(57)【要約】【課題】  可動部分が必要最小限の簡単な構造を実現し、これにより閉塞運動が可能な限り速く実行されるとともに、閉塞位置において比較的自由度が低いアクチュエータによって強い閉塞力が達成されるバルブを提供する。【解決手段】  本発明は閉塞部材３を有し、閉塞部材３の閉塞位置においてバルブ開口部１を気密に閉塞するためのバルブに関する。アクチュエータ４は、閉塞部材３との関係において、初期最大開口位置から始まる初期作動区間において、閉塞部材３の直線運動成分と、アクチュエータ４の直線作動方向との間の角度が０°および１８０°以外の角度になるように配置されている。【選択図】  図１
2010526974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉塞部材を有し、前記閉塞部材の閉口位置においてバルブ開口部を気密に閉塞するためのバルブであって、
前記閉塞部材は、閉塞運動に際して、少なくとも１つのアクチュエータによって、少なくとも初期最大開口位置から始まる初期作動区間において直線運動成分にしたがって閉口位置に向かって変位可能であり、前記閉塞部材を前記運動成分にしたがって動かすための前記アクチュエータは直線作動方向にしたがって閉塞動作を実行し、
前記アクチュエータが、前記閉塞部材との関係において、前記初期最大開口位置から始まる前記初期作動区間において、前記閉塞部材の前記直線運動成分と、前記アクチュエータの直線作動方向との間の角度が０°および１８０°以外の角度になるように配置されていることを特徴とするバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記初期最大開口位置から始まる前記初期作動区間において前記閉塞部材の前記直線運動成分と、前記アクチュエータの前記直線作動方向とが、４５°〜１３５°の間、特に、８０°〜１００°の間の角度をなすことを特徴とするバルブ。
【請求項３】
請求項１記載のバルブにおいて、
前記初期最大開口位置から始まる初期作動区間において、前記閉塞部材の前記直線運動成分と、前記アクチュエータの前記直線作動方向とが９０°の角度をなすことを特徴とするバルブ。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記直線運動成分および前記直線作動方向のうち一方または両方がバルブ開口部の面に対して平行に配置されていることを特徴とするバルブ。
【請求項５】
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材は、閉口位置において停止した状態で支持されていることを特徴とするバルブ。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記アクチュエータの前記閉塞動作を前記閉塞部材に伝達するための少なくとも１つのアームが、前記アクチュエータに対して第１連結点において回動可能に連結され、かつ、前記閉塞部材に対して第２連結点において回動可能に連結されていることを特徴とするバルブ。
【請求項７】
請求項６記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材は、少なくとも１つのバルブロッドに固定または連結され、前記アームは前記バルブロッドに対して前記第２連結点において回動可能に連結されていることを特徴とするバルブ。
【請求項８】
請求項６または７記載のバルブにおいて、
前記第１連結点および前記第２連結点はお互いに離れていることを特徴とするバルブ。
【請求項９】
請求項７または８記載のバルブにおいて、
前記バルブロッドは、バルブロッド駆動装置において気密に直線的に動かされることを特徴とするバルブ。
【請求項１０】
請求項６〜９のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記アクチュエータの前記閉塞動作を前記閉塞部材に伝達するための少なくとも２つのアームが設けられ、前記２つのアームの両方が前記アクチュエータに対して前記第１連結点において回動可能に連結され、前記２つのアームのうち一方のアームが前記閉塞部材に対して前記第２連結点において回動可能に連結され、前記２つのアームのうち他方のアームが固定点において回動可能に支持されていることを特徴とするバルブ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記アームは、前記閉塞部材の前記閉口位置においてデッドポイントから離れて移動可能であり、かつ、前記デッドポイントを越えた位置において停留することを特徴とするバルブ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記アクチュエータがアクチュエータ案内装置により直線的に動かされることを特徴とするバルブ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記アクチュエータが電磁式の直線駆動装置を備えていることを特徴とするバルブ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記バルブはスライドバルブであって、前記閉塞部材が直線成分を有する動きにより前記バルブ開口部からスライドしうることを特徴とするバルブ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材は、前記閉塞動作に際して、単一の運動成分にしたがって直線的に動かされることを特徴とするバルブ。
【請求項１６】
請求項１〜１４のうちいずれか１つに記載のバルブにおいて、
前記閉塞部材は、前記初期最大開口位置から始まる前記初期作動区間にいて直線運動成分にしたがって閉口位置に向かって移動可能であり、前記閉口位置に完全に到達するために、直線運動成分に対して０°および１８０°以外の角度をなすさらなる運動成分にしたがって少なくとも１つの隙間が塞がれる当接面に対して押し付けられることを特徴とするバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、閉塞部材を有し、閉塞部材の閉塞位置においてバルブ開口部を気密に閉塞するためのバルブに関する。前記閉塞部材は、閉塞運動に際して、少なくとも１つのアクチュエータによって、少なくとも初期最大開口位置から始まる初期作動区間において直線運動成分にしたがって閉塞位置に向かって変位可能であり、前記閉塞部材を前記運動成分にしたがって動かすための前記アクチュエータは直線作動方向にしたがって閉塞動作を実行する。
【０００３】
この種のバルブによれば、たとえば、半導体の処理または製造に際して使用される。広範囲にわたりガスが導入されるとともに、真空状態が実現される閉じられた領域においてそれぞれの製造過程が気密に実行されうる。このバルブは多くの場合、いわゆる真空バルブと称される。スライダバルブという名称もよく用いられる。これによれば、バルブの閉塞部材は最大開口位置から閉塞位置までの過程の少なくとも一部において直線的に動かされる。そのようなバルブは、閉塞部材がシール面に接触した瞬間から、通常は閉塞部材またはこれに対応するバルブの当接面に配置されたシール部材がその縦方向に対して横に負荷を受けないように考慮された上で利用されるのが原則である。このようなシール部材の負荷は、一般にシール部材の耐用期間にとって不利であると考えられている。
【０００４】
これを回避するため、最大開口位置から閉塞位置までの直線運動の少なくとも一部において可動であるような異なるタイプの閉塞部材が当該技術分野において構成された。閉塞部材の第１グループは、楔作用に基づいて当接面に対して垂直な力成分が、平行運動の終期において閉塞部材を当接面に押し付けるようにほぼ楔形状に形成されている。そのような閉塞部材の形態が先行技術文献に開示されている（特許文献１および２参照）。
【０００５】
他のタイプのバルブによれば、バルブの閉塞のため、まず、アクチュエータによって閉塞部材が、バルブ開口部に対向する一方でまだ離れている位置まで閉塞方向に直線的に動かされる。引き続いて、通常は当接面に対して垂直な運動成分を伴う動きにより、閉塞部材はバルブハウジングの当接面に押し付けられる。閉塞運動の第２過程はさまざまな手法のスライダバルブによって達成される。
【０００６】
閉塞部材がさらなるアクチュエータによって揺動されることによりバルブハウジングの当接面に押し付けられるような他のタイプのバルブが開示されている（特許文献３参照）。閉塞部材は全体としてＬ字またはＪ字形状の動きを示すような、他の形態として知られているバルブによれば、揺動成分により閉塞部材が当接面に押し付けられる。このような構造は先行技術文献に開示されている（特許文献４参照）。
【０００７】
技術分野において公知のさらに他の形態によれば、閉塞部材は最大開口位置から閉塞位置まで単に直線的に動かされる。このバルブによれば、バルブボディの当接面は閉塞部材の移動方向に対して垂直に設けられている。この形態は先行技術文献に開示されている（特許文献５参照）。
【０００８】
技術分野において閉塞部材の直線駆動は、通常、最も一般的な空気圧式のピストンシリンダユニットにより実現される。このユニットのピストンロッドは、通常、直接的に閉塞部材に作用する。これには２つの不利な点がある。１つは、空気圧式のアクチュエータによって実現される閉塞および開口速度は初期段階においては目標速度よりも遅いことである。もう１つは、閉塞部材が閉塞位置にあるときに目標の閉塞力を出すことができるように、このアクチュエータが著しく大きな寸法で設計される必要があることである。
【０００９】
ピストンシリンダユニットと同様に構成されたアクチュエータの閉塞ストロークがバルブボディの直線的な閉塞運動に対して平行とされた解決手法が知られている（特許文献６参照）。当該文献によれば、速度および指令に応じた圧力の改善のため、ラック駆動装置のギヤおよびそこに接続されているアームを介してアクチュエータが閉塞部材に連結されている。当該文献に開示されている構造はなおも比較的複雑で多くの部品を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許公報  ＵＳ４９２１２１３
【特許文献２】米国特許公報  ＵＳ７０１１２９４
【特許文献３】米国特許公報  ＵＳ６６２９６８２
【特許文献４】独国特許公報  ＤＥ３２２４３８７
【特許文献５】米国特許公報  ＵＳ６６８５１６３
【特許文献６】特開平０６−２４１３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記の類のバルブの自由な使用のため、可動部分が必要最小限の簡単な構造を実現し、これにより閉塞運動が可能な限り速く実行されるとともに、閉塞位置において比較的自由度が低いアクチュエータによって強い閉塞力が達成されることを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するための本発明は、前記アクチュエータが、前記閉塞部材に関して、最大開口時における前記初期位置から始まる前記初期作動区間において、前記閉塞部材の前記直線運動成分と、前記アクチュエータの直線作動方向との間の角度が０°および１８０°以外の角度になるように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明における閉塞部材との関係におけるアクチュエータの配置により、簡単かつ効果的な伝達機構が実現され、比較的小さなアクチュエータによって閉塞部材の高い閉塞速度のみならず閉塞位置における十分に強い閉塞力が実現されうる。最大開口位置において、閉塞部材は、通常、閉塞位置において閉塞されるバルブ開口部を覆っていない。最大開口時に閉塞部材はバルブ開口部を完全に開放するまたはバルブ開口部をまったく覆っていない。既知の使用例であるが、閉塞部材が最大開口位置においてバルブ開口部の面積の７０％以上、好ましくは８５％以上を覆っていなければ十分である。
【００１４】
力を有効に利用する観点から、閉塞部材の直線運動成分と、アクチュエータの直線作動方向との間の角度が４５°および１３５°の間、好ましくは、８０°および１００°の間になるように構成されている。
【００１５】
特に優先的な態様において、閉塞部材の直線運動成分と、アクチュエータの直線作動方向との間の角度が９０°、すなわち直角になるように構成されている。
【００１６】
閉塞部材の直線運動成分の方向と、アクチュエータの直線作動方向とはそれぞれ対応して構成された案内装置により定められる。
【００１７】
他の優先的な態様として、閉塞動作におけるアクチュエータの直線作動運動を直線運動成分に伝達するため、アクチュエータの閉塞動作を閉塞部材に伝達するアームがアクチュエータに対して第１連結点において回動可能に連結されるとともに、閉塞部材に対して第２連結点において回動可能に連結されている。
【００１８】
閉塞部材は直接的に対応するアームに回動可能に連結されている。特に、気密のバルブに関する優先的な態様においてアームが閉塞部材に対して間接的に連結され、後者（閉塞部材）は少なくとも１つのアームに対して連結され（好ましくは堅固に連結され）、アームはバルブロッドに対して第２連結点において回動可能に連結されている。閉塞部材は、バルブロッドの領域では直線的に動き、バルブハウジングを高気密に閉塞することができる。閉塞運動に際して高い初動速度を伴う梃子作用と、閉塞運動の周期における強い力とを達成するため、第１連結点および第２連結点はお互いに離れていなくてはならない。
【００１９】
本発明は基本的に技術分野におけるすべての前記した閉塞部材の形態の上に実現されている。これは、閉塞部材が初期最大開口位置から始まる閉塞運動に際して、最初は直線運動成分を伴う区間に沿って動くことができることについても共通である。閉塞部材が閉塞運動に際してただ単にこの方向に直線的に動く場合でもそうでない場合でも閉塞部材の形態と当接面の形態とに依存している。
【００２０】
本発明は、直線運動成分を有する区間に引き続き、閉塞位置に完全に到達するために当該直線運動成分に対して０°および１８０°以外の角度を有するように調節されたさらなる運動成分にしたがって、少なくとも１つの閉塞される当接面に押し付けられるように設計された閉塞部材によっても実現される。前述の直線運動成分を有する初期区間の領域において、閉塞部材が、この直線運動成分に対して垂直になるように調節された、さらなる運動成分を有していてもよい。構成がより簡単であり、かつ、閉塞がより確実であるにもかかわらず、閉塞部材は単に直線運動成分を有する初期区間に沿って一の方向に動いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の説明図。
【図２】本発明の第１実施形態の説明図。
【図３】本発明の第１実施形態の説明図。
【図４】本発明の第１実施形態の説明図。
【図５】本発明の第１実施形態の説明図。
【図６】本発明の第１実施形態の説明図。
【図７】本発明の他の実施形態の説明図。
【図８】本発明の他の実施形態の説明図。
【図９】本発明の他の実施形態の説明図。
【図１０】本発明の他の実施形態の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の第１実施形態において、閉塞部材３は、バルブプレート１５の形で構成されている。閉塞部材３は、図１に示されている最大開口位置から図２および図３に示されている閉塞位置への運動に際して、方向２２の運動成分にしたがって単に直線運動するように駆動される。開口動作は矢印２２とは反対方向に実現される。本実施形態では当接面１４はバルブハウジング２に配置されている。当接面１４は前記特許文献５に記載かつ開示されているように構成されている。この構成に関しては当該文献が参照され、この意味において特許文献５は本願の開示の一部としてみなされる。
【００２３】
閉塞部材３により閉塞されるバルブ開口部１は、図１に示されている最大開口位置においてバルブ開口部１は見えていなくてはならない。本実施形態では閉塞部材３またはバルブプレート１５は、２つのバルブロッド８に対して堅固に連結されている。バルブロッド８は公知の気密なバルブロッド案内装置９により直線的に動かされる。それぞれのバルブロッド８の、閉塞部材３とは反対側の端部には、アームまたは梃子５が第２連結点７を通じて回動可能に連結されている。第１連結点６はアーム５において連結点７とは反対側の端部に位置している。アーム５は第１連結点６を介してアクチュエータ４に連結されている。
【００２４】
アクチュエータ４により図１に示されている位置と図３に示されている作動方向２３との間で駆動されるとともに、開口に際して反対側に駆動されうるスライダ１６によって当該連結は実現される。優先的な実施形態では、アクチュエータ４は電磁式の直線駆動装置１３として構成される。このような装置自体は公知である。アーム５により方向２２に伝達される力の補強のため、直線駆動装置１３の移動方向に対して平行にのびているアクチュエータ案内装置１２が設けられている。
【００２５】
第１連結点６および第２連結点７の回動軸は、それぞれ方向２２および２３のうち一方または両方に対して垂直に設けられていることが好ましい。図４に示されているバルブ開口部１の縦軸２６も方向２２および２３のうち一方または両方に対して垂直に設けられている。縦軸２６はバルブ開口部１の面の法線を構成することが好ましい。本実施形態で実現されているように、直線運動成分もしくは方向２２および直線作動方向２３のうち一方または両方は、バルブ開口部１の平面に対してのびていることが好ましい。
【００２６】
本実施形態では閉塞部材３およびバルブ開口部が重なっていない、図１に示されている最大開口位置から、閉塞部材３はスライダ１６の動きによって図２に示されている位置に動かされる。これにより、アーム５がバルブロッド８、さらにはバルブプレート１５をバルブハウジング２の当接面１４に押し下げる。閉塞力の伝達のため、スライダ１６はアクチュエータ案内装置１２によってバルブハウジング２の案内部材１７に支持されている。
【００２７】
図３は、本発明の優先的な実施形態により実現されている位置を示している。この閉塞位置において、閉塞部材３は停止した状態に維持されている。これは、アーム５または第１連結点６がそのデッドポイントを越えて動かされるような他の実施形態にしたがって実現される。当該デッドポイントは、第１連結点６の中間点と、その下方にある第２連結点７の中間点とを連結する線分であって、相応する力ベクトルがちょうど当該線分に含まれるような位置にある。この線分は図３に破線で示されるとともに符号１１が付されている。図３に示されている停留位置において、第１連結点６の中間点は、線分１１上にあるデッドポイントの上を越えてのびている。
【００２８】
図４は第１実施形態の側面におけるＡ−Ａ断面線を示している。
【００２９】
図５は本実施形態のＡ−Ａ線における断面を示している。電磁式の直線駆動装置１３の部分において筒状部材１８と、それに周囲を囲まれた芯ロッド１９とが示されている。ここでは明示されていないが直線駆動装置１３の電磁コイルが筒状部材１８に配置されている一方、芯ロッド１９には公知のように永久磁石が設けられていることが好ましい。これは、筒状部材に配置されている電気磁石との電気的な連絡を容易にする。アクチュエータ案内装置１２の部分において、筒部２５に設けられたボールベアリング２０の概要が示されている。ボールベアリング２０によりスライダ１６の移動に際して摩擦力による損失がわずかしか生じさせずに済む。
【００３０】
図６は本実施形態の閉塞部材３とは反対の後側の斜視図を示している。
【００３１】
他の実施形態のほか、前記実施形態の変形において、アーム５およびバルブロッド８の数が変更されうる。単一のバルブロッドおよび単一のアーム５のみならず、これよりも多くの部材が設けられてもよい。
【００３２】
本発明が前述の電磁リニアモータ１３によって実現されなくてはならないということは必須ではない。その代わりに気圧式もしくは油圧式のピストンシリンダユニットまたは回転式の電気モータが設けられてもよい。電気モータの回転運動を変換するため、技術分野において周知の回転運動を直線動作運動２３に変換する装置が設けられる。当該装置は、たとえば、主軸またはラックが電気モータおよびその他の機構に対して方向２３に運動するような、公知の主軸機構またはラック機構であってもよい。この実施形態においては電気モータとして前記スライドモータが適用される。
【００３３】
図７は、付加的なアーム５が使用されている状況において、本発明が実現可能であるという意味においていわゆるひざ梃子を示している。これは、方向２２に対して反対方向に作用する力は、直線駆動装置１３または図７には示されていない直線的なアクチュエータ案内装置１２により受け止められる必要はなく、固定点１０に作用するという利点がある。固定点１０は、たとえば、バルブハウジング２または安定に固定されている他の相応の部材に配置される。
【００３４】
図７に示されているように、直線駆動装置１３によって方向２３およびその反対方向に変位可能な連接ロッド２１は、両方のひざ梃子の第１連結点６に接続されている。当該点６のそれぞれからひざ梃子のアーム５がそれぞれの第２連結点７にのびている。第１連結点６は、上側アーム５を通じて固定点１０によって支持されている。固定点１０ならびに第１および第２連結点６および７のそれぞれは、回動可能に構成されている。
【００３５】
図８〜図１０は、閉塞部材の代替的に形成かつ駆動されうるような、模範的なバルブ開口部の誇張描写された側面図のそれぞれを示している。図８および９に応じた変形実施形態によれば、閉塞部材３はそれぞれ楔形状に形成されている。第１実施形態において示されたような方向２２への直線成分を伴う閉塞運動は、本発明にしたがって実現される。閉塞部材３の楔形状により、それが方向２２について対応する楔形状の当接面１４に挿入されたとき、当該閉塞部材３は当接面に対して気密に押圧される。
【００３６】
なお、閉塞部材３の具体的な形状は、たとえば、前記特許文献２および前記特許文献１の図面における形状に依存してもよい。楔形状の代替形状は、たとえば前記特許文献４に開示されているように、傾斜要素が採用されうる。
【００３７】
図１０には他の実施形態の概要が示されている。閉塞部材は、まず、本発明にしたがって方向２２にしたがって、バルブ開口部１の領域に下げられるとともに、閉塞位置に駆動される。続いて、運動成分２２に対して方向が垂直な運動成分２４によって閉塞部材３が当接面１４に押し付けられる。運動成分２４の実現のため、さらなるアクチュエータが必要である。これは、たとえば、前記特許文献３に開示されているように、揺動軸および追加のストロークピストンによって実現可能である。
【００３８】
本発明の前記他の実施形態はそのほか、いわゆる真空バルブに適用されうる。これは、塞がれた空間が真空になるほどバルブ開口部を高気密に塞ぐように機能する。真空は、たとえば、半導体部材の処理および製造に際して適用されるように、技術的に可能な範囲で空間から空気またはガスが引かれることであると解されるべきである。
【符号の説明】
【００３９】
１‥バルブ開口部、２‥バルブハウジング、３‥閉塞部材、４‥アクチュエータ、５‥アーム、６‥第１連結点、７‥第２連結点、８‥バルブロッド、９‥バルブロッド案内装置、１０‥固定点、１１‥線分、１２‥アクチュエータ案内装置、１３‥直線案内装置、１４‥当接面、１５‥バルブプレート、１６‥スライダ、１７‥案内部材、１８‥筒状部材、１９‥芯ロッド、２０‥ボールベアリング、２１‥連接ロッド、２２‥直線運動成分、２３‥作動方向、２４‥更なる運動方向、２５‥筒部、２６‥縦軸。
【図１】
2010526974.tif 000003
【図２】
2010526974.tif 000004
【図３】
2010526974.tif 000005
2010526974.tif 000006
【図４】
2010526974.tif 000007
【図５】
2010526974.tif 000008
【図６】
2010526974.tif 000009
【図７】
2010526974.tif 000010
【図８】
2010526974.tif 000011
【図９】
2010526974.tif 000012
【図１０】
2010526974.tif 000013
【国際調査報告】
2010526974.tif 000014
2010526974.tif 000015
2010526974.tif 000016
2010526974.tif 000017