(57)【要約】      （修正有）【課題】組立容易性に優れていると共に、開弁動作終了時、すなわち、傾動動作から直動動作への移行時の振動や騒音の発生を抑制可能とし、さらに密閉動作の安定性に優れたゲートバルブを提供する。【解決手段】ゲートバルブ１は、弁体２が一端部に固定され、直動方向に移動可能で且つ保持部材４１に傾動可能に保持された弁ロッド６と、弁ロッドを介して弁体２に直動力を供給するエアシリンダからの直動力を、ストッパ部材により傾動力に変換するカム機構３１と、保持部材４１に係合して直動Ｂ２方向へ弁体２を移動可能な係合部材と、保持部材４１と係合部材６との衝突を緩和するショックアブソーバーとを備え、カム機構３１は、ローラ部材３５を回転自在に保持するローラ保持部材３８と、ローラ部材が転動可能なカム孔３２ａを持つカム部材３２を有し、カム孔３２ａは、ローラ部材の転動により、密閉用カム面及び密閉解除方向への解除用カム面を含む。【選択図】図２Ａ
2006046599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密室の通孔の軸芯に対して垂直な直動方向に移動可能であると共に、閉位置で傾動することにより前記通孔を密閉可能な弁体と、
一端部に前記弁体が固定された弁ロッドと、
前記弁ロッドを前記直動方向に移動可能に保持し、且つ、傾動軸を中心に前記弁ロッドを傾動可能に保持した保持手段と、
前記弁体が前記直動方向に移動する際に、前記弁体が前記閉位置に来た時に移動を規制する規制手段と、
前記弁ロッドを介して前記弁体に直動力を供給する駆動手段と、
前記規制手段により前記弁体の移動が前記閉位置で規制された状態において、前記駆動手段から供給された直動力を、前記弁ロッドを前記傾動軸を中心として傾動させる傾動力に変換する変換手段と、を備え、
前記変換手段は、
転動体と、
前記弁ロッド又は前記駆動手段の一方に対して相対的に固定され、前記転動体を回転自在に保持する転動体保持部材と、
前記駆動手段又は前記弁ロッドの他方に対して相対的に固定され、前記転動体が転動可能なカム孔が形成されたカム部材と、
前記転動体保持部材と前記カム部材との相対位置の変更を弾性的に許容しつつ、前記転動体保持部材及び前記カム部材との相対位置関係を一定に維持する圧縮コイルバネと、を有するゲートバルブであって、
前記通孔の密閉を解除する向きの傾動動作が完了した前記弁体を、前記通孔から遠ざかる直動方向へ移動させるように、前記駆動手段に連結されていると共に前記保持手段に係合可能な係合手段と、
前記弁体の動作が傾動動作から直動動作へ移行する際に、前記係合手段と前記保持手段との係合により発生する衝撃を緩和する緩衝手段と、をさらに備え、
前記カム部材に形成された前記カム孔の内周面は、
前記転動体が転動することにより前記弁体が前記通孔を密閉する向きに前記弁ロッドが傾動する密閉用カム面と、
前記転動体が転動することにより前記弁体による前記通孔の密閉を解除する向きに前記弁ロッドが傾動する解除用カム面と、を含み、
さらに、前記カム部材に形成された前記カム孔には、当該カム孔の円周方向の一部が切り欠かれ、前記転動体が通過可能な大きさを持つ開放部が形成されているゲートバルブ。
【請求項２】
前記保持手段には、前記変換手段により直動力が傾動力に変換されている間に生じる前記保持手段に対する前記係合手段の相対移動を許容するための溝部が形成され、
前記係合手段は、前記弁体の動作が傾動動作から直動動作に移行する際に、前記保持手段に形成された前記溝部の端面に係合することが可能となっており、
前記緩衝手段は、前記保持手段に形成された前記溝部の端面、又は、前記係合手段において前記保持手段に係合する面、のうちの少なくとも一方の係合面に設けられている請求項１記載のゲートバルブ。
【請求項３】
前記緩衝手段は、先端にラバー部を有するショックアブソーバを含み、
前記ラバー部の少なくとも一部が前記保持手段の係合面から突出するように、前記保持手段に前記ショックアブソーバが固定されている請求項２記載のゲートバルブ。
【請求項４】
前記緩衝手段は、前記係合手段の係合面の表面に固定されているラバー部材を含む請求項２又は３記載のゲートバルブ。
【請求項５】
前記開放部は、前記転動体保持部材側の部分で切り欠かれるように形成されている請求項１〜４の何れかに記載のゲートバルブ。
【請求項６】
前記カム部材に形成された前記カム孔の内周面は、前記密閉用カム面と前記解除用カム面との間に位置して、前記転動体を囲むことにより、前記弁体が前記通孔を密閉した状態を維持する維持用カム面を、さらに含み、
前記転動体は、前記カム孔の内周面に接触する転動面を持つローラを有しており、
前記維持用カム面は、前記ローラにおける少なくとも円周方向の１／３以上の前記転動面を囲むことが可能である請求項１〜５の何れかに記載のゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の開口部を開閉するゲートバルブに関し、例えば半導体装置の製造工程に用いられる真空処理室の開口部を気密に開閉可能なゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程のドライエッチング工程、スパッタリング工程或いはエピタキシャルウェハ形成工程等においては、複数の真空処理室が接続されたマルチチャンバ式真空処理装置が使用されている。
【０００３】
この種の真空処理装置では、ゲートを介して搬送室から真空処理室へウェハを搬入出するが、真空処理室の真空性や清浄性を確保するためにゲートバルブが設けられている。
【０００４】
このようなゲートバルブとして、弁ロッドに支持された弁体を、エアシリンダから供給された直動力により直動させてゲートに対向させ、さらに、当該エアシリンダから供給された直動力を利用して、カム部材に形成されたカム面に沿ってローラを転動させることにより、弁ロッドを傾動させて、弁体をゲートに押し付けてゲートを密閉するものが従来から知られている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
【特許文献１】特開平８−１２８５４２号公報
【特許文献２】特開２００３−２１２４４号公報
【特許文献３】特開２００４−４４６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、先ず、上記の特許文献１及び２に記載されたゲートバルブは、カム部材に形成されたカム面が閉じているため、ゲートバルブの組立時において、ローラをカム部材のカム孔に挿入して位置決めした状態で、当該ローラをローラ保持部材に取り付ける必要があり、ゲートバルブの組立容易性に劣る。
【０００６】
これに対し、上記の特許文献３に記載されたゲートバルブは、カム部材に形成されたカム面が開放されているが、このカム部材では、一つのカム面を密閉用カム面及び解除用カム面として兼用しており、しかも、弁体がゲートを密閉している状態において、維持用カム面によりローラの転動面がそれ程多く包囲されていないので、弁体によるゲートの密閉解除時や密閉維持状態におけるローラの安定性に優れているとは言い難い。
【０００７】
次に、上記の特許文献１及び２に記載されたゲートバルブは、ゲートを開く動作において傾動動作から直動動作に移行する際に、ローラを傾斜長孔の端部に接触させたり（上記の特許文献１参照）、ピン部材を係合用孔部に係合させて（上記の特許文献２参照）、金属部材同士が直接接触した状態（所謂メタルタッチな状態）で移行するため、エアシリンダの駆動力が弁体に伝達する際に振動や騒音が発生するという問題がある。
【０００８】
特に、ゲートバルブが大型化すると、弁体や弁ロッド等の可動部の質量が増加すると共に、当該可動部を駆動させるエアシリンダにも大きな駆動力が要求されることとなるので、これに伴って、開弁動作終了時、すなわち、傾動動作から直動動作への移行時に生じる振動や騒音が顕著になる。また、ゲートバルブが高速化した場合にも、傾動動作から直動動作への移行時に生じる衝撃が増加するので、これに伴って振動や騒音が顕著になる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、組立容易性に優れていると共に、開弁動作終了時、すなわち、傾動動作から直動動作への移行時の振動や騒音の発生を抑制可能とし、さらに密閉動作の安定性に優れたゲートバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するために本発明によれば、気密室の通孔の軸芯に対して垂直な直動方向に移動可能であると共に、閉位置で傾動することにより前記通孔を密閉可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定された弁ロッドと、前記弁ロッドを前記直動方向に移動可能に保持し、且つ、傾動軸を中心に前記弁ロッドを傾動可能に保持した保持手段と、前記弁体が前記直動方向に移動する際に、前記弁体が前記閉位置に来た時に移動を規制する規制手段と、前記弁ロッドを介して前記弁体に直動力を供給する駆動手段と、前記規制手段により前記弁体の移動が前記閉位置で規制された状態において、前記駆動手段から供給された直動力を、前記弁ロッドを前記傾動軸を中心として傾動させる傾動力に変換する変換手段と、を備え、前記変換手段は、転動体と、前記弁ロッド又は前記駆動手段の一方に対して相対的に固定され、前記転動体を回転自在に保持する転動体保持部材と、前記駆動手段又は前記弁ロッドの他方に対して相対的に固定され、前記転動体が転動可能なカム孔が形成されたカム部材と、前記転動体保持部材と前記カム部材との相対位置の変更を弾性的に許容しつつ、前記転動体保持部材及び前記カム部材との相対位置関係を一定に維持する圧縮コイルバネと、を有するゲートバルブであって、前記通孔の密閉を解除する向きの傾動動作が完了した前記弁体を、前記通孔から遠ざかる直動方向へ移動させるように、前記駆動手段に連結されていると共に前記保持手段に係合可能な係合手段と、前記弁体の動作が傾動動作から直動動作へ移行する際に、前記係合手段と前記保持手段との係合により発生する衝撃を緩和する緩衝手段と、をさらに備え、前記カム部材に形成された前記カム孔の内周面は、前記転動体が転動することにより前記弁体が前記通孔を密閉する向きに前記弁ロッドが傾動する密閉用カム面と、前記転動体が転動することにより前記弁体による前記通孔の密閉を解除する向きに前記弁ロッドが傾動する解除用カム面と、を含み、さらに、前記カム部材に形成された前記カム孔には、当該カム孔の円周方向の一部が切り欠かれ、前記転動体が通過可能な大きさを持つ開放部が形成されているゲートバルブが提供される。
【００１１】
本発明では、弁ロッドに支持された弁体を駆動手段により直動方向に移動させて気密室の通孔に対向させた後、さらに、当該駆動手段による直動力によりカム部材のカム孔の内周面に沿って転動体を転動させることにより弁ロッドを傾動させ、弁体を通孔に押し付けて密閉するゲートバルブにおいて、カム部材のカム孔の内周面に、弁体が通孔を密閉するための密閉用カム面と、当該密閉を解除するための解除用カム面と、の２つの面を含ませ、さらに、カム孔に、当該カム孔の円周方向の一部が切り欠かれ、前記転動体が通過可能な大きさを持つ開放部を形成する。このような開放部をカム部材のカム孔に設けることにより、ゲートバルブの組立時において、この開放部から転動体を挿入してゲートバルブを容易に組み立てることが出来るので、ゲートバルブの組立容易性の向上を図ることが可能となる。
【００１２】
また、カム部材のカム孔において、密閉用カム面と解除用カム面とを別個に設けることにより、密閉解除時にローラを安定して転動させることが出来るので、弁体による通孔の密閉動作の安定性を向上させることが可能となる。
【００１３】
さらに、弁ロッドと係合手段との係合により発生する衝突を緩和する緩衝手段を設けることにより、ゲートバルブによる通孔を開く動作において傾動動作から直動動作に移行する際に、金属部材同士が直接接触することがなくなるので、振動や騒音が発生するのを抑制することが可能となる。
【００１４】
上記発明において、前記保持手段には、前記変換手段により直動力が傾動力に変換されている間に生じる前記保持手段に対する前記係合手段の相対移動を許容するための溝部が形成され、前記係合手段は、前記弁体の動作が傾動動作から直動動作に移行する際に、前記保持手段に形成された前記溝部の端面に係合することが可能となっており、前記緩衝手段は、前記保持手段に形成された前記溝部の端面、又は、前記係合手段において前記保持手段に係合する面、のうちの少なくとも一方の係合面に設けられているように構成することが出来る。
【００１５】
上記発明において、前記緩衝手段は、先端にラバー部を有するショックアブソーバや、前記係合手段の係合面の表面に固定されているラバー部材を含むように構成することが出来る。緩衝手段がショックアブソーバを含む場合には、前記ラバー部の少なくとも一部が前記保持手段の係合面から突出するように、前記保持手段に前記ショックアブソーバが固定されているように構成することが出来る。
【００１６】
上記発明において、前記開放部は、前記転動体保持部材側の部分で切り欠かれるように形成されていることが出来る。これにより、ゲートバルブの組立時において、転動体をカム孔により容易に挿入し易くなり、ゲートバルブの組立容易性がさらに向上する。
【００１７】
上記発明において、前記カム部材に形成された前記カム孔の内周面は、前記密閉用カム面と前記解除用カム面との間に位置して、前記転動体を囲むことにより、前記弁体が前記通孔を密閉した状態を維持する維持用カム面を、さらに含み、前記転動体は、前記カム孔の内周面に接触する転動面を持つローラを有しており、前記維持用カム面は、前記ローラにおける少なくとも円周方向の１／３以上の前記転動面を囲むことが可能であるように構成することが出来る。これにより、弁体による通孔の密閉維持状態において、カム孔によりローラを安定して保持することが出来、弁体による通孔の密閉動作が安定する。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明してきたように、本発明によれば、組立容易性に優れていると共に開弁動作終了時、すなわち、傾動動作から直動動作への移行時の振動や騒音の発生を抑制可能とし、さらに密閉動作の安定性に優れたゲートバルブを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係るゲートバルブを示す一部破断した正面図、図２Ａ〜図２Ｄは図１のII-II線に沿った断面図であり、図２Ａは弁ロッドの最大下降状態を示す図、図２Ｂは弁ロッドの最大上昇状態を示す図、図２Ｃはカム機構の動作によりゲートを閉じている状態を示す図、図２Ｄはカム機構の動作によりゲートを開いている状態を示す図、図３は図１のIII-III矢視図、図４Ａは図１のIV部の拡大断面図、図４Ｂ及び図４Ｃは図１のIV部の要部側面図であり、図４Ｂはカム機構が非可動な状態を示す図、図４Ｃはカム機構が可動している状態を示す図、図５Ａ及び図５Ｂは本発明の実施形態に係るゲートバルブのカム機構を示す拡大断面図であり、図５Ａはゲートを密閉する前の状態におけるカム機構を示す図、図５Ｂはゲートを密閉した状態におけるカム機構を示す図、図６は図５ＡのVI-VI線に沿った断面図、図７は本発明の実施形態に係るゲートバルブが適用される真空処理装置の一例を示す斜視図である。
【００２０】
本発明の実施形態に係るゲートバルブは、例えば図７に示す真空処理装置１０１に適用することが出来る。同図に示す真空処理装置１０１では、被処理物であるウェハＷを、搬出入路１０４の搬出入口１０３から図外の搬送装置を用いて搬送室１０２内に搬入し、搬送室１０２内に設けられた真空ロボット１０７によって保持する。ウェハＷが真空搬送ロボット１０７によって保持されると、搬出入口１０３を閉じ、搬送室１０２内を真空引きする。このとき、上記の各ゲートバルブは各ゲートＧを密閉した状態となっている。
【００２１】
搬送室１０２内の真空引きを完了すると、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、真空搬送ロボット１０７によってウェハＷを所定の真空処理室１０５に搬送する。このとき、当該真空処理室１０５において処理を行うために、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを閉じ、ウェハＷに対して所定の処理を行う。
【００２２】
ウェハＷに対する所定の処理を完了したら、ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、再度、真空搬送ロボット１０７によってウェハＷを当該真空処理室１０５から取り出し、搬出入路１０３から真空処理装置１０１外に自動的に搬出する。
【００２３】
以下、図１乃至図６を参照しながら、真空処理装置１０１のゲートＧを気密に開閉する、本実施形態に係るゲートバルブについて説明する。なお、図１において基板５２より上側が、図７に示す真空処理室１０５に相当し、基板５２より下側が真空処理室１０５の室外に相当する。この真空処理室外を符号１０８で示す。
【００２４】
図１及び図２Ａに示す本実施形態に係るゲートバルブ１は、弁体２と、連結部材４を介して弁体２にそれぞれ連結された２つの弁ロッド６と、２つのシールベローズ１０と、カム機構３１と、２つのエアシリンダ６０と、２つの圧縮コイルバネ８０と、を備えている。ここで、カム機構３１は本発明の変換手段の具体例に相当し、エアシリンダ６０は本発明の駆動手段の具体例に相当する。
【００２５】
弁体２は平板状の部材から形成され、真空処理室１０５のゲートＧを開閉可能であり、且つ、ゲートＧに対して傾動することにより当該ゲートＧをＯリング２ａを介して密閉することが可能となっている。なお、Ｏリング２ａは、弁体２に形成された脱落防止用の溝に嵌入されている。
【００２６】
なお、本実施形態においては、弁体２として平板状の部材を用いたが、ゲートＧが曲面形状を有する場合には、適宜これに応じた形状とすることも可能である。また、半導体製造工程のゲートバルブとして使用する場合には、弁体２を構成する材料は、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等が望ましい。
【００２７】
弁ロッド６は、当該弁ロッド６の一端に、連結部材４を介して弁体２が例えばボルト締結され、当該弁ロッド６の他端が、真空処理室１０５の取付用基板５２の挿入孔５２ａ、及び、当該取付用基板５２にＯリング８ｂを介して取り付けられた固定リング部材８の挿入孔８ａから、真空処理室外１０８に突出するように設けられている。
【００２８】
弁ロッド６の他端には、溶接等により保持部材４１が連結され、当該保持部材４１によって弁ロッド６が保持されている。詳細は後述するが、この保持部材４１は、傾動軸４１ａを中心に回転自在に構成されているので、弁ロッド６も傾動軸４１ａを中心に傾斜可能となっている。なお、半導体製造工程のゲートバルブとして使用する場合には、弁ロッド６を構成する材料は、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等が望ましい。
【００２９】
シールベローズ１０は、真空処理室１０５側と弁ロッド６との間をシールするための金属製部材であり、弁ロッド６の直動及び傾動に伴って伸縮可能となっている。このシールベローズ１０の一端は、基板５２の下部にＯリング８ｂを介して固定された固定リング部材８に、例えば溶接等の接合方法により気密状態を保って固定されている。シールベローズ１０の他端は、弁ロッド６に嵌合固定された固定リング部材１１に、例えば、溶接等の接合方法によって固定されている。なお、固定リング部材１１と弁ロッド６との間にはＯリング１１ａが介在され、これにより、弁ロッド６が直動及び傾動しても、上記の真空処理室１０５をシールすることが出来、外部からパーティクル等の汚染物質が侵入するのを防止することが出来る。
【００３０】
保持部材４１は、２つの弁ロッド６の下端部を覆うような形状の金属製部材であり、一端上部に各シールベローズ１０を受容すると共に、その外周において相互に対向する位置から外側に向かって突出している傾動軸４１ａがそれぞれ形成されている。また、このシールベローズ１０を受容する底部には、弁ロッド６を嵌合挿入する挿入孔４１ｂがそれぞれ形成されており、弁ロッド６が保持部材４１に例えばボルト締結等により固定されている。
【００３１】
保持部材４１に形成された２つの傾動軸４１ａのそれぞれには、銅系の含油材から成る無給油型軸受４２が装着され、これにより、保持部材４１は、傾動軸４１ａを中心に傾動可能となっており、これに伴って、弁ロッド６も傾動可能となっている。また、含油材を用いているのでメンテナンスフリーとなっている。
【００３２】
傾動軸４１ａを回転自在に保持する軸受４２は、軸受保持部材４３を介してガイド本体４４にボルト締結等により連結されている。また、２つのエアシリンダ６０の対向する側面には、弁ロッド６の直動方向Ｂ１、Ｂ２に沿ってガイドレール４５がそれぞれ設けられており、ガイド本体４４は、このガイドレール４５により直動方向Ｂ１、Ｂ２に移動可能に保持されている。
【００３３】
ガイドレール４５の上端には、ストッパ部材１２がそれぞれ設けられている。なお、ストッパ部材１２は、本発明の規制手段の具体例に相当する。このストッパ部材１２は、直動方向Ｂ１、即ち、弁体２がゲートＧを閉じる向きに直動するとき、軸受４２の軸受保持部材４３にそれぞれ当接して、保持部材４１（弁ロッド６）の直動を規制する。このストッパ部材１２の当接面に形成された凹部には、ウレタンゴムから構成される吸収部材１２ａが嵌合されており、ストッパ部材１２による規制時に、軸受保持部材４３がこの吸収部材１２ａに当接することで、この吸収部材１２ａが衝突時に生じる衝撃を吸収する。
【００３４】
また、軸受保持部材４３がストッパ部材１２に当接して弁体２がゲートＧを閉じたとき、軸受保持部材４３には、図３に矢印Ｙで示す方向に反力が作用するが、これをガイドレール４５のみで受けるとガイドレール４５の寿命が短くなる。そこで本例では、ストッパ部材１２に、軸受保持部材４３を受容可能な凹状部１２ｂを形成することで、弁体２がゲートＧを閉じたときに軸受保持部材４３に作用する矢印Ｙ方向の反力を軸受保持部材４３とストッパ部材１２とで受けることとしている。これにより、ガイドレール４５には余分な負荷が作用せず耐久性が向上する。
【００３５】
エアシリンダ６０は、基板５２の真空処理室外側１０８にボルト締結によって固定されている。このエアシリンダ６０は、圧縮空気によって伸縮するピストンロッド６１を内蔵し、これらのピストンロッド６１の先端は、連結板３０にそれぞれボルト締結によって固定されている。エアシリンダ６０のピストンロッド６１は、直動方向Ｂ１及びＢ２に伸縮し、これにより連結板３０も直動方向Ｂ１及びＢ２に直動する。
【００３６】
連結板３０には、２つの係合部材７１がボルト締結されている。この係合部材７１は、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、保持部材４１の外周の両側部に直動方向Ｂ１及びＢ２に沿って形成された溝部４１ｃに嵌合するように設けられている。これら２つの係合部材７１は、図４Ｂに示すように、連結板３０が直動方向Ｂ２、即ち、弁体２がゲートＧを開く方向に直動するときには、溝部４１ｃの係合面４１ｄと係合して保持部材４１を直動方向Ｂ２に引っ張る。これに対し、図４Ｃに示すように、連結板３０が直動方向Ｂ１、即ち、弁体２がゲートＧを閉じ、且つ、密閉する方向に直動するときには、保持部材４１と連結板３０との相対移動を一定の範囲、即ち、後述するカム機構３１による移動量を許容する。従って、この係合部材７１の係合により、後述する圧縮コイルバネ８０の反力を受けて相互に離れようとする保持部材４１と連結板３０との相対的な位置決めがなされている。なお、特に図示しないが、係合部材７１において保持部材４１と摺動する部分には、銅系の含油材から成る無給油型含油軸受が設けられており、保持部材４１と係合部材７１との相対移動の際の摺動の円滑化が図られている。
【００３７】
さらに、本実施形態では、係合部材７１と保持部材４１との衝撃を緩和するためのショックアブソーバ４６が設けられている。このショックアブソーバ４６は、図４Ａに示すように、その外周に雄ネジが形成されたネジ部４６ａと、当該ネジ部４６ａの先端に固定されたラバー部４６ｂと、前記ネジ部４６ａに螺合してショックアブソーバ４６を保持部材４１に固定するナット４６ｃと、を有している。そして、このショックアブソーバ４６は、同図に示すように、ネジ部４６ａの雄ネジを、保持部材４１に形成された取付孔４１ｆの雌ネジに螺合させながら、ネジ部４６ａを取付孔４１ｆに挿入し、ラバー部４６ｂが係合面４１ｄから上方に向かって突出するような位置で、当該取付孔４１ｆから下方に飛び出たネジ部４６ａの下端部にナット４６ｃが螺合することにより、保持部材４１に固定されている。また、係合部材７１の係合面７１ａにもラバー部材７２が接着等の手法により固定されている。これにより、連結板３０の直動方向Ｂ２への直動動作において係合部材７１が保持部材４１の係合面４１ｄに係合する際に、係合部材７１のラバー部材７２と、ショックアブソーバ４６のラバー部４６ｂとが当接するので、ゲートＧを開く動作において傾動動作から直動動作に移行する際に発生する振動及び騒音を緩和することが可能となっている。すなわち、後述するカム機構３１のローラ３５とカム３２の相対位置が図２Ｃ（弁閉じ状態）から図２Ｂ（弁開き状態）となる場合に、係合面７１ａと保持部材４１が突き当たる際に振動及び騒音を緩和することが可能となっている。ゲートバルブの動作が高速化、すなわち、係合部材７１の動きが速くなるにつれ、係合面７１ａと保持部材４１が突き当たる際に発生する振動、騒音は増大するため、ゲートバルブの弁の開閉の高速化においてその低減効果は顕著となる。また、ゲートバルブが大型化するとそれに伴って係合部材７１や保持部材４１の重量も大きくなるので、上記と同様な効果を得ることが出来る。
【００３８】
ここで、係合部材７１は、本発明の係合手段の具体例に相当し、ショックアブソーバ４６及びラバー部材７２は、本発明の緩衝手段の具体例に相当する。
【００３９】
なお、上述のショックアブソーバ４６及びラバー部材７２は、吸収すべき衝撃力に合わせて、複数個設置することが出来る。また、ショックアブソーバ４６及びラバー部材７２は、吸収すべき衝撃力に合わせて、任意の大きさに設定することが出来る。さらに、上述の実施形態では、保持部材４１と係合部材７１との両方に緩衝部材４６、７２を設けたが、本発明では特にこれに限定されず、係合部材７１又は保持部材４１の少なくとも一方に緩衝部材７２又は４６を設けても良い。
【００４０】
カム機構３１は、上記の保持部材４１と連結板３０との間に設けられており、連結板３０を通じてエアシリンダ６０から供給される直動力によって弁ロッド６を直動させ、且つ、ストッパ部材１２による直動動作の規制時に、エアシリンダ６０から供給される直動力を傾動力に変換し、弁体２がゲートＧを密閉する方向に向かって傾動軸４１ａを中心にして弁ロッド６を傾動させる。
【００４１】
図５Ａ、図５Ｂ及び図６は、このカム機構３１の具体的構造を示す断面図である。同図に示すように、カム機構３１は、ローラ３５ａ及びローラシャフト３５ｂから成るローラ部材３５と、保持部材４１の下端部にネジ４１ｅ（図２Ａ参照）により固定されたローラ保持部材３８と、連結板３０においてローラ保持部材３８に対向する位置に固定されたカム部材３２と、保持部材４１と連結板３０とを連結する圧縮コイルバネ８０（図１及び図２Ａ参照）と、を備えている。なお、図５ＡはゲートＧを密閉する前の状態におけるカム機構３１を示し、図５ＢはゲートＧを密閉した状態におけるカム機構３１を示す。
【００４２】
カム部材３２は、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、滑らかに連続する直動用カム面３２ｂ、密閉用カム面３２ｃ、維持用カム面３２ｄ、及び、解除用カム面３２ｅから成る内周面を持つカム孔３２ａを備えている。
【００４３】
このカム孔３２ａにおいて、凹状曲面から成る直動用カム面３２ｂは、弁ロッド６が直動方向Ｂ１又はＢ２に沿って移動する際にローラ３５ａを受容する。
【００４４】
凸状曲面から成る密閉用カム面３２ｃは、弁ロッド６が直動方向Ｂ１に移動して規制位置に達した際に、ローラ３５ａが当該カム面３２ｃを転がることにより、弁体２がゲートＧを密閉する向きに弁ロッド６及び保持部材４１に傾動力を発生させる。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいてこの密閉用カム面３２ｃはハッチングにより示されている。
【００４５】
維持用カム面３２ｄは、密閉用カム面３２ｃと解除用カム面３２ｅとの間に位置した凹状曲面から成り、当該カム面３２ｄによりローラ３５ａを包囲することにより、弁体２によるゲートＧの密閉を安定させる。
【００４６】
さらに、凹状曲面から成る解除用カム面３２ｅは、ローラ３５ａが当該カム面３２ｅを転がることにより、弁体２によるゲートＧの密閉を解除する向きに弁ロッド６及び保持部材４１に傾動力を発生させる。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいてこの解除用カム面３２ｅはハッチングにより示されている。
【００４７】
即ち、ローラ３５ａがカム孔３２ａの内周面を転動することにより、カム部材３２とローラ保持部材３８との直動方向Ｂ１及びＢ２の相対位置関係が変化すると共に、傾動方向Ｃ１及びＣ２の方向の相対位置関係が変化し、これにより、弁ロッド６は保持部材４１の傾動軸４１ａを中心に傾動することになる。この動作の詳細はさらに後述する。
【００４８】
このカム孔３２ａは、ローラ３５ａの直径がφＹである場合において、密閉用カム面３２ｃが中心点ＯＰを中心とした半径Ｘの曲線で形成されているのに対し、当該密閉用カム面３２ｃに対向している解除用カム面３２ｅが、所定のクリアランスδを加味して、同一の中心点ＯＰを中心とした半径Ｘ＋Ｙ＋δで形成されている。このため、ローラ３５ａが密閉用カム面３２ｃを転動する際には、ローラ３５ａと解除用カム面３２ｅとの間にクリアランスδを維持しながら転動することが可能となっており、ローラ３５ａが解除用カム面３２ｅを転動する際には、ローラ３５ａと密閉用カム面３２ｃとの間にクリアランスδが維持しながら転動することが可能となっている。
【００４９】
また、このカム孔３２ａの維持用カム面３２ｄは、図５Ｂに示すように、ローラ３５ａにおける少なくとも円周方向の１／３以上の転動面を包囲することが可能な大きさを有しており、好ましくは、円周方向の１／２以上の転動面を包囲することが可能な大きさを有している。これにより、ローラ３５ａがカム孔３２ａの維持用カム面３２ｄに包囲されている状態において、カム孔３２ａがローラ３５ａを安定して保持することが出来、弁体２によるゲートＧの密閉が安定する。
【００５０】
さらに、このカム部材３２のカム孔３２ａには、当該カム孔３２ａの円周方向の一部が切り欠かれた開放部３２ｆが形成されている。この開放部３２ｆは、ローラ３５ａを挿入可能な幅を有している。このような開放部３２ｆをカム部材３２に形成することにより、ゲートバルブ１の組立時において、カム孔３２ａに挿入・位置決めした状態のローラ３５ａをローラ保持部材３８にローラシャフト３５ｂを介して取り付ける必要がなくなり、この開放部３２ｆからカム孔３２ａに挿入することにより、ゲートバルブ１を容易に組み立てることが可能となっている。また、この開放部３２ｆは、ローラ保持部材３８側の部分で切り欠かれるように形成されているので、ゲートバルブ１の組立時において、ローラ保持部材３８に対して固定された状態のローラ３５ａをカム孔３２ａにより容易に挿入し易くなり、ゲートバルブ１の組立容易性がさらに向上する。さらに、カム部材３２のカム孔３２ａの円周方向の一部が切り欠かれた開曲線とすることにより、閉曲線で形成した場合と比較して、ワイヤーカット等によるカム部材３２の加工コストを低減することが出来る。さらに、カム孔３２ａが開放部３２ｆで切り欠かれていることにより、ゲートを開く動作において傾動動作から直動動作に移行する際に、ローラ３５ａ及びローラシャフト３５ｂがカム孔３２ａの内周面に接触することがなくなり、衝撃力がかからなくなるので、ローラ３５ａやローラシャフト３５ｂの潰れや折れ等の破損を防止することが出来る。
【００５１】
特に、本実施形態のローラ部材３５は、図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示すように、２つのローラ３５ａと１つのローラシャフト３５ｂとから構成されている。
【００５２】
ローラシャフト３５ｂは円柱体から成り、ローラ保持部材３８に回転自在に支持されている。また、ローラシャフト３５ｂの軸方向の両端部にはリング部材３５ｃが嵌合され、これらリング部材３５ｃがローラ保持部材３８に係合することで、ローラシャフト３５ｂは、ローラ保持部材３８の３カ所の保持面３８ａに対して軸方向の移動が規制された状態で保持されている。
【００５３】
一方、２つのローラ３５ａも円柱体から成り、ローラシャフト３５ｂにより、ローラ保持部材３８の凹部３８ｂ内に回転自在に支持されている。このローラ３５ａは円柱面から成る転動面を有し、この転動面が上記のカム部材３２のカム孔３２ａの内周面を転がり、且つ、ローラ３５ａの内周面がローラシャフト３５ｂに対して摺動しながら回転する。また、ローラ３５ａの転動面がカム部材３２のカム孔３２ａの内周面を転がる際には、ローラシャフト３５ｂもローラ保持部材３８の支持部に対して摺動しながら連れ回る。
【００５４】
即ち、本実施形態のローラ部材３５は、ローラ３５ａの内周面とローラシャフト３５ｂの外周面、及び、ローラシャフト３５ｂの外周面とローラ保持部材３８の保持面３８ａといった２つの摺動面を備えているので、仮に一方の摺動面が円滑に回転しなくても、他方の摺動面で円滑に回転するので、ローラ３５ａがカム部材３２のカム孔３２ａの内周面に対して摺動するのを防止出来、転動動作が確実に行われるようになっている。
【００５５】
なお、ローラ部材３５には大きな荷重が印加されるので、ローラ３５ａやローラシャフト３５ｂには、強度が比較的強く、耐摩耗性の高い金属材料を使用することが望ましい。
【００５６】
圧縮コイルバネ８０は、図４Ａに示すように、保持部材４１の端部に形成された固定溝４１ｅにその一端が嵌合固定されており、特に図示しないが、その他端が連結板３０に形成された固定溝に嵌合固定されている。この圧縮バネ８０は、係合部材７１と保持部材４１とが係合している状態において、弁体２、弁ロッド６及び保持部材４１の荷重量より大きな反力が得られるように圧縮して設けられており、この状態において、係合部材７１と保持部材４１との間には相当の反力が作用している。
【００５７】
連結板３０と保持部材４１との間をこの圧縮コイルバネ８０で直接連結することによって、この圧縮コイルバネ８０の直動方向の反力が、カム部材３２とローラ保持部材３８とを引き離そうとする方向に作用する。その結果、カム部材３２とローラ保持部材３８との相対位置の変更を弾性的に許容しつつ、カム部材３２とローラ保持部材３８との相対位置関係を一定に維持するように機能する。
【００５８】
さらに本例では、図２Ａに示すように、傾動軸４１ａが紙面に直角となる平面図において、圧縮コイルバネ８０が、無負荷状態の形状からオフセットした状態で保持部材４１と連結板３０との間に介装されている。同図に示す例では、圧縮コイルバネ８０の連結板３０側の端部が、保持部材４１側の端部に対して右側に偏るように装着されている。この圧縮コイルバネ８０のオフセット設置により、その反力が保持部材４１と連結板３０との間に作用し、カム部材３２とローラ保持部材３８（延いてはローラ３５ａ）とを密着させる方向に作用することになる。これにより、ローラ３５ａがカム部材３２のカム孔３２ａの内周面を転動する際においても、ローラ３５ａとカム孔３２ａの内周面との間に隙間が生じることがなく、振動や騒音を防止することが出来る。また、弁体２がゲートＧを閉じた状態においては、圧縮コイルバネ８０のオフセット量は最大になることから、上述した反力も最大となり、これにより、弁体２がゲートＧを開けようとする際にエアシリンダ６０の駆動力に加えて圧縮バネ８０からも弁体２を開けようとする方向の反力が作用することになる。その結果、真空圧等によって弁体２がゲートＧに密着していても開動作を円滑に行うことが出来る。
【００５９】
次に、上記構成のゲートバルブ１の動作について説明する。
【００６０】
図２ＡはゲートＧを全開にした状態、図２Ｂは弁体２がゲートＧに接近するように直動方向Ｂ１の上死点に達した状態、図２ＣはゲートＧを全閉にした状態、図２Ｄは、弁体２の傾動動作を解除した状態をそれぞれ示す。なお、図２Ａに示す全開状態においては、ローラ３５ａはカム部材３２の直動用カム面３２ｂに当接している。
【００６１】
先ず、図２Ａに示す全開状態からゲートＧを閉じる場合には、エアシリンダ６０を駆動して連結板３０を直動方向Ｂ１に引っ張る。これにより、弁体２は、図２Ｂに示すように、直動方向Ｂ１に向かってゲートＧを閉じる位置まで移動するが、この状態では、弁体２はゲートＧを密閉していない。
【００６２】
なお、上述のように、圧縮コイルバネ８０による反力が、弁体２、弁ロッド６及び保持部材４１の荷重量より大きく設定されていることにより、図２Ａに示す状態から図２Ｂに示す状態に至る迄の間の弁体２の直動方向Ｂ１に向かう移動の際には、圧縮コイルバネ８０の反力によって、ローラ３５ａはカム部材３２の直動用カム面３２ｂに当接した状態を保ちながら、且つ、図４Ｂに示すように係合部材７１の係合面７１ａが保持部材４１の係合面４１ｅに係合した状態で、直動方向Ｂ１に移動する。
【００６３】
弁ロッド６が図２Ｂに示す位置に到達すると、保持部材４１の傾動軸４１ａの軸受４２を保持している軸受保持部材４３がストッパ部材１２に当接し、弁ロッド６及び保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制される。この際、本実施形態では、図３に示すように、ストッパ部材１２に形成された凹状部１２ｂに軸受保持部材４３が受容されることにより、弁体２の傾動に伴ってガイドレール４５に余分な負荷が印加されるのを防止している。
【００６４】
図２Ｂに示す弁ロッド６及び保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制された状態からさらにエアシリンダ６０からの直動力が供給されると、圧縮コイルバネ８０の弾性力を抗してカム機構３１が動作し、図２Ｃに示すように、弁ロッド６は弁体２がゲートＧを密閉する向きに向けて傾動する。
【００６５】
このときのカム機構３１の動作を図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。
【００６６】
弁ロッド６及び保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制された状態からさらにエアシリンダ６０によってローラ保持部材３８が直動方向Ｂ１に押されると、図５Ａに示すように、ローラ保持部材３８に保持されたローラ３５ａが、カム部材３２のカム孔３２ａの直動用カム面３２ｂに接触している状態から、圧縮コイルバネ８０の弾性力に抗して、維持用カム面３２ｄに向かって転がり始める。
【００６７】
ローラ３５ａがカム部材３２の直動用カム面３２ｂから維持用カム面３２ｄに向かって転がり始めると、ローラ３５ａはローラシャフト３５ｂに対して回転すると共に、ローラシャフト３５ｂもローラ保持部材３８の保持面３８ａに対して同方向に連れ廻る。このとき、ローラ３５ａとローラシャフト３５ｂとの間、又は、ローラシャフト３５ｂとローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間の何れか一方の潤滑性が低下している場合であっても、他方が摺動するので、結局、ローラ３５ａはカム孔３２ａの内周面を転がることができ、摺動することはない。
【００６８】
図５Ｂに示すようにローラ３５ａがカム部材３２の密閉用カム面３２ｃから維持用カム面３２ｄまで転がると、圧縮コイルバネ８０は、直動方向Ｂ１及びＢ２に関して圧縮され、且つ、弁ロッド６の傾動方向Ｃ１及びＣ２にもさらに変形し、連結板３０と保持部材４１との間には、直動方向Ｂ１及びＢ２と傾動方向Ｃ１及びＣ２に圧縮コイルバネ８０の復元力が作用する。このとき、弁ロッド６及び保持部材４１は直動方向Ｂ１への直動はストッパ部材１２により規制されているが、係合部材７１は、図４Ｃに示すように、保持部材４１の溝部４１ｃに沿って移動し、直動方向Ｂ１への直動が許容される。
【００６９】
一方、ローラ３５ａがカム部材３２の密閉用カム面３２ｃから維持用カム面３２ｄに至る迄の間に密閉用カム面３２ｃを転動すると、図２Ｃに示すように、弁ロッド６及び保持部材４１が、傾動軸４１ａを中心として、密閉用カム面３２ｃのリフト量Ｌ（図５Ａ参照）に対応した傾動量αを傾斜し、弁体２に設けたＯリング２ａがゲートＧの外周に押圧され、Ｏリング２ａが押し潰される。この状態において、ローラ３５ａにおける少なくとも１／３以上の転動面が維持用カム面３２ｄにより包囲されているので、カム孔３２ａがローラ３５ａを安定して保持することが出来、弁体２によるゲートＧの密閉が安定する。また、この状態において、係合部材７１の係合面７１ａと保持部材４１の保持面４１ｄとの間は、カム機構３１の作動ストローク分離れた状態となっている。
【００７０】
これに対し、真空処理室１０５のゲートＧを開く動作は、エアシリンダ６０を上記とは逆向きに駆動する。即ち、ピストンロッド６１をエアシリンダ６０から伸ばすことによって行う。
【００７１】
弁ロッド６から、弁体２がゲートＧを密閉する向きのエアシリンダ６０の直動力を解放すると、ローラ３５ａはカム部材３２の維持用カム面３２ｄに位置する状態から、圧縮コイルバネ８０の復元力によって、解除用カム面３２ｅを転がり、図２Ｄに示すように、弁ロッド６が傾動軸４１ａを中心として回転して直立し、弁ロッド６の動作が傾動動作から直動動作に移行する。
【００７２】
この傾動動作から直動動作への移行の際、図４Ｂに示すように、係合部材７１が保持部材４１に係合することにより、カム部材３２からローラ保持部材３８が離遠するのを制限するが、本実施形態では、この係合部材７１の係合面７１ａと保持部材４１の係合面４１ｄとの間にショックアブソーバ４６及びラバー部材７２が介在しているので、金属製の係合部材７１と、同様に金属製の保持部材４１とが直接接触することがなくなり、振動や騒音が発生するのを防止される。
【００７３】
弁ロッド６の動作が直動動作に移行すると、エアシリンダ６０の駆動により連結板３０が直動方向Ｂ２に押され、これにより、弁体２は、図２Ａに示すようなゲートＧを開いた位置まで移動する。
【００７４】
以上のように、本実施形態に係るゲートバルブ１では、カム部材３２のカム孔３２ａの内周面に、弁体１がゲートＧを密閉するための密閉用カム面３２ｃと、当該密閉を解除するための解除用カム面３２ｅと、を含ませ、さらに、カム孔３２ａに、当該カム孔の円周方向の一部が切り欠かれ、前記転動体が通過可能な大きさを持つ開放部３２ｆを形成することにより、ゲートバルブ１の組立時において、カム部材３２のカム孔３２ａに形成された開放部３２ｆからローラ３５ａを挿入して、ゲートバルブ１を容易に組み立てることが出来るので、ゲートバルブ１の組立容易性の向上を図ることが可能となる。
【００７５】
また、カム部材３２のカム孔３２ａにおいて、密閉用カム面３２ｃと解除用カム面３２ｅとを別個に設けることにより、密閉解除時にローラを安定して転動させることが出来、弁体２によるゲートＧの密閉動作の安定性を向上させることが可能となる。
【００７６】
さらに、弁ロッド６を保持している保持部材４１と係合部材７１との衝突を緩和するショックアブソーバ４６及びラバー部材７２を設けることにより、ゲートバルブ１によるゲートＧを開く動作において傾動動作から直動動作に移行する際に、金属部材同士が直接接触することが無くなるので、振動や騒音が発生するのを抑制することが可能となる。
【００７７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るゲートバルブを示す一部破断した正面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１のII-II線に沿った断面図であり、弁ロッドの最大下降状態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１のII-II線に沿った断面図であり、弁ロッドの最大上昇状態を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、図１のII-II線に沿った断面図であり、カム機構の動作によりゲートを閉じている状態を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、図１のII-II線に沿った断面図であり、カム機構の動作によりゲートを開いている状態を示す図である。
【図３】図３は、図１のIII-III矢視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図１のIV部の拡大断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図１のIV部の要部側面図であり、カム機構が非可動な状態を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、図１のIV部の要部側面図であり、カム機構が可動している状態を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態に係るゲートバルブのカム機構を示す拡大断面図であり、ゲートを密閉する前の状態におけるカム機構を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態に係るゲートバルブのカム機構を示す拡大断面図であり、ゲートを密閉した状態におけるカム機構を示す図である。
【図６】図６は、図５ＡのVI-VI線に沿った断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るゲートバルブが適用される真空処理装置の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…ゲートバルブ
２…弁体
６…弁ロッド
１０…シールベローズ
１２…ストッパ部材（規制手段）
３１…カム機構（変換手段）
３２…カム部材
３２ａ…カム孔
３２ｂ…直動用カム面
３２ｃ…密閉用カム面
３２ｄ…維持用カム面
３２ｅ…解除用カム面
３２ｆ…開放部
３５…ローラ部材（転動体）
３５ａ…ローラ
３５ｂ…ローラシャフト
３８…ローラ保持部材（転動体保持部材）
４１…保持部材
４１ａ…傾動軸
４１ｃ…溝部
４１ｄ…係合面
４６…ショックアブソーバ
６０…エアシリンダ（駆動手段）
７１…係合部材（係合手段）
７１ａ…係合面
８０…圧縮コイルバネ
【図１】
2006046599.tif 000003
【図２Ａ】
2006046599.tif 000004
【図２Ｂ】
2006046599.tif 000005
【図２Ｃ】
2006046599.tif 000006
【図２Ｄ】
2006046599.tif 000007
【図３】
2006046599.tif 000008
【図４Ａ】
2006046599.tif 000009
【図４Ｂ】
2006046599.tif 000010
【図４Ｃ】
2006046599.tif 000011
【図５Ａ】
2006046599.tif 000012
【図５Ｂ】
2006046599.tif 000013
【図６】
2006046599.tif 000014
【図７】
2006046599.tif 000015