(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁の流路と直交する方向にステムを介して弁体が開閉作動し、流路を塞ぐ位置で前記弁体を流路方向の弁座シール面に揺動閉止する弁箱構造をもつ真空用ゲートバルブであって、前記弁箱に保持枠体を介在させてピストンロッドを有する複動式エアシリンダを設け、前記弁箱より突出させた前記ステムにステムホルダを設け、このステムホルダに形成した摺動部を前記保持枠体に枢着させた揺動リンクのガイド部に沿って上下動自在に摺動させると共に、前記ピストンロッドと前記ステムホルダとの間に両者を弾発させた傾動保持用スプリングを装着し、かつ、前記ピストンロッド側に設けたローラカムと前記揺動リンクに設けた傾動用ローラとを弁閉傾動動作開始位置で嵌合させ、前記ローラカムを前記傾動用ローラに嵌合させた際に前記揺動リンクを揺動させ、この揺動リンクの揺動動作に伴って前記弁体を前記弁座シール面に揺動閉止するようにしたことを特徴とする真空用ゲートバルブ。
【請求項２】
前記ピストンロッドを前記傾動保持用スプリングの荷重以上で弁閉状態を保持するためのゲートロック用スプリングを前記エアシリンダに内蔵した請求項１に記載の真空用ゲートバルブ。
【請求項３】
前記揺動リンクの端部に設けた枢軸を前記保持枠体に軸受を介して揺動リンクを回転自在に設け、この揺動リンクの揺動に伴って前記ステムを揺動するようにした請求項１又は２に記載の真空用ゲートバルブ。
【請求項４】
前記ピストンロッドの先端部に設けたベース部材に一対のガイドローラを設け、このガイドローラを前記保持枠体に形成した一対のガイド溝に沿ってベース部材を上下動可能に設けた請求項１乃至３の何れか１項に記載の真空用ゲートバルブ。
【請求項５】
前記ベース部材と前記ステムホルダとの間に前記傾動保持用スプリングを装着し、かつ、前記ステムホルダと前記ベース部材の間に、自在リンク又はワイヤからなる自在連結部材を装着して前記ステムとピストンロッドとを揺動自在に連結した請求項１乃至４の何れか１項に記載の真空用ゲートバルブ。
【請求項６】
前記揺動リンクの途中に取付けたストッパを前記保持枠体に形成した揺動角度孔に係合させた請求項１乃至５の何れか１項に記載の真空用ゲートバルブ。
【請求項７】
前記ステムホルダの上端部を前記揺動リンクに設けたホルダストッパに係合させた請求項１乃至６の何れか１項に記載の真空用ゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空用ゲートバルブに関し、詳しくは、半導体、太陽電池や液晶等のウエハや基板等の被処理体を搬出・搬入する際の開閉などに用いられる無摺動で真空用のゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の真空用ゲートバルブは、半導体製造装置や太陽電池製造装置、液晶製造装置などに用いられ、その開閉時には特にパーティクルや粉塵の発生の抑制が要求されている。そのため、このゲートバルブでは、通常、弁体に接続された弁ロッドにカムやリンクが設けられ、このカムやリンクを介して弁体を無摺動状態で動作させようとする構造になっている。
【０００３】
このような真空用ゲートバルブとして、例えば、特許文献１のゲートバルブが知られている。このゲートバルブは、弁体が上から下に移動して流路を閉止する向きに取付けられ、ピストンシリンダ装置のピストンロッドと、弁ロッドとが、ローラ、傾斜長孔を介して互いに連結されている。ピストンシリンダ装置によりピストンロッドを下降したときには、このピストンロッドが所定の停止位置まで下降し、更に伸頂ばねに抗して弁ロッドに近接し、この弁ロッドがローラ及び傾斜長孔を介して傾動することで弁ロッドの下端に連結された弁デスクを無摺動で着座させようとしている。
【０００４】
更に、このような構造のゲートバルブにおいて、動作後の弁閉状態をロック可能にしたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このゲートバルブは、ピストンピンによりピストンをロック可能に設けたものであり、弁閉止状態のシリンダのエアを排気したときにピストンピンがシリンダ内部に突出し、このピストンピンによりピストンの位置をロックすることで弁閉状態を維持するようになっている。
特許文献３においては、引っ張りバネにより弁閉状態をロック可能にしたゲートバルブが開示されている。このゲートバルブは、ローラとカムとを弁閉状態で係止させた状態で、引っ張りバネでこの弁閉状態を保持させようとするものである。
特許文献４のゲートバルブにおいては、カム体に傾斜した形状のカム孔が形成され、シリンダを動作させてカム体を上昇させることで弁棒を傾動させて弁閉状態にし、この状態からシリンダでカム体を動作させてカムフォロワがカム孔に設けられたロック部に係合させ、これによりロック状態を維持しようとしている。
【０００５】
ところで、近年においては、被処理体の大型化に伴って半導体や太陽電池等を製造するための装置に使用される機器も大型化している。これによりチャンバーも大型化し、チャンバー開閉用の真空用ゲートバルブも大型の被処理体を搬出・搬入するために大口径になる傾向にあるが、この場合、スループットを維持するためのゲートバルブの操作速度の向上も強く望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６５７７７８号公報
【特許文献２】特開平１１−２１８２３８号公報
【特許文献３】特開２００１−１９３８４９号公報
【特許文献４】特許第２９９６９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のゲートバルブは、弁体が上から下に移動して流路を閉止する向きに取付けられるため、搬出・搬入される処理物へのパーティクルや粉塵の悪影響が大きくなる。このゲートバルブを弁体が下から上に移動して流路を閉止させる向きに取付けることも可能ではあるが、大口径化する場合には全体が大型化することでピストンシリンダ装置を停止した際にローラの傾斜長孔への係合が外れやすくなり、弁デスクや弁ロッドの重量で弁デスクが下降して弁閉状態を維持できないおそれがある。しかも、弁閉動作時に伸頂ばねを圧縮させる方向に弁デスクを移動させているため、ピストンシリンダ装置への空気の供給停止時に弁開動作する方向に力が働いて弁閉状態を維持し難くなる。弁ロッドの上端部側にローラ、弁ロッドの下端部側に弁体が設けられているため、ローラが傾斜長孔を移動するときの弁ロッドの弁ロッドの傾動量（振り幅）が大きくなる。このため、このゲートバルブを大口径化する際に、弁ロッドの径やボデーの肉厚を大きくして強度を上げる必要もある。
【０００８】
特許文献２のゲートバルブにおいては、ピストンピンのロック動作がピストンの動作とは別の動作であるため、開閉動作の高速化に伴ってピストンがピストンピンに接触するなどの動作異常が発生する可能性がある。
【０００９】
特許文献３のゲートバルブでは、引っ張りバネにより弁閉状態をロックする構造であるため、引っ張りバネとカムとのストロークを大きく確保することが難しく、カム変位が大きくなると共にステムの弾性に起因する振動や作動音が発生しやすくなり、高速作動に適していない。このゲートバルブでは、ボデーとアクチュエータの流路方向の幅寸法が小さく抑えられているため、流路方向に配置される引っ張りバネのバネ荷重や伸縮量を大きくすることが難しく、大口径化する場合に可動部の重量を支えることが難しくなる。
【００１０】
特許文献４のゲートバルブにおいては、カム孔に対してカムフォロワを係合させてロック状態を維持しているため、大口径化したときにこのロック状態を支える力が弱くなる。しかも、カム体がシリンダに対して下方側から保持されていないため、カム孔とカムフォロワとの係合が外れたときにカム体が下方向に移動して弁閉状態が維持できなくなる場合がある。
【００１１】
本発明は、従来の課題点を解決するために開発されたものであり、その目的とするところは、弁体の無摺動動作によりパーティクルや粉塵の発生を抑えつつ開閉動作でき、大口径に設けた場合にも全体の大型化を防ぎつつ、スループットを上げるために高速に開閉動作でき、開閉動作後の弁体の状態も確実にロックでき、ウエハや基板等の大型化に対応可能であると共に、エアシリンダの駆動源を用いた場合、弁閉時にエアを排気しても弁閉止状態を確実に保持できる真空用ゲートバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、弁の流路と直交する方向にステムを介して弁体が開閉作動し、流路を塞ぐ位置で弁体を流路方向の弁座シール面に揺動閉止する弁箱構造をもつ真空用ゲートバルブであって、弁箱に保持枠体を介在させてピストンロッドを有する複動式エアシリンダを設け、弁箱より突出させたステムにステムホルダを設け、このステムホルダに形成した摺動部を保持枠体に枢着させた揺動リンクのガイド部に沿って上下動自在に摺動させると共に、ピストンロッドとステムホルダとの間に両者を弾発させた傾動保持用スプリングを装着し、かつ、ピストンロッド側に設けたローラカムと揺動リンクに設けた傾動用ローラとを弁閉傾動動作開始位置で嵌合させ、ローラカムを傾動用ローラに嵌合させた際に揺動リンクを揺動させ、この揺動リンクの揺動動作に伴って弁体を弁座シール面に揺動閉止するようにした真空用ゲートバルブである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、ピストンロッドを傾動保持用スプリングの荷重以上で弁閉状態を保持するためのゲートロック用スプリングをエアシリンダに内蔵した真空用ゲートバルブである。
【００１４】
請求項３に係る発明は、揺動リンクの端部に設けた枢軸を保持枠体に軸受を介して揺動リンクを回転自在に設け、この揺動リンクの揺動に伴ってステムを揺動するようにした真空用ゲートバルブである。
【００１５】
請求項４に係る発明は、ピストンロッドの先端部に設けたベース部材に一対のガイドローラを設け、このガイドローラを保持枠体に形成した一対のガイド溝に沿ってベース部材を上下動可能に設けた真空用ゲートバルブである。
【００１６】
請求項５に係る発明は、ベース部材とステムホルダとの間に傾動保持用スプリングを装着し、かつ、ステムホルダとベース部材の間に、自在リンク又はワイヤからなる自在連結部材を装着してステムとピストンロッドとを揺動自在に連結した真空用ゲートバルブである。
【００１７】
請求項６に係る発明は、揺動リンクの途中に取付けたストッパを保持枠体に形成した揺動角度孔に係合させた真空用ゲートバルブである。
【００１８】
請求項７に係る発明は、ステムホルダの上端部を揺動リンクに設けたホルダストッパに係合させた真空用ゲートバルブである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に係る発明によると、弁の流路と直交する方向に弁体が作動することでこの弁体の無摺動動作によりパーティクルや粉塵の発生を抑えることができ、大口径に設けた場合にも全体の大型化を防ぎつつスループットを上げるために高速に開閉動作でき、開閉動作後の弁体の状態も確実にロックして漏れも防止できる。これによりウエハや基板等の大型化に対応可能であると共に、エアシリンダの駆動源を用いた場合、弁閉時にエアを排気しても弁閉止状態を確実に保持できる。復動式エアシリンダへのエアの供給のみで弁開から弁閉後のロック状態までスムーズに高速開閉できる。
【００２０】
請求項２に係る発明によると、シリンダに内蔵したゲートロック用スプリングで傾動保持用スプリングの荷重以上の荷重を押さえることにより、弁閉止状態のローラカムの戻りを押さえて操作用のエアを排気しても弁体閉止状態を保持することが可能になる。内部に複雑なロック機構を設けることなく高速に作動させることが可能になり、流路を大口径に設けた場合にも全体の大型化を防ぎつつ高速化できる。
【００２１】
請求項３に係る発明によると、揺動リンクによりステムの振り幅を小さくしながら弁閉時の可動部位を引き込むことができ、コンパクト化を図りつつ全体に加わる力を抑えて耐久性を向上できる。
【００２２】
請求項４に係る発明によると、ガイドローラがガイド溝に沿うようにしながらベース部材が上下動するため、大口径化により全体が大型化しても振れや傾きを防いで同軸度を確保しながらピストンロッドが上下移動する。このため、ステム及び弁体を高精度に動作させながら開閉操作でき、このステムや弁体の内部への接触による破損等を防ぎ、全体のコンパクト化が可能になる。
【００２３】
請求項５に係る発明によると、傾動保持用スプリングと自在連結部とによりステムとピストンロッドとを離間させることなくピストンロッドに対してステムをスムーズに傾動させることが可能になり、ステムに設けた弁体を弁座シール面に対して無摺動で接離させてパーティクルや粉塵の発生も抑えている。
【００２４】
請求項６に係る発明によると、ストッパに揺動角度孔が係合していることで揺動リンクの揺動角度が規制され、この揺動リンクの過度な揺動を防いでステムや弁体を所定範囲内で可動させることができる。このためステムや弁体の内部への接触を確実に防止し、弁閉シール時のシール圧力を略一定に確保して弁閉時の流体漏れやシール部材の著しい損耗を防ぐことができる。
【００２５】
請求項７に係る発明によると、揺動リンクに対するステムホルダの上昇位置を規制することでステム上昇時に弁座シール面の直交位置に弁体を配置でき、揺動リンクの揺動により弁座シール面に弁体を揺動閉止するときにこの弁体を正確に着座させて安定したシール性を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明における真空用ゲートバルブの一実施形態を示す要部拡大縦断面図である。
【図２】図１の真空用ゲートバルブの弁閉状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図３】ステム付近を示す縦断面図である。
【図４】図３のステムが上昇した状態を示す縦断面図である。
【図５】図４のステムが弁閉動作した状態を示す縦断面図である。
【図６】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図７】自在連結部材付近を示した要部拡大模式図である。
【図８】図７のピストンロッドが動作した状態を示す要部拡大模式図である。
【図９】揺動リンク付近を示した拡大模式図である。
【図１０】図９の揺動リンクが動作した状態を示す拡大模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明における真空用ゲートバルブの好ましい実施形態を図面に従って詳述する。
図１においては、本発明の真空用ゲートバルブの弁開状態を示しており、図２においては、真空用ゲートバルブの弁閉状態を示している。図において、本発明の真空用ゲートバルブは、弁箱１、ヨーク状の保持枠体２、復動式エアシリンダ５を有し、弁箱１の下部に保持枠体２が取付けられ、この保持枠体２の下部にエアシリンダ５が取付けられている。これらの内部には、弁体３、ステム４が設けられている。
【００２８】
弁体３はステム４の上端に固着され、この弁体３の弁座シール面７側にはシール用の環状シール部材８が装着されている。シール部材８は、例えばフッ素ゴムにより設けられ、弁閉時に弁箱１に形成された流路９の弁座シール面７に着座可能になっている。流路９は、例えば、チャンバーインサート用として設けられ、図示しないチャンバーの入口側に接続される。ステム４は、弁箱１から下方に突出するように設けられ、エアシリンダ５によって軸方向に昇降動可能に設けられる。
【００２９】
真空式ゲートバルブは、エアシリンダ５の動作によってこのゲートバルブを成す弁６の流路９と直交する方向にステム４を介して弁体３が開閉作動し、流路９を塞ぐ位置で弁体３を流路９方向に設けられた弁座シール面７に揺動閉止する弁箱１の構造になっている。弁閉時にはシール部材８が弁座シール面７に着座シールすることでパーティクル等の発生を抑えつつ密着シール可能となる。
【００３０】
エアシリンダ５は、弁箱１に保持枠体２を介在させた状態で設けられ、エアを供給・排気して真空式ゲートバルブを弁閉・弁開状態に動作させることが可能になっている。エアシリンダ５には、ピストン１０、ピストンロッド１１、ゲートロック用スプリング１２、第１給気口１７、第２給気口１８が設けられている。
【００３１】
ピストン１０とピストンロッド１１とはボルト１９により一体化され、エアシリンダ５内に往復動自在に取付けられる。第１給気口１７、第２給気口１８は、それぞれピストン１０の１次側、２次側に形成され、第１給気口１７よりエアを供給したときにはピストン１０が往動作し、このピストン１０の往動作によりピストンロッド１１が弁体３を閉動作させる方向に上昇する。一方、第２給気口１８よりエアを供給したときにはピストン１０が複動作し、このピストン１０の復動作によりピストンロッド１１が弁体３を開動作させる方向に下降する。
【００３２】
ピストンロッド１１の先端部１１ａには、板状のベース部材２０が固着ボルト２３により固着され、このベース部材２０の両側にローラカム１５が設けられている。ローラカム１５の内側には図３〜図５に示すように傾斜状の係合溝２５が形成され、この係合溝２５は、カム面２６、円弧係合部２７を有している。カム面２６は、ピストンロッド１１の上昇に伴って、後述する傾動用ローラ１４が図において右方向に移動する向きに傾斜している。円弧係合部２７は、カム面２６を乗り越えた傾動用ローラ１４が係止可能な形状に設けられ、この円弧係合部２７に傾動用ローラ１４が係止したときに後述するようにステム４の弁閉側への揺動が停止する。
【００３３】
各ローラカム１５の外側には一対のガイドローラ２８が回転自在に設けられ、これらのガイドローラ２８は、保持枠体２に切欠き形成された一対のガイド溝３０に装着されている。これにより、ベース部材２０がガイド溝３０に沿って上下動可能になり、その結果、ピストンロッド１１が軸方向にスムーズに往復動作する。ガイドローラ２８は、図に示すようにピストンロッド１１の軸方向に複数個並列して設けることが望ましく、この場合にはピストンロッド１１の振れがより抑えられる。
なお、ピストンロッド１１側に傾動用ローラ１４、ステム４側にローラカム１５をそれぞれ設けるようにしてもよい。
【００３４】
ゲートロック用スプリング１２は、エアシリンダ５内のピストン１０の１次側に内蔵され、このゲートロック用スプリング１２の弾発力により、ピストン１０、ピストンロッド１１が弁閉方向に常時付勢されている。ゲートロック用スプリング１２は、ピストンロッド１１を、後述する傾動保持用スプリング１３の荷重以上で弁閉状態を保持可能に設けられている。
【００３５】
弁箱１とエアシリンダ５との間に位置する保持枠体２の内部には、ステムホルダ２１、揺動リンク３２、傾動保持用スプリング１３、ローラカム１５、傾動用ローラ１４が収納されている。
図６に示すように、ステムホルダ２１は断面略矩形状に設けられ、このステムホルダ２１の中央にステム４が高さ方向に位置決めされた状態で設けられる。ステムホルダ２１の両側には凹状の摺動部３１が形成され、この摺動部３１が揺動リンク３２に設けた凸状のガイド部３３に摺動自在に嵌合している。ステムホルダ２１は、この軸方向に長い摺動部３１を軸方向に長いガイド部３３に沿って上下動自在に摺動させることで、ステム４と一体に軸方向に移動可能になっている。
【００３６】
図７、図８に示すように、ステムホルダ２１とベース部材２０との間には自在連結部材３５が装着されている。本実施形態では、この自在連結部材３５は自在リンクからなっており、この自在リンク３５は、ステムホルダ２１側に設けられた突起状の係合体３６、ベース部材２０（ピストンロッド１１）側に設けられた係合穴３７からなり、係合体３６が係合穴３７に係合することでピストンロッド１１に対してステム４の動作範囲を規制しつつ、ステム４とピストンロッド１１とが揺動自在に連結されている。係合穴３７は略矩形状に設けられ、この係合穴３７を係合体３６が移動することでステムホルダ２１の図における水平方向の揺動が許容されている。
【００３７】
自在リンク３５は、ピストンロッド１１側に係合体３６、ステムホルダ２１側に係合穴３７が設けられた態様であってもよく、更に自在リンク以外の自在連結部材３５として図示しないワイヤを用いることもできる。ワイヤによりステムホルダ２１とベース部材２０とを連結した場合にも、ピストンロッド１１の動作を所定の範囲に規制できる。また、自在リンクやワイヤ以外の所定の態様の自在連結部材３５を設けるようにしてもよい。
【００３８】
揺動リンク３２は、上記したようにガイド部３３、摺動部３１を介してステムホルダ２１の両側に配設され、この揺動リンク３２の端部３２ａには枢軸４０が嵌め込みにより固着されている。枢軸４０は、軸受４１を介して保持枠体２に装着されており、揺動リンク３２が保持枠体２に枢着されていることでこの揺動リンク３２が保持枠体２に対して回転自在に設けられ、この揺動リンク３２の揺動に伴ってステム４が揺動するようになっている。
【００３９】
図９、図１０の拡大模式図に示すように、揺動リンク３２の途中の適宜位置にはピン状のストッパ４２が嵌め込みにより取付けられ、このストッパ４２が対応する保持枠体２の位置には揺動角度孔４３が形成されている。揺動リンク３２は、ストッパ４２が揺動角度孔４３に係合された状態で枢軸４０と軸受４１とを介して保持枠体２に取付けられ、これによって、揺動リンク３２が枢軸４０を中心に回転するときの保持枠体２に対する揺動角度θが規制される。
【００４０】
また、揺動リンク３２の上部位置にはホルダストッパ３４がステムホルダ２１側に向けて突設形成されている。ステムホルダ２１の上昇時には、このステムホルダ２１の上端部２１ａがホルダストッパ３４に係合され、この係合により揺動リンク３２に対するステムホルダ２１とステム４の上昇位置が規制され、このステム４の上昇停止時に弁体３が流路９の対向位置で停止するようになっている。
【００４１】
傾動保持用スプリング１３は、ベース部材２０とステムホルダ２１との間に装着され、この装着によりピストンロッド１１とステムホルダ２１の両者が弾発した状態になり、弁座シール面７に弁体３を揺動閉止させるように移動できる。
【００４２】
ステムホルダ２１と弁箱１との間にはベローズ３８が設けられている。ベローズ３８は、流路９とステムホルダ２１との間をシールし、このシールによって保持枠体２内部の可動側から流路９にパーティクルや粉塵が混入することを防いでいる。
【００４３】
図１、図６に示すように、枢軸４０よりも下方位置の保持枠体２、揺動リンク３２にはそれぞれ突起部２ａ、３２ｂが設けられ、これらの突起部２ａ、３２ｂの間に引っ張りばね４５が取付けられる。揺動リンク３２はこの引っ張りばね４５により枢軸４０を中心に下方側が引っ張られ、これによって弁体３には図１における手前側（図３における左側）である弁閉方向に力が加わっている。
【００４４】
上記の構成により、本発明における真空用ゲートバルブは、エアシリンダ５によりステムホルダ２１の摺動部３１を揺動リンク３２のガイド部３３に沿って弁閉方向に摺動させたときに、ピストンロッド１１側のローラカム１５と揺動リンク３２側の傾動用ローラ１４とを弁閉傾動動作開始位置で嵌合させ、ローラカム１５を傾動用ローラ１４に嵌合させた際に揺動リンク３２を揺動させ、この揺動リンク３２の揺動動作に伴って弁体３を弁座シール面７に揺動閉止するようにした。
【００４５】
続いて、本発明の真空用ゲートバルブの弁体開閉時の動作を詳しく述べる。
図１の弁開状態から図２の弁閉状態に真空用ゲートバルブを動作させる場合、第２給気口１８からのエアの供給を停止しつつ第１給気口１７からエアを供給し、このエアとゲートロック用スプリング１２の弾発力でピストン１０を往動作させる。これにより、図１の状態からピストンロッド１１が上昇し、このピストンロッド１１の上昇に伴ってガイド溝３０にガイドローラ２８が案内されながらローラカム１５が上昇する。その際、枢軸４０が上下に移動することがない。
【００４６】
ゲートロック用スプリング１２の荷重が傾動保持用スプリング１３の荷重よりも大きいことから、ローラカム１５が上昇したときには傾動保持用スプリング１３が圧縮されつつステムホルダ２１が揺動リンク３２に対して上方に摺動する。ステムホルダ２１とステム４とは、ステムホルダ２１の上端部２１ａがホルダストッパ３４に当接したときに停止し、図４に示すように弁体３が流路９との直交位置に対向した状態になる。この状態から、続いて傾動用ローラ１４とローラカム１５とを嵌合させることで弁体３の揺動が開始する。弁体３の揺動時には、摺動部３１、ガイド部３３がそれぞれ軸方向に長く設けられていることで高荷重の発生に耐えうるようになっている。
【００４７】
図９、図１０において、傾動用ローラ１４と枢軸４０とが揺動リンク３２に一体に設けられていることから、枢軸４０から傾動用ローラ１４までの距離は一定になっている。これにより、引っ張りばね４５によって弁開方向に傾動している揺動リンク３２の図示しない傾き角度がステムホルダ２１の上下動範囲で変化することはなく、弁閉位置から弁開位置となる流路９との直交位置まで移動するときの範囲において、例えば、２°程度の傾きに保持されている。図３〜図５に示すように、ステムホルダ２１はこの傾き角度を保持しながら弁閉位置から流路９との直交位置まで移動する。また、以下に述べるように、この状態から傾動用ローラ１４とローラカム１５との動作により弁閉状態に動作するときには、弁体３が２°の傾き角度から大きくはみ出すようにステム４とともに左側に傾倒しながら弁閉シールする。一方、この弁閉シール状態から弁開動作に移るときには、ステムホルダ２１はステム４とともに枢軸４０を中心に右側に引き込まれる。
【００４８】
図４においては、ローラカム１５が上昇した後に傾動用ローラ１４がカム面２６に接触した状態を示している。この状態でピストンロッド１１が上昇しようとすると、ステムホルダ２１の上昇がホルダストッパ３４により規制されることから、係合溝３７に傾動用ローラ１４を案内しつつ、傾動保持用スプリング１３を圧縮しながらローラカム１５がステム４に対して上昇する。このとき、係合溝２５のカム面２６が図において右方向に傾斜していることで傾動用ローラ１４が右方向に移動し、この傾動用ローラ１４の移動により図９に示した揺動リンク３２が、枢軸４０と軸受４１とにより図１０に示すように枢軸４０を中心に二点鎖線の状態から実線の状態まで引っ張りばね４５の引張り力に抗して回転し、この揺動リンク３２に嵌合されたステムホルダ２１により、ステム４が図５に示すように枢軸４０を中心に弁閉方向である左方向に回転する。
【００４９】
この場合、図７、図８に示すように、係合体３６と係合穴３７とを有する自在連結部材３５でステムホルダ２１とピストンロッド１１とを接続し、係合穴３７がステムホルダ２１の流路方向への揺動を許容する大きさの穴になっているため、傾動保持用スプリング１３の弾発力で傾動用ローラ１４とローラカム１５とが嵌合するときに、自在連結部材３５を支点としてベース部材２０（ピストンロッド１１）に対してステム４を滑らかに傾動させることが可能になっている。
【００５０】
このようにゲートロック用スプリング１２により傾動保持用スプリング１３を圧縮し、この傾動保持用スプリング１３の弾発力を利用して傾動用ローラ１４とローラカム１５とを介して弁閉動作させることにより、ゲートロック用スプリング１２による弁体３の所定位置までの軸方向の移動から傾動保持用スプリング１３による弁体３の回転動作までをスムーズに実施できる。
【００５１】
図５に示すように、傾動用ローラ１４は、カム面２６を移動した後に円弧係合部２７に嵌り込むことでその移動を停止してステム４が揺動を停止し、このとき弁体３が弁座シール面７に当接シールした状態になる。この場合、カム面２６に続けて円弧係合部２７が滑らかに形成されて傾動用ローラ１４がカム面２６の頂部部位を乗り越えたときにロックする形状になっていないため、ローラカム１５の作動ストロークに対して有効カムストロークを長く設けてローラカム１５を緩やかに動作させることで、振動や衝撃音をより減少させることも可能になる。
【００５２】
傾動用ローラ１４の移動時には、図９、図１０に示すように、エアシリンダ５と揺動リンク３２との間にストッパ４２と揺動角度孔４３とにより揺動リンク３２の揺動角度θを規制しているので、この揺動リンク３２と一体に動作しているステム４が必要以上に弁閉方向に揺動することを防ぎ、弁体３の弁座シール面７への過度な圧接によるシール部材８の摩耗や劣化を防止する。更に、ローラカム１５の係合溝２５に対する傾動用ローラ１４の過度な強さの係合も防いでローラカム１５や傾動用ローラ１４の破損も防いでいる。
【００５３】
ここで、ゲートバルブは、搬送される基板へのパーティクルの影響を少なくするためにアクチュエータを下側に設置し、弁体を下から上に移動して流路を閉止するように使用する場合が一般的であるが、その場合、弁体可動部の重量を支えていない場合には弁体の上昇途中で傾動動作が始まって停止する不具合が生じる。弁体３は枢軸４０を支点として揺動する構造であり、弁体３の締め切り時にはステム４の端部側がローラカム１５で流路方向に押されたときにはテコの作用でステム４を介して弁座シール面を押すように締め切る。
【００５４】
図示しない半導体製造装置等の装置では、被処理体の搬送距離がより短いことが望ましく、保持枠体２の厚さは薄いほどより好ましいが、ステム４は保持枠体２の厚さを決める重要な部品であり、ステム径を限界まで小径に選定するときには弁６を締め切る強度に余裕がなくなり、この場合、例えば、弁閉時のステム４の曲げたわみは０．４〜０．８ｍｍ程度発生することになる。
【００５５】
ゲートバルブを高速で作動させる場合には、揺動させるための図示しないシリンダストロークが短いとローラカム１５のステム端部側の戻り動作が速くなり、傾動用ローラ１４がカム面２６を打って大きな振動や音を発生しやすくなる。そのため、揺動のためのカム動作のシリンダストロークとしては、例えば流路９の図示しない軸方向の開口高さを６０ｍｍとした場合、傾動用ローラ１４とローラカム１５との揺動のためのストロークを１５ｍｍ、弁体開閉時のステム４のストロークを７０ｍｍとし、全ストロークを８５ｍｍ等の割合に設けるようにし、このように揺動のためのシリンダストロークを１５ｍｍと長くすることで、ステム４動作時の急激な荷重の開放を防いで振動も軽減できる。
【００５６】
小型のゲートバルブでは弁体可動部位の重量が小さくローラカムによる保持力も小さくて済むため、揺動保持用の引っ張りバネだけで傾動保持と弁体のロックとが可能であるが、バルブのサイズが大型になるボデー及びバルブ全体の幅が薄く狭いため、可動部位の重量を支えるための揺動を保持する引っ張りバネ荷重と伸縮量とを大きくすることが困難になる。そのため、例えば、可動部位の重量２００Ｎを支えるためには、重量を持ち上げる方向に推力３７０Ｎ以上、好ましくは４００Ｎ程度の圧縮コイルバネを傾動保持用スプリング１３とすることで、弁体可動部位の重量の慣性力が働く場合にも傾動保持用スプリング１３が更に圧縮される。これによって傾動時に誤動作を生じることなく流路９の位置まで弁体３を移動可能にでき、この流路９の位置において更にローラカム１５を押し込むことにより、傾動保持用スプリング１３を圧縮しながら弁体３を傾動させて弁閉状態にできる。
【００５７】
この状態で第１給気口からエアを排気すると、ローラカム１５の頂点を傾動用ローラ１４が乗り越えてゲートロック状態のローラカム１５を弁開方向に戻す方向に傾動保持用スプリング１３の荷重４００Ｎが作用する。この対策としてエアシリンダ５サイドにピストンピン式のラッチロックを設け、このラッチロックを使用してシリンダの動作をロックすることも考えられるが、この場合には動作速度を上げたときにピストン１０がピストンピンに当たって動作異常を起こすことがある。
【００５８】
そこで、本実施形態の真空用ゲートバルブのゲートロック機構として、傾動保持用スプリング１３の荷重４００Ｎ以上の荷重をゲートロック用スプリング１２で与えることにより、エアを排気したとしてもゲートロック状態が解除されることがなく、弁閉状態を確実に保持することができる。また、上下動作用のエアシリンダ５のみの作動になるため、高速な作動が可能となる。
【００５９】
ゲートロックは、ローラカム１５の頂点を傾動用ローラ１４が乗り越えることでエアシリンダ５の操作圧力を排気したとしても弁閉状態を保持できるが、傾動保持用スプリング１３の荷重がローラカム１５を戻すように例えば３７０Ｎ程度で作用しているため、ゲートロック用スプリング１２の荷重は弁閉状態で３７０Ｎ以上の荷重で押さえる設定とした。ゲートロック用スプリング１２の荷重は、例えば全開状態で８００Ｎ程度の荷重になるが、弁締め切りに必要な推力は３０００Ｎ程度必要になり、このゲートロック用スプリング１２の荷重が加わることでゲートロック用スプリング１２を内装してもエアシリンダ５の内径が大きくなることはない。
【００６０】
この構造のゲートバルブと比較して、例えば、図示しないＮＣ（ノーマリークローズ）型と呼ばれる常時弁閉型のゲートバルブでも、弁体を閉状態に保持するためのスプリングが用いられることがある。しかし、上述したゲートバルブは、ＤＡ（ダブルアクション）複動型と呼ばれるゲートバルブであり、ＮＣ型のゲートバルブとは弁体の開閉動作や作用効果が全く異なる。仮にＮＣ型のゲートバルブで上記と同様のシリンダ機構に構成した場合、ゲートロック構造は不要にはなるがシリンダ内径が１５０ｍｍ程度の大径になるという問題がある。
【００６１】
複動タイプのエアシリンダ５で弁閉に必要な推力のシリンダ内径が１００ｍｍの場合は、弁閉側の推力はゲートロック用スプリング１２の推力が加わって４００Ｎの推力アップとなるが、全開方向の推力はゲートロック用スプリング１２を入れても発生推力に対して荷重が小さく余裕があるため、エアシリンダ５の内径の大径化を防ぐメリットがある。
【００６２】
図２の弁閉状態から図１の弁開状態に真空用ゲートバルブを動作させる際には、第２給気口１８からエアを供給する。この場合、ピストン１０とピストンロッド１１とが図２において下方向に復動作し、この復動作によってゲートロック用スプリング１２からの弾発力が弱まって弁体３及びステム４が弁閉時と逆の動作で流路９方向に揺動し、次いで、ピストンロッド１１とともにステム４、ステムホルダ２１が揺動リンク３２に対して下降して図１の弁開状態となる。
【００６３】
上述したように、本発明の真空用ゲートバルブは、弁箱１に保持枠体２を介在させてピストンロッド１１を有する複動式エアシリンダ５を設け、弁箱１より下方側に突出させたステム４にステムホルダ２１を設け、このステムホルダ２１に形成した摺動部３１を保持枠体２に枢着させた揺動リンク３２のガイド部３３に沿って上下動自在に摺動させると共に、ピストンロッド１１とステムホルダ２１との間に両者を弾発させた傾動保持用スプリング１３を装着し、かつ、ピストンロッド１１側に設けたローラカム１５と揺動リンク３２に設けた傾動用ローラ１３とを弁閉傾動動作開始位置で嵌合させ、ローラカム１５を傾動用ローラ１４に嵌合させた際に揺動リンク３２を揺動させ、この揺動リンク３２の揺動動作に伴って弁体３を弁座シール面７に揺動閉止するようにしているので、弁体３が下から上に移動して弁閉する向き、或は弁体３が上から下に移動して弁閉する向きの何れの方向にも無摺動状態で取付けでき、特に、半導体製造装置や太陽電池製造装置、液晶製造装置の一部に設ける場合に、弁体３が下から上に移動して弁閉する向きに取付けることで、パーティクルや粉塵の発生を最小限に抑えながら流路９を開閉動作できる。
【００６４】
弁体３の閉止時には、より荷重の大きいゲートロック用スプリング１２で傾動保持用スプリング１３を押さえて弁体３の閉止状態を保持しているので、第１給気口１７からのエアの供給を停止した場合にもこの弁閉状態が確実に保持される。このように、ゲートロック用スプリング１２と傾動保持用スプリング１３とを用いて、これらの荷重の差を利用して弁開状態から弁閉状態まで弁体を動作させた後に弁閉状態を維持しているため、ロック用の別の部品を設けることなくスムーズに弁体３を動作させ、強固に弁閉状態をロックできる。
【００６５】
これによって大口径の真空用ゲートバルブとした場合にも、全体の大型化を防ぎつつ２つのスプリング１２、１３の弾発力を利用して高速に開閉動作できる。しかも、傾動用ローラ１４とローラカム１５とにより傾動保持用スプリング１３の軸方向の弾発力を流路方向に変換しているので、ストロークを大きくでき振動や音の発生を防ぎつつスムーズに動作可能になる。
【００６６】
更に、前記したとおりステムホルダ２１とステム４とを揺動リンク３２に沿って所定位置まで移動させ、次いで、この揺動リンク３２とともに枢軸４０を軸受４１に対して回転させて弁体３を揺動閉止させており枢軸４０が上下に移動することがない構造になっている。このため、弁体３の全開時の状態でも枢軸４０が上下に移動することがなく、揺動リンク３２の揺動角度θで弁体可動部位を引き込むため揺動リンク３２の振り幅が小さくなり、弁体３や保持枠体２にかかる力を小さく抑えることができる。このため、保持枠体２やステム４を厚肉化することなく強度を確保し、全体のコンパクト化を保持した状態で狭い設置幅にも取付けできる。
【００６７】
弁体３が流路９との直交位置に対向したときの弁閉傾動動作開始位置で傾動用ローラ１４とローラカム１５とが嵌合して弁体３の揺動が開始するため、揺動リンク３２の揺動角度θが変化することがなく、この揺動角度θを小さい振り幅に維持できる。更に、弁体３を高速作動させるためには、ローラカム１５の係合溝２５を軸方向に延長して作動ストロークを長くし、カム面２６の傾斜を緩やかにすることで弁体３の動作時の振動を抑えることもできる。この場合、傾動保持用スプリング１３のストロークも長くなるために引っ張りバネよりも圧縮バネが適しているが、スプリングの荷重はローラカム１５が戻る方向に作用しているためこのときにはゲートロックが働かないという問題が生じる。
【００６８】
仮に、傾動用ローラとローラカムとを連結した場合、弁開閉の上下動作をしたときに枢軸が上下動作しない構造であるために全開位置では枢軸とローラカムとのスパンが長くなり、傾動動作の振り幅と角度が小さくなり弁体を保持枠体に格納する際に弁体シール面が保持枠体内壁に接触しやすくなるが、上記したように傾動用ローラ１４とローラカム１５とを分離している構造であるため、開閉上下動作で揺動リンク３２の揺動角度θが変化することがなく、弁開位置でシール部材８（弁体シール面）が保持枠体２内壁に接触しにくく、コンパクトに格納できる。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施の形態記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
【符号の説明】
【００７０】
１  弁箱
２  保持枠体
３  弁体
４  ステム
５  エアシリンダ
６  弁
７  弁座シール面
９  流路
１１  ピストンロッド
１１ａ  先端部
１２  ゲートロック用スプリング
１３  傾動保持用スプリング
１４  傾動用ローラ
１５  ローラカム
２０  ベース部材
２１  ステムホルダ
２１ａ  上端部
２８  ガイドローラ
３０  ガイド溝
３１  摺動部
３２  揺動リンク
３２ａ  端部
３３  ガイド部
３４  ホルダストッパ
３５  自在連結部材
４０  枢軸
４１  軸受
４２  ストッパ
４３  揺動角度孔
【図１】
0005712104.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005712104.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005712104.tif 000008
【図８】
0005712104.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005712104.tif 000011