JPH1078199A - バルブ閉止検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガス容器のバルブの閉止状態を高精度に検出
することのできるバルブ閉止検出装置を提供すること。 【解決手段】 本発明のバルブ閉止検出装置５２は、バ
ルブ開閉装置１０のアクチュエータ１８に接続されるも
のであり、アクチュエータ１８の可動子２２の位置を検
知する位置検知手段５４と、バルブ１４が閉止状態とな
る可動子２２の位置範囲に相当する閉止位置データが記
憶された記憶手段６８と、前記閉止位置データに相当す
る位置範囲内に、位置検知手段５４により検知された可
動子２２の位置があると判断した場合に、バルブ１４が
閉止状態にあると判断する判断手段６６と、位置検知手
段５４により検知された可動子２２の位置に基づき閉止
位置データを更新し記憶手段６８に記憶させる更新手段
６６とを備えることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス容器のバルブ
を自動的に開閉するためのバルブ開閉装置に関し、特
に、バルブ開閉装置のアクチュエータの状態からバルブ
が閉止状態にあることを検出するバルブ閉止検出装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造等に用いられる特殊材料ガス
は、通常、ガスボンベないしはガスシリンダと称される
可搬型のガス容器に貯蔵された状態で使用される。かか
る半導体製造用の特殊材料ガスには、可燃性（爆発
性）、毒性、腐食性、支燃性等の危険性を有するものが
多く、その使用に際しては十分な安全上の配慮がなされ
なければならない。このため、従来、危険性のある特殊
材料ガスが封入されたガス容器は、排気ダクトを有する
シリンダキャビネットと呼ばれる箱体内に収容すること
とし、万が一のガス漏れに備えている。

【０００３】このようにガス容器をシリンダキャビネッ
ト内に収納した場合、ガス容器のバルブの開閉は、安全
上、遠隔操作により自動的に行われるのが望ましく、従
来から種々のバルブ開閉装置が開発されている。従来の
バルブ開閉装置としては、例えば実公平４−１２３１５
号公報に記載されたものが知られており、これは、ガス
容器の上方に配置された空気圧式のベーン形揺動アクチ
ュエータと、一端がアクチュエータの出力軸に接続さ
れ、他端にガス容器のバルブの開閉用ハンドルを把持す
るチャックが設けられた回転シャフトとから構成されて
いる。このバルブ開閉装置は、アクチュエータを空気圧
制御することでその出力軸及び回転シャフトを正逆いず
れかの方向に回転させ、バルブのハンドルを開閉操作す
るようになっている。

【０００４】ベーン形揺動アクチュエータは、円筒形の
シリンダ内にベーン体を回転可能に取り付けたものであ
り、シリンダに設けられたポートに対して圧縮空気を給
排することでベーン体を閉端位置と開端位置との間で揺
動させることができるようになっている。

【０００５】いま、ベーン体が閉端位置にある状態で、
閉止されたガス容器のバルブのハンドルにベーン体の軸
から延びる回転シャフトをセッティングし、一方のポー
トに圧縮空気を供給してベーン体を開端位置まで揺動さ
せると、回転シャフトを介してバルブのハンドルが回転
し、バルブが開とされる。この後、他方のポートに圧縮
空気を供給すると、ベーン体は逆方向に揺動して閉端位
置に戻るが、この状態ではバルブが完全に閉止していな
いことがある。これは、例えばバルブが長期にわたり使
用され、弁座がやや硬化している場合に代表されるよう
に、ハンドルを最初の位置よりも更に締め付けなければ
（いわゆる「増し締め」しなければ）、所望の閉止状態
が得られないことがあるからである。

【０００６】そこで、従来においては、セッティング時
のベーン体の位置を、閉端位置から所定の角度だけ開端
位置にずらしたセッティング位置とし、上記弊害を回避
している。このようにセッティング位置にベーン体を配
置した場合には、ベーン体を開端位置から閉端位置に揺
動させる際、ベーン体はセッティング位置を超えて揺動
可能であるため、バルブのハンドルを増し締めすること
ができる。なお、過度にバルブを締めることがないよ
う、圧縮空気の供給ラインには減圧弁が設けられてお
り、バルブのハンドルに一定のトルク以上が作用しない
ように構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のバルブ開閉装置においては、バルブが閉止状態にあ
ることを確認するために、アクチュエータにリミットス
イッチが設けられ、ベーン体が閉端位置とセッティング
位置との間の範囲内にあることを検出できるようにして
いる。

【０００８】しかしながら、リミットスイッチは、ベー
ン体が閉端位置とセッティング位置との間のいずれの位
置にあってもオンとなるため、検出結果の確実性が低い
という問題点がある。例えば圧縮空気供給ラインにおけ
る圧力制御弁が適正な作動しない等の不具合が生じた場
合、バルブが完全に閉止される位置に達する前にベーン
体の揺動が停止してしまうことがある。このような場合
にもベーン体がセッティング位置を超えていると、リミ
ットスイッチはオンとなるため、バルブが所望の閉止状
態にあると判断されてしまう。

【０００９】また、閉止状態となるベーン体の位置は、
弁座の特性や使用期間等により変動し、しかもバルブの
開閉毎にも変動するため、一定の狭い範囲を閉止位置範
囲として設定し、不変のものとして扱うことも妥当でな
い。

【００１０】そこで、本発明の目的は、従来における上
記課題を解決し、バルブの閉止状態を高精度に検出する
ことのできるバルブ閉止検出装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ガス容器のバルブを開閉するためのハン
ドルに接続された回転シャフトと、ハンドルを開閉操作
すべく回転シャフトを回転駆動するアクチュエータとを
有するバルブ開閉装置に用いられるバルブ閉止検出装置
において、回転シャフトと連動するアクチュエータの可
動子（ベーン体）の位置を検知する位置検知手段と、バ
ルブが閉止状態となる可動子の位置範囲に相当する閉止
位置データが記憶された記憶手段と、記憶手段により記
憶された閉止位置データに相当する位置範囲内に、位置
検知手段により検知された可動子の位置があると判断し
た場合に、バルブが閉止状態にあると判断する判断手段
と、位置検知手段により検知された可動子の位置に基づ
き閉止位置データを更新し記憶手段に記憶させる更新手
段とを備えることを特徴としている。

【００１２】かかる構成においては、バルブの開閉操作
前における可動子の停止位置に基づき閉止位置データを
作成するために、高精度でバルブの閉止状態を検出する
ことができる。また、開閉操作毎に閉止位置データを更
新できるので、より信頼性を高めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用され得るバ
ルブ開閉装置１０と、このバルブ開閉装置１０が取り付
けられたガス容器１２のバルブ１４を示している。図示
のガス容器１２はシリンダキャビネット内に配置されて
おり、シリンダキャビネットの天板１６上にはバルブ開
閉装置１０のアクチュエータ１８が設置されている。ア
クチュエータ１８は空気圧式の揺動タイプであり、円筒
形のシリンダ２０と、シリンダ２０内に揺動可能に配置
されたベーン体（可動子）２２とから構成されている。
図１のＡ−Ａ線断面図である図２に明示するように、シ
リンダ２０には、その内壁面からベーン体２２の揺動軸
２４まで延びる仕切り壁２６が設けられており、この仕
切り壁２６とベーン体２２により内部が２つの空間に区
画されている。また、シリンダ２０には各空間に連通す
るポート２８，３０が形成されている。各ポート２８，
３０には空気圧制御回路が接続されている。空気圧制御
回路は圧縮空気供給源３２を備えており、この圧縮空気
供給源３２からの圧縮空気の流れを方向制御弁３４を用
いて切り換えることで、いずれかのポート２８，３０に
圧縮空気を供給し、ベーン体２２を正逆いずれかの方向
に揺動させることができるようになっている。図２にお
ける点３６，３８はベーン体２２の揺動ストロークの限
界点であるが、一般に、点３６は閉端位置、点３８は開
端位置と呼ばれている。図示実施形態では、閉端位置３
６から開端位置３８までの角度、すなわちベーン体２２
の最大揺動角は２７０度とされている。

【００１４】ベーン体２２の揺動軸２４の下端はシリン
ダ２０の下板及びシリンダキャビネットの天板１６を貫
通し下方に延び、回転シャフト４０に接続している。回
転シャフト４０の下端には、ガス容器１２のバルブ１４
のハンドル４２を把持するためのチャック４４が設けら
れている。従って、アクチュエータ１８を空気圧制御し
てベーン体２２を揺動させると、回転シャフト４０が回
転し、ハンドル４２を開閉操作することが可能となる。
具体的には、アクチュエータ１８のポート２８に圧縮空
気を供給した場合には、ベーン体２２は図２において反
時計方向に揺動してハンドル４２をバルブ開放方向に回
動させ、ポート３０に圧縮空気を供給すると、ベーン体
２２は時計方向に揺動してハンドル４２を締め付ける。

【００１５】このバルブ開閉装置１０をガス容器１２の
バルブ１４に取り付ける場合、前述したように、ベーン
体２２を閉端位置３６から所定角度（図示実施形態では
３０度）だけ開端位置３８側にずらしたセッティング位
置４６に配置した状態とし、閉止状態のバルブ１４のハ
ンドル４２を回転シャフト４０のチャック４４で把持す
ることとしている。これにより、ベーン体２２をセッテ
ィング位置４６から閉止位置に更に揺動させることが可
能となり、バルブ１４を所定のトルクで増し締めするこ
とが可能となる。尚、締付けトルクを一定にするため
に、ポート３０に圧縮空気を供給する管路４８中には減
圧弁５０が設けられ、ベーン体２２に加えられる空気圧
が一定圧以上とならないようにしている。また、ベーン
体２２の揺動軸２４とバルブ１４のハンドル４２とが多
少ずれていても、アクチュエータ１８からの回転駆動力
がハンドル４２に確実に伝わるよう、回転シャフト４０
の中間部には自在継手５０が介設されている。

【００１６】本発明は、上記バルブ開閉装置１０の状態
を検知することで、ガス容器１２のバルブ１４が閉止さ
れているか否かを検出する装置を提供するものである。
図１に示すバルブ閉止検出装置５２は、主として、ベー
ン体２２の位置（揺動角）を検知するための光学式のロ
ータリエンコーダ５４と、このロータリエンコーダ５４
の出力信号を受け処理する制御装置５６と、制御装置５
６で得られた結果を表示する表示モニタ５８とから構成
されている。

【００１７】ロータリエンコーダ５４はアクチュエータ
１８のシリンダ２０上に設置されており、その回転円板
（図示せず）の中心にベーン体２２の揺動軸２４の上端
が結合されている。ロータリエンコーダ５４は絶対値型
であり、その出力ビット数からベーン体２２の位置を認
識できるものである。ここでは、簡単のために、ベーン
体２２が閉端位置３６にあるときはロータリエンコーダ
５４からの出力ビット数が「０」、ベーン体２２が開端
位置にあるときは出力ビット数が「２７０」となるよう
に設定されているものとする。

【００１８】制御装置５６は、入力部６０、出力部６
２、記憶部６４及び中央処理部６６とから成るマイクロ
コンピュータから構成されている。制御装置５６の入力
部６０にはロータリエンコーダ５４の出力端子が接続さ
れ、ロータリエンコーダ５４の出力信号が中央処理部６
６に送られるようになっている。中央処理部６６では、
記憶部６４に記憶されている実行プログラム及びデータ
に基づいて所定の処理を行う。本発明において、記憶部
６４に記憶されるべきものとしては、バルブ１４が閉止
状態となるベーン体２２の位置範囲に相当する閉止位置
データがあり、これは後述するように更新されるデータ
であるため、閉止位置データの記憶媒体はＲＡＭ６８、
特に不揮発性メモリであるＳＲＡＭが好ましい。勿論、
実行プログラム等の書き換えが不要なものはＲＯＭ７０
に記憶される。中央処理部６６で得られた結果、すなわ
ちバルブ１４が閉止状態にあるか否かの情報は、出力部
６２から出力され、表示モニタ５８にて表示される。

【００１９】次に、上記構成のバルブ閉止検出装置５２
の作用について、制御装置５６の処理内容と共に詳細に
説明する。

【００２０】まず、バルブ閉止検出装置５２の初期設定
を行う。この場合、予め、バルブ開閉装置１０のアクチ
ュエータ１８におけるベーン体２２をセッティング位置
４６に配置した状態で、ガス容器１２の閉止されたバル
ブ１４のハンドル４２に回転シャフト４０の下端のチャ
ック４４を接続しておく。初期設定の開始時点では、ベ
ーン体２２がセッティング位置４６又はその近傍に位置
しているため、ロータリエンコーダ５４からの出力ビッ
ト数は概ね「３０」となり、制御装置５６はこの信号か
らベーン体２２の位置を認識し、その位置を表示モニタ
５８に表示させる。

【００２１】オペーレータは、表示モニタ５８の表示に
よりアクチュエータ１８の状態が適正であることを判断
したならば、アクチュエータ１８のポート３０に圧縮空
気を供給して、ベーン体２２を停止するまで閉端位置３
６側に揺動させる。この際、制御装置５６は、ロータリ
エンコーダ５４から入力されるビット数が変動している
場合はベーン体２２は揺動中であると判断する。そし
て、ビット数が一定時間変動しない場合は、制御装置５
６は、ベーン体２２が停止したものと判断し、その時の
ロータリエンコーダ５４の出力ビット数をベーン体２２
の停止位置として認識する。

【００２２】図３は、ベーン体２２の位置、すなわちベ
ーン体２２の揺動角に応じたバルブ１４の閉止状態を説
明するための線図である。この図において、点７２，７
４は、それぞれ、上記の初期設定プロセスでベーン体２
２が停止した位置を示すものであり、点７２は新しいバ
ルブの場合になりやすく、点７４は古いバルブの場合に
なりやすい。このように、バルブ１４は、その種類や使
用期間等によって同じトルクでも停止位置が相違する。
点７２で停止したベーン体２２を開端位置３８まで揺動
し、再度、バルブ１４を閉止するために閉端位置３６側
に揺動した場合、ベーン体２２は、点７２の位置に戻る
ことは少なく、点７２を中心とした符号７６で示す位置
範囲内にて停止する。点７４で停止したベーン体２２の
場合も、再閉止では点７４を中心とした位置範囲７８内
で停止する。

【００２３】本発明はこの知見に基づいており、制御装
置５６では、上記の初期設定プロセスで得られたベーン
体２２の停止位置に相当するロータリエンコーダの出力
ビット数に所定のビット数（図示実施例では「５」）を
加算すると共に減算し、前記位置範囲に相当する閉止位
置データを作成する。例えば、ベーン体２２が点７２の
位置（出力ビット数「１０」）で停止している場合に
は、閉止位置データとして「５〜１５」という数値デー
タを得る。このようにして閉止位置データが作成された
ならば、この閉止位置データを記憶部６４のＲＡＭ６８
に記憶させ、初期設定プロセスを完了する。この後は通
常のバルブ開閉操作を行える環境となる。

【００２４】バルブ１４を開放する場合、ベーン体２２
は開端位置３８まで揺動されることとなるが、必要があ
れば、ベーン体２２が閉端位置３８に達したことを表示
させることもできる。すなわち、制御装置５６の記憶部
６４に図３の符号８０で示す位置範囲に相当する開放位
置データを記憶しておけば、ロータリエンコーダ５４か
らのベーン体２２の位置信号と開放位置データとを比較
し、ベーン体２２がバルブ開放位置に概ね位置している
と判断した場合には、「正常」であると表示モニタ５８
に表示させることが可能となる。

【００２５】バルブ１４が開放状態とされた後、再度、
バルブ１４を閉止する場合には、アクチュエータ１８の
ポート３０に圧縮空気を供給してベーン体２２を閉端位
置３６側に揺動させる。制御装置５６では、ロータリエ
ンコーダ５４からの出力ビット数を読み取り、そのビッ
ト数が一定時間変動しなくなった場合、ベーン体２２が
停止したものと判断し、その時のロータリエンコーダ５
４の出力ビット数をベーン体２２の停止位置として認識
する。そして、この停止位置に相当する停止位置ビット
数と、先に記憶部のＲＡＭ６８に記憶させた閉止位置デ
ータとを比較し、停止位置ビット数が閉止位置データ内
にあると判断したならば、「正常」であると判断してそ
の旨を表示モニタ５８に表示させ、閉止位置データ外で
あれば、「異常」を表示モニタ５８に表示させる。異常
の場合は、警報ランプ等の警報手段により、オペレータ
等に異常を積極的に知らしめるようにしてもよい。

【００２６】バルブ１４の開閉操作を１回行うと、ベー
ン体２２の停止位置は開閉操作前の停止位置と多少ずれ
るのが一般的である。そこで、制御装置５６は、開閉操
作後のベーン体２２の停止位置に相当するロータリエン
コーダ５４の出力ビット数が得られたならば、上記と同
様にして新たな閉止位置データを作成し、記憶部６４の
データを更新することとしている。この処理により、バ
ルブ１４の状態に応じた最新の閉止位置データが常に記
憶されるため、開閉操作を繰り返した後も高精度でバル
ブ１４の閉止状態を検出することができる。

【００２７】尚、記憶部６４に記憶される閉止位置デー
タは、前述したように幅を持ったものである必要はな
く、ロータリエンコーダ５４からの出力ビット数をその
まま記憶し、比較処理の際に出力ビット数に幅を持たせ
る演算処理を行うこととしてもよい。

【００２８】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、上記実施形態のバルブ
閉止検出装置は、揺動型のベーン形アクチュエータを有
するバルブ開閉装置に対するものであるが、本発明はリ
ニア型アクチュエータを用いたバルブ開閉装置にも適用
可能である。かかる場合、バルブのハンドルと対応して
動作するリニア型アクチュエータの可動子の位置を検知
する必要があるので、位置検知手段としてはリニアエン
コーダが好ましい。また、位置検出手段も絶対値型エン
コーダに限られず、増分型エンコーダを用いることも可
能であり、また、その他の位置センサを用いることもで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、バ
ルブの開閉操作前におけるアクチュエータ可動子の停止
位置に基づき閉止位置データを作成するので、バルブの
閉止状態を高精度で検出することができる。また、開閉
操作毎に閉止位置データを自動的に更新するので、検出
結果の信頼性をより高めることができる。これにより、
特に危険性を有するガスが充填されたガス容器の安全管
理を容易に、且つ、確実性をもって行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバルブ閉止検出装置を備えたバル
ブ開閉装置を示す概略説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿っての断面図である。

【図３】ベーン体の位置に応じたバルブの閉止状態を説
明するための線図である。

【符号の説明】

１０…バルブ開閉装置、１２…ガス容器、１４…バル
ブ、１８…アクチュエータ、２２…ベーン体（可動
子）、３６…閉端位置、３８…開端位置、４０…回転シ
ャフト、４２…ハンドル、４４…チャック、４６…セッ
ティング位置、５２…バルブ閉止検出装置、５４…ロー
タリエンコーダ、５６…制御装置、５８…表示モニタ、
６０…入力部、６２…出力部、６４…記憶部、６６…中
央処理部、６８…ＲＡＭ、７０…ＲＯＭ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス容器のバルブを開閉するためのハン
   ドルに接続された回転シャフトと、前記ハンドルを開閉
   操作すべく前記回転シャフトを回転駆動するアクチュエ
   ータとを有するバルブ開閉装置に用いられる、前記バル
   ブの閉止状態を検出するバルブ閉止検出装置において、 前記回転シャフトと連動する前記アクチュエータの可動
   子の位置を検知する位置検知手段と、 前記バルブが閉止状態となる前記可動子の位置範囲に相
   当する閉止位置データが記憶された記憶手段と、 前記記憶手段により記憶された閉止位置データに相当す
   る位置範囲内に、前記位置検知手段により検知された前
   記可動子の位置があると判断した場合に、前記バルブが
   閉止状態にあると判断する判断手段と、 前記位置検知手段により検知された前記可動子の位置に
   基づき前記閉止位置データを更新し前記記憶手段に記憶
   させる更新手段と、を備えることを特徴とするバルブ閉
   止検出装置。
2. 【請求項２】 前記バルブが閉止状態となるよう前記可
   動子を動作させ当該可動子が停止した後、前記判断手段
   により前記バルブが閉止状態にあると判断された場合
   に、前記更新手段が前記閉止位置データを更新するよう
   になっていることを特徴する請求項１に記載のバルブ閉
   止検出装置。
3. 【請求項３】 前記更新手段が、前記位置検知手段によ
   り検知された前記可動子の位置に相当する位置データに
   第１の所定値を減算し且つ第２の所定値を加算すること
   で新たな閉止位置データを作成することを特徴とする請
   求項１又は２に記載のバルブ閉止検出装置。
4. 【請求項４】 前記位置検知手段がエンコーダであるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバ
   ルブ閉止検出装置。
5. 【請求項５】 前記記憶手段が不揮発性メモリであるこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のバ
   ルブ閉止検出装置。
6. 【請求項６】 前記判断手段による判断結果を表示する
   表示手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れか１項に記載のバルブ閉止検出装置。