KR20140061269A - 진공 조압 시스템 - Google Patents

Abstract

밸브 부재에 의해 밸브 시트를 개폐하는 밸브 주체부에, 밸브 부재를 개폐 조작하는 수압 부재(피스톤)을 갖는 유체압 구동부와, 밸브 부재의 개방도를 설정하는 밸브 개방도 조절부와, 유체압 구동부에 파일럿 유체를 급배하는 전자 밸브 장치와, 밸브 부재의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 구비한다. 컨트롤러는 진공 챔버가 소정의 목표 압력이 되도록 수압 부재의 위치 제어에 의해 밸브 부재의 개방도를 제어하는 기능을 갖고, 또한 압력 센서에 의해 얻어지는 진공 챔버 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차를 감시하고, 그 차가 설정한 허용 범위를 일탈했을 경우를 이상으로서 통지하는 기능을 갖는다.

Description

진공 조압 시스템{VACUUM PRESSURE REGULATION SYSTEM}

본 발명은 이화학 기계 등에 있어서 화학 반응용 진공 챔버의 감압 등에 사용하는 진공 조압 시스템에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체의 제조 장치에 있어서는 이화학 처리가 진공 챔버 내에서 행해지고, 이때 진공 챔버를 감압하는 진공 펌프와 그 진공 챔버를 연결하는 유로의 개폐에는 진공 조압용 밸브가 사용되고, 통상은 진공 챔버 내에서 파티클이 비산되는 것을 억제하기 위해서 그 밸브의 개방도를 컨트롤러로 점차 개방하도록 제어해서 진공 조압 시스템이 형성된다.

이 진공 조압용 밸브는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 진공 챔버와 진공 펌프에 접속하기 위한 2개의 메인 포트를 연결하는 유로 중에 밸브 시트가 설치된 밸브 하우징 내에, 상기 밸브 시트에 접리(接離)해서 상기 유로를 개폐하는 밸브 부재와, 이 밸브 부재에 연결되고 밸브 하우징을 통과해서 그 축선 방향으로 연장됨으로써 선단이 유체압 구동부에 도달하는 밸브 샤프트와, 상기 밸브 부재를 밸브 시트의 폐쇄 방향을 향해서 바이어싱하는 복귀 스프링을 갖는 밸브 주체부, 및 상기 밸브 샤프트의 선단에 부착된 수압 부재를 상기 밸브 부재에 그것을 개방하는 방향의 파일럿 유체압을 작용시키는 수압실 내에 설치하고, 이 수압실에 파일럿 유체를 급배(給排)하기 위한 파일럿 포트를 접속한 상기 유체압 구동부를 갖고 있고, 상기 컨트롤러에 의해 상기 수압 부재의 위치 제어를 행하여 상기 밸브 부재의 밸브 개방도를 조정하여 진공 챔버 내의 진공 압력을 완만한 속도로 저하시키도록 조정하는 것이다.

그러나, 이러한 종류의 진공 조압 시스템에서는 진공 챔버 이외의 진공계에 있어서의 리크(leak)나 배관의 막힘 등의 이상이 있을 경우, 제어된 소정의 밸브 개방도에서는 소기의 배기 속도를 유지할 수 없게 되고, 그 경우에는 진공 챔버의 압력을 검출하는 압력 센서의 출력과 외부로부터의 설정 압력 또는 그 배기 속도 변화 등의 제어 지령의 신호의 비교에 의거하여 상기 컨트롤러에 있어서 밸브 개방도를 더욱 개방하는 방향으로 피드백 제어가 작용하도록 하고 있지만, 상기 이상이 있으면 진공 챔버의 압력이 저하되지 않으므로 상기 피드백 제어에 의해 결국은 밸브 개방도가 최대에 도달하여 전체 개방 상태로 되어도 원하는 배기 속도에 도달하지 않는다고 하는 상태에 빠지게 된다. 그리고, 이 상태는 어떠한 이상 검지 수단을 컨트롤러에 설치하지 않으면 시스템의 이상을 조기에 검지할 수 없고, 진공 조압용 밸브가 전체 개방 상태에서 챔버로부터의 고온으로 된 가스를 진공 펌프에서 계속해서 흡인하면 배관부가 손상되거나, 또한 진공 펌프가 파괴되기에 이르러 시스템의 복구에 엄청난 시간과 비용이 필요해진다.

이러한 문제를 피하기 위해서, 특허문헌 2에 개시되어 있는 진공 압력 제어 시스템에 있어서는, 밸브의 개방도가 설정된 소정의 개방도에 도달했을 때에 진공 용기 내에 설치한 압력 센서의 출력이 미리 설정된 소정값보다 크면 그 진공 용기의 밀폐 상태에 이상이 발생되어 있다고 판단하고, 시스템의 이상을 조기에 검지할 수 있게 하고 있다.

그러나, 그 특허문헌 2에 기재된 진공 압력 제어 시스템에서 행하는 판단은 밸브의 개방도가 설정된 핀포인트의 개방도에 도달했을 때의 정상 내지 이상의 판단이며, 배기가 계속적으로 정상적으로 행해지고 있는지의 여부를 판단할 수 있는 것은 아니다. 또한, 상기 핀포인트의 개방도와 그것에 상관된 압력값의 설정에 대해서는 경험적인 요소를 다분히 포함하는 것으로서 그것들에 대한 적정한 값을 간이하게 설정할 수 없고, 또한 개방도의 경시적인 변화까지는 파악할 수 없는 것이다.

일본 특허 공개 2007-146908호 공보 (특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2006-18767호 공보

본 발명의 기술적 과제는 상기 진공 조압용 밸브의 밸브 개방도가 시스템의 어떠한 이상에 의해 전체 개방 상태에 도달해도 상기 진공 챔버 내가 소요의 배기 속도에 도달하지 않는 상태에 빠지는 것을 피하기 위한 이상의 검지를, 상기 진공 조압용 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러에 있어서 진공 챔버 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차를 축차 검지함으로써 행하고, 그것에 의거하여 제어하고 있는 밸브 개방도에서는 소요의 배기 속도의 유지가 곤란하다고 판단되었을 경우에 시스템에 이상이 있는 것으로서 통지하도록 하여 경시적인 이상의 판단을 용이하고 확실하게 통지 가능하게 한 진공 조압 시스템을 제공하는 것에 있다.

또한, 상기 특허문헌 1에 개시된 진공 조압 시스템에 있어서는 후술하는 본 발명의 실시예와 마찬가지로, 밸브 부재(15)를 개폐 조작하는 유체압 구동부(2)의 피스톤(16)에 밸브 부재(15)의 개방도를 설정하기 위한 밸브 개방도 조절부(3)에 있어서, 그 피스톤(16)에 조정 부재(41)의 선단을 대향 또는 접촉시키는 것에 있어서 전동 모터(45)의 회전을 직동(直動)으로 변환해서 그 조정 부재(41)의 위치 결정을 행하지만, 그때 복귀 스프링(23)의 작용력이나 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력을 피스톤(16)에 작용하는 파일럿 공기압으로 상쇄함으로써 피스톤(16)과 조정 부재(41)를 항상 거의 일정한 힘으로 접촉시키고, 그것에 의해 전동 모터로서 상기 작용력에 대항하는 구동력을 갖지 않는 소형의 것을 사용 가능하게 하고 있다.

상기 구성은 상기 조정 부재(41)를 구동하는 전동 모터(45)의 출력을 작게 할 수 있으므로 밸브 개방도 조절부(3)의 소형화 및 응답성의 개선에 있어서 유효한 것이지만, 본 발명자는 그 구성에 의해 배기 속도를 진공 처리의 설정 속도에 매우 가까운 값으로 제어할 수 있고, 그것에 의해 진공 챔버의 배기를 거의 직선적으로 스무스하게 저하시킬 수 있는 것을 확인하고 있다. 즉, 도 5는 상기 구성에 의해 하기 설정 속도로 진공 처리했을 경우에 있어서의 배기 속도(우측 세로 좌표축) 및 진공 챔버의 압력(좌측 세로 좌표축)을 모니터한 결과(배기 특성)를 나타내는 것이며, 동 도면의 곡선 A1은 배기의 설정 속도를 1Torr/s로 했을 경우에 대해서, 동 곡선 A2는 동 설정 속도를 2Torr/s로 했을 경우에 대한 배기 속도의 모니터 결과를 나타내고, 또한 동 도면의 곡선 B1 및 B2는 배기의 설정 속도를 1Torr/s로 했을 경우, 및 동 2Torr/s로 했을 경우에 있어서 진공 챔버의 압력의 변화를 모니터한 결과를 나타내고 있다. 이들 계측 결과에 의하면, 상기 구성에 의해 배기 속도를 비교적 정확하게 항상 거의 일정 범위로 제어할 수 있고, 그것에 의해 진공 챔버의 압력을 거의 직선적으로 강하시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 이러한 지견에 의거하는 것으로서, 진공 조압용 밸브에 상기 전동 모터에서 밸브 부재의 개방도를 설정하기 위한 조정 부재의 위치 결정을 행하는 밸브 개방도 조절부의 구성을 부가함으로써, 배기 속도를 진공 처리의 설정 속도에 따라서 비교적 정확하게, 즉 항상 거의 일정 범위로 제어할 수 있고, 그 때문에 배기 속도의 설정값에 대하여 상기 밸브 개방도 조절부의 성능에 따른 허용 범위(예를 들면, 설정 속도의 ±50%)를 부여하고, 배기 속도가 그 범위를 일탈하거나 또는 밸브 개방도 등의 그것에 상응하는 허용 범위를 일탈했을 경우를 이상이라고 판단시키고, 이것에 의해 매우 간이한 수단으로 정확하게 상기 이상을 통지할 수 있도록 한 진공 조압 시스템을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 접속하기 위한 유로 중에 밸브 시트가 설치된 밸브 하우징 내에, 상기 밸브 시트에 접리해서 상기 유로를 개폐하는 밸브 부재와, 이 밸브 부재에 연결되어서 상기 밸브 하우징을 통과해서 그 축선 방향으로 연장되고 선단이 유체압 구동부에 도달하는 밸브 샤프트와, 상기 밸브 부재를 밸브 시트의 폐쇄 방향을 향해서 바이어싱하는 복귀 스프링을 갖는 밸브 주체부, 및 상기 밸브 샤프트의 선단에 부착된 수압 부재를 상기 밸브 부재를 개방하는 방향의 유체압을 작용시키는 수압실에 설치하고, 이 수압실에 파일럿 유체를 급배하기 위한 파일럿 포트를 설치한 상기 유체압 구동부를 구비함으로써 진공 조압용 밸브가 구성되고, 상기 진공 조압용 밸브에 수압실의 파일럿 포트에 파일럿 유체를 급배하는 전자 밸브 장치를 접속함과 아울러, 상기 밸브 부재의 위치를 검출하는 위치 센서의 출력 신호, 진공 챔버의 압력 센서에 의해서 검출되는 진공 압력의 출력 신호, 및 외부로부터 입력되는 제어 지령에 의거하여 상기 전자 밸브 장치의 구동을 제어하는 컨트롤러를 부설함으로써 구성되는 진공 조압 시스템에 있어서, 그 컨트롤러에 다음과 같은 기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 상기 컨트롤러에 상기 진공 펌프에 의해 배기하는 진공 챔버의 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보를 보유시키고, 그 컨트롤러에 배기 제어의 각 제어 주기에 있어서 상기 진공 챔버가 상기 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보에 의거하여 얻어지는 목표 압력이 되도록 상기 수압 부재의 위치 제어에 의해 밸브 부재의 개방도를 피드백 제어하는 기능을 갖게 함과 아울러, 그 컨트롤러에 상기 각 제어 주기에 있어서 상기 압력 센서에 의해 얻어지는 진공 챔버 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차를 검지하고, 그것이 그 목표 압력값에 대하여 설정한 허용 범위를 일탈했을 경우를 이상으로서 통지하는 기능을 부여한 것으로서 구성된다.

본 발명에 의한 진공 조압 시스템의 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 컨트롤러에 진공 챔버의 진공 처리에 의해 그 진공 챔버에 압력 변화가 발생한 것을 확인하는 감시 시간의 경과 후에 상기 배기 제어의 주기적 동작을 개시하도록 제어하는 기능을 구비시키고, 또한 상기 컨트롤러에 상기 진공 펌프에 의한 진공 처리의 속도 정보로서 설정 속도와 설정 가속도를 보유시키고, 배기 제어의 주기적 동작 개시 직후에 상기 설정 가속도에 의해 각 제어 주기에 있어서의 진공 압력의 변화 속도를 완만하게 증가시켜서 진공 챔버의 진공 처리 동작이 부드럽게 개시되는 가속도 제어 영역을 거쳐서 진공 압력의 변화 속도가 상기 설정 속도에 도달한 후에 그 설정 속도를 유지하도록 제어하는 제어 기능을 구비시킨 것으로서 구성할 수 있다.

본 발명에 의한 진공 조압 시스템의 다른 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 진공 조압용 밸브에 있어서 수압 부재의 배후에 접촉해서 그 수압 부재의 정지 위치의 위치 결정을 하는 조정 부재와, 그 조정 부재를 회전-직동 변환 기구를 통해서 임의의 위치까지 무단계로 전후진 구동하는 전동 모터를 갖는 밸브 개방도 조절부를 구비하고, 상기 컨트롤러에 상기 제어 지령에 의거하여 전동 모터에 필요한 구동 전류를 공급하고, 상기 전동 모터의 회전량을 검출하는 인코더의 출력에 의해 부여되는 조정 부재의 위치가 지정 위치가 되도록 상기 전동 모터 및 상기 전자 밸브 장치의 구동을 제어하여 상기 조정 부재의 위치 제어를 하는 기능을 갖게 한 것으로서 구성된다.

또한, 본 발명에 의한 진공 조압 시스템의 다른 바람직한 실시형태에 있어서는, 상기 전동 모터에 그 회전 부하를 검출하는 검출 수단을 부설하고, 상기 컨트롤러가 상기 조정 부재의 위치 제어를 행함에 있어서 그 부하 검출 수단의 출력에 의해 부여되는 상기 조정 부재와 수압 부재의 압박력에 따른 전동 모터의 회전 부하가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검지하고, 그것이 상기 상하한값 사이를 일탈할 경우에 수압 부재와 조정 부재를 상기 상하한값 사이의 힘으로 압박하기 위한 파일럿 유체압을 상기 수압실에 공급하도록 제어 신호를 전자 밸브 장치에 출력하는 파일럿 유체압 제어를 행하고, 그것에 의해 상기 수압 부재와 조정 부재를 상기 상하한값 사이의 힘으로 압박한 상태에서 전동 모터를 동작시키는 기능을 상기 컨트롤러에 부여한 것으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 파일럿 유체압 제어에 있어서 발생시키는 파일럿 유체압이 상기 복귀 스프링의 작용력, 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력, 및 상기 조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘의 합에 상당하는 압박력을 발생시키는 것으로서 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 진공 조압 시스템은 상기 파일럿 유체압 제어를 대신하는 간편적인 수단으로서, 미리 구한 상기 복귀 스프링의 작용력, 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘을, 상기 수압 부재의 위치와의 관련에 있어서 함수화해서 상기 컨트롤러에 보유시켜 두고, 상기 컨트롤러에 상기 조정 부재의 위치 제어를 행함에 있어서 상기 함수화된 것에 의거해서 얻어지는 수압 부재의 위치에 따른 유체압을, 전자 밸브 장치로부터 상기 유체압 구동부의 수압실로 파일럿 유체압으로서 출력하도록 그 전자 밸브 장치에 대하여 제어 신호를 출력시키는 기능을 갖게 한 것으로 할 수 있다.

상기 구성을 갖는 본 발명의 진공 조압 시스템에 있어서는 컨트롤러에 대하여 진공 챔버의 진공 압력에 대한 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보가 부여되고, 그것에 의거하여 컨트롤러로부터 조정 부재를 소정의 위치까지 구동하기 위한 구동 전류가 전동 모터에 전송되면, 그 모터가 구동되어서 그것에 부설된 인코더로부터 조정 부재의 위치에 대응하는 신호가 컨트롤러에 피드백되어 항상 지정된 위치에서 그 모터가 멈추도록 서보 기구가 동작한다.

한편, 상기 컨트롤러는 유체압 구동부에 있어서의 피스톤 등의 수압 부재와 그 위치 결정을 행하는 조정 부재를 항상 거의 일정한 힘으로 압박한 상태에서 그 수압 부재를 동작시키기 위해서, 상기 조정 부재의 위치에 의해 정해지는 수압 부재의 위치에 따라서 [복귀 스프링의 작용력+밸브 부재 등에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력+조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘]에 대항하는 힘을 발생시키는 파일럿 유체압을 수압실에 공급하도록 컨트롤러로부터 전자 밸브 장치에 제어 신호가 출력된다.

이에 따라, 수압 부재는 상기 파일럿 유체압에 의해 조정 부재에 거의 일정한 힘으로 압박하는 위치까지 구동되고, 상기 바이어스분의 힘에 의해 항상 조정 부재에 압박되게 된다. 이것은 복귀 스프링의 작용력 및 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력을 수압 부재에 작용하는 파일럿 공기압으로 상쇄함으로써, 전동 모터가 그들 작용력에 대항하는 구동력을 갖지 않아도 좋고, 전동 모터로서 약간의 힘을 출력할 수 있는 소형인 것을 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 수압 부재와 조정 부재를 항상 거의 일정한 바이어스분의 힘으로 압박한 상태에서 수압 부재를 동작시키도록 제어하기 때문에, 전동 모터에 부설해서 그 전동 모터의 회전량을 검출하는 인코더를 밸브의 개방도를 결정하는 곳의 수압 부재 위치를 검출하는 위치 센서로서 기능시킬 수 있다.

또한, 상기 진공 조압 시스템에 있어서는 유체압 구동부의 수압실에 공급되는 파일럿 유체의 압력에 의해 조정 부재로의 수압 부재의 압박력은 변화되지만, 전동 모터가 구동되면 그 압박력에 따라서 전동 모터의 부하 검출 수단(구동 전류의 검지 수단)에서 검출되는 회전 부하가 증감되므로, 컨트롤러에 있어서 전동 모터에 부여되는 구동 전류가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검출하고, 그것이 상기 상하한값 사이의 범위를 일탈할 경우에는 전자 밸브 장치를 작동시키는 신호가 컨트롤러로부터 출력되고, 그 전자 밸브 장치에 있어서 [복귀 스프링의 작용력+밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력+조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘]에 대항하는 힘을 발생시키는 파일럿 유체압이 수압실에 공급되어 수압 부재와 조정 부재가 항상 대략 일정한 힘으로 압박된다.

또한, 상기 파일럿 유체압의 제어를 대신하는 상술한 간편적인 수단으로서, 미리 상기 복귀 스프링의 작용력, 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력을 측정해 두고, 수압 부재의 위치와 상기 작용력의 관계를 함수화해서 컨트롤러에 보유시키도록 하면, 밸브 부재의 위치에 따라서 수압실로 공급하는 파일럿 유체압을 일의(一意)로 결정할 수 있고, 그 때문에 전동 모터에 부여하는 구동 전류가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검출하는 것을 생략할 수 있다.

또한, 시스템의 어떠한 이상에 의해 상기 진공 조압용 밸브의 밸브 개방도가 제어 불능인 상태가 되었다고 해도, 상기 진공 조압용 밸브의 개방도를 제어하는 컨트롤러에 있어서 진공 챔버 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차의 증대를 축차 검지하고, 그 차가 허용 범위를 일탈하여 소요의 배기 속도의 유지가 곤란하다고 판단되었을 경우에는 상기 진공 챔버 내의 배기 속도 또는 밸브 부재의 개방도 등이 이상인 것을 통지하도록 하고 있으므로, 간이한 수단으로 경시적으로 이상 상태의 판단을 확실하게 행해서 통지시킬 수 있다.

이상에 상세하게 설명한 본 발명의 진공 조압 시스템에 의하면, 시스템의 어떠한 이상에 의해 상기 진공 조압용 밸브의 밸브 개방도가 전체 개방 상태 등에 도달한 경우에는 그 이상을 컨트롤러에 있어서 간이하게 검지해서 시스템에 이상이 있는 것을 통지시킬 수 있다.

특히, 상기 수압 부재와 조정 부재의 압박력에 따른 상기 전동 모터의 회전 부하가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있도록 하기 위한 전자 밸브 장치로의 파일럿 유체압 제어에 의해 배기 속도를 거의 일정 범위로 제어할 수 있다고 하는 상기 지견에 의거하여, 진공 조압용 밸브에 상기 전동 모터에서 조정 부재의 위치 결정을 행하는 상기 밸브 개방도 조절부를 부가했을 경우에는 배기 속도를 진공 처리의 설정 속도에 대하여 비교적 정확하게 제어할 수 있고, 그 때문에 배기 속도의 설정값에 대하여 상기 밸브 개방도 조절부의 성능에 따른 허용 범위를 부여하고, 배기 속도 등이 그 범위를 일탈했을 경우를 이상이라고 판단시킴으로써 매우 간이한 수단으로 정확하게 상기 이상을 통지 가능하게 할 수 있다. 또한, 미리 복귀 스프링 등의 작용력의 측정 결과에 의거해서 함수화한 정보에 의해, 밸브 부재의 위치에 따라서 수압실에 공급하는 파일럿 유체압을 일의로 결정할 경우에도 마찬가지로 매우 간이한 수단으로 상기 이상을 통지시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 진공 조압 시스템에 있어서의 진공 조압용 밸브의 구성을 나타내고, 좌측 절반은 밸브 부재의 밸브 폐쇄 상태를, 우측 절반은 동 밸브 개방 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 진공 조압 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 있어서의 진공 압력의 변화의 제어에 대해서 설명하기 위한 모식적 설명도이다.
도 4는 본 발명에 의한 진공 조압 시스템의 배기 제어 및 배기의 이상의 검지예에 대해서 설명하기 위한, 진공 챔버의 압력과 밸브 개방도의 시간적 변동에 대해서 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 있어서의 진공 조압용 밸브의 실시예에 대해서 그 배기 특성(배기 속도 및 진공 챔버의 압력)을 모니터한 결과의 일례를 나타내는 그래프이다.

도 1은 본 발명에 의한 진공 조압 시스템에 있어서 사용하는 진공 조압용 밸브의 대표적인 실시형태를, 도 2는 그 진공 조압용 밸브를 포함하는 진공 조압 시스템의 전체적인 구성예를 나타내고 있다.

이 진공 조압용 밸브는 제 1 및 제 2 메인 포트(11, 12) 사이의 유로(13)를 개폐하는 밸브 부재(15)를 구비한 밸브 주체부(1)와, 상기 밸브 부재(15)를 개폐 조작하는 피스톤(수압 부재)(16)을 구비한 유체압 구동부(2)와, 상기 밸브 부재(15)의 개방도를 설정하는 밸브 개방도 조절부(3)를 구비하고, 이 진공 조압용 밸브에 도 2에 나타내는 바와 같이 상기 유체압 구동부(2)에 파일럿 유체를 급배하는 전자 밸브 장치(6)와, 제어 지령이나 후술하는 전동 모터(45)의 부하 및 상기 피스톤(16)의 위치 정보 등이 입력되고, 그것들에 의거하여 상기 밸브 부재(15)의 개방도를 제어하는 컨트롤러를 접속하고 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 상기 밸브 주체부(1)에 있어서의 중공의 밸브 하우징(10)에는 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이 진공 챔버(7)에 접속하기 위한 제 1 메인 포트(11)와 진공 펌프(8)에 접속하기 위한 제 2 메인 포트(12)가 설치되고, 밸브 하우징(10)의 내부에는 상기 양쪽 메인 포트(11, 12)를 연결하는 유로(13)가 형성됨과 아울러 이 유로(13)에 연통되는 상기 제 1 메인 포트(11)의 개구부(11a)의 주위에 밸브 시트(14)가 형성되어 있다.

또한, 상기 밸브 하우징(10)의 내부에는 상기 밸브 시트(14)에 접리해서 상기 유로(13)를 개폐하는 포핏식의 상기 밸브 부재(15)가 밸브 시트(14)와 동심으로 설치되고, 이 밸브 부재(15)의 외주부에는 밸브 시트(14)에 접리하는 고무 탄성재로 이루어지는 밸브 밀봉 부재(17)가 부착되어 있다. 상기 밸브 부재(15)의 배면에는 밸브 샤프트(20)가 부착되어 있다. 이 밸브 샤프트(20)는 밸브 하우징(10)의 내부를 중심 축선(L)을 따라 연장되고, 그 밸브 하우징(10)에 있어서의 제 1 메인 포트(11)와는 반대측의 단부에 동축으로 연접된 실린더 하우징(30)의 격벽(31)을 관통해서 선단이 유체압 구동부(2)의 내부로 연장되어, 그 실린더 하우징(30) 내의 피스톤(16)에 연결되어 있다. 또한, 상기 밸브 부재(15)의 배면에 설치된 스프링 시트(22)와 상기 격벽(31)에 접촉하는 시트판(32) 사이에 상기 밸브 부재(15)를 밸브 시트(14)의 폐쇄 방향으로 바이어싱하는 코일 형상의 복귀 스프링(23)이 설치되고, 상기 밸브 부재(15)의 배면에는 상기 밸브 샤프트(20) 및 복귀 스프링(23)의 주위를 둘러싸도록 신축 가능한 벨로우즈(24)가 설치되며, 이에 따라 밸브 샤프트(20)를 유로(13)로부터 격리하고 있다.

상기 유체압 구동부(2)에 있어서의 실린더 하우징(30)은 상기 격벽(31)을 일체로 구비함과 아울러 내부에 실린더 구멍(33)을 갖고, 그 실린더 구멍(33)의 내부에 상기 피스톤(16)이 밀봉 부재(34)를 통해서 슬라이딩 가능하게 수용되고, 그 피스톤(16)과 격벽(31) 사이에 수압실(37)이 형성되고, 이 수압실(37)이 상기 실린더 하우징(30)의 측면에 개구되는 파일럿 포트(38)에 접속되고, 피스톤(16)의 타면측의 실(39)은 외부로 개방되어 있다.

상기 진공 조압용 밸브에 있어서는 상기 유체압 구동부(2)에 있어서의 밸브 샤프트(20)를 그 선단에 부착한 피스톤(16)에 의해 구동하도록 하고 있지만, 그 유체압 구동부(2)는 실린더 구멍(33) 내에 피스톤(16)을 슬라이딩 가능하게 끼운 구성에 한하는 것은 아니고, 그 피스톤(16) 대신에 벨로프램이나 벨로우즈 등의 수압 부재를 설치하고, 그 수압 부재에 의해 상기 밸브 부재(15)가 개방되는 방향의 유체압을 작용시키는 수압실(37)을 형성시키고, 이 수압실(37)에 파일럿 유체를 급배하기 위한 파일럿 포트(38)를 개구시키는 것이 가능하다.

또한, 상기 밸브 개방도 조절부(3)는 상기 실린더 하우징(30)의 단부에 결합된 커버 블록(40)의 내부에 장착되고, 상기 피스톤(16)에 접리하는 방향으로 이동 가능하게 유지되어서 선단이 그 피스톤(16)의 배면에 접촉하는 원통 형상을 한 조정 부재(41)를 구비하고, 전동 모터(45)의 출력축(46)에 의해 기어(42a, 42b)를 통해서 회전 구동되는 회전축(43)과 그 조정 부재(41) 사이에 회전-직동 변환 기구(47)를 설치하고 있다. 그 회전-직동 변환 기구(47)는 상기 회전축(43)의 회전 운동을 상기 조정 부재(41)의 직진 운동으로 변환하고, 그 조정 부재(41)를 상기 회전축(43)의 축선 방향의 임의의 위치까지 무단계적으로 전후진 구동해서 피스톤(16)의 정지 위치를 부여하는 것이다.

상기 전동 모터(45)는 정역 회전 가능한 모터이며, 출력축(46)의 회전 부하를 검출해서 그 검출 신호를 상기 컨트롤러에 출력하는 부하 검출 수단(도시 생략)을 구비하고 있다. 상기 부하 검출 수단은 상기 전동 모터(45)의 구동 전류를 검지하거나, 또는 검지한 구동 전류가 미리 설정한 설정 범위의 상한 또는 하한을 초과하고 있는지의 여부를 검지해서 그 데이터를 컨트롤러에 입력하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 전동 모터(45)에는 그 회전량을 검출하는 인코더(도시 생략)가 부설된다. 이 인코더는 밸브 부재(15)를 개폐하는 피스톤(16)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서로서의 기능을 갖고, 따라서 그 출력에 의해 컨트롤러에는 조정 부재(41)의 위치가 부여되게 된다. 또한, 상기 피스톤(수압 부재)(16)의 위치를 검출하기 위한 위치 센서를 별도로 설치하고, 그 출력에 의해 컨트롤러에 밸브 부재(15)의 위치 신호를 입력할 수도 있다.

상기 전동 모터(45)의 정역 회전 운동을 상기 조정 부재(41)의 왕복 직진 운동으로 변환하는 상기 회전-직동 변환 기구(47)는 상기 회전축(43)에 있어서의 볼나사축부(43a)의 회전 운동을 상기 조정 부재(41)에 설치한 이동자(볼나사 너트)(51)의 직진 운동으로 변환하는 볼나사로 구성하고 있다. 또한, 상기 조정 부재(41) 및 이동자(51)에는 그 각각을 비회전으로 슬라이딩시키기 위한 회전 규제부(41a, 51a)가 설치되고, 이 회전 규제부(41a, 51a)는 커버 블록(40) 내에 나사축부(43a)와 평행하게 설치된 가이드축(52)에 슬라이딩 가능하게 맞물려 있다.

또한, 상기 조정 부재(41)로서는 상기 볼나사로 이루어지는 회전-직동 변환 기구(47)에 의해 구동되는 것에 한하는 것은 아니고, 상기 전동 모터(45)의 회전에 의해 직진 운동하고, 피스톤(16) 등의 수압 부재의 배후에 압박되어서 그 수압 부재에 추종 동작하도록 한 부재이면 좋다.

상기 전자 밸브 장치(6)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 공기압원(61)과 상기 수압실(37) 사이에 관로(62)를 통해서 접속되고, 내장되는 압력 조정 밸브에 의해 피스톤(16)을 동작시키는 최대 압력을 설정 가능하게 하여 상기 컨트롤러에 의해 파일럿 포트(38)를 통해서 수압실(37)에 제어된 압축 공기를 급기 가능하게 함과 아울러, 그 컨트롤러에 의한 제어에 의해 상기 파일럿 포트(38)를 통해서 배기하여 수압실(37)을 제어된 압력으로 하는 것을 가능하게 하는 것이다. 보다 구체적으로, 상기 전자 밸브 장치(6)는 예를 들면 압력 조정 밸브를 통해서 공기압원(61)에 접속한 급기용의 2포트 전자 밸브와, 출력측을 대기에 개방한 배기용의 2포트 전자 밸브로 구성하고, 그것들이 상기 파일럿 포트(38)에 접속된 것으로 할 수 있다. 이 경우, 상기 양쪽 2포트 전자 밸브는 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 통과/차단되어 수압실(37)의 압력을 제어하게 되지만, 그들 2포트 전자 밸브 대신에 단일의 3위치 3포트 방향 전환 밸브 등을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 급기용 및 배기용의 2포트 전자 밸브로서 온-오프 밸브뿐만 아니라 아날로그 밸브를 사용할 수 있다.

상기 압력 조정 밸브에 의해 수압실(37)에 공급되는 출력압은 복귀 스프링(23)의 작용력, 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버(7) 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재(41)와 피스톤(16) 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘의 총합의 최대값을 발생시킬 수 있는 압력이다. 또한, 상기 바이어스분의 힘은 유체압 구동부(2)에 있어서의 마찰 등의 영향도 고려하여 조정 부재(41)와 피스톤(16) 사이에 항상 작용시켜 두어야 할 힘으로서 결정되어야 하는 것이다.

상기 컨트롤러는 개략적으로는 상기 전동 모터(45)에 부설한 부하 검출 수단 및 인코더의 출력, 진공 챔버(7)의 압력을 검출하는 압력 센서(70)의 출력, 및 외부로부터의 설정 압력 등의 제어 지령에 관련되는 신호 등이 입력되고, 그것들에 의거하여 상기 전동 모터(45) 및 상기 전자 밸브 장치(6)를 제어하는 것이지만, 그것들에 추가하여 후술하는 바와 같이 진공 챔버(7)의 진공 처리를 행하는 단계에서 압력 센서(70)에 의해 얻어지는 진공 챔버의 압력이 목표 압력값에 대하여 허용 범위 내로 유지되고 있지 않은 이상인 상태에 있을 경우에는 그것을 검지하고, 그 통지를 행하는 이상의 검지 기능도 구비하는 것이다.

상기 전동 모터(45) 및 상기 전자 밸브 장치(6)의 제어는, 구체적으로는 상기 컨트롤러가 상기 제어 지령에 의거하여 전동 모터(45)에 필요한 구동 전류를 공급하고, 상기 인코더의 출력에 의해 부여되는 조정 부재(41)의 위치가 소정의 위치가 되도록 제어하는 위치 제어, 및 상기 전동 모터(45)의 위치 제어를 위한 구동시에 상기 부하 검출 수단의 출력에 의해 부여되는 상기 조정 부재(41)와 피스톤(16)의 압박력에 따른 전동 모터(45)의 회전 부하(구동 전류)가, 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검지하고, 그것이 상기 상하한값 사이의 범위를 일탈할 경우에 조정 부재(41)와 피스톤(16)을 상기 상하한값 사이의 힘으로 압박하기 위한 파일럿 유체압을 상기 수압실(37)에 공급하도록 제어 신호를 전자 밸브 장치(6)에 출력하는 파일럿 유체압 제어를 행하고, 그것에 의해 상기 피스톤(16)과 조정 부재(41)를 상기 상하한값 사이의 바이어스분의 힘으로 압박한 상태에서 전동 모터를 동작시키는 기능을 갖는 것이다.

또한, 상기 파일럿 유체압 제어를 대신하는 간편적인 수단으로서는 미리 상기 복귀 스프링(23)의 작용력, 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버(7) 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재(41)와 피스톤(수압 부재)(16) 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘을, 상기 수압 부재의 위치와의 관련에 있어서 측정하고, 그 관련성을 함수화해서 컨트롤러에 보유시켜 둠으로써 전동 모터(45)에 부여하는 구동 전류가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검출하는 것을 생략하고, 밸브 부재(15)의 위치에 따라서 수압실(37)로 공급하는 파일럿 유체압을 일의로 결정할 수 있다. 그 때문에, 상기 컨트롤러에는 상기 조정 부재(41)의 위치 제어를 행함에 있어서 상기 함수화된 것에 의거해서 얻어지는 수압 부재의 위치에 따른 유체압을, 전자 밸브 장치(6)로부터 상기 유체압 구동부(2)의 수압실(37)로 파일럿 유체압으로서 출력하도록 그 전자 밸브 장치(6)에 대하여 제어 신호를 출력시키는 기능을 갖게 한 것으로 하면 좋다.

따라서, 상기 수압실(37)에 공급하는 파일럿 유체압은 상기 조정 부재(41)의 위치에 의해 결정되는 피스톤(16)의 위치에 따른 복귀 스프링(23)의 작용력, 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버(7) 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재(41)와 피스톤(16) 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘[유체압 구동부(2)에 있어서의 마찰 등을 포함함]의 총합에 대응하는 것이 된다.

상기 컨트롤러에 의한 제어에 대해서 더욱 구체적으로 설명하면, 우선 그 컨트롤러에 대하여 진공 챔버의 진공 압력에 대한 압력 설정값 및 진공 처리 속도 정보 등을 포함하는 제어 지령이 부여되고, 그것에 의거하여 컨트롤러로부터 조정 부재(41)를 소정의 위치까지 구동하기 위한 구동 전류가 전동 모터(45)에 전송된다. 이에 따라, 그 모터(45)가 구동되고, 그것에 부설된 인코더로부터 조정 부재(41)의 위치에 대응하는 신호가 컨트롤러에 피드백되어 항상 지정된 위치에서 그 모터가 멈추도록 서보 기구가 동작한다. 그리고, 외란 등에 의해 그 조정 부재(41)의 위치가 어긋나도 바로 수정 동작이 행해져서 조정 부재(41)의 위치 제어가 행해진다.

또한, 상기 컨트롤러에 있어서는 진공 챔버에 설치한 압력 센서(70)에 의해 검지되는 진공 압력을 상기 속도 정보에 의거하여 얻어지는 목표 압력과 축차 비교하고, 상기 진공 챔버(7)가 목표 압력이 되도록 전동 모터(45)의 구동에 의해 조정 부재(41)의 위치가 제어된다.

한편, 상기 피스톤(16)은 조정 부재(41)와 항상 거의 일정한 힘으로 압박한 상태에서 동작시키기 위해서, 상기 조정 부재(41)의 위치에 의해 결정되는 피스톤(16)의 위치에 따라서 [복귀 스프링(23)의 작용력+밸브 부재 등에 작용하는 진공 챔버(7)의 압력에 의거하는 작용력+조정 부재(41)와 피스톤(16) 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘]에 대항하는 힘을 발생시키는 파일럿 유체압을 수압실(37)에 공급하도록 컨트롤러로부터 급기용 또는 배기용 전자 밸브 등에 제어 신호가 출력된다.

이에 따라, 피스톤(16)은 상기 파일럿 유체압에 의해 조정 부재(41)에 거의 일정한 힘으로 압박되는 위치까지 구동되고, 상기 바이어스분의 힘으로 항상 조정 부재(41)에 압박되게 된다. 이것은 복귀 스프링(23)의 작용력 및 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버(7)의 압력에 의거하는 작용력을 피스톤(16)에 작용하는 파일럿 공기압에 의한 작용력으로 상쇄함으로써, 전동 모터(45)가 그것들의 작용력에 대항하는 구동력을 갖지 않아도 좋고, 전동 모터(45)로서 약간의 힘을 출력할 수 있는 소형인 것을 사용하는 것을 가능하게 하는 것이다. 또한, 상기 컨트롤러가 피스톤(16)과 조정 부재(41)를 항상 거의 일정한 힘으로 압박한 상태에서 피스톤(16)을 동작시키도록 제어하기 때문에, 전동 모터(45)에 부설해서 그 전동 모터의 회전량을 검출하는 인코더를 밸브의 개방도를 결정하는 곳의 피스톤 위치를 검출하는 위치 센서로서 기능시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 전동 모터(45)에서 소정의 위치로 조정 부재(41)를 이동시키도록 서보 기구가 동작하는 경우, 외란 등에 의해 조정 부재의 위치가 어긋나면 바로 그 수정 동작을 위해서 전동 모터가 구동되고, 한편 유체압 구동부(2)의 수압실(37)에 공급되는 파일럿 유체의 압력에 의해 조정 부재(41)로의 피스톤(16)의 압박력은 변화되지만, 상기 수정 동작 등을 위해서 전동 모터(45)가 구동되면 그 압박력에 따라서 전동 모터(45)의 구동 전류가 증감되고, 이 전동 모터(45)로의 구동 전류의 크기는 외란의 크기로도 간주할 수 있다.

따라서, 컨트롤러에 있어서 전동 모터(45)에 부여하는 구동 전류가 상기 일정한 범위 내에 있는지의 여부를 검출하고, 그것이 설정 하한값에 충족되지 않을 경우에는 피스톤(16)이 조정 부재(41)에 압박되어 있는지의 여부가 불분명하기 때문에 급기용의 전자 밸브를 작동시키는 신호가 출력되고, 수압실(37)로의 파일럿 유체압의 공급에 의해 피스톤(16)을 조정 부재(41)에 압박하는 방향으로 구동한다. 또한, 전동 모터(45)에 부여하는 구동 전류가 설정값 상한값을 초과함으로써 과잉한 압박력이 부하되고 있다고 판단되었을 경우에는 배기용의 전자 밸브를 작동시키는 신호가 컨트롤러로부터 출력되고, 수압실(37)의 파일럿 유체압을 저하시켜서 상기 압박력을 저하시킨다.

또한, 상술한 바와 같이 미리 복귀 스프링(23)의 작용력, 밸브 부재(15)에 작용하는 진공 챔버(7) 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재(41)와 피스톤(16) 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘을 측정해 두고, 수압 부재의 위치와 작용력의 관계를 함수화하여 컨트롤러에 보유시킴으로써 밸브 부재(15)의 위치에 따라서 수압실(37)로 공급하는 파일럿 유체압을 일의로 결정할 수 있고, 전동 모터(45)에 부여하는 구동 전류가 상하한의 설정값을 초과하는지의 여부의 검출을 생략해도 대략 동등한 기능을 실현할 수 있다.

그 결과, 상기 수압실(37)에는 항상 [복귀 스프링의 작용력+밸브 부재 등에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력+조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘]에 대항하는 파일럿 유체압이 공급되고, 피스톤(16)과 조정 부재(41)가 항상 대략 일정한 바이어스분의 힘으로 압박된다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 컨트롤러가 유체압 구동부(2)에 있어서의 피스톤(16)과 조정 부재(41)를 항상 거의 일정한 힘으로 압박하는 상태에서 피스톤(16)을 동작시키도록 제어하므로, 전동 모터(45)에 부설하는 인코더를 밸브 부재(15)의 개방도를 결정하는 곳의 피스톤(16)의 위치 센서로서 기능시킬 수 있어, 일반적인 리니어 센서 등을 유체압 구동부(2)에 내장하지 않아도 컨트롤러에 있어서 피스톤(16) 내지 밸브 부재(15)의 위치를 인식할 수 있어 구조적으로 현저하게 간이화할 수 있다. 그러나, 상기 위치 센서로서 일반적인 리니어 센서 등을 유체압 구동부(2)에 내장시켜도 상관없다.

상기 진공 조압 시스템에 있어서는, 컨트롤러에 있어서 상기 압력 센서(70)로부터의 현재 압력값의 압력 신호와 목표 압력을 비교해서 진공 챔버(7)의 진공 압력을 피드백 제어할 때에, 상술한 바와 같이 밸브 부재(15)의 개방도를 적절하게 설정하기 위한 제어 신호가 전동 모터(45)에 출력되지만, 이 경우에 상기 컨트롤러에는 속도 정보로서 미리 진공 처리의 설정 속도(진공 압력 변화 속도)와 설정 가속도(상기 진공 압력 변화 속도의 변화 속도)를 보유시키고, 도 3을 참조해서 이하에 설명하는 바와 같은 제어 기능을 구비시키는 것이 바람직하다.

즉, 상기 설정 속도와 설정 가속도를 보유시킨 컨트롤러는 도 3에 나타내는 시각(t1)의 제어 동작 개시 직후에 있어서는 각 제어 주기(T)(일정)에 있어서의 진공 압력의 변화의 속도를 상기 설정 가속도에 의해 완만하게 증가시켜서 다음 목표 압력을 설정하는 제어를 반복하고, 즉 전회의 제어 주기에 있어서 압력 센서(70)에서 검출한 현재 압력값과 상기 설정 가속도로부터 금회의 제어 주기(T)에 있어서의 목표 압력을 산출하는 것을 반복하고, 그 결과 진공 챔버(7)의 진공 처리 동작이 돌발적으로 급변해서 행해질 일이 없고, 진공 처리가 부드럽게 개시된다. 그 후에는 여러 가지 조건에 따라 결정되는 어느 정도의 제어 주기를 포함하는 가속도 제어 영역(t1∼t4)을 거쳐서 상기 설정 가속도에 의한 속도 변화의 누적에 의해 진공 압력의 변화 속도가 상기 설정 가속도에 도달하므로, 그것을 초과한 시각(t4) 후에는 제어 주기(T)마다 압력이 ΔP(일정)만큼 저하되는 설정 속도를 유지하도록 제어하는 것이 바람직하다.

상기 진공 압력의 변화에 대한 제어는, 구체적으로는 컨트롤러에 있어서의 산출에 의해 구한 압력 변화분으로부터 목표 압력에 상당하는 조정 부재(41)의 위치를 내부 연산하고, 전동 모터(45)에 의한 조정 부재(41)의 위치 제어에 의해 행해진다. 이 전동 모터(45)에 의한 위치 제어는 공기압 제어와 비교해서 공기의 압축성에 의한 비선형 요소가 없고, 또한 전동 모터의 회전 부하를 설정된 상한값과 하한값 사이의 거의 일정 범위로 제어하는 경우에는 도 5를 참조해서 상술한 바와 같이, 상기 조정 부재(41)의 위치 제어에 의한 배기 속도의 제어는 비교적 정밀도 좋게 행할 수 있다. 또한, 미리 복귀 스프링 등의 작용력의 측정을 해 두고, 그 결과에 의거하여 수압 부재의 위치와 작용력의 관계를 함수화해서 컨트롤러에 보유시키는 경우에도 전동 모터의 회전 부하를 대략 마찬가지로 일정 범위로 제어할 수 있다.

그리고, 이와 같이 제어 동작 개시 직후부터 조정 부재(41)의 미소 변위를 전동 모터(45)에서 위치 제어함으로써 압력의 급변이 없고, 안정되고 매끄럽게 진공도를 높이는 제어를 행할 수 있다.

상기 진공 조압 시스템을 구성하는 상기 진공 조압용 밸브에 있어서는, 상술한 바와 같은 배기 제어를 행할 경우, 시스템의 어떠한 이상에 의해 그 밸브 개방도가 제어 불가능하게 되어서 상기 진공 챔버(7) 내가 소요의 배기 속도에 도달하지 않는 상태에 빠지거나 할 가능성을 완전히 부정할 수 없다. 이러한 상태를 피하기 위해서, 상기 진공 조압 시스템에 있어서는 상술한 진공 조압용 밸브의 개방도의 제어를 행하는 컨트롤러를 이용해서 상기 이상의 검지를 간이하게, 또한 그것을 배기 제어의 동안에 계속적으로 행하도록 하고 있다.

도 4를 참조해서 상기 컨트롤러에 의한 배기 제어 및 배기 이상의 검지예에 대하여 설명하면, 동 도면은 배기 제어 및 배기의 이상의 검지예에 대하여 설명하기 위한 진공 챔버(7)의 압력과 밸브 개방도의 시간적 변동에 대하여 나타내는 것이며, 상기 배기 제어의 개시시에 있어서는, 우선 배기 개시로부터 짧은 감시 시간을 설정하고, 그 동안에 진공 펌프(8)가 정지 상태에 있거나 하여 진공 챔버(7)에 일정한 압력 변화(예를 들면, 0.5Torr의 변화)가 발생한 것을 확인할 수 없는 경우에는 에러로서 메인터넌스 처리를 행하지만, 상기 압력 변화가 확인된 경우에 도 3을 참조하여 상술한 바와 같은 배기 제어의 주기적 동작을 개시하고, 각 제어 주기(T)에 있어서 상기 진공 챔버(7)가 상기 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보에 의거해서 얻어지는 목표 압력이 되도록 하기 위한 상기 수압 부재의 위치 제어에 의해 밸브 부재(15)의 개방도가 피드백 제어되고, 상술한 가속도 제어 영역을 거쳐서 설정 속도를 유지하도록 제어하는 형태를 나타내고 있다.

또한, 상기 컨트롤러에 의한 배기 제어에 있어서는 각 제어 주기마다 상기 압력 센서(70)에 의해 얻어지는 진공 챔버(7) 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차[현재값-목표값](우측 세로 좌표축)를 검지하고, 그것이 상기 목표 압력값에 대하여 설정한 압차의 허용 범위[편차 설정값]를 초과했을 경우에, 즉 제어되는 밸브 개방도에서는 소요의 배기 속도의 유지가 곤란하다고 판단되었을 경우에 배기의 이상으로서 그것을 통지하는 경보 수단을 동작시키게 된다. 이에 따라, 배기 제어 중에 진공 챔버(7) 이외의 진공계에 있어서의 리크 등의 이상에 의해, 진공 챔버(7)의 압력이 저하되지 않게 되는 경우의 감시를 행할 수 있다.

또한, 상기 현재 압력값과 목표 압력값의 차가 외부 설정한 편차 설정값을 초과하는 것인지의 여부의 감시는 배기 제어의 개시 시점으로부터 외부 설정하는 진공 챔버 내 압력에 대한 감시 설정값 범위에서 행하게 된다.

이상에 있어서, 본 발명의 진공 조압 시스템의 실시형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예 등에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 발명의 정신을 일탈하지 않는 범위에서 설계에 있어서 여러 가지 변경을 할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 진공 챔버와 진공 펌프 사이에 접속하기 위한 유로 중에 밸브 시트가 설치된 밸브 하우징 내에, 상기 밸브 시트에 접리해서 상기 유로를 개폐하는 밸브 부재와, 이 밸브 부재에 연결되어서 상기 밸브 하우징을 통과해서 그 축선 방향으로 연장되고 선단이 유체압 구동부에 도달하는 밸브 샤프트와, 상기 밸브 부재를 밸브 시트의 폐쇄 방향을 향해서 바이어싱하는 복귀 스프링을 갖는 밸브 주체부, 및 상기 밸브 샤프트의 선단에 부착된 수압 부재를 상기 밸브 부재를 개방하는 방향의 유체압을 작용시키는 수압실에 설치하고, 이 수압실에 파일럿 유체를 급배하기 위한 파일럿 포트를 설치한 상기 유체압 구동부를 구비함으로써 진공 조압용 밸브가 구성되고,
   상기 진공 조압용 밸브에 수압실의 파일럿 포트에 파일럿 유체를 급배하는 전자 밸브 장치를 접속함과 아울러, 상기 밸브 부재의 위치를 검출하는 위치 센서의 출력 신호, 진공 챔버의 압력 센서에 의해 검출되는 진공 압력의 출력 신호, 및 외부로부터 입력되는 제어 지령에 의거하여 상기 전자 밸브 장치의 구동을 제어하는 컨트롤러를 부설함으로써 구성되는 진공 조압 시스템에 있어서,
   상기 컨트롤러에 상기 진공 펌프에 의해 배기하는 진공 챔버의 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보를 보유시키고,
   그 컨트롤러에 배기 제어의 각 제어 주기에 있어서 상기 진공 챔버가 상기 압력 설정값 및 진공 처리의 속도 정보에 의거하여 얻어지는 목표 압력이 되도록 상기 수압 부재의 위치 제어에 의해 밸브 부재의 개방도를 피드백 제어하는 기능을 갖게 함과 아울러,
   그 컨트롤러에 상기 각 제어 주기에 있어서 상기 압력 센서에 의해 얻어지는 진공 챔버 내의 현재 압력값과 목표 압력값의 차를 검지하고, 그것이 그 목표 압력값에 대하여 설정한 허용 범위를 일탈한 경우를 이상으로서 통지하는 기능을 부여한 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 컨트롤러에 진공 챔버의 진공 처리에 의해 그 진공 챔버에 압력 변화가 발생한 것을 확인하는 감시 시간의 경과 후에, 상기 배기 제어의 주기적 동작을 개시하도록 제어하는 기능을 구비시킨 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 컨트롤러에 상기 진공 펌프에 의한 진공 처리의 속도 정보로서 설정 속도와 설정 가속도를 보유시키고, 배기 제어의 주기적 동작 개시 후에 상기 설정 가속도에 의해 각 제어 주기에 있어서의 진공 압력의 변화 속도를 완만하게 증가시켜서 진공 챔버의 진공 처리 동작이 부드럽게 개시되는 가속도 제어 영역을 거쳐서 진공 압력의 변화 속도가 상기 설정 속도에 도달한 후에 그 설정 속도를 유지하도록 제어하는 제어 기능을 구비시킨 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 진공 조압용 밸브에 있어서 수압 부재의 배후에 접촉해서 그 수압 부재의 정지 위치의 위치 결정을 하는 조정 부재와, 그 조정 부재를 회전-직동 변환 기구를 통해서 임의의 위치까지 무단계로 전후진 구동하는 전동 모터를 갖는 밸브 개방도 조절부를 구비하고,
   상기 컨트롤러에 상기 제어 지령에 의거하여 전동 모터에 필요한 구동 전류를 공급하고, 상기 전동 모터의 회전량을 검출하는 인코더의 출력에 의해 부여되는 조정 부재의 위치가 지정 위치가 되도록 상기 전동 모터 및 상기 전자 밸브 장치의 구동을 제어하여 상기 조정 부재의 위치 제어를 하는 기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 전동 모터에 그 회전 부하를 검출하는 부하 검출 수단을 부설하고,
   상기 컨트롤러가 상기 조정 부재의 위치 제어를 행함에 있어서, 그 부하 검출 수단의 출력에 의해 부여되는 상기 조정 부재와 수압 부재의 압박력에 따른 전동 모터의 회전 부하가 설정된 상한값과 하한값 사이에 있는지의 여부를 검지하고, 그것이 상기 상하한값 사이를 일탈하는 경우에 수압 부재와 조정 부재를 상기 상하한값 사이의 힘으로 압박하기 위한 파일럿 유체압을 상기 수압실에 공급하도록 제어 신호를 전자 밸브 장치에 출력하는 파일럿 유체압 제어를 행하고, 그것에 의해 상기 컨트롤러에 상기 수압 부재와 조정 부재를 상기 상하한값 사이의 힘으로 압박한 상태에서 전동 모터를 동작시키는 기능을 부여한 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 파일럿 유체압 제어에 있어서 발생시키는 파일럿 유체압이 상기 복귀 스프링의 작용력, 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력, 및 상기 조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘의 합에 상당하는 압박력을 발생시키는 것으로서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.
7. 제 4 항에 있어서,
   미리 구한 상기 복귀 스프링의 작용력, 밸브 부재에 작용하는 진공 챔버 내 압력에 의거하는 작용력, 및 조정 부재와 수압 부재 사이에 항상 작용시켜 두는 바이어스분의 힘을, 상기 수압 부재의 위치와의 관련에 있어서 함수화해서 상기 컨트롤러에 보유시켜 두고,
   상기 컨트롤러에 상기 조정 부재의 위치 제어를 행함에 있어서 상기 함수화된 것에 의거해서 얻어지는 수압 부재의 위치에 따른 유체압을, 전자 밸브 장치로부터 상기 유체압 구동부의 수압실로 파일럿 유체압으로서 출력하도록 그 전자 밸브 장치에 대하여 제어 신호를 출력시키는 기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 진공 조압 시스템.

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