| 【発明の名称】 |
ゲートバルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】藁谷 健二
【氏名】石垣 恒雄
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| 【要約】 |
【課題】通路を確実にシールすることにより、通路に対するシール性を向上させることにある。
【解決手段】シリンダ機構44の駆動作用下に変位する弁ロッド24と、前記弁ロッド24を案内するガイドシャフト70a、70bと、前記弁ロッド24の変位作用下に通路32を開閉する弁ディスク26と、弁ロッド24に連結されて該弁ロッド24と一体的に変位するラック98と、筐体76に回動自在に軸支され前記ラック98に噛合するピニオン100a、100bと、前記弁ディスク26に連結され前記ピニオン100a、100bの内周面に形成された雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成された軸受部材106a、106bとを有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】駆動手段と、前記駆動手段の駆動作用下に変位する弁ロッドと、前記弁ロッドを案内するガイドシャフトと、前記弁ロッドの変位作用下に、弁箱に形成された通路を開閉する弁ディスクと、前記ガイドシャフトに連結されたブロック体を有し、前記弁ディスクを弁ロッドの軸線と略直交する方向に変位させる変位機構と、を備え、前記変位機構は、弁ロッドに連結されて該弁ロッドと一体的に変位するラック部材と、前記ブロック体に回動自在に軸支され前記ラック部材に噛合するピニオンと、前記弁ディスクに連結され前記ピニオンの内周面に形成された雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成された軸受部材とを有することを特徴とするゲートバルブ。 【請求項2】請求項1記載のゲートバルブにおいて、前記ガイドシャフトの一端部には、該ガイドシャフトの変位を規制するストッパが設けられることを特徴とするゲートバルブ。 【請求項3】請求項1記載のゲートバルブにおいて、前記駆動手段は、シリンダチューブに沿って往復動作するピストンが設けられたシリンダ機構からなり、前記ピストンは略楕円形状に形成されることを特徴とするゲートバルブ。 【請求項4】請求項2または3記載のゲートバルブにおいて、前記ピストンに連結されるロッド部材と、ガイドシャフトの孔部内に配設され前記ロッド部材をピストン側に向かって押圧するばね部材とを有し、ストッパの係止作用下にガイドシャフトの変位が規制されたとき、前記ばね部材の弾発力に抗してロッド部材が弁ロッドと一体的に変位するように設けられることを特徴とするゲートバルブ。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、圧力流体、気体等の流通通路もしくは排気通路等を開閉することが可能なゲートバルブに関する。 【0002】 【従来の技術】従来から、例えば、半導体ウェハや液晶基板等の処理装置においては、半導体ウェハや液晶基板等を種々の処理室に通路を介して出し入れすることが行われており、前記通路には、それぞれ、該通路を開閉するゲートバルブが設けられている。 【0003】この種のゲートバルブは、例えば、特許第2613171号公報に示されるように、シリンダの駆動作用下に変位する弁ロッドの直進運動によって弁ディスクが弁座の対向位置に到達した後、前記弁ロッドの傾動運動によって前記弁ディスクが弁座に押し付けられて着座することにより、弁箱に形成された通路が閉塞されるように設けられている。 【0004】すなわち、従来技術に係る前記ゲートバルブ1は、図8および図9に示されるように、ワークを出し入れする通路2が形成された弁箱3と、前記弁箱3内に形成された弁座4に着座することにより前記通路2を閉塞する弁ディスク5と、前記弁ディスク5に連結されて上下動および傾動自在に設けられた弁ロッド6とを有する。 【0005】前記弁ロッド6の上部にはブロック7が連結され、前記ブロック7の両側面には、一組のシリンダ8a、8bのシリンダチューブ9の両側面にそれぞれ形成されたガイド溝10(図10参照)に沿って変位する枢軸11が固着され、前記ブロック7は、枢軸11が係合するガイド溝10の案内作用下に上下動および傾動が可能なように設けられている。なお、前記シリンダチューブ9、ブロック7および枢軸11はそれぞれ金属製材料によって形成されている。 【0006】換言すると、前記ブロック7は、枢軸11が係合するガイド溝10の案内作用下に、引張ばね12を介してヨーク13と一体的に上下方向に沿って直進運動するとともに、前記ガイド溝10の湾曲する下端部10a(図10参照)によって支持された枢軸11を支点として矢印A方向に傾動運動するように設けられている。従って、前記弁ディスク5は、枢軸11を支点として矢印B方向に傾動して弁座4に着座することにより、通路2が気密に閉塞される。 【0007】なお、参照数字14は、断面菱形の板状カムを示し、傾斜した前記板状カム14が略水平に変位することにより、前記ブロック7がガイド溝10の下端部10aを支点として矢印A方向に傾動するように設けられている。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来技術に係るゲートバルブでは、一組のシリンダの駆動作用下に弁ロッドが上下動および傾動し、前記弁ロッドに連結された弁ディスクによって通路が閉塞されるように設けられている。このため、従来技術に係るゲートバルブでは、長年の使用により、弁ディスクが弁座に着座して通路を閉塞した際に前記通路のシール性が劣化するおそれがある。 【0009】本発明は、前記の不具合を考慮してなされたものであり、弁箱の弁座に対し弁ディスクが略直交する方向から押圧してシールすることにより、擦れによる塵埃の発生を阻止し、しかも、通路を確実にシールすることにより、通路に対するシール性を向上させることが可能なゲートバルブを提供することを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明は、駆動手段と、前記駆動手段の駆動作用下に変位する弁ロッドと、前記弁ロッドを案内するガイドシャフトと、前記弁ロッドの変位作用下に、弁箱に形成された通路を開閉する弁ディスクと、前記ガイドシャフトに連結されたブロック体を有し、前記弁ディスクを弁ロッドの軸線と略直交する方向に変位させる変位機構と、を備え、前記変位機構は、弁ロッドに連結されて該弁ロッドと一体的に変位するラック部材と、前記ブロック体に回動自在に軸支され前記ラック部材に噛合するピニオンと、前記弁ディスクに連結され前記ピニオンの内周面に形成された雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成された軸受部材とを有することを特徴とする。 【0011】この場合、前記ガイドシャフトの一端部に、該ガイドシャフトの変位を規制するストッパを設けるとよい。また、前記駆動手段をシリンダチューブに沿って往復動作するピストンが設けられたシリンダ機構によって構成し、前記ピストンを略楕円形状に形成するとよい。 【0012】さらに、前記ピストンに連結されるロッド部材と、ガイドシャフトの孔部内に配設され前記ロッド部材をピストン側に向かって押圧するばね部材とを設け、ストッパの係止作用下にガイドシャフトの変位が規制されたとき、前記ばね部材の弾発力に抗してロッド部材が弁ロッドと一体的に変位するように構成するとよい。 【0013】本発明によれば、駆動手段の駆動作用下に弁ロッドとガイドシャフトとが一体的に変位し、ガイドシャフトがストッパによってその変位が規制された後は、弁ロッドのみが変位する。その際、弁ロッドに連結されたラック部材とピニオンとの噛合作用下に軸受部材が通路側に突出する。従って、前記軸受部材に連結された弁ディスクによって通路が確実に閉塞され、通路のシール性が向上する。 【0014】また、前記弁ディスクは、弁箱の弁座に対して略直交する方向から着座して通路をシールするため、着座するときの擦れに起因する塵埃の発生を阻止することができる。 【0015】 【発明の実施の形態】本発明に係るゲートバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 【0016】図1において、参照数字20は、本発明の実施の形態に係るゲートバルブを示す。 【0017】このゲートバルブ20は、駆動部22と、前記駆動部22の駆動作用下に上下方向に沿って変位する弁ロッド24と、前記弁ロッド24の変位作用下に通路(後述する)を開閉する弁ディスク26と、前記弁ロッド24と弁ディスク26との間に設けられ、前記弁ディスク26を前記通路側に向かって進退動作させる変位機構28とを有する。 【0018】なお、前記駆動部22の上部側にはねじ部材を介して弁箱30が連設され、前記弁箱30には大気側と真空室とを連通させる通路32が設けられる(図3参照)。前記弁箱30の内壁面に形成された弁座34に前記弁ディスク26が着座することにより、前記通路32が気密に閉塞される。前記弁ディスク26には環状溝に沿ってシール部材36が装着され、前記シール部材36によって弁ディスク26が弁座34に着座した際の気密性が保持される。 【0019】駆動部22は、シリンダ機構(駆動手段)44からなり、前記シリンダ機構44は筒状に形成されたシリンダチューブ46と、前記シリンダチューブ46の一端部に連結されるロッドカバー48と、該シリンダチューブ46の他端部に連結されるヘッドカバー50とを有する。前記シリンダチューブ46の外壁面には軸線方向に沿って延在する略平行な2条のセンサ取付用長溝52a、52bが形成され(図4参照)、前記センサ取付用長溝52a、52bには後述するピストンの位置を検出する図示しない一組のセンサが装着される。 【0020】なお、前記ロッドカバー48およびヘッドカバー50には、図4に示されるように、後述する上部側のシリンダ室および下部側のシリンダ室にそれぞれ連通する一組の圧力流体出入ポート54a、54bが形成されている。 【0021】さらに、前記シリンダ機構44は、図2に示されるように、前記シリンダチューブ46内のシリンダ室58に沿って変位自在に収装されたピストン60と、一端部が前記ピストン60に連結され、他端部が変位機構28に連結された弁ロッド24とを有する。 【0022】前記ピストン60には、該ピストン60によって二分割された上部側シリンダ室58aと下部側シリンダ室58bとをそれぞれ気密に保持するピストンパッキン62と、シリンダチューブ46の内壁面に沿って摺動するウェアリング64と、環状のマグネット66とが装着されている。前記マグネット66はピストン60と一体的に変位し、センサ取付用長溝52a、52bに取着された図示しないセンサによってマグネット66の磁気を検知することにより、ピストン60の位置が検出される。 【0023】さらに、前記ピストン60には、弁ロッド24と略平行に一組のロッド部材68a、68bが連結され、前記ロッド部材68a、68bの一端側はガイドシャフト70a、70bの孔部72内に挿通するように設けられている。前記ガイドシャフト70a、70bの孔部72内にはばね部材74が配設され、前記ばね部材74の弾発力によってロッド部材68a、68bはピストン60側(下方側)に向かって、常時、押圧された状態にある。従って、ロッド部材68a、68bは、ばね部材74の弾発力に抗して孔部72に沿って変位自在に設けられている。 【0024】前記ガイドシャフト70a、70bの一端部は変位機構28を構成する筐体(ブロック体)76に連結され、反対側の他端部には、半径外方向に向かって突出する環状膨出部が形成されたストッパ78が連結されている。この場合、前記ストッパ78は、ロッドカバー48に固着された板状の緩衝部材80に当接してガイドシャフト70a、70bの変位を規制するとともに、ロッド部材68a、68bの一端部に形成された環状係止部82が該ストッパ78の内周突起部に当接することにより該ロッド部材68a、68bがガイドシャフト70a、70bから抜け出ることを防止する機能を営む。 【0025】ロッドカバー48の略中央部には弁ロッド24が挿通する小径な第1貫通孔84が形成され、さらにロッドカバー48には、前記第1貫通孔84を間にして前記一組のガイドシャフト70a、70bがそれぞれ挿通する大径な一組の第2貫通孔86a、86bが形成されている。 【0026】前記第1貫通孔84の内周面には、弁ロッド24の外周面を囲繞することによりシリンダ室58を気密に保持するシール部材88が装着され、さらに、前記内周面には、弁ロッド24の外周面に塗布された潤滑油の逃げ溝として機能する環状凹部90が形成されている。 【0027】また、前記第2貫通孔86a、86bの内周面には、ガイドシャフト70a、70bの外周面を囲繞するガイドリング92が環状溝を介して装着され、前記ガイドリング92は、シリンダ室58を気密に保持するシール機能と、ガイドシャフト70a、70bを直線状に変位させるためのガイド機能とを併有するように設けられている。 【0028】変位機構28は、一組のガイドシャフト70a、70bの一端部にそれぞれ連結され、その軸線方向に沿って前記一組のガイドシャフト70a、70bと一体的に変位する筐体76を有し、前記筐体76は、ねじ部材94によって固定されたハウジングとカバー部材とから構成される。前記筐体76の内部には、断面略円形状の室96が形成され、弁ロッド24の一端部が前記室96内を挿通自在に設けられている。 【0029】前記弁ロッド24の一端部には、ねじ部材を介してラック98が連結され、前記ラック98の相互に対向する側部には、略平行に形成された一組の歯部が形成されている。前記筐体76には、前記ラック98の一組の歯部にそれぞれ噛合する歯部を有する第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bがそれぞれ回動自在に軸支され、前記第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの内周面には雌ねじ部102が形成されている(図3参照)。 【0030】弁ディスク26には、ねじ部材104を介して一組の軸受部材106a、106bが略直交する方向にそれぞれ連結され、前記一組の軸受部材106a、106bには第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの内周面に形成された雌ねじ部102にそれぞれ螺合する雄ねじ部108が形成されている。各軸受部材106a、106bは、一組のベアリング部材110a、110bによって回動自在に軸支され、前記ベアリング部材110a、110bには、環状に配置された複数のコロが設けられている。 【0031】なお、前記一組の軸受部材106a、106bに形成された雄ねじ部108は、第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの雌ねじ部102に対応して、ねじの切り込み方向が反対となる右ねじおよび左ねじに形成されている。 【0032】変位機構28では、弁ロッド24と一体的にラック98が上昇することにより、該ラック98の歯部と第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの歯部とがそれぞれ噛合し、前記第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bがそれぞれ反対方向に回転する。前記第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bがそれぞれ回転することにより、該第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの雌ねじ部102と軸受部材106a、106bの雄ねじ部108との螺合作用下に前記軸受部材106a、106bが通路32側に向かって突出する。従って、前記一組の軸受部材106a、106bに連結された弁ディスク26が通路32側に略水平方向に変位し、シール部材36が弁座34に着座することにより通路32が閉塞される。 【0033】この場合、前記変位機構28では、弁ディスク26が弁ロッド24の軸線と略直交する方向(略水平方向)に変位する際、弁ロッド24に対して偏荷重が付与されることがなく、一組の第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bを均等に回転させて弁ディスク26を変位させることができるという利点がある。 【0034】本発明の実施の形態に係るゲートバルブ20は、基本的には以上のように形成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、以下の説明では、図5に示されるように、ピストン60がシリンダ室58の最下端位置(下死点)にあり、弁箱30に形成された通路32が弁ディスク26によって閉塞されていない開成状態を初期位置として説明する。 【0035】前記初期位置において、圧力流体供給源(図示せず)から圧力流体出入ポート54bを介して下部側シリンダ室58bに圧力流体(例えば、圧縮空気)を供給する。下部側シリンダ室58bに供給された圧力流体の作用下にピストン60が上昇し、前記ピストン60に連結された弁ロッド24も一体的に上昇する。なお、この場合、上部側シリンダ室58aは、図示しない切換弁の作用下に大気開放状態にあるものとする。 【0036】前記弁ロッド24が上昇することにより、該弁ロッド24とともに一組のロッド部材68a、68b、ガイドシャフト70a、70b、変位機構28および弁ディスク26が一体的に上昇する。この場合、ガイドシャフト70a、70bの孔部72内に配設されたばね部材74のばね力を所定値に設定しておくことにより、ピストン60に連結されたロッド部材68a、68bとガイドシャフト70a、70bとが共に上昇するように設けられている。換言すると、図5に示す初期状態から弁ディスク26が通路32に対峙する図2の状態となるまでの間は、ロッド部材68a、68bの変位がばね部材74の弾発力に打ち勝つことがなく、前記ロッド部材68a、68bとガイドシャフト70a、70bとが一体的に変位するように設けられている。 【0037】なお、一組のガイドシャフト70a、70bが上昇する際、前記一組のガイドシャフト70a、70bがガイドリング92によってそれぞれ支持されることにより、一組のガイドシャフト70a、70b間に配置された弁ロッド24の直線精度が保持される。 【0038】弁ロッド24とともにガイドシャフト70a、70bが上昇する際、ガイドシャフト70a、70bの一端部に設けられたストッパ78がロッドカバー48に固着された緩衝部材80に当接することにより、一組のガイドシャフト70a、70bの変位動作が規制される(図2参照)。従って、前記一組のガイドシャフト70a、70bの端部に連結された変位機構28および弁ディスク26も静止し、弁ディスク26が弁箱30の通路32と対峙した状態となる(図3参照)。 【0039】図2に示す状態からピストン60がさらに上昇すると、ばね部材74の弾発力に打ち勝ったロッド部材68a、68bと弁ロッド24とが一体的に上昇して図6に示す状態となる。この場合、ストッパ78の係止作用下にガイドシャフト70a、70bおよび筐体76が静止した状態を保持しながら、ロッド部材68a、68bおよび弁ロッド24のみが上昇する。 【0040】従って、変位機構28を構成する筐体76が静止した状態で、弁ロッド24の一端部に連結されたラック98が一体的に上昇することにより、該ラック98の歯部と第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの歯部とがそれぞれ噛合し、前記第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bがそれぞれ反対方向に回転する。 【0041】前記第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bがそれぞれ反対方向に回転することにより、該第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bの雌ねじ部102と軸受部材106a、106bの雄ねじ部108との螺合作用下に該軸受部材106a、106bが通路32側に向かって突出する。従って、前記一組の軸受部材106a、106bに連結された弁ディスク26が略水平方向に変位し、シール部材36が弁座34に着座することにより通路32が閉塞される。 【0042】なお、変位機構28の付勢作用下に弁ディスク26のシール部材36を通路32側に向かって押圧する際、弁ロッド24に付与される横荷重は、略長円状に形成されたピストン60の平面部112(図1参照)とシリンダチューブ46の内壁面とによって吸収される。また、一組のガイドシャフト70a、70bにそれぞれ付与される横荷重は、ガイドリング92およびウェアリング64によって吸収されるため、前記ガイドリング92およびウェアリング64に低摩擦処理を施しておくとよい。 【0043】次に、弁ディスク26を弁座34から離間させて通路32を開成する場合には、図示しない切換弁の切換作用下に上部側のシリンダ室58aに圧力流体を供給することにより、ピストン60、弁ロッド24、ロッド部材68a、68bおよびラック98が一体的に下降する。なお、上部側のシリンダ室58aは、図示しない切換弁の切換作用下に大気開放状態にある。この場合、前記ラック98の歯部に噛合する第1ピニオン100aと第2ピニオン100bが前記と反対方向に回転し、第1ピニオン100aおよび第2ピニオン100bにそれぞれ螺合する軸受部材106a、106bが前記とは反対方向に変位することにより、弁ディスク26が通路32から離間する方向に変位して図3に示す状態に至る。 【0044】なお、ピストン60が下降する際、ばね部材74の弾発力の作用下に一組のガイドシャフト70a、70bが上方側に向かって押圧されているため、弁ロッド24のみが下降し、一組のガイドシャフト70a、70bはその変位が規制された状態にある。 【0045】上部側のシリンダ室58aに圧力流体を供給してさらにピストン60を下降させることにより、弁ロッド24、ロッド部材68a、68b、ガイドシャフト70a、70b、変位機構28および弁ディスク26が一体的に下降して初期位置に復帰する。なお、ピストン60に連結された弁ロッド24が下降する際、前記弁ロッド24の一端部に形成された環状係止部82がストッパ78の内周突起部に係合することにより、弁ロッド24とガイドシャフト70a、70bとが一体的に変位する。 【0046】本実施の形態では、弁ディスク26を通路32側に向かって略水平方向に進退動作させる変位機構28を弁ロッド24の端部に設けることにより、弁ディスク26のシール部材36によって確実に通路32が閉塞され、通路32に対するシール性を向上させることができる。この場合、弁ディスク26のシール部材36は、弁座34に対して略直交する方向から着座するため、シール部材36が着座するときに滑ることがなく、塵埃の発生を阻止することができる。この結果、弁箱30内の清浄性を保持することができる。 【0047】また、本実施の形態では、変位機構28の付勢作用下に弁ディスク26を通路32側に向かって進退動作させてシール部材36を弁座34に着座させるようにしている。このため、弁ロッド24は傾動することがなく往復直線運動を行うだけであることから、シリンダ機構44に付与される負荷を減少させることができ、シリンダ機構44の耐久性を向上させることができる。 【0048】さらに、弁ディスク26によって通路32を閉塞した際に弁ロッド24に付与される横荷重は、略楕円形状に形成されたピストン60の平面部112とシリンダチューブ46との内壁面とによって好適に吸収される。従って、シリンダ機構44に付与される負荷を減少させることができ、耐久性をより一層向上させることができる。また、前記横荷重を吸収する構成部材を特別に付設する必要がなく、部品点数を削減して製造コストを低減することができる。 【0049】 【発明の効果】本発明によれば、以下の効果が得られる。 【0050】すなわち、弁ディスクによって確実に通路が閉塞され、通路に対するシール性を向上させることができる。この場合、弁ディスクは、弁箱の弁座に対して略直交する方向から着座するため、弁ディスクが着座するときに滑ることがなく、塵埃の発生を阻止することができる。この結果、弁箱内の清浄性を保持することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000102511 【氏名又は名称】エスエムシー株式会社
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| 【出願日】 |
平成11年12月21日(1999.12.21) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100077665 【弁理士】 【氏名又は名称】千葉 剛宏 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2001−173805(P2001−173805A) |
| 【公開日】 |
平成13年6月29日(2001.6.29) |
| 【出願番号】 |
特願平11−363062 |
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