(57)【要約】【課題】ゲートバルブにおいて、主弁体と開口部との間に人体の一部が挟まっても怪我をしないようにするため、主弁体が上端位置に向かって移動するときは主弁体に弱い力が作用し、主弁体が上端位置にあるときは主弁体に強い力が作用するようにすることを課題とする。【解決手段】閉鎖側流路５０〜５２には第１流路５１と第２流路５２とが並列に配設され、電磁切換弁６８からシリンダ室６６に向かって流れるエアは、第１流路５１の第１減圧弁７４によって所定の低圧に減圧される。主弁体が上端位置から離隔した位置にあるときは第２流路５２が遮断されて減圧されたエアがシリンダ室６６に流れ、主弁体が上端位置にあるときは第２流路５２が連通され減圧されないエアがシリンダ室６６に流れる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアシリンダのピストンロッドにシャフトを介して主弁体が連結され、弁ボディに開口部が形成され、主弁体が上端位置にあるとき主弁体が開口部の軸線と平行に移動することができ、主弁体が開口部から所定距離だけ開口部の軸線と平行に離隔された位置にあるとき、主弁体を開口部の軸線に対して垂直方向に移動することができ、エアシリンダの２つのシリンダ室と切換弁との間には閉鎖側流路及び開放側流路がそれぞれ接続されているゲートバルブにおいて、
閉鎖側流路には第１流路と第２流路とが並列に配設され、切換弁からシリンダ室に向かって流れるエアは、第１流路によって所定の低圧に減圧され、主弁体が上端位置から離隔した位置にあるときは第２流路が遮断され、主弁体が上端位置にあるときは第２流路が連通されることを特徴とする安全機構付ゲートバルブ。
【請求項２】
第２流路にメカニカルバルブが接続され、操作ボディ内にエアシリンダ及びメカニカルバルブの弁本体が固定され、メカニカルバルブには弁体、弁座及びプッシュロッドがあり、主弁体が上端位置にあるときにのみ、ピストンロッドに連結された操作部材によってプッシュロッドが押圧され、メカニカルバルブの弁体が弁座から離れてメカニカルバルブが開放する請求項１の安全機構付ゲートバルブ。
【請求項３】
第１流路に第１減圧弁・第１Ａチェック弁と第１流量制御弁・第１Ｂチェック弁とが並列に配設され、第１減圧弁によって切換弁からシリンダ室に流れるエアが所定圧に減圧され、シリンダ室から切換弁に流れるエアが第１流量制御弁によって流量制御され、第１Ａチェック弁によって切換弁からシリンダ室へのエアの流れのみが許され、第１Ｂチェック弁によってシリンダ室から切換弁へのエアの流れのみが許され、第２流路にスピードコントローラとメカニカルバルブとが直列に接続され、スピードコントローラの流量制御弁によってシリンダ室から切換弁に流れるエアの流量が制御され、スピードコントローラの第２チェック弁によって切換弁からシリンダ室へのエアの流れのみが許され、主弁体が上端位置から離隔した位置にあるときはメカニカルバルブが閉鎖され、主弁体が上端位置にあるときはメカニカルバルブが開放される請求項１の安全機構付ゲートバルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等の真空チャンバー間の、ワークを搬送するための通路に配置される安全機構付ゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
下記の特許文献１には、操作ボディと弁ボディ（トランスファーチェンバーを含む）によってゲートバルブが構成され、エアシリンダが操作ボディ内に配設されるとともに主流路の開口部が弁ボディ内に配設され、エアシリンダのピストンロッドにシャフトを介して主弁体が連結されたゲートバルブが記載されている。主弁体が開口部の軸線と平行に移動することができ、主弁体の全閉位置では主弁体が開口部に接触し、主弁体の非シール位置では主弁体が開口部から所定距離だけ離隔される。主弁体の非シール位置において、主弁体が開口部の軸線に対して垂直方向に移動可能とされ、ピストンロッドの一方向（上方向）への移動により主弁体が開口部に対向する上端位置に向かって移動され、ピストンロッドの他方向（下方向）への移動により主弁体が開口部との対向位置から離隔する全開位置（下端位置）に向かって移動される。そして、主弁体が上端位置に向かって移動しているとき、主弁体が上端位置に到達すると、主弁体に固定されたシャフトが揺動して、主弁体が開口部の軸線に対して平行に移動し、主弁体が開口部に向かって移動する。エアシリンダのヘッド側シリンダ室・ロッド側シリンダ室と電磁切換弁との間には閉鎖側流路及び開放側流路がそれぞれ接続されている。
【特許文献１】特開２０００−３５６１８６号公報
【０００３】
従来のゲートバルブは、弁ボディの上端の図示しないボンネット（蓋）を外して主弁体を下降させて交換する等のメンテナンス時に、誤動作により主弁体が開口部と対向する上端位置に向かって上昇し、弁ボディの開口部と主弁体との間に指等が挟まる恐れがある。そして、主弁体が上端位置に向かって上昇するときに、主弁体には強い力が作用し、挟まれた指等が大きな怪我をする可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ゲートバルブにおいて、主弁体と開口部との間に人体の一部が挟まっても怪我をしないようにするため、主弁体が上端位置に向かって移動するときは主弁体に弱い力が作用し、主弁体が上端位置にあるときは主弁体に強い力が作用するようにすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するために、エアシリンダのピストンロッドにシャフトを介して主弁体が連結され、弁ボディ（チェンバーを含む）に開口部が形成され、主弁体が上端位置にあるとき主弁体が開口部の軸線と平行に移動することができ、主弁体が開口部から所定距離だけ開口部の軸線と平行に離隔された位置にあるとき、主弁体を開口部の軸線に対して垂直方向に移動することができ、エアシリンダの２つのシリンダ室と切換弁との間には閉鎖側流路及び開放側流路がそれぞれ接続されているゲートバルブにおいて、
閉鎖側流路には第１流路と第２流路とが並列に配設され、切換弁からシリンダ室に向かって流れるエアは、第１流路によって所定の低圧に減圧され、主弁体が上端位置から離隔した位置にあるときは第２流路が遮断され、主弁体が上端位置にあるときは第２流路が連通されることを特徴とする安全機構付ゲートバルブを第１構成とする。
本発明において、「主弁体が開口部の軸線と平行に移動する」とは、主弁体が開口部の軸線と概ね平行に移動するとの意味であって、主弁体が揺動運動により円弧上を移動し、かつその移動方向が開口部の軸線と部分的に平行である場合を包含することとする。
また、本発明において、「上端位置」とは、主弁体が、開口部の軸線に対して垂直方向に、開口部の軸線方向に向かって移動した場合の停止位置、及び停止位置から開口部の軸線に平行に移動し得る位置をいうこととする。
本発明は、第１構成において、第２流路にメカニカルバルブが接続され、操作ボディ内にエアシリンダ及びメカニカルバルブの弁本体が固定され、メカニカルバルブには弁体、弁座及びプッシュロッドがあり、主弁体が上端位置にあるときにのみ、ピストンロッドに連結された操作部材によってプッシュロッドが押圧され、メカニカルバルブの弁体が弁座から離れてメカニカルバルブが開放することを第２構成とする。
本発明は、第１構成において、第１流路に第１減圧弁・第１Ａチェック弁と第１流量制御弁・第１Ｂチェック弁とが並列に配設され、第１減圧弁によって切換弁からシリンダ室に流れるエアが所定圧に減圧され、シリンダ室から切換弁に流れるエアが第１流量制御弁によって流量制御され、第１Ａチェック弁によって切換弁からシリンダ室へのエアの流れのみが許され（シリンダ室から切換弁へのエアの流れが阻止され）、第１Ｂチェック弁によってシリンダ室から切換弁へのエアの流れのみが許され（切換弁からシリンダ室へのエアの流れが阻止され）、第２流路にスピードコントローラとメカニカルバルブとが直列に接続され、スピードコントローラの流量制御弁によってシリンダ室から切換弁に流れるエアの流量が制御され、スピードコントローラの第２チェック弁によって切換弁からシリンダ室へのエアの流れのみが許され（シリンダ室から切換弁へのエアの流れが阻止され）、主弁体が上端位置から離隔した位置にあるときはメカニカルバルブが閉鎖され、主弁体が上端位置にあるときはメカニカルバルブが開放されることを第３構成とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は、本発明の安全機構付ゲートバルブの実施の形態を示す。図１，図２に示すように、弁ボディ１０（チェンバーを含む。図１，２にはトランスファーチェンバーが示されている。）と操作ボディ１１によってゲートバルブが構成されている。弁ボディ１０の隔壁１２には正面視で横長の開口部（流路）１３が形成され、隔壁１２の内面（図２では右側面）で開口部１３の周縁には弁座が形成されている。弁ボディ１０内に主弁体１４が配設され、主弁体１４にはシャフト１５が連結されている。弁ボディ１０の下壁１６には挿通穴１７が形成され、操作ボディ１１の上端部の第１ベースプレート２９にも不図示の挿通穴が形成され、シャフト１５が挿通穴１７及び不図示の挿通穴に挿通され、シャフト１５が操作ボディ１１内に延びている。
【０００７】
主弁体１４が上端位置にあるとき、主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘ（図２参照）と概ね平行に移動することができ、主弁体１４の全閉位置では主弁体１４が開口部１３（の弁座）に接触する。主弁体１４が開口部１３から所定距離だけ開口部１３の軸線と平行に離隔された位置にあるとき、主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘに対して垂直方向に移動可能とされている。ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂの上方向（一方向）への移動により主弁体１４が開口部１３と対向する上端位置に向かって移動される。ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂの下方向（他方向）への移動により主弁体１４が開口部１３との対向位置から離隔した全開位置に向かって下方向へ移動される。なお、上端位置とは、主弁体１４が、開口部１３の軸線に対して垂直方向に、開口部１３の軸線方向に向かって移動した場合の停止位置、及び停止位置から開口部１３の軸線に平行に移動し得る位置をいうこととする。
【０００８】
図１に示されているように、操作ボディ１１内の左右上方部に、第１ベースプレート２９の下側に左右２個の第２ベースプレート３０Ａ・３０Ｂを介して２個のエアシリンダ１９Ａ・１９Ｂが固定されている。２個のピストンロッド２０Ａ・２０Ｂがエアシリンダ１９Ａ・１９Ｂから下方に伸び、２個のピストンロッド２０Ａ・２０Ｂの下端はカム支持部材２１の左右端部にそれぞれ連結されている。カム支持部材２１には２個のピストンロッド２０Ａ・２０Ｂの内側寄りの位置に２個のカム部材２２Ａ・２２Ｂが固定され、カム部材２２Ａ・２２Ｂのカム溝にレバー部材２３の下端両側の２個のローラ２４Ａ・２４Ｂが係合されている。レバー部材２３とカム支持部材２１との間にはスプリング２５が装着され、スプリング２５によりレバー部材２３が上方へ付勢されている。
【０００９】
シャフト１５の下端部がレバー部材２３に固定され、下壁１６の挿通穴１７の周縁とレバー部材２３との間にベローズ２６が配設され、弁ボディ１０の内部（シャフト１５等）と大気（操作ボディ１１等）との間がベローズ２６によって密封されている。レバー部材２３の上端両側に２個のピボット２７Ａ・２７Ｂが固定され、２個のピボット２７Ａ・２７Ｂの真上の位置で、２個の第２ベースプレート３０Ａ・３０Ｂの各内側端に２個のピボット受溝２８Ａ・２８Ｂが配設されている。図１，図４に示すとおり、第１ベースプレート２９内にメカニカルバルブ３２が配設され、メカニカルバルブ３２の閉鎖時には、メカニカルバルブ３２のプッシュロッド３３の先端（下端）が右側のピボット受溝２８Ｂの上端面に突出している。
【００１０】
メカニカルバルブ３２を装着するために、第１ベースプレート２９には上端から順に密封板装着穴３４、大径孔３５、中径孔３６、小径孔３７からなる中央穴が形成されている。大径孔３５には第１円筒部３９、弁フランジ部４０、第２円筒部４１からなる弁座部材３８が挿入されており、弁フランジ部４０と大径孔３５との間はシール４２により密封され、第１円筒部３９・第２円筒部４１と大径孔３５との間には所定の間隙が形成されている。第１円筒部３９及び第２円筒部４１にはそれぞれ第１連通孔４５及び第２連通孔４６が形成され、弁フランジ部４０の上側に第１弁室４３が形成されるとともに弁フランジ部４０の下側に第２弁室４４が形成されている。第１ベースプレート２９には第２流路５２が形成され、第２流路５２の一部５２Ａが第１弁室４３に連通されるとともに第２流路５２の一部５２Ｂが第２弁室４４に連通されている。また、密封板装着穴３４には密封板６０が嵌合され、密封板６０と第１ベースプレート２９との間はシール６１によって密封されている。
【００１１】
弁フランジ部４０には中央流路５４が形成され、中央流路５４の上端周縁に環状の弁座４８が形成されている。第１弁室４３内に弁体４７が挿入され、第１スプリング５５によって弁体４７が弁座４８に向かって付勢されている。中央穴の大径孔３５、中径孔３６、小径孔３７に弁棒５７が挿通され、弁棒５７には上部から順に連結部５８、棒フランジ部５９、中径部６２及びプッシュロッド３３が形成されている。連結部５８は中央流路５４内を通って弁体４７の嵌合穴に嵌合され、弁フランジ部４０の下面と棒フランジ部５９との間には第２スプリング５６が介挿されている。弁棒５７は第２スプリング５６によって下方へ付勢されるとともに第１スプリング５５によっても下方に付勢されている。中径部６２には環状溝６３が形成され、環状溝６３にはシール６４が装着され、シール６４によって中径部６２と中径孔３６との間が密封されている。メカニカルバルブ３２は、図４に示す閉鎖位置のとき流路５２Ａと流路５２Ｂとの間が遮断され、プッシュロッド３３が操作されて弁体４７が弁座４８から離れた開放位置のとき、流路５２Ａと流路５２Ｂとの間が連通される。
【００１２】
図３に示すとおり、空気圧源６９からのエアは主減圧弁７０で例えば５ｋｇ／ｃｍ２に減圧されたのち、電磁切換弁６８の圧力ポートＰに流される。電磁切換弁６８の出力ポートＡは、閉鎖側流路によってエアシリンダ１９のロッド側シリンダ室６６に連通され、電磁切換弁６８の出力ポートＢは、開放側流路によってエアシリンダ１９のヘッド側シリンダ室６７に連通されている。閉鎖側流路は、流路５０に第１流路５１・第２流路５２の並列流路を直列に接続したものであり、流路５０には第１エンドロック機構７２が配設されている。空気圧源６９からのエアが消失したときに、第１エンドロック機構７２（第２エンドロック機構７３）の働きにより、ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂの上端又は下端で停止位置を維持することができる。第１流路５１に第１減圧弁７４・第１Ａチェック弁７５（第１減圧弁７４と第１Ａチェック弁７５とを直列に接続したもの）と第１流量制御弁７６・第１Ｂチェック弁７７（第１流量制御弁７６と第１Ｂチェック弁７７とを直列に接続したもの）とが並列に配設されている。第１流路５１の第１減圧弁７４によって電磁切換弁６８からロッド側シリンダ室６６に流れるエアが所定圧（例えば１ｋｇ／ｃｍ２）に減圧され、ロッド側シリンダ室６６から電磁切換弁６８に流れるエアが第１流量制御弁７６によって流量制御される。第１Ａチェック弁７５によって電磁切換弁６８からロッド側シリンダ室６６へのエアの流れのみが許され、ロッド側シリンダ室６６から電磁切換弁６８へのエアの流れが阻止される。第１Ｂチェック弁７７によってロッド側シリンダ室６６から電磁切換弁６８へのエアの流れのみが許され、電磁切換弁６８からロッド側シリンダ室６６へのエアの流れが阻止される。
【００１３】
第２流路５２にスピードコントローラ（第２チェック弁７８と第２流量制御弁７９とを並列に接続したもの）とメカニカルバルブ３２とが直列に接続されている。スピードコントローラの第２流量制御弁７９によってロッド側シリンダ室６６から電磁切換弁６８に流れるエアの流量が制御される。スピードコントローラの第２チェック弁７８によって電磁切換弁６８からロッド側シリンダ室６６へのエアの流れのみが許され、ロッド側シリンダ室６６から電磁切換弁６８へのエアの流れが阻止される。
【００１４】
開放側流路は、流路４９に第２エンドロック機構７３と複合弁とが直列に接続され、複合弁はパイロット式開閉弁８２、第３チェック弁８３、第３流量制御弁８４を並列に接続したものである。第３流量制御弁８４によってヘッド側シリンダ室６７から電磁切換弁６８に流れるエアの流量が制御される。第３チェック弁８３によって電磁切換弁６８からヘッド側シリンダ室６７へのエアの流れのみが許され、ヘッド側シリンダ室６７から電磁切換弁６８へのエアの流れが阻止される。パイロット式開閉弁８２は、通常は閉じられているが、ヘッド側シリンダ室６７の圧力が上昇し過ぎたときにのみ開く。
【００１５】
本発明の実施の形態の安全機構付ゲートバルブの作動について説明する。図１〜図４に示す位置（主弁体１４の全開位置）を初期位置とする。図３に示すとおり、エアは電磁切換弁６８の出力ポートＡから流路５０へ流れ、第２流路５２のメカニカルバルブ３２が閉鎖されているので、第１流路５１へのみ流れる。第１流路５１の第１減圧弁７４によって高圧から低圧（例えば５ｋｇ／ｃｍ２  から１ｋｇ／ｃｍ２  ）へ減圧され、減圧されたエアは第１Ａチェック弁７５を通ってエアシリンダ１９Ａ・１９Ｂのロッド側シリンダ室６６に流入する。ヘッド側シリンダ室６７のエアは、流路４９の第３流量制御弁８４で流量を制御されながら流れ、電磁切換弁６８の出力ポートＢ、排気ポートＲを通って大気に排出される。ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂ、カム支持部材２１、レバー部材２３、主弁体１４等が比較的弱い力で上昇（主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘに対して垂直方向に移動）する。そして、ピボット２７Ａ・２７Ｂがピボット受溝２８Ａ・２８Ｂに接触するとレバー部材２３の上昇が停止し、主弁体１４が開口部１３と対向する上端位置に到達する。
【００１６】
このときピボット（操作部材）２７Ｂがメカニカルバルブ３２のプッシュロッド３３を押圧し、メカニカルバルブ３２が閉鎖位置から開放位置に切り換えられる。この切り換えにより、高圧（例えば５ｋｇ／ｃｍ２  ）のエアは減圧されることなく、流路５０から第２流路５２の第２チェック弁７８、メカニカルバルブ３２を通ってロッド側シリンダ室６６に流入する。ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂ、カム支持部材２１、カム部材２２Ａ・２２Ｂは、強い力で上昇を続け、カム部材２２Ａ・２２Ｂのカム溝に倣ってローラ２４Ａ・２４Ｂが回転し、レバー部材２３・シャフト１５はピボット２７Ａ・２７Ｂを中心として第１の方向（図２では左方向）へ揺動する。この揺動により、主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘ（図２参照）と概ね平行かつ開口部１３に接近する方向へ移動し、主弁体１４が開口部１３（の弁座）に接触し、全閉位置となる。
【００１７】
主弁体１４が全閉位置に位置するとき電磁切換弁６８を切り換えると、高圧のエアが電磁切換弁６８の出力ポートＢから流路４９の第３チェック弁８３を通ってヘッド側シリンダ室６７に流入する。ロッド側シリンダ室６６のエアは、第２流路５２のメカニカルバルブ３２をとおり、第２流量制御弁７９で流量を制御されながら流れ、同時に第１流路５１の第１流量制御弁７６で流量を制御されながら流れ、流路５０、電磁切換弁６８の出力ポートＡ、排気ポートＲを通って大気に排出される。レバー部材２３・シャフト１５はピボット２７Ａ・２７Ｂを中心として第２の方向（第１の方向とは逆方向。図２では右方向）へ強い力で揺動し、主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘ（図２参照）と概ね平行かつ開口部１３から離隔する方向へ強い力で移動する。主弁体１４が開口部１３から所定距離だけ離隔した位置に到達すると、揺動が停止され、主弁体１４、シャフト１５、ピストンロッド２０Ａ・２０Ｂ等が比較的強い力で下降（主弁体１４が開口部１３の軸線Ｘ−Ｘに対して垂直方向に移動）を始める。この下降によりピボット２７Ｂとプッシュロッド３３との係合が解除され、メカニカルバルブ３２は閉鎖される。ロッド側シリンダ室６６のエアは、第１流路５１の第１流量制御弁７６で流量を制御されながら流れ、流路５０、電磁切換弁６８の出力ポートＡ、排気ポートＲを通って大気に排出される。こうして、主弁体１４が初期位置に戻る。
【００１８】
【発明の効果】
本発明では、主弁体が上端位置から離れた位置にあり、主弁体が上端位置に向かって移動するときは、主弁体に弱い力が作用し、主弁体が上端位置にあるときは主弁体に強い力が作用する。従って、上昇中の主弁体と開口部との間に人体の一部が挟まっても、力が弱いので怪我を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の安全機構付ゲート弁の正面説明図である。
【図２】図１の左側面説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の安全機構付ゲート弁の空気圧回路図である。
【図４】図１のメカニカルバルブの拡大図である。
【符号の説明】
３２  メカニカルバルブ
３３  プッシュロッド
５１  第１流路
５２  第２流路
６６  ロッド側シリンダ室
６７  ヘッド側シリンダ室
６８  電磁切換弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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