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JP7637511B2 - 連結機構 - Google Patents
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JP7637511B2 - 連結機構 - Google Patents

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Description

本発明は、バルブブロッドを真空バルブの閉塞部材に連結するための連結機構であって、
前記バルブロッドに対して連結可能なもしくは連結されている、または、一体成形されている第1連結要素と、
前記閉塞部材に対して連結可能なもしくは連結されている、または、一体成形されている第2連結要素と、
前記第1連結要素および前記第2連結要素の間に配置された連結部材と、を備えている連結機構に関する。
また、本発明は、バルブロッドにより支持され、バルブ開口部を開放する開位置と、前記バルブ開口部を閉塞する閉位置と、の間で変位可能な閉塞部材を備え、
前記閉塞部材が前記バルブロッドに対して連結機構により連結されている真空バルブに関する。
通常は板状に形成された閉塞部材をバルブロッドに連結するために、閉塞部材とバルブロッドとを、ねじを用いて連結する方法が知られている。
真空バルブの閉状態における既存の許容誤差によらず、真空バルブの閉状態における閉塞部材とバルブシートとの間に配置された弾性シール部材の均一的な押圧を実現するため、弾性シール部材は一般的に閉塞部材に取り付けられ、閉塞部材がバルブロッドに対して可動であることが知られている。例えば、バルブロッドと、その中に力伝達部材が配置された弾性ブロックを有するプレート状の閉塞部材との間の連結機構が提案されている(例えば、特許文献1参照)。閉塞部材がバルブシートに押し付けられると、閉塞部材がバルブロッドに対してある程度は旋回することができる。
閉塞部材がバルブロッドに対して移動することを可能にする、閉塞部材とバルブロッドとの間のさらなる連結機構が提案されている(例えば、特許文献2および3参照)。
ねじれ可能な横梁部材を備えた、バルブロッドと閉塞部材との連結機構が提案されている(例えば、特許文献4参照)。横梁部材がねじられることにより、バルブロッドに対する閉塞部材の特定の旋回が可能になる。
米国特許公開公報 US2002/0130288A1 米国特許公報 US7134642B2 米国特許公報 US3837617 米国特許公開公報 US2011/0108750A1
本発明の目的は、閉塞部材を2つの相互に垂直な軸線のまわりでバルブロッドに対して位置を調整することができるような、バルブロッドを真空バルブの閉塞部材に連結するための有利な連結機構を提供することである。
本発明によれば、この目的は、請求項1に記載の特徴を有する連結機構によって達成される。本発明に係る真空バルブは、請求項10に記載の特徴を有している。
本発明に係る連結機構は、2つの円筒によって構成される部材としての石工道具の基本形状を有する連結部材を備えている。したがって、連結部材は、第1軸線を取り囲む円筒面の一部により構成されている1次接触面と、第1軸線に対して垂直な第2軸線を取り囲む円筒面の一部により構成されている2次接触面と、を有している。
連結部材は、第1連結要素の第1アーム突起部の間隙および第2連結要素の第2アーム突起部の間隙に配置されている。第1連結要素の第1アーム突起部は、第1軸線を取り囲む円筒面の一部により構成されている1次対向接触面を有し、第2連結要素の第2アーム突起部は、第2軸線を取り囲む円筒面の一部により構成されている2次対向接触面を有している。1次対向接触面は連結部材の1次接触面と接触し、2次対向接触面は連結部材の2次接触面と接触している。
第1連結要素の第1アーム突起部は、当該第1アーム突起部の自由端に連続または隣接し、かつ、当該自由端に向かうにつれて相互に接近している部分を有している。第2連結要素の第2アーム突起部は、当該第2アーム突起部の自由端に連続または隣接し、かつ、当該自由端に向かうにつれて相互に接近している部分を有している。連結部材は、第1連結要素の軸線方向について当該第1連結要素から引き離される事態が確実に防止され、かつ、第2連結要素の軸線方向につい当該第2連結要素から引き離される事態が確実に防止される。
本発明の構成によれば、第2連結要素は、石工道具の一部により構成され、2つの円筒の軸線に対応する、相互に垂直な2つの軸線のまわりで第1連結要素に対して変位することができる。したがって、相互に垂直な当該2つの軸線のまわりでバルブロッドに対して閉塞部材の位置調節が可能になる。
本発明の有利な実施形態では、連結部材は、第1軸線に垂直な平面にある1次溝と、第2軸線に垂直な平面にある2次溝と、を有している。第1連結要素に対して固定された第1締結要素は1次溝に突き出され、第2連結要素に対して固定された第2締結要素は2次溝に突き出されている。
第1締結要素が1次溝に係合することにより、連結部材と第1連結要素との間に形状適合的な連結が実現され、第1連結要素が第1軸線に対して平行な方向について連結部材から引き離される事態が防止される。第2締結要素が第2溝に係合することにより、連結部材と第2連結要素との間に形状適合的な連結が実現され、第2連結要素が第2軸線に対して平行な方向について連結部材から引き離される事態が防止される。
第1締結要素および第2締結要素は、好ましくは、ピン形状に構成され、連結部材の穿孔部に配置されている。この場合、締結要素は、それらの縦軸線方向についての中央部分において、それらの全周の少なくとも一部にわたり、それぞれの溝に突き出される。第1締結要素が配置されている第1穿孔部は、第1軸線に対して垂直に延在し、第2締結要素が配置されている第2穿孔部は、第2軸線に対して垂直に延在していることが好ましい。
連結部材は、第1締結要素と第2締結要素との間で締結されることが好ましい。このようにして、適切ないわゆる重い歩行または摩擦係止が実現される。第1連結要素および第2連結要素の間に作用する係止力または摩擦力を超える力を作用させることによってのみ、第1連結要素が第2連結要素に対して動かされる。これにより、当該係止力を超える力を作用させて真空バルブが初めて閉じられた際に、閉塞部材がこれに応じて変位して新たな位置に維持される。したがって、その後の閉塞過程では、第2連結要素に対して第1連結要素がさらに変位することはなく、その結果として真空において望ましくないパーティクルの発生が回避される。
本発明のさらなる利点および詳細は、添付の図面を参照して以下に説明される。
バルブロッドと閉塞部材との本発明に係る連結機構を備えている、閉塞部材が開位置にある状態における真空バルブの斜視図。 閉塞部材が閉位置にある状態における図1に対応する斜視図。 真空バルブの側面図。 真空バルブの正面図。 図4の断面線A-Aに沿った(基体3および連結部材4のみが切断されている)断面図。 連結機構、バルブロッド、バルブロッドを取り囲むベローズおよびベローズに取り付けられたフランジを備えている真空バルブの一部をバルブロッドに対して垂直な方向から臨む側面図。 図6の断面線B-Bに沿った断面図。 バルブロッドの縦軸線のまわりに90°だけ回転した方向から臨む図6に示されている真空バルブの一部の側面図。 図8の断面線C-Cに沿った断面図。 図6に示されている真空バルブの一部の斜視図。 第1方向から臨んだ連結機構を露出させた図6に示されている真空バルブの一部の分解図。 第2方向から臨んだ連結機構を露出させた図6に示されている真空バルブの一部の分解図。 第3方向から臨んだ連結機構を露出させた図6に示されている真空バルブの一部の分解図。 第4方向から臨んだ連結機構を露出させた図6に示されている真空バルブの一部の分解図。 第1連結要素に対して第2連結要素が旋回状態にある図6に対応する図。 第1連結要素に対して第2連結要素が旋回状態にある図8に対応する図。 スケールが異なり、かつ、部分的に簡略化されて示されている本発明の第2実施形態に関する説明図。
本発明に係る連結機構を備えている真空バルブの第1実施形態に関して図1~図16を参照しながら以下に説明する。
真空バルブは、バルブプレートまたはバルブディスクとも呼ばれる平板状の閉塞部材1を有している。閉塞部材1は、開位置(図1参照)および閉位置(図2参照)の間で変位可能である。閉塞部材1の開位置ではバルブ開口部2が開放され、閉位置ではバルブ開口部2が閉塞部材1によって閉塞される。バルブ開口部2は基体3に配置されている。
閉塞部材1は、バルブロッド4により支持されている。本実施形態では、バルブロッド4が軸線方向に変位することによって、閉塞部材1が開位置と閉位置との間で位置調節される。本発明の他の実施形態では、例えば、既知のように、バルブロッドの軸線方向への変位と、これに続くバルブロッドの傾動またはその縦軸線に対して垂直な方向へのバルブロッドの変位と、によって閉塞部材1が、L字形状軌道またはJ字形状軌道に沿って開位置と閉位置との間で位置調整されてもよい。
本実施形態では、閉塞部材1を開位置と閉位置との間で位置調節するため、空気圧式のピストンシリンダユニットにより構成されている駆動機構5が用いられて、バルブロッド4が駆動される。バルブロッド4は、このピストンシリンダユニットのピストンロッドに連結され、または、ピストンロッドと一体的に形成されている。
バルブロッド4は、閉塞部材1が配置されている真空領域から密閉されている。本実施形態では、この目的のためにベローズ6が用いられている。ベローズ6の一端部が第1連結要素10(後で説明する。)に対して連結され、ベローズ6の他端部が基体3に対して真空気密に連結可能なフランジ7に対して連結されている。
エラストマー材料で作製された環状のシール部材8が、真空バルブの閉状態において閉塞部材1および基体3の間を封止するために用いられる。本実施形態では、シール部材8が閉塞部材1に取り付けられている。バルブ開口部2が、シール部材8が閉塞部材1の閉位置においてシールシートを形成するシール面によって囲まれている。これとは逆の配置態様(基体3にシールリングが設けられ、閉塞部材1にシール面が設けられる態様)も可能である。
基体3は、図1~図5のそれぞれに部分的にのみ示されている真空チャンバであってもよい。連結部材9が、開口部の領域で真空チャンバに対して(図示されていないネジによって)取り付けられ、真空チャンバと連結部材9との真空気密な連結のために配置されたシール部材8が真空チャンバの開口部を取り囲んでいる。駆動機構5は連結部材9の外側に固定され、バルブロッド4は連結部材9のチャネルを通り、フランジ7は連結部材の内側に(シールリングを介在させて)固定されている。通気孔がチャネルに連通し、バルブロッド4を案内するためのガイドブッシング(図示略)がチャネルの内側に配置されている。
他の実施形態において、基体3は、閉塞部材1の開位置でバルブハウジングを通る貫通チャネルを構成するためのさらなる開口部を有する一部のみが示されているバルブハウジングであってもよい。このようなバルブハウジングは、例えば、2つの真空チャンバの間に連結されてもよい。
バルブ開口部2が真空チャンバの壁部の開口部に連通する(バルブ開口部2を取り囲むシールリングがチャンバの壁部と基体3との間に配置される)ように、基体3が真空チャンバに対して挿入部品として挿入されるバルブ本体の形態で設計されていてもよい。
連結機構は、バルブロッド4を閉塞部材1に対して連結するために用いられる。連結機構は、バルブロッド4に連結されている第1連結要素10、閉塞部材1に連結されている第2連結要素11および連結部材12を含む。
第1連結要素10は、例えば、螺着(ねじ込み)または溶接により、バルブロッド4に対して堅固に連結されている。第1連結要素10およびバルブロッド4が一体的に成形され、同一の素材により作製されるように構成されてもよい。
第2連結要素11は、本実施形態では、螺着(ねじ込み)により、閉塞部材1に対して堅固に連結されている。第2連結要素11は閉塞部材1に対して溶接されてもよく、第2連結要素11は閉塞部材1が一体的に成形され、同一の素材により作製されるように構成されてもよい。
連結部材12は、2つの円筒(「バイシリンダ」)の一部により構成されている石工道具(角切ノミ(シュタインメッツケルパー))の基本形状を有している。連結部材12は、第1軸線17を取り囲む円筒面の一部によって構成されている一対の1次接触面13および14、ならびに、第1軸線17に対して垂直に延在している第2軸線18を取り囲む円筒面の一部によって構成されている一対の2次接触面15および16を有している。
1次接触面13、14および2次接触面15、16には1次溝19および2次溝20が配置されている。1次溝19は、1次接触面13、14を貫通し、第1軸線17に垂直な平面において、第1連結要素10に対向する連結部材12の第1頂部22に沿って延在している。2次溝20は、2次接触面15、16を貫通し、第2軸線18に対して垂直な平面において、第2連結要素11に対向する連結部材12の第2頂部23に沿って延在している。本実施形態では、1次溝19および2次溝20のそれぞれは、連結部材12の全周にわたって延在している。1次溝19および2次溝20のそれぞれは、第1頂部22および第2頂部23のそれぞれに連続または隣接するそれぞれの接触面13~16の領域においてのみ延在していてもよい。
本実施形態では、連結部材12は、例えば第2軸線に平行に延在する、当該連結部材12を貫通して延在する貫通孔21を有している。当該貫通孔21は省略されてもよい。
第1連結要素10は、連結部材12が配置される間隙を画定する一対の第1アーム突起部24、25を有している。第2連結要素11は、連結部材12が配置される間隙を画定する一対の第2アーム突起部26、27を有している。第1連結要素18の第1アーム突起部24、25は、第1軸線17を取り囲む円筒面の一部によって構成されている1次対向接触面28、29を有している。第2連結要素11の第2アーム突起部26、27は、第2軸線18を取り囲む円筒面の一部によって構成されている2次対向接触面30、31を有している。1次対向接触面28、29は、連結部材12の1次接触面13、14に接触し、2次対向接触面30、31は、連結部材12の2次接触面15、16に接触している。
一対の第1アーム突起部24、25のそれぞれの自由端に連続する部分は、一対の第1アーム突起部24、25の自由端に向かうにつれて徐々に接近している。すなわち、一対の第1アーム突起部24、25の間隙は、第1アーム突起部24、25の自由端に向かうにつれて狭くなる。同じことが、第2連結要素11の第2アーム突起部26、27にも当てはまる。これにより、第1連結要素10が、第1連結要素10の第1縦軸線32の方向について、連結部材12および(第1軸線17に対して垂直に延在する)バルブロッド4から引き離される事態が防止される。また、第2連結要素11が、第2連結要素11の(第2軸線18に対して垂直に延在する)第2縦軸線33の方向について、連結部材12から引き離される事態が防止される。
ピン形状の第1締結要素34は、第1連結要素10が、第1軸線17に平行な方向について連結部材12から引き離される事態を防止する機能を発揮する。第1締結要素34は、第1軸線17に対して垂直に延在する第1連結要素10の第1穿孔部36に配置または収容されている。第1穿孔部36は、その縦軸線方向の中央部分において、その全周の一部にわたり連結部材12に対して開放されている。第1締結要素34は、その縦軸線方向の中央部分において、その全周の一部にわたり連結部材12の1次溝19に突き出されている。
ピン状の第2締結要素35は、第2連結要素11が、第2軸線18に平行な方向について、連結部材12から引き離される事態を防止する機能を発揮する。第2締結要素35は、第2軸線18に対して垂直に延在する第2連結要素11の第2穿孔部37に配置または収容されている。第2穿孔部37は、その縦軸線方向の中央部分において、その全周の一部にわたり連結部材12に対して開放されている。第2締結要素35は、その縦軸線方向の中央部分において、その全周の一部にわたり2次溝20に突き出されている。
第1締結要素34および第2締結要素35のそれぞれの中央部分は、両端部に対して偏心または偏在している。したがって、各締結要素34、35が各穿孔部36、37に挿入された後、各締結要素34、35が回転されることによって連結部材12に対して締結される。連結部材12は、組み立てられた状態で第1締結要素34および第2締結要素35の間に締結される。
連結機構を組み立てるために、連結部材12が、第1軸線17に対して平行に第1連結要素10の一対の第1アーム突起部24、25の間隙に挿通され、第1締結要素34が第1穿孔部36に挿入され、第1締結要素34が回転されることにより当該間隙で固定される。その結果、第1連結要素10に取り付けられた連結部材12は、第2軸線18に対して平行に第2連結要素11の一対の第2アーム突起部26、27の間隙に挿通され、第2締結要素35が第2穿孔部37に挿入され、第2締結要素35が回転されることにより連結部材12に対して締結される。これとは逆の組み立て手順(最初に連結部材12が第2連結要素11に連結され、次に第1連結要素10に連結されるような手順)も可能である。
連結機構が組み立てられた後で初めて閉塞部材1が閉位置に駆動された際、比較的大きい公差を補償するように、閉塞部材1はバルブシートとの角度ずれに適応することが可能である。これにより、第1連結要素10と連結部材12との間で作用する摩擦力にかかわらず、第1連結要素10は、連結部材12に対して第1軸線17を中心に旋回することができる。付加的または代替的に、第2連結要素11と連結部材12との間で作用する摩擦力にかかわらず、連結部材12は、第2連結要素11に対して第2軸線18を中心に旋回することができる。結果として、連結部材12を現在位置に保持する摩擦により、第1連結要素10に対する第2連結要素11の位置が維持または保持される。
図15には、第2連結要素11が第1連結要素10に対して第1軸線17のまわりに第1角度38だけ旋回した状態が示されている。図16には、第2連結要素11が第1連結要素10に対して第2軸線18のまわりに第2角度39だけ旋回した状態が示されている。ここで、旋回角度は、実際よりも誇張されて示されている。
本発明の第2実施形態が図17に示されている。第1実施形態との相違点は、第1締結要素34および第2締結要素35として、螺旋ピン(強力締結ピンとも呼ばれる。)が採用されている点である。螺旋ピンは鞘状であり、その縦軸線方向の全体に延在している軸線方向のスリットを有している。締結要素34、35が穿孔部36、37に押し込まれた後、連結部材12は、締結要素34、35をそれらの軸線のまわりで回転させる必要なしに、締結要素34、35の間に締結されている。
本発明の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲から逸脱することなく変更されてもよい。例えば、第1締結要素34および第2締結要素35は、ピン状とは異なる形状に形成されていてもよい。第1連結要素10または第2連結要素11との連結が異な形態であってもよい。例えば、球形の締結要素が、第1連結要素10および第2連結要素11のくぼみに配置され、それぞれのばね要素によってそれぞれの溝19、20の底部に押し付けられてもよい。
第1締結要素34および/または第2締結要素35がなくても、連結部材12と第1連結要素10および第2連結要素11とが摩擦により安定に係止される場合、第1締結要素34および/または第2締結要素35が省略されてもよい。
1‥連結機構、2‥バルブ開口部、3‥基体、4‥バルブロッド、5‥駆動機構、6‥ベローズ、7‥フランジ、8‥シール部材、9‥コネクタ部材、10‥第1連結要素、11‥第2連結要素、12‥連結部材、13‥1次接触面、14‥1次接触面、15‥2次接触面、16‥2次接触面、17‥第1軸線、18‥第2軸線、19‥1次溝、20‥2次溝、21‥貫通孔、22‥第1頂部、23‥第2頂部、24‥第1アーム突起部、25‥第1アーム突起部、26‥第2アーム突起部、27‥第2アーム突起部、28‥1次対向接触面、29‥1次対向接触面、30‥2次対向接触面、31‥2次対向接触面、32‥第1縦軸線、33‥第2縦軸線、34‥第1締結要素、35‥第2締結要素、36‥第1穿孔部、37‥第2穿孔部、38‥第1角度、39‥第2角度。

Claims (8)

  1. バルブロッド(4)を真空バルブの閉塞部材(1)に連結するための連結機構であって、
    前記バルブロッド(4)に対して連結可能なもしくは連結されている、または、一体成形されている第1連結要素(10)と、
    前記閉塞部材(1)に対して連結可能なもしくは連結されている、または、一体成形されている第2連結要素(11)と、
    前記第1連結要素(10)および前記第2連結要素(11)の間に配置された連結部材(12)と、を備え、
    前記連結部材(12)が、2つの円筒により構成されている石工道具の一部をなす基本形状を有し、第1軸線(17)を取り囲む円筒面の一部により構成されている1次接触面(13)(14)と、前記第1軸線(17)に対して垂直に延在する第2軸線(18)を取り囲む円筒面の一部により構成されている2次接触面(15)(16)と、を有し、
    前記第1連結要素(10)が、前記連結部材(12)が配置される間隙をおいて配置されている第1アーム突起部(24)(25)を有し、
    前記第2連結要素(11)が、前記連結部材(12)が配置される間隙をおいて配置されている第2アーム突起部(26)(27)を有し、
    前記第1連結要素(10)の前記第1アーム突起部(24)(25)が、前記第1軸線(17)を取り囲む円筒面の一部により構成され、かつ、前記連結部材(12)の前記1次接触面(13)(14)に接触する1次対向接触面(28)(29)を有し、
    前記第2連結要素(11)の前記第2アーム突起部(26)(27)が、前記第2軸線(18)を取り囲む円筒面の一部により構成され、かつ、前記連結部材(12)の前記2次接触面(15)(16)に接触する2次対向接触面(30)(31)を有し、
    前記第1連結要素(10)の前記第1アーム突起部(24)(25)が、その自由端に連続する部分において、当該自由端に向かって相互に近接し、
    前記第2連結要素(11)の前記第2アーム突起部(26)(27)が、その自由端に連続する部分において、当該自由端に向かって相互に近接し
    前記連結部材(12)が、前記第1軸線(17)に対して垂直な平面において延在する1次溝(19)を有し、前記第1連結要素(10)に対して固定されている第1締結要素(34)が前記1次溝(19)に突き出され、
    前記連結部材(12)が、前記第2軸線(18)に対して垂直な平面において延在する2次溝(20)を有し、前記第2連結要素(11)に対して固定されている第2締結要素(35)が前記2次溝(20)に突き出され、
    前記連結部材(12)が、前記第1締結要素(34)および前記第2締結要素(35)の間で締結されている
    連結機構。
  2. 請求項に記載の連結機構において、
    ピン状に形成された前記第1締結要素(34)が、前記第1連結要素(10)の第1穿孔部(36)に配置され、ピン状に形成された前記第2締結要素(35)が、前記第2連結要素(37)の第2穿孔部(37)に配置されている
    連結機構。
  3. 請求項に記載の連結機構において、
    前記第1締結要素(34)が、その縦軸線方向の中央部分において少なくともその全周の一部にわたり前記1次溝(19)に突き出され、
    前記第2締結要素(35)が、その縦軸線方向の中央部分において少なくともその全周の一部にわたり前記2次溝(20)に突き出されている
    連結機構。
  4. 請求項またはに記載の連結機構において、
    前記第1連結要素(10)の前記第1穿孔部(36)が、前記第1軸線(17)に対して垂直に延在し、
    前記第2連結要素(11)の前記第2穿孔部(37)が、前記第2軸線(18)に対して垂直に延在している
    連結機構。
  5. 請求項に記載の連結機構において、
    前記1次溝(19)が、前記第1連結要素(10)に対向する前記連結部材(12)の第1頂部(22)に沿って延在し、かつ、少なくとも前記連結部材(12)の前記第1頂部(22)の反対側に連続する、前記1次接触面(14)の領域において延在し、
    前記2次溝(20)が、前記第2連結要素(11)に対向する前記連結部材(12)の第2頂部(23)に沿って延在し、かつ、少なくとも前記連結部材(12)の前記第2頂部(23)の反対側に連続する、前記2次接触面(15)(16)の領域において延在している
    連結機構。
  6. 請求項のうちいずれか1項に記載の連結機構において、
    前記第1締結要素(34)および前記第2締結要素(35)のそれぞれの中央部分が、前記第1締結要素(34)および前記第2締結要素(35)のそれぞれの両端部に対して偏在している
    連結機構。
  7. 請求項のうちいずれか1項に記載の連結機構において、
    前記第1締結要素(34)および前記第2締結要素(35)のそれぞれが、螺旋ピンとして構成されている
    連結機構。
  8. バルブロッド(4)により支持され、バルブ開口部(2)を開放する開位置と、前記バルブ開口部(2)を閉塞する閉位置と、の間で変位可能な閉塞部材(1)を備え、
    前記閉塞部材(1)が前記バルブロッド(4)に対して連結機構により連結され、
    前記連結機構が、請求項1~のうちいずれか1項に記載の連結機構により構成されている
    真空バルブ。
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