JP3306824B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
装置の製造工程等に用いられる真空処理室の開口部を開
閉可能でかつ密封可能なゲートバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるドライエッチン
グ工程やスパッタリング工程やエピタキシャルウェハ形
成工程等においては、例えば図１１に示すような、複数
の真空処理室が接続されたマルチチャンバ構成の真空処
理装置が使用される。図１１の真空処理装置１０１は、
ウェハＷの搬出入が行われる搬送室１０２の外周に、各
種の処理を行う複数の真空処理室１０５が接続可能とな
っている。ウェハＷの搬送室１０２と各真空処理室１０
５との間の移動は、ゲートＧを通じて行われる。ゲート
Ｇの開閉および密封は、図示しないゲートバルブによっ
て行われる。

【０００３】図１１の真空処理装置１０１では、ウェハ
Ｗを、搬出入路１０４の搬出入口１０３を通じて図示し
ない搬送装置によって搬送室１０２内に搬入し、搬送室
１０２内に設けられた真空搬送ロボット１０７によって
保持する。ウェハＷが真空搬送ロボット１０７によって
保持されると、搬出入口１０３を閉じ、搬送室１０２内
を真空引きする。このとき、上記の各ゲートバルブは各
ゲートを密封した状態となっている。搬送室１０２内の
真空引きが完了すると、各ゲートバルブを駆動してゲー
トＧを開き、真空搬送ロボット１０７によってウェハＷ
を所定の真空処理室に搬送する。当該真空処理室におい
て、処理を行うために、各ゲートバルブを駆動してゲー
トＧを閉じ、ウェハＷの所定の処理を行う。ウェハＷの
所定の処理が完了したら、ゲートバルブを駆動してゲー
トＧを開き、再度真空搬送ロボット１０７によってウェ
ハＷを当該真空処理室から取出し、搬出入口１０３を通
じて真空処理装置１０１外に自動的に搬出される。

【０００４】上記のような真空処理装置１０１における
ゲートＧを開閉しかつ密封可能なゲートバルブ１０６の
構造として、例えば、図１２および図１３に示すような
構造が知られている。図１２において、搬送室２０２
は、ゲートＧを通じて真空処理室２０３と連通してい
る。このゲートＧの開閉をゲートバルブ２０１によって
行うが、ゲートバルブ２０１は、ゲートＧの開閉および
密封を行う弁体２０５と、この弁体２０５が一端部に固
定され直動可能にかつ所定の軸２０８を中心に傾斜可能
に保持されている弁ロッド２０６と、搬送室２０２と弁
ロッド２０６との間をシーリングするシールベローズ２
０７と、弁ロッド２０６を直動および傾動させる図示し
ない駆動手段とを有している。ゲートバルブ２０１は、
図１２においては、ゲートＧを開いた状態にある。ゲー
トＧを閉じかつ密封するには、図１３に示すように、弁
ロッド２０６を直動させて弁体２０５がゲートＧを閉じ
る位置まで移動し、弁ロッド２０６を軸２０８を中心に
傾斜させることにより行う。この結果、弁体２０５がゲ
ートＧの外周に設けられたＯリング２０４を押圧しゲー
トＧが密封される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな構造のゲートバルブ２０１においては、たとえば、
直動手段としてのエアシリンダと弁ロッド２０６との間
をカム機構を介して連結することで弁ロッド２０６の傾
動を行うものが知られている。このようなカム機構を用
いたゲートバルブとして、たとえば、日本国特許第２６
１３１７１号公報に開示されたものがある。上記の特許
第２６１３１７１号公報に開示されたゲートバルブのカ
ム機構は、エアシリンダによって直線的に駆動されるヨ
ークと弁ロッドの下端部に固定されたブロックとを連結
する、ピンおよび当該ピンと係合する傾斜長孔からな
る。この構成のカム機構では、傾斜長孔に対してピンが
摺動することにより、弁ロッドを傾斜させる傾動力を発
生させる。

【０００６】また、カム機構を用いたゲートバルブとし
て、たとえば、米国特許５，１２０，０１９号に開示さ
れたものが知られている。この米国特許５，１２０，０
１９号に開示されたカム機構は、エアシリンダによって
直動されるカム面を備えたカムプレートと、弁ロッドに
回転自在に設けられたローラからなるカムフォロワとか
らなり、直動するカムプレートのカム面にローラが係合
することにより弁ロッドが傾動する構成となっている。

【０００７】しかしながら、特許第２６１３１７１号公
報に開示されたカム機構の構成では、ピンは傾斜長孔の
内周面を摺動するため、両者の間には滑り摩擦が発生
し、騒音が発生しやすく静粛性に乏しいという不利益が
存在した。また、ピンと傾斜長孔の内周面との間に滑り
摩擦が発生するため、カム機構を駆動する駆動手段とし
てのエアシリンダの出力を大きくする必要があったり、
カム機構が滑らかに動作しにくかったり、ピンと傾斜長
孔の内周面が摩耗しやすく長期間安定した動作を保証で
きない等の不利益が存在した。

【０００８】一方、米国特許５，１２０，０１９号に開
示された構成のカム機構では、カムフォロワとしてのロ
ーラはカムプレートのカム面に対して転動するため、滑
り摩擦が発生しにくく、主に転がり摩擦が発生する。こ
のため、カム機構の動作は、比較的滑らかであり、静粛
性にも優れているが、ローラを支軸によって回転自在に
指示する必要があり、構造が複雑となり、ローラと支軸
との間の軸受が必要であり、この軸受には大きなラジア
ル荷重が加わるため軸受の信頼性に問題があった。ま
た、ローラの直径を小さくすることにも限界があり、小
型化の観点からは不利な構成であった。

【０００９】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、構造が簡素化、小型化され安価であり、
動きがスムーズで高速動作することができ、静粛性に富
み、信頼性の高いカム機構を備えたゲートバルブを提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のゲートバルブ
は、気密室内に設けられ当該気密室の開口部を開閉可能
でかつ前記開口部に対して傾動することにより当該開口
部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、
前記弁体が開口部を開閉する所定の直動方向に移動可能
に保持され、かつ、所定の傾動軸を中心に傾動可能に保
持された弁ロッドと、前記弁ロッドが移動可能に前記弁
ロッドと前記気密室との間をシールするシーリング手段
と、前記弁体の前記開口部を閉じる向きの直動を当該弁
体が開口部を閉じた閉位置で規制する規制手段と、前記
弁ロッドの気密室外側の他端部と連結され、供給される
直動力によって前記弁ロッドを直動させ、かつ、供給さ
れる直動力を傾動力に変換して前記閉位置で直動が規制
された弁ロッドを前記弁体が前記開口部を密封する向き
に前記傾動軸を中心に傾動させるカム機構と、前記カム
機構に直動力を供給する駆動手段と、を有するゲートバ
ルブであって、前記カム機構は、転動体と、前記転動体
の転動面を当該転動体が回転自在に保持する保持面を備
え、前記駆動手段に連結された転動体保持部材と、前記
転動体保持部材に対向して配置され、前記転動体が転が
り前記弁ロッドを傾動させるカム面を備え、前記弁ロッ
ドに連結されたカム部材と、前記転動体保持部材に回転
自在に保持された転動体の転動面の一部に対向する対向
面を備え、当該転動面と対向面との間に形成される隙間
に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材とを有する。

【００１１】前記潤滑剤保持部材は、前記転動体保持部
材に設けられている。

【００１２】好適には、前記転動体の転動面は、円柱面
からなり、前記潤滑剤保持部材の対向面は、前記円柱面
の母線に沿って伸びている。

【００１３】さらに好適には、前記潤滑剤保持部材の対
向面は、前記転動体の転動面に対して窪んだ凹部を備え
る。

【００１４】好適には、前記潤滑剤保持部材の対向面
は、凹凸によって構成される潤滑剤保持領域を備える。

【００１５】好適には、前記転動体保持部材の保持面
は、前記潤滑剤を滞留させるための潤滑剤滞留用凹部を
有する。

【００１６】さらに好適には、前記潤滑剤滞留用凹部
は、前記転動体保持部材の保持面に形成された前記転動
体の回転方向に沿った複数条の溝部からなる。

【００１７】前記潤滑剤は、半固体状の潤滑剤からな
る。

【００１８】前記潤滑剤保持部材は、樹脂で形成するこ
とができる。

【００１９】また、本発明のゲートバルブは、前記転動
体保持部材と前記カム部材との相対位置の変更を弾性的
に許容しつつ当該転動体保持部材と前記カム部材との相
対位置関係を一定に維持する弾性部材をさらに有する。

【００２０】好適には、前記弾性部材は、前記転動体保
持部材および前記カム部材を包囲するように設けられ、
当該転動体保持部材および前記カム部材を実質的に連結
するコイルばねからなる。

【００２１】本発明では、転動体保持部材を駆動手段に
よって弁体が開口部を閉じる方向に直動させると、弁ロ
ッドは当該方向に移動し、閉位置で直動が規制される。
さらに、転動体保持部材を駆動すると、転動体保持部材
の保持面に回転自在に保持された転動体は、弁ロッドに
連結されたカム部材のカム面を転がりながら移動する。
これにより、弁ロッドは傾動し、開口部は弁体によって
密封される。

【００２２】このとき、転動体は、転動体保持部材の保
持面に対して回転するので当該保持面との間に滑り摩擦
が生じ、カム面との間には転がり摩擦が生じる。一方、
潤滑剤保持部材の対向面と転動体の転動面の一部との間
では潤滑剤が保持されているため、転動体がカム面を転
がると、転動体は対向面に対して回転する。転動体が対
向面に対して回転すると、転動面には潤滑剤が付着し、
転動面の全周に潤滑剤が付着した状態となる。このた
め、転動体とカム部材のカム面との間は潤滑され、両者
の間の転がり摩擦は軽減される。さらに、転動体と転動
体保持部材の保持面との間にも、転動面に付着した潤滑
剤が供給され、転動面と保持面との間が潤滑され滑り摩
擦が軽減される。

【００２３】また、本発明では、転動体保持部材の保持
面に転動体の回転方向に沿って複数状の溝部を形成する
ことで、転動面に付着した潤滑剤がこれらの溝部に滞留
し、転動面と保持面との間に常に潤滑剤が安定的に供給
された状態となる。保持面に潤滑剤滞留用凹部を形成す
ることで、転動面に付着した潤滑剤が潤滑剤滞留用凹部
に溜まり、転動体保持部材の保持面と転動面との間の潤
滑がさらに安定化される。

【００２４】さらに、本発明では、潤滑剤として半固体
状の、たとえば、グリースを使用することで、潤滑剤保
持部材の対向面と転動体の転動面との間で安定的に潤滑
剤を保持でき、加えて、潤滑剤が周囲に飛散することな
く潤滑剤がコンタミネーションの原因となるのを抑制す
ることができる。

【００２５】また、本発明では、潤滑剤保持部材の対向
面に潤滑剤保持領域を設けることで、当該潤滑剤保持領
域に十分量の潤滑剤が保持され、外部から潤滑剤を供給
することなく潤滑剤が安定供給される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形
態に係るゲートバルブの構成を示す断面図であり、図２
は図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。図１および図２
に示すゲートバルブ１は、弁体２と、連結部材４を介し
て弁体２と連結された弁ロッド６と、シールベローズ１
０と、カム機構部３１と、シリンダ装置６０とを備えて
いる。ここで、弁体２は本発明の弁体、弁ロッド６は本
発明の弁ロッド、シールベローズ６は本発明のシーリン
グ手段、カム機構部３１は本発明のカム機構、エアシリ
ンダ６０は本発明の駆動手段のそれぞれ一具体例に対応
している。

【００２７】弁体２は、平板状の部材から形成され、気
密室５０の開口部５１を開閉可能でかつ開口部５１に対
して傾動することにより開口部５１をＯリング２ａを介
して密封することができる。本実施形態においては、弁
体２として平板状の部材を示しているが、開口部が曲面
形状を有する場合にこれに併せた形状とすることも可能
である。また、弁体２の形成材料としては、極力パーテ
ィクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材
料が望ましい。弁体２と連結部材４との連結は、例えば
ボルトによって行われる。なお、Ｏリング２ａは、弁体
２に形成された脱落防止用のいわゆるアリ溝２ｂに嵌入
されている。

【００２８】弁ロッド６は、一端に連結部材４を介して
弁体２が固定され、気密室５０の取り付け５２の挿入孔
５２ａおよび当該取り付け部５２にＯリング８ｂを介し
て取り付けられた取り付け部材８の挿入孔８ａから気密
室外に突出するように設けられている。さらに、弁ロッ
ド６は、他端側が保持部材４１に連結され、保持部材４
１よって保持されている、保持部材４１は支軸４１ａを
中心に回転自在になっていることから、弁ロッド６も支
軸４１ａを中心に傾斜可能となっている。また、弁ロッ
ド６と連結部材４との連結は、例えば溶接によって行わ
れる。弁ロッド６の形成材料としては、極力パーティク
ルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材料が
望ましい。

【００２９】シールベローズ１０は、気密室５０の室内
側と弁ロッド６との間をシーリングする部材であり、弁
ロッド６の直動および傾動に伴って伸縮可能となってい
る。また、シールベローズ１０は、金属材料から形成さ
れ、取り付け部材８の端部にＯリング９ａを介して固定
された固定リング部材９に気密状態を保って、例えば溶
接等の接合手段によって固定されている。シールベロー
ズ１０の他端部は、弁ロッド６に嵌合固定された固定リ
ング部材１１に、例えば溶接等の接合手段によって固定
されている。なお、固定リング部材１１と弁ロッド６と
の間にはＯリング１１ａが介在している。これにより、
弁ロッド６が直動および傾動しても、上記の気密室をシ
ーリングすることができ、外部からパーティクル等の汚
染物質が侵入するのを防止することができる。

【００３０】保持部材４１は、有底の円筒状の部材であ
り、有底部には弁ロッド６を嵌合挿入する挿入孔４１ｃ
が形成され、外周には互いに対向する位置に支軸４１ａ
がそれぞれ形成されている。保持部材４１は、円筒状の
部材であることから、弁ロッド６の直動によって伸縮す
るシールベローズ１０を内部に収容可能となっている。
保持部材４１に形成された各支軸４１ａは、それぞれ軸
受部材４２および軸受部材４３によって回転自在に保持
されている。これにより、保持部材４１は、支軸４１ａ
を中心に傾動可能になっており、弁ロッド６も傾動可能
になっている。

【００３１】一方の支軸４１ａを回転自在に保持する軸
受部材４３は、２つのエアシリンダ６０のうち対向する
エアシリンダ６０の側面に直動方向に沿って設けられた
レール５５に移動自在に保持されている。他方の支軸４
１ａを回転自在に保持する軸受部材４２は、他方のエア
シリンダ６０の側面に直動方向に沿って設けられたレー
ル５６に移動自在に保持されている直動部材４４にボル
ト等の締結手段によって連結されている。これにより、
保持部材４１は直動方向Ｂ１およびＢ２に沿って移動自
在に保持されており、弁ロッド６は直動方向Ｂ１および
Ｂ２に移動自在となっている。

【００３２】レール５５および５６の気密室５０側の端
部には、ストッパ部材１２および１３がそれぞれ設けら
れている。なお、ストッパ部材１２および１３は、本発
明の規制手段の具体例に対応している。ストッパ部材１
２および１３は、直動方向Ｂ１、すなわち、弁体２が開
口部５１を閉じる向きに直動するとき、軸受部材４３お
よび４２にそれぞれ当接して、保持部材４１（弁ロッド
６）の直動を規制する。ストッパ部材１２および１３
は、軸受部材４３および４２との衝突による衝撃を緩和
するため、たとえば、樹脂材料で形成することができ
る。また、レール５６の連結板３０側の端部は、連結板
３０に形成された貫通孔３０ｂに挿入可能になってい
る。

【００３３】エアシリンダ６０は、弁ロッド６に関して
対称ない位置にそれぞれ配置されている。これらのエア
シリンダ６０は、気密室５０の取り付け板５２の気密室
５０の外側面にボルト等の締結手段によって固定されて
いる。エアシリンダ６０は、圧縮空気によって伸縮する
ピストンロッド６１を内蔵しており、これらのピストン
ロッド６１は、連結板３０にそれぞれ固定されている。
エアシリンダ６０のピストンロッド６１は、直動方向Ｂ
１およびＢ２に伸縮し、これにより、連結板３０も直動
方向Ｂ１およびＢ２に直動する。

【００３４】連結板３０には、保持部材４１の外周の両
側部に直動方向Ｂ１およびＢ２に沿って形成された溝部
４１ｄに嵌合する係止部７１ａが形成された２つの係合
部材７１が設けられている。２つの係合部材７１のうち
一方は、レール５６に移動自在に保持された直動部材７
２に連結されている。係合部材７１は、連結板３０が直
動方向Ｂ２、すなわち、弁体２が開口部５１を開く方向
に直動するときには、溝部４１ｄの下端部と係合して保
持部材４１を直動方向Ｂ２に引っ張り、連結板３０が直
動方向Ｂ１、すなわち、弁体２が開口部５１を閉じ、か
つ密閉する方向に直動するときには、保持部材４１と連
結板３０との相対移動を一定の範囲で許容する。

【００３５】カム機構部３１は、上記の保持部材４１と
連結板３０との間に設けられており、連結板３０を通じ
てエアシリンダ６０から供給される直動力によって弁ロ
ッド６を直動させ、かつ、供給される直動力を傾動力に
変換して弁体２が開口部５１を閉じた閉位置で直動が規
制された弁ロッド６を弁体２が開口部５１を密封する向
きに支軸４１ａを中心に傾動させる。

【００３６】図３は、カム機構部３１の具体的構造を示
す断面図である。図３において、カム機構部３１は、保
持部材４１の下端部に固定されたカム部材３２と、ロー
ラ部材３５と、連結板３０のカム部材３２に対向する位
置に固定されたローラ保持部材３８と、保持部材４１と
連結板３０とを連結するコイルばね８０と、ローラ保持
部材３８に設けられた潤滑剤保持部材９１とを備える。

【００３７】ここで、ローラ部材３５は本発明の転動
体、ローラ保持部材３８は本発明の転動体保持部材、カ
ム部材３２は本発明のカム部材、潤滑剤保持部材９１は
本発明の潤滑剤保持部材、およびコイルばね８０は本発
明の弾性部材のそれぞれ一具体例に対応している。

【００３８】カム部材３２は、カム面３２ａは滑らかに
連続する曲面および平面からなる所定形状のカム面３２
ａを備えている。このカム面３２ａは、たとえば、ロー
ラ３５を保持可能な凹状曲面からなる保持部３２ｂと、
ローラ３５が転がることによって弁ロッド６（保持部材
４１）に所要の傾動力を発生させるような曲率に形成さ
れた曲面からなる傾斜面部３２ｃと、直動方向Ｂ１およ
びＢ２に沿った平面からなる平面部３２ｄとから構成さ
れている。したがって、カム面３２ａ上のローラ３５の
転動によって、カム部材３２と噛む部材３８との直動方
向Ｂ１およびＢ２の相対位置関係が変化するとともに、
傾動方向Ｃ１およびＣ２の方向の相対位置関係が変化
し、カム面３２ａは弁ロッド６を保持部材４１の支軸４
１ａを中心に傾動させる。

【００３９】ローラ３５は、円柱体からなり、円柱面か
らなる転動面３５ａを備えている。このローラ３５は、
上記のカム部材３２のカム面３２ａを転がり、かつ、ロ
ーラ保持部材３８の保持面３８ａを摺動しながら回転
し、また、大きな荷重が印加される。このため、ローラ
３５には、強度が比較的高く、耐磨耗性の高い金属材料
を使用することが好ましい。なお、ローラ３５の軸方向
の両端部には、図示しないリング部材が嵌合固定されて
おり、これらのリング部材がローラ保持部材３８に係合
することで、ローラ３５はローラ保持部材３８の保持面
３８ａに対して軸方向の移動が規制されている。

【００４０】図４は、ローラ保持部材３８の構造を示す
図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に
示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ１方向から見た上面図
であり、（ｃ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢
印Ｄ２方向から見た底面図である。

【００４１】図４に示すように、ローラ保持部材３８
は、ローラ３５の転動面３５ａを保持する保持面３５ａ
を備えており、ローラ３５はこの保持面３８ａによって
矢印Ｒの向きに回転自在に保持されている。また、ロー
ラ保持部材３８は、底面にはねじ穴３８ｄが形成されて
おり、このねじ穴３８ｄにボルトを螺合することで、ロ
ーラ保持部材３８は連結板３０に固定される。ローラ保
持部材３８が連結板３０に固定されていることにより、
直動方向Ｂ１およびＢ２に連結板３０によって直接駆動
される。また、ローラ保持部材３８の側面には、上記の
潤滑剤保持部材９１をローラ保持部材３８に固定するた
めのねじ穴３８ｃが形成されている。

【００４２】ローラ保持部材３８の保持面３８ａは、図
４（ｂ）に示すように、ローラ３５の回転方向Ｒに沿っ
て形成された複数条の溝部３８ｂを備える。この溝部３
８ｂは、後述する潤滑剤保持部材９１によって保持され
た潤滑剤Ｇを滞留させるためのものであり、本発明の潤
滑剤滞留用凹部を構成している。

【００４３】図５は、潤滑剤保持部材９１の構造を示す
図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に
示す潤滑剤保持部材９１を矢印Ｄ方向から見た底面図で
あり、（ｃ）は（ａ）の円Ａ内の拡大図である。図５に
おいて、潤滑剤保持部材９１は断面が略Ｌ字状の部材か
らなる。この潤滑剤保持部材９１は、Ｌ字状の部材の一
辺に形成された貫通穴９１ｄを通じてローラ保持部材３
８のねじ穴３８ｃにボルトを螺合させることにより、ロ
ーラ保持部材３８に固定される。また、潤滑剤保持部材
９１は、Ｌ字状の部材の他辺の一面は、ローラ３５の転
動面３５ａの一部に対向する対向面９１ａとなってお
り、この対向面９１ａとローラ３５の転動面３５ａとの
間に形成される隙間に潤滑剤Ｇを保持する。

【００４４】潤滑剤保持部材９１の対向面９１ａの先端
部には、当該対向面９１ａから突出する突出部９１ｃが
形成されている。潤滑剤保持部材９１の対向面９１ａの
先端部には、突出部９１ｃに隣接してローラ３５の転動
面３５ａに対して窪んだ凹部９１ｂが形成されている。
潤滑剤保持部材９１の突出部９１ｃおよび凹部９１ｂ
は、図５（ｂ）から分かるように、ローラ３５の転動面
３５ａの母線に沿って伸びており、ローラ３５の転動面
３５ａの軸方向の略全域に対向している。潤滑剤保持部
材９１の突出部９１ｃおよび凹部９１ｂは、その凹凸に
よって潤滑剤Ｇを保持する潤滑剤保持領域を構成してい
る。

【００４５】図３に示すように、潤滑剤Ｇは、潤滑剤保
持部材９１の対向面９１ａ、突出部９１ｃおよび凹部９
１ｂとローラ３５の転動面３５ａとの間に形成される隙
間に保持される。すなわち、潤滑剤保持部材９１の対向
面９１ａの先端部にローラ３５の転動面３５ａに近接す
る突出部９１ｃを設けることで、ローラ３５が図３に示
す矢印Ｒ２の向きに回転したとき、対向面９１ａとロー
ラ３５の転動面３５ａとの間の隙間に保持された潤滑剤
Ｇが大量にローラ３５の転動面３５ａに付着して運ばれ
るのを防ぐ。すなわち、潤滑剤保持部材９１の対向面９
１ａの突出部９１ｃは、ローラ３５の転動面３５ａに付
着する潤滑剤Ｇの付着量を規制し、付着量が一定になる
ように機能している。

【００４６】また、潤滑剤保持部材９１の対向面９１ａ
に突出部９１ｃおよび凹部９１ｂを設けることで、対向
面９１ａがフラットな場合と比べて、より多い量の潤滑
剤Ｇが保持可能となっている。

【００４７】潤滑剤Ｇは、たとえば、半固体状の潤滑剤
からなる、たとえば、グリースを使用する。すなわち、
潤滑剤Ｇに液体と固体の中間状態にあるものを使用する
ことで、潤滑剤保持部材９１の対向面９１ａとローラ３
５の転動面３５ａとの隙間に保持することが可能とな
る。

【００４８】潤滑剤保持部材９１は、たとえば、ジュラ
ンコン等の金属材料から形成され、これを切削加工した
ものを用いる。

【００４９】コイルばね８０は、保持部材４１の端部に
形成された固定用溝部４１ｈに一端が嵌合固定されてお
り、他端が連結板３０に形成された固定用溝部３０ａに
嵌合固定されている。また、コイルばね８０はカム部材
３２とローラ保持部材３８を包囲するように設けられて
いる。このコイルばね８０は、連結板３０と保持部材４
１とを直接連結することによって、カム部材３２とロー
ラ保持部材３８との相対位置の変更を弾性的に許容しつ
つカム部材３２とローラ保持部材３８との相対位置関係
を一定に維持するように機能する。 すなわち、コイル
ばね８０はカム部材３２およびローラ保持部材３８を実
質的に連結している。カム部材３２とローラ保持部材３
８とが一定の相対位置にある場合には、ローラ３５は、
カム部材３２のカム面３２ａの保持部３２ｂに保持され
る。

【００５０】次に、上記構成のゲートバルブ１の動作に
ついて説明する。図１および図２に示したゲートバルブ
１の状態は、開口部５１を開いた状態であるが、この状
態から、エアシリンダ６０を駆動して、ローラ保持部材
３８を開口部５０を閉じる直動方向Ｂ１に直動させる。

【００５１】エアシリンダ６０の駆動によって、弁体２
は、図６および図７に示すように、直動方向Ｂ１に向か
って開口部５１を閉じる位置まで移動する。この状態で
は、弁体２は開口部５１を密封していない。なお、図７
は、図６のＡ−Ａ線方向の断面図である。この弁体２の
直動方向Ｂ１に向かう移動の際には、ローラ保持部材３
８はローラ３５を介してカム部材３２を押圧する。ロー
ラ３５はカム部材３２のカム面３２ａの保持部３２ａに
保持された状態である。また、ローラ保持部材３８を高
速で移動させたような場合であっても、上記コイルばね
８０の弾性力によって、カム部材３２の保持部３２ａの
ローラ３５の保持状態は保たれ、解除されることはな
い。また、ローラ保持部材３８からローラ３５への推進
力は、摩擦力等によってではなくカム部材３２の保持部
３２ａに直接伝達されるため、弁ロッド６を高速に移動
させることが可能である。

【００５２】ローラ保持部材３８が移動して、弁ロッド
６が所定の位置に到達すると、保持部材４１の支軸４１
ａを支持している軸受部材４３および４２がストッパ部
材１２および１３に当接し、保持部材４１の直動方向Ｂ
１への直動が規制される。すなわち、弁ロッド６の直動
方向Ｂ１への直動が規制される。保持部材４１の直動方
向Ｂ１への直動が規制された状態でさらにエアシリンダ
６０からの直動力が供給されると、カム機構３１が動作
して図８に示すように、弁ロッド６は弁体２が開口部５
１を密封する向きに向けて傾動する。

【００５３】このときのカム機構３１の動作を図９を参
照して説明する。保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動
が規制された状態でさらにエアシリンダ６０によってロ
ーラ保持部材３８が直動方向Ｂ１に押されると、図９に
示すように、ローラ保持部材３８の保持面３８ａに保持
されたローラ３５は、コイルバネ８０の弾性力に抗して
カム部材３２のカム面３２ａの保持部３２ｂから傾斜面
部３２ｃに向かって転がり始める。

【００５４】ローラ３５がカム部材３２のカム面３２ａ
の保持部３２ｂから傾斜面部３２ｃに向かって転がり始
めると、ローラ３５はローラ保持部材３８の保持面３８
ａ上で図９に示す矢印Ｒ１の向きに回転する。すなわ
ち、ローラ３５の転動面３５ａは、保持面３８ａに対し
て摺動する。

【００５５】ローラ３５が矢印Ｒ１の向きに回転する
と、潤滑剤保持部９１とローラ３５の転動面３５ａとの
間で保持された潤滑剤Ｇがローラ３５の転動面３５ａに
塗布される。ローラ３５の転動面３５ａに塗布される潤
滑剤Ｇの量は、潤滑剤保持部９１の突出部９１ｃの作用
によって、略一定に制限される。

【００５６】ローラ３５の転動面３５ａに潤滑剤Ｇが付
着すると、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材
３８の保持面３８ａとの間は、潤滑される。

【００５７】このとき、ローラ３５の転動面３５ａに付
着した潤滑剤Ｇは、ローラ３５の転動面３５ａとローラ
保持部材３８の保持面３８ａとの間を潤滑するととも
に、ローラ保持部材３８の保持面３８ａに形成された溝
部３８ｂに次第に溜まり、この溝部３８ｂに滞留する。
このため、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材
３８の保持面３８ａとの間には、常に、潤滑剤Ｇが供給
される状態になる。

【００５８】このように、ローラ３５の転動面３５ａと
ローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間に安定的に潤
滑剤Ｇが供給されることで、転動面３５ａと保持面３８
ａとの間の滑り摩擦が軽減される。ローラ３５の転動面
３５ａは、カム部材３２のカム面３２ａに強い力で押し
付けられるため、この反力により、ローラ３５の転動面
３５ａはローラ保持部材３８の保持面３８ａに強い力で
押し付けられるが、転動面３５ａと保持面３８ａとの間
に十分量でかつ安定した潤滑剤Ｇが常に供給されるた
め、滑り摩擦による転動面３５ａおよび保持面３８ａの
摩耗や騒音、振動の発生が大幅に抑制される。

【００５９】さらに、ローラ３５の転動面３５ａには、
カム部材３２のカム面３２ａを転がる際に、潤滑剤Ｇが
全面的に付着するため、転動面３５ａとカム面３２ａと
の転がり摩擦も大幅に軽減される。このため、ローラ３
５は、カム部材３２のカム面３２ａを滑らかに転がるこ
とが可能となり、騒音や振動の発生が大幅に低減され
る。

【００６０】さらに、ローラ３５の転動面３５ａには、
潤滑剤Ｇが付着しても、潤滑剤Ｇは半固体上であるた
め、周囲に飛散することがなく、さらに、潤滑剤保持部
材９１の突出部９１ｃの作用によって、さらに、潤滑剤
Ｇの周囲への飛散が抑制される。この結果、潤滑剤Ｇ
が、たとえば、気密室５０のコンタミネーションの原因
となることを防ぐことができる。

【００６１】ローラ３５がカム部材３２の平面部３２ｄ
まで転がると、図９に示すように、コイルばね８０は、
直動方向Ｂ１およびＢ２に関して圧縮され、かつ、弁ロ
ッド６の傾動方向Ｃ１およびＣ２にも変形し、連結板３
０と保持部材４１との間には、直動方向Ｂ１およびＢ２
と傾動方向Ｃ１およびＣ２にコイルばね８０の復元力が
作用する。

【００６２】一方、ローラ３５がローラ保持部材３８の
カム面３２ａを転がると、弁ロッド６が傾斜し、図８に
示したように、弁体２に設けたＯリング２ａが開口部５
１の外周に押圧され、Ｏリング２ａが押しつぶされる。
このとき、エアシリンダ６０によるローラ保持部材３８
に対する直動力は、カム部材３２のカム面３２の傾斜面
部３２ｃのくさび効果によって増幅され、弁体２のＯリ
ング２ａを押しつぶす力は当該直動力の、例えば１０倍
程度となる。これにより、弁体２がＯリング２ａを十分
に押しつぶすことができ、開口部５１の密封が良好に行
われることになる。以上の動作によって、弁体２による
気密室５０の開口部５１の密閉が完了する。

【００６３】気密室５０の開口部５１を開く動作は、エ
アシリンダ６０を上記とは逆向きに駆動する、すなわ
ち、ピストンロッド６１をエアシリンダ６０ら伸ばすこ
とによって行う。弁ロッド６を弁体２が開口部５１を密
閉する向きのエアシリンダ６０の直動力を解放すると、
ローラ３５はカム部材３２のカム面３２ａの平面部３２
ｄに位置する状態から、コイルばね８０の復元力によっ
て、傾斜面部３２ｃを転がって再度保持部３２ｂに保持
され、弁ロッド６は直立する。このときにも、ローラ３
５はローラ保持部材３８の保持面３８ａ上を上記の矢印
Ｒ１とは逆向きに回転し、ローラ３５の転動面３５ａに
は潤滑剤Ｇが付着する。

【００６４】以上のように、本実施形態に係るゲートバ
ルブによれば、弁ロッド６を傾動させるカム機構３１に
ローラ３５を使用し、ローラ３５の転動面３５ａをロー
ラ保持部材３８の保持面３８ａで回転自在に保持し、カ
ム部材３２のカム面３２ａを転動させる構成としてい
る。さらに、ローラ保持部材３８の保持面３８ａを摺動
するローラ３５の転動面３５ａに対して、潤滑剤保持部
材９１によって潤滑剤Ｇを安定的、かつ、十分に供給で
きる構成としている。このため、ローラ３５をローラ保
持部材３８の保持面３８ａに置くだけでよく、ローラ３
５の軸受が必要なく、構造を簡素化でき、かつ、カム機
構３１の小型化が可能になり、低コスト化も可能にな
る。さらに、ローラ３５の軸端を支持しなくてもよいの
で、ローラ３５を小径化でき、ローラ３５がカム部材３
２のカム面３２ａを転がる際の動きを滑らかにすること
ができ、結果として、カム機構３１の動きをスムーズに
でき、かつ高速動作させることができ、加えて、静粛性
に富み、信頼性の高いカム機構３１が得られる。さら
に、潤滑剤保持部材９１は、十分量の潤滑剤Ｇを保持で
きるので、外部からの潤滑剤Ｇの供給の必要がない。

【００６５】本発明は、上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態の潤滑剤保持部材９１は、対向面
９１ａに凹部９１ｂや突出部９１ｃを形成する構成とし
たが、たとえば、図１０に示すような構造の潤滑剤保持
部材を用いることも可能である。図１０に示す潤滑剤保
持部材３０１は、断面がＬ字状の部材からなり、Ｌ字状
の部材の一辺にローラ保持部材３８に固定するためのボ
ルト挿入用の貫通孔３０１ｃが形成されている。この潤
滑剤保持部材３０１は、Ｌ字状の部材の他辺の一面にロ
ーラ３５の転動面３５ａに対向する対向面３０１ａを備
えており、この対向面３０１ａは完全にフラットとなっ
ている。

【００６６】このように、対向面３０１ａに凹部や突出
部を設けない構成であっても、ローラ３５の転動面３５
ａと対向面３０１ａとの間に形成される隙間に潤滑剤字
を保持することができる。また、潤滑剤保持部材３０１
の形成材料としては、上記した金属材料の他に、たとえ
ば、ポリアセタール等の樹脂材料を用いることができ
る。このように、潤滑剤保持部材３０１の構造を簡素化
し、樹脂材料を用いて、たとえば、射出成形によって潤
滑剤保持部材３０１を成形することで、低コスト化を実
現できる。

【００６７】また、上述した実施形態では、カム部材３
２を弁ロッド６（保持部材４１）に連結し、ローラ保持
部材３８を連結板３０を介してエアシリンダ６０により
直接駆動する構成としたが、たとえば、ローラ保持部材
３８を弁ロッド６（保持部材４１）に直接連結し、カム
部材３２をエアシリンダ６０により直接駆動する構成と
することも可能である。さらに、上述した実施形態で
は、転動体としてローラ３５の場合について説明した
が、たとえば球体を用いることも可能である。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、ゲートバルブのカム機
構を、構造を簡素化、小型化、低コスト化でき、動きを
スムーズで高速にすることができ、静粛性に富み、信頼
性の高いものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るゲートバルブの構成
を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。

【図３】カム機構部３１の具体的構造を示す断面図であ
る。

【図４】ローラ保持部材３８の構造を示す図であって、
（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すローラ保
持部材３８を矢印Ｄ１方向から見た上面図であり、
（ｃ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ２方
向から見た底面図である。

【図５】潤滑剤保持部材９１の構造を示す図である。

【図６】図１に示すゲートバルブによって開口部を閉じ
た状態を示す断面図である。

【図７】図６に示すゲートバルブの動作状態におけるＡ
−Ａ線方向の断面図である。

【図８】図７に示すゲートバルブの動作から弁体を傾動
させて開口部を密封した状態を示す断面図である。

【図９】カム機構３１の動作を説明するための断面図で
ある。

【図１０】潤滑剤保持部材の他の構成例を示す図であ
る。

【図１１】マルチチャンバ構成の真空処理装置の一例を
示す斜視図である。

【図１２】ゲートバルブの構造の一例を示す説明図であ
る。

【図１３】図１２に示すゲートバルブによってゲートを
閉じて密封した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…ゲートバルブ ２…弁体 ４…連結部材 ６…弁ロッド １０…シールベローズ ３０…連結板 ３１…カム機構部 ３２…カム部材 ３２ａ…カム面 ３５…ローラ ３５ａ…転動面 ３８…ローラ保持部材 ３８ａ…保持面 ４１…保持部材 ６０…エアシリンダ

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密室内に設けられ当該気密室の開口部を
   開閉可能でかつ前記開口部に対して傾動することにより
   当該開口部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固
   定され、前記弁体が開口部を開閉する所定の直動方向に
   移動可能に保持され、かつ、所定の傾動軸を中心に傾動
   可能に保持された弁ロッドと、前記弁ロッドが移動可能
   に前記弁ロッドと前記気密室との間をシールするシーリ
   ング手段と、前記弁体の前記開口部を閉じる向きの直動
   を当該弁体が開口部を閉じた閉位置で規制する規制手段
   と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部と連結され、供
   給される直動力によって前記弁ロッドを直動させ、か
   つ、供給される直動力を傾動力に変換して前記閉位置で
   直動が規制された弁ロッドを前記弁体が前記開口部を密
   封する向きに前記傾動軸を中心に傾動させるカム機構
   と、前記カム機構に直動力を供給する駆動手段と、を有
   するゲートバルブであって、 前記カム機構は、 転動体と、 前記転動体の転動面を当該転動体が回転自在に保持する
   保持面を備え、前記駆動手段によって駆動される転動体
   保持部材と、 前記転動体保持部材に対向して配置され、前記転動体が
   転がり前記弁ロッドを傾動させるカム面を備え、前記弁
   ロッドに連結されたカム部材と、 前記転動体保持部材に回転自在に保持された転動体の転
   動面の一部に対向する対向面を備え、当該転動面と対向
   面との間に形成される隙間に潤滑剤を保持する潤滑剤保
   持部材とを有するゲートバルブ。
2. 【請求項２】前記潤滑剤保持部材は、前記転動体保持部
   材に設けられている請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 【請求項３】前記転動体の転動面は、円柱面からなり、 前記潤滑剤保持部材の対向面は、前記円柱面の母線に沿
   って伸びている請求項１または２に記載のゲートバル
   ブ。
4. 【請求項４】前記潤滑剤保持部材の対向面は、凹凸によ
   って構成される潤滑剤保持領域を備える請求項１〜３の
   いずれかに記載のゲートバルブ。
5. 【請求項５】前記潤滑剤保持部材の対向面は、前記転動
   体の転動面に対して窪んだ凹部を備える請求項４に記載
   のゲートバルブ。
6. 【請求項６】前記潤滑剤保持部材の対向面は、前記転動
   体の転動面に沿って近接する突出部を備える請求項３〜
   ５のいずれかに記載のゲートバルブ。
7. 【請求項７】前記転動体保持部材の保持面は、前記潤滑
   剤を滞留させるための潤滑剤滞留用凹部を有する請求項
   １〜６のいずれかに記載のゲートバルブ。
8. 【請求項８】前記潤滑剤滞留用凹部は、前記転動体保持
   部材の保持面に形成された前記転動体の回転方向に沿っ
   た複数条の溝部からなる請求項１〜６のいずれかに記載
   のゲートバルブ。
9. 【請求項９】前記潤滑剤は、半固体状の潤滑剤からなる
   請求項１〜８のいずれかに記載のゲートバルブ。
10. 【請求項１０】前記潤滑剤保持部材は、樹脂で形成され
    ている請求項１〜９のいずれかに記載のゲートバルブ。
11. 【請求項１１】前記転動体保持部材と前記カム部材との
    相対位置の変更を弾性的に許容しつつ当該転動体保持部
    材と前記カム部材との相対位置関係を一定に維持する弾
    性部材をさらに有する請求項１〜１０のいずれかに記載
    のゲートバルブ。
12. 【請求項１２】前記弾性部材は、前記転動体保持部材お
    よび前記カム部材を包囲するように設けられ、当該転動
    体保持部材および前記カム部材を実質的に連結するコイ
    ルばねからなる請求項１１に記載のゲートバルブ。