KR20200024138A - 압력 센서를 갖는 진공 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 밸브 마개(4) 및 압력 매체를 갖는 바람직하게는 공압식 또는 전기 공압식 구동 유닛(7, 7')을 포함하는 진공 밸브(1)에 관한 것이며, 상기 구동 유닛은 밸브 마개(4)에 커플링된다. 진공 밸브(1)는 또한 압력 매체의 압력이 측정될 수 있도록 압력 센서(10, 10')를 갖는다.

Description

압력 센서를 갖는 진공 밸브
본 발명은 적어도 하나의 압력 센서를 갖는 진공 밸브 및 그 관련 방법에 관한 것이다.
밸브 하우징에 형성된 개구를 통해 이어지는 유로(flow path)의 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 그리고/또는 본질적으로 가스-기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브는 일반적으로 다양한 실시예에서 종래 기술로부터 알려져 있고 특히 오염 입자 없이 가능한 한 보호된 분위기에서 이루어져야 하는 IC, 반도체 또는 기판 생산 영역에서의 진공 챔버 시스템에서 사용된다. 이러한 진공 챔버 시스템은 특히 프로세싱되거나 생산될 반도체 요소 또는 기판을 수용하기 위해 제공되고 이를 통해 반도체 요소 또는 다른 기판이 진공 챔버로 그리고 진공 챔버로부터 안내될 수 있는 적어도 하나의 진공 챔버 개구를 갖는 적어도 하나의 배기 가능한 진공 챔버 및 진공 챔버를 배기시키기 위한 적어도 하나의 진공 펌프를 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼 또는 액정 기판을 위한 생산 플랜트에서, 고감도 반도체 또는 액정 요소는 프로세스 진공 챔버 내에 위치된 부품이 각각 프로세싱 디바이스에 의해 프로세싱되는 몇몇 프로세스 진공 챔버를 순차적으로 통과한다. 프로세스 진공 챔버 내에서의 머시닝 프로세스 동안 및 챔버로부터 챔버로의 이송 동안, 고감도 반도체 요소 또는 기판은 언제나 보호된 분위기 - 특히 공기가 없는 환경에 있어야 한다.
이를 위해, 주변 밸브는 가스 입구 또는 출구를 개방 및 폐쇄하는 데 사용되고, 트랜스퍼 밸브는 부품을 삽입하고 제거하기 위해 진공 챔버의 트랜스퍼 개구를 개방 및 폐쇄하는 데 사용된다.
반도체 부품이 통과하는 진공 밸브는 설명되는 응용 영역 및 관련 치수로 인해 진공 트랜스퍼 밸브, 주로 직사각형 개구 단면으로 인해 직사각형 밸브 및 또한 정상 동작 모드로 인해 슬라이드 밸브, 직사각형 슬라이더 또는 트랜스퍼 슬라이드 밸브로 칭해진다.
주변 밸브는 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 다른 진공 챔버 사이의 가스 흐름을 제어하거나 조절하는 데 사용된다. 예를 들어, 주변 밸브는 프로세스 진공 챔버 또는 트랜스퍼 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 다른 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내에 위치된다. 펌프 밸브로도 알려진 이러한 밸브의 개구 단면은 일반적으로 진공 트랜스퍼 밸브의 개구 단면보다 작다. 주변 밸브는 개구를 완전히 개방 및 폐쇄하는 데 사용될 뿐만 아니라 완전 개방 위치와 가스-기밀 폐쇄 위치 사이의 개구 단면을 연속적으로 조정함으로써 흐름을 제어 또는 조절하는 데 사용되기 때문에 응용에 따라 제어 밸브라고도 칭해진다. 가스 흐름을 제어 또는 조절하기 위한 가능한 주변 밸브는 펜듈럼(pendulum) 밸브이다.
통상적인 펜듈럼 밸브에서, US 6,089,537(Olmsted)로부터 알려진 바와 같이, 제1 단계는 통상적으로 둥근 밸브 플레이트를 개구를 해제하는 위치, 개방 위치로부터 또한 통상적으로 둥근 개구를 통해 개구를 덮는 중간 위치로 회전시키는 것이다. 슬라이드 밸브의 경우에, 예를 들어, US 6,416,037(Geiser) 또는 US 6,056,266(Blecha)에 설명된 바와 같이, 밸브 플레이트뿐만 아니라 개구는 통상적으로 직사각형이며 이러한 제1 단계에서 개구를 해제하는 위치로부터 개구를 덮는 중간 위치로 선형으로 푸시된다. 이러한 중간 위치에서, 펜듈럼 또는 슬라이드 밸브의 밸브 플레이트는 개구를 둘러싸는 밸브 시트(seat)로부터 거리를 두고 그리고 이에 대향하여 위치된다. 제2 단계에서, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 거리가 감소되어 밸브 플레이트와 밸브 시트가 서로에 대해 균등하게 가압되어 밸브 마개가 폐쇄 위치에 도달되고 개구는 본질적으로 가스-기밀하게 폐쇄된다. 이러한 제2 이동은 바람직하게는 밸브 시트에 실질적으로 수직인 방향으로 발생한다.
시일링(sealing)은, 예를 들어, 개구를 둘러싸는 밸브 시트 상에 가압되는 밸브 플레이트의 폐쇄 측에 배열된 시일링 링을 통해, 또는 이에 대해 밸브 플레이트의 폐쇄 측이 가압되는 밸브 시트 상의 시일링 링을 통해 발생할 수 있다. 2-단계 폐쇄 프로세스로 인해, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 시일링 링은, 제2 단계에서 밸브 플레이트의 이동이 본질적으로 밸브 시트에 수직인 직선으로 발생함에 따라, 시일링 링을 파괴할만한 거의 어떠한 전단력도 받지 않는다.
다양한 종래 기술의 시일링 디바이스는 예를 들어, US 6,629,682 B2(Duelli)로부터 알려져 있다. 진공 밸브에서 시일링 링 및 시일에 대한 적절한 재료는 예를 들어, FKM으로도 알려진 플루오로 고무, 특히 상표명 "Viton"으로 알려진 플루오로 엘라스토머 및 축약하여 FFKM인 퍼플루오로 고무이다.
종래 기술로부터, 상이한 구동 시스템이 예를 들어, 펜듈럼 밸브의 경우 US 6,089,537(Olmsted) 및 슬라이드 밸브의 경우 US 6,416,037(Geiser)로부터, 펜듈럼 밸브의 밸브 플레이트의 회전 이동 및 개구와 평행한 슬라이드 밸브의 밸브 플레이트의 및 병진 이동과 개구에 수직인 실질적으로 병진 이동을 달성하는 것으로 알려져 있다.
이 경우 구동 유닛은 예를 들어, 조정 아암과의 커플링을 통해 밸브 마개를 구동하는, 예를 들어, 전기 모터에 의해 이동에 필요한 힘 또는 에너지를 제공한다. 공압식 구동 유닛이 또한 종래 기술, 예를 들어, 압력 매체를 사용하여 동작되고 밸브 마개에 커플링되는 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛을 갖는 DE 197 46 241 A1로부터 알려져 있다.
전체 압력 범위 내에서 필요한 가스 기밀성이 보장되고 과도한 압력 부하에 의해 야기되는, 시일링 매체, 특히 O-링 형태의 시일링 링에 대한 손상이 회피되는 방식으로 밸브 플레이트가 밸브 시트에 대해 가압되어야 한다. 이를 보장하기 위해, 공지된 밸브는 2개의 밸브 플레이트 측 사이에 존재하는 압력차에 따라 조절되는 밸브 플레이트의 압력 조절을 제공한다. 특히 큰 압력 변동 또는 진공으로부터 과압으로 또는 그 반대로의 변경의 경우, 시일링 링의 전체 주위를 따라 균일한 힘 분포가 언제나 보장될 수는 없다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로 인한 지지력으로부터 시일링 링을 커플링 해제하는 것이 목적이다. 예를 들어, US 6,629,682(Duelli)에서, 시일링 매체를 갖는 진공 밸브가 제안되며, 이는 시일링 링과 인접한 지지 링으로 구성되어, 시일링 링은 본질적으로 지지력이 없다.
아마도 양압(positive pressure)과 음압(negative pressure) 모두에 필요한 가스 기밀성을 달성하기 위해, 일부 공지된 펜듈럼 밸브 또는 슬라이드 밸브는 제2 이동 단계에 추가로 또는 대안적으로 밸브 플레이트에 수직으로 변위될 수 있고 개구를 둘러싸며 밸브 플레이트 상에 가압되어 가스-기밀 방식으로 밸브를 폐쇄하는 밸브 링을 제공한다. 밸브 플레이트에 대해 능동적으로 변위될 수 있는 밸브 링을 갖는 이러한 밸브는 예를 들어, DE 1 264 191 B1, DE 34 47 008 C2, US 3,145,969(von Zweck) 및 DE 77 31 993 U로부터 알려져 있다. US 5,577,707(Brida)는 개구를 갖는 밸브 하우징 및 개구를 통한 흐름을 제어하기 위해 개구에 걸쳐 평행하게 스위블링(swivelling)하는 밸브 플레이트를 갖는 펜듈럼 밸브를 설명한다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 몇몇 스프링 및 압축된 공기 실린더에 의해 밸브 플레이트 방향으로 수직으로 능동적으로 이동될 수 있다. 이러한 펜듈럼 밸브의 가능한 추가 개발이 US 2005/0067603 A1(Lucas 등)에 제안되어 있다.
앞서 언급된 밸브는 무엇보다도 진공 챔버에서 고감도 반도체 요소의 생산에 사용되기 때문에, 이러한 프로세스 챔버에 대해 대응하는 시일링 효과가 또한 신뢰성 있게 보장되어야 한다. 이를 위해, 압축 동안 시일링 재료 또는 시일링 재료와 접촉하는 시일링 표면의 상태가 특히 중요하다. 진공 밸브의 서비스 수명 동안, 시일링 재료 또는 시일링 표면의 마모가 통상적으로 발생할 수 있다.
또한, 밸브의 구동 시스템 및/또는 기계적으로 이동하는 구성 요소는 결함에 취약하다. 예를 들어, 마모 또는 노화의 출현으로 인해 또는 기계적 충격 등과 같은 외부 간섭 영향으로 인해, 공압식 밸브 구동기의 피스톤-실린더 유닛의 손상은 예를 들어, 피스톤의 누출 또는 상승된 내부 마찰의 형태로 발생할 수 있다. 이러한 조건은 일반적으로 진공 밸브의 시일링 작용 또는 기능 또는 신뢰성의 손상으로 귀결될 수 있다. 지금까지는 종래 기술에서 이러한 결함을 조기에 및/또는 사전에 인식할 수 있는 옵션이 없었다.
따라서, 시일의 품질을 일정하게 충분히 높은 수준으로 유지하기 위해, 밸브의 부품, 예를 들어, 시일, 공압식 구동 부품 또는 밸브 전체를 빈번하게 교체 또는 복구함으로써, 밸브의 유지 보수가 통상적으로 특정 시간 간격으로 이루어진다. 이러한 유지 보수 사이클은 통상적으로 특정 기간 내에 예측되는 개방 및 폐쇄 사이클의 수에 의해 측정된다. 유지 보수는 통상적으로 누출 또는 다른 고장의 발생을 가능한 한 사전에 배제할 수 있도록 하기 위해 예방 조치로서 수행된다.
이러한 밸브 유지 보수의 하나의 단점은 그 예방 조치적 특성이다. 유지 보수의 영향을 받는 부품은 통상적으로 정기 또는 실제 서비스 수명이 지나기 전에 복구 또는 교체되며, 이는 추가 비용 지출을 의미한다. 또한, 임의의 이러한 유지 보수 단계는 일반적으로 생산 프로세스에 대한 특정 셧다운(shutdown) 시간 및 증가된 기술 및 재정적 지출을 필요로 한다. 전체적으로 이는 요구되는 것보다 짧고 필요할 수 있는 것보다도 더 빈번한 간격의 생산의 셧다운을 의미한다.
따라서, 본 발명은 최적의 동작을 허용하는 개선된 진공 밸브를 제공하는 목적에 기초한다.
본 발명의 다른 목적은 최적화된 밸브 유지 보수를 가능하게 하여 개선, 즉, 가능한 프로세스 정지의 단축을 가능하게 하는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개별 밸브 부품의 서비스 수명을 연장시킬 수 있는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 진공 밸브를 제어하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적은 독립 청구항의 특징적인 특징의 실현에 의해 해결된다. 대안적이거나 유리한 방식으로 본 발명을 추가로 발전시키는 특징은 종속 특허 청구항에서 찾을 수 있다.
본 발명의 기본 사상은 진공 밸브에 압력 매체를 가지며 바람직하게는 공압식 또는 전기 공압식이고 구동 유닛의 압력 매체의 압력 측정을 가능하게 하는 압력 센서를 갖는 구동 유닛을 구비하는 것이다.
따라서, 본 발명의 주제는 체적 또는 질량 흐름의 조절 및/또는 유로의 가스-기밀 차단을 위한 진공 밸브, 바람직하게는 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼 밸브 또는 모노 밸브이며, 이는 개구 축을 규정하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위를 둘러싸는 제1 시일링 표면을 갖는 밸브 시트를 포함한다. 밸브 시트는 이 경우에 진공 밸브의 필수 구성 요소 또는 구조적 구성 요소일 수 있고 특히 밸브 하우징의 일부를 구현할 수 있다. 대안적으로, 밸브 시트는 프로세스 챔버, 예를 들어, 진공 챔버의 개구에 의해 형성될 수 있고, 밸브 시트와 관련하여 이동 가능한 밸브 마개와 협업하여 본 발명의 의미에서 진공 밸브를 형성할 수 있다.
또한, 진공 밸브는 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 및/또는 유로를 차단하기 위한, 밸브 마개, 특히 밸브 플레이트를 포함하고, 밸브 마개는 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면을 갖고, 그 가변 위치가 밸브 마개의 각각의 위치 및 정렬에 의해 결정된다. 또한, 진공 밸브는 밸브 마개에 커플링되는 구동 유닛을 가지며, 구동 유닛은 적어도 하나의 피스톤 및 하나의 실린더 보어홀을 포함하는 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛을 포함한다. 구동 유닛은 바람직하게는 공압식 또는 전기 공압식 형태이지만, 유압식 구동 유닛으로서 설계될 수도 있다. 구동 유닛은 밸브 마개의 조정 이동을 실행하기 위해 피스톤의 적어도 하나의 압력-활성 표면에 가하기 위한 압력 매체를 갖는다. 구동 유닛에 의해, 밸브 마개는 밸브 마개와 밸브 시트가 서로에 대해 접촉하지 않고 제공되는 개방 위치로부터 개구 축에 대한 축 방향 시일링 접촉이 특히 시일을 통해 제1 시일링 표면과 제2 시일링 표면 사이에 존재하고, 이에 의해 밸브 개구가 가스-기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치로, 조정 가능하고 반대로도 조정 가능하다.
2개의 시일링 표면 중 하나 또는 둘 모두는 선택적으로 시일링 재료로 이루어진 시일을 갖는다. 시일링 재료는, 예를 들어, 중합체-기반 재료(예를 들어, 엘라스토머, 특히 플루오로 엘라스토머)일 수 있으며, 이는 시일링 표면 상에 가황되거나 밸브 마개 또는 밸브 시트의 홈에 O-링으로서 제공된다. 따라서, 시일링 표면은 본 발명의 범위에서, 바람직하게는 시일링 재료로 이루어진 시일이 밸브 개구(폐쇄 위치)를 폐쇄하기 위해 압축된 형태로 제공되는 표면인 것으로 고려된다.
본 발명에 따르면, 진공 밸브는 적어도 하나의 압력 센서를 더 포함하며, 압력 센서는 압력 매체의 압력 측정이 수행될 수 있도록 설계되고 배열된다.
따라서, 본 발명에 따른 진공 밸브는 - 바람직하게는 구동 유닛에 예를 들어, 구동 유닛의 압력 매체 파이프 라인 또는 압력 매체 호스 라인에 통합된 압력계를 가지며, 이는 압력 매체의 압력을 예를 들어, 특정 시간 간격으로 측정한다. 압력 센서는 바람직하게는 압력 매체의 지속적인 압력 측정을 위해 설계되므로, 예를 들어, 압력 매체 압력의 계속적인 모니터링이 이루어진다.
또한, 압력 센서의 압력 측정 범위는 선택적으로 구동 유닛의 압력 동작 범위에 맞춰지며, 가능한 불규칙한 압력 편차에 대한 예비가 유리하게 유지된다. 압력 센서는 바람직하게는 0 바(bar)와 10 바 사이의 압력 범위를 측정하도록 설계되며, 추가 옵션으로서, 측정된 압력은 디지털 출력 신호 및/또는 바람직하게는 0 V 내지 10 V의 아날로그 출력 전압으로 변환된다. 이 경우 디지털 출력 신호는 디지털 인터페이스(예를 들어, SPI 또는 I2C)를 통해 송신 또는 중계되는 것이 바람직하다. 일부 실시예는 절대 압력 측정을 위한 압력 센서에 관한 것이다.
압력 측정을 위해, 압력 센서는 선택적으로 변형 가능한 멤브레인 및/또는 피에조 결정 및/또는 석영 및/또는 피에조 공진기를 갖는다. 따라서, 압력 센서의 기능적 원리는 압력 매체의 작용에 의한 멤브레인의 기계적 변형(및 예를 들어, 유도성 측정 또는 용량성 측정에 의한 변형의 검출), 또는 압력 또는 힘 작용으로 인한 전하 또는 그 변화의 측정 또는 압력 작용의 결과로서의 진동 거동의 변화의 측정이다.
본 발명에 따른 진공 밸브의 특히 유리한 실시예에서, 압력 센서는 진공 밸브에 의해 규정되고 외부 환경으로부터 분리된 진공 영역 외부에 배열된다.
압력 센서는 피스톤-실린더 유닛의 적어도 하나의 입력 압력이 측정될 수 있도록 진공 밸브에 선택적으로 배열된다. 진공 밸브는 바람직하게는 피스톤-실린더 유닛의 2개 또는 양쪽 입력 압력이 측정 가능하도록 설계된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 압력 센서(또는 추가 압력 센서)가 실린더의 적어도 하나의 챔버, 특히 2개의 챔버 내의 압력이 측정될 수 있도록 진공 밸브 내에 배열된다.
일부 실시예에서, 진공 밸브는 특히 서로 실질적으로 직교하는 2개의 상이한 방향으로 밸브 마개를 조정하기 위한 2개의 피스톤-실린더 유닛을 갖는다. 각각의 피스톤-실린더 유닛은 바람직하게는 각각의 압력 매체 또는 각각의 피스톤-실린더 유닛 또는 각각의 실린더(섹션)의 각각의 압력 측정을 위한 적어도 하나의 압력 센서를 갖는다. 대안적으로, 진공 밸브는 ("공통") 압력 센서를 가지며, 이는 예를 들어, 순차적 스위칭에 의해 양쪽 압력 매체 또는 양쪽 피스톤-실린더 유닛의 압력 측정을 위해 설계된다.
추가 개선에서, 진공 밸브는 밸브 마개 및/또는 피스톤의 위치의 특히 지속적인 측정을 위해 설계된 위치 센서를 추가로 갖는다. 위치 측정 및 압력 측정은 밸브 마개 및/또는 피스톤을 휴지(idle) 위치, 바람직하게는 개방 위치 및/또는 폐쇄 위치로부터 조정하기 위해 필요한 압력이 결정될 수 있도록 서로에 대해 선택적으로 적응 가능하다. 추가 옵션으로서, 압력 센서 및 위치 센서는 밸브 마개 및/또는 피스톤의 이동이 압력 측정 및 또한 위치 측정에 기초하여 도출될 수 있는 방식으로 설계된다. 따라서, 피스톤에 작용하는 힘 및 그에 따라, 질량 및 가능한 추가 파라미터가 알려진 경우, (예상되는) 이동은 압력 측정으로부터 도출 가능하고 (실제) 이동(거리-시간 특성 곡선)은 예를 들어, 위치에 기초하여 도출 가능하다. 추가 대안으로써 또는 추가적인 부가로서, 압력 센서 및 위치 센서는 압력 측정 및 위치 측정에 기초하여 힘-거리 특성 곡선이 생성될 수 있도록 설계된다. 특히, 시일을 갖는 밸브에서, 시일의 힘-거리 특성 곡선이 확인될 수 있으며, 그 분석은 예를 들어, 시일링 재료의 가능한 변화가 인식될 수 있게 한다.
또한, 이러한 위치 측정 및 언급된 압력 측정은 밸브 마개를 휴지 위치, 특히 개방 및/또는 폐쇄 위치로부터 조정하는 데 필요한 압력이 결정될 수 있도록 압력 센서에 의해 서로 적응되거나 적응 가능하다. 따라서, 예를 들어, 병렬적인 위치 및 압력 측정에 의해 밸브 마개가 개방 위치 또는 폐쇄 위치로부터 이동하거나 이동하기 시작하도록 구동 유닛이 구축해야 하는 압력이 결정될 수 있다.
밸브 시트는 진공 밸브에 구조적으로 접속된 진공 밸브의 일부에 의해 선택적으로 형성되며, 특히 밸브 시트는 진공 밸브의 하우징 상에 형성되거나 프로세스 챔버에 의해, 특히 챔버 하우징에 의해 제공된다.
일 실시예에서, 진공 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브 마개를 조정하기 위해 사전 규정된 제어 값을 사용하여 구동 유닛을 작동시키기 위한 모니터링 및 제어 유닛을 가지며, 여기서 구동 유닛, 밸브 마개 및 센서는 제어 값이 압력 센서의 측정 신호에 기초하여 설정되도록, 특히 측정 신호가 사전 규정된 설정 값에 지속적으로 대응하도록 설계되고 상호 작용한다.
이 경우, 진공 밸브, 센서 배열 및 모니터링 및 제어 유닛은 예를 들어, 압력 센서가 예를 들어, 특정 신호의 준비 및 송신을 위해 모니터링 및 제어 유닛과 통상의 유선 또는 무선 접속을 통해 일방 또는 양방 통신하도록 선택적으로 구성된다.
추가 개선에서, 진공 밸브는 또한 예를 들어 특히 모니터링 및 제어 유닛 또는 센서 배열에 의해 제공되는, 프로세싱 유닛에 의해 획득된 압력 센서 측정 신호가 프로세싱 유닛에 의해 프로세싱 가능하고, 진공 밸브의 상태 정보 항목이 획득된 압력 센서 측정 신호에 기초하여 확인되도록 설계된 프로세싱 유닛을 추가로 갖는다. 상태 정보는, 예를 들어, 밸브 마개 및/또는 구동 유닛의 기계적 및/또는 구조적 완전성과 관련하여 제공되며, 특히 상태 정보는 예를 들어, 구동 유닛의 기준 설정에 대한 획득된 압력 및 예상되는 압력에 기초하여 획득된 압력 측정 신호에 대한 실제-설정점 비교에 의해 확인된다. 선택적으로, 출력 신호는 진공 밸브에 의해 제어되는 프로세스의 평가, 예를 들어, 필요한(시일링) 작용이 달성되는지 또는 예를 들어, 구동 유닛 또는 시일링 표면에 대한 가능한 손상이 인식될 수 있는지의 평가와 관련하여 사전 규정된 공차 값에 대한 상태 정보의 비교에 기초하여 제공된다. 예를 들어, (예를 들어, 조정 속도 또는 최종 위치에 기초하여) 프로세스가 요구된 공차 내에서 실행되는지 또는 이러한 공차 아래로의 원하지 않는 하락 또는 초과가 예상되는지 시각적 또는 음향적 신호에 의해 사용자에게 표시될 수 있다.
또한, 본 발명은 진공 밸브, 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼 밸브 또는 모노 밸브를 제어하기 위한 방법을 포함하고, 진공 밸브는 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 유로의 가스-기밀 차단을 위해 설계된다. 제어되는 진공 밸브는, 이 경우 개구 축을 규정하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위를 둘러싸는 제1 시일링 표면을 갖는 밸브 시트, 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 및/또는 유로를 차단하기 위한, 밸브 마개, 특히 밸브 플레이트로서, 제1 시일링 표면에 대응하는 제2 시일링 표면을 갖고, 그 가변 위치는 밸브 마개의 각각의 위치 및 정렬에 의해 결정되는, 밸브 마개를 갖는다. 또한, 밸브는 밸브 마개에 커플링되는 적어도 하나의 구동 유닛을 가지며, 이는 적어도 하나의 피스톤 및 실린더 보어홀을 포함하는 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛을 포함하고, 구동 유닛은 또한 피스톤의 적어도 하나의 압력-활성 표면에 가해질 압력 매체를 가져, 밸브 마개는 밸브 마개와 밸브 시트가 서로에 대해 접촉하지 않고 제공되는 개방 위치로부터 개구 축에 대한 축 방향 시일링 접촉이 특히 시일을 통해 제1 시일링 표면과 제2 시일링 표면 사이에 존재하고, 따라서 밸브 개구가 가스-기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치로, 조정 가능하고 다시 반대로도 조정 가능한, 구동 유닛을 갖는다. 구동 유닛은 공압식 또는 전기 공압식 유닛으로서 바람직하게 설계되지만, 또한 유압식 유닛일 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 범위에서 특히 지속적인 방식으로, 압력 매체의 압력이 측정된다. 선택적으로, 특히 압력-의존 디지털 출력 신호 또는 압력-의존 아날로그 출력 전압이 동시에 생성된다. 출력 전압은 바람직하게는 0 V와 10 V 사이의 범위에 있다.
본 방법의 일 개선에서, 본 방법의 범위에서, 특히 구동 유닛의 기계적 및/또는 구조적 완전성과 관련하여, 진공 밸브의 상태 정보의 항목이 압력 측정에 기초하여 확인되고, 선택적으로 상태 정보의 항목은 획득된 측정 신호에 대한 실제-설정점 비교에 의해 확인되고 및/또는 사전 규정된 공차 값에 대한 상태 정보의 항목의 비교에 기초하여, 출력 신호가 진공 밸브에 의해 제어되는 프로세스의 평가와 관련하여 제공된다.
추가 개선에서, 본 방법의 범위에서, 밸브 마개 및/또는 피스톤의, 압력 측정에 커플링되는 위치 측정이 추가로 이루어진다. 따라서, 선택적으로 개방 및/또는 폐쇄 위치로부터 밸브 마개를 조정하기 위해 필요한 압력이 결정된다. 추가 옵션으로서, 압력 측정과 또한 위치 측정 모두에 기초하여, 밸브 마개 및/또는 피스톤의 이동의 도출 또는 결정 및 또한 가능한 불일치에 대하여 2개의 도출된 이동의 비교가 이루어진다. 예를 들어, 작용 압력 및 그에 따른 피스톤에 작용하는 힘에 기초하여, 추가적인 파라미터의 지식으로, 그 이동이 계산되고, 이렇게 계산된 이동은 위치 측정(시간 곡선에서의 위치)에 기초하여 결정된 이동과 비교된다. 가능한 편차는 예를 들어, 구동 유닛의 밸브의 (파라미터) 변화의 추론을 허용한다. 압력 측정 및 위치 측정을 갖는 방법에 대한 추가 옵션으로서, 압력 측정 및 위치 측정에 기초하여, 힘-거리 특성 곡선, 시일이 진공 밸브에 존재하는 경우, 시일의 힘-거리 특성 곡선이 생성된다.
본 발명의 주제는 또한 머신-판독 가능 캐리어, 특히 본 발명에 따른 진공 밸브의 제어 및 프로세싱 유닛 상에 저장된 프로그램 코드, 또는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 전자파에 의해 구현되는 컴퓨터 데이터 신호를 갖는, 컴퓨터 프로그램 제품이다.
따라서, 본 발명은 공압식(또는 유압식) 구동 요소의 지속적인 또는 연속적인 압력 측정을 가능하게 하는 진공 밸브를 유리하게 제공하여, 구동 상태 또는 밸브의 조정 이동 또는 조정 시퀀스가 모니터링 또는 점검될 수 있고 가능하게 평가될 수 있다. 또한, 압력 측정은 진공 밸브 및/또는 그 구성 요소 중 개별의 것, 예를 들어, 구동 유닛, 그 라인 또는 그 피스톤-실린더 유닛의 자동적이고 지속적인 상태 검증을 가능하게 하며, 여기서 상태 정보의 항목은 구동 부품을 통해 직접 확인 또는 도출될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 밸브 마개의 위치 측정, 밸브 개구 상의 마개의 접착력과 함께, 진공 밸브의 추가 부품을 통해 간접적으로 확인 또는 도출될 수 있다. 이 경우, 장래의 결함을 나타내는 결함 또는 불규칙성은 단지 조기에 또는 모두 인식될 수 있고 및/또는 결함의 부족이 확립되므로 불필요한 유지 보수가 회피될 수 있다. 점검은 이 경우 정상 프로세스 시퀀스 동안 유리하게 이루어질 수 있으므로, 중단될 필요가 없다.
본 발명에 따른 진공 밸브는 도면에 개략적으로 나타낸 실시예에 의해 아래에서 더욱 상세하게 설명된다. 동일한 요소는 도면에서 동일한 참조 번호로 표시되어 있다. 원칙적으로, 설명된 실시예는 스케일대로가 아니며 제한적인 것으로 이해되어서는 안된다.
도면은 이하를 상세하게 나타낸다:
도 1a 및 도 1b는 모노 밸브(monovalve)로서 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 제1 실시예를 나타낸다.
도 2는 모노 밸브로서 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 제2 실시예를 나타낸다.
도 3은 모노 밸브로서 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 추가 실시예를 나타낸다.
도 4는 트랜스퍼 밸브로서 진공 밸브의 본 발명에 따른 추가 실시예의 개략도를 나타낸다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 진공 밸브(1)의 제1 실시예를 개략적으로 나타낸다. 이 예에서, 밸브(1)는 소위 모노 밸브로 설계되었으며 개방 위치(O)(도 1a)와 폐쇄 위치(G)(도 1b)에서 단면으로 나타내어진다.
선형 이동에 의해 유로의 가스-기밀 폐쇄를 위한 밸브(1)는 유로에 대한 개구(2)를 갖는 밸브 하우징(24)을 가지며, 여기서 개구(2)는 유로를 따라 기하학적 개구 축(H)을 갖는다. 개구(2)는 도면에서 밸브(1)의 좌측에 위치된 제1 가스 영역(L) 또는 격벽(미도시)과 그 우측에 제2 가스 영역(R)을 접속시킨다. 이러한 격벽은 예를 들어, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다.
밸브 마개(4)는 구동 유닛(7)에 의해 폐쇄 방향 및 다시 역으로 개방 방향(폐쇄 방향과 반대)으로 개구(2)를 해제하는 개방 위치(O)로부터 개구(2) 위에서 선형으로 푸시(phsh)되는 폐쇄 위치(G)로 마개 요소 평면(22)에서 개구 축(H)에 횡방향으로 연장되는 기하 조정 축(V)을 따라 선형으로 변위 가능하다.
이 예에서, 굴곡된 제1 시일링 표면(3)은 제1 평면(20a)에서 제1 섹션(21a)을 따라 그리고 제2 평면(20b)에서 제2 섹션(21b)을 따라 밸브 하우징(24)의 개구(2)를 둘러싼다. 제1 평면(20a) 및 제2 평면(20b)은 서로 이격되고, 서로 평행하게 연장되고, 마개 요소 평면(22)에 평행하게 연장된다. 따라서, 제1 섹션(21a) 및 대향하는 제2 섹션(21b)은 서로에 대해 조정 축(V)에 대해 횡방향으로 그리고 개구 축(H)의 방향으로 기하학적 오프셋을 갖는다. 개구(2)는 조정 축(V)을 따라 연장되는 영역에서 2개의 대향 섹션(21a, 21b) 사이에 배열된다.
마개 요소(4)는 제1 섹션 및 제2 섹션(21a, 21b)에 대응하는 섹션을 따라 연장되고 제1 시일링 표면(3)에 대응하는 제2 시일링 표면(6)을 갖는다. 이 예에서, 제1 시일링 표면(3)은 시일링 재료(23)를 갖는다. 이러한 시일(23)은 예를 들어, 밸브 시트 상으로 가황(vulcanization)에 의해 중합체로서 가황될 수 있다. 대안적으로, 시일(23)은 예를 들어, 밸브 시트의 홈의 O-링으로서 구현될 수 있다. 시일링 재료는 또한 밸브 시트 상에 접착식으로 본딩되어 시일(23)을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 시일(23)은 밸브 마개(4)의 측 상에, 특히 제2 시일링 표면(6) 상에 배열될 수 있다. 이들 실시예의 조합이 또한 고려될 수 있다. 이러한 시일(23)은 물론, 예에서 설명된 밸브(1)에 제한되지 않고, 오히려 추가로 설명되는 밸브 실시예 또는 수정 또는 서로의 조합에 또한 적용될 수 있다.
모노 밸브, 즉, 단일 선형 이동에 의해 폐쇄 가능한 진공 밸브는 예를 들어, 비교적 복잡하게 구성된 구동기를 필요로 하는 2개의 이동에 의해 폐쇄 가능한 트랜스퍼 밸브에 비해 예를 들어, 비교적 단순한 폐쇄 메커니즘의 이점을 갖는다. 마개 요소는 또한 하나의 단편으로 형성될 수 있으므로, 높은 가속력을 받을 수 있어, 이 밸브는 또한 신속하고 긴급한 마개용으로 사용될 수 있다. 폐쇄 및 시일링은 단일 선형 이동에 의해 이루어질 수 있으므로, 밸브(1)의 매우 신속한 폐쇄 및 개방이 가능하다.
특히, 모노 밸브의 하나의 이점은, 예를 들어, 폐쇄 동안의 프로파일 때문에 시일(3, 6)이 시일(3, 6)의 길이 방향 연장과 관련하여 횡방향으로 횡방향 부하를 받지 않는다는 것이다. 한편, 시일(3, 6)은 개구 축(H)에 대한 횡방향 연장으로 인해, 특히 마개 요소(4), 그 구동기 및 그 장착기의 견고한 구성을 필요로 하는 큰 차동 압력의 경우에, 마개 요소(4)에 작용할 수 있는 개구 축(H)을 따라 마개 요소(4) 상에서 발생하는 힘을 거의 흡수할 수 없다.
구동 유닛(7)은 이 예에서 피스톤-실린더 유닛(8)을 포함하는(전기-) 공압식 구동 유닛(7)으로서 설계된다. 대안적으로, 구동 유닛(7)은 유압식 구동 유닛이다. 구동 유닛(7) 및/또는 피스톤-실린더 유닛(8)은 2-단계 실린더 보어홀(borehole)(9)을 가지며, 여기서 보어홀(9)의 (도면에서의) "하부" 섹션(11)은 "상부" 섹션(12)보다 큰 직경을 갖는다. 피스톤(13)은 실린더(9)에 장착되어, 플레이트(13t)를 통해 서로 인접하는 양 측 상에서 각 경우에 피스톤 로드(13u 및 13o)를 갖는 조정 축(V)을 따라 변위 가능하여, 압력-활성 표면(F1 및 F2)이 제공된다. "하부" 피스톤 섹션(11)은 플레이트(13t)에 의해 실린더(9)의 피스톤(13)의 위치에 따라 상이한 크기를 갖는 2개의 챔버(11o 및 11u)로 분할된다. 피스톤-실린더 유닛(8)은 시일을 갖지만, 이해성을 이유로 여기에 나타내어지지 않는다. 이러한 시일은 피스톤(13) 상에 그리고 또한 피스톤 로드(13u 및 13o)에 대한 피드스루(feedthrough) 내에 또는 그 상에 제공된다.
압력 매체는 압력 매체 라인(14)을 통해 피스톤-실린더 유닛(8)에 적용된다. 이 예에서, 압력 매체는 압축 공기이다. 그러나, 실시예에 따라, 진공 밸브에 적합한 다른 기체 또는 액체 압력 매체가 사용될 수 있다. 이러한 압력 매체 라인(14)은 "상부" 라인 브랜치(14o)를 통해 실린더 보어홀(9)의 하부 섹션(11)으로 이어지고, 이는 내부에서 활성 피스톤 표면(F1) 위에서 상부 챔버(11o)로 배출된다. 또한, "하부" 라인 브랜치(14u)는 압력 매체 라인(14)에 접속된다. 이러한 라인 브랜치(14u)는 또한 실린더 보어홀(9)의 섹션(11)의 하부로 이어지고, 여기서 내부에서 압력-활성 피스톤 표면(F2) 아래에서 하부 챔버(11u)로 배출된다. 따라서, 압력-활성 표면(F1)은 스위칭 밸브(15), 예를 들어 3/2-웨이 스위칭 밸브에 의해 하나의 라인 브랜치(14o)를 통해 충돌될 수 있으며, 스위칭 밸브(15)의 대응 스위칭에 의해, 압력-활성 표면(F2)은 다른 라인 브랜치(14u)를 통해 충돌될 수 있으며, 여기서 충돌에 사용되지 않는 각각의 라인 브랜치는 그에 따라 분기(venting)로 스위칭된다. 따라서, 표면(F1)을 충돌시킴으로써, 피스톤(13) 및 그에 따른 밸브 마개(4)는 도 1a에 나타내어진 개방 위치(O)로부터 "하향"으로 이동할 수 있고, 따라서, 도 1b에 나타내어진 폐쇄 위치(G)에 도달된다. 스위칭 밸브(15)를 전환함으로써, 표면(F2)이 충돌되어 이동이 역전되고, 따라서 진공 밸브(1)가 개방된다. 피스톤이 양측에 충돌하는 나타내어진 형태 대신에, 예를 들어, 스프링과 같은 복원 요소에 의해 하나의 이동 방향이 구현되는 실시예가 또한 가능하다.
본 발명에 따르면, 진공 밸브(1)는 적어도 하나의 압력 센서(10), 예를 들어, 2개의 압력 센서(10)를 포함한다. 이 경우에 2개의 압력 센서(10) 중 하나는 "상부" 라인 브랜치(14o)에 통합되고 다른 압력 센서(10)는 "하부" 라인 브랜치(14u)에 통합된다. 라인 브랜치(14o, 14u)에서의 각각의 압력 또는 피스톤-실린더 유닛(8)의 2개의 입력 압력은 이들 압력 센서(10)에 의해 측정된다. 압력 측정은 유리하게는 이 경우 지속적인 방식으로 이루어지므로, 입력 압력의 모니터링이 가능하고 가능하게 또는 선택적으로 제한 값을 초과하거나 그 아래로 떨어질 때 경고 신호가 출력될 수 있다.
압력계 또는 압력계들(10)은 이 경우에 예를 들어, 저항성, 용량성 또는 유도성 멤브레인 압력계로서, 피에조 결정 압력계로서 또는 석영 또는 피에조 공진기 압력계로서 설계된다. 각각의 압력계는 바람직하게는 0 바(bar)와 10 바 사이의 압력을 측정하고 및/또는 절대 압력 측정을 위해 설계된다. 측정된 압력은 예를 들어, 0 V와 10 V 사이의 전압으로 변환되고, 이 전압은 압력 디스플레이에 사용되거나 데이터 저장 시스템 및/또는 분석 유닛에 공급된다. 이 경우, 압력 센서(10) 또는 피스톤-실린더 유닛(8)은 진공 영역의 외부에 선택적으로 배열되고, 이는 기술적 설계에 대한 요구를 감소시켜 이를 단순화시킨다.
압력 매체의 압력 측정을 위한 압력계(10)를 포함하는 본 발명에 따른 구동 유닛(7) 또는 본 발명에 따른 진공 밸브(1)는 나타낸 것에 대안적으로, 물론 나타내어진 선형 조정 이동 대신에 또는 이에 추가하여 밸브 마개(4)의 적어도 실질적으로 회전 조정 이동을 생성하고 및/또는 선형 이동과 회전 이동의 조합을 생성하도록 또한 설계될 수 있다.
도 2는 모노 밸브(1)의 본 발명에 따른 대안적인 실시예의 개략 단면도를 나타내며, 여기서 밸브(1)는 폐쇄 위치(G)에 나타내어진다. 도 1a 및 도 1b에 따른 실시예와 대조적으로, 밸브(1)는 압력 라인(14o 또는 14u)에 통합되지 않고 오히려 실린더(9)의 하부 챔버(11u)의 압력이 측정될 수 있도록 배열되는 단지 하나의 압력 센서(10)를 갖는다. 이를 위해, 압력계(10)는 이 예에서 하우징 벽(24)에 부착되고 벽(24)의 개구(16)를 통해 챔버(11u)에 접속되므로, 그 압력이 센서(10)에 의해 측정될 수 있다. 나타낸 실시예에 대안적으로, 밸브(1)는 2개의 챔버(11u 및 11o) 각각에 대한 압력 센서(10)를 갖거나 하나의 압력 센서(10)는 예를 들어, 추가의 스위칭 밸브의 도움으로 한번에 2개의 챔버(11o 및 11u) 중 하나에 교대로 접속되고, 각각의 챔버 압력, 예를 들어, 폐쇄 위치(G)로부터 개방 위치(O)로의 변경시 "하부" 챔버(11u)의 압력, 및 반대로 개방 위치(O)로부터 폐쇄 위치(G)로의 조정시 "상부" 챔버(11o)의 압력을 교대로 측정한다.
이 예에서, 압력 센서(10)는 데이터 라인(19)을 통해 전자 프로세싱 유닛(18)에 접속되므로, 센서(10)의 측정 데이터(예를 들어, 전압 값)는 프로세싱 유닛(18)에 의해 획득, 저장 및 분석될 수 있다. 프로세싱 유닛(18)은 외부 유닛, 또는 바람직하게는 진공 밸브(1)에 통합된 유닛이다. 데이터 케이블(19) 대신에, 압력 센서(10) 및 분석 유닛(18)은 예를 들어 무선, Wi-Fi 또는 블루투스를 통한 무선 데이터 송신을 위해 설계되며, 이는 분석 유닛(18)과 압력 센서(10)의 (대형) 공간 분리의 경우에 특히 유리하다.
이 예에서, 이 경우 데이터 프로세싱 유닛(18)은 압력 센서(10)의 획득된 측정 신호를 프로세싱하고 측정 신호 또는 신호들에 기초하여 진공 밸브(1)의 상태 정보의 항목을 확인하도록 설계된다. 상태 정보 항목은 바람직하게는 예를 들어, 구동 유닛(7) 또는 피스톤-실린더 유닛(8)의 노화, 마모 효과 또는 누출-기밀성의 외관과 관련하여 밸브 마개(4) 및/또는 구동 유닛(7)의 기계적 및/또는 구조적 완전성과 관련된다. 이 경우 상태 정보 항목은 하나 이상의 압력 센서 측정 신호의 실제-설정점 비교에 의해, 즉, 기준 신호 값과의 편차를 확립함으로써 옵션으로서 확인된다. 추가 옵션으로서, 이 경우 비교가 하나 이상의 사전 설정된 공차 값에 대해 수행된다. 공차 값이 아래로 떨어지거나 초과되면, 이 경우 출력 신호가 출력될 수 있다. 편차 또는 한계 값 초과는 이 경우 진공 밸브(1)의 교란 또는 결함의 표시일 수 있고, 특히 매우 조기에, 심지어 밸브(1)의 실제 기능의 장애 또는 또한 밸브(1)에 의해 제어되는 가스 영역 또는 진공 챔버의 교란 또는 결함 전에 이를 표시하는 데 사용될 수 있다.
도 3은 도 2에 따른 진공 밸브(1)의 개선을 나타낸다. 본 예에서, 밸브(1)는 밸브 마개(4) 상에 배열되고 이와 조정 가능한 타겟(27)을 획득하도록 진공 밸브(1)에 고정 배열되는 스캐닝 룰러(scanning ruler)(26)를 포함하는 위치 센서(25)를 추가로 갖는다. 따라서, 위치 센서(25)는 바람직하게는 지속적인 방식으로 밸브(1) 내부의 밸브 마개(4)의 위치를 측정한다. 위치 센서(25)의 측정 신호는 압력 센서(10)의 측정 신호와 같이 데이터 케이블(19)에 의해 분석 유닛(18)으로 공급된다.
(예를 들어, 충분히 높은 사이클 레이트로 단지 지속적인 측정에 의해, 그리고 그에 따라 압력 및 위치의 적어도 준-동기(quasi-synchronous) 획득이 이루어지고 또는 2개의 측정 값 기록기(10 및 25)를 트리거링하기 위한 트리거에 의해) 이 경우 위치 측정과 압력 측정은 서로에 대해 적응되고 및/또는 분석 유닛(18)은 압력 측정 값이 위치 측정 값과(연대기로) 상관되도록 구성된다. 따라서, 이는 예를 들어, 피스톤(13)(및 그에 따른 밸브 마개(4))이 이동을 시작하기 전에 (각각의 압력 라인(14o, 14u) 또는 각각의 챔버(11o, 11u)에서) 압력이 구축되어야 하는 상태 정보의 항목으로서 확립될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 실린더(9)에서의 접착 마찰에 대한 추론이 가능하고 및/또는 더 긴, 바람직하게는 요구되는 최소 조정 압력의 자동 연대기 모니터링의 경우, 시간 경과에 따라 가능한 변화가 확립될 수 있다. 예를 들어, 밸브(1)의 조정 또는 개방 및/또는 폐쇄에 필요한 최소 압력이 시간 경과에 따라 증가하는 것이 확립되면, 이는 밸브(1)의 마모의 외관의 표시일 수 있으며, 필요한 유지 보수를 통지하는 분석 유닛(18)에 의해 출력 신호가 출력될 수 있다.
진공 밸브(1)가 예에서와 같이 시일(23)을 갖는 경우, (예를 들어, 전체 폐쇄 또는 개방 이동에 대한 힘-거리 특성 곡선의 단지 상세 사항으로서) 압력 측정 및 위치 측정에 기초하여 이 경우 시일(23)에 대해 특히 힘-거리 특성 곡선이 준비될 수 있다. 특징적인 엘라스토머 특성 곡선이 제공된다. 이의 분석, 무엇보다도 시간의 경과에 따른 특성 곡선의 가능한 변화의 모든 관찰은 예를 들어, 시일(23)의 노화 또는 마모의 외관에 관한 추론을 허용한다.
피스톤(13)에 대한 측정된 압력의 결과로서 예상되는 이동(및 그에 따른 피스톤(13)에 작용하는 힘)이 위치 측정으로 제공되어 실제 이동과 비교될 수 있는 조합된 압력 및 위치 측정의 추가 이점이 초래된다. 이를 위해, 예를 들어, 도 3의 예시에도 불구하고, 밸브(1)에 대한 양쪽 챔버(11o 및 11u)에서 압력 측정이 이루어지므로, 피스톤(13)에 작용하는 힘이 정확하게 알려져 있다. 위치 측정으로부터 확립될 수 있는 이동으로부터 (및 피스톤(13) 및 마개(4) 등의 질량의 지식으로부터) 도출된 (준-이론적) 이동의 불일치가 인식 가능한 경우, 예를 들어, 구동 유닛에서의 추가적으로 작용하는 외력 또는 예상되지 않은 마찰이 그에 따라 이로부터 결론지어질 수 있다.
도 4는 폐쇄 위치(G)에서 나타내어진, 트랜스퍼 밸브로서 이 예에서 설계된 진공 밸브(1)의 본 발명에 따른 추가 실시예를 나타낸다.
나타내어진 트랜스퍼 밸브는 특수한 형태의 슬라이드 밸브이다. 진공 밸브는 직사각형의 판형 마개 요소(4)(예를 들어, 밸브 플레이트)를 가지며, 이는 개구(2)의 가스-기밀 폐쇄를 위한 시일링 표면(6)을 갖는다. 개구(2)는 마개 요소(4)에 대응하는 단면을 가지며, 벽(28)에 형성된다. 개구(2)는 밸브 시트에 의해 둘러싸이며, 이는 차례로 또한 마개 요소(4)의 시일링 표면(6)에 대응하는 시일링 표면(3)을 제공한다. 마개 요소(4)의 시일링 표면(6)은 마개 요소(4)의 주위를 둘러싸고 시일링 재료(시일)(23)를 갖는다. 폐쇄 위치(G)에서, 시일링 표면(6, 3)은 서로에 대해 가압되고 시일링 재료(23)는 동시에 압축된다.
개구(2)는 벽(28)의 일측에 위치된 제1 가스 영역(L)과 벽(28)의 타측의 제2 가스 영역(R)을 접속시킨다. 벽(28)은 예를 들어, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다. 그 후, 진공 밸브(1)는 챔버 벽(28)과 마개 요소(4)의 상호 작용에 의해 형성된다.
진공 밸브(1)는 제1 구동 유닛(7) 및 제2 구동 유닛(7')을 가지며, 이 예에서, 구동 유닛(7, 7') 모두는 공압식 구동 유닛으로서 설계된다. 마개 요소(4)는 제1 구동 유닛(7)의 피스톤(13)의 하단부(13u)에서 제2 공압식 구동 유닛(7')의 제2 피스톤-실린더 유닛(8')을 통해 배열된다. 제1 구동 유닛(7)은 밸브 마개(4)의 "수직" 이동을 보장하며(즉, "수직" 조정 축(V)을 따른 조정), 제1 구동 유닛(7)과 원칙적으로 동일한 구조를 갖는 제2 구동 유닛(7')은 그 "수평" 이동을 보장한다("수평" 조정 축(H)을 따른 조정).
개방 위치(O)(미도시)에서, 마개 요소(4)는 개구(2)의 투사 영역 외부에 위치되고 이를 완전히 해제시킨다. 피스톤(13)을 제1, "수직" 조정 축(V)에 평행하고 벽(28)에 평행한 축 방향으로 조정함으로써, 마개 요소(4)는 개방 위치(O)로부터 중간 위치로 구동 유닛(7)에 의해 조정될 수 있다. 이러한 중간 위치에서, 마개 요소(4)의 커버 표면(6)은 개구(2)와 중첩되고, 개구(2)를 둘러싸는 밸브 시트의 시일링 표면(3)에 대향하여 이격된 위치에 위치된다.
제2 구동 유닛(7')의 피스톤(13')을 제2, "수평" 조정 축(H)의 방향으로(제1 조정 축(V)에 횡방향으로), 즉, 예를 들어, 벽(28) 및 밸브 시트에 수직으로 조정함으로써, 마개 요소(4)는 중간 위치로부터 나타내어진 폐쇄 위치(G)로 조정될 수 있다.
폐쇄 위치(G)에서, 마개 요소(4)는 가스-기밀 방식으로 개구(2)를 폐쇄하여, 가스-기밀 방식으로 제1 가스 영역(L)을 제2 가스 영역(R)으로부터 분리한다.
따라서, 진공 밸브의 개방 및 폐쇄는 마개 요소(4)의 서로에 대해 수직인 두 방향(H, V)으로 L-형 이동에 의해 구동 유닛(7 및 7')에 의해 이루어진다. 따라서, 나타내어진 트랜스퍼 밸브는 또한 L-형 밸브로 칭해진다.
나타낸 바와 같은 트랜스퍼 밸브(1)는 통상적으로 프로세스 체적(진공 챔버)을 시일링하기 위해 그리고 체적을 로딩 및 언로딩하기 위해 제공된다. 이러한 사용의 경우 개방 위치와 폐쇄 위치(G) 사이의 빈번한 변경이 일반적이다. 시일링 표면(6, 3) 및 기계적으로 이동되는 구성 요소, 예를 들어, 각각의 피스톤-실린더 유닛(8, 8') 또는 구동 유닛(7, 7')의 다른 부품의 증가된 시일 마모의 외관이 발생할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공 밸브(1)는 "수직" 및/또한 "수평" 구동 시스템 모두에 대한 압력계(10 및 10')를 가지며, 이에 의해 각각의 압력 매체의 압력이 측정된다. 본 도 4의 예에서, 압력계(10, 10')는 이 경우에, 도 1a 및 도 1b에 따른 실시예와 유사하게 각각의 실린더(9 및 9')를 공급하는 각각의 파이프 라인(14o, 14u) 또는 호스 라인(14o' 및 14u')에 통합된다. 따라서, "수평" 및 또한 "수직" 구동 유닛(7' 및 7) 모두의 압력(예를 들어, 각각의 실린더(9, 9') 또는 각각의 그 챔버 내의 입력 압력 또는 압력)은 각각 이러한 방식으로 설계된 트랜스퍼 밸브(1)에 의해 유리하게 측정 또는 모니터링될 수 있다.
나타낸 바와 같이 2개의 개별 구동 유닛(7, 7') 대신에, 하나의 구동 유닛이 또한 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어, DE 197 46 241 A1에서 하나의 가능한 형태로 설명되는 바와 같이, 공통 압축 공기 라인 시스템을 통해 공급되는, 예를 들어, 2개의 피스톤-실린더 유닛(8, 8')을 갖는다. 이러한 실시예에서, 압력 측정은 4개 미만의 압력 센서(10, 10')를 사용하여, 예를 들어, 각각의 "수직" 또는 "수평" 구동 서브 유닛의 각각의 압력을 순차적으로 측정하는, 예를 들어, 2개의 압력 센서를 사용하여 가능하게 이루어진다.
이들 도면은 단지 가능한 실시예를 개략적으로 나타내는 것으로 이해된다. 상이한 접근법이 또한 서로 조합될 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어, 소위 펜듈럼 밸브와 같이 종래 기술에 따른 디바이스 및 방법과 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 진공 밸브(1)로서, 특히
    체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 유로의 가스-기밀 차단을 위한 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼(pendulum) 밸브 또는 모노 밸브(monovalve)로서,
    · 개구 축(H)을 규정하는 밸브 개구(2) 및 상기 밸브 개구(2)를 둘러싸는 제1 시일링(sealing) 표면(3)을 갖는 밸브 시트(seat),
    · 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 및/또는 유로를 차단하기 위한, 밸브 마개(4), 특히 밸브 플레이트로서, 상기 제1 시일링 표면(3)에 대응하는 제2 시일링 표면(6)을 갖고, 상기 제2 시일링 표면(6)의 가변 위치는 상기 밸브 마개(4)의 각각의 위치 및 정렬에 의해 결정되는, 밸브 마개,
    · 상기 밸브 마개(4)에 커플링되는 적어도 하나의, 특히 공압식 또는 전기 공압식 구동 유닛(7, 7')으로서, 적어도 하나의 피스톤(13, 13') 및 실린더 보어홀(borehole)(9, 9')을 포함하는 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛(8, 8')을 포함하고, 상기 구동 유닛(7, 7')은 또한 상기 피스톤(13, 13')의 적어도 하나의 압력-활성 표면(F1, F2)에 가해질 압력 매체를 가져, 상기 구동 유닛(7, 7')에 의해 상기 밸브 마개(4)는
    o 상기 밸브 마개(4)와 상기 밸브 시트가 서로에 대해 접촉하지 않고 존재하는 개방 위치(O)로부터
    o 상기 개구 축(H)에 대한 축 방향 시일링 접촉이 개재된 시일(23)을 통해 상기 제1 시일링 표면(3)과 상기 제2 시일링 표면(6) 사이에 존재하고, 이에 의해 상기 밸브 개구(2)가 가스-기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치(G)로,
    조정 가능하고 다시 반대로도 조정 가능한, 구동 유닛을 포함하고,
    상기 진공 밸브(1)는 적어도 하나의 압력 센서(10, 10')를 더 포함하며, 상기 압력 센서(10, 10')는 특히 구동 유닛(7, 7')에서, 상기 압력 매체의 압력 측정이 수행될 수 있도록 설계되고 배열되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 유닛(7, 7')은 상기 압력 매체를 위한 적어도 하나의 호스 라인 또는 파이프 라인(14, 14o, 14u, 14', 14o', 14u')을 가지며, 상기 압력 센서(10, 10')는 상기 호스 라인 또는 파이프 라인(14, 14o, 14u, 14', 14o', 14u')에 통합되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 센서(10, 10')는,
    · 상기 압력 매체의 지속적인 압력 측정 및/또는
    · 0 바(bar)와 10 바 사이의 압력 범위의 측정 및/또는
    · 절대 압력 측정을 위해 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 센서(10, 10')는 압력 측정을 위한 변형 가능한 멤브레인 및/또는 피에조(piezo) 결정 및/또는 석영(quartz) 및/또는 피에조 공진기를 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    · 상기 압력 센서(10, 10')는 상기 진공 밸브(1)에 의해 규정되고, 외부 환경으로부터 분리되는 진공 영역 외부에 배열되고, 및/또는
    · 상기 밸브 시트는 상기 진공 밸브(1)에 구조적으로 접속된 상기 진공 밸브(1)의 일부에 의해 형성되고, 특히 상기 밸브 시트는 상기 진공 밸브(1)의 하우징(24) 상에 형성되거나, 프로세스 챔버, 특히 챔버 하우징에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 센서(10, 10')는 상기 진공 밸브(1)에 배열되어
    · 상기 피스톤-실린더 유닛(8, 8')의 적어도 하나의 입력 압력이 측정 가능하며, 특히 양쪽 입력 압력들이 측정 가능하고, 및/또는
    · 상기 실린더 보어홀(9, 9')의 적어도 하나의 챔버(11o, 11u), 특히 2개의 챔버(11o, 11u)에서의 압력이 측정 가능한 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1)는 2개의 상이한 방향, 특히 서로에 대해 실질적으로 직교하는 방향으로 상기 밸브 마개(4)를 조정하기 위한 2개의 피스톤-실린더 유닛(8, 8')을 가지며, 각각의 피스톤-실린더 유닛(8, 8')은 각각의 압력 측정을 위한 적어도 하나의 압력 센서(10, 10')를 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1)는 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')의 위치의 특히 지속적인 측정을 위해 설계된 위치 센서(25)를 추가로 갖고, 특히
    · 상기 위치 측정과 상기 압력 측정은 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')을 휴지(idle) 위치, 특히 상기 개방 위치(O) 및/또는 상기 폐쇄 위치(G)로부터 조정하는 데 필요한 압력이 결정 가능하도록 서로에 대해 구성될 수 있고, 및/또는
    · 상기 압력 센서(10, 10') 및 상기 위치 센서(25)는 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')의 이동이 상기 압력 측정 또한 상기 위치 측정 모두에 기초하여 도출될 수 있도록 설계되고, 및/또는
    · 상기 압력 센서(10, 10') 및 상기 위치 센서(25)는 힘-거리 특성 곡선이 상기 압력 측정 및 상기 위치 측정에 기초하여 생성될 수 있도록, 특히 시일(23)이 제공되는 경우, 상기 시일(23)의 힘-거리 특성 곡선이 생성될 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 밸브(1)는 획득된 압력 센서 측정 신호가 프로세싱 유닛(18)에 의해 프로세싱될 수 있고 상기 진공 밸브(1)의 상태 정보의 항목이 상기 획득된 압력 센서 측정 신호에 기초하여 확인되도록 설계되는 상기 프로세싱 유닛(18)을 갖는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상태 정보의 항목은 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 구동 유닛(7, 7')의 기계적 및/또는 구조적 완전성과 관련하여 제공되며, 특히 상기 상태 정보의 항목은 상기 획득된 압력 센서 측정 신호에 대한 실제-설정점 비교에 의해 확인되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    사전 규정된 공차 값들에 대한 상기 상태 정보의 항목의 비교에 기초하여, 출력 신호가 상기 진공 밸브(1)에 의해 제어되는 프로세스의 평가와 관련하여 제공되는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브.
  12. 진공 밸브(1), 특히 진공 슬라이드 밸브, 펜듈럼 밸브 또는 모노 밸브를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 진공 밸브(1)는 체적 또는 질량 흐름을 조절하고 및/또는 유로의 가스-기밀 차단을 위해 설계되고, 상기 진공 밸브(1)는
    · 개구 축(H)을 규정하는 밸브 개구(2) 및 상기 밸브 개구(2) 주위를 둘러싸는 제1 시일링 표면(3)을 갖는 밸브 시트,
    · 체적 또는 질량 흐름을 조절하기 위한 및/또는 유로를 차단하기 위한, 밸브 마개(4), 특히 밸브 플레이트로서, 상기 제1 시일링 표면(3)에 대응하는 제2 시일링 표면(6)을 갖고, 상기 제2 시일링 표면(6)의 가변 위치는 상기 밸브 마개(4)의 각각의 위치 및 정렬에 의해 결정되는, 밸브 마개,
    · 상기 밸브 마개(4)에 커플링되는 적어도 하나의, 특히 공압식 또는 전기 공압식 구동 유닛(7, 7')으로서, 적어도 하나의 피스톤(13, 13') 및 실린더 보어홀(9, 9')을 포함하는 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛(8, 8')을 포함하고, 상기 구동 유닛(7, 7')은 또한 상기 피스톤(13, 13')의 적어도 하나의 압력-활성 표면(F1, F2)에 가해질 압력 매체를 가져, 상기 구동 유닛(7, 7')에 의해 상기 밸브 마개(4)는
    o 상기 밸브 마개(4)와 상기 밸브 시트가 서로에 대해 접촉하지 않고 제공되는 개방 위치(O)로부터
    o 상기 개구 축(H)에 대한 축 방향 시일링 접촉이 특히 시일(23)을 통해 상기 제1 시일링 표면(3)과 상기 제2 시일링 표면(6) 사이에 존재하고, 따라서 상기 밸브 개구(2)가 가스-기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치(G)로,
    조정 가능하고 다시 반대로도 조정 가능한, 구동 유닛을 포함하고,
    상기 방법의 범위에서, 특히 지속적인 방식으로, 상기 압력 매체의 압력이 측정되고, 특히 압력-의존 디지털 출력 전압 또는 압력-의존 출력 전압이 특히 0 V와 10 V 사이의 범위에서 생성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방법의 범위에서, 특히 상기 구동 유닛(7, 7')의 기계적 및/또는 구조적 완전성과 관련하여, 상기 진공 밸브(1)의 상태 정보의 항목이 상기 압력 측정에 기초하여 확인되고, 특히
    · 상기 상태 정보의 항목은 획득된 압력 센서 측정 신호에 대한 실제-설정점 비교에 의해 확인되고 및/또는
    · 사전 규정된 공차 값들에 대한 상기 상태 정보의 항목의 비교에 기초하여, 출력 신호가 상기 진공 밸브(1)에 의해 제어되는 프로세스의 평가와 관련하여 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 방법의 범위에서, 또한 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')의, 상기 압력 측정에 커플링되는 위치 측정이 이루어지고, 특히
    · 상기 압력 측정 및 상기 위치 측정에 기초하여, 상기 개방 위치(O) 및/또는 상기 폐쇄 위치(G)로부터 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')을 조정하는데 필요한 압력이 결정되고, 및/또는
    · 상기 압력 측정과 또한 상기 위치 측정 모두에 기초하여, 상기 밸브 마개(4) 및/또는 상기 피스톤(13, 13')의 이동이 도출되고, 가능한 불일치에 대하여 2개의 도출된 이동의 비교가 이루어지고, 및/또는
    · 상기 압력 측정 및 상기 위치 측정에 기초하여, 힘-거리 특성 곡선, 특히 시일(23)이 제공되는 경우, 상기 시일(23)의 힘-거리 특성 곡선이 생성되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 머신-판독 가능 캐리어, 특히 제1항에 따른 진공 밸브(1)의 제어 및 프로세싱 유닛, 또는 제12항에 따른 방법을 수행하기 위해 전자파에 의해 구현되는 컴퓨터 데이터 신호 상에 저장된 프로그램 코드를 갖는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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