JP2002132354A - Vacuum pressure controller - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大気圧に近い低真空圧力を正確に保持できる
真空圧力制御装置を提供すること。
【解決手段】 真空容器１１と真空ポンプ１９とを接続
する配管上にあって開度を変化させることにより真空容
器１１内の真空圧力を変化させる真空比例開閉弁１８
と、真空容器１１内の真空圧力を計測する圧力センサ１
７とを有し、圧力センサ１７の出力に基づいて真空比例
開閉弁１８の開度を制御する真空圧力制御装置であっ
て、（ａ）真空比例開閉弁１８が、水平弁座部３６ａ
と、水平弁座部３６ａと当接または離間するＯリング３
５を備える弁体とを有すること、（ｂ）真空圧力制御装
置が、圧力センサ１７の出力に基づいて、Ｏリング３５
の弾性変形量を変化させ、Ｏリング３５からの漏れ量を
変化させることにより、真空容器内１１の圧力を制御し
ている
(57) [Problem] To provide a vacuum pressure control device capable of accurately maintaining a low vacuum pressure close to the atmospheric pressure. SOLUTION: A vacuum proportional on-off valve 18 which is on a pipe connecting a vacuum vessel 11 and a vacuum pump 19 and changes an opening degree to change a vacuum pressure in the vacuum vessel 11.
And a pressure sensor 1 for measuring the vacuum pressure in the vacuum vessel 11
And a vacuum pressure control device for controlling the opening of the vacuum proportional on-off valve 18 based on the output of the pressure sensor 17, wherein (a) the vacuum proportional on-off valve 18 is a horizontal valve seat portion 36a
And an O-ring 3 that comes into contact with or separates from the horizontal valve seat 36a.
And (b) the vacuum pressure control device detects the O-ring 35 based on the output of the pressure sensor 17.
The pressure in the vacuum chamber 11 is controlled by changing the amount of elastic deformation of the O-ring 35 and changing the amount of leakage from the O-ring 35.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
使用される真空容器内の真空圧力を所定値に正確かつ迅
速に保持するための真空圧力制御装置に関し、さらに詳
細には、大気圧に近い低真空圧力を所定値に正確かつ迅
速に保持するための真空圧力制御装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum pressure control device for accurately and quickly maintaining a vacuum pressure in a vacuum vessel used in a semiconductor manufacturing process at a predetermined value. The present invention relates to a vacuum pressure control device for accurately and quickly maintaining a near low vacuum pressure at a predetermined value.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来使用されていた真空圧力制御システ
ムとしては、例えば、本出願人が出願したものである特
開平９−７２４５８号公報がある。そこで使用されてい
る真空比例開閉弁の主要部であるポペット弁体の構造を
図８に示し、それを参照して内容を説明する。図８は、
真空比例開閉弁が閉じた状態を示し、図８は、真空比例
開閉弁が中真空領域で使用されている状態を示してい
る。ポペット弁体１３３は、図示しないピストンロッド
と連結する弁本体１３３ａ、Ｏリング１３５を固定する
ためのＯリング取付部１３３ｂ、及びステンレス弁体１
３４を取り付けるためのステンレス弁体取付部１３３ｃ
より構成されている。Ｏリング１３５は、ポペット弁体
１３３のステンレス弁体１３４の外周に形成された先細
りのテーパ面１３４ａが弁本体１４５に形成された弁座
１３６に当接して押圧されたときに、流体の漏れをなく
すためのものである。テーパ面１３４ａは特開平９−７
２４５８号公報では、θ＝３度とされている。テーパ面
１３４ａの上部にはストレート部１３４ｂが形成されて
いる。2. Description of the Related Art As a conventional vacuum pressure control system, for example, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-72458 filed by the present applicant. FIG. 8 shows the structure of a poppet valve element, which is a main part of the vacuum proportional on-off valve used in this case, and its contents will be described with reference to FIG. FIG.
FIG. 8 shows a state in which the vacuum proportional on-off valve is closed, and FIG. 8 shows a state in which the vacuum proportional on-off valve is used in a medium vacuum region. The poppet valve body 133 includes a valve body 133a connected to a piston rod (not shown), an O-ring mounting portion 133b for fixing the O-ring 135, and the stainless steel valve body 1.
Stainless steel valve element mounting part 133c for mounting
It is composed of The O-ring 135 prevents fluid leakage when the tapered tapered surface 134a formed on the outer periphery of the stainless steel valve element 134 of the poppet valve element 133 is pressed against the valve seat 136 formed on the valve body 145. It is to eliminate it. The tapered surface 134a is disclosed in
In 2458, θ = 3 degrees. A straight portion 134b is formed above the tapered surface 134a.
【０００３】弁座１３６は、弁本体１４５の下部中央に
形成された中空円筒の内面として形成されている。そし
て、図９に示すように、ステンレス弁体１３４のテーパ
面１３４ａが弁座１３６の中心線に沿って移動すること
により、テーパ面１３４ａと弁座１３６とで構成される
隙間の面積が変化し、真空比例開閉弁の弁開度が変化さ
れる。また、図８に示すように、ポペット弁体１３３が
弁座１３６の上面に当接されたときは、Ｏリング１３５
が押圧されることにより、流体の漏れが完全に遮断され
る。[0003] The valve seat 136 is formed as the inner surface of a hollow cylinder formed in the center of the lower part of the valve body 145. Then, as shown in FIG. 9, when the tapered surface 134a of the stainless steel valve element 134 moves along the center line of the valve seat 136, the area of the gap formed by the tapered surface 134a and the valve seat 136 changes. The valve opening of the vacuum proportional on-off valve is changed. Also, as shown in FIG. 8, when the poppet valve body 133 is in contact with the upper surface of the valve seat 136, the O-ring 135
Is pressed, leakage of the fluid is completely shut off.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空圧力制御システム・制御装置には、次のような問題
があった。すなわち、弁体に形成されたテーパ面１３４
ａと弁座１３６とで構成される隙間の面積を変化させる
ことにより、真空ポンプへの流量を変化させているの
で、真空により近い高真空圧力や中真空圧力に対応する
流量を確保することは比較的容易であった。しかし、テ
ーパ面１３４ａと弁座１３６とで構成される隙間は、比
較的大きいため、大気圧に近い低真空圧力、特に大気圧
にきわめて近い低真空圧力に制御することが困難である
という問題があった。この問題は、ゴム製のＯリングが
弁座の平面部と密着し易いため、特に問題であった。さ
らにプロセスガスが析出したときには密着の度合いが大
きくなり、弁体が移動したときに静摩擦から動摩擦へ移
行する摩擦係数の変化により弁体の移動距離が急速に変
化し、Ｏリングが瞬間的に弁座平面部から離脱するた
め、テーパ面１３４ａと弁座１３６とで構成される隙間
をきわめて狭い状態で正確に制御することが困難とな
り、大きな問題であった。However, the conventional vacuum pressure control system / control device has the following problems. That is, the tapered surface 134 formed on the valve body
Since the flow rate to the vacuum pump is changed by changing the area of the gap constituted by the valve seat 136 and the valve seat 136, it is not possible to secure a flow rate corresponding to a high vacuum pressure or a medium vacuum pressure closer to vacuum. It was relatively easy. However, since the gap formed by the tapered surface 134a and the valve seat 136 is relatively large, there is a problem that it is difficult to control the pressure to a low vacuum pressure close to the atmospheric pressure, particularly to a low vacuum pressure very close to the atmospheric pressure. there were. This problem was particularly problematic because the rubber O-ring easily adhered to the flat portion of the valve seat. Further, when the process gas is deposited, the degree of adhesion increases, and when the valve moves, the moving distance of the valve rapidly changes due to a change in the coefficient of friction that shifts from static friction to dynamic friction. Since it is separated from the seat plane, it is difficult to accurately control the gap formed by the tapered surface 134a and the valve seat 136 in a very narrow state, which is a serious problem.
【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、大気圧に近い低真空圧力を正確
に保持できる真空圧力制御装置を提供することを目的と
する。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has as its object to provide a vacuum pressure control device capable of accurately maintaining a low vacuum pressure close to the atmospheric pressure.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の真空圧力制御装
置は、次に示す構成を有している。 （１）真空容器と真空ポンプとを接続する配管上にあっ
て開度を変化させることにより真空容器内の真空圧力を
変化させる真空比例開閉弁と、真空容器内の真空圧力を
計測する圧力センサとを有し、圧力センサの出力に基づ
いて真空比例開閉弁の開度を制御する真空圧力制御装置
であって、（ａ）真空比例開閉弁が、弁座と、弁座と当
接または離間する弾性シール部材を備える弁体とを有す
ること、（ｂ）真空圧力制御装置が、圧力センサの出力
に基づいて、弾性シール部材の弾性変形量を変化させ、
弾性シール部材からの漏れ量を変化させることにより、
真空容器内の圧力を制御すること、を特徴とする。The vacuum pressure control device of the present invention has the following configuration. (1) A vacuum proportional on-off valve which is on a pipe connecting a vacuum container and a vacuum pump and changes the degree of opening to change the vacuum pressure in the vacuum container, and a pressure sensor which measures the vacuum pressure in the vacuum container. A vacuum pressure control device for controlling the opening of the vacuum proportional on-off valve based on the output of the pressure sensor, wherein (a) the vacuum proportional on-off valve is a valve seat, and is in contact with or separated from the valve seat. (B) the vacuum pressure control device changes the amount of elastic deformation of the elastic seal member based on the output of the pressure sensor,
By changing the amount of leakage from the elastic seal member,
The pressure in the vacuum vessel is controlled.
【０００７】（２）（１）に記載する真空圧力制御装置
において、前記弾性シール部材に加える力を変化させる
ことにより、前記弾性シール部材の弾性変形量を変化さ
せることを特徴とする。 （３）（２）に記載する真空圧力制御装置において、前
記真空比例開閉弁が、前記弁体を移動するためのパイロ
ット弁を有し、前記真空圧力制御装置が、前記パイロッ
ト弁に供給する空気圧を変化させることにより、前記弾
性シール部材の弾性変形量を変化させることを特徴とす
る。(2) In the vacuum pressure control device described in (1), the amount of elastic deformation of the elastic seal member is changed by changing the force applied to the elastic seal member. (3) In the vacuum pressure control device according to (2), the vacuum proportional on-off valve has a pilot valve for moving the valve element, and the vacuum pressure control device controls an air pressure supplied to the pilot valve. , The amount of elastic deformation of the elastic seal member is changed.
【０００８】（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに
記載する真空圧力制御装置において、前記弾性シール部
材が、Ｏリングであることを特徴とする。 （５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載する真空
圧力制御装置において、前記弾性シール部材の弾性変形
量を所定値以上とすることにより、前記漏れを無くして
前記真空比例開閉弁を遮断することを特徴とする。(4) In the vacuum pressure control device according to any one of (1) to (3), the elastic sealing member is an O-ring. (5) In the vacuum pressure control device according to any one of (1) to (4), the amount of elastic deformation of the elastic seal member is equal to or more than a predetermined value, thereby eliminating the leak and opening and closing the vacuum proportional opening and closing. The valve is shut off.
【０００９】次ぎに、上記構成を有する真空圧力制御装
置の作用を説明する。真空ポンプは、真空容器内のガス
を吸引して、真空容器内を真空にする。ここで、真空ポ
ンプは一定の吸引を行っており、真空比例開閉弁が、開
度を変化させることにより真空容器内から真空ポンプが
吸引するガス量を調整し、真空容器内の真空圧力を変化
させている。また、圧力センサは、真空容器内の真空圧
力を計測する。真空圧力制御装置は、中央制御装置から
の真空圧力指示値を受けて、真空圧力指示値と圧力セン
サの出力が一致するように真空比例開閉弁の開度を制御
する。ここで、真空比例開閉弁の開度は、高真空圧力ま
たは中真空圧力の場合には、弁座に対して、パイロット
弁により、弁体を弁座の中心線に沿って移動させ、弁座
と弁体とで構成する隙間の面積を変化させることにより
調整される。そして、大気圧に近い低真空圧力の場合に
は、真空圧力制御装置が、圧力センサの出力に基づい
て、弾性シール部材の弾性変形量を変化させ、弾性シー
ル部材からの漏れ量を変化させることにより、真空容器
内の圧力を制御する。Next, the operation of the vacuum pressure control device having the above configuration will be described. The vacuum pump sucks the gas in the vacuum container to make the inside of the vacuum container vacuum. Here, the vacuum pump performs a constant suction, and the vacuum proportional on-off valve adjusts the amount of gas sucked by the vacuum pump from the inside of the vacuum container by changing the opening, thereby changing the vacuum pressure in the vacuum container. Let me. Further, the pressure sensor measures the vacuum pressure in the vacuum container. The vacuum pressure control device receives the vacuum pressure instruction value from the central control device and controls the opening of the vacuum proportional on-off valve so that the vacuum pressure instruction value matches the output of the pressure sensor. Here, in the case of a high vacuum pressure or a medium vacuum pressure, the opening degree of the vacuum proportional on-off valve is adjusted by moving the valve body along the center line of the valve seat by the pilot valve with respect to the valve seat. It is adjusted by changing the area of the gap formed by the valve body and the valve body. Then, in the case of a low vacuum pressure close to the atmospheric pressure, the vacuum pressure control device changes the amount of elastic deformation of the elastic seal member based on the output of the pressure sensor and changes the amount of leakage from the elastic seal member. Controls the pressure in the vacuum vessel.
【００１０】特に、パイロット弁に供給する空気圧を変
化させることにより、弾性シール部材であるＯリングに
加える力を変化させ、Ｏリングの弾性変化量を変化させ
て、漏れ量を変化させる方法によると、安いコストでシ
ステムを構築することができる。弁体を移動させるパイ
ロット弁に供給される空気圧は、圧力センサの出力に基
づいて真空圧力制御装置がサーボ弁を介して制御する。
例えば、サーボ弁を構成するエア供給電磁弁は、真空圧
力制御装置よりパルス信号を受けて、パルス信号に応じ
て時間開閉動作することにより、パイロット弁に対して
駆動エアを供給する。また、電磁弁を構成するエア排気
電磁弁は、真空圧力制御装置よりパルス信号を受けて、
パイロット弁の供給エアを排気管に排気することで、パ
イロット弁に供給される駆動エアの圧力を調整する。In particular, according to the method of changing the air pressure supplied to the pilot valve to change the force applied to the O-ring, which is an elastic seal member, and to change the amount of elastic change of the O-ring to change the amount of leakage. A system can be constructed at a low cost. The air pressure supplied to the pilot valve for moving the valve body is controlled by the vacuum pressure control device via the servo valve based on the output of the pressure sensor.
For example, an air supply solenoid valve constituting a servo valve receives a pulse signal from a vacuum pressure control device, and opens and closes for a time according to the pulse signal, thereby supplying drive air to a pilot valve. Also, the air exhaust solenoid valve constituting the solenoid valve receives a pulse signal from the vacuum pressure control device,
By exhausting the supply air from the pilot valve to the exhaust pipe, the pressure of the driving air supplied to the pilot valve is adjusted.
【００１１】パイロット弁は、ベロフラムによりピスト
ン両側を隔離しているので、ピストンが移動するとき
に、摺動抵抗がきわめて僅かなためピストンの停止位置
を微妙に制御することが可能である。また、パイロット
弁は、ノーマルクローズタイプのシリンダなので、停電
等のトラブルが発生したときに、パイロット弁は、迅速
に緊急遮断される。Since the pilot valve isolates both sides of the piston by the bellofram, when the piston moves, the sliding resistance is extremely small, so that the stop position of the piston can be finely controlled. In addition, since the pilot valve is a normally closed type cylinder, when a trouble such as a power failure occurs, the pilot valve is quickly shut off immediately.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の真空圧力制御装置を具体
化した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。真
空圧力制御装置が利用される真空圧力制御システムの一
実施の形態の全体構成を図５に示す。真空容器である真
空チャンバ１１の内部に、ウエハ１５が段状に配置され
る。真空チャンバ１１には、入口１３と出口１４が形成
され、入口１３には、プロセスガスの供給源及び真空チ
ャンバ１１内をパージするための窒素ガスの供給源が接
続している。出口１４には、弁開度比例弁である真空比
例開閉弁１８の入口ポートが接続されている。真空比例
開閉弁１８の出口ポートは、真空ポンプ１９に接続して
いる。また、出口１４には、遮断弁１６を介して圧力セ
ンサ１７が接続されている。本実施の形態では、圧力セ
ンサ１７として、キャパシタンス・マノメータを使用し
ている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying a vacuum pressure control device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 5 shows an overall configuration of an embodiment of a vacuum pressure control system using a vacuum pressure control device. A wafer 15 is arranged in a step shape inside a vacuum chamber 11 which is a vacuum container. An inlet 13 and an outlet 14 are formed in the vacuum chamber 11. The inlet 13 is connected to a supply source of a process gas and a supply source of a nitrogen gas for purging the inside of the vacuum chamber 11. The outlet 14 is connected to an inlet port of a vacuum proportional on-off valve 18 which is a valve opening proportional valve. The outlet port of the vacuum proportional on-off valve 18 is connected to a vacuum pump 19. A pressure sensor 17 is connected to the outlet 14 via a shutoff valve 16. In the present embodiment, a capacitance manometer is used as the pressure sensor 17.
【００１３】次に、真空比例開閉弁１８の構造を図１及
び図２に基づいて詳細に説明する。図１は、真空比例開
閉弁１８が閉じられた状態を示している。真空比例開閉
弁１８は、大きく上部のパイロットシリンダ３２と下部
のベローズ式ポペット弁３１に別れている。パイロット
シリンダ３２は、次のような構成を有する。単動空気圧
シリンダ４３に対して、摺動可能にピストン４１が嵌合
されている。ピストン４１は、復帰バネ４２により下向
きに付勢されている。Next, the structure of the vacuum proportional on-off valve 18 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows a state in which the vacuum proportional on-off valve 18 is closed. The vacuum proportional on-off valve 18 is largely divided into an upper pilot cylinder 32 and a lower bellows type poppet valve 31. The pilot cylinder 32 has the following configuration. The piston 41 is slidably fitted to the single acting pneumatic cylinder 43. The piston 41 is urged downward by a return spring 42.
【００１４】ピストン４１の上端にスライドレバー４８
の一端が連結されている。スライドレバー４８は、単動
空気圧シリンダ４３の外部に出てポテンショメータ５０
の図示しないロッドと連結している。ロッドは、ポテン
ショメータ５０内の可変抵抗に接続しており、このポテ
ンショメータ５０によりピストン４１の位置を正確に計
測している。また、ピストン４１の下面には、ベロフラ
ム５１の内周端部が固定されている。ベロフラム５１の
外周端部は、単動空気圧シリンダ４３の室壁に固定され
ている。ベロフラム５１は、極めて薄く設計され、構造
的には、強力なポリエステル、テトロン布等の上にゴム
を被覆したものである。ベロフラム５１とは、長いスト
ロークと深い折り返し部を持ち、作動中にその有効受圧
面積が一定不変に保たれる円筒形のダイヤフラムであ
る。本実施の形態では、パイロットシリンダ３２のピス
トン４１両側の隔離にベロフラム５１を使用しているの
で、ピストン４１のスティックスリップの発生がなく、
ピストン４１を高い応答性と正確な位置精度で移動させ
ることが可能である。A slide lever 48 is provided on the upper end of the piston 41.
Are connected at one end. The slide lever 48 extends out of the single-acting pneumatic cylinder 43 and
(Not shown). The rod is connected to a variable resistor in the potentiometer 50, and the potentiometer 50 accurately measures the position of the piston 41. The inner peripheral end of the bellofram 51 is fixed to the lower surface of the piston 41. The outer peripheral end of the belofram 51 is fixed to the chamber wall of the single acting pneumatic cylinder 43. The bellofram 51 is designed to be extremely thin, and is structurally formed by coating rubber on strong polyester, Tetron cloth or the like. The bellows diaphragm 51 is a cylindrical diaphragm having a long stroke and a deep folded portion, and the effective pressure receiving area thereof is kept constant during operation. In this embodiment, since the bellofram 51 is used to isolate both sides of the piston 41 of the pilot cylinder 32, there is no stick-slip of the piston 41.
It is possible to move the piston 41 with high responsiveness and accurate positional accuracy.
【００１５】ピストン４１の中央には、ピストンロッド
３７が固設され、ピストン４１の移動に応じて上下に摺
動する。ピストンロッド３７の下端には、ポペット弁体
３３が付設されている。また、ポペット弁体３３の上面
には、ベローズ３８の一端が周回して取り付けられてい
る。ポペット弁体３３の詳細な構造を図２に示す。図２
は、真空比例開閉弁１８が閉じた状態を示している。ポ
ペット弁体３３は、ピストンロッド３７と連結する弁本
体３３ａ、Ｏリング３５を固定するためのＯリング取付
部３３ｂ、及びステンレス弁体３４を取り付けるための
ステンレス弁体取付部３３ｃより構成されている。本実
施の形態では、ステンレス弁体３４の材料としてＳＵＳ
３１６Ｌを使用している。Ｏリング３５は、ポペット弁
体３３のステンレス弁体３４の外周に形成された先細り
のテーパ面３４ａが弁本体４５に形成された弁座３６の
水平弁座部３６ａに当接して押圧されたときに、流体の
漏れをなくすためのものであり、同時に本発明の主要部
である弾性シール部材である。サイズはＰ＝８０を用い
ている。テーパ面３４ａは本実施の形態では、θ＝３度
としている。テーパ面３４ａの上部にはストレート部３
４ｂが形成されている。At the center of the piston 41, a piston rod 37 is fixed, and slides up and down in accordance with the movement of the piston 41. A poppet valve element 33 is attached to the lower end of the piston rod 37. One end of a bellows 38 is attached to the upper surface of the poppet valve body 33 so as to rotate. FIG. 2 shows a detailed structure of the poppet valve body 33. FIG.
Shows a state in which the vacuum proportional on-off valve 18 is closed. The poppet valve body 33 includes a valve body 33a connected to the piston rod 37, an O-ring mounting portion 33b for fixing the O-ring 35, and a stainless steel valve body mounting portion 33c for mounting a stainless steel valve body. . In the present embodiment, the material of the stainless steel valve body 34 is SUS
316L is used. The O-ring 35 is pressed when the tapered tapered surface 34a formed on the outer periphery of the stainless steel valve body 34 of the poppet valve body 33 comes into contact with the horizontal valve seat portion 36a of the valve seat 36 formed on the valve body 45. In addition, the elastic seal member serves to prevent fluid leakage and is a main part of the present invention. The size uses P = 80. In the present embodiment, the tapered surface 34a is set to θ = 3 degrees. The straight portion 3 is located above the tapered surface 34a.
4b is formed.
【００１６】弁座３６は、弁本体４５の下部中央に形成
された中空円筒の内面として形成されている。また、弁
座３６の上部のの段差部には、水平弁座部３６ａが形成
されている。そして、ステンレス弁体３４のテーパ面３
４ａが弁座３６の中心線に沿って移動することにより、
テーパ面３４ａと弁座３６とで構成される隙間の面積が
変化し、真空比例開閉弁１８の弁開度が変化される。ま
た、ポペット弁体３３が弁座３６の水平弁座部３６ａに
当接されたときは、Ｏリング３５が押圧されることによ
り、流体の漏れが完全に遮断される。従来、Ｏリング３
５は、完全遮断を目的としてのみ使用されていた。従っ
て、Ｏリング３５からの漏れは無い方が良いものとして
認識されていた。しかし、本発明者は、Ｏリング３５に
加える力を変化させることにより、Ｏリング３５からの
漏れ量をコントロールできることを発見した。すなわ
ち、従来無くそうと努力してきたものを逆に利用するこ
とに成功したのである。詳細な説明は後述する。The valve seat 36 is formed as the inner surface of a hollow cylinder formed in the center of the lower part of the valve body 45. Further, a horizontal valve seat portion 36a is formed in a step portion above the valve seat 36. And the tapered surface 3 of the stainless steel valve element 34
4a moves along the center line of the valve seat 36,
The area of the gap formed by the tapered surface 34a and the valve seat 36 changes, and the valve opening of the vacuum proportional on-off valve 18 changes. Further, when the poppet valve body 33 comes into contact with the horizontal valve seat portion 36a of the valve seat 36, the O-ring 35 is pressed, so that the leakage of the fluid is completely shut off. Conventionally, O-ring 3
5 was used only for complete shut-off. Therefore, it was recognized that it would be better if there was no leakage from the O-ring 35. However, the present inventor has discovered that the amount of leakage from the O-ring 35 can be controlled by changing the force applied to the O-ring 35. In other words, they have succeeded in using what they have been trying to do without. A detailed description will be given later.
【００１７】次に、本実施の形態の真空圧力制御装置に
ついて説明する。図３にシステム全体の制御装置の構成
を示し、図４に時間開閉動作弁６２の詳細な構成を示
す。始めに空気系統の構成を説明する。真空比例開閉弁
１８には、第１電磁弁６０の出力ポートが接続してい
る。第１電磁弁６０の第１入力ポート６０１には、時間
開閉動作弁６２が接続している。第１電磁弁６０の第２
入力ポート６０２には、第２電磁弁６１が接続してい
る。時間開閉動作弁６２は、図４に示すように、給気側
比例弁７４と排気側比例弁７５とで構成されている。給
気側比例弁７４の入力ポート７４ａは、供給エアに接続
している。排気側比例弁７５の出力ポート７５ａは、排
気配管に接続している。また、給気側比例弁７４の出力
ポート７４ｂと排気側比例弁７５の入力ポート７５ｂと
は共に、第１電磁弁６０の第１入力ポート６０１に接続
している。Next, the vacuum pressure control device of the present embodiment will be described. FIG. 3 shows a configuration of a control device of the entire system, and FIG. 4 shows a detailed configuration of the time opening / closing operation valve 62. First, the configuration of the air system will be described. The output port of the first solenoid valve 60 is connected to the vacuum proportional on-off valve 18. The time opening / closing operation valve 62 is connected to the first input port 601 of the first solenoid valve 60. The second of the first solenoid valve 60
The second solenoid valve 61 is connected to the input port 602. The time opening / closing operation valve 62 includes a supply side proportional valve 74 and an exhaust side proportional valve 75 as shown in FIG. The input port 74a of the supply side proportional valve 74 is connected to supply air. The output port 75a of the exhaust side proportional valve 75 is connected to an exhaust pipe. The output port 74b of the supply side proportional valve 74 and the input port 75b of the exhaust side proportional valve 75 are both connected to the first input port 601 of the first solenoid valve 60.
【００１８】次に、電気系統の構成を説明する。時間開
閉動作弁６２には、パルスドライブ回路６８が接続して
いる。パルスドライブ回路６８には、位置制御回路６４
が接続している。また、位置制御回路６４には、ポテン
ショメータ５０の位置信号がアンプ６３を介して接続し
ている。また、位置制御回路６４には、真空圧力制御回
路６７が接続している。真空圧力制御回路６７には、イ
ンターフェース回路６６が接続している。また、真空圧
力制御回路６７には、圧力センサ１７が接続されてい
る。インターフェース回路６６には、シーケンス回路６
５が接続している。シーケンス回路６５は、第１電磁弁
６０の駆動コイルＳＶ１、第２電磁弁６１の駆動コイル
ＳＶ２に接続している。Next, the configuration of the electric system will be described. A pulse drive circuit 68 is connected to the time opening / closing operation valve 62. The pulse drive circuit 68 includes a position control circuit 64
Is connected. The position signal of the potentiometer 50 is connected to the position control circuit 64 via the amplifier 63. Further, a vacuum pressure control circuit 67 is connected to the position control circuit 64. An interface circuit 66 is connected to the vacuum pressure control circuit 67. The pressure sensor 17 is connected to the vacuum pressure control circuit 67. The interface circuit 66 includes a sequence circuit 6
5 is connected. The sequence circuit 65 is connected to the drive coil SV1 of the first solenoid valve 60 and the drive coil SV2 of the second solenoid valve 61.
【００１９】次に、上記構成を有する真空圧力制御制御
装置の作用を説明する。始めに、急速給排気動作につい
て説明する。全開にするときは、第１電磁弁６０をＯＦ
Ｆ状態にし、第２電磁弁６１をＯＮ状態とする。これに
より、第２電磁弁６１の第１入力ポート６１１が出力ポ
ート６１３と接続し、第１電磁弁６０の第２入力ポート
６０２が出力ポート６０３と接続し、真空比例開閉弁１
８に駆動エアが供給される。ポペット弁体３３のステン
レス弁体３４は、弁座３６から遠く離間しており、真空
ポンプ１９が真空チャンバ１１内の気体を大量に吸引
し、急速に排気することができる。Next, the operation of the vacuum pressure control device having the above configuration will be described. First, the rapid supply / exhaust operation will be described. To fully open the first solenoid valve 60,
The state is set to the F state, and the second solenoid valve 61 is set to the ON state. Accordingly, the first input port 611 of the second solenoid valve 61 is connected to the output port 613, the second input port 602 of the first solenoid valve 60 is connected to the output port 603, and the vacuum proportional on-off valve 1
8 is supplied with drive air. The stainless steel valve element 34 of the poppet valve element 33 is far away from the valve seat 36, and the vacuum pump 19 can suck a large amount of gas in the vacuum chamber 11 and quickly exhaust the gas.
【００２０】次に、全閉状態について説明する。第１電
磁弁６０をＯＦＦ状態にし、第２電磁弁６１もＯＦＦ状
態とする。これにより、第２電磁弁６１の第２入力ポー
ト６１２が出力ポート６１３と接続し、第１電磁弁６０
の第２入力ポート６０２が出力ポート６０３と接続し、
真空比例開閉弁１８が排気配管に接続される。そして、
真空比例開閉弁１８に駆動エアが供給されず、パイロッ
ト弁内部の空気が排気され、ピストン４１は、復帰バネ
４２により下向きに付勢され図１に示すように、ポペッ
ト弁体３３は弁座３６の上面に当接される。このとき、
Ｏリング３５が、ポペット弁体３３と弁座３６の水平弁
座部３６ａに押圧されて変形するため、流体の漏れがな
く真空比例開閉弁１８は完全に遮断される。一方、停電
等が発生した場合にも、第１電磁弁６０及び第２電磁弁
６１は、復帰バネにより出力ポート６０３と第２入力ポ
ート６０２が連通し、かつ出力ポート６１３と第２入力
ポート６１２が連通し、同様に、真空比例開閉弁１８
は、復帰バネ４２により遮断される。これにより、緊急
時の遮断機能が実現されている。Next, the fully closed state will be described. The first solenoid valve 60 is turned off, and the second solenoid valve 61 is also turned off. Thereby, the second input port 612 of the second solenoid valve 61 is connected to the output port 613, and the first solenoid valve 60
Is connected to the output port 603,
A vacuum proportional on-off valve 18 is connected to the exhaust pipe. And
The driving air is not supplied to the vacuum proportional on-off valve 18, the air inside the pilot valve is exhausted, and the piston 41 is urged downward by the return spring 42, as shown in FIG. Abuts on the upper surface. At this time,
Since the O-ring 35 is deformed by being pressed by the poppet valve element 33 and the horizontal valve seat portion 36a of the valve seat 36, there is no leakage of fluid, and the vacuum proportional on-off valve 18 is completely shut off. On the other hand, even when a power failure or the like occurs, the output port 603 and the second input port 602 are communicated by the return spring, and the output port 613 and the second input port 612 Communicate with each other, and similarly, the vacuum proportional on-off valve 18
Is blocked by the return spring 42. Thereby, an emergency shutdown function is realized.
【００２１】次に、低真空領域、中真空領域、及び高真
空領域におけるポペット弁体３３の位置制御動作につい
て説明する。ステンレス弁体３４がテーパ面３４ａを有
しているので、ポペット弁体３３の停止する位置によ
り、弁座３６とテーパ面３４ａが形成する隙間の断面積
が僅かづつ変化する。そのため、ポペット弁体３３の停
止位置を制御することにより、弁の開度を微小量変化さ
せる制御を行うことができる。中真空領域では、テーパ
面３４ａが弁座３６に対抗する位置に停止するよう制御
し、高真空領域では、テーパ面３４ａが弁座３６から少
し離れた位置に停止するように制御している。そして、
低真空領域及びより大気圧に近い低々真空領域では、完
全遮断している状態のＯリング３５の弾性変形量を、パ
イロット弁に加えている空気圧を徐々に低減させること
により減少させることにより、Ｏリング３５からの漏れ
を発生させ、その微小の漏れ量により低真空圧力を実現
している。Next, the position control operation of the poppet valve body 33 in the low vacuum region, the medium vacuum region, and the high vacuum region will be described. Since the stainless steel valve element 34 has the tapered surface 34a, the cross-sectional area of the gap formed by the valve seat 36 and the tapered surface 34a slightly changes depending on the position where the poppet valve element 33 stops. Therefore, by controlling the stop position of the poppet valve body 33, control for changing the opening degree of the valve by a small amount can be performed. In the middle vacuum region, the taper surface 34a is controlled to stop at a position opposing the valve seat 36, and in the high vacuum region, the taper surface 34a is controlled to stop at a position slightly away from the valve seat 36. And
In the low vacuum region and the low vacuum region closer to the atmospheric pressure, the amount of elastic deformation of the O-ring 35 in the completely shut off state is reduced by gradually reducing the air pressure applied to the pilot valve. Leakage from the O-ring 35 is generated, and low vacuum pressure is realized by the small amount of leakage.
【００２２】シーケンス回路６５は、インターフェース
回路６６を介して中央制御装置より、真空チャンバ１１
の真空圧力値の指示をコマンド信号として受け、第１電
磁弁６０を開き、第２電磁弁６１を閉じると共に、真空
圧力制御回路６７にその真空圧力値の指示を与える。真
空圧力制御回路６７は、インターフェース回路６６によ
り与えられた目標真空圧力値と、圧力センサ１７が計測
した真空チャンバ１１内の現在の真空圧力値を比較し
て、両者が一致するように、真空比例開閉弁１８の弁開
度を制御するため、パルスドライブ回路６８を介して時
間開閉動作弁６２の給気側比例弁７４及び排気側比例弁
７５を制御する。すなわち、真空チャンバ１１内の真空
圧力値がコマンド信号より大気圧に近い場合は、ピスト
ン４１の位置を上に移動させて真空比例開閉弁１８の弁
開度大きくし、真空チャンバ１１内の真空圧力値がコマ
ンド信号より絶対真空に近い場合は、ピストン４１の位
置を下に移動させて真空比例開閉弁１８の弁開度を小さ
くする。ここで、パルスドライブ回路６８は、真空圧力
制御回路６７からの信号を受けて、その信号をパルス信
号に変換し、開閉信号として給気側比例弁７４及び排気
側比例弁７５に供給する。給気側比例弁７４及び排気側
比例弁７５は、パルス信号に応じた時間開閉動作するこ
とで真空比例開閉弁１８への供給圧力を調節する。The sequence circuit 65 is supplied from the central control unit via the interface circuit 66 to the vacuum chamber 11.
Is received as a command signal, the first solenoid valve 60 is opened, the second solenoid valve 61 is closed, and the vacuum pressure control circuit 67 is given the vacuum pressure value. The vacuum pressure control circuit 67 compares the target vacuum pressure value provided by the interface circuit 66 with the current vacuum pressure value in the vacuum chamber 11 measured by the pressure sensor 17, and adjusts the vacuum proportional value so that the two values match. In order to control the opening degree of the opening / closing valve 18, the supply-side proportional valve 74 and the exhaust-side proportional valve 75 of the time opening / closing operation valve 62 are controlled via the pulse drive circuit 68. That is, when the vacuum pressure value in the vacuum chamber 11 is closer to the atmospheric pressure than the command signal, the position of the piston 41 is moved upward to increase the valve opening of the vacuum proportional on-off valve 18, and the vacuum pressure in the vacuum chamber 11 is increased. When the value is closer to the absolute vacuum than the command signal, the position of the piston 41 is moved downward to reduce the valve opening of the vacuum proportional on-off valve 18. Here, the pulse drive circuit 68 receives a signal from the vacuum pressure control circuit 67, converts the signal into a pulse signal, and supplies the pulse signal to the supply proportional valve 74 and the exhaust proportional valve 75 as an opening / closing signal. The supply-side proportional valve 74 and the exhaust-side proportional valve 75 adjust the supply pressure to the vacuum proportional on-off valve 18 by opening and closing for a time according to the pulse signal.
【００２３】ここで、給気側比例弁７４及び排気側比例
弁７５は共に、パルス入力電圧に応じて弁体を弁座から
所定距離離すための機能を有する電磁弁である。パルス
ドライブ回路６８は、給気側比例弁７４を駆動すること
により、真空比例開閉弁１８に駆動エアを供給する。同
時にパルスドライブ回路６８は、排気側比例弁７５を駆
動することにより、真空比例開閉弁１８に供給される駆
動エアを排気配管に接続して駆動エアの供給圧力を調整
する。真空比例開閉弁１８に供給される駆動エアの圧力
が給気配管に接続する給気側比例弁７４と、排気配管に
接続する排気側比例弁７５とを同時に、パルスドライブ
回路６８によりパルス電圧で駆動しているので、高い応
答速度でピストン４１を所定の位置に正確に停止させる
ことができる。Here, both the supply side proportional valve 74 and the exhaust side proportional valve 75 are electromagnetic valves having a function of separating the valve body from the valve seat by a predetermined distance in accordance with the pulse input voltage. The pulse drive circuit 68 supplies driving air to the vacuum proportional on-off valve 18 by driving the air supply side proportional valve 74. At the same time, the pulse drive circuit 68 drives the exhaust side proportional valve 75 to connect the drive air supplied to the vacuum proportional on-off valve 18 to the exhaust pipe and adjust the supply pressure of the drive air. When the pressure of the driving air supplied to the vacuum proportional on-off valve 18 is increased, the supply side proportional valve 74 connected to the supply pipe and the exhaust side proportional valve 75 connected to the exhaust pipe are simultaneously pulsed by the pulse drive circuit 68 with the pulse voltage. Since the piston 41 is driven, the piston 41 can be accurately stopped at a predetermined position at a high response speed.
【００２４】すなわち、給気側比例弁７４及び排気側比
例弁７５とが、同じ一定周期の電気パルス信号により駆
動され、その一定パルスの間で電磁弁のオン時間とオフ
時間の時間比率を換えることにより、給気側比例弁７４
と排気側比例弁７５とを通過する空気量を変化させてい
る。ここで、給気側比例弁７４と排気側比例弁７５との
デューティ比は、位置制御回路６４により次のように定
められる。弁開度指令値より弁開度を開く方向に動作さ
せるときは、給気側比例弁７４のデューティを大きくす
る。これにより、真空比例開閉弁１８に給気される空気
流量は増加し、真空比例開閉弁１８内部の空気圧力は増
加し、弁は開く方向に動作する。この結果は、ポテンシ
ョメータ５０によりフィードバックされて位置制御回路
６４に入力される。ポテンショメータ５０の計測値と弁
開度指令値とが近づくと、給気側比例弁７４のデューテ
ィ比は小さくなり、完全に一致するとデューティ比はバ
イアス値となる。That is, the supply side proportional valve 74 and the exhaust side proportional valve 75 are driven by an electric pulse signal having the same constant period, and the time ratio between the ON time and the OFF time of the solenoid valve is changed between the constant pulses. Thus, the supply side proportional valve 74
And the amount of air passing through the exhaust side proportional valve 75 is changed. Here, the duty ratio of the supply side proportional valve 74 and the exhaust side proportional valve 75 is determined by the position control circuit 64 as follows. When operating in the direction to open the valve opening from the valve opening command value, the duty of the supply side proportional valve 74 is increased. As a result, the flow rate of air supplied to the vacuum proportional on-off valve 18 increases, the air pressure inside the vacuum proportional on-off valve 18 increases, and the valve operates in the opening direction. This result is fed back by the potentiometer 50 and input to the position control circuit 64. When the measured value of the potentiometer 50 approaches the valve opening command value, the duty ratio of the supply side proportional valve 74 decreases, and when they completely match, the duty ratio becomes a bias value.
【００２５】弁開度指令値より弁開度を閉じる方向に動
作させるときは、排気側比例弁７５のデューティ比を大
きくする。これにより、真空比例開閉弁１８より排気さ
れる空気流量は増加し、真空比例開閉弁１８内部の空気
圧力は減少し、弁は閉じる方向に動作する。この結果
は、ポテンショメータ５０によりフィードバックされて
位置制御回路６４に入力される。ポテンショメータ５０
の計測値と弁開度指令値とが近づくと、排気側比例弁７
５のデューティ比は小さくなり、完全に一致するとデュ
ーティ比はバイアス値となる。バイアスは、パルス信号
に対する電磁弁動作の不感帯をなくすために与えてい
る。電磁弁に不感帯があるのは、電磁弁に働く空気圧力
の面圧荷重と、電磁弁内部にある復帰バネのためであ
る。When operating in the direction to close the valve opening from the valve opening command value, the duty ratio of the exhaust side proportional valve 75 is increased. As a result, the flow rate of air exhausted from the vacuum proportional on-off valve 18 increases, the air pressure inside the vacuum proportional on-off valve 18 decreases, and the valve operates in the closing direction. This result is fed back by the potentiometer 50 and input to the position control circuit 64. Potentiometer 50
When the measured value of the valve approaches the valve opening command value, the exhaust-side proportional valve 7
The duty ratio of No. 5 decreases, and when they completely match, the duty ratio becomes a bias value. The bias is provided to eliminate the dead zone of the operation of the solenoid valve with respect to the pulse signal. The dead zone of the solenoid valve is due to the surface pressure load of air pressure acting on the solenoid valve and the return spring inside the solenoid valve.
【００２６】例えば、真空チャンバ１１内の真空圧力が
コマンド信号より大気圧に近い場合、ポペット弁体３３
を少し上に移動させて弁開度を大きくし、真空ポンプ１
９により吸引するプロセスガスの量を多くすることによ
り、真空チャンバ１１内の真空圧力値をコマンド信号で
指示された真空圧力値に一致させることができる。すな
わち、真空圧力制御回路６７がパルスドライブ回路６８
を介して、給気側比例弁７４にパルス電圧を与えること
により、給気側比例弁７４の弁体を弁座から離間させ、
真空比例開閉弁１８に対して駆動エアを多く供給するこ
とができ、ピストン４１が上に移動され、ポペット弁体
３３が上に移動され、テーパ面３４ａと弁座３６とが構
成する隙間の断面積が大きくなる。ここで、給気側比例
弁７４を駆動させるだけでは、所定の位置でピストン４
１を停止させることは困難である。ピストン４１の行き
過ぎ等が発生するためである。本実施の形態の真空圧力
制御システムでは、ピストン４１が行き過ぎたとき、排
気側比例弁７５により、真空比例開閉弁１８に供給する
駆動エア圧力を下げているので、迅速かつ正確にピスト
ン４１を所定の位置で停止させることができる。For example, when the vacuum pressure in the vacuum chamber 11 is closer to the atmospheric pressure than the command signal, the poppet valve body 33
Is moved slightly upward to increase the valve opening, and the vacuum pump 1
By increasing the amount of the process gas to be sucked in 9, the vacuum pressure value in the vacuum chamber 11 can be made to match the vacuum pressure value specified by the command signal. That is, the vacuum pressure control circuit 67 is switched to the pulse drive circuit 68
By applying a pulse voltage to the air supply side proportional valve 74 through the valve, the valve body of the air supply side proportional valve 74 is separated from the valve seat,
A large amount of drive air can be supplied to the vacuum proportional on-off valve 18, the piston 41 is moved upward, the poppet valve body 33 is moved upward, and the gap formed by the tapered surface 34a and the valve seat 36 is cut. The area increases. Here, simply by driving the air supply side proportional valve 74, the piston 4
Stopping 1 is difficult. This is because excessive movement of the piston 41 occurs. In the vacuum pressure control system according to the present embodiment, when the piston 41 goes too far, the drive air pressure supplied to the vacuum proportional on-off valve 18 is reduced by the exhaust side proportional valve 75, so that the piston 41 can be quickly and accurately specified. Can be stopped at the position.
【００２７】また、例えば、真空チャンバ１１内の真空
圧力がコマンド信号より絶対真空に近い場合、ポペット
弁体３３を少し下に移動させて弁開度を小さくし、真空
ポンプ１９により吸引するプロセスガスの量を少なくす
ることにより、真空チャンバ１１内の真空圧力値をコマ
ンド信号で指示された真空圧力値に一致させることがで
きる。すなわち、真空圧力制御回路６７がパルスドライ
ブ回路６８を介して、排気側比例弁７５にパルス電圧を
与えることにより、排気側比例弁７５の弁体を弁座から
離間させ、真空比例開閉弁１８に対して駆動エアの供給
を停止し排気を増やすことができ、ピストン４１が下に
移動され、ポペット弁体３３が下に移動され、テーパ面
３４ａと弁座３６とが構成する隙間の断面積が小さくな
る。ここで、排気側比例弁７５を駆動させるだけでは、
所定の位置でピストン４１を停止させることは困難であ
る。ピストン４１の行き過ぎ等が発生するためである。
本実施の形態の真空圧力制御システムでは、ピストン４
１が行き過ぎたとき、給気側比例弁７４により、真空比
例開閉弁１８に供給する駆動エア圧力を上げているの
で、迅速かつ正確にピストン４１を所定の位置で停止さ
せることができる。For example, when the vacuum pressure in the vacuum chamber 11 is closer to the absolute vacuum than the command signal, the poppet valve body 33 is moved slightly downward to reduce the valve opening and the process gas sucked by the vacuum pump 19 Is reduced, the vacuum pressure value in the vacuum chamber 11 can be made to match the vacuum pressure value specified by the command signal. That is, the vacuum pressure control circuit 67 applies a pulse voltage to the exhaust-side proportional valve 75 via the pulse drive circuit 68, thereby separating the valve body of the exhaust-side proportional valve 75 from the valve seat. On the other hand, the supply of the driving air can be stopped to increase the exhaust, the piston 41 is moved downward, the poppet valve body 33 is moved downward, and the sectional area of the gap formed by the tapered surface 34a and the valve seat 36 is reduced. Become smaller. Here, only by driving the exhaust side proportional valve 75,
It is difficult to stop the piston 41 at a predetermined position. This is because excessive movement of the piston 41 occurs.
In the vacuum pressure control system of the present embodiment, the piston 4
When 1 is excessive, since the drive air pressure supplied to the vacuum proportional on-off valve 18 is increased by the supply side proportional valve 74, the piston 41 can be stopped quickly and accurately at a predetermined position.
【００２８】本実施の形態の真空圧力制御装置の効果を
実験データとして、図６、図７に示す。使用しているＯ
リング３５は、サイズＪＩＳ Ｐ８０、材質はフッ素ゴ
ム、ゴム硬度７５Ｈｓ（ショアＡ）、内径７９．６ｍ
ｍ、外径９１ｍｍ、中心径８５．７ｍｍ、外周長さ２
６．９２ｍｍである。図６では、横軸にＯリング３５の
１ｃｍ当たりに加える荷重、単位Ｋｇｆ／ｃｍ、を採
り、縦軸にＯリング３５のつぶれる量を示す弾性体変形
量、単位μｍを採っている。ここで、荷重は、Ｏリング
３５に加えられた力をＯリング３５の外周長さで除した
ものである。図６に示すように、Ｏリング３５に加える
荷重と弾性変形量とはリニアな関係にあり、Ｏリング３
５に加える荷重をコントロールすることにより、任意の
弾性変形量を実現できることがわかる。FIGS. 6 and 7 show the effect of the vacuum pressure control device of the present embodiment as experimental data. O used
The ring 35 is size JIS P80, the material is fluoro rubber, rubber hardness 75Hs (Shore A), inner diameter 79.6m
m, outer diameter 91mm, center diameter 85.7mm, outer peripheral length 2
6.92 mm. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the load applied per 1 cm of the O-ring 35, in units of Kgf / cm, and the vertical axis indicates the amount of deformation of the elastic body, which indicates the amount of collapse of the O-ring 35, in units of μm. Here, the load is obtained by dividing the force applied to the O-ring 35 by the outer peripheral length of the O-ring 35. As shown in FIG. 6, the load applied to the O-ring 35 and the amount of elastic deformation have a linear relationship.
It is understood that an arbitrary amount of elastic deformation can be realized by controlling the load applied to No. 5.
【００２９】図７では、横軸にＯリング３５のつぶれる
量を示す弾性体変形量、単位μｍを採り、縦軸に真空比
例開閉弁１８における流量、単位ＳＬＭ（スタンダード
リットル／分）を採っている。図７に示すデータは特定
の容量の真空比例開閉弁１８における実験値である。実
験値は、真空容器１１内を大気圧に近い低真空圧力とし
たときの真空比例制開閉弁の流量を計測している。各線
は、低真空圧力Ｐ20＝２０ＫＰａ（１５０Ｔｏｒｒ）、
Ｐ40＝４０ＫＰａ（３００Ｔｏｒｒ）、Ｐ60＝６０ＫＰ
ａ（４５０Ｔｏｒｒ）、Ｐ70＝７０ＫＰａ（５３０Ｔｏ
ｒｒ）、Ｐ93＝９３ＫＰａ（７００Ｔｏｒｒ）における
データを示している。図７に示すように、Ｏリング３５
の弾性変形量と流量とは、流量が１ＳＬＭ以上の領域で
ほぼリニアな関係にあることがわかる。従って、大気圧
に近い低真空圧力領域では、真空比例開閉弁１８を１Ｓ
ＬＭ〜１０ＳＬＭ程度の範囲で使用することが多いの
で、パイロット弁に加える空気圧と流量がほぼリニアな
関係となり、パイロット弁に加える空気圧をコントロー
ルすることにより、真空比例開閉弁１８の流量を正確に
制御でき、これにより、大気圧に近い低真空圧力領域で
真空圧を正確に制御することができる。本実施の形態に
おいては、真空容器１１内の圧力を圧力センサ１７の計
測値によりフィードバック制御しているが、目標真空圧
力または計測した真空圧力に応じて、図７における流量
を選択してフィードバックするときの係数を変化させ
て、真空圧力に最適な応答性の高い制御を行っている。In FIG. 7, the horizontal axis indicates the amount of deformation of the elastic body indicating the amount of collapse of the O-ring 35 in units of μm, and the vertical axis indicates the flow rate in the vacuum proportional on-off valve 18 and the unit SLM (standard liter / minute). I have. The data shown in FIG. 7 is an experimental value for a vacuum proportional on-off valve 18 having a specific capacity. The experimental value is obtained by measuring the flow rate of the vacuum proportional control on-off valve when the inside of the vacuum vessel 11 is set at a low vacuum pressure close to the atmospheric pressure. Each line has a low vacuum pressure P 20 = 20 KPa (150 Torr),
P 40 = 40 KPa (300 Torr), P 60 = 60 KP
a (450 Torr), P 70 = 70 KPa (530 To
rr), P 93 = 93 KPa (700 Torr). As shown in FIG.
It can be seen that the amount of elastic deformation and the flow rate are substantially linear in the region where the flow rate is 1 SLM or more. Therefore, in a low vacuum pressure region close to the atmospheric pressure, the vacuum proportional on-off valve 18 is set to 1 S
Since it is often used in the range of about LM to 10 SLM, the air pressure applied to the pilot valve and the flow rate have a substantially linear relationship. By controlling the air pressure applied to the pilot valve, the flow rate of the vacuum proportional on-off valve 18 is accurately controlled. Thus, the vacuum pressure can be accurately controlled in a low vacuum pressure region close to the atmospheric pressure. In the present embodiment, the pressure in the vacuum vessel 11 is feedback-controlled by the measurement value of the pressure sensor 17, but the flow rate in FIG. 7 is selected and fed back according to the target vacuum pressure or the measured vacuum pressure. By changing the coefficient at the time, control with high responsiveness optimal to vacuum pressure is performed.
【００３０】さらに、流量１ＳＬＭ以下の領域において
も、弾性変形量と流量との関係をマップ等のデータとし
て記憶させておけば、Ｏリング３５のつぶし量を所定値
とすることにより、１ＳＬＭ以下の流量をコントロール
することも可能である。この問題は、本実施の形態のよ
うにフィードバック制御していれば生じない。また、図
７からわかるように、真空比例開閉弁１８の流量は、弾
性体変形量であるＯリング３５のつぶれ量と１対１の関
係にあるので、Ｏリング３５のつぶし量を本実施の形態
のように、パイロット弁にかける空気圧で制御せずに、
サーボモータ等を利用した直線送り装置によりＯリング
３５のつぶし量を制御しても同様である。Further, even in a region where the flow rate is 1 SLM or less, the relationship between the elastic deformation amount and the flow rate is stored as data such as a map. It is also possible to control the flow rate. This problem does not occur if feedback control is performed as in the present embodiment. As can be seen from FIG. 7, the flow rate of the vacuum proportional on-off valve 18 has a one-to-one relationship with the amount of deformation of the O-ring 35, which is the amount of deformation of the elastic body. As in the form, without controlling with the air pressure applied to the pilot valve,
The same applies when the amount of crushing of the O-ring 35 is controlled by a linear feeder using a servomotor or the like.
【００３１】以上詳細に説明したように、本実施の形態
の真空圧力制御装置によれば、真空容器１１と真空ポン
プ１９とを接続する配管上にあって開度を変化させるこ
とにより真空容器内の真空圧力を変化させる真空比例開
閉弁１８と、真空容器１１内の真空圧力を計測する圧力
センサ１７とを有し、圧力センサ１７の出力に基づいて
真空比例開閉弁１８の開度を制御する真空圧力制御装置
であって、（ａ）真空比例開閉弁１８が、水平弁座部３
６ａと、水平弁座部３６ａと当接または離間するＯリン
グ３５を備える弁体とを有すること、（ｂ）真空圧力制
御装置が、圧力センサ１７の出力に基づいて、Ｏリング
３５の弾性変形量を変化させ、Ｏリング３５からの漏れ
量を変化させることにより、真空容器内１１の圧力を制
御しているので、真空容器１１内を大気圧に近い低真空
圧力領域に正確にコントロールすることができる。As described in detail above, according to the vacuum pressure control device of the present embodiment, the degree of opening is changed on the pipe connecting the vacuum vessel 11 and the vacuum pump 19, so that the inside of the vacuum vessel is changed. And a pressure sensor 17 for measuring the vacuum pressure in the vacuum vessel 11, and controls the opening of the vacuum proportional on-off valve 18 based on the output of the pressure sensor 17. A vacuum pressure control device, wherein (a) the vacuum proportional on-off valve 18 is
6a, and a valve body provided with an O-ring 35 that comes into contact with or separates from the horizontal valve seat portion 36a. (B) The vacuum pressure control device elastically deforms the O-ring 35 based on the output of the pressure sensor 17. Since the pressure in the vacuum chamber 11 is controlled by changing the amount and the amount of leakage from the O-ring 35, it is necessary to accurately control the inside of the vacuum chamber 11 to a low vacuum pressure region close to the atmospheric pressure. Can be.
【００３２】また、Ｏリング３５に加える力がＯリング
３５の弾性変形量とリニアな関係にあることを利用して
いるので、制御が単純であり、制御装置を低コスト化で
きる。ここで、弾性シール部材としては、Ｏリングの他
に、例えば、断面が三角形のゴム部材を弁体下面水平部
に接着、焼き付け等しても良い。Ｏリング３５を利用す
ると、品質の安定性等を確保できる利点がある。また、
真空比例開閉弁１８が、弁体を移動するためのパイロッ
ト弁を有し、真空圧力制御装置が、パイロット弁に供給
する空気圧を変化させることにより、Ｏリング３５の弾
性変形量を変化させているので、従来の真空圧力制御シ
ステムをそのまま利用することも可能であり、コストダ
ウンできる。また、Ｏリング３５の弾性変形量を所定値
以上とすることにより、漏れを無くして真空比例開閉弁
１８を完全遮断することができる。Further, since the fact that the force applied to the O-ring 35 has a linear relationship with the amount of elastic deformation of the O-ring 35 is utilized, the control is simple and the cost of the control device can be reduced. Here, in addition to the O-ring, for example, a rubber member having a triangular cross section may be bonded or baked to the horizontal portion of the lower surface of the valve body as the elastic seal member. The use of the O-ring 35 has an advantage that quality stability and the like can be ensured. Also,
The vacuum proportional on-off valve 18 has a pilot valve for moving the valve body, and the vacuum pressure control device changes the amount of elastic deformation of the O-ring 35 by changing the air pressure supplied to the pilot valve. Therefore, the conventional vacuum pressure control system can be used as it is, and the cost can be reduced. Further, by setting the amount of elastic deformation of the O-ring 35 to a predetermined value or more, the vacuum proportional on-off valve 18 can be completely shut off without leakage.
【００３３】以上、本発明の真空圧力制御システムの実
施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態
に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
例えば、Ｏリングに所定の荷重を加える制御を行うので
はなく、Ｏリングを所定量弾性変形させるために、ステ
ッピングモータやサーボモータ等を用いた直線送り装置
を用いても良い。弾性シール部材としては、断面が円形
のものでなくとも良いし、断面が三角形状等のゴム部材
を接着等しても良い。Although the embodiment of the vacuum pressure control system of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.
For example, instead of performing control for applying a predetermined load to the O-ring, a linear feeder using a stepping motor, a servomotor, or the like may be used to elastically deform the O-ring by a predetermined amount. The elastic seal member does not need to have a circular cross section, and may be a rubber member having a triangular cross section or the like.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明の真空圧力制御装置によれば、真
空容器と真空ポンプとを接続する配管上にあって開度を
変化させることにより真空容器内の真空圧力を変化させ
る真空比例開閉弁と、真空容器内の真空圧力を計測する
圧力センサとを有し、圧力センサの出力に基づいて真空
比例開閉弁の開度を制御する真空圧力制御装置であっ
て、（ａ）真空比例開閉弁が、弁座と、弁座と当接また
は離間する弾性シール部材を備える弁体とを有するこ
と、（ｂ）真空圧力制御装置が、圧力センサの出力に基
づいて、弾性シール部材の弾性変形量を変化させ、弾性
シール部材からの漏れ量を変化させることにより、真空
容器内の圧力を制御しているので、真空容器内を大気圧
に近い低真空圧力領域に正確にコントロールすることが
できる。According to the vacuum pressure control device of the present invention, a vacuum proportional opening / closing valve which is on a pipe connecting a vacuum container and a vacuum pump and changes the opening degree to change the vacuum pressure in the vacuum container. And a pressure sensor for measuring the vacuum pressure in the vacuum vessel, wherein the vacuum pressure control device controls the opening of the vacuum proportional on-off valve based on the output of the pressure sensor, and (a) the vacuum proportional on-off valve Has a valve seat and a valve body provided with an elastic seal member which comes into contact with or separates from the valve seat. (B) The vacuum pressure control device is configured to determine the amount of elastic deformation of the elastic seal member based on the output of the pressure sensor. The pressure in the vacuum vessel is controlled by changing the pressure and the amount of leakage from the elastic seal member, so that the inside of the vacuum vessel can be accurately controlled to a low vacuum pressure region close to the atmospheric pressure.
【図１】本発明で使用する真空比例開閉弁の構成を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a vacuum proportional on-off valve used in the present invention.
【図２】本発明で使用する真空比例開閉弁の弁座付近の
構成を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration near a valve seat of a vacuum proportional on-off valve used in the present invention.
【図３】本発明の真空圧力制御装置のハードウェアを示
すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing hardware of a vacuum pressure control device of the present invention.
【図４】時間開閉動作弁の構成を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a time opening / closing operation valve.
【図５】本発明の真空圧力制御装置が使用される真空圧
力制御システムの全体構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of a vacuum pressure control system using the vacuum pressure control device of the present invention.
【図６】本発明の効果を示す第１データ図である。FIG. 6 is a first data diagram showing the effect of the present invention.
【図７】本発明の効果を示す第２データ図である。FIG. 7 is a second data diagram showing the effect of the present invention.
【図８】従来の弁座付近の構成を示す第１図である。FIG. 8 is a first diagram showing a configuration near a conventional valve seat.
【図９】従来の弁座付近の構成を示す第２図である。FIG. 9 is a second diagram showing a configuration near a conventional valve seat.
１１ 真空チャンバ １７ 圧力センサ １８ 真空比例開閉弁 １９ 真空ポンプ ３１ ベローズ式ポペット弁 ３２ パイロットシリンダ ３３ ポペット弁体 ３４ ステンレス弁体 ３４ａ テーパ面 ３５ Ｏリング ３６ 弁座 ３６ａ 水平弁座部 ５０ ポテンショメータ ６２ 時間開閉動作弁 ６４ 位置制御回路 ７４ 給気側比例弁 ７５ 排気側比例弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Vacuum chamber 17 Pressure sensor 18 Vacuum proportional opening / closing valve 19 Vacuum pump 31 Bellows type poppet valve 32 Pilot cylinder 33 Poppet valve body 34 Stainless steel valve body 34a Tapered surface 35 O-ring 36 Valve seat 36a Horizontal valve seat 50 Potentiometer 62 Time opening / closing operation Valve 64 Position control circuit 74 Supply side proportional valve 75 Exhaust side proportional valve
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H052 AA01 BA02 CA24 EA09 3H066 AA01 BA38 3H086 CA04 CB01 CB13 CC03 CC05 CC15 CD02 5H316 BB01 DD20 EE02 EE09 EE12 FF12 FF37 GG11 HH02 HH11 KK10 Continued on the front page F term (reference) 3H052 AA01 BA02 CA24 EA09 3H066 AA01 BA38 3H086 CA04 CB01 CB13 CC03 CC05 CC15 CD02 5H316 BB01 DD20 EE02 EE09 EE12 FF12 FF37 GG11 HH02 HH11 KK10
Claims (5)
上にあって開度を変化させることにより真空容器内の真
空圧力を変化させる真空比例開閉弁と、真空容器内の真
空圧力を計測する圧力センサとを有し、圧力センサの出
力に基づいて真空比例開閉弁の開度を制御する真空圧力
制御装置において、 （１）前記真空比例開閉弁が、弁座と、前記弁座と当接
または離間する弾性シール部材を備える弁体とを有する
こと、 （２）前記真空圧力制御装置が、前記圧力センサの出力
に基づいて、前記弾性シール部材の弾性変形量を変化さ
せ、前記弾性シール部材からの漏れ量を変化させること
により、前記真空容器内の圧力を制御すること、を特徴
とする真空圧力制御装置。1. A vacuum proportional on-off valve which is on a pipe connecting a vacuum container and a vacuum pump and changes an opening degree to change a vacuum pressure in the vacuum container, and measures a vacuum pressure in the vacuum container. A vacuum pressure control device, comprising: a pressure sensor; and controlling an opening of the vacuum proportional on-off valve based on an output of the pressure sensor. (1) The vacuum proportional on-off valve is in contact with a valve seat and the valve seat. Or (2) the vacuum pressure control device changes an elastic deformation amount of the elastic seal member based on an output of the pressure sensor, and A pressure in the vacuum vessel is controlled by changing a leakage amount from the vacuum pressure control device.
おいて、 前記弾性シール部材に加える力を変化させることによ
り、前記弾性シール部材の弾性変形量を変化させること
を特徴とする真空圧力制御装置。2. The vacuum pressure control device according to claim 1, wherein the amount of elastic deformation of the elastic seal member is changed by changing a force applied to the elastic seal member. .
おいて、 前記真空比例開閉弁が、前記弁体を移動するためのパイ
ロット弁を有し、 前記真空圧力制御装置が、前記パイロット弁に供給する
空気圧を変化させることにより、前記弾性シール部材の
弾性変形量を変化させることを特徴とする真空圧力制御
装置。3. The vacuum pressure control device according to claim 2, wherein the vacuum proportional on-off valve has a pilot valve for moving the valve element, and the vacuum pressure control device supplies the pilot valve to the pilot valve. The amount of elastic deformation of the elastic seal member is changed by changing the air pressure to be applied.
記載する真空圧力制御装置において、 前記弾性シール部材が、Ｏリングであることを特徴とす
る真空圧力制御装置。4. The vacuum pressure control device according to claim 1, wherein the elastic seal member is an O-ring.
記載する真空圧力制御装置において、 前記弾性シール部材の弾性変形量を所定値以上とするこ
とにより、前記漏れを無くして前記真空比例開閉弁を遮
断することを特徴とする真空圧力制御装置。5. The vacuum pressure control device according to claim 1, wherein the amount of elastic deformation of the elastic seal member is equal to or more than a predetermined value, thereby eliminating the leakage and reducing the vacuum pressure. A vacuum pressure control device characterized by shutting off a proportional on-off valve.
Priority Applications (1)
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| JP32369098A Division JP3619032B2 (en) | 1998-11-13 | 1998-11-13 | Vacuum pressure control valve |
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|---|---|---|---|---|
| KR100987466B1 (en) | 2007-08-29 | 2010-10-13 | 씨케이디 가부시키 가이샤 | Vacuum opening and closing valve |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225688A patent/JP3777311B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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