(57)【要約】【課題】開閉時の振動が少ないリンク機構を備えた省スペース化されたゲートバルブを提供する。【解決手段】チャンバの排気口と真空ポンプの間を開閉させる開口部が空けられた本体と、前記本体に設けた回転軸を支点に回動する前記開口部を塞ぐための弁体ユニットと、前記本体上に配置したシリンダから伸縮するピストンロッドと前記回転軸とを繋ぐクランクアームを介して前記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換して前記回転軸に伝達するリンク機構と、を有し、前記リンク機構は、前記弁体ユニットが閉位置から開位置まで回動する範囲を覆う前記本体からはみ出さないように前記本体上に配置されると共に、閉位置と開位置の間で前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑えて前記弁体ユニットの速度が回動中に変動しないように前記ピストンロッドと前記回転軸とが前記クランクアームで繋がれる。【選択図】図１
2019105310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの排気口と真空ポンプの間を開閉させる開口部が空けられた本体と、
前記本体に設けた回転軸を支点に回動する前記開口部を塞ぐための弁体ユニットと、
前記本体上に配置したシリンダから伸縮するピストンロッドと前記回転軸とを繋ぐクランクアームを介して前記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換して前記回転軸に伝達するリンク機構と、を有し、
前記リンク機構は、前記弁体ユニットが閉位置から開位置まで回動する範囲を覆う前記本体からはみ出さないように前記本体上に配置されると共に、閉位置と開位置の間で前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑えて前記弁体ユニットの速度が回動中に変動しないように前記ピストンロッドと前記回転軸とが前記クランクアームで繋がれる、
ことを特徴とするゲートバルブの開閉機構。
【請求項２】
前記リンク機構は、前記本体上のリンク機構収容部に配置され、前記クランクアームが、前記回転軸と繋がる第１クランクアームと、前記第１クランクアームと前記ピストンロッドとを繋ぐ第２クランクアームと、を有し、
前記第２クランクアームは、中央部が前記リンク機構収容部に設けた第２回転軸を支点に回動し、一端が前記ピストンロッドの先端に掛けるための長孔を有し、他端が前記第１クランクアームに空けられた長孔に掛けられ、
前記シリンダの位置に応じて前記本体からはみ出さないように前記ピストンロッドから前記回転軸までを連結する、
ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブの開閉機構。
【請求項３】
前記リンク機構は、前記第１クランクアーム及び前記第２クランクアームと交差するローラガイドと、前記ローラガイドに空けられたガイド孔に沿って移動自在なローラ軸と、を有し、
前記第１クランクアームの長孔及び前記第２クランクアームの他端に空けた長孔を前記ローラ軸に掛けることで前記第２クランクアームが前記第１クランクアームに掛けられ、
縦方向に回動する前記弁体ユニットの重量によって前記ローラ軸に掛かる荷重を前記ローラガイドで受けることで、前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑制する、
ことを特徴とする請求項２に記載のゲートバルブの開閉機構。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一に記載の開閉機構を備えたゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバと真空ポンプの間に設ける振子式のゲートバルブの開閉機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、太陽電池、液晶などの製造における各種プロセスでは、ウエハ（シリコン等の半導体基板）やガラス基板などに真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等により薄膜を形成する手段や、薄膜の必要部分をレジストでマスクし、不要部分を腐食作用により削り取るエッチング手段や、エッチング後に不要となったレジストをオゾンやプラズマにより除去するアッシング手段などが用いられる。
【０００３】
例えば、スパッタリング装置では、基板が配置された真空チャンバ内にＡｒ（アルゴン）等の不活性ガスを導入し、高周波電圧を印加して材料であるターゲットに衝突させることにより叩き出された材料を当該基板に付着させて薄膜を形成する。チャンバ内を真空排気するために、排気口に真空ポンプが取り付けられ、その間を仕切る弁としてゲートバルブが設けられる。
【０００４】
ゲートバルブには、例えば、特許文献１に記載されているように、チャンバ内の圧力を自動制御するペンドロールバルブなどがあり、開口部にある本体と、その開口部を閉じる弁体とを有し、弁体を振り子のように回動させて開閉する。なお、従来においては、ゲートバルブの周辺にはスペースがあったため、どのようなタイプのバルブでも配置することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３０２７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年においては、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等に使用するガラス基板が大型化しており、それに伴い、真空チャンバも大型化し、真空排気の効率を上げるために、真空ポンプを複数配置し、さらに縦（上下）方向に配置するような場合には、ゲートバルブを配置するスペースが制限されることがある。また、チャンバの壁面強度を保持するための補強用リブ板を配置することもあり、真空排気口のサイズより出来るだけはみ出さないコンパクトなサイズにすることが求められている。
【０００７】
また、振子式のゲートバルブの開閉では、流体の圧力によりシリンダから伸縮するピストンロッドの往復運動を回転運動に変換するためにリンク機構（クランク機構）を用いるが、特に縦方向に配置した場合には、リンク機構の位置によっては、弁体を持ち上げ又は振り下ろしたときに、弁体に重量があると速度が大きく変動したときに勢いが付いて振動や音が大きくなることがある。
【０００８】
そこで、本発明は、開閉時の振動が少ないリンク機構を備えた省スペース化されたゲートバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明であるゲートバルブの開閉機構は、チャンバの排気口と真空ポンプの間を開閉させる開口部が空けられた本体と、前記本体に設けた回転軸を支点に回動する前記開口部を塞ぐための弁体ユニットと、前記本体上に配置したシリンダから伸縮するピストンロッドと前記回転軸とを繋ぐクランクアームを介して前記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換して前記回転軸に伝達するリンク機構と、を有し、前記リンク機構は、前記弁体ユニットが閉位置から開位置まで回動する範囲を覆う前記本体からはみ出さないように前記本体上に配置されると共に、閉位置と開位置の間で前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑えて前記弁体ユニットの速度が回動中に変動しないように前記ピストンロッドと前記回転軸とが前記クランクアームで繋がれる、ことを特徴とする。
【００１０】
また、前記ゲートバルブの開閉機構において、前記リンク機構は、前記本体上のリンク機構収容部に配置され、前記クランクアームが、前記回転軸と繋がる第１クランクアームと、前記第１クランクアームと前記ピストンロッドとを繋ぐ第２クランクアームと、を有し、前記第２クランクアームは、中央部が前記リンク機構収容部に設けた第２回転軸を支点に回動し、一端が前記ピストンロッドの先端に掛けるための長孔を有し、他端が前記第１クランクアームに空けられた長孔に掛けられ、前記シリンダの位置に応じて前記本体からはみ出さないように前記ピストンロッドから前記回転軸までを連結する、ことを特徴とする。
【００１１】
また、前記ゲートバルブの開閉機構において、前記リンク機構は、前記第１クランクアーム及び前記第２クランクアームと交差するローラガイドと、前記ローラガイドに空けられたガイド孔に沿って移動自在なローラ軸と、を有し、前記第１クランクアームの長孔及び前記第２クランクアームの他端に空けた長孔を前記ローラ軸に掛けることで前記第２クランクアームが前記第１クランクアームに掛けられ、縦方向に回動する前記弁体ユニットの重量によって前記ローラ軸に掛かる荷重を前記ローラガイドで受けることで、前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑制する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、開閉時の振動が少ないリンク機構を備えた省スペース化されたゲートバルブを提供することができる。コンパクトなサイズのゲートバルブを用いることにより、大型の真空チャンバにおいて、周囲の装置との位置関係に影響を与えることなく、真空ポンプを縦方向に複数配置することができる。また、リンク機構の配置を変えても弁体の移動中における必要なシリンダ推力が大きく変動しないことから、弁体の動作速度に勢いが付くことがなく、大きな振動や音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明であるゲートバルブを用いるチャンバの概略を示す図である。
【図２】標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図である。
【図３】標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図である。
【図４】標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図である。
【図５】省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図である。
【図６】省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図である。
【図７】省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図である。
【図８】省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図である。
【図９】省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図である。
【図１０】省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図である。
【図１１】標準型、省スペース型、及び省スペースかつ制振型のゲートバルブの必要シリンダ推力を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【実施例１】
【００１５】
まず、本発明であるゲートバルブを用いるチャンバについて説明する。図１は、ゲートバルブを用いたチャンバの概略を示す図である。図１に示すように、ゲートバルブ２００は、チャンバ１００内を真空排気するための真空ポンプ１１０を取り付ける際の仕切弁として、チャンバ１００の排気口に設けられる。なお、ゲートバルブ２００は、ペンドロールバルブなど振子式の開閉機構を備えるものを用いる。
【００１６】
チャンバ１００は、内部を真空にして薄膜の形成・加工などを行うための容器であり、真空蒸着装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置、アッシング装置、ＣＶＤ装置、又はイオン注入装置などに用いられる。真空ポンプ１１０は、容器から気体を排出して減圧状態にする機械であり、ゲートバルブ２００を介してチャンバ１００に取り付けられ、ゲートバルブ２００を開いてチャンバ１００内から気体を吸入して外部へ排出する。
【００１７】
真空ポンプ１１０をチャンバ１００の上側又は下側に取り付ける場合、ゲートバルブ２００を横方向に回動させて開閉させれば良いが、チャンバ１００の側面に取り付ける場合、ゲートバルブ２００を縦方向に振り上げ又は振り下ろして開閉させることになる。チャンバ１００内で加工する基板等が大型化するとチャンバ１００も大型化するので、真空排気の効率を上げるために真空ポンプ１１０を複数配置するが、設置スペース等の関係からチャンバ１００の側面に取り付ける場合もある。チャンバ１００の強度を上げるために壁面に補強リブ１２０を取り付ける場合もある。
【００１８】
半導体製造等における各種プロセスでは、チャンバ１００以外の装置が配置され、加工対象の基板等が順次搬送されていくので、チャンバ１００の周囲の空スペースが限られることが多い。また、補強リブ１２０等により取付位置が制限されることもあり、チャンバ１００のゲートバルブ２００についても、チャンバ１００から出来るだけ突出せず、さらにチャンバ１００の排気口のサイズから出来るだけはみ出さないコンパクトなサイズのものが好ましい。
【００１９】
次に、ゲートバルブの構造と動作について説明する。図２（ａ）は標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図であり、図２（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図３（ａ）は標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図であり、図３（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図４（ａ）は標準型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図であり、図４（ｂ）はリンク機構の拡大図である。
【００２０】
図２〜４（ａ）に示すように、ゲートバルブ２００は、弁体ユニット２３０が振り子のように回動し、閉位置で弁体ユニット２３０が地側（下側）となり、開位置で弁体ユニット２３０が天側（上側）となる。なお、開位置における弁体ユニット２３０に関して、一部が本体２１０を透過して表示されている。
【００２１】
ゲートバルブ２００は、チャンバ１００の排気口と真空ポンプ１１０の間を開閉させる開口部２２０が空けられた本体２１０、本体２１０に設けた回転軸２６０を支点に回動する開口部２２０を塞ぐための弁体ユニット２３０、及び本体２１０上に配置したシリンダ３００から伸縮するピストンロッド３１０と回転軸２６０とを繋ぐクランクアーム５００を介してピストンロッド３１０の往復運動を回転運動に変換して回転軸２６０に伝達するリンク機構を有する。
【００２２】
本体２１０は、閉位置に来た弁体ユニット２３０と開位置に来た弁体ユニット２３０を収容可能で、弁体ユニット２３０が閉位置と開位置の間で移動する範囲に空間が確保されるように覆った筐体であり、弁体ユニット２３０の閉位置に相当する位置には、手前側（正面側）から奥側（背面側）に貫通する開口部２２０が空けられる。本体２１０上には、弁体ユニット２３０を閉位置から開位置又は開位置から閉位置に回動させるためのリンク機構も配置される。
【００２３】
開口部２２０は、奥側にチャンバ１００の排気口が密着され、手前側には真空ポンプ１１０が密着されることから、チャンバ１００の排気口及び真空ポンプ１１０のサイズに合わせた形状とすれば良い。弁体ユニット２３０が閉位置にあるとき開口部２２０が密閉され、弁体ユニット２３０が開位置にあるとき開口部２２０が開放されて、外部とは遮断された状態で真空ポンプ１１０とチャンバ１００の内部とが繋がる。
【００２４】
リンク機構は、弁体ユニット２３０の中心部と弁体ユニット２３０を回動させるときの支点となる回転軸２６０とを繋いで弁体ユニット２３０を支持するアーム２５０、回転軸２６０とシリンダ３００から伸縮するピストンロッド３１０の先端とを繋いでクランクを構成するクランクアーム５００、気体など流体の圧力（シリンダ推力）によりピストンロッド３１０をシリンダ３００内に収納したり突出させたりする伸縮手段などを備える。
【００２５】
回転軸２６０は、手前側から奥側を軸方向として回転可能に本体２１０の任意の位置に設けられ、アーム２５０の一端とクランクアーム５００の一端とが重なった状態で通される。なお、アーム２５０とクランクアーム５００とは所定の角度を維持して回転軸２６０に固定される。アーム２５０の他端には、弁体ユニット２３０が弁体ユニット固定ボルト２４０により固定される。
【００２６】
図２〜４（ｂ）に示すように、ピストンロッド３１０と繋がるクランクアーム５００の他端には、クランクアーム５００の長手方向に長い長孔５１０が空けられ、ピストンロッド３１０の先端に設けた連結軸３３０が通される。連結軸３３０は、手前側から奥側を軸方向として設けられ、ピストンロッド３１０の移動方向を誘導するガイド４００に空けられたガイド孔４１０に沿って移動可能である。
【００２７】
伸縮手段によりピストンロッド３１０の突出度合を変えることで連結軸３３０の位置が変動するが、連結軸３３０の位置に応じてクランクアーム５００の角度が変動し、クランクアーム５００の長孔５１０における連結軸３３０の相対位置も、クランクアーム５００の先端側から支点側まで変わる。なお、クランクアーム５００の角度が変動しても、ガイド４００によりピストンロッド３１０の移動方向は維持される。
【００２８】
図２に示すように、弁体ユニット２３０が閉位置にある場合、ピストンロッド３１０はシリンダ３００内に収まっており、連結軸３３０もシリンダ３００に近い側にあり、それに繋がるクランクアーム５００に関しても、長孔５１０の先端側に連結軸３３０が寄っている。
【００２９】
図３に示すように、弁体ユニット２３０を水平位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００からピストンロッド３１０を押し出し、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔５１０における支点側に連結軸３３０が寄ることでクランクアーム５００が回動させられて、ピストンロッド３１０とクランクアーム５００とが直交する。クランクアーム５００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が途中まで持ち上がる。
【００３０】
図４に示すように、弁体ユニット２３０を開位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００からピストンロッド３１０をさらに押し出し、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔５１０における先端側に連結軸３３０が寄ることでクランクアーム５００がさらに回動させられる。クランクアーム５００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が最後まで持ち上がる。
【００３１】
リンク機構は、本体２１０上（手前側に載置）のリンク機構収容部２７０に設けられるが、伸縮する部分もあることから、図２〜４（ａ）に示すように、リンク機構収容部２７０が本体２１０からはみ出すことがあるので、シリンダ３００等の位置を調整して出来るだけはみ出さないように配置することが好ましい。
【００３２】
図５（ａ）は、省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図であり、図５（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図６（ａ）は、省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図であり、図６（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図７（ａ）は、省スペース型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図であり、図７（ｂ）はリンク機構の拡大図である。
【００３３】
図５〜７（ａ）に示すように、ゲートバルブ２００ａでは、リンク機構収容部２７０ａが本体２１０ａからはみ出さないように、シリンダ３００等の位置を調整した省スペース型のリンク機構を用いる。なお、シリンダ３００が回転軸２６０から離れた場合には、リンク機構の構造も調整すれば良い。
【００３４】
省スペース型のリンク機構は、回転軸２６０と繋がる第１クランクアーム６００、及び第１クランクアーム６００とピストンロッド３１０とを繋ぐ第２クランクアーム６２０を有する。第２クランクアーム６２０は、中央部がリンク機構収容部２７０ａに設けた第２回転軸６３０を支点に回動し、一端である上片６６０がピストンロッド３１０の先端に掛けるための長孔６７０を有し、他端である下片６４０に設けた連結軸６５０が第１クランクアーム６００に空けられた長孔６１０に掛けられ、シリンダ３００の位置に応じて本体２１０ａからはみ出さないようにピストンロッド３１０から回転軸２６０までを連結する。
【００３５】
図５〜７（ｂ）に示すように、第２回転軸６３０は、手前側から奥側を軸方向として回転可能に回転軸２６０と連結軸３３０の間の任意の位置に設けられ、第２クランクアーム６２０の中央部が通される。第２クランクアーム６２０の下片６４０と上片６６０とは、所定の角度を維持して第２回転軸６３０に固定される。
【００３６】
ピストンロッド３１０と繋がる上片６６０には、長手方向に長い長孔６７０が空けられ、ピストンロッド３１０の先端に設けた連結軸３３０が通される。下片６４０の先端には、手前側から奥側を軸方向として連結軸６５０が設けられ、下片６４０と繋がる第１クランクアーム６００には、長手方向に長い長孔６１０が空けられ、下片６４０の連結軸６５０が通される。
【００３７】
伸縮手段によりピストンロッド３１０の突出度合を変えると、連結軸３３０の位置に応じて第２クランクアーム６２０の角度が変動し、上片６６０の長孔６７０における連結軸３３０の相対位置も、上片６６０の支点側から先端側まで変わり、さらに第１クランクアーム６００の長孔６１０における下片６４０の連結軸６５０の相対位置も、第１クランクアーム６００の先端側から支点側まで変わる。
【００３８】
図５に示すように、弁体ユニット２３０が閉位置にある場合、ピストンロッド３１０はシリンダ３００から突出しており、連結軸３３０もシリンダ３００から遠い側にあり、それに繋がる第２クランクアーム６２０の上片６６０に関しても、長孔６７０における先端側に連結軸３３０が寄っている。また、第１クランクアーム６００に関しても、長孔６１０における先端側に下片６４０の連結軸６５０が寄っている。
【００３９】
図６に示すように、弁体ユニット２３０を水平位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００にピストンロッド３１０を引き込み、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔６７０における支点側に連結軸３３０が寄ることで第２クランクアーム６２０が回動させられて、ピストンロッド３１０と上片６６０とが直交する。さらに、下片６４０が回動することにより、第１クランクアーム６００の長孔６１０における支点側に連結軸６５０が寄ることで第１クランクアーム６００が回動させられて、下片６４０と第１クランクアーム６００とが直線状に重なる。そして、第１クランクアーム６００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が途中まで持ち上がる。
【００４０】
図７に示すように、弁体ユニット２３０を開位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００にピストンロッド３１０をさらに引き込み、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔６７０における先端側に連結軸３３０が寄ることで第２クランクアーム６２０がさらに回動させられる。さらに、下片６４０が回動することにより、第１クランクアーム６００の長孔６１０における先端側に連結軸６５０が寄ることで第１クランクアーム６００が回動させられる。そして、第１クランクアーム６００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が最後まで持ち上がる。
【００４１】
弁体ユニット２３０を閉位置から開位置に回動させるとき、伸縮手段におけるシリンダ推力は一定であり、弁体ユニット２３０の動作速度も回動中はほぼ一定となる。しかし、弁体ユニット２３０の重量を持ち上げるために必要なシリンダ推力は、リンク機構の構造にも依るがアーム２５０の角度により異なり、シリンダ推力がそれに満たないと弁体ユニット２３０の動作速度が遅くなる。速度の変動があると弁体ユニット２３０の動作に勢いが付いて振動や音を生じることになるため、弁体ユニット２３０を閉位置と開位置の間で回動させるのに必要なシリンダ推力が回動中に変動しないようにすることが好ましい。
【００４２】
図８（ａ）は、省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが閉位置の場合を示す正面図であり、図８（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図９（ａ）は、省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが水平位置の場合を示す正面図であり、図９（ｂ）はリンク機構の拡大図である。図１０（ａ）は、省スペースかつ制振型のゲートバルブにおける弁体ユニットが開位置の場合を示す正面図であり、図１０（ｂ）はリンク機構の拡大図である。
【００４３】
図８〜１０（ａ）に示すように、ゲートバルブ２００ｂでは、振動や音を抑制した省スペースかつ制振型のリンク機構を用いる。省スペースかつ制振型のリンク機構は、回転軸２６０と繋がる第１クランクアーム７００、第１クランクアーム７００とピストンロッド３１０とを繋ぐ第２クランクアーム７２０、第１クランクアーム７００及び第２クランクアーム７２０と交差するローラガイド８００、及びローラガイド８００に空けられたガイド孔８１０に沿って移動自在なローラ軸８２０を有する。
【００４４】
第２クランクアーム７２０は、中央部がリンク機構収容部２７０ａに設けた第２回転軸７３０を支点に回動し、一端である上片７６０がピストンロッド３１０の先端に掛けるための長孔７７０を有する。第１クランクアーム７００の長孔７１０及び第２クランクアーム７２０の他端である下片７４０に空けた長孔７５０をローラ軸８２０に掛けることで第２クランクアーム７２０が第１クランクアーム７００に掛けられ、縦方向に回動する弁体ユニット２３０の重量によってローラ軸８２０に掛かる荷重をローラガイド８００で受けることで、弁体ユニット２３０を回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑制する。
【００４５】
図８〜１０（ｂ）に示すように、ローラガイド８００は、第２回転軸７３０と回転軸２６０とを結ぶ直線と、ローラ軸８２０が直線状に移動するようにその方向に長く空けたガイド孔８１０とが直交するように、リンク機構収容部２７０ａに取り付けられる。ローラ軸８２０は、手前側から奥側を軸方向として設けられ、第１クランクアーム７００の長孔７１０、第２クランクアーム７２０の下片７４０の長孔７５０、及びローラガイド８００のガイド孔８１０が掛けられる。
【００４６】
伸縮手段によりピストンロッド３１０の突出度合を変えると、連結軸３３０の位置に応じて第２クランクアーム７２０の角度が変動し、上片７６０の長孔７７０における連結軸３３０の相対位置も、上片７６０の支点側から先端側まで変わる。さらに、下片７４０の長孔７５０におけるローラ軸８２０の相対位置も、下片７４０の先端側から支点側まで変わり、ローラガイド８００のガイド孔８１０におけるローラ軸８２０の位置も左端側から右端側まで変わり、第１クランクアーム７００の長孔７１０におけるローラ軸８２０の相対位置も、第１クランクアーム７００の先端側から支点側まで変わる。
【００４７】
図８に示すように、弁体ユニット２３０が閉位置にある場合、ピストンロッド３１０はシリンダ３００から突出しており、連結軸３３０もシリンダ３００から遠い側にあり、それに繋がる第２クランクアーム７２０の上片７６０に関しても、長孔７７０における先端側に連結軸３３０が寄っている。ローラガイド８００に関しては、ガイド孔８１０における左端側にローラ軸８２０が寄っており、第２クランクアーム７２０の下片７４０に関しては、長孔７５０における先端側にローラ軸８２０が寄っており、第１クランクアーム７００に関しても、長孔７１０における先端側にローラ軸８２０が寄っている。
【００４８】
図９に示すように、弁体ユニット２３０を水平位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００にピストンロッド３１０を引き込み、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔７７０における支点側に連結軸３３０が寄ることで第２クランクアーム７２０が回動させられて、ピストンロッド３１０と上片７６０とが直交する。さらに、下片７４０が回動することにより、長孔７５０における支点側にローラ軸８２０が寄ると共に、ローラ軸８２０がガイド孔８１０の中央に移動し、第１クランクアーム７００の長孔７１０における支点側にローラ軸８２０が寄ることで第１クランクアーム７００が回動させられて、下片７４０と第１クランクアーム７００とが直線状に重なり、第２回転軸７３０と回転軸２６０とローラ軸８２０とが一直線上に並ぶ。そして、第１クランクアーム７００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が途中まで持ち上がる。
【００４９】
図１０に示すように、弁体ユニット２３０を開位置まで持ち上げる場合、伸縮手段によりシリンダ３００にピストンロッド３１０をさらに引き込み、それに伴い連結軸３３０が移動することにより、長孔７７０における先端側に連結軸３３０が寄ることで第２クランクアーム７２０がさらに回動させられる。さらに、下片７４０が回動することにより、長孔７５０における先端側にローラ軸８２０が寄ると共に、ローラ軸８２０がガイド孔８１０の右端側に移動し、第１クランクアーム７００の長孔７１０における先端側にローラ軸８２０が寄ることで第１クランクアーム７００が回動させられる。そして、第１クランクアーム７００の回動に伴い、同じ回転軸２６０に繋がるアーム２５０が回動して弁体ユニット２３０が最後まで持ち上がる。
【００５０】
次に、各ゲートバルブにおける必要シリンダ推力を比較する。図１１（ａ）は標準型のゲートバルブの必要シリンダ推力を示すグラフであり、図１１（ｂ）は省スペース型のゲートバルブの必要シリンダ推力を示すグラフであり、図１１（ｃ）は省スペースかつ制振型のゲートバルブの必要シリンダ推力を示すグラフである。
【００５１】
図１１では、実際のシリンダ３００におけるシリンダ推力９００を点線で示し、アーム２５０の角度ごとに弁体ユニット２３０を回動させるのに必要なシリンダ推力９１０を一点鎖線で示す。弁体ユニット２３０の重量により回転軸２６０に発生するトルクは、水平位置のときに最大となり、必要シリンダ推力９１０も水平位置のときに最大となる。
【００５２】
図１１（ａ）に示すように、標準型（図２〜４参照）のゲートバルブ２００では、閉位置から開位置まで必要シリンダ推力９１０が実際のシリンダ推力９００よりも大きく下回っており、弁体ユニット２３０は、ほぼ一定の動作速度で回動する。
【００５３】
図１１（ｂ）に示すように、省スペース型（図５〜７参照）のゲートバルブ２００ａでは、閉位置から水平位置まで必要シリンダ推力９１０ａが大きく増加し、水平位置では実際のシリンダ推力９００を上回り、水平位置から開位置まで必要シリンダ推力９１０ａが大きく減少している。水平位置に近くになり実際のシリンダ推力９００が必要シリンダ推力９１０ａに満たないと弁体ユニット２３０の動作速度が遅くなり、水平位置を越えてシリンダ推力９００に余裕が出来ると弁体ユニット２３０の動作速度が元のように速くなる。動作速度が変動すると、弁体ユニット２３０の回動に勢いが付いて振動や音が発生する原因となる。
【００５４】
図１１（ｃ）に示すように、省スペースかつ制振型（図８〜１０参照）のゲートバルブ２００ｂでは、閉位置から開位置まで必要シリンダ推力９１０ｂが実際のシリンダ推力９００よりも大きく下回っており、弁体ユニット２３０は、ほぼ一定の動作速度で回動する。動作速度が変動しないので、弁体ユニット２３０の回動に勢いが付かず振動や音の発生が抑制される。
【００５５】
省スペースかつ制振型のゲートバルブ２００ｂでは、必要シリンダ推力９１０が最大となる水平位置において、必要シリンダ推力９１０が大きく上昇せず、閉位置から開位置までの必要シリンダ推力９１０の変動が抑制される。そのため、シリンダ３００のサイズを大きくしてシリンダ推力を大きくする必要もない。
【００５６】
このように、開閉時の振動が少ないリンク機構を備えた省スペース化されたゲートバルブ２００ｂを提供することができる。コンパクトなサイズのゲートバルブ２００ｂを用いることにより、大型の真空チャンバ１００において、周囲の装置との位置関係に影響を与えることなく、真空ポンプ１１０を縦方向に複数配置することができる。また、リンク機構の配置を変えても弁体ユニット２３０の移動中における必要なシリンダ推力が大きく変動しないことから、弁体ユニット２３０の動作速度に勢いが付くことがなく、大きな振動や音を抑えることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。例えば、開位置から閉位置に回動させる場合も同様に振動や音を抑えることができる。また、閉位置が天側（上側）で、開位置が地側（下側）の場合も同様である。さらに、斜めに取り付けられる場合もあり、取付方向に依らず効果が期待できる。すなわち、リンク機構の配置や構造を変更しても設計的事項であるものは、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１００：チャンバ
１１０：真空ポンプ
１２０：補強リブ
２００：ゲートバルブ
２１０：本体
２２０：開口部
２３０：弁体ユニット
２４０：弁体ユニット固定ボルト
２５０：アーム
２６０：回転軸
２７０：リンク機構収容部
３００：シリンダ
３１０：ピストンロッド
３３０：連結軸
４００：ガイド
４１０：ガイド孔
５００：クランクアーム
５１０：長孔
６００：第１クランクアーム
６１０：長孔
６２０：第２クランクアーム
６３０：第２回転軸
６４０：下片
６５０：連結軸
６６０：上片
６７０：長孔
７００：第１クランクアーム
７１０：長孔
７２０：第２クランクアーム
７３０：第２回転軸
７４０：下片
７５０：長孔
７６０：上片
７７０：長孔
８００：ローラガイド
８１０：ガイド孔
８２０：ローラ軸
９００：シリンダ推力
９１０：必要シリンダ推力
【図１】
2019105310.tif 000003
【図２】
2019105310.tif 000004
【図３】
2019105310.tif 000005
【図４】
2019105310.tif 000006
【図５】
2019105310.tif 000007
【図６】
2019105310.tif 000008
【図７】
2019105310.tif 000009
【図８】
2019105310.tif 000010
【図９】
2019105310.tif 000011
【図１０】
2019105310.tif 000012
【図１１】
2019105310.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの排気口と真空ポンプの間を開閉させる開口部が空けられた本体と、
前記本体に設けた回転軸を支点に回動する前記開口部を塞ぐための弁体ユニットと、
前記本体上に配置したシリンダから伸縮するピストンロッドと前記回転軸とを繋ぐクランクアームを介して前記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換して前記回転軸に伝達するリンク機構と、を有し、
前記クランクアームは、前記回転軸と繋がる第１クランクアームと、前記第１クランクアームと前記ピストンロッドとを繋ぐ第２クランクアームと、を有し、
前記リンク機構は、前記弁体ユニットが閉位置から開位置まで回動する範囲を覆う前記本体からはみ出さないように前記本体上のリンク機構収容部に配置され、前記第１クランクアーム及び前記第２クランクアームと交差するローラガイドと、前記ローラガイドに空けられたガイド孔に沿って移動自在なローラ軸と、を有し、
前記第２クランクアームは、中央部が前記リンク機構収容部に設けた第２回転軸を支点に回動し、一端が前記ピストンロッドの先端に掛けるための長孔を有し、他端が前記第１クランクアームに掛けるための長孔を有し、
前記ローラガイドは、前記第１クランクアームの長孔及び前記第２クランクアームの長孔を前記ローラ軸に掛けて、縦方向に回動する前記弁体ユニットの重量によって前記ローラ軸に掛かる荷重を受けることで、閉位置と開位置の間で前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑えて前記弁体ユニットの速度が回動中に変動しないようにした、
ことを特徴とするゲートバルブの開閉機構。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉機構を備えたゲートバルブ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明であるゲートバルブの開閉機構は、チャンバの排気口と真空ポンプの間を開閉させる開口部が空けられた本体と、前記本体に設けた回転軸を支点に回動する前記開口部を塞ぐための弁体ユニットと、前記本体上に配置したシリンダから伸縮するピストンロッドと前記回転軸とを繋ぐクランクアームを介して前記ピストンロッドの往復運動を回転運動に変換して前記回転軸に伝達するリンク機構と、を有し、前記クランクアームは、前記回転軸と繋がる第１クランクアームと、前記第１クランクアームと前記ピストンロッドとを繋ぐ第２クランクアームと、を有し、前記リンク機構は、前記弁体ユニットが閉位置から開位置まで回動する範囲を覆う前記本体からはみ出さないように前記本体上のリンク機構収容部に配置され、前記第１クランクアーム及び前記第２クランクアームと交差するローラガイドと、前記ローラガイドに空けられたガイド孔に沿って移動自在なローラ軸と、を有し、前記第２クランクアームは、中央部が前記リンク機構収容部に設けた第２回転軸を支点に回動し、一端が前記ピストンロッドの先端に掛けるための長孔を有し、他端が前記第１クランクアームに掛けるための長孔を有し、前記ローラガイドは、前記第１クランクアームの長孔及び前記第２クランクアームの長孔を前記ローラ軸に掛けて、縦方向に回動する前記弁体ユニットの重量によって前記ローラ軸に掛かる荷重を受けることで、閉位置と開位置の間で前記弁体ユニットを回動させるのに必要なシリンダ推力の変動を抑えて前記弁体ユニットの速度が回動中に変動しないようにした、ことを特徴とする。