(57)【要約】【課題】気密リングとバルブケース内の接触面の摩擦を防ぎ、仕切部を閉じる動作の完了後、外力を必要とせずに閉じた状態を保持でき、廉価な可撓性気密管で蛇腹式金属伸縮管を代替でき、コスト高の問題を解決する、真空バルブの提供。【解決手段】本発明は真空バルブに関し、特に２つの真空チャンバを気密状態で隔離または連通させる真空バルブであって、連動てこ機構を利用し、縦方向の線性動力を仕切部の開閉に必要な縦方向の力と横方向の力に転換し、２つの真空チャンバ間の圧力差を拮抗させるに十分な横方向の力を提供し、同時に、仕切部の気密リング(０リング)が開閉操作時に磨耗するのを防ぎ、すでに閉じた仕切部が無動力時においても２つの真空チャンバを気密隔絶する状態を保つことができ、且つ、本発明の真空バルブには廉価な撓性気密管を使用でき、真空フィードスルー装置のコストを削減することができる。【選択図】図５
2007214054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体と、連動板と、伝動ユニットと、仕切部とを含み、
前記バルブ本体は、その一端がバルブケースと接合され、且つ、前記バルブ本体に動力ユニットを設け、
前記連動板は、その両端が前記バルブ本体の両側に枢設され、且つ、前記連動板と前記動力ユニットが枢接され、
前記伝動ユニットは、撓性気密管と伝動棒を含み、前記撓性気密管が前記伝動棒の動力端と前記仕切部端間の部分を覆い、前記動力端が撓性気密管の活動端から伸出されて前記連動板に設置されると共に、前記撓性気密管の他端の固定端は前記バルブ本体の前記バルブケースと接合される一端に固定され、前記伝動棒の前記仕切部端が前記バルブ本体に設けた支点孔を介して前記バルブケース内に伸入され、
前記仕切部は、前記バルブケース内の前記伝動棒の仕切部端に設置され、且つ、前記仕切部の前記バルブ本体の正面に向いた単一平面上に気密突起縁部を設けた、真空バルブ。
【請求項２】
前記連動板はさらに、両端が前記バルブ本体両側に枢設された推力板と、連動構造板とを含み、
前記連動構造板は、前記推力板の前記バルブケースに向いた一面に設置され、前記推力板上に第一枢支部と第二枢支部が設けられ、前記第一枢支部は前記推力板と前記バルブ本体が枢接される軸線上に位置し、且つ、前記動力ユニットと枢着され、前記第二枢支部は前記推力板上の前記軸直線の片側に位置し、前記連動構造板の一面と枢着され、前記撓性気密管の前記活動端に両端が前記バルブ本体両側に枢設された揺動装置が設けられ、前記揺動装置は前記連動板と前記撓性気密管の間に位置し、且つ、前記伝動棒の前記動力端が前記連動構造板に連結された、請求項１に記載の真空バルブ。
【請求項３】
前記推力板と前記連動構造板の両端に推力板ガイドホイールと連動構造板ガイドホイールがそれぞれ軸着され、且つ、前記バルブ本体両側に設けた第一ガイド槽内に嵌入され、前記推力板と連動構造板は前記バルブケースに向かって、または前記バルブケースを背にして、縦方向に移動させることができ、前記揺動装置は揺動装置ガイドホイールが設けられ、前記バルブ本体両側に設けた第二ガイド槽内に嵌入され、前記揺動装置は前記バルブ本体の該正面に向かって、または該正面を背にして、横方向に移動させることができる、請求項２に記載の真空バルブ。
【請求項４】
前記第一ガイド槽は、前記バルブ本体の前記バルブケースに向いた一端に湾曲槽端を備え、前記連動構造板を前記バルブ本体の該正面に向かって、または該正面を背にして、横方向に移動させることができ、且つ、前記連動構造板ガイドホイールが前記湾曲槽端に進入され、前記連動板の閉じた状態を保持することができる、請求項３に記載の真空バルブ。
【請求項５】
前記動力ユニットはさらに空圧シリンダを含み、前記空圧シリンダはピストンロッドを備え、前記ピストンロッドの一端が前記連動板に枢着された、請求項１に記載の真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空バルブに関し、詳細には、２つの真空チャンバを気密隔離または連通させることができる、真空バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、楔形真空バルブを示す立体図であり、図１Ｂは、楔形真空バルブの仕切部４を示す側面図である。図１Ａと図１Ｂに示すように、楔形真空バルブは、第一空圧シリンダ１、第二空圧シリンダ２、第三空圧シリンダ３およびこれら空圧シリンダと連動する仕切部４を含み、この仕切部４は楔形押板５と舌片６から成る。図１Ａと図１Ｂに示すように、仕切部４を閉じるときは、第一空圧シリンダ１が仕切部４の方向へ施力し仕切部４を定位置まで到達させる。このとき楔形押板５はまだ舌片６を押し出していない。さらに第二空圧シリンダ２と第三空圧シリンダ３が続けて仕切部４とは逆の方向へ施力して楔形押板５に舌片６を押し出させ、仕切部４を閉じる動作が完了する。仕切部４を開く過程は、上述の動作過程と逆順序の過程となる。楔形真空バルブの欠点は、楔形押板５の舌片６に対する施力不足により、仕切部４と真空チャンバの仕切部接合面間の気密性が優れず、漏れを発生しやすく、且つ、空圧シリンダが動力を失うと、すでに閉じた仕切部４を気密状態に保つことができなくなる点にある。
【０００３】
図２Ａは、平行四辺形真空バルブを示す立体図であり、図２Ｂは、平行四辺形真空バルブの仕切部９を示す立体図である。図２Ａと図２Ｂに示すように、平行四辺形真空バルブは、空圧シリンダ７、ガイド槽８および空圧シリンダ７と連動する仕切部９を含み、この仕切部９は舌板１０、施力板１１、連結棒１２、１３とガイドホイール１４、１５から成る。図２Ａと図２Ｂに示すように、仕切部９を閉じるときは、空圧シリンダ７が仕切部９の方向に縦方向に施力して仕切部９を押し、このとき舌板１０は施力板１１間とバネの力により密着した状態を呈し、仕切部９が縦方向に移動すると舌板１０がまずガイド槽８の一端に到達し、空圧シリンダ７が継続して施力し、施力板１１のガイドホイール１４、１５をガイド槽８上の定位置に到達させると、上述の平行四辺形が開いて長方形となり、施力板１１が連結棒１２、１３により舌板１０を横方向へ押し出し、仕切部９を閉じる動作が完了する。仕切部９を開く過程は、上述の動作過程と逆順序の過程となる。平行四辺形真空バルブの欠点は、バネの力が不足して仕切部９を開くときに施力板１１と舌板１０が密着した状態でガイド槽に戻ることができず、気密リングの磨耗を引き起こしやすく、且つ、空圧シリンダ７が動力を失うとすでに閉じた仕切部９を気密状態に保つことができなくなる点にある。
【０００４】
図３は、ＶＡＴ真空バルブを示す平面図である。図３に示すように、ＶＡＴ真空バルブはバルブ本体１６、蛇腹式金属伸縮管（bellow）１７、１８とその一端に設けた仕切部１９を含む。この図３から分かるように、ＶＡＴ真空バルブにおいてバルブ本体１６上に設けた作動機構は、ピニオン、ラック及び連結棒を含む複雑な組み合わせから成り、仕切部１９が開いた状態にあるとき、ラック上の半円形凹み槽を利用してピニオンを備えた連結棒に枢着された伝動棒を固定し、仕切部１９が下方向に外れるのを防止する。このとき、蛇腹式金属伸縮管１７、１８は長さが比較的短く縮んだ状態となる。図３に示すように、仕切部１９を閉じるとき、蛇腹式金属伸縮管１７、１８は長さが比較的長く延伸した状態となり、バルブ本体１６の内側の両側に設けたラック上の半円形凹み槽を利用し、ピニオンを備えた連結棒に枢着された伝動棒を固定し、仕切部１９が上方向に開かないようにすると共に、このときのピニオンの伝動構造は強力であるため、気体の漏れを防ぐことができる。上述のように、ＶＡＴ真空バルブの機構と仕切部１９開閉完了後には空圧シリンダの力を利用して仕切部１９の開閉を阻止する必要がなく、ピニオン構造の設計を利用して状態を保持するものである。しかしながら、ＶＡＴ真空バルブは多くの特殊設計が使用されており、気密リングについて言えば、ＶＡＴが使用するのは特殊な気密リングであり、一般的な規格のものではなく、ＶＡＴ社の自社生産品に属し、その気密リングの形状は立体型であるため、使用されるバルブケースもこの特殊な気密リングに合わせた特殊な内側バルブ接触面を備えている必要がある。このほか、ＶＡＴ真空バルブは蛇腹式金属伸縮管１７、１８を利用した真空フィードスルー（feed-through）装置を採用しており、このような真空フィードスルー形式の主な利点は蛇腹式金属伸縮管１７、１８の真空状態下における低発塵量にあるが、蛇腹式金属伸縮管１７、１８は製造コストが高い。上述のように、ＶＡＴ真空バルブはＶＡＴ社製の特殊気密リング及びその特殊な形状に合わせたバルブケースを使用するため、応用範囲が限られてしまうだけでなく、蛇腹式金属伸縮管１７、１８の使用によりコストが高くなるという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術の欠点と問題に鑑みて、本発明は繰り返し仕切部を開閉可能な真空バルブを提供するものであり、その主な目的は、簡単なてこ機構で仕切部に対し気密開閉に十分な横方向の力を提供し、気密リングとバルブケース内の接触面が縦方向の運動時に摩擦され破損するのを防ぐと共に、仕切部を閉じる動作の完了後、外力を必要とせず自動的に閉じた状態を保持することができ、さらに、一般的なバルブケースの内側バルブ接触面に合う普通の仕切部と気密リングを採用した設計でその応用範囲は制限を受けず、可撓性金属気密管などの廉価な撓性を備えた気密管で高価な蛇腹式金属伸縮管を代替でき、コスト高の問題を解決する、真空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】
【０００６】
本発明の真空バルブは、バルブ本体と、連動板と、伝動ユニットと、仕切部とを含み、前記バルブ本体は、一端がバルブケースに接合され、且つ、該バルブ本体には動力ユニットが設置され、前記連動板は、両端が前記バルブ本体の両側に枢着され、且つ、該連動板と該動力ユニットが枢着されると共に、前記伝動ユニットは撓性気密管と伝動棒を含み、該撓性気密管が該伝動棒の動力端と仕切部端間の部分を覆い、該動力端は該撓性気密管の活動端から突出されて該連動板に接続され、且つ、撓性気密管の他端の固定端はバルブ本体と該バルブケースが接合される一端に固定され、伝動棒の仕切部端がバルブ本体に設けた支点孔から該バルブケース内に伸入され、前記仕切部は、バルブケース内の伝動棒の仕切部端に設置され、且つ、該仕切部のバルブ本体正面に向いた単一平面上に気密突起縁部を設ける。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図４は、本発明の実施の形態に係る真空バルブを示す立体図であり、図５は、本実施の形態に係る真空バルブを示す分解図であり、図６は、本実施の形態に係る真空バルブを示す断面図である。複雑な部材表示で見にくくならないよう、図４、図５、図６においは点線で本実施の形態の鏡像対称線を示し、該鏡像対称線のいずれかの側に位置する部材を表示する。図４、図５、図６に示すように、本発明の真空バルブは、バルブ本体２０と、連動板と、伝動ユニットと、仕切部４８を含む。バルブ本体２０の一端がバルブケース２１に接合され、且つ、バルブ本体２０は動力ユニットとするピストンロッド２２を備えた空圧シリンダ２３、縦方向の第一ガイド槽２４、横方向の第二ガイド槽２５を備える。第一ガイド槽２４は、該バルブ本体２０のバルブケース２１に近い一端に湾曲した湾曲槽端２６を備え、該バルブ本体２０の正面の反対面２７に向かって横方向に湾曲している。バルブ本体２０の該正面にはガイドホイール当接板２８（図４においては省略する）が設けられ、バルブケース２１内にはバルブ孔２９が設けられている。バルブ孔２９の辺縁部のバルブ本体２０の正面を背にする一面に内側バルブ接触面を有し、バルブケース２１はバルブ本体２０の正面に向かう面と正面を背にする面の両面に２つの真空チャンバ接合面３０、３１を備えている。前記連動板は、両端がバルブ本体２０両側に枢着された推力板３２と連動構造板３３から構成されている。連動構造板３３は推力板３２のバルブケース２１に向かう一面に位置する。推力板３２上には第一枢支部３４と第二枢支部３５が設けられている。第一枢支部３４は推力板３２とバルブ本体２０が枢着される軸直線上に位置し、第二枢支部３５は推力板３２上の軸直線の片側に位置する。第一枢支部３４と空圧シリンダ２３のピストンロッド２２の一端が枢着され、第二枢支部３５と連動構造板３３の一面に設けた第二枢支部の支点３６が枢着され、推力板３２と連動構造板３３の両端にそれぞれ推力板ガイドホイール３７と連動構造板ガイドホイール３８が設けられ、バルブ本体２０両側の第一ガイド槽２４内に嵌入されると共に、推力板３２は枢軸直線上に更に少なくとも１つの反対方向の力を提供するガイドホイール３９を備え、該ガイドホイール当接板２８と接触して回転することができる。前記伝動ユニットは、撓性気密管４０と伝動棒４１から構成されている。撓性気密管４０は可撓性の金属管であり、伝動棒４１の動力端４２と仕切部端の間の部分を包み覆い、動力端４２が撓性気密管４０の活動端４３から伸出され、連動板の連動構造板３３に設置される。撓性気密管４０の他端の固定端４４はバルブ本体２０と該バルブケース２１が接合される一端に固定され、伝動棒４１の仕切部端がバルブ本体２０に設けた支点孔４５から該バルブケース２１内に伸入される。撓性気密管４０の活動端４３は、両端がバルブ本体２０に枢着される揺動装置４６を備える。揺動装置４６は連動板と撓性気密管４０の活動端４３の間に位置し、伝動棒４１の動力端４２がこの揺動装置４６の孔を通過して連動構造板３３に接続される。揺動装置４６の両端には揺動装置ガイドホイール４７が設けられ、バルブ本体２０両側に設けた横方向の第二ガイド槽２５内に嵌入される。仕切部４８はバルブケース２１内の伝動棒４１の仕切部端に設置され、且つ、該仕切部４８のバルブ本体２０の正面に向いた単一平面上に環状溝槽を設け、この環状溝槽に気密突起縁部を形成する気密リングを嵌入し、仕切部４８を閉じたときバルブケース２１上のバルブ孔２９の内側バルブ接触面と気密状態で密閉することができる。
【０００８】
図７Ａは、本実施の形態に係る真空バルブの応用を示す立体図であり、図７Ｂは、本実施の形態に係る真空バルブの応用を示す、真空チャンバ接続方向の垂直方向に沿って見た側面図であり、図７Ｃは、本実施の形態に係る真空バルブの応用を示す、真空チャンバ接続方向に沿って見た正面図である。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、真空バルブのバルブケース２１の両真空チャンバ接合面３０と３１が真空チャンバ４９、５０とそれぞれ気密状態で接合され、バルブケース２１のバルブ孔２９と２つの真空チャンバ４９、５０のチャンバ孔が接続された空間関係を形成し、仕切部４８を開くと２つの真空チャンバ４９、５０間でバルブ孔２９を通じて物体の輸送を行うことができ、仕切部４８を閉じると２つの真空チャンバ４９、５０間が気密状態で隔絶される。
【０００９】
図４、図５、図６に示すように、本実施の形態に係る真空バルブの作動方式は次の通りである。仕切部４８は真空バルブが開いた状態にあるとき、バルブケース２１内のバルブ孔２９を遮蔽せず、仕切部４８を閉じるときは、空圧シリンダ２３のピストンロッド２２が推力板３２の第一枢支部３４を駆動し、推力板３２と連動構造板３３に、連動構造板ガイドホイール３８の第一ガイド槽２４に沿ってバルブケース２１に向かう縦方向の移動運動をさせ、推力板３２と連動構造板３３間の夾角を約６０度の正値に保たせ、連動構造板３３の連動構造板ガイドホイール３８が第一ガイド槽２４の横方向に湾曲する箇所に到達するまでその状態を維持し、このとき仕切部４８がバルブケース２１内のバルブ孔２９が横方向に延伸された位置に到達するが、またその内側バルブ接触面とは接触しておらず、空圧シリンダ２３のピストンロッド２２が推力板３２の第一枢支部３４に対しバルブケース２１の方向へ施力を継続し、推力板３２がガイドホイール当接板２８の反対方向の力を提供するガイドホイール３９に対する施力と第一ガイド槽２４の推力板ガイドホイール３７に対して施す横方向の力を受けるため、推力板３２の第二枢支部３５が連動構造板３３の第二枢支部の支点３６に対し横方向に施力し、連動構造板３３の連動構造板ガイドホイール３８を横方向に湾曲槽端２６に進入させる。このとき、連動構造板３３に設けた伝動棒４１の動力端４２がバルブ本体２０の該正面の反対面に向かって横方向の運動を行い、揺動装置４６の揺動装置ガイドホイール４７が第二ガイド槽２５に沿って横方向の運動を行い、活動端４３の揺動装置４６を設けた撓性気密管４０をバルブ本体２０の該正面の反対面に向かって約２度湾曲させ、同時に伝動棒４１がバルブ本体２０に設けた支点孔４５でてこ運動を行い、伝動棒４１の仕切部端に設けた仕切部４８にバルブ本体２０の該正面に向かって横方向の運動を行わせ、バルブ孔２９を閉じると共に内側バルブ接触面と気密的に密着し、真空バルブを閉じる過程が完了する。上述の真空バルブを閉じる過程において、連動構造板３３の連動構造板ガイドホイール３８が湾曲槽端に進入するとき、推力板３２がその第二枢支部３５を軸として回転運動を行い、推力板３２と連動構造板３３間の夾角を約６０度の正値から０度を経て約−５度の負値にし、バルブ本体２０と推力板３２、連動構造板３３及び支点孔４５間の強大な構造力により伝動棒４１の動力端４２を安定した状態に固定し、連動板の安定した状態が保持され、空圧シリンダ２３の動力を必要とせずに真空バルブの気密閉止状態が確保される。仕切部４８を開くときは、空圧シリンダ２３のピストンロッド２２が推力板３２の第一枢支部３４に対しバルブケース２１から離れる方向に施力し、推力板３２がその第二枢支部３５を軸として回転運動し、推力板３２と連動構造板３３間の夾角を約−５度の負値から０度を経て約６０度の正値にし、連動板の閉じた状態の保持が解除される。このとき、連動構造板３３の連動構造板ガイドホイール３８が横方向に湾曲槽端２６から出て、連動構造板３３に設けた伝動棒４１の動力端４２がバルブ本体２０該正面に向かって横方向の運動を行い、揺動装置４６の揺動装置ガイドホイール４７が第二ガイド槽２５に沿って横方向の運動を行い、活動端４３の揺動装置４６を設けた撓性気密管４０をバルブ本体２０の該正面に向かって約２度湾曲させ、同時に伝動棒４１がバルブ本体２０に設けた支点孔４５でてこ運動を行い、伝動棒４１の仕切部端に設けた仕切部４８にバルブ本体２０の該正面の反対面に向かって横方向の運動を行わせ、内側バルブ接触面から離れさせ、ピストンロッド２２が推力板３２の第一枢支部３４に対しバルブケース２１から離れる方向に施力を継続し、推力板３２と連動構造板３３に、連動構造板ガイドホイール３８の第一ガイド槽２４に沿ってバルブケース２１とは逆の方向に向かう縦方向の移動運動を行わせ、伝動棒４１がバルブ孔２９を遮蔽しない位置まで仕切部４８を引き戻し、真空バルブを開く過程が完了する。本発明で使用する撓性気密管は約２度の湾曲範囲を備えていればよく、長さのある伸縮機能は必要としないため、高価な気密ソフトチューブを使用しなくて済む点に注目したい。
【００１０】
図８Ａは、本実施の形態に係る真空バルブが仕切部の幅が大きいとき（１．２ｍ以上）に応用された場合を示す立体図である。図８Ａに示すように、大型真空チャンバに応用するときは、第一真空バルブ５１と第二真空バルブ５２の２セットを並べて連結する方式で真空気密の要求を満たすことができる。図８Ｂは本（大型真空チャンバへの）実施の形態に係る真空バルブの正面図である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】楔形真空バルブの立体図
【図１Ｂ】楔形真空バルブの仕切部の側面図
【図２Ａ】平行四辺形真空バルブの立体図
【図２Ｂ】平行四辺形真空バルブの仕切部の立体図
【図３】ＶＡＴ真空バルブの平面図
【図４】本発明の実施の形態に係る真空バルブを示す立体図
【図５】本発明の実施の形態に係る真空バルブを示す分解図
【図６】本発明の実施の形態に係る真空バルブを示す断面図
【図７Ａ】本発明の実施の形態に係る真空バルブの応用を示す立体図
【図７Ｂ】本発明の実施の形態に係る真空バルブの応用を示す側面図
【図７Ｃ】本発明の実施の形態に係る真空バルブの応用を示す正面図
【図８Ａ】本発明の実施の形態に係る真空バルブが仕切部の幅が大きいときに応用された場合を示す立体図
【図８Ｂ】本発明の実施の形態に係る真空バルブが仕切部の幅が大きいときに応用された場合を示す正面図
【符号の説明】
【００１２】
１  第一空圧シリンダ
２  第二空圧シリンダ
３  第三空圧シリンダ
４  仕切部
５  楔形押板
６  舌片
７  空圧シリンダ
８  ガイド槽
９  仕切部
１０  舌板
１１  施力板
１２  連結棒
１３  連結棒
１４  ガイドホイール
１５  ガイドホイール
１６  バルブ本体
１７  蛇腹式金属伸縮管
１８  蛇腹式金属伸縮管
１９  仕切部
２０  バルブ本体
２１  バルブケース
２２  ピストンロッド
２３  空圧シリンダ
２４  第一ガイド槽
２５  第二ガイド槽
２６  湾曲槽端
２７  バルブ本体正面の反対面
２８  ガイドホイール当接板
２９  バルブ孔
３０  真空チャンバ接合面
３１  真空チャンバ接合面
３２  推力板
３３  連動構造板
３４  第一枢支部
３５  第二枢支部
３６  第二枢支部の支点
３７  推力板ガイドホイール
３８  連動構造板ガイドホイール
３９  反対方向の力を提供するガイドホイール
４０  撓性気密管
４１  伝動棒
４２  伝動棒の動力端
４３  撓性気密管の活動端
４４  撓性気密管の固定端
４５  支点孔
４６  揺動装置
４７  揺動装置ガイドホイール
４８  仕切部
４９  真空チャンバ
５０  真空チャンバ
５１  第一真空バルブ
５２  第二真空バルブ
【図１Ａ】
2007214054.tif 000003
【図１Ｂ】
2007214054.tif 000004
【図２Ａ】
2007214054.tif 000005
【図２Ｂ】
2007214054.tif 000006
【図３】
2007214054.tif 000007
【図４】
2007214054.tif 000008
【図５】
2007214054.tif 000009
【図６】
2007214054.tif 000010
【図７Ａ】
2007214054.tif 000011
【図７Ｂ】
2007214054.tif 000012
【図７Ｃ】
2007214054.tif 000013
【図８Ａ】
2007214054.tif 000014
【図８Ｂ】
2007214054.tif 000015