JP3349962B2 - ゲートバルブ - Google Patents
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Description
装置に用いるのに適するゲートバルブに関する。
シリンダ装置の伸縮に伴い、ゲートを流路口に対向する
前進位置と流路口の軸心に対する直角方向の後退位置と
に移動させ、ゲートを前記前進位置で流路口の軸心方向
に沿って移動させることにより、流路口を開閉するよう
にした構成が知られている。または前記のようにゲート
を前記前進位置でステムと共に揺動させることにより、
流路口を開閉するようにした構成が知られている。
ブを特に、半導体製造装置において、ウエハー搬送の仕
切りに使用する場合、シリンダ装置の操作圧力が無くな
ると、チャンバー内の圧力やゲートの自重やゲートの慣
性などによりゲートが動作し、ウエハー搬送機を破壊す
る場合がある。またゲートバルブを下向きに取り付けた
場合には、前記のように操作圧力が無くなってゲートが
動作すると、シール面が擦れてパーティクルが発生する
おそれがある。また、ゲートバルブは水平に取り付ける
例もあり、バルブ閉鎖状態でもバルブ開放状態でも機構
的にゲートをロックすることが望まれている。
とするものであって、シリンダ装置の操作圧力が無くな
った場合、チャンバー内の圧力変化、ゲートの自重、ゲ
ートの慣性などによりゲートが動作するのを防止するこ
とができ、したがって、信頼性の向上等を図ることがで
きるようにしたゲートバルブを提供することを目的とす
るものである。
の本発明のゲートバルブは、流路口を開閉し得るゲート
と、このゲートを前記流路口に対向する前進位置と前記
流路口の軸心に対する直角方向の後退位置とに移動させ
るとともに、前記ゲートを前記前進位置で前記流路口を
開閉させるように移動させるためのシリンダ装置を有す
る移動手段と、前記シリンダ装置に設けられ、前記ゲー
トによる前記流路口の開放位置と閉塞位置のうち、少な
くとも一方の位置で、前記シリンダ装置の操作圧力が無
くなると、このシリンダ装置の伸縮動作をロックするこ
とができ、前記シリンダ装置に操作圧力が加わると、こ
のシリンダ装置の伸縮動作のロックを解除することがで
きるロック手段とを設け、このロック手段は、シリンダ
装置のハウジングに形成された装着穴と、この装着穴に
シール状態で装着され、エアー供給穴を先端部周囲に有
するロックハウジングと、このロックピンハウジングに
装着され、大気連通穴を有するロックピンフランジと、
これらロックピンハウジングおよびロックピンフランジ
の内部にシール状態で摺動可能に支持され、先端部を前
記シリンダ装置のハウジング内に対して出没し、ピスト
ンに係合し、若しくは離脱し得るピストンピンと、この
ピストンピンを前記ピストンとの係合側へ付勢するスプ
リングとを備え、更に、ピストンピンとロックピンハウ
ジングとを回り止めの構造にしたものである。
ンダ装置と、ゲートを支持するステムと、このステムを
前進位置と後退位置との間で軸方向に移動可能に、かつ
前進位置で揺動可能に支持する支持装置と、前記シリン
ダ装置の伸縮に伴い、前記ステムを軸方向へ移動させる
とともに、前記ステムを前進位置で揺動させる揺動装置
とを備えることができる。
ストンロッドに取付けられたカムプレートと、このカム
プレートに取付けられたカム溝を有するローラーカム
と、ステムに取付けられたローラーホルダと、このロー
ラーホルダに支持され、前記ローラーカムのカム溝に係
合され、前記ステムを揺動させるためのカム用ローラー
と、前記ステムおよびゲートを流路口の開放側に付勢す
るスプリングとを備えることができる。
傾斜部を有し、この傾斜部にカム用ローラーが位置した
状態でゲートにより流路口を閉じるように構成すること
ができる。
施形態を図によって説明する。まず、本発明の第1の実
施形態について説明する。図1〜図7に示すように、ボ
ディ1の流路口3を開閉するゲート2の表面周縁部にO
リング4が備えられている。ゲート2のステム8がボデ
ィ1から突出され、ベローズ14にシール状態で挿通の
上、ベローズ14の上端に結合されたステムホルダー1
5に支持されている。ゲート2におけるOリング4とは
反対側の背面には必要に応じてヒータ(図示省略)が設
けられる。ベローズ14の外周部に必要に応じてシーズ
ヒータ51が設けられる。ステムホルダー15の両側に
支点ローラー18が軸支され、各支点ローラー18が夫
々ボディ1上の両側に取り付けられた一対のエアシリン
ダ装置19のハウジング20の対向面において、ピスト
ンロッド22の軸方向に沿って形成された案内溝21に
移動可能に、かつ回転可能に支持されている。両外側の
エアシリンダ装置19のピストンロッド22の上端にカ
ムプレート23の両側端部が結合されている。
に形成する一対のローラーカム26が長穴23aとねじ
23bとにより位置調整可能に取付けられている。カム
プレート23の中央部にステム8の上端に結合されたロ
ーラーホルダー27が移動可能に配され、このローラー
ホルダー27の両側にカム用ローラー24が支持され、
この一対のカム用ローラー24がローラーカム26のカ
ム溝25に係合されている。したがって、支点ローラー
18が案内溝21におけるボディ1側の端部で位置規制
された状態でエアシリンダ装置19のピストンロッド2
2の伸縮に伴ってカムプレート23、ローラカム26が
移動されることによりカム用ローラ24がカム溝25に
沿って移動され、ステム8、ゲート2等が支点ローラー
18を介して揺動されるようになっている。
に、なだらかで直線状の傾斜面を有するように形成され
ている。そして、ステム8、ゲート2等が前記のように
揺動され、ゲート2により流路口3を閉塞した状態でカ
ム用ローラー24がカム溝25の傾斜面の途中で停止さ
れるように設定されている。また、前記のようにローラ
ーカム26がカムプレート23に位置調整可能に取付け
られているので、ステム8、ゲート2等の揺動角度範囲
等を簡単に、かつ正確に設定することができる。ステム
ホルダー14の両側とローラーカム26の両側の対向面
側には夫々ステム8、ゲート2等を流路口3の開放方向
に付勢するようにスプリング30が張設されている。
ストン19´の底部側外周と頂部側外周とに溝19´a
と溝19´bとが形成され、ピストン19´の中間部外
周の溝にOリングが嵌められ、このOリングがハウジン
グ20の内周面にシール状態に圧設され、溝19´aと
溝19´bとが独立状態に隔てられている。そして、ピ
ストンロッド22の縮んだ位置でピストン19′の底部
側外周の溝19′aに係合してゲート閉鎖状態にロック
し、ピストンロッド22の伸びた位置でピストン19´
の頂部側外周の溝19′bに係合してゲート開放状態に
ロックするピストンピン式ロック装置40を夫々設けて
ある。このピストンピン式ロック装置40は、図7に示
すように、エアシリンダ装置19のハウジング20に設
けた装着穴41に、Oリング42をセットした上でエア
ー供給穴43を先端部周囲に備えたロックピンハウジン
グ44を装着し、このロックピンハウジング44内に、
外周にOリング45を備えたピストンピン46を摺動可
能に挿入し、このピストンピン46の背後にスプリング
47を配して大気連通穴48を有するロックピンフラン
ジ49をロックピンハウジング44に嵌合固定したもの
である。
7に付勢されて前進されることにより、その先端がロッ
クピンハウジング44からハウジング20内に突出して
ピストン19′の両端外周部の溝19′a、19′bの
いずれかに係合することによりピストン19′、ピスト
ンロッド22の移動を阻止してロックすることができ
る。これとは逆に、ピストンピン46がスプリング47
の弾性に抗してロックピンハウジング44内に後退し、
溝19′a、19′bから離脱することにより、ピスト
ン19′、ピストンロッド22を解放してロック解除す
ることができる。
ゲートバルブについてその動作と共に更に詳細に説明す
る。エアシリンダ装置19のピストンロッド22側にエ
アを供給し、ピストン19′およびピストンロッド22
を縮めることにより、図4、図5に示すように、カムプ
レート23およびローラーカム26をボディ1側へ移動
させる。これに伴い、図6に示すように、カム溝25に
おけるなだらかな直線状の傾斜面にスプリング30の引
張力により保持されたカム用ローラー24を介して支点
ローラー18と案内溝21の案内によりローラーホルダ
ー27、ステムホルダー15、ステム8およびゲート2
をベローズ14を圧縮させて移動させ、ゲート2を流路
口3と対面させる。この状態で支点ローラー18が案内
溝21のボディ1側端部で停止し、ステムホルダー1
5、ステム8およびゲート2の軸方向への移動が停止す
る。
19′およびピストンロッド22を縮めることにより、
カムプレート23およびローラーカム26をボディ1側
へ移動させると、カム溝25におけるなだらかな傾斜面
によりカム用ローラー24がスプリング30の引張力に
抗する方向で強制的に緩やかに移動する結果、ローラー
ホルダー27、ステムホルダー15、ステム8およびゲ
ート2が支点ローラー18を支点にして傾動し、ゲート
2が流路口3を閉じることになる。このゲート閉鎖時、
ゲート2はその表面周縁部のOリング4の締付け力がク
ッションとなり、流路口3の周縁部に静かに密着し、振
動が小さくなると共に確実にシールされることになる。
き、カム用ローラー24はカム溝25におけるなだらか
な直線状の傾斜面の途中で止まるので、エアシリンダ装
置19の操作圧力が無くなると、特に、図示例のように
上下逆向きで使用した場合など、チャンバー内の圧力変
化、ゲート2の自重などによりゲート2が開いてしまう
おそれがあるが、エアシリンダ装置19の操作圧力が無
くなったとき、エアシリンダ装置19の底部側における
ピストンピン式ロック装置40が動作する。即ち、エア
シリンダ装置19におけるピストン19´側のエアが排
出されることにより、ピストン19´の底部側外周の溝
19´およびこの溝19´aに対向するピストンピン式
ロック装置40のロックピンハウジング44内にエアが
供給されなくなり、ピストンピン46がスプリング47
により付勢されてロックピンハウジング44内より突出
し、図4に示すようにエアシリンダ装置19におけるピ
ストン19′の底部側外周の溝19′aに係合して、ゲ
ート2を閉鎖状態でロックすることができる。
ストン19′側にエアが供給されると、ピストン19´
の底部側外周の溝19´aを介してエアシリンダ装置1
9の底部側におけるピストンピン式ロック装置40のロ
ックピンハウジング44内にエアが供給され、ピストン
ピン46がスプリング47の弾性に抗して後退し、ピス
トン19′が解放され、ロック解除されて図1〜図3に
示すように、ピストン19′、ピストンロッド22、カ
ムプレート23およびローラーカム26がボディ1に対
する離隔側に移動する。これに伴い、カム溝25におけ
るなだらかな傾斜面に保持されたカム用ローラー24は
スプリング30の引張方向に緩やかに移動する結果、ロ
ーラーホルダー27、ステムホルダー15、ステム8お
よびゲート2は支点ローラー18を支点にして緩やかに
回動し、ゲート2が流路口3の周縁より静かに離れる。
19′およびピストンロッド22を伸ばすことにより、
カムプレート23およびローラーカム26をボディ1に
対する離隔側へ移動させると、カム溝25に保持された
カム用ローラー24を介してローラーホルダー27、ス
テムホルダー15、ステム8およびゲート2がベローズ
14を伸長し、支点ローラー18と案内溝21との案内
により流路口3の軸心に対する直角方向に移動して停止
する。
き、エアシリンダ装置19の操作圧力が無くなるので、
ゲート2が動くおそれがあるが、エアシリンダ装置19
の操作圧力が無くなったとき、エアシリンダ装置19の
頂部側のピストンピン式ロック装置40が動作する。即
ち、エアシリンダ装置19におけるピストンロッド22
側のエアが排出されることにより、ピストン19´の頂
部側外周の溝19´bおよびこの溝19´bに対向する
ピストンピン式ロック装置40のロックピンハウジング
44内にエアが供給されなくなり、ピストンピン46が
スプリング47により付勢されてロックピンハウジング
44内より突出し、エアシリンダ装置19におけるピス
トン19′の頂部側外周の溝19′bに係合して、ゲー
ト2を開放状態でロックすることができる。また、エア
シリンダ装置19のピストンロッド22側にエアを供給
すると、ピストン19´の頂部側外周の溝19´bを介
してエアシリンダ装置19の頂部側におけるピストンピ
ン式ロック装置40のロックピンハウジング44内にエ
アが供給され、ピストンピン46がスプリング47の弾
性に抗して後退し、ピストン19´が解放され、ロック
解除されて前記と同様に、ピストン19´およびピスト
ンロッド22を伸ばすことができる。
40におけるピストンピン46のピンは円柱状である
が、ピストンピン46のピンの先端部を図8(a)、
(b)に示すように切り欠き、この切り欠き部を図1に
示されるエアシリンダ装置19のピストン19′の溝1
9′a、19′bに面当りに嵌合する場合には、図9の
(a)、(b)に示すようにピストンピン46のピスト
ンとロックピンフランジ49とを角形、或いは長円形嵌
合の回り止め構造にしたり、図10(a)に示すよう
に、ピストンピン46のピンとロックピンハウジング4
4とをピンにより回り止め構造にしたり、図10(b)
に示すように、エアシリンダ装置19のハウジング20
における装着穴41とロックピンハウジング44とをピ
ンおよびキーにより回り止め構造にすることができる。
用ローラー24をローラーカム26のカム溝25におけ
るなだらかな傾斜面に転動状態で係合させた状態でゲー
ト2と一体のステム8を揺動させるので、そのカム溝2
5に係合したカム用ローラー24は強制的に緩やかに動
き、ゲート開閉動作は緩やかとなり、ゲート閉鎖時、ゲ
ート表面周縁部のOリングの締付け力がクッションとな
り、流路口の周縁に静かに密着し、振動が小さくなると
共に確実にシールされる。また、ゲート開放時、カム用
ローラー24が緩やかに動くので、振動が激減する。し
たがって、ゲート開閉時、パーティクルの発生が減少
し、特に、ウエハー搬送の仕切りに使用されている場
合、ウエハーを受け渡しする爪からウエハーがずれるこ
とがなくなり、ウエハーを安定して搬送することができ
る。また、ゲート開放およびゲート閉鎖の状態でシリン
ダ装置19の操作圧力が無くなったとき、シリンダ装置
19のピストン19′をピストンピン式ロック装置40
により係止し、ゲート開放およびゲート閉鎖の状態でロ
ックすることができるようにしているので、チャンバー
内の圧力変化、ゲート2の自重、慣性などにより、ゲー
ト2が動作することがない。また、ボディ1の内側に摺
動部がほとんど無いので、発塵しにくいものであり、ま
た、ゲート2の裏面から圧力がかかる逆圧状態でも前記
と同様にゲート2の開動作を行うことにより、Oリング
4のこすれ現象はほとんど無くなるなどの利点を有す
る。
明する。本実施形態においては、図11、図12に示す
ように、ローラーカム26のカム溝25が折れ曲がり形
状に形成され、その中間部に係止用の段部25aが形成
され、ゲート開放状態でカム用ローラ24とほぼ同じ半
径を持つ落ち込み用の係合部25bが形成され、段部2
5aに続いて逆傾斜面25cに形成された点に特徴を有
し、その他の構成および動作については前記第1の実施
形態と同様であるので、同一部分については同一符号を
付してその説明を省略する。
シリンダ装置19の作動により図11に示すゲート開放
状態からゲート閉鎖方向へ移行する間、カム用ローラ2
4をカム溝25の係合部25bに係合するので、ゲート
2の自重と慣性でゲート2が流路口3に対向する以前に
閉鎖位置へ揺動するのを防止することができる。また、
ゲート2で流路口3を閉塞する際、カム用ローラー24
がカム溝25における段部25aを乗り換えることで、
ゲート2の締め付け推力を大きくすることができ、ま
た、エアシリンダ装置19の操作圧力が無くともロック
することができるが、前記のようにロック装置40を用
いてエアシリンダ装置19の動作をロックすることによ
り、更に一層確実にロックすることができる。このほ
か、本実施形態においても、上記第1の実施形態と同様
の利点を有する。
明する。本実施形態においては、図13、図14に示す
ように、ローラーカム26のカム溝25がロック用の係
合部25bを有する折れ曲がり形状に形成され、上記第
2の実施形態における段部25aが傾斜面25dに形成
され、カム用ローラ24が傾斜面25dを逆傾斜面25
cへ乗り越えることにより、ゲート2で流路口3を閉じ
るように構成され、傾斜面25dによりステム8、ゲー
ト2の揺動の際のストロークをとることができるように
された点に特徴を有し、その他の構成および動作につい
ては前記第1、第2の実施形態と同様である。本実施形
態においても、上記第1、第2の実施形態と同様の利点
を有する。
ート閉鎖時およびゲート開放時のみエアシリンダ装置1
9のロックによりロック状態に保持するようにしている
が、前記第2、第3の実施形態と同様、カム溝25に円
弧状の係合部25bを形成し、ゲート開放状態からゲー
ト閉鎖状態に移動する間、カム用ローラ24を係合部2
5bに係合させてロック状態に保持するようにしてもよ
い。また、前記各実施形態においては、ステム8、ゲー
ト2を揺動させる機構としてカム溝を有するローラカム
26とカム用ローラー24とを組み合わせて用いている
が、その他のカム機構、リンク機構等を用いることがで
きる。また、本発明は、ゲート2を流路口2に対向した
位置でその軸心とほぼ平行に移動させて開閉し得る方式
など、各種の方式のゲートバルブに適用することもでき
る。更に、前記実施形態では、ゲート開放位置とゲート
閉鎖位置との両方でエアシリンダ装置19の作動をロッ
クするようにしているが、いずれか一方の位置でのみロ
ックするようにしてもよい。この場合、他方の位置にお
いては必要に応じて他のロック機構を用いてロックする
ことができる。このほか、本発明は、その基本的技術思
想を逸脱しない範囲で種々設計変更することができる。
閉状態および弁開状態の少なくとも一方の位置でシリン
ダ装置の操作圧力が無い場合、シリンダ装置に設けられ
たロック手段によりシリンダ装置の伸縮動作を直接的に
ロックしてゲートをロック状態に保持することができる
ので、チャンバー内の圧力変化、ゲートの自重、ゲート
の慣性などによりゲートが動作するのを防止することが
でき、したがって、信頼性の向上等を図ることができ
る。また、ピストン側のエアが排出されると、ロックピ
ンハウジング内にエアが供給されなくなり、ピストンピ
ンがスプリングにより付勢されてロックピンハウジング
内より突出し、ピストンの溝に係合してゲートの閉鎖又
は開放状態を確実にロックする。一方、ピストン側にエ
アが供給されると、ロックピンハウジング内にエアが供
給され、スプリングの弾性に抗して後退することによ
り、ピストンが開放され、ロック状態が解除される。特
に、このロック手段は作動中にピストンピンとロックピ
ンハウジングとがみだりに回動することがないため 、 ロ
ック手段による 、 ロック動作と解除動作が確実に行われ
る。
示し、ゲート開状態の縦断正面図である。
側面図である。
ト開状態の拡大縦断側面図である。
面図である。
図2と同様の縦断側面図である。
ト閉状態の拡大縦断側面図である。
装置を示す拡大縦断面図である。
し、(a)は縦断面図、(b)は正面図である。
ック装置におけるピストンピンのピストンとロックピン
フランジとの回り止め構造の例を示し、図8(a)のB
−B断面図である。
おけるピストンピンのピンとロックピンハウジングとの
回り止め構造を示す図であり、(b)はエアシリンダ装
置のハウジングにおける装着穴とロックピンハウジング
との回り止め構造を示す図である。
を示し、ゲート開状態における図2と同様の縦断側面図
である。
る図5と同様の縦断側面図である。
に用いるカム機構を示し、ゲート開状態の拡大縦断側面
図である。
ート閉状態の拡大縦断側面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 流路口を開閉し得るゲートと、このゲー
トを前記流路口に対向する前進位置と前記流路口の軸心
に対する直角方向の後退位置とに移動させるとともに、
前記ゲートを前記前進位置で前記流路口を開閉させるよ
うに移動させるためのシリンダ装置を有する移動手段
と、前記シリンダ装置に設けられ、前記ゲートによる前
記流路口の開放位置と閉塞位置のうち、少なくとも一方
の位置で、前記シリンダ装置の操作圧力が無くなると、
このシリンダ装置の伸縮動作をロックすることができ、
前記シリンダ装置に操作圧力が加わると、このシリンダ
装置の伸縮動作のロックを解除することができるロック
手段とを設け、このロック手段は、シリンダ装置のハウ
ジングに形成された装着穴と、この装着穴にシール状態
で装着され、エアー供給穴を先端部周囲に有するロック
ピンハウジングと、このロックピンハウジングに装着さ
れ、大気連通穴を有するロックピンフランジと、これら
ロックピンハウジングおよびロックピンフランジの内部
にシール状態で摺動可能に支持され、先端部を前記シリ
ンダ装置のハウジング内に対して出没し、ピストンに係
合し、若しくは離脱し得るピストンピンと、このピスト
ンピンを前記ピストンとの係合側へ付勢するスプリング
とを備え、更に、ピストンピンとロックピンハウジング
とを回り止めの構造にしたことを特徴とするゲートバル
ブ。 - 【請求項2】 移動手段が、シリンダ装置と、ゲートを
支持するステムと、このステムを前進位置と後退位置と
の間で軸方向に移動可能に、かつ前進位置で揺動可能に
支持する支持装置と、前記シリンダ装置の伸縮に伴い、
前記ステムを軸方向へ移動させるとともに、前記ステム
を前進位置で揺動させる揺動装置とを備えた請求項1記
載のゲートバルブ。 - 【請求項3】 揺動装置が、シリンダ装置のピストンロ
ッドに取付けられたカムプレートと、このカムプレート
に取付けられたカム溝を有するローラーカムと、ステム
に取付けられたローラーホルダと、このローラーホルダ
に支持され、前記ローラーカムのカム溝に係合され、前
記ステムを揺動させるためのカム用ローラーと、前記ス
テムおよびゲートを流路口の開放側に付勢するスプリン
グとを備えた請求項2記載のゲートバルブ。 - 【請求項4】 ローラーカムのカム溝がなだらかな傾斜
部を有し、この傾斜部にカム用ローラーが位置した状態
でゲートにより流路口を閉じるように構成された請求項
3記載のゲートバルブ。
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