JPH0326302B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空圧レギユレータに関し、一層詳細
には、圧電素子を含むノズルフラツパと負圧力を
検出するための圧力センサとを内蔵し、前記圧電
素子に印加される電気信号に比例して、ノズル背
圧を変化させてパイロツト弁を開閉し、これによ
つて負圧力を調整して常時所望の負圧を精度よく
得るよう構成した真空圧レギユレータに関する。

一般に、吸着盤や半導体製造装置のように所定
の負圧を必要とする場合、その負圧をコントロー
ルするために流体レギユレータが広汎に採用され
ている。

出願人もこの種のレギユレータを開発し、例え
ば、実願昭第50−27210号として実用新案登録出
願を行つた。「真空圧力調整弁」として出願され
たこのレギユレータは以下の構成を有する。すな
わち、第１図に示すように、このレギユレータＡ
は弁本体１と大気連通穴を有するボンネツト２お
よび前記弁本体１とボンネツト２との接合部位に
張設されるダイヤフラム３を含む。この場合、ダ
イヤフラム３の略中央部にはダイヤフラム受３ａ
が取着されており、当該ダイヤフラム受３ａには
ボンネツト２側から弁本体１側に大気を導入する
ための大気流入孔３ｂが穿設されている。

一方、前記弁本体１には真空ポンプに接続され
る第１のポート４と、吸着盤等の負圧機器に接続
される第２のポート５が形成されると共に、前記
夫々のポート４，５を連通する通路が画成され
る。前記通路には当該通路の開閉を行う弁体６が
臨んでおり、当該弁体６から延在するロツドは前
記ダイヤフラム３の略中央部に位置して前記大気
流入孔３ｂを開閉する弁体３ｃに当接する。

前記ボンネツト２の内部にはばね７が配設され
る。前記ばね７の一端側は前記ダイヤフラム受３
ａと係合して、他端側はばね受板８と係合する。
ばね受板８は螺子９と螺合する。すなわち、前記
ばね７は当該螺子９の螺回動作によつてその弾発
力を調節するように構成される。

前記のように構成されるレギユレータＡの螺子
９を螺回してばね７に所定の弾発力を生じさせ、
その弾発力でダイヤフラム３を押圧すると前記弁
体６の通路に対する圧接力若しくは間隙が調整さ
れることになる。この状態で前記第１ポート４に
接続している真空ポンプを駆動すると、第２ポー
ト５側の圧力が低下して前記ダイヤフラム３に押
圧力が働く。そして、前記ばね７の弾発力と前記
押圧力がバランスすると、前記弁体によつて第１
ポート４と第２ポート５を連通している通路が閉
塞され、第２ポート５側に接続される負圧機器に
所定の負圧が生じる。

ところで、前記のようなレギユレータＡの場
合、一般的に、負圧の設定を螺子９の先端部に係
着された摘により手動で行つているため、負圧の
設定が容易に出来ないばかりか、高精度な圧力設
定をすることが到底困難であるという欠点が指摘
されていた。

そこで、圧力の設定を電気信号で行い、その負
圧を精度よく保持するために電気的に制御される
アクチユエータを用いることが考えられる。然し
ながら、この場合、前記アクチユエータ等は比較
的高価であるため、装置の製造コストが高騰する
ばかりか装置全体として占有するスペースが大き
くなるという不都合を回避することが出来ない。

本発明は前記の不都合を克服するためになされ
たものであつて、圧電素子を用いたノズルフラツ
パ機構と、このノズルフラツパ機構のノズル背圧
によつて変位するダイヤフラムと、前記ダイヤフ
ラムの変位に応じて吸引通路を開閉制御する弁体
と、吸引通路の負圧力を検出する圧力検出センサ
とを一体的に組み込み、前記ノズルフラツパ機構
を入力電気信号によつて駆動してノズル背圧を変
化させ、これによつて、前記弁体を直接開閉制御
して負圧力の制御を精度よく行うことが可能な、
しかも、構成も簡単で廉価に製造することが出来
る真空圧レギユレータを提供することを目的とす
る。

前記の目的を達成するために、本発明は電気信
号に対応して負圧を調圧する真空圧レギユレータ
であつて、 電気信号により駆動されるノズルフラツパ機構
と、 当該ノズルフラツパ機構により生ずるノズル背
圧の変化に応じて吸引側ポートと負圧側ポートを
連通する通路を開閉すると共に負圧状態から圧力
を上昇させるために前記の夫々のポートに大気を
導入する給気孔の開閉を行うためのパイロツト弁
部と、 前記負圧側ポートに連通する通路に臨み、該負
圧側ポートの圧力を検出し且つ前記圧力信号を電
気信号に変換するセンサと、 入力される電気信号と前記センサからの出力電
気信号とを比較してその偏差に係る信号を前記ノ
ズルフラツパ機構に印加する制御機構と、 を含み、前記ノズルフラツパ機構はノズル背圧室
から排出される流体流量を前記偏差信号に応じて
制御することを特徴とする。

次に、本発明に係る真空圧レギユレータについ
て好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照しなが
ら以下詳細に説明する。

第２図において、参照符号１０は本発明に係る
真空圧レギユレータを示し、この真空圧レギユレ
ータ１０は本体１２とその内部上方に設けられた
ノズルフラツパ機構１４と内部下方に設けられた
パイロツト弁部１６とを含む。ノズルフラツパ機
構１４はパイロツト弁部１６のノズル背圧室１８
に通ずる所定口径のノズル２０と板状のフラツパ
２２とから構成される。前記フラツパ２２の一端
部はノズル２０に対して所定の間隔を有して自由
端として位置決めされると共に、その他端部は本
体１２にねじ２４を介して固定される。前記フラ
ツパ２２は、図に示すように、電極が施された２
枚の圧電セラミツク２６ａ，２６ｂとこれらの圧
電セラミツク２６ａ，２６ｂに挟持された電極２
８とからなる、所謂、電歪素子で形成され、これ
らの圧電セラミツク２６ａ，２６ｂの夫々に結線
された導線３０を介してコントローラ３２より所
定の電圧が印加されるように構成されている。一
方、パイロツト弁部１６は上下方向に併設された
２枚のダイヤフラム３４，３６とこれらのダイヤ
フラム３４，３６をその略中央で所定間隔離間し
て保持するピストン３８と前記ピストン３８の内
部に画成され、後述する大気圧室に連通する給気
孔３８ａを開閉する弁体４０を含む。弁体４０
は、実質的には前記給気孔３８ａを開閉する砲弾
型の突部４２と、この突部４２から下方に延在す
るロツド４４と、前記ロツド４４の先端部に固着
された内弁４６とから基本的に構成され、この弁
体４０は内弁４６に押圧するコイルスプリング４
８の作用下に前記突部４２をピストン３８の給気
孔３８ａに圧接している。従つて、通常状態にお
いては、内弁４６の側部は本体１２によつて画成
される弁座５０に対して着座し、本体１２に画成
され後述する真空ポンプに接続する第１のポート
５２と負圧機器と接続する第２のポート５４とを
連通する通路５６、室５８、通路６０の連通状態
を遮断する。

次に、本体１２には前記第１ポート５２の上方
にあつて供給される空気を導入するための第３の
ポート６２が画成され、この第３ポート62は通路
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄおよび６４ｅを
介してノズル背圧室１８に連通している。この場
合、通路６４ｄにはオリフイス６６が配設され
る。なお、通路６４ｂからは通路６４ｆが分岐
し、ダイヤフラム３４と３６とにより画成される
供給圧力室６８に連通している。また、ダイヤフ
ラム３６と本体１２により画成される大気圧室７
０は通路７２を介して大気側と連通状態にある。
なお、第２ポート５４からは通路７４ａ，７４
ｂ，７４ｃが延在し、本体１２に画成された凹部
７６に連通している。この凹部７６には圧力セン
サ７８が固着され、この圧力センサ７８は、例え
ば、その内部に図示しない半導体ダイヤフラムを
含む。この半導体ダイヤフラムの変位量は電圧の
変化量として取り出され、導線８０を介してコン
トローラ３２に導入されるよう構成している。す
なわち、通路７４ａ及至７４ｃを介して負圧力が
この圧力センサ７８に導入されると、半導体ダイ
ヤフラムの変位により電気抵抗の値が変化し、こ
れを利用して前記負圧力を電気信号として検出す
ることが可能である。

次いで、第３図に示すように、本発明に係る真
空圧レギユレータ１０の第１ポート５２に管路９
０の一端側を接続し、当該管路９０の他端側には
真空ポンプ９２を接続する。一方、第２ポート５
４には管路９４によつて負圧機器９６を接続する
と共に、前記管路９４はその途中で分岐して真空
計９８に接続している。また、第３のポート６２
には空気供給源１００からの管路１０２がその途
上にリリーフ弁１０４を介装して接続される。

本発明に係る真空圧レギユレータは基本的には
以上のように構成されるものであり、次にその作
用並びに効果について説明する。

先ず、第４図に示すように、入力電気信号をコ
ントローラ３２に供給すると、このコントローラ
３２は導線３０を介してノズルフラツパ機構１４
に所定の電圧を印加する。すなわち、フラツパ２
２を構成する圧電セラミツク２６ａ，２６ｂはコ
ントローラ３２から供給される電圧の極性によつ
て変位し、この結果、ノズル２０を介してノズル
背圧室１８のノズル背圧が変化する。例えば、以
上のような作用によつて、前記フラツパ２２がノ
ズル２０を閉塞する方向に撓むとすると、前記ノ
ズル背圧室１８のノズル背圧が空気供給源１００
から第３ポート６２を介して供給される空気によ
つて高まることになる。この場合には、前記ノズ
ル背圧がダイヤフラム３４の上面に作用して、ピ
ストン３８が矢印Ａで示すように下降変位し、こ
れに伴つて、弁体４０の突部４２を押圧する。こ
の押圧力はコイルスプリング４８の弾発力に抗し
て弁体４０を押し下げ、この結果、第１ポート５
２、通路５６、室５８、通路６０が夫々連通状態
となり、前記第１ポート５２に接続される真空ポ
ンプ９２の吸引作用下に第２ポート５４側の圧力
が負圧となる。一方、第２ポート５４側の負圧力
は通路７４ａ，７４ｂ，７４ｃを介して凹部７６
に至り、圧力センサ７８の半導体ダイヤフラムを
変位する。その変位力によつて半導体ダイヤフラ
ムは抵抗値を変化させ、その抵抗値に対応する電
圧を発生させてこれを導線８０を介してコントロ
ーラ３２に送給する。すなわち、前記圧力センサ
７８の出力信号がコントローラ３２にフイードバ
ツクされることになる。この場合、第４図に示す
ように、圧力センサ７８のフイードバツク信号を
モニタにより監視することが可能である。そし
て、コントローラ３２ではこのフイードバツク信
号と前記入力信号とを比較し、差があれば修正す
るように再び電圧に係る電気信号をノズルフラツ
パ機構１４の電歪素子からなるフラツパ２２に印
加する。すなわち、フラツパ２２に対してその差
圧に係る電圧を供与し、このようにして常に入力
信号とフイードバツク信号とを付き合わせた制御
がこのコントローラ３２を介して行われる。最終
的には入力信号と出力信号とがその差を顕さなく
なつた時、平衡することになる。このような平衡
状態に至ると入力信号に比例した負圧が第２ポー
ト５４を介して負圧機器９６に得られることにな
る。

そして、真空ポンプ９２を停止すると共に空気
供給源１００からの空気の供給を停止することに
よつて第１ポート５２、第２ポート５４および前
記第２ポート５４に連通する負圧機器９６の内部
の負圧力が上昇する。すなわち、空気供給源１０
０から供給される空気を停止するとノズル背圧室
１８の背圧が低下する。これに伴つて、弁体４０
がコイルスプリング４８の押圧作用下に上昇移動
しようとするが、第１ポート５２乃至第２ポート
５４側は負圧であり、一方、突部４２が当接する
給気孔３８ａ側は大気圧であるため、弁体４０は
当該給気孔３８ａ側の大気圧によつて下方へ押圧
される。この押圧力は前記コイルスプリング４８
の押圧作用に抗して弁体４０の上昇を阻止するた
め、ピストン３８のみが上昇する。従つて、給気
孔３８ａが開口し、これによつて空気が第１ポー
ト５２、第２ポート５４および負圧機器９６側へ
流入して圧力が上昇する。

以上のように、本発明によれば、負圧力はノズ
ルフラツパ機構を活用した高精度の電気−圧力変
換センサでフイードバツクされている。従つて、
結果的には電気信号で容易且つ高精度な負圧力の
制御を行うことが可能となる。しかも、以上の実
施例から容易に諒解されるように、構成も極めて
簡単であり、このため、その制御コストを低減す
ることが出来る。

また、ノズル背圧を制御する機構としては電歪
素子を採用している。従つて、電気的に制御がし
易く、さらに、小型化に優れ、繰返し疲労に対し
ても極めて強い特性を呈する。この結果、真空圧
レギユレータの耐用年数を著しく増加することが
出来るという効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説
明したが、本発明はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、第３ポートに負圧供給機構を
連結し、負圧に係るノズル背圧を変化させて同様
の作用を営むことも可能である等本発明の要旨を
逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の
変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る真空圧力調整弁を示す
縦断面図、第２図は本発明に係る真空圧レギユレ
ータの縦断説明図、第３図は本発明に係る真空圧
レギユレータの実施例を示す配管系統図、第４図
は本発明に係る真空圧レギユレータの作用を示す
ブロツク図である。 １０…真空圧レギユレータ、１２…本体、１４
…ノズルフラツパ機構、１６…パイロツト弁部、
１８…ノズル背圧室、３２…コントローラ、３
４，３６…ダイヤフラム、３８…ピストン、４０
…弁体、５２，５４…ポート、６８…供給圧力
室、７０…大気圧室、７８…圧力センサ、９２…
真空ポンプ、９６…負圧機器、１００…空気供給
源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気信号に対応して負圧を調圧する真空圧レ
   ギユレータであつて、 電気信号により駆動されるノズルフラツパ機構
   と、 当該ノズルフラツパ機構により生ずるノズル背
   圧の変化に応じて吸引側ポートと負圧側ポートを
   連通する通路を開閉すると共に負圧状態から圧力
   を上昇させるために前記の夫々のポートに大気を
   導入する給気孔の開閉を行うためのパイロツト弁
   部と、 前記負圧側ポートに連通する通路に臨み、該負
   圧側ポートの圧力を検出し且つ前記圧力信号を電
   気信号に変換するセンサと、 入力される電気信号と前記センサからの出力電
   気信号とを比較してその偏差に係る信号を前記ノ
   ズルフラツパ機構に印加する制御機構と、 を含み、前記ノズルフラツパ機構はノズル背圧室
   から排出される流体流量を前記偏差信号に応じて
   制御することを特徴とする真空圧レギユレータ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のレギユレータに
   おいて、ノズルフラツパ機構は平板状の電歪素子
   を含むことからなる真空圧レギユレータ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   レギユレータにおいて、パイロツト弁部は実際に
   開閉を行う弁体と、給気孔が穿設されたピストン
   を含むことからなる真空圧レギユレータ。