WO2009012509A2 - Verfahren zur steuerung oder regelung eines vakuumventils - Google Patents

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WO2009012509A2
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closing
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Friedrich Geiser
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
    • F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/16—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together
    • F16K3/18—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with special arrangements for separating the sealing faces or for pressing them together by movement of the closure members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0396—Involving pressure control

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling or regulating a vacuum valve, which comprises:
  • valve body with a valve opening
  • a closure member which is adjustable for closing the vacuum valve between an open position and a closed position via a closing path and closes the valve opening in the closed position, wherein at least one elastic seal is pressed against a sealing surface
  • control devices for vacuum valves which drive an actuator for opening and closing of the closure member, wherein for activating the actuator to this a corresponding operating means, usually compressed air, is supplied.
  • a corresponding operating means usually compressed air
  • self-opening and self-closing valves are known in which the open position or closed position of the closure member is maintained when the operating medium is removed by spring elements.
  • pneumatically driven vacuum valves and electrically driven vacuum valves are known. It is also known to supply the controller with various input signals about the valve state to realize safety functions, i. H. prevent or cause the opening or closing of the vacuum valve in certain conditions of the vacuum system.
  • US Pat. No. 7,036,794 B2 discloses a method for controlling a vacuum valve, in which the pressing force acting on the elastic seal is set by the control device as a function of a determined value for the differential pressure between the two vacuum chambers, between which the vacuum valve is arranged. It can thereby reduce the wear of the elastic seal.
  • the object of the invention is to provide extended possibilities of control or regulation of a vacuum valve of the type mentioned. According to the invention, this is achieved by a method having the features of claim 1.
  • the invention is based on the idea that by using the contact point of the elastic seal on the sealing surface and / or the velocity of the closure member present there, an improved control or regulation of the vacuum valve by means of the control device can be performed.
  • control device this term covers all, in particular electronic, devices, of which operations in the meaning of open controls or of arrangements comprising at least one control loop or combinations thereof.
  • the control device sets the speed of the closure member with which it approaches the touchdown point.
  • the speed of the closure member is in this case controlled or preferably regulated.
  • the speed of the closure member at the touchdown point can be advantageously set by the control device in response to at least one input variable for the control or regulation to different values. This may be a parameter that can be entered into the control device or a parameter automatically detected by the control device or an automatically detected variable. Combinations of manually entered and automatically detectable parameters or variables are conceivable and possible.
  • the contact speed of the elastic seal on the sealing surface depending on the (input or detected) material of the elastic seal can be set to different values.
  • the contact speed was recognized as an important load factor for the elastic seal, with different levels of maximum contact speeds may be present for a sufficient life with different sealing materials.
  • the highest possible Aufsetzraj in terms of the maximum cycle of the vacuum valve is desired.
  • the setting speed may be the type of process gas used, with which the elastic seal in the execution of a process on the vacuum system, in which the vacuum valve is used in contact arrives.
  • the contact speed can be reduced to achieve a desired service life.
  • the wear of parts other than the seal can also be optimized, for example the actuator or the closure mechanism (these are the transmission members transmitting the movement of the actuator to the closure member).
  • a current value for the point of Aufsetzmatis within the closing path or the total stroke performed when closing the vacuum valve are detected.
  • the value of the touchdown point detected in each case can be related to the wear of the elastic seal.
  • the contact point shifts with increasing wear of the seal to an increasingly greater distance from the starting point of the stroke performed when closing the vacuum valve from the actuator. If a limit value is exceeded, the control device can output an, in particular optical and / or acoustic, service signal, which indicates that the elastic seal is to be exchanged.
  • the pressing force acting on the elastic seal in the closed position of the closure member can be changed as a function of the determined contact point.
  • the pressing force can be increased with increasing wear of the seal to keep the leak rate below a desired value.
  • a deceleration of the closure member to set its speed at the touchdown point to a desired value take place at a shorter distance before the actual touchdown point.
  • an efficiency of the actuator and transmission parts which transmit the movement of the actuator to the movement of the closure member , is recorded.
  • This efficiency can be associated with the wear of the actuator and these transmission parts or of bearing elements for these parts in connection, wherein when exceeding the allowable wear of the control device a, in particular optical and / or acoustic, service signal can be output. This indicates that maintenance of the actuator, the gear members or the bearing elements is to be performed.
  • valves may be formed in a manner in which the entire closing movement between the open position and the closed position of the closure member for all parts of the closure member is rectilinear.
  • vacuum valves are known for example from US 4,809,950 A, US 6,685,163 B2 or US 4,921, 213 A.
  • the method can also be used, for example, in valves which are designed in the manner of slide valves, as are known, for example, from US Pat. No. 4,052,036 A or US Pat. No. 4,470,576 A.
  • a design of the vacuum valve in the manner of a butterfly valve is conceivable and possible, for example.
  • Such butterfly valves are known for example from US 4,634,094 A or US 6,494,434 B1.
  • the vacuum valve for example as an L-valve is conceivable and possible.
  • Such an L-valve is known for example from US 6,431, 518 B1.
  • the individual components of movement of the L movement can here be caused by the same or different actuators.
  • the closure member is V-shaped and has seals on both sides, which abut against corresponding opposing sealing surfaces, as is apparent from US 6,367,770 B1.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vacuum valve arranged between two vacuum chambers, the vacuum valve shown schematically in section along the axis of the valve opening, in the closed position of the closure member.
  • FIG. 2 shows a schematic section of the vacuum valve of FIG. 1 in the direction transverse to the axis of the valve opening, in the open position of the closure member;
  • FIG. 3 shows a diagram of the speed of the closure member and the current strength of the actuator in dependence on the path of the closure member.
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a further embodiment of a vacuum valve arranged between two vacuum chambers and controllable or controllable in accordance with the invention
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of another embodiment of an inventive manner controllable or controllable vacuum valve.
  • FIGS. 1 and 2 An example of a vacuum valve in which the method according to the invention can be carried out is shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the vacuum valve comprises a valve body 1 with a valve opening 2 designed in the form of a through-channel and a closure member 3.
  • the closure member 3 releases the valve opening 2 in an open position (FIG. 2) and closes the valve opening 2 in a closed position (FIG. 1).
  • an elastic seal 4 is pressed against a sealing surface 35.
  • the seal 4 is arranged here on the closure member 3 and the sealing surface 35 on the valve body 1. A reverse arrangement is also possible.
  • the seal 4 has in this embodiment of the vacuum valve in two parallel, lying in the direction of the longitudinal axis of the valve opening 2 spaced planes lying portions which are interconnected via connecting portions.
  • a closure member 3 and the sealing surface 35 of the valve body 1 is known and described for example in US 4,809,950 B.
  • an actuator 5 which is formed in this embodiment in the form of an electric motor, such as an AC servo motor or DC servo motor or a stepping motor.
  • a pinion 6 and a rack 7 are shown schematically.
  • the closure member 3 is attached. This extension of the rack 7 forming a valve rod is in this case sealed (seal 8) and moved into the vacuum area of the vacuum valve.
  • the actuator 5 is controlled by a control device 9, wherein the movement of the actuator 5 is controlled by the control device 9.
  • actuators 5 controlled by the control device 9 could also be present.
  • the position of the closure member 3 is detected by a sensor 10, for example by detecting a arranged on the rack 7 coding.
  • the detected position of the closure member 3 is supplied to the control device 9 to form a control loop. In this embodiment, therefore, a control of the movement of the closure member 3, as is preferred.
  • a brake or holding device 36 is present, of which the closure member 3 can be determined at least in the closed position, preferably in other positions, for example in the open position or at any point of its closing path.
  • the holding device 36 shown only schematically in FIG. 1, which is actuated by the control device 9, can be designed to be self-closing in a favorable manner, ie. H. when supplying a resource, eg. As power or compressed air, it is open and closes without resource supply.
  • a spring device may be present, which is a friction element 37 to a connected to the closure member 3 part, z. B. the rack 7 presses.
  • electromechanical, electromagnetic holding devices 36 or pneumatic holding devices 36 can be used.
  • the vacuum valve is disposed between vacuum chambers 1 1, 12 and thus via the vacuum valve communication between the vacuum chambers 11, 12 or a gas-tight closure between the vacuum chambers 11, 12 allows.
  • a process can be carried out on at least one workpiece to be machined, for example a wafer.
  • the other vacuum chamber 12 may be, for example, a transfer chamber.
  • pressure sensors 13, 14 shown schematically in FIG. 1 are also provided, of which the pressure prevailing in the respective vacuum chamber 11, 12 can be detected. The pressure measured values are supplied to the control device 9.
  • the control device 9 preferably further comprises an input device 15, for example a keyboard, for inputting data, for example input variables for the control or regulation.
  • control device 9 preferably has an output device 16, for example a display or a screen.
  • An acoustic output may also be present.
  • Fig. 3 is a diagram is shown in which the speed v of the closure member 3 is shown as a curve 17 in dependence on the closing path s.
  • the speed v initially increases to a value which is substantially maintained over most of the closing path.
  • the speed v decreases again, until the end of the closing path, at which the elastic seal 4 is pressed with the desired force against the sealing surface, the standstill of the closure member 3 is reached.
  • the point at which the elastic seal 4 rests on the sealing surface is shown in Fig. 3.
  • the closing path up to this point p can also be referred to as the closing stroke 18 and the closing path from this point p until the setting as the sealing stroke 19.
  • the entire closing path can also be referred to as the total stroke 20.
  • the entire closing path s is given as an example with 59 mm.
  • the speed v of the closure member 3, with which this approaches the touchdown point p is set by the control device 9.
  • an input variable is preferably the material from which the elastic seal 4 consists.
  • elastic seals made of FKM (Flour Elastomer, Viton), FFKM (Perflour Elastomer) or silicone are known.
  • FKM Flour Elastomer, Viton
  • FFKM Perflour Elastomer
  • silicone silicone
  • a lower touchdown speed can be selected than for a seal made of FKM or silicone.
  • the material constituting the gasket 4 may be input to the control device 9 via the input device 15.
  • the seal 4 could also be provided with a corresponding coding which is detected by a sensor.
  • As an input variable, depending on the setting speed is set to different values, instead of or in addition to serve the type of process gas, which is used in particular in the process chamber representing the vacuum chamber 11 and which comes into contact with the seal 4.
  • the touchdown speed can also be selected depending on an entered value for the permissible particle formation. The higher the deposition speed, the more particles are formed, with certain applications being sensitive to particle formation.
  • control of the speed of the closure member 3 when closing the vacuum valve is effected by a corresponding control of the actuator 5 by means of the control device 9.
  • the actual value of the speed is detected in the illustrated embodiment via the sensor 10, wherein a control loop for controlling the speed is formed to the desired target value.
  • Fig. 3 is also shown as a curve 21, the amount of the current absorbed by the actuator I via the closing path s.
  • the current I decreases to a substantially constant value over most of the closing path (preferably, the variation is less than 10%).
  • the supplied current initially increases to drop again in the sequence.
  • the current intensity I increases with increasing compression of the elastic seal 4 towards the end of the closing path.
  • the power supply can be switched off after activation of the holding device 36.
  • At least 20%, preferably at least 40%, of the time required for the entire closing path s is expended for the last section of the closing path s, which extends over the double sealing stroke 19.
  • the touchdown point p can be determined by the control device 9.
  • the closure member 3 At least when the system is restarted and when exchanging a component essential for the value of the touchdown point p, z.
  • the closure member 3 As the closure member 3, the seal 4, the actuator 5, an intermediate between the actuator 5 and the shutter member 3 gear member or the control device 9 itself, the touchdown point p is detected in a teach-in closing operation.
  • the speed control or regulation of the closure member 3 can be optimized.
  • the position of the touchdown point p is repeatedly detected, for example, every (nth) closing operation, with n of a natural number between 1 and 1000.
  • the control device 9 If the detection of the current value of the touchdown point p is repeatedly performed, it can be determined from the position of the touchdown point p z. B. be closed on the wear of the seal. Due to attrition and incomplete recovery to the original diameter after repeated compression, the seating point p progressively shifts farther away from the starting point of the closing path or other fixed point with respect to the valve body 1 which is overrun when the vacuum valve is closed. If the comparison of the detected actual value of the touchdown point with a predetermined limit value results in excessive wear of the elastic seal 4, the control device 9 outputs a service signal which indicates a required replacement of the elastic seal 4.
  • the previously existing wear of the seal is stored in order to determine the permissible wear for the seal after a teach-in closing.
  • the wear is reset to the value 0 and a teaching-closing operation for detecting the touchdown point p is performed.
  • the pressing force exerted on the elastic seal 4 in the closed position of the closure member 3 can be adjusted.
  • this pressing force can be increased at a higher wear to still achieve a desired gas tightness.
  • the controller 9 From the time within which the contact point p is achieved when closing the vacuum valve, the controller 9, an efficiency of the actuator 5 and the actuator 5 and the closure member 3 intermediate gear members are determined.
  • the current I is set at least over the majority of the closing path, for example, over more than 80% of the closing path, to a same value for each closing operation, cf. Fig. 3. Depending on the efficiency results in a more or less high speed v and an associated more or less long time to reach the touchdown point p. If too low an efficiency is detected, the control device 9 outputs a service signal.
  • the time required for the closing member 3 to travel a certain part of the closing path at a defined value of the supplied current could be detected, for example, via the sensor 10.
  • the force acting on the seal 4 pressing force is set to a desired value.
  • the control or regulation of the pressing force can be done by a force or path control or regulation.
  • force control or regulation the force exerted by the actuator is adjusted via a corresponding supply of the operating medium, in this case the current intensity.
  • the applied force can be detected for example via a strain gauge.
  • the size of the sealing stroke 19 is adjusted to achieve a corresponding pressing force acting on the gasket 4.
  • the attachment point p is detected, for example as described or optically by means of a camera. Starting from the attachment point p, the closure member 3 is still a distance in the direction of the valve seat method, which corresponds to the desired sealing stroke.
  • the holding device (brake) 36 When closing the predetermined closed position is reached, the holding device (brake) 36 is operated to fix the set pressing force. Then the supply of the equipment, in the present case, the power supply can be turned off.
  • the force acting on the elastic seal 4 in the closed position of the closure member 3 pressing force can be adjusted by the control device 9 in response to the pressure acting between the two vacuum chambers 11, 12 differential pressure, as is known.
  • FIG. 4 An exemplary embodiment of a pneumatically operated vacuum valve is shown schematically in FIG. 4.
  • the actuator 5 is supplied with pressurized air as operating means.
  • the piston 23 of the actuator 5 can be acted upon at the same time on both sides with compressed air, wherein the pressure difference in the two cylinder chambers of the control device 9 via corresponding actuators 24, 25 is adjustable.
  • the touchdown point p could possibly be detected here from the pressure curve over the closing path s. Regardless of the type of actuator 5 used, the touchdown point p could also be detected optically by means of a camera, for example.
  • control or regulation of the vacuum valve can in this embodiment in an analogous manner as previously described with reference to FIGS. 1 to 3, wherein the control or regulation of the closure member 3 instead of the current now via the pressure or the pressure difference of the Equipment takes place.
  • FIG. 5 only an exemplary L-valve is shown.
  • the closure member 3 By means of the piston-cylinder unit formed as actuator 26, the closure member 3 is adjusted between its open position and a sealing surface opposite, but still lifted from the sealing surface position, for which purpose the compressed air lines 27, 28 are acted upon in accordance with compressed air and vented.
  • the actuator 29 which is also formed by a piston-cylinder unit, the closure member 3 is pressed against the sealing surface having valve seat, for which purpose the compressed air lines 30, 31 are respectively acted upon with compressed air or vented to the piston 32 to proceed.
  • the contact pressure of the seal 4 arranged on the valve body 1 sealing surface is effected by the eccentrically mounted gear 33 which cooperates with the arranged on the piston 32 rack 34.
  • the Aufsetziereiere Principle the seal 4 on the sealing surface can in turn z. B. depending on the material of the seal 4 can be varied.
  • an efficiency of the mechanism can be determined to output a service signal at a low efficiency.
  • a monitoring of the force required for adjusting the closure member 3, a pinching protection against foreign bodies can be provided.
  • a force increase exceeding a predetermined limit occurs before the touchdown point p is reached in order to realize such a pinch protection.
  • sensors For detecting the location and / or the speed of the closure member 3 different types of sensors can be used, for example optical or inductive sensors.
  • a fixation of the closure member 3 in its closed position for example, by a self-locking training of the movement of the actuator 5 transmitted
  • Gear units for example, self-locking screw jacks
  • the actuator itself can be achieved or by gear members are moved over a dead center.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vakuumventils, welches einen Ventilkörper (1) mit einer Ventilöffnung (2), ein Verschlussglied (3), das zum Schließen des Vakuumventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung über einen Schließweg (s) verstellbar ist und in der Schließstellung die Ventilöffnung (2) verschließt, wobei mindestens eine elastische Dichtung (4) an eine Dichtfläche (35) angedrückt ist, einen Aktuator (5) zum Verstellen des Verschlussglieds (3) und eine Steuereinrichtung (9), mittels der der Aktuator (5) ansteuerbar ist, wird als ein maßgeblicher Parameter für die Steuereinrichtung (9) der Punkt (p) des Schließweges (s), an welchem die elastische Dichtung (4) auf die Dichtfläche (35) aufsetzt, und/oder die dort vorliegende Geschwindigkeit (v) des Verschlussgliedes (3) herangezogen.

Description

Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vakuumventils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vakuumventils, welches umfasst:
- einen Ventilkörper mit einer Ventilöffnung,
- ein Verschlussglied, das zum Schließen des Vakuumventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung über einen Schließweg verstellbar ist und in der Schließstellung die Ventilöffnung verschließt, wobei mindestens eine elastische Dichtung an eine Dichtfläche angedrückt ist,
- einen Aktuator zum Verstellen des Verschlussglieds und
- eine Steuereinrichtung, mittels der der Aktuator ansteuerbar ist.
Bekannt sind Steuereinrichtungen für Vakuumventile, welche einen Aktuator zum Öffnen und Schließen des Verschlussgliedes ansteuern, wobei zum Aktivieren des Aktuators diesem ein entsprechendes Betriebsmittel, meist Druckluft, zugeführt wird. Es sind hierbei selbstöffnende und selbstschließende Ventile bekannt, bei denen bei Wegfall des Betriebsmittels durch Federelemente die Offenstellung bzw. Schließstellung des Verschlussgliedes aufrecht erhalten wird. Neben pneumatisch angetriebenen Vakuumventilen sind auch elektrisch angetriebene Vakuumventile bekannt. Es ist auch bekannt, der Steuereinrichtung verschiedene Eingangssignale über den Ventilzustand zuzuführen, um Sicherheitsfunktionen zu realisieren, d. h. das Öffnen oder Schließen des Vakuumventils bei bestimmten Zuständen des Vakuumsystems zu verhindern oder zu veranlassen.
Aus der US 7,036,794 B2 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Vakuumventils bekannt, bei dem die auf die elastische Dichtung wirkende Presskraft von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem ermittelten Wert für den Differenzdruck zwischen den beiden Vakuumkammern, zwischen denen das Vakuumventil angeordnet ist, eingestellt wird. Es kann dadurch der Verschleiß der elastischen Dichtung verringert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, erweiterte Möglichkeiten der Steuerung bzw. Regelung eines Vakuumventils der eingangs genannten Art bereitzustellen. Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, dass durch ein Heranziehen des Aufsetzpunktes der elastischen Dichtung auf die Dichtfläche und/oder die dort vorliegende Geschwindigkeit des Verschlussglieds eine verbesserte Steuerung oder Regelung des Vakuumventils mittels der Steuereinrichtung durchgeführt werden kann.
Wenn im Rahmen dieser Schrift von einer „Steuereinrichtung" die Rede ist, so sind durch diesen Begriff alle, insbesondere elektronischen, Einrichtungen umfasst, von denen Steue- rungsvorgänge im Sinne von offenen Steuerungen oder von Regelungen umfassend mindestens einen Regelkreis oder von Kombinationen hiervon durchgeführt werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird von der Steuereinrichtung die Geschwindigkeit des Verschlussgliedes, mit der dieses den Aufsetzpunkt anfährt, eingestellt. Die Geschwindigkeit des Verschlussgliedes wird hierbei entsprechend gesteuert oder vorzugsweise geregelt. Die Geschwindigkeit des Verschlussgliedes beim Aufsetzpunkt kann vorteilhafterweise von der Steuereinrichtung in Abhängigkeit von mindestens einer Eingangsgröße für die Steuerung oder Regelung auf unterschiedliche Werte eingestellt werden. Es kann sich hierbei um einen in die Steuereinrichtung eingebbaren Parameter oder um einen von der Steuereinrichtung automatisch erfassten Parameter bzw. eine automatisch er- fasste Variable handeln. Auch Kombinationen von manuell eingebbaren und automatisch erfassbaren Parametern bzw. Variablen sind denkbar und möglich.
Beispielsweise kann von der Steuereinrichtung die Aufsetzgeschwindigkeit der elastischen Dichtung auf die Dichtfläche in Abhängigkeit vom (eingegebenen oder erfassten) Material der elastischen Dichtung auf unterschiedliche Werte eingestellt werden. Die Aufsetzgeschwindigkeit wurde als eine wichtige Belastungsgröße für die elastische Dichtung erkannt, wobei für eine ausreichende Lebensdauer bei unterschiedlichen Dichtmaterialien unterschiedlich hohe maximale Aufsetzgeschwindigkeiten vorliegen dürfen. Andererseits ist eine möglichst hohe Aufsetzgeschwindigkeit im Hinblick auf den maximalen Taktzyklus des Vakuumventils gewünscht. Durch die Erfindung können diese Anforderungen optimiert werden, wenn elastische Dichtungen aus unterschiedlichen Materialien verwendet werden.
Beispielsweise kann als anderer oder weiterer Parameter, in Abhängigkeit von dem die Aufsetzgeschwindigkeit auf unterschiedliche Werte eingestellt wird, die Art eines verwendeten Prozessgases sein, mit dem die elastische Dichtung bei der Ausführung eines Prozesses auf der Vakuumanlage, in der das Vakuumventil eingesetzt wird, in Kontakt gelangt. So kann bei einem aggressiveren Prozessgas die Aufsetzgeschwindigkeit verringert werden, um eine gewünschte Lebensdauer zu erreichen.
Durch eine Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit des Verschlussgliedes am Aufsetzpunkt kann auch der Verschleiß von anderen Teilen als der Dichtung optimiert werden, beispielsweise des Aktuators oder der Verschlussmechanik (das sind die die Bewegung des Aktuators auf das Verschlussglied übertragenden Getriebeglieder).
In einem anderen oder zusätzlichen Aspekt der Erfindung kann von der Steuereinrichtung zumindest einmal, z. B. bei der Neuinbetriebnahme des Systems, vorzugsweise wiederholt, ein aktueller Wert für die Stelle des Aufsetzpunktes innerhalb des Schließweges bzw. des beim Schließen des Vakuumventils durchgeführten Gesamthubes erfasst werden. Es ergeben sich dadurch verschiedene Steuerungs- bzw. Regelungsmöglichkeiten einzeln oder in Kombination, welche nachfolgend erläutert werden. Durch wiederholte Erfassung eines jeweils aktuellen Wertes des Aufsetzpunktes kann der jeweils erfasste Wert des Aufsetzpunktes mit dem Verschleiß der elastischen Dichtung in Zusammenhang gebracht werden. So verschiebt sich der Aufsetzpunkt bei zunehmendem Verschleiß der Dichtung zu einem zunehmend größeren Abstand vom Anfangspunkt des beim Schließen des Vakuumventils vom Aktuator durchgeführten Hubes. Wenn ein Grenzwert überschritten wird, so kann von der Steuereinrichtung eine Ausgabe eines, insbesondere optischen und/oder akustischen, Servicesignals erfolgen, welches anzeigt, dass die elastische Dichtung auszutauschen ist.
Beispielsweise ist es auch denkbar und möglich, den bereits vorhandenen Verschleiß der Dichtung als Variable für die Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit des Verschlussgliedes am Aufsetzpunkt der elastischen Dichtung auf die Dichtfläche heranzuziehen.
Denkbar und möglich ist es auch, in Abhängigkeit vom ermittelten Aufsetzpunkt die in der Schließstellung des Verschlussgliedes auf die elastische Dichtung wirkende Presskraft zu ändern. Dadurch kann beispielsweise die Presskraft bei einem zunehmenden Verschleiß der Dichtung erhöht werden, um die Leckrate unter einem gewünschten Wert zu halten.
Durch eine Ermittlung eines aktuellen Wertes des Aufsetzpunktes kann ein Abbremsen des Verschlussgliedes, um dessen Geschwindigkeit beim Aufsetzpunkt auf einen gewünschten Wert einzustellen, in einem kürzeren Abstand vor dem tatsächlichen Aufsetzpunkt erfolgen.
In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass von der Steuereinrichtung über eine Bestimmung der Zeit, innerhalb der der Aufsetzpunkt beim Schließen des Vakuumventils erreicht wird, ein Wirkungsgrad des Aktuators und von Getriebeteilen, die die Bewegung des Aktuators auf die Bewegung des Verschlussgliedes übertragen, erfasst wird. Dieser Wirkungsgrad kann mit dem Verschleiß des Aktuators und dieser Getriebeteile bzw. von Lagerelementen für diese Teile in Zusammenhang gebracht werden, wobei bei einem Überschreiten des zulässigen Verschleißes von der Steuereinrichtung ein, insbesondere optisches und/oder akustisches, Servicesignal ausgegeben werden kann. Dieses zeigt an, dass eine Wartung des Aktuators, der Getriebeglieder oder der Lagerelemente durchzuführen ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Zusammenhang mit sehr unterschiedlichen Typen von Ventilen einsetzbar. Beispielsweise kann das Ventil in einer Weise ausgebildet sein, bei welchem die gesamte Schließbewegung zwischen der Offenstellung und der Schließstellung des Verschlussgliedes für alle Teile des Verschlussgliedes gradlinig erfolgt. Solche Vakuumventile sind beispielsweise aus der US 4,809,950 A, US 6,685,163 B2 oder US 4,921 ,213 A bekannt.
Das Verfahren ist beispielsweise auch bei Ventilen einsetzbar, die nach Art von Schieberventilen ausgebildet sind, wie diese beispielsweise aus der US 4,052,036 A oder US 4,470,576 A bekannt sind. Auch eine Ausbildung des Vakuumventils nach Art eines Butterfly-Ventils ist beispielsweise denkbar und möglich. Solche Butterfly-Ventile sind beispielsweise aus der US 4,634,094 A oder US 6,494,434 B1 bekannt.
Weiters ist auch eine Ausbildung des Vakuumventils beispielsweise als L-Ventil denkbar und möglich. Ein solches L-Ventil ist beispielsweise aus der US 6,431 ,518 B1 bekannt. Die einzelnen Bewegungskomponenten der L-Bewegung können hierbei vom gleichen oder von unterschiedlichen Aktuatoren hervorgerufen werden.
Weiters ist beispielsweise auch eine Ausbildung des Vakuumventils möglich, bei der das Verschlussglied V-förmig ausgebildet ist und beidseitig Dichtungen aufweist, die an entsprechenden gegengleichen Dichtflächen anliegen, wie dies aus der US 6,367,770 B1 hervorgeht.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines zwischen zwei Vakuumkammern angeordneten Vakuumventils, das Vakuumventil schematisch im Schnitt entlang der Achse der Ventilöffnung dargestellt, in der Schließstellung des Verschlussgliedes;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt des Vakuumventils von Fig. 1 in Richtung quer zur Achse der Ventilöffnung, in der Offenstellung des Verschlussgliedes;
Fig. 3 ein Diagramm der Geschwindigkeit des Verschlussgliedes und der Stromstärke des Aktuators in Abhängigkeit vom Weg des Verschlussgliedes;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines zwischen zwei Vakuumkammern angeordneten, in erfindungsgemäßer Weise Steuer- bzw. regelbaren Vakuumventils;
Fig. 5 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines in erfindungsgemäßer Weise Steuer- bzw. regelbaren Vakuumventils.
Ein Beispiel für ein Vakuumventil, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist, ist schematisch in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Vakuumventil umfasst einen Ventilkörper 1 mit einer in Form eines Durchgangskanals ausgebildeten Ventilöffnung 2 und ein Verschlussglied 3. Das Verschlussglied 3 gibt in einer Offenstellung (Fig. 2) die Ventilöffnung 2 frei und verschließt in einer Schließstellung die Ventilöffnung 2 (Fig. 1). In der Schließstellung des Verschlussglieds 3 ist eine elastische Dichtung 4 an eine Dichtfläche 35 angedrückt. Die Dichtung 4 ist hier am Verschlussglied 3 und die Dichtfläche 35 am Ventilkörper 1 angeordnet. Eine umgekehrte Anordnung ist ebenfalls möglich.
Die Dichtung 4 weist in dieser Ausführungsform des Vakuumventils in zwei parallelen, in Richtung der Längsachse der Ventilöffnung 2 voneinander beabstandeten Ebenen liegende Abschnitte auf, die über Verbindungsabschnitte miteinander verbunden sind. Eine derartige Ausbildung eines Verschlussgliedes 3 und der Dichtfläche 35 des Ventilkörpers 1 ist bekannt und beispielsweise in der US 4,809,950 B beschrieben. Zum Verfahren des Verschlussgliedes 3 aus seiner in Fig. 2 dargestellten Offenstellung in seine in Fig. 1 dargestellte Schließstellung dient ein Aktuator 5, der in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Elektromotors, beispielsweise eines AC-Servomotors oder DC- Servomotors oder eines Schrittmotors ausgebildet ist. Die Verstellung des Verschlussgliedes 3 mittels des Aktuators 5 erfolgt über zwischengeschaltete Getriebeglieder, im gezeigten Ausführungsbeispiel sind schematisch ein Ritzel 6 und eine Zahnstange 7 dargestellt. An einem Fortsatz der Zahnstange 7 ist das Verschlussglied 3 befestigt. Dieser eine Ventilstange bildender Fortsatz der Zahnstange 7 ist hierbei abgedichtet (Dichtung 8) und verschiebbar in den Vakuumbereich des Vakuumventils hineingeführt.
Der Aktuator 5 wird von einer Steuereinrichtung 9 angesteuert, wobei die Bewegung des Aktuators 5 von der Steuereinrichtung 9 kontrolliert wird.
Es könnten auch mehrere von der Steuereinrichtung 9 angesteuerte Aktuatoren 5 vorhanden sein.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Stellung des Verschlussglieds 3 durch einen Sensor 10 erfasst, beispielsweise durch Erfassung einer an der Zahnstange 7 angeordneten Codierung. Die erfasste Position des Verschlussgliedes 3 wird der Steuereinrichtung 9 zur Ausbildung eines Regelkreises zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt also eine Regelung der Bewegung des Verschlussgliedes 3, wie dies bevorzugt ist.
Es ist weiters eine Bremse bzw. Haltevorrichtung 36 vorhanden, von der das Verschlussglied 3 zumindest in der Schließstellung festgestellt werden kann, vorzugsweise auch in anderen Positionen, beispielsweise in der Offenstellung oder an jeder Stelle seines Schließweges. Die in Fig. 1 nur schematisch dargestellte Haltevorrichtung 36, die von der Steuereinrichtung 9 betätigt wird, kann günstiger Weise selbstschließend ausgebildet sein, d. h. bei Zufuhr eines Betriebsmittels, z. B. Strom oder Druckluft, ist sie geöffnet und ohne Betriebsmittelzufuhr schließt sie. Beispielsweise kann hierzu eine Federeinrichtung vorhanden sein, die ein Reibelement 37 an ein mit dem Verschlussglied 3 verbundenes Teil, z. B. die Zahnstange 7 andrückt.
Es können beispielsweise elektromechanische, elektromagnetische Haltevorrichtungen 36 oder Pneumatik-Haltevorrichtungen 36 eingesetzt werden.
Das Vakuumventil ist zwischen Vakuumkammern 1 1 , 12 angeordnet und über das Vakuumventil wird somit eine Kommunikation zwischen den Vakuumkammern 11 , 12 oder ein gasdichter Verschluss zwischen den Vakuumkammern 11 , 12 ermöglicht. Beispielsweise kann in einer der Vakuumkammern 11 ein Prozess an mindestens einem zu bearbeitenden Werkstück, beispielsweise einem Waver, durchgeführt werden. Die andere Vakuumkammer 12 kann beispielsweise eine Transferkammer sein. Vorzugsweise sind weiters in Fig. 1 schematisch dargestellte Drucksensoren 13, 14 vorhanden, von denen der in der jeweiligen Vakuumkammer 11 , 12 herrschende Druck erfassbar ist. Die Druckmesswerte werden der Steuereinrichtung 9 zugeführt.
Die Steuereinrichtung 9 weist vorzugweise weiters eine Eingabevorrichtung 15, beispielsweise Tastatur, zum Eingeben von Daten, beispielsweise Eingangsgrößen für die Steuerung oder Regelung.
Weiters weist die Steuereinrichtung 9 vorzugsweise eine Ausgabevorrichtung 16, beispielsweise ein Display oder einen Bildschirm auf. Auch eine akustische Ausgabe kann vorhanden sein.
In Fig. 3 ist ein Diagramm dargestellt, in dem als Kurve 17 die Geschwindigkeit v des Verschlussgliedes 3 in Abhängigkeit vom Schließweg s dargestellt ist. Am Anfang des Schließweges s steigt die Geschwindigkeit v zunächst auf einen Wert an, der über den Großteil des Schließweges im Wesentlichen beibehalten wird. Vor Ende des Schließweges sinkt die Geschwindigkeit v wiederum ab, bis am Ende des Schließweges, an dem die elastische Dichtung 4 mit der gewünschten Kraft an die Dichtfläche angedrückt ist, der Stillstand des Verschlussgliedes 3 erreicht ist.
Der Punkt, an welchem die elastische Dichtung 4 auf die Dichtfläche aufsetzt, ist in Fig. 3 eingezeichnet. Der Schließweg bis zu diesem Punkt p kann auch als Schließhub 18 und der Schließweg ab diesem Punkt p bis zur Einstellung als Dichthub 19 bezeichnet werden. Der gesamte Schließweg kann auch als Gesamthub 20 bezeichnet werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der gesamte Schließweg s beispielhaft mit 59mm angegeben.
Die Geschwindigkeit v des Verschlussglieds 3, mit der dieses den Aufsetzpunkt p anfährt, wird von der Steuereinrichtung 9 eingestellt. Die Größe dieser Geschwindigkeit v am Aufsetzpunkt p (= Aufsetzgeschwindigkeit) wird hierbei in Abhängigkeit von mindestens einer Eingangsgröße für die Steuerung oder Regelung eingestellt.
Als eine solche Eingangsgröße dient vorzugsweise das Material, aus dem die elastische Dichtung 4 besteht. Es sind insbesondere elastische Dichtungen aus FKM (Flour Elastomer, Viton), FFKM (Perflour Elastomer) oder Silikon bekannt. Beispielsweise kann für eine Dichtung aus einem FFKM-Material eine geringere Aufsetzgeschwindigkeit als für eine aus FKM oder Silikon bestehende Dichtung gewählt werden.
Das Material, aus der die Dichtung 4 besteht, kann über die Eingabevorrichtung 15 in die Steuereinrichtung 9 eingegeben werden. Beispielsweise könnte die Dichtung 4 auch mit einer entsprechenden Codierung versehen sein, die von einem Sensor erfasst wird. Als Eingangsgröße, in Abhängigkeit von der die Aufsetzgeschwindigkeit auf unterschiedliche Werte eingestellt wird, kann statt dessen oder zusätzlich die Art eines Prozessgases dienen, welches insbesondere in der die Prozesskammer darstellenden Vakuumkammer 11 eingesetzt wird und welches mit der Dichtung 4 in Kontakt kommt.
Die Aufsetzgeschwindigkeit kann auch in Abhängigkeit von einem eingegebenen Wert für die zulässige Partikelbildung gewählt werden. Je höher die Aufsetzgeschwindigkeit ist, desto mehr Partikel werden gebildet, wobei bestimmte Anwendungen empfindlich gegenüber einer Partikelbildung sind.
Die Steuerung der Geschwindigkeit des Verschlussglieds 3 beim Schließen des Vakuumventils erfolgt durch eine entsprechende Ansteuerung des Aktuators 5 mittels der Steuereinrichtung 9. Vorzugsweise wird hierbei der Ist-Wert der Geschwindigkeit erfasst, im gezeigten Ausführungsbeispiel über den Sensor 10, wobei ein Regelkreis zur Regelung der Geschwindigkeit auf den gewünschten Soll-Wert ausgebildet wird.
In Fig. 3 ist außerdem als Kurve 21 der Betrag des vom Aktuator aufgenommenen Stromes I über den Schließweg s dargestellt. Nach der anfänglichen Beschleunigung des Aktuators 5 sinkt der Strom I auf einen über den Großteil des Schließweges im Wesentlichen konstanten Wert (vorzugsweise beträgt die Variation weniger als 10%). Zum Bremsen des Verschlussgliedes 3 kurz vor Erreichen des Aufsetzpunktes p steigt die zugeführte Stromstärke zunächst an, um in der Folge wieder abzufallen. Mit dem Auftreffen der Dichtung 4 auf die Dichtfläche am Aufsetzpunkt p geht ein Peak 22 (= ein Anstieg und Abfall der Stromstärker über einen relativ kurzen Intervall) der Stromstärke einher. Im Anschluss an diesen Peak steigt die Stromstärke I mit zunehmender Verpressung der elastischen Dichtung 4 zum Ende des Schließweges hin an. In der Schließstellung kann die Stromzufuhr nach Aktivierung der Haltevorrichtung 36 abgeschaltet werden.
Günstigerweise wird mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40%, der für den gesamten Schließweg s benötigten Zeit für den letzten Abschnitt des Schließweges s aufgewendet, der sich über den doppelten Dichthub 19 erstreckt.
Aus dem Peak 22 der Stromstärke kann der Aufsetzpunkt p von der Steuereinrichtung 9 ermittelt werden.
Zumindest bei der Neuinbetriebnahme des Systems und beim Austausch einer für den Wert des Aufsetzpunkts p wesentlichen Komponente, z. B. des Verschlussgliedes 3, dessen Dichtung 4, des Aktuators 5, eines zwischen dem Aktuator 5 und dem Verschlussglied 3 zwischengeschalteten Getriebegliedes oder der Steuereinrichtung 9 selbst, wird der Aufsetzpunkt p in einem Einlern-Schließvorgang erfasst. Dadurch kann auch die Geschwindigkeitssteuerung bzw. -regelung des Verschlussgliedes 3 optimiert werden.
Falls der Aufsetzpunkt p selbst nicht direkt erfasst wird, könnte die Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit v des Verschlussgliedes 3, um diese auf einen gewünschten Wert am Aufsetzpunkt p einzustellen, beispielsweise auch derart durchgeführt werden, dass der Endpunkt des Schließweges erfasst wird und aus der zumindest annähernd bekannten Kompression der elastischen Dichtung ein Annäherungswert für den Aufsetzpunkt p ermittelt wird und der Wert der Geschwindigkeit über einen ausreichend großen Bereich um den ungefähr ermittelten Aufsetzpunkt auf den gewünschten Wert konstant gehalten wird.
Günstigerweise wird aber, wie erwähnt, zumindest bei der Neuinbetriebnahme des Systems oder beim Austausch einer für den Wert des Aufsetzpunktes wesentlichen Komponente, ein Einlern-Schließvorgang ausgeführt, aus welchem der Wert für den Aufsetzpunkt ermittelt wird.
Vorzugsweise wird aber die Lage des Aufsetzpunktes p wiederholt erfasst, beispielsweise bei jedem (n-ten) Schließvorgang, mit n einer natürlichen Zahl zwischen 1 und 1000.
Wenn die Erfassung des aktuellen Wertes des Aufsetzpunktes p wiederholt durchgeführt wird, so kann aus der Lage des Aufsetzpunktes p z. B. auf den Verschleiß der Dichtung geschlossen werden. Aufgrund von Abrieb und nicht vollständiger Rückstellung auf den ursprünglichen Durchmesser nach wiederholter Kompression verschiebt sich der Aufsetzpunkt p zunehmend weiter weg vom Anfangspunkt des Schließweges oder einem anderen Fixpunkt in Bezug auf den Ventilkörper 1 , der beim Schließen des Vakuumventils überfahren wird. Wenn der Vergleich des erfassten aktuellen Wertes des Aufsetzpunktes mit einem vorgegebenen Grenzwert einen zu großen Verschleiß der elastischen Dichtung 4 ergibt, so wird von der Steuereinrichtung 9 ein Servicesignal ausgegeben, das einen erforderlichen Austausch der elastischen Dichtung 4 anzeigt.
Wenn am Aktuator oder einem Teil der Ventilmechanik eine Änderung durchgeführt wird, so wird der bislang vorliegende Verschleiß der Dichtung gespeichert, um nach einem Einlern- Schließvorgang den noch zulässigen Verschleiß für die Dichtung bestimmen zu können.
Wenn die Dichtung oder das Verschlussglied mit der Dichtung gewechselt werden, so wird der Verschleiß auf den Wert 0 zurückgesetzt und ein Einlern-Schließvorgang zur Erfassung des Aufsetzpunktes p wird durchgeführt.
In Abhängigkeit von der ermittelten Lage des Aufsetzpunktes p kann beispielsweise auch die auf die elastische Dichtung 4 ausgeübte Presskraft in der Schließstellung des Verschlussgliedes 3 angepasst werden. So kann diese Presskraft bei einem höheren Verschleiß erhöht werden, um nach wie vor eine gewünschte Gasdichtheit zu erreichen.
Aus der Zeit, innerhalb der der Aufsetzpunkt p beim Schließen des Vakuumventils erreicht wird, kann von der Steuereinrichtung 9 ein Wirkungsgrad des Aktuators 5 und der dem Aktuator 5 und dem Verschlussglied 3 zwischengeschalteten Getriebeglieder ermittelt werden. Die Stromstärke I wird zumindest über den Großteil des Schließweges, beispielsweise über mehr als 80 % des Schließweges, auf einen bei jedem Schließvorgang gleichen Wert eingestellt, vgl. Fig. 3. In Abhängigkeit vom Wirkungsgrad ergibt sich eine mehr oder weniger große Geschwindigkeit v und eine damit verbundenen mehr oder weniger lange Zeitspanne bis zum Erreichen des Aufsetzpunktes p. Wenn ein zu geringer Wirkungsgrad festgestellt wird, so wird von der Steuereinrichtung 9 ein Servicesignal ausgegeben.
Zur Ermittlung des Wirkungsgrades könnte auch die Zeit erfasst werden, die das Verschlussglied 3 für die Zurücklegung einer bestimmten Teilstrecke des Schließweges bei einem definierten Wert des zugeführten Stromes benötigt. Die Teilstrecke könnte beispielsweise über den Sensor 10 erfasst werden.
In der Schließstellung des Verschlussgliedes 3 wird die auf die Dichtung 4 wirkende Presskraft auf einen gewünschten Wert eingestellt. Die Steuerung oder Regelung der Presskraft kann durch eine Kraft- oder Wegsteuerung oder -regelung erfolgen. Bei der Kraftsteuerung oder -regelung wird die vom Aktuator ausgeübte Kraft über eine entsprechende Zufuhr des Betriebsmittels, hier die Stromstärke, eingestellt. Die ausgeübte Kraft kann beispielsweise über einen Dehnungsmessstreifen erfasst werden. Bei der Wegsteuerung oder -regelung wird die Größe des Dichthubs 19 eingestellt, um eine entsprechende auf die Dichtung 4 wirkende Presskraft zu erzielen. Zu diesem Zweck wird der Aufsetzpunkt p erfasst, beispielsweise wie beschrieben oder optisch mittels einer Kamera. Ausgehend vom Aufsetzpunkt p wird das Verschlussglied 3 noch eine Strecke in Richtung zum Ventilsitz-Verfahren, die dem gewünschten Dichthub entspricht.
Wenn beim Schließen die vorgegebene Schließstellung erreicht ist, wird die Haltevorrichtung (Bremse) 36 betätigt, um die eingestellte Presskraft zu fixieren. Darauf kann die Zufuhr des Betriebsmittels, im vorliegenden Fall die Stromzufuhr, abgestellt werden.
Im Fall eines Ausfalls des Betriebsmittels kann durch eine selbstschließende Ausbildung der Haltevorrichtung 36 ein Feststellen des Verschlussgliedes 3 an der Stelle durchgeführt werden, an der es sich gerade befindet, was ein Sicherheitsmerkmal darstellt.
Die in der Schließstellung des Verschlussglieds 3 auf die elastische Dichtung 4 wirkende Presskraft kann von der Steuereinrichtung 9 in Abhängigkeit vom zwischen den beiden Vakuumkammern 11 , 12 wirkenden Differenzdruck eingestellt werden, wie dies bekannt ist.
Ein Ausführungsbeispiel für ein pneumatisch betriebenes Vakuumventil ist schematisch in Fig. 4 dargestellt. Hier wird dem Aktuator 5 unter Druck stehende Luft als Betriebsmittel zugeführt. Um eine effektive Regelung der Geschwindigkeit des Verschlussgliedes 3 durchführen zu können, kann der Kolben 23 des Aktuators 5 gleichzeitig beidseitig mit Druckluft beaufschlagt sein, wobei die Druckdifferenz in den beiden Zylinderräumen von der Steuereinrichtung 9 über entsprechende Stellglieder 24, 25 einstellbar ist.
Der Aufsetzpunkt p könnte hier gegebenenfalls aus dem Druckverlauf über den Schließweg s erfasst werden. Unabhängig von der Art des verwendeten Aktuators 5, könnte der Aufsetzpunkt p beispielsweise auch optisch mittels einer Kamera erfasst werden.
Die Steuerung bzw. Regelung des Vakuumventils kann bei diesem Ausführungsbeispiel in analoger Weise wie zuvor anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben, erfolgen, wobei die Steuerung oder Regelung des Verschlussgliedes 3 anstatt wie zuvor über die Stromstärke nunmehr über den Druck bzw. die Druckdifferenz des Betriebsmittels erfolgt.
Die verschiedenen beschriebenen Aspekte der Erfindung sind auch bei unterschiedlich anders ausgebildeten Vakuumventilen ausführbar. In Fig. 5 ist lediglich beispielhaft ein L-Ventil dargestellt. Mittels des als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeten Aktuators 26 wird das Verschlussglied 3 zwischen seiner Offenstellung und einer der Dichtfläche gegenüberliegenden, aber von der Dichtfläche noch abgehobenen Stellung verstellt, zu welchem Zweck die Druckluftleitungen 27, 28 entsprechend mit Druckluft beaufschlagt und entlüftet werden. Mittels des Aktuators 29, der ebenfalls von einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet wird, wird das Verschlussglied 3 an den die Dichtfläche aufweisenden Ventilsitz angedrückt, zu welchem Zweck die Druckluftleitungen 30, 31 entsprechend mit Druckluft beaufschlagt werden bzw. entlüftet werden, um den Kolben 32 zu verfahren. Die Anpressung der Dichtung 4 an die am Ventilkörper 1 angeordnete Dichtfläche erfolgt durch das exzentrisch gelagerte Zahnrad 33, das mit der am Kolben 32 angeordneten Zahnstange 34 zusammenwirkt.
Die Aufsetzgeschwindigkeit der Dichtung 4 auf die Dichtfläche kann wiederum z. B. in Abhängigkeit vom Material der Dichtung 4 variiert werden.
Aus der Bestimmung der Lage des Aufsetzpunktes kann wiederum auf den Verschleiß der Dichtung 4 geschlossen werden, um bei einem zu hohen Verschleiß ein Servicesignal auszugeben.
Aus der benötigten Zeit bis zum Erreichen des Aufsetzpunktes kann ein Wirkungsgrad der Mechanik ermittelt werden, um bei einem zu geringen Wirkungsgrad ein Servicesignal auszugeben.
In allen Ausführungsbeispielen kann durch eine Überwachung der für das Verstellen des Verschlussgliedes 3 benötigten Kraft ein Einklemmschutz gegenüber Fremdkörpern bereitgestellt werden. Insbesondere kann bei einer Erfassung des Aufsetzpunktes p überwacht werden, ob beim Schließen ein einen vorgegebenen Grenzwert überschreitender Kraftanstieg vor erreichen des Aufsetzpunktes p auftritt, um einen solchen Einklemmschutz zu realisieren.
Zur Erfassung des Ortes und/oder der Geschwindigkeit des Verschlussgliedes 3 können unterschiedliche Arten von Sensoren eingesetzt werden, beispielsweise optische oder induktive Sensoren.
Eine Fixierung des Verschlussgliedes 3 in seiner Schließstellung könnte beispielsweise auch durch eine selbsthemmende Ausbildung von die Bewegung des Aktuators 5 übertragenden Getriebegliedern (beispielsweise selbsthemmenden Spindelhubgetrieben) oder des Aktua- tors selbst erreicht werden oder indem Getriebeglieder über einen Todpunkt verfahren werden.
L e g e n d e zu den Hinweisziffern
Ventilkörper
Ventilöffnung
Verschlussglied elastische Dichtung
Aktuator
Ritzel
Zahnstange
Dichtung
Steuereinrichtung
Sensor
Vakuumkammer
Vakuumkammer
Drucksensor
Drucksensor
Eingabevorrichtung
Ausgabevorrichtung
Kurve
Schließhub
Dichthub
Gesamthub
Kurve
Peak
Kolben
Stellglied
Stellglied
Aktuator
Druckluftleitung
Druckluftleitung
Aktuator
Druckluftleitung
Druckluftleitung
Kolben
Zahnrad
Zahnstange
Dichtfläche
Haltevorrichtung
Reibelement

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Vakuumventils, welches umfasst:
- einen Ventilkörper (1) mit einer Ventilöffnung (2), - ein Verschlussglied (3), das zum Schließen des Vakuumventils zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung über einen Schließweg (s) verstellbar ist und in der Schließstellung die Ventilöffnung (2) verschließt, wobei mindestens eine elastische Dichtung (4) an eine Dichtfläche (35) angedrückt ist,
- einen Aktuator (5) zum Verstellen des Verschlussglieds (3) und - eine Steuereinrichtung (9), mittels der der Aktuator (5) ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass als ein maßgeblicher Parameter für die Steuereinrichtung (9) der Punkt (p) des Schließweges (s), an welchem die elastische Dichtung (4) auf die Dichtfläche (35) aufsetzt, und/oder die dort vorliegende Geschwindigkeit (v) des Verschlussgliedes (3) herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) die Geschwindigkeit (v) des Verschlussgliedes (3), mit der dieses den Aufsetzpunkt (p) anfährt, in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter oder mindestens einer Variablen eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) die Geschwindigkeit (v) des Verschlussgliedes (3), mit der dieses den Aufsetzpunkt (p) anfährt, für unterschiedliche Materialien der elastischen Dichtung (4) auf unterschiedliche Werte eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) die Geschwindigkeit (v) des Verschlussgliedes (3), mit der dieses den Aufsetzpunkt (p) anfährt, für unterschiedliche Prozessgase, mit denen die elastische Dichtung (4) in Kontakt gelangt, auf unterschiedliche Werte eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) mindestens ein Einlern-Schließvorgang ausgeführt wird, in welchem mindestens ein Wert eines für die Steuerung bzw. Regelung des Vakuumventils herangezogenen Parameters erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) zumindest einmal, vorzugsweise wiederholt, der Punkt (p) im Schließweg (s) erfasst wird, an welchem die elastische Dichtung (4) auf die Dichtfläche (35) aufsetzt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) ein jeweils erfasster Wert des Aufsetzpunktes (p) mit einem Grenzwert verglichen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs von der Steuereinrichtung (9) ein Servicesignal ausgegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung (9) über eine Bestimmung der Zeit, innerhalb der der Aufsetzpunkt (p) beim Schließen des Vakuumventils erreicht wird, ein Wirkungsgrad des Aktuators und von Getriebegliedern, die die Bewegung des Aktuators (5) auf das Verschlussglied (3) übertragen, erfasst wird und dieser Wirkungsgrad mit dem Verschleiß des Ak- tuators (5) und der Getriebeglieder in Zusammenhang gebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsetzpunkt (p) der elastischen Dichtung (4) auf die Dichtfläche (35) aus einem die Zufuhr eines Betriebsmittels zum Aktuator (5) wiedergebenden Verlauf über den Schließweg (s) ermittelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsetzpunkt (p) aus dem Verlauf der Stromstärke (I) des dem elektrisch betriebenen Aktuators (5) zugeführten Stroms über den Schließweg (s) des Verschlussgliedes (3) er- mittelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Schließen des Vakuumventils mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40%, der für den gesamten Schließweg (s) benötigten Zeit für einen letzten Abschnitt des Schließ- weges (s), welcher die doppelte Länge des Weges vom Aufsetzpunkt (p) bis zur
Schließstellung beträgt, aufgebracht wird.
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