JPH0474727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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る。

［発明の背景］ 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、実公昭56−12650号公報として開示している。
「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３
ａ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、体記弁本体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の先
端部に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が固着
されている。

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、他端側はばね受板８と係合する。ば
ね受板８は摘によつて回転する螺子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
ている。

前記のように構成されるるレギユレータＡの螺
子９を摘を介して螺回し、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
開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
６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ポート側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。

［発明の目的］ 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、吸引通路の負圧力と前記ノズルフラツ
パ機構のノズル背圧によつて変位するるダイヤフ
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、ノズル背圧の制御
を負圧力によつて達成するためにその構成も一層
簡素化し、さらにまた、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。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は本体１
２内に負圧供給ポート５２および負圧出力ポート
５４を有し、電気信号に対応して負圧を調整する
真空圧レギユレータ１０であつて、 前記負圧供給ポート５２と負圧出力ポート５４
とを画成し且つノズル背圧室１８を有する本体１
２と、 通路７４ａ乃至７４ｃを介して前記負圧出力ポ
ート５４に連通し、負圧による圧力信号を電気信
号に変換するセンサ７８と、 ノズル背圧を可変とするノズル２０およびフラ
ツパ２２から形成されるノズルフラツパ機構１４
と、 前記ノズルフラツパ機構１４に制御信号を導出
するとともに、前記センサ７８からの出力信号を
導入し、前記制御信号と出力信号とを比較してそ
の偏差によりさらにノズルフラツパ機構１４に制
御信号を送給してフイードバツク系を構成するコ
ントローラ３２と、 第１と第２のダイヤフラム３４，３６によつて
大気室７１と負圧供給ポート５２に連通する室６
８と、ノズル背圧室１８に連通する室７０を画成
し、前記第１と第２のダイヤフラム３４，３６の
変位に応動して変位するピストン３８を備え、当
該ノズルフラツパ機構１４の制御により生ずるノ
ズル背圧の変化に応じて負圧供給ポート５２と負
圧出力ポート５４を連通する通路５６，６０を開
閉するとともに、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５２，５４に大気を導
入すべく前記ピストンに画成された給気孔３８ａ
の開閉を行うためのパイロツト弁部１６と、 を有し、前記ノズル背圧は負圧供給ポート５２
から得られる負圧を前記ノズルフラツパ機構１４
のフラツパ２２で制御することによつて得ること
を特徴とする。

［作用］ 本発明に係る真空圧レギユレータ１０は、コン
トローラ３２からノズルフラツパ機構１４に制御
信号を導出し、該ノズルフラツパ機構１４の制御
によりノズル背圧側に負圧が発生する。前記ノズ
ル背圧の負圧作用により、パイロツト弁部１６の
ピストン３８および弁体４０が変位して負圧供給
ポート５２と負圧出力ポート５４とを連通する通
路５６，６０が開成され、負圧出力ポート５４側
に負圧を発生させることができる。前記負圧出力
ポート５４の負圧状態を該負圧出力ポート５４に
連通する通路７４ａ乃至７４ｃを介してセンサ７
８により検知し、該センサ７８はコントローラ３
２にフイードバツク信号を導出する。コントロー
ラ３２では、前記フイードバツク信号と前記制御
信号とを比較してその偏差によりさらにノズルフ
ラツパ機構１４に制御信号を導出する。

また、前記ノズル背圧は、通路５４ａ乃至６４
ｄを介して負圧供給ポート５２から供給される負
圧が前記ノズルフラツパ機構１４のフラツパ２２
により制御することができる。

［実施例］ 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２８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に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は上下方向に並設さ
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を図において上方へと押圧す
るコイルスプリング４８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の半球状
に膨出する側部は本体１２によつて画成される弁
座５０に対して着座し、本体１２に画成されて後
述する真空ポンプに接続する第１のポート５２と
負圧機器に接続する第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
している。なお、前記第１のポート５２および第
２のポート５４は、夫々負圧供給ポートおよび負
圧出力ポートとして機能するものである。

次に、本体１２には前記第１ポート５２の上方
に延在してノズル背圧室１８に連通する通路が画
成される。当該通路は実質的に連続する通路６４
ａ，６４ｂ，６４ｃおよび６４ｄからなり通路６
４ｄ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室６８に連通し
ている。この場合、ノズル背圧室１８は屈曲する
通路６２を介してダイヤフラム３６と本体１２と
によつて画成される室７０に連通し、一方、ダイ
ヤフラム３４と本体１２とによつて画成される室
７１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，７
４ｂ，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置は電圧
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乃至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若しくはエゼクタを接続する。一
方、第２ポート５４は管路９４によつて負圧機器
９６とその途中で分岐する管路を介して真空計９
８に接続している。

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ａに示すように、コントローラ３
２からノズルフラツパ機構１４に対して入力信号
が印加されていない状態ではフラツパ２２を構成
する圧電セラミツク２６ａ，２６ｂはそのまま真
直な形状を保つ。すなわち、フラツパ２２は開状
態を維持し、従つて、仮令、真空ポンプ９２を駆
動したとしてもノズル背圧室１８の背圧は大気圧
近くになる。この実質的に大気圧に近い背圧は室
７０に通路６２を介して導入されるためピストン
３８を若干上昇させる。すなわち、弁体４０から
当該ピストン３８が離間するため室７１、供給孔
３８ａを介して第２ポート５４側へと大気圧が流
入する。この結果、前記第２ポート５４の圧力は
略大気圧まで上昇する。

次に、第４図ｂ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１
４に所定の電圧を印加する。すなわち、フラツパ
２２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のノズル背圧が負圧となる。この結
果、ノズル背圧室１８に連通する室７０が負圧と
なり、一方、室７１には大気圧が導入されている
ためにピストン３８が下降し、このピストン３８
の下端は弁体４０と接した後、これを下降させ
る。この間、給気孔３８ａは前記弁体４０の突部
４２により閉塞されることになる。結局、弁体４
０の下降動作はこれと一体的な内弁４６を弁座５
０から離間させ、このため、第１ポート５２、通
路５６、室５８、通路６０および第２ポート５４
を連通し、この第２ポート５４側を負圧にする。

一方、第２ポート５４側の負圧力は通路７４
ａ，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５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（第４図ｃ参照）。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。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、負圧出力ポー
ト５４側から得られる負圧力はノズルフラツパ機
構１４を活用した高精度の電気−圧力変換センサ
７８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、前記負圧力は
負圧供給ポート５２から直接ノズル背圧室１８に
連通する通路６４ａ乃至６４ｄを介して得られる
ように構成されている。従つて、ノズル背圧を単
独で得るための圧力供給源、またこの圧力供給源
と連通する管路等を必要としないため構成も極め
て簡単となり、このため、その製造コストを低減
することが出来る効果が得られる。

また、ノズル背圧を制御する機構としては電歪
素子２６ａ，２６ｂ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１０の耐用年数を著
しく増加することが出来るという効果を奏する。

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、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
ａ乃至ｃは本発明に係る真空圧レギユレータの動
作説明図、第５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、６８，７０…室、
７８…圧力センサ、９２…真空ポンプ、９６…負
圧機器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体１２内に負圧供給ポート５２および負圧
   出力ポート５４を有し、電気信号に対応して負圧
   を調整する真空圧レギユレータ１０であつて、 前記負圧供給ポート５２と負圧出力ポート５４
   とを画成し且つノズル背圧室１８を有する本体１
   ２と、 通路７４ａ乃至７４ｃを介して前記負圧出力ポ
   ート５４に連通し、負圧による圧力信号を電気信
   号に変換するセンサ７８と、 ノズル背圧を可変とするノズル２０およびフラ
   ツパ２２から形成されるノズルフラツパ機構１４
   と、 前記ノズルフラツパ機構１４に制御信号を導出
   するとともに、前記センサ７８からの出力信号を
   導入し、前記制御信号と出力信号とを比較してそ
   の偏差によりさらにノズルフラツパ機構１４に制
   御信号を送給してフイードバツク系を構成するコ
   ントローラ３２と、 第１と第２のダイヤフラム３４、３６によつて
   大気室７１と負圧供給ポート５２に連通する室６
   ８と、ノズル背圧室１８に連通する室７０を画成
   し、前記第１と第２のダイヤフラム３４，３６の
   変位に応動して変位するピストン３８を備え、当
   該ノズルフラツパ機構１４の制御により生ずるノ
   ズル背圧の変化に応じて負圧供給ポート５２と負
   圧出力ポート５４を連通する通路５６，６０を開
   閉するとともに、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５２，５４に大気を導
   入すべく前記ピストンに画成された給気孔３８ａ
   の開閉を行うためのパイロツト弁部１６と、 を有し、前記ノズル背圧は負圧供給ポート５２
   から得られる負圧を前記ノズルフラツパ機構１４
   のフラツパ２２で制御することによつて得ること
   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１４は平板状の電歪
   素子２６ａ，２６ｂを含むことを特徴とする真空
   圧レギユレータ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のレ
   ギユレータにおいて、パイロツト弁部１６は実際
   に負圧供給ポート５２と負圧出力ポート５４とを
   連通する通路５６，６０の開閉を行う弁体４０を
   含むことを特徴とする真空圧レギユレータ。