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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Fluidsteuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und auf ein Verfahren zum Montieren der Fluidsteuervorrichtung.
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Die Begriffe „obere„ und „untere„ bezeichnen nachfolgend entsprechend
die obere und untere Seite jeder Zeichnung. Diese Begriffe werden
der Einfachheit halber verwendet; die Vorrichtung kann ebenso im
umgedrehten oder im auf die Seite gelegten Zustand verwendet werden.
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Fluidsteuervorrichtung, die bei der
Halbleiterherstellung verwendet werden, umfassen die Kombination
bestehend aus einer Steuereinheit, wie beispielsweise eine Massendurchflußsteuerung
zum Steuern einer Durchflußrate
oder ein Druckregler, und Schaltventilen oder dergleichen.
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Eine solche Fluidsteuervorrichtung
ist in EP-A-0 816 713 beschrieben. Diese Fluidsteuervorrichtung
umfaßt
mehrere an einer oberen Stufe angeordnete Fluidsteuerelemente und
mehrere an einer unteren Stufe angeordnete Blockverbindungselemente,
wobei die Blockverbindungselemente Ein- und Ausströmkanäle aufweisen, um eine Fluidverbindung
mit den Steuerelementen zu erzeugen.
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Die 4 und 5 zeigen ein Beispiel einer derartigen
Fluidsteuervorrichtung. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen
sich die Bezeichnungen „links„ und „rechts„ entsprechend
auf die linke und rechte Seite der 4 und 5, und die Bezeichnungen „ vordere„ und „hintere„ beziehen
sich entsprechend auf die Vorderseite und die Rückseite dieser Zeichnungsebenen.
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Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 umfaßt die Fluidsteuervorrichtung 1 mehrere
Blockverbindungselemente 5, 6, 7, 8, 9, 10,
die an einer Basisplatte 11 befestigt sind, und verschiedene
Arten von Fluidsteuerelementen 2, 3, 4,
die jeweils an einigen dieser Blockverbindungselemente 5 bis 10 befestigt
sind.
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Bei den Fluidsteuerelementen 2, 3, 4 handelt es
sich, von links nach rechts angeordnet, um ein erstes Blockventil 2,
eine Massendurchflußsteuerung (Steuerung) 3 und
ein Blockventil 4. Die Blockverbindungselemente 5 bis 10 sind
von links nach rechts in der angegebenen Reihenfolge angeordnet.
Das Blockverbindungselement 5 ist mit einem ersten V-förmigen Kanal 5a ausgebildet,
der eine obere linke Öffnung
und eine obere rechte Öffnung
aufweist. Das Blockverbindungselement 6 umfaßt einen
ersten L-förmigen
Kanal 6a mit einer oberen Öffnung und einer hinteren Öffnung.
Das Blockverbindungselement 7 ist mit einem zweiten V-förmigen Kanal 7a ausgebildet,
der eine obere linke Öffnung
und eine obere rechte Öffnung
aufweist. Das Blockverbindungselement 8 umfaßt einen
dritten V-förmigen
Kanal 8a mit einer oberen linken Öffnung und einer oberen rechten Öffnung.
Das Blockverbindungselement 9 weist einen zweiten L-förmigen Kanal 9a mit
einer oberen Öffnung
und einer hinteren Öffnung
auf. Das Blockverbindungselement 10 ist mit einem dritten
L-förmigen
Kanal 10a ausge bildet, der eine obere Öffnung und eine hintere Öffnung umfaßt.
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Jedes der Blockverbindungselemente 5 bis 10 umfaßt Durchgangsbohrungen 25 und
Gewindebohrungen 26 und wird an der Basisplatte 11 befestigt,
indem ein Gewindeelement (nicht gezeigt) durch jede Durchgangsbohrung 25 eingesetzt
und in eine entsprechende Gewindebohrung (nicht gezeigt) in der
Basisplatte 11 geschraubt wird. Jedes der Steuerelemente 2, 3, 4 wird
an mehreren der Blockverbindungselemente 5 bis 10 befestigt,
indem ein Gewindeelement 27 von oben durch das entsprechende Steuerelement
eingesetzt und in eine der Gewindebohrungen 26, die in
den jeweiligen Blockverbindungselementen vorgesehen sind, eingeschraubt.
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Das erste Blockventil 2 umfaßt einen
blockartigen, rechteckigen, quaderförmigen, länglichen Körper 12, der sich
von rechts nach links erstreckt (also in Längsrichtung der Vorrichtung),
ein erstes Betätigungselement 13 und
ein zweites Betätigungselement 14,
die an der Oberseite des Körpers 12 befestigt
sind, einen rechten Block 15, der einen umgekehrt L-förmigen Kanal 15a aufweist
und an der rechten Seite des Körpers 12 befestigt
ist, und einen hinteren Block 16, der einen umgekehrt L-förmigen Kanal
(nicht gezeigt) aufweist und an der Rückseite des Körpers 12 befestigt
ist. Der Körper 12 umfaßt einen linken
Endbereich, der im Bereich der rechten Hälfte des Blockverbindungselementes 5,
das den ersten V-förmigen
Kanal 5a aufweist, befestigt ist. Der rechte Block 15 ist
im Bereich der linken Hälfte
des Blockverbindungselementes 7 mit dem zweiten V-förmigen Kanal 7a befestigt.
Der hintere Block 16 ist an dem Blockverbindungselement 6 mit
dem ersten L-förmigen
Kanal 6a befetsigt.
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Der Körper 12 des ersten
Bockventils umfaßt einen
ersten Einströmkanal 31 mit
einer unteren Öffnung
an seinem linken Endbereich, der mit der rechten Öffnung des
ersten V-förmigen Kanals 5a des Blockes 5 in
Verbindung steht, einen Ausströmkanal 32,
der mit dem Einströmkanal 31 über das
erste Betätigungselement 13 und
mit dem rechten Bereich des umgekehrt L-förmigen Kanals 15a des
rechten Blockes 15 in Verbindung steht, und einen zweiten Einströmkanal 33,
der mit dem Ausströmkanal 32 über das
zweite Betätigungselement 14 und
mit der oberen Öffnung
des ersten L-förmigen
Kanals 6a des Blockverbindungselementes 6 in Verbindung
steht. Der Untere Bereich des umgekehrt L-förmigen Kanals 15a des
rechten Blockes 15 steht mit der linken Öffnung des
zweiten V-förmigen
Kanals 7a des Blockverbindungselementes 7 in Verbindung.
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Die Steuerung 3 weist einen
linken Block 17 auf, der links von dem unteren Endbereich
seiner linken Seite vorsteht und einen umgekehrt L-förmigen Kanal 17a umfaßt, der
mir einem Einströmkanal (nicht
gezeigt) der Steuerung 3 in Verbindung steht. Von dem unteren
Endbereich der rechten Seite der Steuerung 3 steht nach
rechts ein rechter Block 18 vor, der einen umgekehrt L-förmigen Kanal 18a umfaßt, der
mit einem Ausströmkanal
(nicht gezeigt) der Steuerung 3 in Verbindung steht. Der
linke Block 17 ist an einem Bereich der rechten Hälfte des
Blockverbin dungselementes 7, das den zweiten V-förmigen Kanal 7a aufweist,
befestigt, wobei der umgekehrt L-förmige Kanal 17a des
linken Blockes 17 mit dem umgekehrt L-förmigen Kanal 15a des
rechten Blockes 15 des ersten Blockventils 2 über den
Kanal 7a des Blockverbindungselementes 7 verbunden
ist. Der rechte Block 18 der Steuerung 3 ist an
einem Bereich der linken Hälfte
des Blockverbindungselementes 8 mit dem dritten V-förmigen Kanal 8a befestigt.
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Das zweite Blockventil 4 umfaßt einen
rechteckigen, quaderförmigen,
in Längsrichtung
der Vorrichtung länglichen
blockartigen Körper 19,
ein drittes Betätigungselement 20 und
ein viertes Betätigungselement 21,
die an der Oberseite des Körpers 19 befestigt
sind, einen rechten Block 22, der einen umgekehrt L-förmigen Kanal 22a aufweist
und an der rechten Seite des Körpers 19 befestigt
ist, und einen hinteren Block 23, der einen umgekehrt L-förmigen Kanal
aufweist und an der Rückseite
des Körpers 19 befestigt
ist. Der linke Endbereich des Körpers 19 ist
an einem Bereich der rechten Hälfte
des Blockverbindungselementes 8, das den dritten V-förmigen Kanal 8a aufweist,
befestigt. Der rechte Block 22 ist an dem Blockverbindungselement 10 mit
dem dritten L-förmigen
Kanal 10a befestigt. Der hintere Block 23 ist
an dem Blockverbindungselement 9 mit dem zweiten L-förmigen Kanal 9a befestigt.
Das Blockverbindungselement 10 mit dem dritten L-förmigen Kanal 10a umfaßt an seiner
rechten Öffnung
ein Fluidauslaßelement 24.
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Der Körper 19 des zweiten
Blockventils 4 ist mit einem Einströmkanal 34, der an
seinem linken Endbereich eine untere Öffnung aufweist und mit der rechten Öffnung des
Blockes 8 mit dem dritten V-förmigen Kanal 8a in
Verbindung steht, mit einem ersten Ausströmkanal 35, der über das
dritte Betätigungselement 20 mit
dem ersten Einströmkanal 34 und
mit einem rechten Bereich des umgekehrt L-förmigen Kanals 22a des
rechten Blockes 22 in Verbindung steht, und mit einem zweiten
Ausströmkanal 36 ausgebildet,
der über
das vierte Betätigungselement 21 mit
dem ersten Ausströmkanal 35 und
mit der oberen Öffnung
des Blockverbindungselementes 9 mit dem zweiten L-förmigen Kanal 9a in
Verbindung steht. Der umgekehrt L-förmige Kanal 22a des
rechten Blockes 22 ist mit dem dritten L-förmigen Kanal 10a des Blockverbindungselementes 10 verbunden.
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An jeder der Verbindungen, an denen
die Elemente 5, 2, 6, 15, 7, 17, 18, 8, 4, 9, 22, 10 miteinander
verbunden sind, ist eine Fluidverbindung 30 vorgesehen.
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Bei der zuvor beschriebenen Fluidsteuervorrichtung 1 umfaßt jedes
der ersten und zweiten Blockventile (Fluidsteuerelemente) 2, 4 einen
blockartigen Körper 12 (19)
und mehrere Betätigungselemente
(monofunktionale Elemente zum Öffnen
und Schließen
eines Fluidkanals) 13, 14 (20, 21),
die an dem blockartigen Körper
als eine Einheit befestigt sind. Bei diesem Aufbau kann die Anzahl
von Bauteilen, wie beispielsweise blockartige Körper und Dichtungselemente,
reduziert werden. Die Vorrichtung weist ferner den Vorteil auf,
daß sie
einfach gewartet werden kann, da, falls eines der monofunktionalen Elemente
ausgetauscht werden muß,
das Fluidsteuerelement einfach aufwärts entfernbar ist, um das entsprechende
monofunktionale Element zu ersetzen.
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Bei der zuvor beschriebenen Vorrichtung
besteht kein Problem darin, die Massendurchflußsteuerung oder ein Blockventil
einzeln zu entfernen, wohingegen es jedoch nicht möglich ist,
die Massendurchflußsteuerung
zu entfernen und gleichzeitig das Öffnen oder Schließen des
Einlasses und Auslasses der Steuerung mit Hilfe der Blockventile
zu kontrollieren, weshalb die Wartung unbequem ist. Die Fluidsteuervorrichtung
weist noch ein weiteres Problem auf. Die Vorrichtung wird montiert,
indem die Blockverbindungselemente mit Hilfe von Schraubenelementen fest
mit der Basisplatte verbunden werden und anschließend jedes
Fluidsteuerelement an einigen der Blockverbindungselemente befestigt
wird, um die Verbindungselemente zu überbrücken. Es treten daher Probleme
beim Befestigen der Fluidsteuerelemente auf, wenn die Blockverbindungselemente nicht
genau positioniert sind.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Fluidsteuervorrichtung der zuvor genannten Art zu
schaffen, die einfacher zu warten und bei der Montage effektiver
ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jedes
der Fluidsteuerelemente an benachbarten Blockverbindungsele menten
befestigt wird, um die benachbarten Blockverbindungselemente zu überbrücken, wobei
das Befestigen mit Hilfe von Schraubenelementen erfolgt, die von
oben eingeschraubt werden, so daß das Steuerelement aufwärts entfernbar ist,
und daß die
Blockverbindungselemente mit Hilfe von Schraubenelementen an einer
Basisplatte befestigt werden, wobei die Fluidsteuerelemente die Schrauben
nicht verdecken, wenn diese von oben betrachtet werden.
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Beispiele für Fluidsteuerelemente sind Schaltventile,
Druckregler, Filter, Druckfühler,
Einheiten mit einem einzelnen blockartigen Körper und zwei oder drei an
dem Körper
befestigten Schaltventilen, Einheiten mit einem einzelnen blockartigen
Körper und
an einem Druckregler und einem Druckfühler, die an dem Körper befestigt
sind, etc.
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Jedes der Fluidsteuerelemente kann
einzeln entfernt werden, indem die Schrauben entfernt werden, die
das Fluidsteuerelement an den betreffenden Blockverbindungselementen
halten. Manche der aneinander befestigten Fluidsteuerelemente können auch
entfernt werden, indem bestimmte Schraubenelemente derjenigen Schraubenelemente
gelöst
werden, welche die Fluidsteuerelemente an dem Blockverbindungselementen
und welche die Blockverbindungselemente an der Basisplatte halten.
Somit können
verschiedene Verfahren zum Entfernen entsprechend dem Zustand der
zu wartenden Vorrichtung verwendet werden, wodurch die Wartung vereinfacht wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann die Fluidsteuervorrichtung montiert werden, indem die Blockverbindungselemente
zunächst
provisorisch mit Hilfe von Schrauben an der Basisplatte befestigt werden,
anschließend
jedes Fluidsteuerelement an den benachbarten Blockverbindungselementen
befestigt werden, um die benachbarten Blockverbindungselemente zu überbrücken, und
schließlich
die provisorisch angezogenen Schrauben festgezogen werden, um die
Blockverbindungselemente zu befestigen. Anders als bei der herkömmlichen
Vorrichtung, bei der jedes Fluidsteuerelement an entsprechenden Blockverbindungselementen
befestigt wird, um die Blockverbindungselemente zu überbrücken, nachdem
die Blockverbindungselemente durch Festziehen von Schraubenelementen
an der Basisplatte befestigt wurden, können die Blockverbindungselemente
noch geringfügig
bewegt werden, während
die Fluidsteuerelemente befestigt werden, weshalb diese entsprechend
einfach montiert werden können.
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Fluidsteuervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine vertikale Querschnittansicht derselben;
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3 ist
eine Vorderansicht derselben;
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4 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer herkömmlichen
Fluidsteuervorrichtung, die der Fluidsteu ervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung entspricht; und
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5 ist
eine vertikale Querschnittansicht derselben.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Die 1 bis 3 zeigen eine Fluidsteuervorrichtung 40,
welche die Erfindung verkörpert
und die sich von der in den 4 und 5 dargestellten Fluidsteuervorrichtung 1 hinsichtlich
der Form der Blockverbindungselemente mit dem V-förmigen Kanal
unterscheidet. In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Bezugsziffern
auf gleiche Bauteile, weshalb diese Bauteile nicht mehrmals beschrieben
werden.
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1 und 2 zeigen ein Blockverbindungselement 41,
das mit einem ersten V-förmigen
Kanal 41a ausgebildet ist und an dem der linke Endbereich des
Körpers 12 des
ersten Blockventils 2 befestigt ist, ein Blockverbindungselement 42,
das mit einem zweiten V-förmigen
Kanal 42a ausgebildet ist und an dem der rechte Block 15 des
ersten Blockventils 2 und der linke Block 17 der
Massendurchflußsteuerung 3 befestigt
sind, und ein Blockverbindungselement 43, das mit einem
dritten V-förmigen
Kanal 43a ausgebildet ist und an dem der rechte Block 18 der Massendurchflußsteuerung 3 und
der linke Endbereich des Körpers 19 des
zweiten Blockventils 4 befestigt sind. Diese Blockverbindungselemente 41, 42, 43 weisen
eine größere Länge als
das Blockverbindungselement 5 mit dem ersten V-förmigen Kanal 5a, das
Blockverbindungselement 7 mit dem zweiten V-förmigen Kanal 7a und
das Blockverbindungselement 8 mit dem dritten V-förmigen Kanal 8a auf,
die in den 4 und 5 gezeigt sind. Folglich
werden die mittleren Bereiche der Längen der Blockverbindungselemente 41, 42, 43 nicht
durch die entsprechenden Fluidsteuerelemente 2, 3, 4 verdeckt.
Ferner weisen die V-förmigen
Kanäle 41a, 42a, 43a einen
größeren Schnittwinkel
als die in den 4 und 5 gezeigten V-förmigen Kanäle 5a, 7a, 8a und
einen geringeren Druckverlust an den Schnittpunkten auf.
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Jedes der Blockverbindungselemente 41, 42, 43 weist
an seinen vier Ecken Gewindebohrungen 26 auf, die den Gewindebohrungen 26 der
in den 4 und 5 gezeigten Blockverbindungselemente 5, 7, 8 entsprechen.
In jedem Blockverbindungselement ist in dem mittleren Bereich zwischen
den nebeneinander angeordneter Gewindebohrungen 26 eine Durchgangsbohrung 44 ausgebildet,
die jeweils der Durchgangsbohrung 25 der in den 4 und 5 gezeigten Blockverbindungselemente 5, 7, 8 entspricht. Die
Verbindungselemente 41, 42, 43 werden
an der Basisplatte 11 befestigt, indem Gewindeelemente 45 durch
die entsprechenden Bohrungen 44 eingesetzt und die Gewindeelemente 45 in
die entsprechenden Gewindebohrungen (nicht gezeigt), die in der
Basisplatte 11 vorgesehen sind, geschraubt werden. Die Fluidsteuerelemente 2, 3, 4 werden
an den entsprechenden Paaren benachbarter Blockverbindungselemente 41,
42, 43 befestigt,
um jedes Paar durch Einsetzen der Gewindeelemente 27 durch
die Steuerelemente 2, 3, 4 von oben und
durch Einschrauben der Gewindeelemente 27 in die entsprechenden
Gewindebohrungen 26, die in den Blockverbindungselementen 41, 42, 43 vorgesehen
sind, zu überbrücken.
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Die Wartung der Fluidsteuervorrichtung 40 mit
dem zuvor beschrieben Aufbau wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 näher erläutert. Die Schrauben 27 sind
in dieser Zeichnung mit den Bezugszeichen A1 bis A6 und die Schrauben 45 mit
den Bezugszeichen B1 bis B7 bezeichnet.
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Unter Bezugnahme auf 3 können
die Massendurchflußsteuerung 3 oder
das Blockventil 2 oder 4 nur einzeln durch das
bereits im Stand der Technik bekannte Verfahren entfernt werden.
Genauer gesagt, kann das erste Blockventil 2 aufwärts entfernt
werden, indem die mit den Bezugszeichen A1 und A2 bezeichneten Schrauben
gelöst
werden, ferner die Massendurchflußsteuerung 3 aufwärts entfernt
werden, indem die Schrauben A3 und A4 gelöst werden, und das zweite Blockventil 4 aufwärts entfernt
werden, indem die Schrauben A5 und A6 gelöst werden. Um die Massendurchflußsteuerung 3 zusammen
mit dem ersten Blockventil 2 und dem zweiten Blockventil 4,
die entsprechend an der linken und rechten Seite der Steuerung 3 befestigt
sind, zu entfernen, werden die Schrauben A1, B4, B5 und A6 gelöst, so daß die Massendurchflußsteuerung 3 zusammen
mit dem ersten Blockventil 2, das über das zweite Blockverbindungselement 42 an
dieser befestigt ist, und dem zwei ten Blockventil 4, das über das
dritte Blockverbindungselement 43 an der Steuerung 3 befestigt
ist, entfernt wird. Ähnlich
kann die Massendurchflußsteuerung 3 zusammen
mit dem an dieser befestigten zweiten Blockventil 4 entfernt
werden. Somit können
verschieden Verfahren zum Demontieren in Abhängigkeit von dem Zustand der
zu wartenden Vorrichtung verwendet werden.
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Bei der Montage der Fluidsteuervorrichtung 40 gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Blockverbindungselemente 41, 42, 43 mit
Hilfe der Schrauben B1, B4, B5 an der Basisplatte 11 befestigt,
und die Massendurchflußsteuerung 3 und
die Blockventile 2, 4 werden jeweils an einigen
dieser Blockverbindungselement angeordnet, um die benachbarten Blockverbindungselemente
zu überbrücken. Dabei
ist es wünschenswert,
die Blockverbindungselemente 41, 42, 43 in
dem ersten Schritt nur provisorisch und nicht vollständig anzuziehen.
Die Massendurchflußsteuerung 3 und
die Blockventils 2, 4 werden anschließend in
dem zweiten Schritt befestigt, und die provisorisch angezogenen
Schrauben B1, B4, B5, welche die Blockverbindungselemente 41, 42, 43 an
der Basisplatte 11 halten, werden im letzten Schritt vollständig festgezogen.
Die Blockverbindungselemente 41, 42, 43 können somit
geringfügig
bewegt werden, wenn die Massendurchflußsteuerung 3 oder
die Blockventile 2, 4 montiert werden, so daß die Steuerung 3 oder
die Ventile 2, 4 problemlos befestigt werden können, selbst
wenn die Verbindungselemente 41, 42, 43 nicht
mit hoher Genauigkeit positioniert sind.
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Die Schrauben B1, B4, B5 zum Befestigen der
Blockverbindungselemente 41, 42, 43 an
der Basisplatte 11 werden durch die Bohrungen 44,
die zur Aufnahme der Schraubenköpfe,
wie in 3 gezeigt, gesenkt
sind, eingesetzt, wobei die Köpfe
dieser Schrauben B1, B4, B5 auch über die obere Fläche der
Verbindungselemente 41, 42, 43 vorstehen
können.