KR20100052455A - 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법 - Google Patents

진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법에 있어서, 상기 진공밸브는 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1) 와, 폐쇄 부재 (3) 와, 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5) 와, 상기 액추에이터 (5) 를 작동시키고, 또한 상기 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력을 설정하는 제어장치 (9) 를 포함하며, 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 상기 설정은 사용자에 의해 입력 가능한 적어도 하나의 파라미터에 따라 수행된다.

Description

진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법 {METHOD FOR CONTROLLING OR REGULATING A VACUUM VALVE}
본 발명은 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 진공밸브는 하기의 것을 포함한다:
- 밸브 개구부를 가진 밸브 몸체,
- 진공밸브를 폐쇄하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부를 폐쇄하는 (이때, 적어도 하나의 탄성시일이 가압력을 갖고 시일링 표면에 눌려진다) 폐쇄 부재,
- 상기 폐쇄 부재를 조정하기 위한 액추에이터, 및
- 상기 액추에이터를 작동시키고, 또한 상기 폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서 상기 탄성시일에 작용하는 가압력을 설정하는 제어장치.
폐쇄 부재의 개방 및 폐쇄를 위한 액추에이터를 작동시키는 진공밸브용 제어장치들이 공지되어 있으며, 상기 액추에이터를 작동시키기 위해 상기 액추에이터에는 상응하는 작동매체, 예컨대 압축공기가 공급된다. 이 경우, 자가 개방식 (self-opening) 과 자가 폐쇄식 (self-closing) 밸브가 공지되어 있고, 상기 밸브에서는 작동매체의 고장시 스프링 요소들을 통해 폐쇄 부재의 개방 위치 또는 폐쇄 위치가 유지된다. 공압식으로 구동된 진공밸브 이외에 전기식으로 구동된 진공밸브도 공지되어 있다. 안전화 기능을 실현하기 위해, 즉 진공밸브의 개방 또는 폐쇄를 진공 시스템의 특정한 상태들에서 저지하거나 또는 야기시키기 위해, 제어장치에 밸브 상태에 관한 여러 가지 입력신호들을 제공하는 것이 또한 공지되어 있다.
US 7,036,794 B2 에는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 방법에 따르면 탄성시일에 작용하는 가압력은 두 압력챔버 (상기 압력챔버들 사이에 진공밸브가 배치되어 있다) 간의 압력차를 위한 검출된 값에 따라 제어장치에 의해 설정된다. 이로 인해, 상기 탄성시일의 마모가 감소될 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 유형의 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 가능성을 확대시키는 것이다. 이는 본 발명에 따르면 청구항 제 1 항의 특징을 가진 방법을 통해 달성된다.
본 발명은 탄성시일에 작용하는 가압력이 사용자에게 제공된 적어도 하나의 입력 가능성에 따라 설정되면 장점들이 달성될 수 있다는 기본 사상으로부터 출발한다. 예컨대, 사용자측 입력을 통해 선택된 파라미터는 진공밸브의 적어도 2 개의 가능한 구성 중 하나를 반영할 수 있다. 즉, 선택 가능한 이 구성은 예컨대 탄성시일을 구성하는 재료 또는 그의 기하학적 구조와 관련한 탄성시일의 구현형태일 수 있다. 이로 인해, 이용된 시일의 상이한 구현형태들에 있어서, 가능한 한 시일 가압을 적게 하여 시일을 보호하는 동시에 요구되는 기밀성을 위해 최적화된 가압력이 설정될 수 있다.
진공밸브의 구성을 위한 입력 가능성 대신에, 또는 이에 추가적으로, 적어도 2 개의 가능한 작동모드들 중 하나를 선택할 수 있는 입력 가능성을 사용자에게 제공할 수 있으며, 이때 탄성시일에 작용하는 가압력의 설정은 선택된 작동모드에 따라 수행된다. 즉, 예컨대 적어도 하나의 '공정 모드' 와 적어도 하나의 '서비스 모드' 가 제공될 수 있고, 상기 서비스 모드에서는 상기 공정 모드에서보다 탄성시일에 더 큰 가압력이 가해진다. 이로 인해, 서비스 모드에서는 적은 누출율과 함께 안전한 밀봉이 달성되고, 반면 공정 모드에서는 시일이 보호된다.
진공밸브의 적어도 2 개의 가능한 구성 중 하나로서의, 또는 진공밸브의 적어도 2 개의 가능한 작동모드들 중 하나로서의 적어도 하나의 파라미터를 수동으로 입력하는 대신에, 이러한 파라미터가 제어장치에 의해 자동으로 검출되는 것도 가능하다. 그러므로, 적어도 하나의 이러한 파라미터에 따른 - 이것이 손으로 입력되거나 또는 자동으로 입력되거나 관계 없이 - 탄성시일에 작용하는 가압력의 설정은 독자적으로 간주될 수 있는 본 발명의 관점을 나타낸다.
본 문헌의 범위에서 '제어장치' 는 적어도 하나의 제어루프 또는 이것들의 조합을 포함한 개방적인 제어 또는 조절의 의미에서의 제어과정이 실행될 수 있는 모든, 특히 전자 장치를 포함한다.
본 발명의 실시형태에서 액추에이터는 힘 제어 또는 조절을 허용할 수 있고, 즉 그에 의해 가해지는 가압력은 제어유닛에 의해 설정 가능하고, 이때 진공밸브가 닫힌 상태에서 시일에 작용하는 가압력은 액추에이터의 폐쇄력의 설정을 통해 제어 또는 조절된다.
이때, 이용된 진공밸브의 유형에 따라, 탄성시일에 작용하는 가압력은 액추에이터에 의해 가해진 폐쇄력에서만 기인하거나 또는 두 압력챔버 간의 압력차에 의해 야기된 힘과 액추에이터에 의해 가해진 폐쇄력의 중첩으로부터 발생한다.
본 발명의 그 밖의 실시형태에서, 시일을 시일링 표면에 밀착시키는 액추에이터는 장소 또는 위치의 제어 또는 조절을 허락할 수 있고, 즉 폐쇄 부재의 폐쇄 위치는 제어유닛에 의해 설정 가능하며, 이때 진공밸브가 닫힌 상태에서 시일에 작용하는 가압력은 폐쇄 부재의 폐쇄 위치의 설정을 통해 제어 또는 조절된다.
본 발명에 따른 방법은 매우 상이한 유형들의 밸브들과 관련하여 이용될 수 있다. 예컨대, 전체 폐쇄과정이 폐쇄 부재의 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 폐쇄 부재의 모든 부품들을 위해 직선으로 수행되는 방식으로 밸브가 형성될 수도 있다. 이러한 밸브들은 예컨대 US 4,809,950 A, US 6,685,163 B2 또는 US 4,921,213 A 에 공지되어 있다.
본 방법은 예컨대 슬라이딩 밸브의 유형으로 형성되어 있는 밸브에서도 이용될 수 있고, 이는 예컨대 US 4,052,036 A 또는 US 4,470,576 A 에 공지되어 있다.
버터플라이 밸브의 유형으로 진공밸브를 형성하는 것도 가능하다. 이러한 버터플라이 밸브는 예컨대 US 4,634,094 A 또는 US 6,494,434 B1 에 공지되어 있다.
이 이외에, L 밸브로 진공밸브를 형성하는 것도 가능하다. 이러한 L 밸브는 예컨대 US 6,431,518 B1 에 공지되어 있다. L 운동의 개별적인 운동성분들은 이 경우 동일한 또는 상이한 액추에이터들에 의해 야기될 수 있다.
이 이외에, 예컨대 폐쇄 부재가 V 모양으로 형성되고 양쪽에 시일을 구비하며, 상기 시일들은 상응하는 시일링 표면들에 밀착하는 진공밸브의 형태도 가능하며, 이는 US 6,367,770 B1 에 나타나 있다.
이하, 본 발명의 그 밖의 장점 및 상세내용을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
도 1 은 2 개의 진공챔버 사이에 배치된 진공밸브의 개략도 (폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서의 진공밸브가 밸브 개구부의 축을 따라 단면도로 개략적으로 도시되어 있다);
도 2 는 폐쇄 부재의 개방 위치에서, 밸브 개구부의 축에 대한 횡방향의 도 1 의 진공밸브의 개략적인 단면도;
도 3 은 폐쇄 부재의 경로에 따른 폐쇄 부재의 속도와 액추에이터의 전류강도를 나타낸 도표;
도 4 는 2 개의 진공챔버 사이에 배치된, 본 발명에 따른 방식으로 제어 또는 조절 가능한 진공밸브의 그 밖의 실시형태의 개략도;
도 5 는 본 발명에 따른 방식으로 제어 또는 조절 가능한 진공밸브의 그 밖의 실시형태의 개략적인 단면도이다.
본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 진공밸브의 예는 도 1 및 도 2 에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 진공밸브는 관통 채널의 형태로 형성된 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1) 와, 폐쇄 부재 (3) 를 포함한다. 폐쇄 부재 (3) 는 개방 위치에서는 밸브 개구부 (2) 를 개방시키고 (도 2) 폐쇄 위치에서는 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄한다 (도 1). 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 은 시일링 표면 (35) 에 눌려진다. 이 경우, 시일 (4) 은 폐쇄 부재 (3) 에 배치되어 있고 시일링 표면 (35) 은 밸브 몸체 (1) 에 배치되어 있다. 정반대의 배치도 가능하다.
진공밸브의 이 실시형태에서 시일 (4) 은 밸브 개구부 (2) 의 종축의 방향으로 서로 간격을 둔 2 개의 평행 평면들에 놓여 있는 섹션들을 구비하며, 상기 섹션들은 연결 섹션을 통해 서로 연결되어 있다. 폐쇄 부재 (3), 및 밸브 몸체 (1) 의 시일링 표면 (35) 의 이러한 유형은 공지되어 있으며, 예컨대 US 4,809,905 B 에 기술되어 있다.
도 2 에 도시되어 있는 그의 개방 위치로부터 도 1 에 도시되어 있는 그의 폐쇄 위치로의 폐쇄 부재 (3) 의 이동을 위해 액추에이터 (5) 가 사용되며, 상기 액추에이터는 본 실시예에서 전동기, 예컨대 AC 서보모터 또는 DC 서보모터 또는 스텝핑 모터의 형태로 형성되어 있다. 액추에이터 (5) 를 이용한 폐쇄 부재 (3) 의 이동은 중간에 접속되어 있는 기어 부재를 통해 수행되고, 도시되어 있는 실시예에서는 피니언 (6) 과 기어 랙 (gear rack, 7) 이 개략적으로 도시되어 있다. 기어 랙 (7) 의 연장부 (extension) 에 폐쇄 부재 (3) 가 고정되어 있다. 밸브 로드를 형성하는 기어 랙 (7) 의 이 연장부는 이 경우 밀봉되어 있고 (시일 (8)), 진공밸브의 진공 영역 안으로 이동 가능하게 안내되어 있다.
액추에이터 (5) 는 제어장치 (9) 에 의해 작동되고, 이때 액추에이터 (5) 의 운동은 제어장치 (9) 에 의해 제어된다. 제어장치 (9) 는 입력장치 (15), 예컨대 제어 또는 조절을 위한 입력변수와 같은 데이터를 입력하기 위한 키보드를 구비한다. 이 이외에, 제어장치 (9) 는 바람직하게는 출력장치 (16), 예컨대 디스플레이 또는 모니터 화면을 구비한다. 음향적인 출력도 존재할 수 있다.
제어장치 (9) 에 의해 작동되는 다수의 액추에이터 (5) 가 존재할 수도 있다.
도시되어 있는 실시예에서, 폐쇄 부재 (3) 의 위치는 센서 (10) 를 통해 검출되고, 예컨대 기어 랙 (7) 에 배치된 코딩 (coding) 의 검출을 통해 수행된다. 폐쇄 부재 (3) 의 상기 검출된 위치는 제어루프를 형성하기 위해 제어장치 (9) 에 공급된다. 즉, 이 실시예에서 바람직하게는 폐쇄 부재 (3) 의 운동의 조절이 수행된다.
이 이외에, 제동 또는 멈춤 장치 (36) 가 존재하며, 상기 멈춤장치에 의해 폐쇄 부재 (3) 는 적어도 폐쇄 위치에 고정될 수 있고, 바람직하게는 다른 위치들에서도, 예컨대 개방 위치에 또는 그의 폐쇄 경로의 어느 위치에도 고정될 수 있다. 도 1 에 개략적으로만 도시되어 있는, 제어장치 (9) 에 의해 작동되는 멈춤장치 (36) 는 바람직하게는 자가 폐쇄식으로 형성될 수 있고, 예컨대 작동매체, 예컨대 전류 또는 압축공기의 공급이 있으면 상기 멈춤장치는 열려 있고 작동매체의 공급이 없으면 상기 멈춤장치는 닫힌다. 이를 위해 예컨대 스프링 장치가 설치될 수 있고, 상기 스프링 장치는 마찰 요소 (37) 를 폐쇄 부재 (3) 와 연결된 부품, 예컨대 기어 랙 (7) 에 내리누른다.
예컨대 전기기계식, 전자기식 멈춤장치 (36) 또는 공압식 멈춤장치 (36) 가 이용될 수 있다.
진공밸브는 진공챔버 (11, 12) 들 사이에 배치되어 있고, 그러므로 진공밸브를 통해 진공챔버 (11, 12) 들 간의 소통 또는 진공챔버 (11,12) 들 간의 기밀적인 폐쇄가 가능해진다. 예컨대, 진공챔버들 중 하나 (11) 안에서는 가공되어야 하는 적어도 하나의 공작물, 예컨대 웨이버 (waver) 에서의 공정이 실행될 수 있다. 다른 진공챔버 (12) 는 예컨대 운반 챔버일 수 있다.
이 이외에, 도 1 에 개략적으로 도시되어 있는 압력센서 (13, 14) 들이 존재하는 것이 바람직하며, 상기 압력센서들에 의해 각 진공챔버 (11, 12) 안에서 우세한 압력이 검출될 수 있다. 압력 측정값들은 제어장치 (9) 에 공급된다.
폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 진공밸브의 밸브 개구부 (2) 의 진공 밀봉적인 폐쇄를 달성하기 위해, 액추에이터 (5) 에 의해 폐쇄력이 폐쇄 부재 (3) 에 가해지고, 상기 폐쇄력을 이용해 상기 폐쇄 부재는 폐쇄 위치에서 밸브 몸체 (1) 에 제공된 밸브 시트 (valve seat) 에 대해 눌려지고, 이때 탄성시일 (8) 은 시일링 표면 (35) 에 눌려진다. 시일 (4) 을 시일링 표면 (35) 에 내리누르는데 이용되는 시일 (4) 에 작용하는 가압력은 본 발명의 이 실시예에서는 본질적으로 액추에이터 (5) 에 의해 가해진 폐쇄력에 의해서만 야기된다 (경우에 따라 밸브챔버 (11, 12) 들 사이에 존재하는 압력차에 의해서는 야기되지 않는다). 시일 (4) 을 시일링 표면 (35) 에 내리누르는 가압력은 '밀봉력'이라고도 불리울 수 있다.
사용자에 의해 입력장치 (15) 를 통해 상이한 입력들이 수행될 수 있다. 이 입력들 중 적어도 하나는 제어장치 (9) 의 파라미터를 확정하고, 상기 파라미터는, 제어장치 (9) 에 의해 설정되고 시일 (4) 에 작용하는 밀봉력에 영향을 미친다. 이 경우, 밀봉력에 영향을 미치는 사용자측 입력들은 하기의 입력들을 개별적으로 또는 임의의 조합으로 포함할 수 있다:
입력장치 (15) 안으로의 입력을 통해 사용자는 제어장치 (9) 에 의해 준비된 적어도 2 개의 작동모드 중에 선택을 할 수 있다. 이 작동모드들 중 하나는 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 진공밸브에 의해 폐쇄되는 진공 영역에서 서비스를 실행하기 위한 서비스 모드이다. 특히 이 진공 영역은 두 진공챔버 (11, 12) 들 중 하나의 내부공간에 의해 형성되고, 상기 진공챔버들 사이에는 진공밸브가 배치되어 있다.
서비스 모드에서는, 진공챔버 (11, 12) 들 중 다른 하나가 범람하면 진공하에 있는 진공챔버 (11, 12) 들의 적은 누출율과 함께 안전한 밀봉을 달성하기 위해 비교적 높은 가압력이 탄성시일 (4) 에 가해진다. 이 이외에, 제어장치 (9) 에 의해 공정 모드가 제공된다. 이 공정 모드에서는, 진공 공정이 공정가스 (process gas) 의 이용하에 진공챔버 (11, 12) 들 중 하나에서 (또는 두 진공챔버 (11, 12) 안에서 상이한 공정가스들을 갖고) 실행되며, 이때 각각의 경우에 있어 다른 챔버 안으로의 공정가스의 유입은 적어도 가능한 한 저지된다. 이를 위해, 시일 (4) 에 작용하는 보다 낮은 가압력이 설정될 수 있다.
진공밸브의 폐쇄 과정들의 대부분은 일반적으로 반도체 공정시설과 같은 시설에서 실행되는 공정과정에서 이용되고, 이때 아주 특히 자극적인 공정가스가 이용되면 탄성시일 (4) 의 수명은 공정 모드에서 설정된 보다 낮은 가압력을 통해 높아질 수 있다.
예컨대, 시일 (4) 에 작용하는 가압력은 서비스 모드에서는 시일 길이 (mm) 당 2 N 을 초과할 수 있고, 예컨대 시일 길이 (mm) 당 3 N 일 수 있다. 공정 모드에서는 시일 (4) 에 작용하는 가압력은 예컨대 시일 길이 (mm) 당 0.1 ~ 1 N, 예컨대 시일 길이 (mm) 당 약 0.3 N 일 수 있다.
그 밖의 작동 모드로는 진공밸브의 운반이 수행되는 예컨대 운반 모드가 존재할 수 있다. 이 경우, 폐쇄 위치에서의 폐쇄 부재를 위한 잠금 (locking) 이 작동될 수 있다.
사용자는 입력장치 (15) 를 통해 진공밸브의 존재하는 구성을 입력할 수 있고, 이때 상이한 구성을 위해 적어도 2 개의 입력 가능성 또는 선택 가능성이 존재한다. 상기 구성은 예컨대 재료 및/또는 기하학적 구조와 관련한 이용된 탄성시일 (4) 의 구현형태에 관한 것일 수 있다. 즉, FKM(Flour Elastomer, Viton), FFKM (Perflour Elastomer) 또는 실리콘으로 구성된 탄성시일들 중에서 선택할 수 있으며, 이때, 설정된 밀봉력은 시일의 각 재료에 좌우된다. 예컨대, FFKM 또는 실리콘으로 구성되는 시일에 있어서는 FKM 으로 구성된 시일 (4) 에서보다 더 낮은 가압력이 설정될 수 있다. 설정된 가압력은 이용된 시일의 기하학적 구조에 좌우될 수도 있다. 가압력의 설정을 좌우하는 구성은 그 대신 또는 추가적으로, 이용된 폐쇄 부재 (3) 의 구현형태에 관한 것일 수 있다. 이 경우, 상이한 폐쇄 부재 (3) 들 중에서의 선택이 가능하고, 상기 폐쇄 부재들은, 그들의 기하학적 구조와 관련하여, 및/또는 그들에 (고정식으로) 또는 교환 가능하게 배열된 탄성시일 (4) 의 기하학적 구조 및/또는 재료와 관련하여 구별된다.
이 이외에, 제어장치 (9) 의 입력장치 (15) 안으로의 사용자측 입력을 통해, 탄성시일 (4) 과 접촉하게 되는 적어도 하나의 공정가스의 유형 (즉, 화학적 조성물) 이 선택될 수 있고, 이때 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 상태에서 탄성시일에 작용하는 가압력은 공정가스의 유형에 따라 설정된다. 이로 인해, 상이한 공정가스들을 위해 예컨대 상이한 누출율이 미리 주어질 수 있다. 이로 인해, 탄성시일 (4) 의 수명이 높아질 수 있다. 폐쇄 상태에서 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력은 공정가스의 압력에 따라 변화될 수도 있다.
이 이외에, 제어장치 (9) 의 입력장치 (15) 를 통해, 진공밸브의 폐쇄시 형성된 입자의 수량을 반영하는 파라미터의 입력이 가능해질 수 있다. 이 파라미터에 따라 (특히) 시일 (4) 에 가해지는 가압력이 설정될 수 있는데, 왜냐하면 입자 발생은 시일 (4) 의 가압의 강도에도 좌우되기 때문이다. 발생된 입자에 대해 민감한 공정시에는 폐쇄된 상태에서의 진공밸브의 보다 높은 누출율을 감수해야만 할 것이다. 시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 부딪칠때 이용되는 폐쇄 속도도 허락된 입자발생에 따라 변화될 수 있다.
탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 설정을 좌우하는 파라미터는 사용자측 입력 대신에, 이러한 파라미터는 제어장치 (9) 에 의해 자동으로 검출될 수도 있다. 이러한 검출은 적합한 센서를 통해 수행될 수 있다. 즉, 예컨대 사용된 탄성시일 (4) 은 상응하는 코딩 (coding) 을 구비할 수 있고, 상기 코딩은 상기 시일의 구현형태에 관한 정보, 예컨대 상기 시일을 구성하는 재료를 포함한다. 이 코딩은 센서에 의해 검출되어 제어장치 (9) 에 입력신호로서 공급될 수 있다.
도 3 에는 폐쇄 경로 (s) 에 따른 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v) 를 곡선 (17) 으로 나타내는 도표가 도시되어 있다. 폐쇄 경로 (s) 의 시작시 속도 (v) 는 우선 폐쇄 경로의 대부분에 걸쳐 본질적으로 유지되는 값으로 상승한다. 폐쇄 경로의 마지막 전에, 속도 (v) 는, 소망하는 힘으로 탄성시일 (4) 이 시일링 표면에 눌리는 폐쇄 경로의 끝에서 폐쇄 부재 (3) 의 정지가 달성될 때까지 내려간다.
탄성시일 (4) 이 시일링 표면 상에 안착되는 포인트가 도 3 에 도시되어 있다. 이 포인트 (p) 까지의 폐쇄 경로는 폐쇄 행정 (18) 으로 표시될 수 있고, 이 포인트 (p) 로부터 정지까지의 폐쇄 경로는 시일링 행정 (19) 으로 표시될 수 있다. 전체 폐쇄경로는 전체 행정 (20) 으로 표시될 수도 있다.
도시되어 있는 실시예에서 전체 폐쇄경로 (s) 는 예컨대 59 mm 로 기재되어 있다.
안착 포인트 (p) 로 접근하는 폐쇄 부재 (3) 의 속도는 제어장치 (9) 에 의해 설정될 수 있다. 이때, 안착 포인트 (p) 에서의 이 속도 (v) (=안착 속도) 의 크기는 제어 또는 조절을 위한 적어도 하나의 입력변수에 따라, 예컨대 탄성시일 (4) 을 구성하는 재료에 따라 설정될 수 있다. 특히 FKM (Viton), FFKM 또는 실리콘으로 제조된 시일들이 공지되어 있다. 예컨대 FFKM 재료로 제조된 시일을 위해서는 FKM 또는 실리콘으로 구성된 시일에서보다 더 적은 안착속도가 선택될 수 있다.
이 이외에, 도 3 에는 폐쇄경로 (s) 에 걸쳐 액추에이터에 의해 수용된 전류 (I) 의 양이 곡선 (21) 으로 도시되어 있다. 액추에이터 (5) 의 초기의 가속화 후, 전류 (I) 는 폐쇄 경로의 대부분에 걸쳐 본질적으로 일정한 값 (바람직하게는 편차는 10% 보다 적다) 으로 내려간다. 안착 포인트 (p) 에 도달하기 바로 전에 폐쇄 부재 (3) 를 제동시키기 위해, 상기 공급된 전류강도는 우선 올라가고, 그 후 다시 내려간다. 안착 포인트 (p) 에서 시일링 표면에 시일 (4) 이 부딪침과 함께 전류강도의 피크 (peak, 22) (= 비교적 짧은 간격에 걸친 전류강도의 상승 및 하강) 가 동반된다. 이 피크에 후속하여, 전류강도 (I) 는 탄성시일 (4) 의 가압이 증가함과 더불어 폐쇄경로의 끝쪽으로 상승한다. 폐쇄 위치에서 전류공급은 멈춤장치 (36) 의 작동 후 차단될 수 있다.
바람직하게는, 이중 (double) 시일링 행정 (19) 에 걸쳐 연장되는 폐쇄 경로 (s) 의 마지막 섹션 (section) 을 위해서는 전체 폐쇄경로 (s) 를 위해 필요한 시간의 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 40% 가 소모된다.
전류강도의 피크 (22) 로부터 안착 포인트 (p) 가 제어장치 (9) 에 의해 검출될 수 있다.
안착 포인트 (p) 의 현재값의 검출이 반복적으로 실행되면, 안착 포인트 (p) 의 위치로부터 예컨대 시일의 마모를 추론할 수 있다. 마모로 인해, 또한 반복된 압축 후 본래의 지름의 완전하지 않은 복귀로 인해, 안착 포인트 (p) 는 폐쇄경로의 시작 포인트로부터, 또는 진공밸브의 폐쇄시 통과되는, 밸브 몸체 (1) 와 관련된 다른 고정 포인트 (fix point) 로부터 점점 더 멀리 이동된다. 안착 포인트의 검출된 현재값과 미리 주어진 한계값의 비교 결과 탄성시일 (4) 의 마모가 너무 크면 제어장치 (9) 로부터는 탄성시일 (4) 의 교환 필요성을 표시하는 서비스 신호가 출력된다.
예컨대, 안착 포인트 (p) 의 검출된 위치에 따라, 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 에 가해진 가압력이 맞춰질 수도 있다. 즉, 이 가압력은 여전히 소망하는 기밀성 (누출율) 을 달성하기 위해, 보다 높은 마모의 경우에서는 높아질 수 있다.
상기 기술된 힘 제어 또는 조절 대신에, 탄성시일에 작용하는 가압력은 경로 제어 또는 조절 (장소 또는 위치 제어 또는 조절) 을 통해 실행될 수 있다. 이를 위해, 예컨대 상기 기술한 바와 같이 시일링 표면 (35) 상으로의 탄성시일 (4) 의 안착 포인트 (p) 가 검출될 수 있고, 폐쇄 부재 (3) 는 이 안착 포인트 (p) 에 이어서 원하는 경로 만큼 계속 시일링 표면 (35) 의 방향으로 이동된다 (즉, 원하는 밀봉 행정이 실행된다).
폐쇄시, 미리 주어진 폐쇄 위치에 도달하면 상기 설정된 가압력을 고정시키기 위해 멈춤장치 (제동장치) (36) 가 작동된다. 그 후, 작동매체의 공급, 즉 본 경우에는 전류공급이 차단될 수 있다.
작동매체가 고장난 경우에는, 멈춤장치 (36) 의 자기 폐쇄식 형태를 통해 폐쇄 부재가 현재 위치하는 위치에 상기 폐쇄 부재 (3) 를 고정시킬 수 있고, 이는 안전화를 위한 특징이다.
폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력은 알려진 바와 같이 두 압력챔버 (11, 12) 들 사이에 작용하는 압력차에 따라 제어장치 (9) 에 의해 설정될 수 있다.
공압식으로 작동된 진공밸브의 예는 도 4 에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에는 압력하에 있는 공기가 작동매체로 액추에이터 (5) 에 공급된다. 피스톤-실린더-유닛에 의해 가해진 폐쇄력은 조정 부재 (24, 25) 들에 의해 설정될 수 있다. 폐쇄 부재 (3) 의 속도를 효과적으로 조절할 수 있기 위해 액추에이터 (5) 의 피스톤 (23) 은 동시에 양쪽에서 압축공기로 가압될 수 있고, 이때 두 실린더 공간 안의 압력차는 제어장치 (9) 에 의해 상응하는 제어 부재 (24, 25) 들을 통해 설정될 수 있다.
이 경우, 안착 포인트 (p) 는 경우에 따라서는 폐쇄경로 (s) 에 걸친 압력 진행 (pressure progression) 으로부터 검출될 수 있다.
사용된 액추에이터 (5) 의 유형에 관계 없이 안착 포인트 (p) 는 예컨대 광학 카메라를 이용해 검출될 수 있다.
이 실시예에서의 진공밸브의 제어 또는 조절은 도 1 ~ 도 3 을 근거로 기술된 바와 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이때 폐쇄 부재 (3) 의 제어 또는 조절은 이전의 전류강도 대신 이제는 작동매체의 압력 또는 압력차를 통해 수행된다.
상기 기술된 본 발명의 상이한 관점들은 상이하게 형성된 진공밸브들에서도 실시 가능하다. 도 5 에는 예컨대 L 밸브만 도시되어 있다. 피스톤-실린더-유닛으로서 형성된 액추에이터 (26) 를 이용해 폐쇄 부재 (3) 는 그의 개방 위치와, 시일링 표면과 마주하고는 있으나 상기 시일링 표면으로부터 아직 들어내진 위치 사이에서 조정되고, 이를 위해 압축공기 라인 (27, 28) 들은 상응하여 압축공기로 가압되고, 환기된다. 마찬가지로 피스톤-실린더-유닛에 의해 형성된 액추에이터 (29) 를 이용해 폐쇄 부재 (3) 는 시일링 표면을 구비하는 밸브 시트에 눌려지고, 이를 위해 피스톤 (32) 을 이동시키기 위해 압축공기 라인 (30, 31) 들은 상응하여 압축공기로 가압되고 또는 환기된다. 밸브 몸체 (1) 에 배치된 시일링 표면에 대한 시일 (4) 의 가압은 편심적으로 설치된 기어휠 (33) 을 통해 수행되고, 상기 기어휠은 피스톤 (32) 에 배치된 기어 랙 (34) 과 상호 작용한다. 압축공기 라인 (30) 을 통해 공급된 압축공기의 압력을 설정함으로써, 액추에이터 (29) 에 의해 가해지는 폐쇄력은 제어장치 (9) 에 의해 설정 가능하다. 이때, 탄성시일 (4) 에 가해진 가압력의 소망하는 값을 설정하기 위해, 폐쇄 부재 (3) 의 양쪽 사이에 존재하는 압력차가 고려될 수 있다. 이때, 가압력 (4) 의 설정은 이 경우에도 역시 도 1 ~ 도 3 에 도시된 실시예와 관련하여 상세히 설명한 바와 같이 적어도 하나의 파라미터에 따라 수행될 수 있다.
그의 폐쇄력이 설정될 수 있는 액추에이터 대신에, 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 상이한 유형의 진공밸브들을 위해, 도 1 및 도 2 와 관련하여 이미 예를 들어 설명한 바와 같이 폐쇄 위치를 설정할 수 있는 액추에이터도 이용될 수 있다. 이때, 폐쇄 위치의 조절이 실행되면 (폐쇄 위치의 실제값의 복귀와 함께) 시일의 가압은 설정된 폐쇄 위치로부터 바로 발생하고, (모든 유형의 진공밸브들을 위해) 폐쇄 부재 (3) 의 양쪽 사이의 압력차와는 본질적으로 관계가 없다.
예컨대, 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 상태에서 탄성시일 (4) 의 완전한 가압, 즉 폐쇄 행정은 시일의 지름의 5 ~ 10% 의 범위에 있을 수 있다. 예컨대 탄성시일의 지름이 5.3 mm 인 경우, 완전한 가압을 위한 전형적인 값은 0.3 mm 의 범위에 있다. 이 완전한 가압은 시일의 서비스 모드에서 실행된다. 공정 모드에서는 가압은 완전한 가압의 바람직하게는 30% 보다 적고, 보다 바람직하게는 완전한 가압의 10 % 보다 적다.
폐쇄 행정을 위한 이러한 값들은 힘 제어 또는 조절에서도 바람직하게 적용된다.
모든 실시예들에서, 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위해 필요한 힘을 감시함으로써 이물질에 대한 트랩핑 방지 수단이 제공될 수 있다. 특히 안착 포인트 (p) 의 검출시, 이러한 트랩핑 방지를 실현하기 위해, 폐쇄시 미리 주어진 한계값을 초과하는 힘의 증가가 안착 포인트 (p) 에 도달하기 전에 나타나는 지의 여부가 감시될 수 있다.
폐쇄 부재 (3) 의 위치 및/또는 속도를 검출하기 위해 상이한 유형의 센서들, 예컨대 광학 또는 유도 센서 (inductive sensor) 가 이용될 수 있다.
그의 폐쇄 위치에서의 폐쇄 부재 (3) 의 고정은 예컨대 액추에이터 (5) 의 운동을 전달하는 기어 부재들 (예컨대 자가 잠금식 스핀들 리프팅 기어) 또는 액추에어터 자체를 자가 잠금식으로 형성함으로써 달성될 수도 있거나 또는 기어 부재들이 사점 (dead point) 을 넘어 이동됨으로써 달성될 수도 있다.
1 : 밸브 몸체 2 : 밸브 개구부
3 : 폐쇄 부재 4 : 탄성시일
5 : 액추에이터 6 : 피니언
7 : 기어 랙 8 : 시일
9 : 제어장치 10 : 센서
11 : 진공챔버 12 : 진공챔버
13 : 압력센서 14 : 압력센서
15 : 입력장치 16 : 출력장치
17 : 곡선 18 : 폐쇄 행정
19 : 시일링 행정 20 : 전체 행정
21 : 곡선 22 : 피크
23 : 피스톤 24 : 조정 부재
25 : 조정 부재 26 : 액추에이터
27 : 압축공기 라인 28 : 압축공기 라인
29 : 액추에이터 30 : 압축공기 라인
31 : 압축공기 라인 32 : 피스톤
33 : 기어휠 34 : 기어 랙
35 : 시일링 표면 36 : 멈춤장치
37 : 마찰 요소

Claims (8)

  1. 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법으로서, 상기 진공밸브가
    - 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1),
    - 진공밸브를 폐쇄하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄하는 (이때 적어도 하나의 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 눌려진다) 폐쇄 부재 (3),
    - 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5) 및
    - 상기 액추에이터 (5) 를 작동시키고, 또한 상기 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력을 설정하는 제어장치 (9) 를 포함하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법에 있어서,
    상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 상기 설정은 사용자에 의해 입력 가능한 적어도 하나의 파라미터에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  2. 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법으로서, 상기 진공밸브가
    - 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1),
    - 진공밸브를 폐쇄하기 위해 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄하는 (이때 적어도 하나의 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 눌려진다) 폐쇄 부재 (3),
    - 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5) 및
    - 상기 액추에이터 (5) 를 작동시키고, 또한 상기 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력을 설정하는 제어장치 (9) 를 포함하는 특히 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 상기 설정은 적어도 하나의 파라미터에 따라 수행되고, 상기 파라미터는 진공밸브의 적어도 2 개의 가능한 구성 중 하나이거나 또는 진공밸브의 적어도 2 개의 가능한 작동모드들 중 하나인 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 작동 모드로서 적어도 하나의 공정 모드와 적어도 하나의 서비스 모드가 존재하며, 상기 서비스 모드에서는 상기 공정 모드에서보다 상기 탄성시일 (4) 에 가해지는 가압력이 더 크게 상기 제어장치 (9) 에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 적어도 2 개의 작동모드들 중에서의 선택을 위한 입력이 사용자에 의해 실행될 수 있고, 상기 선택에 따라 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 설정이 수행되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력은 상기 탄성시일 (4) 또는 상기 폐쇄 부재 (3) 의 구현형태에 따라 설정되고, 이때 상기 탄성시일 (4) 들 및/또는 상기 폐쇄 부재 (3) 들의 적어도 2 개의 상이한 구현형태들이 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 탄성시일 (4) 및/또는 상기 폐쇄 부재 (5) 의 적어도 2 개의 상이한 구현형태들 중에서의 선택을 위한 입력이 사용자에 의해 수행될 수 있고, 상기 입력에 따라 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 설정이 수행되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력의 설정은 상기 탄성시일과 접촉하게 되는 적어도 하나의 공정가스의 유형에 따라 수행되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 공정가스의 유형은 사용자에 의해 입력 가능한 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
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