(57)【要約】【課題】単純に構成された駆動部と、真空領域内の僅かな粒子発生と、シールの僅かな摩耗と、高い耐荷重性と、良好なメンテナンス性とにより優れている真空ゲート弁を提供する。【解決手段】真空領域（１１）の外側に配置された駆動ユニット（７）を有する真空ゲート弁に関する。駆動ユニットは、閉鎖プレート（４）を弁ロッド（６）により開放位置（Ｏ）から中間位置（Ｉ）へ、かつ中間位置（Ｉ）から閉鎖位置（Ｃ）へ移動可能である。弁ロッドは、ガイド（２２）により長手方向軸線（８）および横方向軸線（９）に対して平行にガイドされる移動部分（１４）に結合され、駆動ユニット（７）は、調節部材（１６）を有するリニアアクチュエータ（１５）を有している。調節部材（１６）と移動部分とは斜面結合部を介して連結され、移動部分には長手方向の閉鎖方向（ｚ）に対して斜めに向けられた力が作用させられる。【選択図】図１ａ
2014129879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口（２）と、該開口（２）を取り囲んで延びる弁座（３）とを有する弁壁部（１）と、
前記開口（２）をほぼ気密に閉鎖する閉鎖面（５）を備えた閉鎖プレート（４）と、
前記閉鎖プレート（４）を支持する少なくとも１つの弁ロッド（６）と、
前記少なくとも１つの弁ロッド（６）に連結された駆動ユニット（７）と、
が設けられた真空ゲート弁であって、
前記駆動ユニット（７）は、以下のように形成されている、すなわち
前記閉鎖プレート（４）が、
ほぼ幾何学的な長手方向軸線（８）に沿った、長手方向の閉鎖方向（ｚ）への前記少なくとも１つの弁ロッド（６）の移動により、
前記閉鎖プレート（４）が前記開口（２）を開放している開放位置（Ｏ）から、
前記閉鎖プレート（４）が前記開口（２）を覆い、かつ前記閉鎖面（５）が前記弁座（３）に対して間隔を置いた対向位置に位置している中間位置（Ｉ）へ、かつ
ほぼ前記長手方向軸線（８）に対して直角に延びる幾何学的な横方向軸線（９）に沿った、横方向の閉鎖方向（ｙ）への前記少なくとも１つの弁ロッド（６）の移動により、
前記中間位置（Ｉ）から、
前記閉鎖プレート（４）の前記閉鎖面（５）が前記弁座（３）に対してほぼ垂直に押し当てられていて、前記開口（２）をほぼ気密に閉鎖している閉鎖位置（Ｃ）へと移動可能であり、かつ戻るように移動可能であるようになっており、
弁ケーシング（１０）が設けられており、該弁ケーシング（１０）は、前記開口（２）、前記弁座（３）および前記閉鎖プレート（４）が配置されている真空領域（１１）を備え、前記少なくとも１つの弁ロッド（６）は、前記弁ケーシング（１０）の少なくとも１つの気密な貫通部（１３）を通って、前記真空領域（１１）から、該真空領域（１１）の外側に位置する駆動領域（１２）へ、前記長手方向軸線（８）および前記横方向軸線（９）に沿って運動可能であるように貫通ガイドされており、前記駆動領域（１２）内に前記駆動ユニット（７）が配置されている、真空ゲート弁において、
前記少なくとも１つの弁ロッド（６）は、前記駆動ユニット（７）の、前記駆動領域（１２）内に配置された移動部分（１４）に固定的に結合されており、
前記駆動ユニット（７）のガイド（２２）によって前記駆動領域（１２）内で、前記移動部分（１４）は、
前記閉鎖プレート（４）が前記開放位置（Ｏ）に位置している第１の位置（ＰＯ）と、前記閉鎖プレート（４）が前記中間位置（Ｉ）に位置している第２の位置（ＰＩ）との間では、前記長手方向軸線（８）に対して平行に旋回不能にガイドされて、かつ前記長手方向軸線（８）に沿って移動可能であり、前記ガイド（２２）は、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）への前記移動部分（１４）のさらなる移動を、前記第２の位置（ＰＩ）への到達時にブロックしており、かつ
前記第２の位置（ＰＩ）と、前記閉鎖プレート（４）が前記閉鎖位置（Ｃ）に位置している第３の位置（ＰＣ）との間では、前記横方向軸線（９）に対して平行に旋回不能にガイドされて、かつ前記横方向軸線（９）に沿って移動可能であり、
前記駆動ユニット（７）は、前記長手方向軸線（８）に対して平行に直線的に移動可能な調節部材（１６）を備えたリニアアクチュエータ（１５）を有しており、
前記調節部材（１６）は、前記移動部分（１４）に、傾斜結合部（１７ａ；１７ｂ）を介して機械的に連結されていて、
前記調節部材（１６）は、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）への直線移動時に、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）に対して斜めに向けられた力を、前記移動部分（１４）に、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）の力成分および前記横方向の閉鎖方向（ｚ）の力成分を以て、前記移動部分（１４）を前記第１の位置（ＰＯ）から前記第２の位置（ＰＩ）へ、かつ前記第２の位置（ＰＩ）から前記第３の位置（ＰＣ）へ移動させるために作用させ、
前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）への前記調節部材（１６）の直線移動により、前記移動部分（１４）が前記第２の位置（ＰＩ）において長手方向の閉鎖方向（ｚ）でブロックされている場合に、前記移動部分（１４）の、前記横方向の閉鎖方向（ｙ）での第３の位置（ＰＣ）への移動が行われる、ことを特徴とする、真空ゲート弁。
【請求項２】
前記ガイドは、滑子ガイド（２２）を有している、請求項１記載の真空ゲート弁。
【請求項３】
前記滑子ガイド（２２）は、
前記移動部分（１４）に幾何学的な移動部分軸線（２４）を中心として旋回可能に旋回支承部（２５）によって結合されたガイド部分（２３）であって、前記移動部分軸線（２４）は、前記長手方向軸線（８）に対して直角に延びていて、かつ前記横方向軸線（９）が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している、ガイド部分（２３）と、
前記ガイド部分（２３）の第１のガイド部材（２６）がガイドされている第１のガイド軌道（２８）と、
前記ガイド部分（２３）の第２のガイド部材（２７）がガイドされている第２のガイド軌道（２９）と
を有しており、
前記ガイド部材（２６，２７）は、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）で互いに対してずらされており、前記移動部分（１４）の前記移動部分軸線（２４）が、前記第１の位置（ＰＯ）から前記第２の位置（ＰＩ）へ前記長手方向軸線（８）に対して平行にガイドされ、かつ前記第２の位置（ＰＩ）から前記第３の位置（ＰＣ）へと前記横方向軸線（９）に対して平行にガイドされているように、前記ガイド軌道（２８，２９）が延びている、請求項２記載の真空ゲート弁。
【請求項４】
前記第１のガイド軌道（２８）は、前記長手方向軸線（８）に対して平行に直線的に延びており、
前記第２のガイド軌道（２９）は、直線状のガイド軌道区分（２９ａ）と、曲げられたガイド軌道区分（２９ｂ）とから構成されており、
前記直線状のガイド軌道区分（２９ａ）は、前記長手方向軸線（８）に対して平行に、直線状の延在区分を有して直線的に延びており、該直線状の延在区分は、前記第１のガイド軌道（２８）の直線状の延在区分に相当しており、
前記曲げられたガイド軌道区分（２９ｂ）は、ほぼ横方向の閉鎖方向（ｙ）の方向に、または反対の方向に延びている、請求項３記載の真空ゲート弁。
【請求項５】
前記曲げられたガイド軌道区分（２９ｂ）は、幾何学的な楕円形（３０）の円弧セグメントの形状を有しており、
前記幾何学的な楕円形（３０）の幾何学的な第１の楕円軸線（３０ａ）は、前記第１のガイド軌道（２８）上に位置しており、
前記幾何学的な楕円形（３０）の幾何学的な第２の楕円軸線（３０ｂ）は、前記横方向軸線（９）に対して平行な、前記移動部分軸線（２４）の前記第２の位置（ＰＩ）と前記第３の位置（ＰＣ）との間に延びている幾何学的な直線上に位置している、請求項４記載の真空ゲート弁。
【請求項６】
前記長手方向軸線（８）に対して斜めに、かつ該長手方向軸線（８）および前記横方向軸線（９）が位置している平面に延びる幾何学的な傾斜軸線（３１）に沿った前記調節部材（１６）と前記移動部分（１４）との間の相対移動を可能にするために、前記調節部材（１６）を前記移動部分（１４）に機械的に連結する傾斜結合部が、斜面ガイド（１７ａ）により形成されており、
前記幾何学的な傾斜軸線（３１）は、前記移動部分（１４）が前記相対移動により、前記第２の位置（ＰＩ）から前記第３の位置（ＰＣ）へ前記リニアアクチュエータ（１５）により移動可能であるように、前記長手方向軸線（８）に対して傾斜している、請求項１から５までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項７】
前記斜面ガイド（１７ａ）は、
前記移動部分（１４）の、斜めに前記横方向の閉鎖方向（ｙ）とは反対の方向に、かつ前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）とは反対の方向に向けられた斜面（３３）と、
前記調節部材（１６）に配置され、前記斜面（３３）に対応する幾何学的な面を画成し、かつ前記斜面（３３）上で前記傾斜軸線（３１）に沿って転動可能であるローラ（３４）とにより形成されている、請求項６記載の真空ゲート弁。
【請求項８】
前記移動部分（１４）は、アンダカット面（３６）を有し、該アンダカット面（３６）は、前記斜面（３３）とは反対の方向に向けられており、
前記調節部材（１６）は、戻しローラ（３５）を有しており、該戻しローラ（３５）は、前記移動部分（１４）を前記第３の位置（ＰＣ）から前記第２の位置（ＰＩ）へ、特に前記第２の位置（ＰＩ）から前記第１の位置（ＰＯ）へと前記リニアアクチュエータ（１５）により戻すように移動させるために、前記アンダカット面（３６）上を転動する、請求項７記載の真空ゲート弁。
【請求項９】
前記移動部分（１４）と前記調節部材（１６）との間で作用する連行体（３９）が設けられており、該連行体（３９）は、前記リニアアクチュエータ（１５）により行われる、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）とは反対の方向での前記第３の位置（ＰＣ）から前記第２の位置（ＰＩ）への前記調節部材（１６）の移動時に前記相対移動が制限されているように、配置されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項１０】
前記調節部材（１６）を前記移動部分（１４）に機械的に連結する傾斜結合部が、互いに対して平行に配置された少なくとも２つの脚部（３７）を備える平行四辺形ガイド（１７ｂ）により形成されており、
前記少なくとも２つの脚部（３７）はそれぞれ、脚部軸線（３８ａ，３８ｂ）を中心として旋回可能に前記調節部材（１６）および前記移動部分（１４）に結合されており、
前記旋回軸線（３８ａ、３８ｂ）はそれぞれ、幾何学的な移動部分軸線（２４）に対して平行に延びており、該移動部分軸線（２４）は、前記長手方向軸線（８）に対して直角に延び、かつ前記横方向軸線（９）が幾何学的な垂線を形成する平面に位置しており、
前記脚部（３７）は、前記第１の位置（ＰＯ）と前記第２の位置（ＰＩ）との間で、前記移動部分（１４）に設けられた各脚部軸線（３８ａ）が、前記調節部材（１６）に設けられた各脚部軸線（３８ｂ）に対して前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）でずらされているように配置され、かつ寸法設計されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項１１】
前記長手方向軸線（８）に対して平行に直線的に移動可能な調節部材（１６）は、支持ローラ（４０）を有し、該支持ローラ（４０）は、前記調節部材（１６）を前記弁ケーシング（１０）において前記横方向の閉鎖方向（ｙ）とは反対の方向で支持するために、前記横方向の閉鎖方向（ｙ）とは反対の方向に向けられていて、かつ前記弁ケーシング（１０）に結合された、前記長手方向軸線（８）に対して平行に延びる走行軌道（４１）上を転動する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項１２】
前記移動部分（１４）から、少なくとも１つの支持部分（１８）が、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）とは反対の方向に固定的に突出しており、前記支持部分（１８）の、前記長手方向の閉鎖方向（ｚ）とは反対の方向に向けられた自由端（１９）は、横方向の閉鎖方向（ｙ）に向けられた接触面（２０）を有し、
前記移動部分（１４）は、前記閉鎖プレート（４）と前記接触面（２０）との間に、特にほぼ中心に、配置されており、
前記接触面（２０）は、前記弁壁部（１）に固定的に結合された支持部（２１）に、前記第２の位置（ＰＩ）および前記第３の位置（ＰＣ）では向かい合っており、前記支持部分（１８）の前記自由端（１９）は、前記閉鎖位置（Ｃ）において前記支持部（２１）に前記横方向の閉鎖方向（ｙ）で支持されるようになっている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの支持部（１８）と、前記少なくとも１つの弁ロッド（６）とは一体的に形成されており、前記少なくとも１つの支持部分（１８）は前記少なくとも１つの弁ロッド（６）の一区分により形成されている、請求項１２記載の真空ゲート弁。
【請求項１４】
前記リニアアクチュエータ（１５）は、スピンドル駆動部（１５ａ）として形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【請求項１５】
前記リニアアクチュエータ（１５）は、ピストン−シリンダユニット（１５ｂ）として形成されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の真空ゲート弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の上位概念部に記載の真空ゲート弁（Vacuumschieberventil）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、弁ケーシングに成形された開口を通じてガイドされる流路をほぼ気密に閉鎖する、種々異なる形態の真空弁が公知先行技術から知られている。真空ゲート弁は、特に、保護された雰囲気内でできるだけ汚染粒子の存在なしに実施する必要のあるＩＣおよび半導体製造の分野で使用される。たとえば、半導体ウェハまたは液晶基板用の製造装置内で、敏感な半導体エレメントまたは液晶エレメントは連続的に複数のプロセスチャンバを通過する。これらのプロセスチャンバ内では、該プロセスチャンバ内に位置する半導体エレメントがそれぞれ１つの加工装置によって加工される。プロセスチャンバ内での加工プロセス中にも、１つのプロセスチャンバから別のプロセスチャンバへの搬送中にも、敏感な半導体エレメントは常に保護された雰囲気、特に真空内に位置していなければならない。プロセスチャンバは、たとえば複数の接続路を介して互いに接続されている。この場合、プロセスチャンバは、真空ゲート弁によって１つのプロセスチャンバから次のプロセスチャンバへの部品の搬送のために開放され、かつ続いて各製造ステップの実施のために気密に閉鎖され得る。このような弁は、上記の使用分野に基づいて、真空搬送弁とも呼ばれ、かつその方形の開口横断面に基づいて角型ゲート弁と呼ばれる。
【０００３】
搬送弁は、特に敏感な半導体エレメントの製造時に使用されるので、特に弁の操作により引き起こされる粒子発生と、弁室の真空領域内の自由な粒子の個数とはできるだけ小さく維持される必要がある。粒子発生は、第１にはたとえば金属−金属接触による摩擦および浸食の結果である。
【０００４】
密封は、たとえば開口を取り囲んで延びる弁座にプレスされる、閉鎖プレートの閉鎖面に配置されたシールを介して行われ得るか、または閉鎖プレートの閉鎖面が押し当てられる弁座に設けられたシールリングを介して行われる。種々のシール装置は、公知先行技術から知られており、たとえば米国特許第６６２９６８２号明細書（Duelli）から知られている。シールリングのために適切な材料は、たとえばバイトン（Ｒ）の登録商標で知られている弾性的なシール材料である。
【０００５】
真空弁において使用されるシールにおける要求は極めて高い。一方では、弁が閉じられた状態で弁の密封性が保証されていなければならない。このことは、特に、真空領域の高い差圧と、これにより発生する、弁閉鎖体に作用する大きな力とに基づいて、大きな要求である。使用されるシールは、プレス力が過剰に高い場合、平均を超える高い摩耗にさらされるか、または破損されるので、弁の構造は、差圧の力がシールに作用しないか、または単に制限されて作用するようなものでなければならない。シールのプレスは、シールの延在形状に沿って、できるだけ均一に行われることが望ましく、このことは弁座に対する弁プレートの均一なプレス力を全接触領域において要求する。特に、シールへの横方向負荷および長手方向負荷はできるだけ小さく維持されていなければならない。シールの長手方向に対して横方向に向けられた横方向負荷がかけられた場合、Ｏリングシールの場合に、当該Ｏリングシールがその保持部、特に該Ｏリングシールが位置固定されている溝から引き抜かれる虞が生じる。加硫されたシールも、大幅に制限された横方向力にしかさらしてはならない。弁が開かれた状態でも閉鎖された状態でも、シールは部分的に浸食性の媒体にさらされており、したがってシールは、シールがその影響に耐えることができ、かつ／または浸食を防ぐためにも媒体の流路から取り出されるように構成されている必要がある。シールの過剰に高い摩耗は、プロセス安全性に対する不安要素を成し、シールの定期的な交換を要求する。このことは、プロセスの増大された停止時間をもたらす。
【０００６】
特に使用されたシールの寿命の増大ならびに改善されたプロセス安全性を目的として有する真空弁、特にその駆動技術の種々の実施の形態は、公知先行技術から公知である。
【０００７】
各駆動技術によって、特に仕切り弁または角型ゲート弁とも呼称されるスライド式ゲート弁と、振子式弁とは互いに異なっている。この場合、弁の開放および閉鎖は、公知先行技術では、大抵は２つのステップで行われる。第１のステップで、弁閉鎖部材、特に閉鎖プレートは、たとえば米国特許第６４１６０３７号明細書（Geiser）または米国特許第６０５６２６６号明細書（Blecha）から公知のような特にＬ字形のゲート弁の場合、直線状に開口にわたって弁座に対してほぼ平行に移動されるか、またはたとえば米国特許第６０８９５３７号明細書（Olmsted）から公知のような振子式弁の場合には、１つの旋回軸線を中心として開口にわたって旋回され、この場合、閉鎖プレートと弁ケーシングの弁座との間の接触は生じない。第２のステップで、閉鎖プレートの閉鎖面が、弁ケーシングの弁座に押し当てられ、これにより開口が気密に閉鎖される。
【０００８】
シールと弁座とが接触することなく、閉鎖部材がまず横方向に開口にわたって移動させられて、続いて閉鎖部材がほぼ垂直方向に弁座に押し当てられる、上述の２段階の動作は、流量を正確に調整する可能性の他に、シールがほぼ垂直方向にのみプレスされ、この場合にシールの横方向負荷または長手方向負荷が生じない、という利点を有している。しかし、欠点となるのは、閉鎖部材のＬ字形の運動を可能にする唯１つの駆動部によって、または複数の駆動部、たとえば２つのリニア駆動部、または１つのリニア駆動部および１つの拡開駆動部（Spreizantrieb）によって形成される駆動部の比較的複雑な構造である。大抵の場合、閉鎖プレートの直接に背後に配置され、この閉鎖プレートを、該拡開駆動部が配置されている軸に対して相対的に垂直方向に弁座に向かって移動させる拡開駆動部は、さらに、互いに対して相対運動を実施する多数の機械的な部分が弁内室内に、つまり弁の敏感な真空領域に配置されている、という欠点を有している。このことは、一方では構造の複雑さを増し、他方ではプロセスを阻害する摩擦粒子の発生を高める。多段階運動の別の欠点は、完全に開放された状態と完全に閉鎖された状態との間での閉鎖部材の制限された移動速度である。単に直線的に移動される楔形弁は、確かに高い移動速度を達成するが、楔形弁はシールの横方向負荷に基づいて単に制限されてしか真空領域内のメインシールとしての使用のために適しておらず、もし適していたとしても、単に少ない移動サイクルにしか適していない。
【０００９】
ゲート弁の２つのステップで行われる閉鎖運動は、種々の機構により達成され得る。たとえば２つの連接棒（Schubstange）に組み付けられた閉鎖プレートは、これらの連接棒を介して駆動機構に接続されている。駆動機構は、連接棒軸線に沿ったほぼ直線運動によって、閉鎖すべき開口にわたってほぼ平行な閉鎖プレートの移動を可能にする。同じ駆動機構によって、連接棒の旋回により、開口に対して間隔を空けた対向位置にかつ弁座に対してほぼ平行に位置している閉鎖プレートを、弁座の方向に旋回させ、ほぼ垂直方向で弁座に押し当てることが可能である。２つの連接棒の代わりに、単に１つの連接棒を使用することも同様に可能である。公知先行技術から、連接棒、ひいては閉鎖プレートのそれぞれ僅かに異なる移動経路を有し得る種々異なるこのような駆動機構が公知である。したがって、弁座に対する閉鎖プレートの円弧状の旋回の代わりに、閉鎖プレートの、弁座に対して垂直な完全な直線運動も導入され得る。閉鎖プレートの、開口にわたってほぼ直線状の移動と、開口を取り囲んで延びる弁座への閉鎖プレートのほぼ垂直な押付けとを可能にする駆動機構は、米国特許第６４３１５１８号明細書、米国特許第５４１５３７６号明細書、米国特許第５６４１１４９号明細書、米国特許第６０４５１１７号明細書、米国特許第５９３４６４６号明細書、米国特許第５７５５２５５号明細書、米国特許第６０８２７０６号明細書、米国特許第６０９５１８０号明細書および米国特許第６６２９６８２号明細書から公知である。
【００１０】
しかし、二段階の運動フローは、互いに分離された駆動機構によっても達成することができる。たとえば米国特許第６０５６２６６号明細書（Blecha）および米国特許第６５６１４８４号明細書（Nakagawa）に記載のゲート弁の連接棒は、単に連接棒軸線に沿って直線的に移動可能であり、これにより、閉鎖プレートは平行に開口にわたって移動され得る。この場合に、閉鎖プレートと弁座との間で接触は生じない。駆動機構は、この場合、単純な直線運動駆動部、たとえばシリンダ駆動部により形成されていてよい。弁座への閉鎖プレートの押し付けは、２部分からなる閉鎖プレート内の、または閉鎖プレートと連接棒との間の特別な駆動部により達成される。この特別な駆動部は、米国特許第６０５６２６６号明細書（Blecha）に記載されているように、特にシリンダ駆動部として形成されており、このシリンダ駆動部により、閉鎖プレートの閉鎖面は直線状に垂直方向に弁座に対して押し付けられ得る。
【００１１】
類似の真空弁が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０３０００６号明細書に示されている。弁ロッドをその長手方向に移動させるために、ピストン−シリンダユニットが働く。このピストン−シリンダユニットは、弁ケーシングに対して、弁ロッドの長手方向軸線に対して横方向に、全体として平行に移動可能に支承されている。平行移動のためには、やはり真空領域の外側に配置された別のピストン−シリンダユニットが働く。
【００１２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０４９３５３号明細書（Ehrne、Blecha）に記載の真空弁の弁ロッドは、真空領域から突出ガイドされて、かつ真空領域の外側で、長手方向駆動装置にも、別個の横方向駆動装置にも、かつ支承ユニットにも結合されている。
【００１３】
国際公開第２０１００３４０４６号から公知の真空弁では、真空弁の閉鎖のために、まず弁ロッドの移動が、該弁ロッドの長手方向軸線の方向に行われ、続いて弁ロッドの平行運動が該長手方向軸線に対して横方向に行われる。このためには、弁ロッドが、真空領域の外側に配置された支承ユニットにより、長手方向軸線の方向に移動可能に支承されている。支承ユニットは、弁ロッドと共に、弁ロッドの長手方向軸線に対して横方向に移動され得る。このためには、ピストン−シリンダユニットが働く。このピストン−シリンダユニットは、この横方向で作用する。別の実施の形態では、ピストン−シリンダユニットが、弁ロッドの長手方向軸線の方向で作用し、この場合、支承ユニットの横方向の運動は、平行四辺形ガイドとして形成された複数のアームによって生ぜしめられる。
【００１４】
米国特許第６５６１４８３号明細書（Nakagawa）および米国特許第６５６１４８４号明細書（Nakagawa等）からは、ゲート弁が種々異なる態様で知られている。これらのゲート弁は、２部分から成る閉鎖プレートを有している。第１のプレート区分は開口を有している。第２のプレート区分は、回転可能な回転体により、第１のプレート区分に結合されている。アクチュエータは、第１のプレート区分と第２のプレート区分との間に配置されているので、両プレート区分は互いに対して能動的に接近し、かつ離間するように運動され得る。回転体は、ベローズとして形成されている。第１のプレート部分は、アクチュエータにより弁座に対してプレス可能である。この場合、第２のプレート部分は、特に弁座側が正圧である場合、場合によっては反対の側に位置する弁ケーシング側に支持されている。駆動エレメントが、敏感な真空領域内に位置しているので、摩擦粒子による、場合によっては起こり得る汚染の危険が常に存在する。摩耗粒子は、弁プレートに直接に配置された駆動部により生じることがあり、比較的に大きいので、特別なシール機構が適用される必要がある。このようなシールは、たとえばベローズから成っている。閉鎖プレート内の駆動部を有するこのような真空弁の構造は、特に、第１のプレート区分を第２のプレート区分に対してシールし、かつ弁座に対してシールするためのこの付加的なシール、特にベローズまたは複数のシールリングを使用する必要性に基づき、比較的複雑で、メンテナンスが不都合であり、汚れが生じやすい。
【００１５】
米国特許第５７６９９５２号明細書（Komino）から、真空搬送弁として形成されたゲート弁が公知である。このゲート弁は、主に直線移動駆動部と、その連接棒軸線に沿って直線的に移動可能な連接棒と、閉鎖部分とから構成されている。閉鎖部分は、２つの脚部を介して、連接棒に結合されている。連接棒を連接棒軸線に沿って閉鎖方向に直線的に移動させることにより、閉鎖部分が平行に弁開口にわたって移動される。この場合、弁部分は、開口を取り囲んで延びる弁座に対して間隔を空けた対向位置に位置している。両脚部は、それぞれ一方の端部で、連接棒に対して横方向に延び、かつ弁座平面に対して平行に延びる横方向ロッドに支承されており、かつそれぞれ他方の端部で、閉鎖部分に旋回可能に支承されている。両脚部は、横方向ロッドの方向で互いに平行に配置されており、閉鎖部材の側方かつ横方向ロッドの側方で１つの共通の幾何学的な旋回軸線を有している。脚部は、閉鎖部分を保持し、横方向ロッド側の幾何学的な旋回軸線が、連接棒の直線の移動方向で閉鎖方向に関して、閉鎖部分側の旋回軸線の下方に位置しているので、連接棒の閉鎖方向とは反対に向けられた、閉鎖部分に作用する力が、閉鎖方向に関する両方の旋回軸線の間隔の減少をもたらす。閉鎖部分の直線状の移動経路の終端部には、ガイドローラが配置されている。閉鎖部分とガイドローラとが接触すると、閉鎖部分をもはや閉鎖方向には移動させることはできない。しかし、直線移動駆動部は、引き続き閉鎖部分に力を加えるので、脚部は旋回し、したがって直線の移動方向に対して垂直方向の位置に近づき、レバーとして作用する。閉鎖部分は、これにより弁体の方向に移動され、弁座に押圧される。このようなゲート弁の利点は、比較的単純に構成された駆動部である。なぜならば、連接棒が単に直線的に移動されるからである。旋回軸線の配置に基づいて、弁座に対する閉鎖部分の平行な位置調節は保証されていないので、閉鎖部分は、弁座への接触時に、まず斜めに載着するので、シール部材への剪断力は阻止することができず、均一に分配された押圧力を保証することができない。ガイドローラおよび旋回軸受けの使用により、特に摩擦に基づく粒子の発生を阻止することができず、したがって弁の真空領域内に粒子がないことを保証することはできない。
【００１６】
さらに公知先行技術から、弁プレートを閉鎖経路の最後の区分において弁開口を取り囲む弁座に押し付けるための斜面ガイドが公知である。このような斜面ガイドは、国際公開第２００５０６４２３６号および国際公開第２００９０７０８２４号に記載されている。これらの斜面ガイドは、弁の敏感な真空領域内に配置されている。この場合、粒子が形成され、不都合な汚染が生じる。
【００１７】
米国特許出願公開第２００８０３０２９８９号明細書（Seitz）には、閉鎖プレートと直線駆動部とを備える真空ゲート弁が記載されている。少なくとも１つの脚部エレメントは、閉鎖プレートの背面側に延びていて、かつ連接棒の調節方向に旋回可能である。脚部エレメントは、少なくとも２つの脚部により形成されており、これらの脚部は、平行四辺形状に旋回可能に互いに連結され、かつ連接棒の調節方向で平行に間隔を空けている。係合エレメントは、脚部エレメントの区分が閉鎖方向で、中間位置への到達時から、閉鎖方向へのさらなる移動を阻止されるように配置されている。この場合、脚部エレメントは外側に旋回して、閉鎖プレートが弁座に対して閉鎖位置へと押圧される。この形態は、特に駆動機構の単純な構造の利点を有し、特別に開示された形態では、弁座への弁プレートの直線的かつ垂直方向の運動の利点を有しているので、シールが弁座に均一に押圧され、横方向力が生じない。幾つかの使用にとって不都合なのは、付加的な機械的なエレメントならびに支持部の弁の真空領域における存在である。
【００１８】
最も近い公知先行技術とみなされる米国特許第２００８００８３８９７号明細書（Chen）に記載された真空弁では、弁プレートの弁ロッドが真空領域からベローズの形態の貫通部を通って突出しており、真空領域の外側で運動バーに結合されている。運動バーは、Ｌ字形の滑子ガイドにローラにより支承されており、弁ロッドの軸方向に対して傾斜している旋回バーを介して直線駆動部に連結されている。この場合、旋回バーの一方の端部は運動バーに旋回可能に結合されていて、他方の端部は直線的にローラによって移動可能にガイドされている。開放位置を起点とする弁プレートの閉鎖時に、直線的にローラによって移動可能に支承された旋回バーの端部は、アクチュエータにより弁ロッドの軸方向に対して平行に移動され、この場合、運動バーのローラが、弁ロッドの軸方向に対して平行に延びる滑子ガイドの直線状の区分から、滑子ガイドの横方向に延びる区分内に到達するまで、運動バーを弁ロッドの軸方向で連行する。旋回バーの傾斜した配置に基づいて、旋回バーの端部のさらなる直線運動の結果、運動バーのローラは、滑子ガイドの横方向に延びる区分内で、ローラがこの区分の端部に当接するまで移動される。運動バーのこの横方向の移動により、弁ロッドは、貫通部の近傍に位置している幾何学的な旋回軸線を中心として旋回するので、弁プレートは、旋回運動により弁座に押し当てられる。上記の形態の利点は、単純なリニア駆動部しか使用される必要がなく、主な駆動構成要素が真空領域の外側に配置されているので、真空領域内においてプロセスを損なう粒子の発生が少なく維持されることにある。別の利点は、駆動構成要素の改善されたメンテナンス性である。なぜならば、駆動領域と真空領域とがベローズにより気密に分離されているからである。しかしこの場合に不都合なのは、弁プレートが直線の横方向運動によって垂直に弁座に押圧されないことである。横方向運動が、旋回運動であるので、弁プレートと弁座との間のシールの均一な押圧は保証されていない。別の問題は、弁ロッドの長さによる極めて長いレバーアームに基づき、弁プレートの負荷時に極めて高い力が旋回バーにも運動バーにも作用することにある。レバーアームと、強く負荷された部分の必然的な弾性との関係に基づいて、弁座に対する弁プレートの正確なガイドおよび正確な押圧はほとんど不可能である。弁プレートの最大の耐荷重性、ひいては弁の最大の圧力差とは、比較的に小さい。不均一な押圧と横方向運動とに基づいて、シールは高められた摩耗にさらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第６６２９６８２号明細書
【特許文献２】米国特許第６４１６０３７号明細書
【特許文献３】米国特許第６０５６２６６号明細書
【特許文献４】米国特許第６０８９５３７号明細書
【特許文献５】米国特許第６４３１５１８号明細書
【特許文献６】米国特許第５４１５３７６号明細書
【特許文献７】米国特許第５６４１１４９号明細書
【特許文献８】米国特許第６０４５１１７号明細書
【特許文献９】米国特許第５９３４６４６号明細書
【特許文献１０】米国特許第５７５５２５５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６０８２７０６号明細書
【特許文献１２】米国特許第６０９５１８０号明細書
【特許文献１３】米国特許第６６２９６８２号明細書
【特許文献１４】米国特許第６５６１４８４号明細書
【特許文献１５】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０３０００６号明細書
【特許文献１６】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００８０４９３５３号明細書
【特許文献１７】国際公開第２０１００３４０４６号
【特許文献１８】米国特許第６５６１４８３号明細書
【特許文献１９】米国特許第５７６９９５２号明細書
【特許文献２０】国際公開第２００５０６４２３６号
【特許文献２１】国際公開第２００９０７０８２４号
【特許文献２２】米国特許出願公開第２００８０３０２９８９号明細書
【特許文献２３】米国特許第２００８００８３８９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の課題は、できるだけ唯一のアクチュエータの形態で比較的単純に構成された駆動部と、真空領域内の僅かな粒子発生と、ほぼ垂直方向での弁座に対するシールの均一な押圧に基づくシールの僅かな摩耗と、真空弁の高い耐荷重性と、良好なメンテナンス性とにより優れている真空ゲート弁、特に真空搬送弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この課題を解決するための本発明による構成では、開口および該開口を取り囲んで延びる弁座を有する弁壁部と、開口をほぼ気密に閉鎖する閉鎖面を備えた閉鎖プレートと、閉鎖プレートを支持する少なくとも１つの弁ロッドと、少なくとも１つの弁ロッドに連結された駆動ユニットとが設けられた真空ゲート弁であって、駆動ユニットは、以下のように形成されている、すなわち閉鎖プレートが、ほぼ幾何学的な長手方向軸線に沿った、長手方向の閉鎖方向への少なくとも１つの弁ロッドの移動により、閉鎖プレートが開口を開放している開放位置から、閉鎖プレートが開口を覆いかつ閉鎖面が弁座に対して間隔を置いた対向位置に位置している中間位置へ、かつほぼ長手方向軸線に対して直角に延びる幾何学的な横方向軸線に沿った、横方向の閉鎖方向への少なくとも１つの弁ロッドの移動により、中間位置から、閉鎖プレートの閉鎖面が弁座に対してほぼ垂直に押し当てられていて、開口をほぼ気密に閉鎖している閉鎖位置へと移動可能であり、かつ戻るように移動可能であるようになっており、弁ケーシングが設けられており、弁ケーシングは、開口、弁座および閉鎖プレートが配置されている真空領域を備え、少なくとも１つの弁ロッドは、弁ケーシングの少なくとも１つの気密な貫通部を通って、真空領域から、該真空領域の外側に位置する駆動領域へ、長手方向軸線および横方向軸線に沿って運動可能であるように貫通ガイドされており、駆動領域内に駆動ユニットが配置されている、真空ゲート弁において、少なくとも１つの弁ロッドは、駆動ユニットの、駆動領域内に配置された移動部分に固定的に結合されており、駆動ユニットのガイドによって駆動領域内で、移動部分は、閉鎖プレートが開放位置に位置している第１の位置と、閉鎖プレートが中間位置に位置している第２の位置との間では、長手方向軸線に対して平行に旋回不能にガイドされて、かつ長手方向軸線に沿って移動可能であり、ガイドは、長手方向の閉鎖方向への移動部分のさらなる移動を、第２の位置への到達時にブロックしており、かつ第２の位置と、閉鎖プレートが閉鎖位置に位置している第３の位置との間では、横方向軸線に対して平行に旋回不能にガイドされて、かつ横方向軸線に沿って移動可能であり、駆動ユニットは、長手方向軸線に対して平行に直線的に移動可能な調節部材を備えたリニアアクチュエータを有しており、調節部材は、移動部分に、傾斜結合部を介して機械的に連結されていて、調節部材は、長手方向の閉鎖方向への直線移動時に、長手方向の閉鎖方向に対して斜めに向けられた力を、移動部分に、長手方向の閉鎖方向の力成分および横方向の閉鎖方向の力成分を以て、移動部分を第１の位置から第２の位置へ、かつ第２の位置から第３の位置へ移動させるために作用させ、かつ長手方向の閉鎖方向への調節部材の直線移動により、移動部分が第２の位置において長手方向の閉鎖方向でブロックされている場合に、移動部分の、横方向の閉鎖方向での第３の位置への移動が行われるようにした。
【００２２】
本発明を択一的にまたは有利な形態で改良するための特徴は、従属請求項から判る。
【００２３】
好適な態様では、ガイドは、滑子ガイドを有している。
【００２４】
好適な態様では、滑子ガイドは、移動部分に幾何学的な移動部分軸線を中心として旋回可能に旋回支承部によって結合されたガイド部分であって、移動部分軸線は、長手方向軸線に対して直角に延びていて、かつ横方向軸線が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している、ガイド部分と、ガイド部分の第１のガイド部材がガイドされている第１のガイド軌道と、ガイド部分の第２のガイド部材がガイドされている第２のガイド軌道とを有しており、ガイド部材は、長手方向の閉鎖方向で互いに対してずらされており、移動部分の移動部分軸線が、第１の位置から第２の位置へ長手方向軸線に対して平行にガイドされ、かつ第２の位置から第３の位置へと横方向軸線に対して平行にガイドされているように、ガイド軌道が延びている。
【００２５】
好適な態様では、第１のガイド軌道は、長手方向軸線に対して直線的に延びており、第２のガイド軌道は、直線状のガイド軌道区分と、曲げられたガイド軌道区分とから構成されており、直線状のガイド軌道区分は、長手方向軸線に対して平行に、直線状の延在区分を有して直線的に延びており、該直線状の延在区分は、第１のガイド軌道の直線状の延在区分に相当しており、曲げられたガイド軌道区分は、ほぼ横方向の閉鎖方向の方向に、または反対の方向に延びている。
【００２６】
好適な態様では、曲げられたガイド軌道区分は、幾何学的な楕円形の円弧セグメントの形状を有しており、幾何学的な楕円形の幾何学的な第１の楕円軸線は、第１のガイド軌道に位置しており、幾何学的な楕円形の幾何学的な第２の楕円軸線は、横方向軸線に対して平行な、移動部分軸線の第２の位置と第３の位置との間に延びている幾何学的な直線に位置している。
【００２７】
好適な態様では、長手方向軸線に対して斜めに、かつ該長手方向軸線および横方向軸線が位置している平面に延びる幾何学的な傾斜軸線に沿った調節部材と移動部分との間の相対移動を可能にするために、調節部材を移動部分に機械的に連結する傾斜結合部が、斜面ガイドにより形成されており、幾何学的な傾斜軸線は、移動部分が相対移動により、第２の位置から第３の位置へリニアアクチュエータにより移動可能であるように、長手方向軸線に対して傾斜している。
【００２８】
好適な態様では、斜面ガイドは、移動部分の、斜めに横方向の閉鎖方向とは反対の方向に、かつ長手方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられた斜面と、調節部材に配置され、斜面に対応する幾何学的な面を画成し、かつ斜面上で傾斜軸線に沿って転動可能であるローラとにより形成されている。
【００２９】
好適な態様では、移動部分は、アンダカット面を有し、該アンダカット面は、斜面とは反対の方向に向けられており、調節部材は、戻しローラを有しており、該戻しローラは、移動部分を第３の位置から第２の位置へ、特に第２の位置から第１の位置へとリニアアクチュエータによって戻すように移動させるために、アンダカット面上を転動する。
【００３０】
好適な態様では、移動部分と調節部材との間で作用する連行体が設けられており、該連行体は、リニアアクチュエータにより行われる、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向での第３の位置から第２の位置への調節部材の移動時に、相対移動が制限されているように配置されている。
【００３１】
好適な態様では、調節部材を移動部分に機械的に連結する傾斜結合部が、互いに対して平行に配置された少なくとも２つの脚部を備える平行四辺形ガイドにより形成されており、少なくとも２つの脚部はそれぞれ、脚部軸線を中心として旋回可能に調節部材および移動部分に結合されており、旋回軸線はそれぞれ、移動部分軸線に対して平行に延びており、該移動部分軸線は、長手方向軸線に対して直角に延び、かつ横方向軸線が幾何学的な垂線を形成する平面に位置しており、脚部は、第１の位置と第２の位置との間で、移動部分に設けられた各脚部軸線が、調節部材に設けられた各脚部軸線に対して長手方向の閉鎖方向でずらされているように配置され、かつ寸法設計されている。
【００３２】
好適な態様では、長手方向軸線に対して平行に直線的に移動可能な調節部材は、支持ローラを有し、該支持ローラは、調節部材を弁ケーシングにおいて横方向の閉鎖方向とは反対の方向で支持するために、横方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられていて、かつ弁ケーシングに結合された、長手方向軸線に対して平行に延びる走行軌道上を転動する。
【００３３】
好適な態様では、移動部分から、少なくとも１つの支持部分が、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向に固定的に突出しており、支持部分の、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられた自由端は、横方向の閉鎖方向に向けられた接触面を有し、移動部分は、閉鎖プレートと接触面との間に、特にほぼ中心に、配置されており、接触面は、弁壁部に固定的に結合された支持部に、第２の位置および第３の位置では向かい合っており、支持部分の自由端は、閉鎖位置において支持部に横方向の閉鎖方向で支持されている。
【００３４】
好適な態様では、少なくとも１つの支持部と、少なくとも１つの弁ロッドとは一体的に形成されており、少なくとも１つの支持部分は少なくとも１つの弁ロッドの一区分により形成されている。
【００３５】
好適な態様では、リニアアクチュエータは、スピンドル駆動部として形成されている。
【００３６】
好適な態様では、リニアアクチュエータは、ピストン−シリンダユニットとして形成されている。
【発明の効果】
【００３７】
流路を気密に閉鎖する本発明に係る真空ゲート弁は、弁壁部を備えた弁ケーシングを有し、弁壁部は、流路のための開口を有している。流路とは、一般的に２つの領域、特にたとえば太陽発電用途またはその他の用途のための各種の２つのコーティング装置の間の、または半導体製造のためのプロセスチャンバと、別のプロセスチャンバまたは外界との間の閉鎖されるべき開口通路であると理解される。流路は、たとえば互いに結合された２つのプロセスチャンバの間の接続路であり、プロセスチャンバは真空弁により、半導体部品を１つのプロセスチャンバから次のプロセスチャンバへと搬送するために開放され、続いて各製造ステップの実施のために気密に閉鎖され得る。このような弁は、上記の使用分野に基づいて、真空搬送弁と呼ばれるか、または大抵は方形である開口横断面に基づいて、角型ゲート弁と呼ばれる。自明のことながら、任意の流路のほぼ気密な閉鎖のための本発明による真空弁のそれぞれ任意の別の利用も可能である。
【００３８】
開口は、任意の横断面、特に方形、円形または楕円形の横断面を有していてよい。好適には、真空弁は、搬送弁として、長く延びる、特にほぼ方形の開口横断面を備えて形成されている。この場合、開口の幅は、調節軸線に対して垂直方向に、開口の調節軸線に対して平行である高さの好適には少なくとも２倍、または少なくとも３倍、または少なくとも５倍である。しかし、開口横断面を、異なって、たとえば円形に形成することも可能であり、この場合、真空弁はたとえばポンプ弁である。開口は、開口の領域で流路の中心に該流路に対して平行に延びる中心軸線を有している。この幾何学的な開口軸線は、たとえば、開口が存在する面に対して垂直方向に位置しており、流路に沿って延びている。
【００３９】
特別な実施の形態では、弁ケーシング内の弁壁部の向かい側に、第２の開口を有する第２の弁壁部が配置されている。第２の開口は、第１の開口に対峙している。この場合、弁ケーシングの領域は、これらの両壁部および開口の間に、弁内室もしくは弁の真空領域を形成する。
【００４０】
弁壁部に設けられた開口は、弁座により取り囲まれている。弁座とは、一般的に弁壁部の、機能的にシール面として作用する区分であると理解される。この区分に、別のシール面として作用する面が載置され得る。好適には、弁座は、弁ケーシングの内室内に垂直方向に向けられており、幾何学的な開口軸線に垂直方向に貫通される面に位置している。
【００４１】
閉鎖プレートによって開口が閉鎖され得る。閉鎖プレートは、たとえば方形の横断面と、開口をほぼ気密に閉鎖する閉鎖面とを有している。閉鎖プレートの寸法設定は、開口に重なり合って、閉鎖プレートと弁座との間で気密な接触を形成することにより、開口の閉鎖を実現する。有利な実施可能な形態では、閉鎖面の縁部に、弁座に押圧するためのシールリングが位置固定されている。
【００４２】
閉鎖プレートは、少なくとも１つの弁ロッドにより支持されている。換言すれば、閉鎖プレートは、少なくとも１つの弁ロッドに配置されており、閉鎖プレートの改善された安定性のためには平行に延びる２つ以上の弁ロッドに配置されている。少なくとも１つの弁ロッドは、好適には、真空ゲート弁の長手方向軸線に対して平行に延びている。閉鎖プレートは、少なくとも１つの弁ロッドに固定的に、特に取外し可能に配置されているか、または可動に配置されていてもよい。たとえば弁ロッドと閉鎖プレートとの間のボールジョイントの形態の、特に旋回性の形態である可動性は、たとえば閉鎖プレートの向きの調整または適合のために有利であり得る。
【００４３】
少なくとも１つの弁ロッドには、駆動ユニットが連結されている。この駆動ユニットは、一般的に定義されて形成されており、閉鎖プレートが、少なくとも１つの弁ロッドの移動によって、ほぼ幾何学的な長手方向軸線に沿って、長手方向の閉鎖方向に、開放位置から中間位置へ、かつ長手方向の閉鎖方向とは反対の方向で戻るように移動可能である。開放位置では、閉鎖プレートが完全にまたは部分的に開口の投影領域の外側に位置していることによって、閉鎖プレートは開口を開放する。中間位置では、閉鎖プレートは開口にオーバラップし、つまり開口の投影領域に位置していて、この場合、閉鎖面は、弁座に対して間隔を空けた対向位置に位置している。つまり、長手方向軸線に沿った閉鎖プレートの移動は、特に開口に対して横方向に行われる。さらに、駆動ユニットは一般的に定義されて形成されており、閉鎖プレートが、少なくとも１つの弁ロッドの移動により、ほぼ、長手方向軸線に対して直角に延びる幾何学的な横方向軸線に沿って、横方向の閉鎖方向に、中間位置から閉鎖位置へと移動可能であり、かつ横方向の閉鎖方向とは反対の方向に、閉鎖位置から中間位置へと戻るように移動可能である。閉鎖位置では、閉鎖プレートの閉鎖面は、弁座に対してほぼ垂直方向に押し当てられるので、閉鎖面は開口をほぼ気密に閉鎖する。つまり、横方向軸線に沿った閉鎖プレートの移動は、特に開口に対して垂直方向に行われる。
【００４４】
換言すれば、少なくとも１つの弁ロッドが閉鎖プレートと共に、一方では開放位置と中間位置との間の幾何学的な長手方向軸線に沿い、かつ他方では中間位置と閉鎖位置との間の、長手方向軸線に対して直角に延びる幾何学的な横方向軸線に沿うＬ字形の運動を実施することができるように、形成されている。
【００４５】
好適には、長手方向軸線は、開口軸線に対して垂直に延び、かつ垂直方向で開口軸線により貫通される平面に位置している。この場合、横方向軸線は、開口軸線に対して平行に延びている。
【００４６】
閉鎖プレートを有する少なくとも１つの弁ロッドの、長手方向軸線に沿った開放位置から中間位置への移動方向は、長手方向の閉鎖方向と呼ばれる。これに対して、中間位置から開放位置への反対の方向の移動方向は、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向と定義されている。同様に、中間位置から閉鎖位置への移動方向は、横方向の閉鎖方向と呼称され、閉鎖位置から中間位置への移動方向は、横方向の閉鎖方向とは反対の方向と呼ばれる。
【００４７】
弁ケーシングは真空領域を有し、かつ該真空領域の外側に駆動領域を有している。真空領域内には、開口、弁座、閉鎖プレートならびに少なくとも１つの弁ロッドの、真空領域内に位置する区分が配置されている。つまり真空領域は、開口を通じて流れるか、または内側で閉鎖プレートに当接する媒体により流過されるか、もしくは巻き込まれる弁の領域である。
【００４８】
真空領域および駆動領域は、互いに対してほぼ気密に分離されている。少なくとも１つの弁ロッドは、弁ケーシングの少なくとも１つの気密な貫通部を通じて、真空領域から駆動領域へと貫通ガイドされている。この貫通部は、少なくとも１つの弁ロッドが長手方向軸線に沿って開放位置と中間位置との間で可動であり、かつ横方向軸線に沿って中間位置と閉鎖位置との間で可動であるように、形成されている。このような貫通部は、たとえばシールすべき弁ロッドの軸方向および半径方向の可動性を可能にするダイヤフラムシールによって、または少なくとも１つのベローズによって形成されていてよい。駆動領域内には、駆動ユニットと、少なくとも１つの弁ロッドの、駆動領域に位置する区分とが配置されている。真空領域の外側の駆動領域内に駆動ユニットを配置することの重要な利点は、駆動ユニットにより阻止不能に生成される摩耗粒子が敏感な真空領域内に到達しないことにある。これによって、真空領域内の粒子数を低く維持することができる。
【００４９】
少なくとも１つの弁ロッドは、駆動ユニットの、駆動領域内に配置された移動部分に固定的に結合されている。換言すれば、駆動領域内に、移動可能に支承された移動部分が配置されている。この移動部分には、連接棒が位置固定されているか、または複数の弁ロッドが位置固定されているので、移動部分の運動は、弁の通常運転において、少なくとも１つの弁ロッドの対応する運動をもたらす。
【００５０】
移動部分は、駆動ユニットに対応配置されかつ駆動領域内に配置されたガイドにより、第１の位置と第２の位置との間で、かつ第２の位置と第３の位置との間で移動可能である。
【００５１】
少なくとも１つの弁ロッドを介して閉鎖プレートに連結されている移動部分の第１の位置では、閉鎖プレートは開放位置に位置しているのに対して、移動部分の第２の位置では、閉鎖プレートは中間位置に位置している。移動部分の第３の位置では、閉鎖プレートは閉鎖位置に位置している。
【００５２】
第１の位置と第２の位置との間では、移動部分はガイドによって長手方向軸線に対して平行に、かつ旋回不能にガイドされており、長手方向軸線に沿って移動可能である。換言すれば、移動部分は、第１の位置と第２の位置との間でガイドによって直線的に強制ガイドされ、第１の位置と第２の位置との間では専ら長手方向軸線に対して平行な１つの並進自由度が存在する。このような並進自由度は、長手方向の閉鎖方向では第２の位置において制限されるので、移動部分の長手方向の閉鎖方向でのさらなる移動が第２の位置への到達時にブロックされているように、ガイドが形成されている。
【００５３】
第２の位置と、閉鎖プレートが閉鎖位置に位置している第３の位置との間で、移動部分は、ガイドによって、横方向軸線に対して平行に、旋回不能にガイドされており、横方向軸線に沿って移動可能である。換言すれば、移動部分は、第２の位置と第３の位置との間ではガイドによって直線的に強制ガイドされ、第２の位置と第３の位置との間では専ら横方向軸線に対して平行な１つの並進自由度が存在する。
【００５４】
換言すれば、ガイドは、移動部分の、長手方向軸線もしくは横方向軸線に沿ったＬ字形のリニア（直線）ガイドを生ぜしめる。このようなガイドの具体的な態様は、本発明の別の態様により包含される。
【００５５】
駆動ユニットは、長手方向軸線に対して平行に直線的に移動可能な調節部材を備えるリニアアクチュエータを有している。このようなリニアアクチュエータは直線駆動部とも云うことができ、スピンドル駆動部、ローラねじ駆動部、ボールねじ駆動部およびリンク駆動部のような少なくとも１つの機械的な駆動部ならびにニューマチック式駆動部およびハイドロリックシリンダのようなピストン−シリンダユニットならびに電気機械的な直線駆動部または別の適切な駆動部により形成されていてよい。種々のリニアアクチュエータが公知先行技術から公知である。調節部材は、スピンドル駆動部の場合、特にスピンドルナットを含んでいてよい。
【００５６】
調節部材は、移動部分に傾斜結合部（Schraegverbindung）を介して機械的に連結されている。この場合、調節部材が、長手方向の閉鎖方向への直線移動時に、長手方向の閉鎖方向に対して斜めに向けられた力を、移動部分に、長手方向の閉鎖方向の力成分および横方向の閉鎖方向への力成分を以て作用させるので、Ｌ字形に強制ガイドされた移動部分が第１の位置から第２の位置へ、かつ第２の位置から第３の位置へと移動可能であるように、傾斜結合部が形成されている。したがって、傾斜結合部は、長手方向の閉鎖方向での調節部材の直線移動によって、第２の位置において移動部分が長手方向の閉鎖方向でブロックされた場合に、移動部分の、第３の位置への横方向の閉鎖方向での移動を行うように形成されている。
【００５７】
本発明の別の態様では、上記のガイドが滑子ガイドを有している。この滑子ガイドは、特にガイド部分を有している。ガイド部分は、移動部分に、幾何学手的な移動部分軸線を中心として旋回可能に旋回支承部により結合されている。
【００５８】
この幾何学的な移動部分軸線は、長手方向軸線に対して直角に延びており、かつ横方向軸線が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している。幾何学的な移動部分軸線は、したがって、長手方向軸線が幾何学的な垂線を形成する幾何学的な平面にも位置している。さらに、滑子ガイドは、第１のガイド軌道および第２のガイド軌道を有している。第１のガイド軌道にはガイド部分の第１のガイド部材がガイドされており、第２のガイド軌道にはガイド部分の第２のガイド部材がガイドされている。ガイド部分は、特に少なくとも部分的に長手方向軸線に沿って延びている。さらにガイド部分は、該ガイド部分の各ガイド部材がガイドされている第１のガイド軌道と第２のガイド軌道との間に延びている。ガイド部材は、互いに長手方向の閉鎖方向で互いにずらされている。
【００５９】
第１のガイド軌道および第２のガイド軌道は、それぞれ複数のガイド軌道から形成されていてよく、特に互いに向かい合うガイド軌道対から形成されていてよい。たとえば、２つのガイド軌道は、互いに向かい合うそれぞれ２つのガイド軌道、特にスリットから成っており、該スリットは、互いに向かい合って位置する２つの平行な面に形成されている。これらの面の間には、ガイド部分および移動部分が移動部分軸線に対して平行に延びている。この場合、これらの平行な面に対して、移動部分軸線は特に幾何学的な垂線を形成する。ガイド部材は、例えばローラにより形成されている。ローラは、ガイド軌道内で、特にスリット内で転動する。ガイド軌道は、移動部分の移動部分軸線が第１の位置から第２の位置へと長手方向軸線に対して平行に、かつ第２の位置から第３の位置へと横方向軸線に対して平行にガイドされるように、延びている。幾何学的な移動部分軸線のこのようなＬ字形の強制ガイドを生ぜしめる、２つのガイド軌道の延在形状の種々異なる組合せが存在する。
【００６０】
ガイド軌道の特に単純かつ有利な延在形状を以下に説明する。第１のガイド軌道、特に互いに向かい合う第１のガイド軌道対は、長手方向軸線に対して平行に直線的に延びている。特に、第１のガイド軌道は、直線状に延びるスリットにより形成されている。第２のガイド軌道、特に第２のガイド軌道対は、同様に直線状のガイド軌道区分と、曲げられたガイド軌道区分とから構成されていて、特に対応するスリットにより構成されている。直線状のガイド軌道区分、特に直線状のガイド軌道区分対は、直線的に長手方向軸線に対して平行に、直線状の延在区分を有して延びている。この直線状の延在区分は、第１の軌道ガイドの直線状の延在区分に相当する。換言すれば、直線状のガイド軌道区分は、第１のガイド軌道と同一の長さを有している。曲げられたガイド軌道区分は、ほぼ横方向の閉鎖方向に、かつ横方向の閉鎖方向とは反対の方向に延びている。
【００６１】
この曲げられたガイド軌道区分は、円弧部分により形成されていてよい。この円弧部分は、たとえば直線状のガイド区分に特に直角に交差しており、その幾何学的な中心点は、移動部分軸線に対して平行な、特に移動部分の第２の位置において第１のガイド部材を通って延びる幾何学的な軸線に位置している。この場合、移動部分は、第２の位置から第３の位置への移動時に第１のガイド部材のこの幾何学的な軸線を中心として旋回する。したがって、第２の位置から第３の位置への移動時に、かつこれによる中間位置から閉鎖位置への閉鎖プレートの移動時には、横方向の閉鎖方向への移動だけでなく、長手方向の閉鎖方向への、または長手方向の閉鎖方向とは反対の方向への僅かな移動が生じる。この効果は、幾何学的な中心点をずらすことにより減じることができ、サイズ比に応じて部分的に、準直線状の横方向運動と仮定され得るほど小さい。
【００６２】
しかし、ガイド区分の幾何学形状を、第２の位置と第３の位置との間の移動時に実際に直線状の幾何学的な直線運動が長手方向軸線に対して直角にかつ弁座に対して垂直方向に行われるように選択することも可能である。このことは特に、曲げられたガイド軌道区分が幾何学的な楕円形の円弧セグメントの形状を有していることによって生じ得る。この楕円形の幾何学的な第１の楕円軸線は、第１のガイド軌道に位置しているのに対して、幾何学的な第２の楕円軸線は、横方向軸線に対して平行な、移動部分軸線の第２の位置と第３の位置との間に延びる幾何学手な直線に位置している。第１の楕円軸線および第２の楕円軸線は、幾何学的な幾何学的な長辺もしくは短辺、または短辺もしくは長辺であると理解され得る。しかし、選択された寸法比に応じて、幾何学的な楕円の円弧セグメントの幾何学形状を有する曲げられたガイド軌道区分は、準円円弧の形状を有していて、この場合、楕円形の円弧形状と円形の円弧形状との間の差異が極めて小さく、製造公差またはガイド公差内にあるようにされる。しかし、このことは、特にガイド部分の長さおよび第２の位置と第２の位置との間の移動経路の長さに依存する。
【００６３】
本発明の別の態様では、調節部材を移動部分に機械的に連結する傾斜結合部は、斜面ガイドにより形成されている。この斜面ガイドは、調節部材と移動部分との間の相対移動が幾何学的な傾斜軸線に沿って可能にされるように、形成されている。特に、調節部材および移動部分は、直線支承部によって、傾斜軸線に沿って直線的に互いに対して移動可能に支承されている。この幾何学的な傾斜軸線は、長手方向軸線に対して傾斜して、長手方向軸線および横方向軸線が位置する平面に延びている。幾何学的な傾斜軸線は、長手方向軸線に対して傾斜して位置していて、この場合、移動部分が相対移動によって第２の位置から第３の位置へとリニアアクチュエータにより移動可能である。換言すれば、移動部分と調節部材との互いに対して相対的な移動により、長手方向軸線に沿った長手方向の閉鎖方向への調節部材の直線運動は、該長手方向の閉鎖方向で移動部分が拘束されている場合に、移動部分の、横方向軸線に沿った横方向の閉鎖方向での横方向運動へと運動学的に変換される。
【００６４】
特別な態様では、斜面ガイドは、移動部分の、斜めに、横方向の閉鎖方向とは反対の方向に、かつ長手方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられた斜面ならびに調節部材に配置されたローラにより形成されている。これらのローラは、上記斜面に対応する幾何学的な面を画成し、斜面を傾斜軸線に沿った方向に転動する。好適には、これらのローラは互いにずらされて傾斜軸線に沿って配置されているので、斜面上でのローラの載置および転動により、傾斜軸線に沿った直線支承部が形成される。特に、別のローラが、互いにずらされて移動部分軸線に対して平行に配置されている。たとえば、４つのローラが設けられていてよく、該４つのローラは、一緒に幾何学的な方形面を形成する。この直線支承部により、移動部分が長手方向軸線に対してかつ横方向軸線に対して平行にガイドされ、対応する２つの並進運動自由度を有している。上記の斜面ガイドは、両方向に作用する、つまり長手方向の閉鎖方向での調節部材の移動時だけではなく、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向での調節部材の移動時にも作用するので、以下の別の実施の形態が可能である。移動部分は、斜面とは反対の方向に向けられたアンダカット面を有している。調節部材は、戻しローラを有しており、該戻しローラは、アンダカット面上を転動する。したがって、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向での調節部材の移動時に、移動部分は、第３の位置から第２の位置へ、特に第２の位置から第１の位置へと戻るように移動可能であることが達成される。好適なローラ配置の代わりに、別の連行エレメント、特に移動部分を反対に向けられた方向で調節部材に連結するばねを使用することも可能である。
【００６５】
本発明の別の態様では、移動部分と調節部材との間に、移動部分と調節部材との間で作用する連行体が配置されている。この場合、リニアアクチュエータにより行われる、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向での第３の位置から第２の位置への調節部材の移動時に、相対移動が制限されている。このことは、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向への調節部材の移動時に、移動部分の第３の位置もしくは閉鎖位置を起点として、まず移動部分に対して相対的な調節部材の相対移動が、傾斜軸線に沿って、特に上記のローラガイドを介して行われることによって生じる。これによって移動部分は、連行体が傾斜軸線に沿った移動を制限するまで、横方向の閉鎖方向とは反対の方向で横方向軸線に対して平行に移動される。その結果、移動部分は、調節部材によって連行体の作用に基づいて、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向で、第２の位置、つまり中間位置から第１の位置、つまり開放位置へと直線的に移動させられる。
【００６６】
したがって、閉鎖プレートの開放位置から閉鎖位置への運動経過および閉鎖位置から開放位置への運動経過は、本発明の上述の変化形では以下のように行われる。開放位置にある閉鎖プレートに連結された移動部分は、第１の位置に位置している。調節部材は、出発位置に配置されており、移動部分に対して相対的に互いに対して移動していない位置に位置している。第１のガイド部材は、直線状の第１のガイド軌道に配置されており、第２のガイド部材は、第２のガイド軌道の直線状のガイド軌道区分に配置されている。今、調節部材がリニアアクチュエータにより長手方向の閉鎖方向に直線的に移動され、この場合、斜面ガイドを介して移動部分は長手方向軸に対して平行にガイドされ、長手方向の閉鎖方向に対して斜めに向けられた力が、移動部分に、長手方向の閉鎖方向に向けられた力成分および横方向の閉鎖方向に向けられた力成分を以て作用させられる。ガイド部材は、この位置では、直線的にかつ長手方向軸線に対して平行に延びるガイド軌道内をガイドされていて、移動部分は、長手方向軸線に沿って強制ガイドされており、この場合、横方向軸線に沿った移動は不可能であるので、移動部分は、調節部材により長手方向の閉鎖方向に連行され、この場合に、移動部分に対して相対的な調節部材の相対移動は、閉鎖プレートの中間位置もしくは移動部分の第２の位置が達成されるまで、生じない。調節部材と移動部分とが互いに対してずらされていない位置にあるこの第２の位置では、調節部材は中間位置にあり、第２のガイド部材は、直線状のガイド軌道区分と、湾曲したガイド軌道区分との間の移行領域にある。したがって、第２のガイド部材は、第２の位置において移動部分を長手方向の閉鎖方向でブロックするが、移動部分は、この第２の位置では横方向の閉鎖方向に移動可能である。調節部材の、中間位置から終端位置への長手方向軸線に沿った長手方向の閉鎖方向へのさらなる直線移動時に、移動部分は、もはや長手方向の閉鎖方向に移動されることはできない。調節部材のローラは、移動部分の斜面上を転動し、移動部分に対する調節部材の相対移動を引き起こし、第２のガイド部材は、第２のガイド軌道の湾曲したガイド軌道区分に沿ってガイドされ、したがってガイド部分は、移動部分軸線を中心として旋回支承部内で旋回し、移動部分は、閉鎖プレートが閉鎖位置に到達し、その閉鎖面が開口を取り囲んで延びる弁座に対して垂直に載置し、これにより開口が気密に閉鎖されるまで、横方向軸線に対して平行に、横方向の閉鎖方向で第２の位置から第３の位置へと移動させられる。移動部分と調節部材とは、終端位置もしくは第３の位置では互いに対してずらされた位置に位置している。
【００６７】
開放は、逆の順番で行われる。この場合、調節部材の、終端位置から中間位置への直線移動時に、調節部材の戻しローラは、移動部分に設けられたアンダカット面上を転動し、したがって移動部分は横方向の閉鎖方向とは反対の方向に、互いに対して移動されていない位置、ひいては第２の位置に到達するまで、連行される。連行体は、調節部材の、移動部分に対して相対的な、互いに移動されていない位置を超える、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向への相対移動を制限する。中間位置から出発位置への調節部材のさらなる移動時に、移動部分は、該移動部分に対して移動されていない位置に位置する調節部材により、第２の位置から第１の位置へ移動されられるので、閉鎖プレートは、中間位置から開放位置へと長手方向軸線に対して平行に運動させられる。
【００６８】
上述の斜面ガイドは、調節部材の直線移動時に、かつ調節部材と移動部分との間の傾斜軸線に沿った相対移動の間に、幾何学的な観点で長手方向の閉鎖方向に作用する力成分が変わらない場合に、横方向の閉鎖方向に作用する力成分が一定である、という利点を有している。したがって、長手方向の力を検出することにより横方向の力も検出することができる。
【００６９】
本発明によれば、リニアアクチュエータは、力検出手段を装備していてもよい。この力検出手段により、長手方向の閉鎖方向および長手方向の閉鎖方向とは反対の方向で調節部材に作用する力が検出可能である。さらに、力検出手段およびリニアアクチュエータに信号接続している制御装置が設けられていてよく、該制御装置は、リニアアクチュエータが所定の力閾値を超えた場合に停止されるように形成されている。力限界値は、弁座への閉鎖プレートの規定された押圧力に一致する。
【００７０】
長手方向の閉鎖方向に作用する力は、電気的なスピンドル駆動部として形成されたリニアアクチュエータの場合、スピンドル駆動部にかけられた電流の検出により検出され得る。特にニューマチック式のピストン−シリンダユニットでは、この力検出は特にニューマチック式の圧力の検出により行われる。
【００７１】
上述の斜面ガイドの代わりに、別の傾斜結合部も使用され得る。この傾斜結合部は、機械的に連結されており、調節部材が、長手方向の閉鎖方向への直線移動時に、長手方向の閉鎖方向に対して斜めに向けられた力を、移動部分に、長手方向の閉鎖方向の力成分と、横方向の閉鎖方向の力成分を以て、移動部分を第１の位置から第２の位置へ、かつ第２の位置から第３の位置へと移動させるために作用させる。
【００７２】
たとえば、本発明の１態様では、調節部材を移動部分に機械的に連結する傾斜結合部は、互いに対して平行に配置された少なくとも２つの脚部を備える平行四辺形ガイドとして形成されている。少なくとも２つの脚部はそれぞれ、脚部軸線を中心として旋回可能に調節部材と移動部分とに結合されている。脚部軸線はそれぞれ、幾何学的な移動部分軸線に対して平行に延びている。移動部分軸線は、長手方向軸線に対して直角に延びており、かつ横方向軸線が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している。この場合、脚部は、第１の位置と第２の位置との間で、移動部分に設けられた各脚部軸線が、長手方向の閉鎖方向で、調節部材に設けられた各脚部軸線に対してずらされているように配置され、かつ寸法設計されている。特に、脚部は、第２の位置と第３の位置との間で、移動部分に設けられた各脚部軸線が、長手方向の閉鎖方向で、調節部材に設けられた各脚部軸線に対してずらされているか、またはほぼずらされないように配置され、かつ寸法設計されている。したがって、長手方向の閉鎖方向への調節部材の移動時に、移動部分が長手方向の閉鎖方向でブロックされている場合に、脚部は旋回して、移動部分が横方向の閉鎖方向に移動される。斜面ガイドのように、平行四辺形ガイドは、移動部分が長手方向軸線に沿って平行にガイドされ、したがって常に長手方向軸線に対して同じように平行に強制的に位置調整されていることを生ぜしめる。
【００７３】
長手方向軸線に対して平行に直線的に移動可能な調節部材は、本発明の別の態様では、支持ローラを有している。この支持ローラは、横方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられていて、弁ケーシングに結合された、長手方向軸線に対して平行に延びる走行軌道上を転動し、これにより調節部材を弁ケーシングにおいて横方向の閉鎖方向とは反対の方向に支持することができる。したがって、横方向力は、横方向の閉鎖方向とは反対の方向では直接に弁ケーシングに作用するので、リニアアクチュエータは、ほぼ横方向力をうけない。
【００７４】
さらに本発明では、移動部分から少なくとも１つの支持部分が、長手方向の閉鎖方向とは反対に向けられた方向に固定的に突出しており、この場合、この支持部分の、長手方向の閉鎖方向とは反対の方向に向けられた自由端は、横方向の閉鎖方向に向けられた接触面を有している。移動部分は、閉鎖プレートと、接触面との間に配置されている。特に移動部分は閉鎖プレートと接触面との間でほぼ中心に位置決めされている。接触面は、弁壁部に固定的に結合された支持部に対向していて、支持部分の自由端は、閉鎖位置では、支持部に横方向の閉鎖方向で支持される。上述したように、第２の位置から第３の位置への移動部分の移動時に、傾斜結合部を介して、横方向力が横方向の閉鎖方向で移動部分に加えられる。閉鎖プレートの閉鎖位置では、弁座への閉鎖プレートの押し付けにより、かつ弁座にかけられた差圧に基づいて、部分的に極めて高い横方向力が閉鎖プレート、ひいては移動部分に作用する。特に、閉鎖プレートと、少なくとも１つの弁ロッドと、移動部分と、少なくとも１つの支持部分と、接触面とは、１つの運動ユニットを形成する。弁ロッドの一種の延長部分を形成する上記の支持部分により、移動部分は横方向の閉鎖方向とは反対の方向に作用する横方向力から自由になる。なぜならば、上記の運動ユニットは、梃子作用に基づいて、弁壁部に固定的に結合されている支持部に横方向の閉鎖方向で支持されるからである。少なくとも１つの支持部分および少なくとも１つの弁ロッドは、本発明の特別な態様では、一体的に形成されていてよい。この場合、少なくとも１つの支持部分は、少なくとも１つの弁ロッドの一区分により形成されている。
【００７５】
本発明による真空ゲート弁を以下に図面に概略的に図示された具体的な実施の形態につき、純粋に例示的に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１ａ】斜面ガイドを備える真空ゲート弁の第１の実施の形態を閉鎖プレートの開放位置において、概略的な横断面図で示す図である。
【図１ｂ】中間位置における第１の実施の形態を示す図である。
【図１ｃ】閉鎖位置における第１の実施の形態を示す図である。
【図２ａ】平行四辺形ガイドを有する真空ゲート弁の第２の実施の形態を閉鎖プレートの開放位置において、概略的な横断面図で示す図である。
【図２ｂ】中間位置における第２の実施の形態を示す図である。
【図２ｃ】閉鎖位置における第２の実施の形態を示す図である。
【図３ａ】閉じられたケーシングを備える第１の実施の形態を示す詳細な斜視図である。
【図３ｂ】開かれたケーシングを備える第１の実施の形態を示す詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００７７】
図１ａ，図１ｂ，図１ｃ，図３ａおよび図３ｂから成る図面群ならびに図２ａ，図２ｂおよび図２ｃから成る図面群はそれぞれ、本発明による真空ゲート弁の例示的な共通の１実施の形態を、異なる状態で、様々な視点から、かつ異なる詳細程度で示している。したがって、これらの図面群はそれぞれ共通して説明される。両実施の形態は、単に所定の特徴に関してのみ互いに異なっているので、部分的には実施の形態の差異についてのみ言及する。部分的には、先行している図面で既に説明された符号および特徴は新たに言及されない。さらに、図１ａ〜図２ｃは概略図を示しており、これらの概略図では構成部材は見易くするために、図３ａ〜図３ｂの詳細図とは部分的に異なって配置されかつ図示されていることに留意されたい。
【００７８】
図１ａ，図１ｂ，図１ｃ，図３ａおよび図３ｂには、本発明による真空ゲート弁の第１の実施の形態が示されている。真空ゲート弁は、弁壁部１を備える弁ケーシング１０を有している。弁壁部１は開口２を有し、該開口２は、開口軸線４２と、該開口２を取り囲んで延びる、細長いほぼ方形の弁座３とを有している。開口２よりも幾分大きな横断面を有する閉鎖面５を備えた閉鎖プレート４は、閉鎖面５が弁座３に対して押圧されることによって、開口２をほぼ気密に閉鎖するために働く。閉鎖プレート４は、互いに対して平行に配置された２つの弁ロッド６により支持されている。弁ロッド６は、図１ａ〜図１ｃの側面図では重なっているので、これらの図面では１つの弁ロッド６しか見えない。これに対して、両方の弁ロッド６は、図３ｂに示す真空ゲート弁の斜視図において看取され得る。
【００７９】
弁ケーシング１０は、開口２、弁座３および閉鎖プレート４が配置されている真空領域１１と、該真空領域１１の外側に位置している駆動領域１２とに分けることができる。両弁ロッド６は、ダイヤフラムシールとして形成されている２つの気密な貫通部１３を通って弁ケーシング１０内で真空領域１１から駆動領域１２へと貫通ガイドされている。ダイヤフラムシール１３は、弁ロッド６が気密なシールを維持しながら、ある程度の運動範囲で長手方向軸線８および横方向軸線９に沿って可動であるように形成されている。駆動領域１２は真空領域１１から気密に分離されているので、駆動領域１２内には大気圧が占めている。駆動領域１２内に位置する摩擦粒子は、敏感な真空領域内に到達することはできない。駆動領域１２内には駆動ユニット７が配置されている。
【００８０】
駆動ユニット７は、以下のように構成されている。すなわち、以下にさらに詳しく説明するように、閉鎖プレート４が、幾何学的な長手方向軸線８に沿った両弁ロッド６の移動によって、長手方向の閉鎖方向ｚで、図１ａに示す開放位置Ｏから、図１ｂに示す中間位置Ｉへと移動可能であり、かつ長手方向軸線８に対して直角に延びる幾何学的な横方向軸線９に沿った両弁ロッド６の移動により、横方向の閉鎖方向ｙで、図１ｂに示す中間位置Ｉから、図１ｃに示す閉鎖位置Ｃにまで移動可能であり、かつ逆に戻るように移動可能であるようにされる。
【００８１】
駆動ユニット７は、長手方向軸線８に対して平行に直線移動可能な調節部材１６を備えた、スピンドル駆動部１５ａとして形成されたリニアアクチュエータ１５を有している。調節部材１６は、スピンドルナットを介してスピンドル上を走行する。
【００８２】
両弁ロッド６は、駆動ユニット７の、駆動領域１２に配置された移動部分１４に固定的に結合されている。移動部分１４は、駆動ユニット７のガイド２２を介して、駆動領域１２内で図１ａに示す第１の位置ＰＯと図１ｂに示す第２の位置ＰＩとの間では長手方向軸線８に対して平行に旋回不能にガイドされ、長手方向軸線８に沿って移動可能であり、かつ図１ｂに示す第２の位置ＰＩと図１ｃに示す第３の位置ＰＣとの間では横方向軸線９に対して平行に旋回不能にガイドされ、横方向軸線９に沿って移動可能である。第１の位置ＰＯでは、閉鎖プレート４は開放位置Ｏに位置している。この開放位置Ｏでは、図１ａに示すように、閉鎖プレート４は開口２を開放している。第２の位置ＰＩでは、閉鎖プレート４は中間位置Ｉに位置している。この中間位置Ｉでは、図１ｂに示すように、閉鎖プレート４は開口２を覆っていて、閉鎖面５は弁座３に対して間隔を空けた対向位置に位置している。閉鎖プレート４が閉鎖位置Ｃに位置している第３の位置ＰＣでは、図１ｃに示すように、閉鎖プレート４の閉鎖面５は弁座３に対して垂直に押し当てられ、開口２をほぼ気密に閉鎖する。ガイドの詳しい構造について以下に詳しく述べる。
【００８３】
ガイドは、滑子ガイド２２を有している。滑子ガイド２２は、長手方向軸線８に対してほぼ平行に延びるガイド部分２３を有し、該ガイド部分２３は、移動部分１４に、幾何学的な移動部分軸線２４を中心として旋回可能に、２つのガイドピンの形態の旋回支承部２５を介して結合されている。移動部分軸線２４は、長手方向軸線８に対して直角に延びており、横方向軸線９が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している。図３ｂから判るように、ガイド部分２３は、鞍部の形状を有している。滑子ガイド２２は、２つの第１のガイド軌道２８と２つの第２のガイド軌道２９とを有している。両第１のガイド軌道２８の間、かつ両第２のガイド軌道２９の間には、図３ｂから判るように、両弁ロッド６と、移動部分１４と、鞍部状のガイド部分２３とが配置されている。ガイド部分２３は、両側に、それぞれ１つのガイドローラの形状のそれぞれ１つの第１のガイド部材２６を有している。各第１のガイド部材２６は、それぞれ第１のガイド軌道２８内でガイドされる。さらに両第２のガイド軌道２９内では、ガイド部分２３の、それぞれ同様にガイドローラとして形成された第２のガイド部材２７がガイドされている。両第１のガイド部材２６は、両第２のガイド部材２７に対して長手方向の閉鎖方向ｚでずらされている。
【００８４】
両第１のガイド軌道２８は、図１ａ〜図１ｃにおいて破線で示されているように、長手方向軸線８に対して平行に真っ直ぐに延びている。第２のガイド軌道２９は、それぞれ真っ直ぐなガイド軌道区分２９ａと、湾曲したガイド軌道部分２９ｂとから構成されている。それぞれ真っ直ぐなガイド軌道区分２９ａは、長手方向軸線８に対して平行に真っ直ぐに、直線状の延在区分を有して延びている。この延在区分は、第１のガイド軌道２８の直線状の延在区分に相当する。曲げられた各ガイド軌道区分２９ｂは、同様に図１ａ〜図１ｃから看取れるように、ほぼ横方向の閉鎖方向ｙに延びている。図１ｃに示されているように、湾曲したガイド軌道区分２９ｂは、それぞれ幾何学的な楕円形３０の円弧セグメントの形状を有しており、この幾何学的な楕円形３０は、幾何学的な移動部分軸線２４が幾何学的な垂線を形成する平面にそれぞれ延びている。長手方向軸線８に対して平行な幾何学的な第１の楕円軸線３０ａは、側面図で第１のガイド軌道２８に重なって位置している。換言すれば、各第１の楕円軸線３０ａは、横方向軸線９が垂線を形成し、かつ第１のガイド軌道２８が延在している平面に位置している。この場合、特に各第１のガイド軌道２８の幾何学的な中心軸線はこの平面に位置している。幾何学的な楕円形３０の幾何学的な第２の楕円軸線３０ｂは、横方向軸線９に対して平行な、移動部分軸線２４の第２の位置ＰＩと第３の位置ＰＣとの間に延びる幾何学的な直線に重なって位置している。したがって、ガイド軌道２８および２９は、移動部分１４の移動部分軸線２４が図１ａおよび図２ｂに示す第１の位置ＰＯから第２の位置ＰＩへと長手方向軸線８に対して平行にガイドされ、かつ図１ｂおよび図１ｃに示す第２の位置ＰＩから第３の位置ＰＣへとガイドされるように、延びている。
【００８５】
図１ａ〜図１ｃならびに図３ａおよび図３ｂに示した第１の実施の形態では、調節部材１６と移動部分１４とを機械的に連結する傾斜結合部（Schraegverbindung）が、斜面ガイド１７ａにより形成されているので、調節部材１６と移動部分１４との間の相対移動が、特に図１ｃに示すように、幾何学的な傾斜軸線３１に沿って実現される。幾何学的な傾斜軸線３１は、長手方向軸線８に対して斜めに、長手方向軸線８および横方向軸線９が位置している平面に延びており、かつ移動部分１４が相対移動により図１ｂおよび図１ｃに示すようにリニアアクチュエータ１５によって第２の位置ＰＩから第３の位置ＰＣへと移動可能であるように、長手方向軸線８に対して斜めに位置している。斜面ガイド１７ａは、移動部分１４上の斜面３３と、ローラ３４とから構成されている。斜面３３は、斜めに、横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向にかつ長手方向の閉鎖方向ｚとは反対の方向に向けられている。ローラ３４は、調節部材１６に配置されていて、斜面３３に対応する幾何学的な面を画成し、斜面３３上を傾斜軸線３１に沿った方向に転動する。図示の実施の形態では、傾斜軸線３１が位置する方形の面を形成する４つのローラ３４が、斜面３３上を傾斜軸線３１に対して平行な方向に転動する。
【００８６】
さらに、移動部分１４は、アンダカット面３６を有している。アンダカット面３６は、描画上の理由から図１ｂにしか示されていないが、斜面３３とは反対の方向に、つまり斜めに、横方向の閉鎖方向ｙにかつ長手方向に閉鎖方向ｚに向けられている。調節部材１６は、戻しローラ３５を有している。戻しローラ３５は、移動部分１４を図１ｃに示した第３の位置ＰＣから図１ｂに示した第２の位置ＰＩへ、かつさらに図１ｂに示した第２の位置ＰＩから図１ａに示した第１の位置ＰＯへと移動させるために、アンダカット面３６上を転動する。移動部分１４と調節部材１６との間で作用する連行体３９により、調節部材１６と移動部分１４との間の相対移動が、リニアアクチュエータ１５により行われる長手方向の閉鎖方向ｚとは反対の方向に向けられた第３の位置ＰＣから第２の位置ＰＩへの調節部材１６の移動時に制限されていることが達成される（図１ｂ）。
【００８７】
図１ｃに示したように、長手方向軸線８に対して平行に直線的に移動可能な調節部材１６は、支持ローラ４０を有している。これらの支持ローラ４０は、横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向に向いており、弁ケーシング１０に結合された、長手方向軸線８に対して平行に延びる走行軌道４１上を転動するので、調節部材１６は横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向に向かって弁ケーシング１０において支持されている。
【００８８】
移動部分１４からは２つの支持部分１８が長手方向の閉鎖方向ｚとは反対の方向で固定的に突出している。これらの支持部分１８は、両方の弁ロッド６に一体的に形成されているので、両支持部材１８はそれぞれ両弁ロッド６の一区分により形成されている。両支持部分１８はそれぞれ、長手方向の閉鎖方向ｚとは反対の方向に向けられた自由端１９を有している。該自由端１９には、横方向の閉鎖方向ｙに向けられたそれぞれ１つの接触面２０が位置している。移動部分１４は、閉鎖プレート４と接触面２０との間のほぼ中心に配置されている。この接触面２０は、第２の位置ＰＩおよび第３の位置ＰＣでは、弁壁部１に固定的に結合された支持部２１に対向しており、支持部分１８の自由端１９は、図１ｃに示すように、閉鎖位置ＰＣでは支持部２１に横方向の閉鎖方向ｙで支持され得る。
【００８９】
以下に、閉鎖プレート４の、図１ａに示す開放位置Ｏから図１ｃに示す閉鎖位置Ｃまでの運動フローを説明する。図１ａに示すように、閉鎖プレート４が開放位置Ｏにあると、該閉鎖プレート４に連結された移動部分１４は、第１の位置ＰＯに位置している。調節部材１６は、出発位置に配置されていて、図１ａに示すように、移動部分１４に対して相対的に互いに移動されていない位置に位置している。各第１のガイド部材２６は、直線状の各第１のガイド軌道２８内に配置されていて、各第２のガイド部材２７はそれぞれ第２のガイド軌道２９の直線状のガイド軌道区分２９ａ内に配置されている。調節部材１６がリニアアクチュエータ１５によってスピンドル駆動部１５ａのスピンドルの駆動により長手方向の閉鎖方向ｚに直線的に移動される。この場合、斜面ガイド１７ａを介して移動部分１４は長手方向軸線８に対して平行にガイドされており、長手方向の閉鎖方向ｚに対して斜めに向けられた力が、移動部分１４に、長手方向の閉鎖方向ｚの力成分および横方向の閉鎖方向ｙの力成分を以て作用させられる。両第１のガイド部材２６と両第２のガイド部材２７とは、この位置では両方とも、長手方向軸線８に対して平行に延びる直線状のガイド軌道２８，２９ａ内でガイドされ、移動部分１４は長手方向軸線８に沿って強制ガイドされており、この場合、横方向軸線９に沿った移動が不可能であるので、移動部分１４は、調節部材１６により長手方向の閉鎖方向ｚに連行され、この場合に斜面ガイド１７ａにおける、移動部分１４に対して相対的な調節部材１６の相対移動は、図１ｂに示されているように閉鎖プレート４の中間位置Ｉへの到達もしくは移動部分１４の第２の位置ＰＩへの到達まで生じない。
【００９０】
調節部材１６および移動部分１４が互いに対して移動されていない位置にある図１ｂに示したこの第２の位置ＰＩでは、調節部材１６は中間位置にあり、第２のガイド部材２７は、直線状のガイド軌道区分２９ａと湾曲したガイド軌道区分２９ｂとの間の移行領域に位置している。したがって第２のガイド部材２７は、移動部分１４を、第２の位置ＰＩにおいて長手方向の閉鎖方向ｚでブロックしているが、移動部分１４は、第２の位置ＰＩでは横方向の閉鎖方向ｙに移動可能である。調節部材１６の、中間位置から終端位置の方向への長手方向軸線８に沿った長手方向の閉鎖方向ｚへの移動時に、つまり図１ｂから図１ｃへの移行時に、移動部分１４は、もはや長手方向の閉鎖方向ｚに移動することはできない。調節部材１６のローラ３４は移動部分１４の斜面３３上を転動し、移動部分１４に対する調節部材１６の相対移動が生じ、この場合、第２のガイド部材２７は、第２のガイド軌道２９の曲げられたガイド軌道区分２９ｂに沿ってガイドされ、したがってガイド部分２３は、移動部分軸線２４を中心として旋回支承部２５内で移動部分１４に対して相対的に旋回させられ、かつ閉鎖プレート４が閉鎖位置Ｃに到達し、その閉鎖面５が開口２を取り囲んで延びる弁座３に垂直に載置し、これにより図１ｃに示されているように開口２が気密に閉鎖されるまで、移動部分１４は横方向軸線９に対して平行に横方向の閉鎖方向ｙに第２の位置ＰＩから第３の位置ＰＣへと移動させられる。この場合、調節部材１６は、支持ローラ４０を介して走行軌道４１に横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向に支持されている。移動部分１４および調節部材１６は、終端位置もしくは第３の位置ＰＣでは、互いに対して移動された位置に位置している。閉鎖位置Ｃでは、さらに長手方向の閉鎖方向ｚとは反対に突出している両支持部分１８が、それぞれ横方向の閉鎖方向ｙに向けられた接触面２０で各支持部２１に載置する。したがって、支持部分１８の各自由端１９は、閉鎖位置ｃでは支持部２１に横方向の閉鎖方向ｙで支持されている。この支持部２１により高められた安定性が達成されるので、閉鎖プレート４は高められた横方向の負荷にさらされ得る。
【００９１】
開放は、逆の順番で行われる。この場合、終端位置から中間位置への調節部材１６の直線移動時に、調節部材１６の戻しローラ３５が、移動部分１４に設けられたアンダカット面３６上を転動し、したがって移動部分１４は横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向に、互いに対して移動されていない位置、ひいては第２の位置ＰＩが達成されるまで、連行される。連行体３９は、調節部材１６の、移動部分１４に対して相対的な図１ｂに示されているような非移動位置を超える長手方向の閉鎖方向ｚとは反対の方向への相対移動を制限する。中間位置から出発位置への調節部材１６のさらなる移動時に、移動部分１４は、該移動部分１４に対して移動されていない位置に位置する調節部材１６により、第２の位置ＰＩから図１ａに示した第１の位置ＰＯに移動されるので、閉鎖プレート４は、中間位置Ｉから図１ａに示した開放位置Ｏに長手方向軸線８に対して平行に運動させられる。
【００９２】
図２ａおよび図２ｃには、本発明の第２の実施の形態が図示されている。この第２の実施の形態は第１の実施の形態に対して、以下の点で異なっている。すなわち、スピンドル駆動部１５ａの代わりにピストン−シリンダユニット１５ｂがリニアアクチュエータ１５として、調節部材１６の直線移動のために使用されていて、調節部材１６と移動部分１４とを機械的に連結させる傾斜結合部が、斜面ガイド１７ａの代わりに平行四辺形ガイド１７ｂにより形成されている。したがって以下ではこれらの差異についてのみ言及する。この場合、共通の、既に上記で説明した特徴は改めて説明しない。
【００９３】
平行四辺形ガイド１７ｂは、互いに対して平行に配置された２つの脚部対３７を有している。これらの脚部対３７はそれぞれ第１の脚部軸線３８ａと、第２の脚部軸線３８ｂとを中心として旋回可能に調節部材１６および移動部分１４に結合されている。ピストン−シリンダユニット１５ｂにより長手方向軸線８に沿って移動可能な調節部材１６は、支持ローラ４０により走行軌道４１に沿ってガイドされており、走行軌道４１で、横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向に支持されている。脚部軸線３８ａおよび３８ｂは、幾何学的な移動部分軸線２４に対してそれぞれ平行に延びている。移動部分軸線２４は、長手方向軸線８に対して直角に延びており、横方向軸線９が幾何学的な垂線を形成する平面に位置している。脚部３７は、第１の位置ＰＯおよび第２の位置ＰＩでは傾斜していて、第１の位置ＰＯと第２の位置ＰＩとの間では、移動部分１４に設けられた各第１の旋回軸線３８ａが調節部材１６に設けられた各第２の旋回軸線３８ｂに対して長手方向の閉鎖方向ｚにずらされている。脚部３７は、第２の位置ＰＩと第３の位置ＰＣとの間で、移動部分１４に設けられた各第１の旋回軸線３８ａが図２ｃに第３の位置ＰＣにおいて示されているように長手方向の閉鎖方向ｚにずらされているか、または調節部材１６に設けられた各第２の脚部軸線３８ｂに対してほぼずらされていないように、配置され、かつ寸法設計されている。したがって、長手方向の閉鎖方向ｚへの調節部材１６の移動時に、長手方向の閉鎖方向ｚで移動部分１４がブロックされると、脚部３７が旋回して、移動部分１４は横方向の閉鎖方向ｙに移動される。斜面ガイド１７ａと同様に、平行四辺形ガイド１７ｂは、移動部分１４が長手方向軸線８に対して平行にガイドされ、したがって図２ａ〜図２ｃに示すように常に長手方向軸線８に対して平行に同じ量だけ強制的に位置調節されていることをもたらす。
【００９４】
斜面ガイド１７ａに対する平行四辺形ガイド１７ｂの利点は、戻しローラ３５が省略され得ることにある。なぜならば、平行四辺形ガイド１７ｂは、横方向の閉鎖方向ｙにも、横方向の閉鎖方向ｙとは反対の方向にも作用するからである。さらに、図２ｃに示した第３の位置ＰＣにおいて脚部軸線３８ａおよび３８ｂはほぼ互いに対してずらされないで配置されていることにより、閉鎖プレート４のロックが生じ得る。これに対して斜面ガイド１７ａの利点は、長手方向の力と横方向の力とが互いに比例関係にあるので、調節部材１６における長手方向力の検出により、閉鎖プレート４に作用する横方向力を正確に推測することができることである。
【符号の説明】
【００９５】
１  弁壁部
２  開口
３  弁座
４  閉鎖プレート
５  閉鎖面
６  弁ロッド
７  駆動ユニット
８  長手方向軸線
９  横方向軸線
１０  弁ケーシング
１１  真空領域
１２  駆動領域
１３  貫通部
１４  移動部分
１５  リニアアクチュエータ
１６  調節部材
１７ａ  斜面ガイド
１７ｂ  平行四辺形ガイド
１８  支持部分
１９  自由端
２０  接触面
２１  支持部
２２  滑子ガイド
２３  ガイド部分
２４  移動部分軸線
２５  旋回支承部
２６  第１のガイド部材
２７  第２のガイド部材
２８  第１のガイド軌道
２９  第２のガイド軌道
２９ａ  直線状のガイド軌道区分
２９ｂ  湾曲したガイド軌道区分
３０  楕円形
３０ａ  第１の楕円軸線
３０ｂ  第２の楕円軸線
３１  傾斜軸線
３３  斜面
３４  ローラ
３５  戻しローラ
３６  アンダカット面
３７  脚部
３８ａ  第１の脚部軸線
３８ｂ  第２の脚部軸線
３９  連行体
４０  支持ローラ
４１  走行軌道
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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