JP2007212052A - Heat treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プラズマディスプレイ用ガラス基板等の平板状かつ脆性の被処理物に中空の搬送経路内で加熱処理、徐冷処理及び冷却処理等の熱処理を行う熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing heat treatment such as heat treatment, slow cooling treatment, and cooling treatment on a flat and brittle object such as a glass substrate for plasma display in a hollow conveyance path.
プラズマディスプレイ用ガラス基板等の平板状かつ脆性の被処理物に対する熱処理の方式として、セッター方式が知られている。セッター方式の熱処理では、被処理物をセッターガラスと呼ばれる強度のある耐熱用厚板の台板上に載置し、複数の搬送ローラの回転によって炉内の搬送経路内に搬送する(例えば、特許文献1参照。)。 A setter method is known as a heat treatment method for a flat and brittle object such as a glass substrate for plasma display. In setter-type heat treatment, an object to be processed is placed on a base plate of a strong heat-resistant thick plate called setter glass, and conveyed to a conveyance path in a furnace by rotation of a plurality of conveyance rollers (for example, patents) Reference 1).
例えば、被処理物が幅1460mm、長さ1030mm、厚さ2.8mmのガラス基板に対する熱処理に、幅1600mm、長さ1200mm、厚さ5mm程度のセッターガラスが用いられる。 For example, a setter glass having a width of about 1600 mm, a length of 1200 mm, and a thickness of about 5 mm is used for heat treatment of a glass substrate having an object to be processed having a width of 1460 mm, a length of 1030 mm, and a thickness of 2.8 mm.
セッター方式は、被処理物よりも熱容量の大きいセッターガラスをも加熱及び冷却する必要があるため、消費エネルギが大きく、また加熱及び冷却領域も長くなる。 In the setter method, since it is necessary to heat and cool even the setter glass having a larger heat capacity than the object to be processed, the energy consumption is large and the heating and cooling region is also long.
そこで、従来より、省エネルギ及び小型化の要請に応えるべく、セッターガラスを用いないセッターレス方式の熱処理が提案されている。セッターレス方式の熱処理では、被処理物を搬送ローラに直接載せて搬送するため、熱容量の大きいセッターガラスを加熱及び冷却する必要がなく、消費エネルギが小さくなり、また加熱及び冷却領域を短縮できる。
ガラス基板等の脆性を有する平板状の被処理物は、熱処理中に炉内で割れを生じる場合がある。熱処理中に被処理物に割れを生じた場合、セッター方式の熱処理では被処理物はセッター上に留まるが、セッターレス方式の熱処理では被処理物の一部が複数の搬送ローラの間から下方に落下する。落下した被処理物の一部が、底面の内部部材から搬送面までの距離よりも大きい場合には、複数の搬送ローラの間から搬送面よりも上方に突出して後の被処理物の搬送を阻害する可能性がある。 A flat plate-like workpiece such as a glass substrate may be cracked in a furnace during heat treatment. If cracks occur in the workpiece during heat treatment, the workpiece stays on the setter in the setter type heat treatment, but in the setterless type heat treatment, a part of the workpiece is moved downward between the plurality of transport rollers. Fall. When a part of the dropped processing object is larger than the distance from the inner member on the bottom surface to the conveying surface, the processing object is conveyed by protruding upward from the conveying surface between a plurality of conveying rollers. May interfere.
このため、炉内での被処理物の割れの発生を早期に検出し、被処理物の搬送を停止して落下した被処理物の一部を除去する必要がある。しかし、割れを生じた被処理物の一部の落下を光学的に検出しようとすると、割れた被処理物の一部の落下位置やサイズが一定でないため、被処理物の搬送経路に沿って多数のセンサを配置する必要があり、コストの上昇を招く。また、光学センサでは、ガラス基板のように透光性を有する被処理物の落下を確実に検出できない場合がある。 For this reason, it is necessary to detect the occurrence of cracks in the furnace in the furnace at an early stage, stop the conveyance of the workpiece, and remove a part of the dropped workpiece. However, when optically detecting the fall of a part of the processed object that has cracked, the position and size of the part of the broken processed object are not constant. It is necessary to arrange a large number of sensors, resulting in an increase in cost. In some cases, the optical sensor cannot reliably detect the fall of a light-transmitting object to be processed such as a glass substrate.
この発明の目的は、炉内での被処理物の割れの発生を安価なコストで早期かつ確実に検出することができるセッターレス方式の熱処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a setterless type heat treatment apparatus capable of early and surely detecting occurrence of a crack of an object to be processed in a furnace at a low cost.
この発明の熱処理装置は、外壁部材、複数の搬送ローラ、複数の内側部材、露出部、振動検出手段及び制御手段を備えている。外壁部材は、被処理物が搬送される搬送経路の周囲を被覆する。複数の搬送ローラは、搬送経路に沿う複数の位置で回転自在に支持されている。複数の内側部材は、搬送経路に沿って複数の搬送ローラの下方に配置されている。露出部は、複数の内側部材の少なくとも1つから外壁部材を貫通して外部に露出する。振動検出手段は、露出部に配置されており、搬送経路を搬送中の被処理物の一部が内側部材に落下したことによる振動の発生を露出部で検出して検出信号を出力する。制御手段は、落下した被処理物の一部とその後に搬送される被処理物との接触を防止するように検出信号に基づいて搬送ローラの駆動を制御する。 The heat treatment apparatus of the present invention includes an outer wall member, a plurality of transport rollers, a plurality of inner members, an exposed portion, vibration detection means, and control means. The outer wall member covers the periphery of the conveyance path through which the workpiece is conveyed. The plurality of transport rollers are rotatably supported at a plurality of positions along the transport path. The plurality of inner members are disposed below the plurality of transport rollers along the transport path. The exposed portion penetrates the outer wall member from at least one of the plurality of inner members and is exposed to the outside. The vibration detecting means is disposed in the exposed portion, and detects the occurrence of vibration caused by a part of the workpiece being transported along the transport path falling on the inner member, and outputs a detection signal. The control means controls the driving of the transport roller based on the detection signal so as to prevent contact between a part of the processed object that has fallen and the processed object that is subsequently transported.
この構成では、搬送経路に沿って配置された複数の搬送ローラの下方に位置する内側部材の一部が外壁部材を貫通して外部に露出しており、この露出部に振動検出手段が配置されている。したがって、炉内で被処理物に割れを生じて搬送ローラの下方に被処理物の一部が落下すると、被処理物の一部との当接によって内側部材に生じた振動が炉外の露出部に伝播して振動検出手段によって検出される。振動を検出した振動検出手段の検出信号に基づいて搬送ローラの駆動が制御され、落下した被処理物の一部とその後に搬送される被処理物との接触が防止される。 In this configuration, a part of the inner member positioned below the plurality of transport rollers disposed along the transport path is exposed to the outside through the outer wall member, and the vibration detecting means is disposed in the exposed portion. ing. Therefore, when a crack occurs in the workpiece in the furnace and a part of the workpiece falls below the transport roller, vibration generated in the inner member due to contact with the part of the workpiece is exposed outside the furnace. It propagates to the part and is detected by the vibration detecting means. The driving of the conveying roller is controlled based on the detection signal of the vibration detecting means that detects the vibration, and contact between a part of the processing object that has dropped and the processing object that is subsequently transported is prevented.
また、搬送経路に沿って少なくとも加熱領域、徐冷領域及び冷却領域を備え、露出部は複数の内側部材のうちで少なくとも徐冷領域に配置された内側部材に備えるものとすることがてきる。 Further, at least a heating region, a slow cooling region, and a cooling region are provided along the conveyance path, and the exposed portion is provided in an inner member disposed in at least the slow cooling region among the plurality of inner members.
この構成では、少なくとも徐冷領域に配置された内側部材に生じた振動が炉外の露出部で振動検出手段によって検出される。したがって、被処理物に割れを生じ易い徐冷領域で内側部材の振動が検出される。 In this configuration, the vibration generated in the inner member arranged at least in the slow cooling region is detected by the vibration detecting means at the exposed portion outside the furnace. Therefore, the vibration of the inner member is detected in the slow cooling region where the workpiece is likely to crack.
さらに、制御手段は、振動検出手段が振動の発生を検出した時に、複数の搬送ローラのうちで振動を発生した内側部材よりも搬送経路の上流側の範囲に配置された搬送ローラの駆動を停止するものとすることができる。 Further, when the vibration detection unit detects the occurrence of vibration, the control unit stops driving the conveyance rollers arranged in the upstream side of the conveyance path with respect to the inner member that has generated vibration among the plurality of conveyance rollers. Can be.
この構成では、割れを生じた被処理物の一部の落下によって振動を発生した内側部材よりも上流側に位置する被処理物の搬送が停止され、落下した被処理物の一部とその後に搬送されてくる被処理物との当接が防止され、被処理物の破損が拡大することが防止される。 In this configuration, the conveyance of the object to be processed located upstream from the inner member that has generated vibration due to the drop of a part of the object to be processed that has been cracked is stopped, and a part of the object to be processed and the Contact with the workpiece to be conveyed is prevented, and damage to the workpiece is prevented from expanding.
また、制御手段は、振動検出手段が振動の発生を検出した時に、落下した被処理物が搬送ローラの上面側に露出する大きさであるか否かを検出信号に基づいて判別し、落下した被処理物が搬送面より上方に突出する大きさであると判別した時にのみ搬送ローラの駆動を停止するものとすることができる。 In addition, when the vibration detecting unit detects the occurrence of vibration, the control unit determines whether or not the dropped processing object is exposed to the upper surface side of the conveying roller based on the detection signal, and has dropped. The drive of the transport roller can be stopped only when it is determined that the workpiece has a size protruding above the transport surface.
この構成では、落下した被処理物の一部が搬送ローラの上面側に露出する大きさであると判別した時にのみ搬送ローラの駆動が停止される。したがって、落下した被処理物の一部が小さく、その後に搬送される被処理物に影響を与えない場合には、被処理物の搬送が継続される。 In this configuration, the driving of the transport roller is stopped only when it is determined that a part of the fallen object is exposed to the upper surface side of the transport roller. Accordingly, when a part of the processing object that has fallen is small and does not affect the processing object that is subsequently transported, the transport of the processing object is continued.
この発明の熱処理装置によれば、炉内で被処理物に割れを生じて搬送ローラの下方に被処理物の一部が落下したことを、被処理物の一部との当接によって内側部材に生じた後に炉外の露出部に伝播した振動により、安価なコストで早期かつ確実に検出することができる。また、振動を検出した振動検出手段の検出信号に基づいて搬送ローラの駆動を制御するとこにより、落下した被処理物の一部とその後に搬送される被処理物との当接を防止することができる。 According to the heat treatment apparatus of the present invention, the inner member is in contact with a part of the object to be processed by causing the object to be processed to crack in the furnace and a part of the object to be dropped below the conveying roller. Can be detected early and reliably at a low cost by the vibration propagated to the exposed portion outside the furnace. Further, by controlling the driving of the conveying roller based on the detection signal of the vibration detecting means that detects the vibration, it is possible to prevent a part of the processing object that has dropped from coming into contact with the processing object that is subsequently transported. Can do.
図1(A)及び(B)は、この発明の実施形態に係る熱処理装置10の構成を示す要部の側面断面図及び正面断面図である。熱処理装置10は、一例として、被処理物20であるプラズマディスプレイ用のガラス基板に対して、セッターレス方式の熱処理を行う。熱処理装置10は、外壁部材11〜14、搬送ローラ2、耐熱ガラス31〜34、振動センサ4、搬送モータ24を備えている。
1A and 1B are a side cross-sectional view and a front cross-sectional view of a main part showing a configuration of a
外壁部材11〜14は、断熱材料によって構成されており、それぞれ被処理物20が搬送される搬送経路の上面、下面及び左右側面を被覆する。少なくとも外壁部材11は、内側面に図示しないヒータを備えている。外壁部材11〜14のそれぞれは、矢印Xで示す搬送経路に沿って複数に分割されている。
The
耐熱ガラス31〜34は、この発明の内側部材であり、それぞれ外壁部材11〜14の炉内面側を覆うように配置されている。耐熱ガラス31〜34は、外壁部材11〜14から離脱した塵埃が、被処理物20に付着することを防止する。耐熱ガラス31〜34のそれぞれは、搬送経路に沿って複数に分割されている。
The heat-
搬送ローラ2は、搬送経路に沿う複数の位置のそれぞれに備えられている。搬送ローラ2は、両端部が外壁部材13及び外壁部材14並びに耐熱ガラス33及び耐熱ガラス34を貫通しており、左側面側及び右側面側の炉外で軸受21,22によって回転自在に支持されている。搬送ローラ2には、右側面側の炉外に露出した端部にスプロケット23が固定されている。スプロケット23には、チェーン25を介して搬送モータ24の回転が伝達される。
The
複数の耐熱ガラス32のそれぞれは、外壁部材12に密着支持されているのではなく、外壁部材13,14の下部及び中間位置を除いては非接触で支持されており、他部材への振動の伝播による耐熱ガラス32(内側部材)内の振動減衰を最小限に抑えている。しかし、振動の減衰が問題とならない場合は、密着支持してもよい。
Each of the plurality of heat-
複数の耐熱ガラス32のそれぞれの左側面側の端部には、左側外壁部材13から炉外に露出する露出部5が延出して形成されている。露出部5のそれぞれには、振動検出手段である振動センサ4が取り付けられている。振動センサ4は、耐熱ガラス32に発生した後に露出部5に伝播した振動を検出して検出信号を出力する。
An exposed
図2は、熱処理装置10における熱処理の内容の一例を示す図である。熱処理装置10は、炉内の搬送経路の一端から他端まで被処理物20を搬送し、この間に被処理物20に第1均熱処理、第2均熱処理、徐冷処理及び冷却処理を施す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the contents of the heat treatment in the
第1均熱処理は、被処理物20を一例として350℃に加熱した状態を20分間維持する。第2均熱処理は、被処理物20を一例として600℃に加熱した状態を30分間維持する。徐冷処理は、被処理物20を1時間かけて400℃まで冷却する。冷却処理は、被加熱物20を約50分かけて常温まで冷却する。
In the first soaking process, the state of heating the
図3は、熱処理装置10の制御部6の構成の一例を示すブロック図である。この発明の制御手段である制御部6は、ROM62及びRAM63を備えたCPU61に、A/D変換器64、モータドライバ65等を接続して構成されている。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the control unit 6 of the
A/D変換器64は振動センサ4と同数備えられており、複数のA/D変換器64のそれぞれに振動センサ4が接続されている。各A/D変換器64は、振動センサ4の検出信号をディジタルデータに変換してCPU61に入力する。
The same number of A /
CPU61は、A/D変換器64から入力された検出データを参照しつつ、ROM62が記憶しているプログラムにしたがってモータドライバ65に駆動データを出力する。
The
モータドライバ65には、搬送モータ24が接続されている。モータドライバ65は、CPU61から出力された駆動データに基づいて搬送モータ24を駆動する。
A
図4は、CPU61の処理手順を示すフローチャートである。被処理物20の熱処理時に、CPU61は、モータドライバ65を介して搬送モータ24を駆動する(S1)。これによって、被処理物20は、炉内を搬送経路に沿って搬送されていく。
FIG. 4 is a flowchart showing the processing procedure of the
熱処理の実行中に、CPU61は、複数の振動センサ4の何れかが振動を検出したか否かの判別を行う(S2)。振動センサ4の何れかが振動を検出すると、CPU61は、搬送モータ24の駆動を停止する(S3)。
During the execution of the heat treatment, the
落下物が除去されて処理の再開が指示された場合、及び、複数の振動センサ4の何れもが振動を検出しない場合には、処理の終了が指示されるまで搬送モータ24を駆動して被処理物20の搬送を継続する(S4,S5)。
When falling objects are removed and processing is instructed to restart, and when none of the plurality of
熱処理装置10は、セッターを用いることなく搬送ローラ2に被処理物20を直接載置して炉内を搬送する。炉内を搬送中の被処理物20が割れを生じてその一部が搬送ローラ2から下方に落下すると、被処理物20の一部が当接することによって耐熱ガラス32に振動を生じ、この振動が露出部5に伝播する。したがって、振動を検出した振動センサ4を露出部5に備えた耐熱ガラス32が位置している領域で被処理物20の割れを生じ、その一部が搬送ローラ2から落下したと判断できる。
The
搬送ローラ2からの落下物が比較的大きい場合には、落下物の一部が搬送面よりも上方に突出し続け、これを放置すると後に搬送される被処理物20と衝突する。振動センサ4の何れかが振動を検出した際に、搬送モータ24の駆動を停止することで、搬送経路中での被処理物20の移動を停止させ、後に搬送される被処理物20が落下物と衝突して破損することを防止できる。
When the fallen object from the
なお、CPU61に表示手段を備え、振動を検出した振動センサ4が配置されている場所をCPU61が表示手段に表示するようにしてもよい。落下物の位置を正確に特定して除去作業を容易にすることができる。振動センサ4のそれぞれに近接して表示灯等の表示手段を設け、振動を検出した振動センサ4に最も近接した表示手段によって表示を行うようにしてもよい。
Note that the
図5は、振動センサ4による振動の検出状態の実験結果の一例を示す図である。図に明らかなように、耐熱ガラス32の露出部5に配置された振動センサ4の検出信号である出力電圧は、その耐熱ガラス32に落下した破片が大きくなるにしたがって増加する。また、この出力電圧は、熱処理装置10の全体に外力が作用した場合、熱処理装置10自体から振動が作用する場合、隣接する耐熱ガラスに破片が落下した場合の振動センサ4の出力電圧とも大きく異なる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an experimental result of a vibration detection state by the
したがって、振動センサ4の出力電圧から、その振動センサ4が取り付けられている露出部5を有する耐熱ガラス32に落下した破片の大きさを判別することができる。
Therefore, it is possible to determine the size of the pieces dropped on the heat-
但し、処理温度の違いによる出力電圧の違いは小さいが、被処理物20の形状や厚さ、底面の耐熱ガラス32の大きさと支持状態、落下高さ等の違い等の諸条件により出力電圧は変化するので、適宜最適な閾値を設定することとする。
However, although the difference in output voltage due to the difference in processing temperature is small, the output voltage depends on various conditions such as the shape and thickness of the
被処理物20から落下した破片が十分に小さい場合には、耐熱ガラス32上に完全に落下し、後に搬送される被処理物20と衝突することはない。被処理物20から落下した破片が比較的大きい場合に、搬送ローラ2の上側に一部が突出し、後に搬送される被処理物20と衝突する。
When the fragments dropped from the object to be processed 20 are sufficiently small, they completely fall on the heat-
そこで、振動センサ4の出力電圧から破片が比較的大きいと判断した場合にのみ、S5で搬送モータ24の駆動を停止するようにしてもよい。被処理物20に発生した割れが、後の被処理物20の熱処理に支障を来たす場合にのみ熱処理作業を中断することができ、後の被処理物20の熱処理に影響を与えない場合には、熱処理作業を継続して行うことができる。
Therefore, only when it is determined from the output voltage of the
さらに、振動センサ4の出力電圧から、その振動センサ4が取り付けられている露出部5を有する耐熱ガラス32に破片が落下したことを正確に検出できる。
Further, it can be accurately detected from the output voltage of the
そこで、搬送経路を複数に分割した各領域に含まれる搬送ローラ2毎に纏めて搬送モータ24の回転を供給するようにし、S5の処理では振動を検出した振動センサ4が配置されている領域よりも上流側の領域に配置された搬送ローラ2のみの回転を停止するようにしてもよい。落下物が存在する領域よりも下流側での被処理物20の搬送を継続することで、炉内を搬送中の被処理物20のうちで落下物に衝突する可能性のない被処理物20に対する熱処理を適正に遂行することができる。
Therefore, the rotation of the
なお、上記の実施形態において、同一の状態で駆動される複数の搬送ローラ2が含まれる1つの領域と、各振動センサ4が配置されている領域と、が一致していることは、必ずしも要求されない。搬送ローラ2の配置位置と振動センサ4の配置位置とは、互いに異なる基準で設定することができる。この場合に、搬送ローラ2の配置位置と振動センサ4の配置位置との対応関係を予め定めておき、この対応関係に従って何れかの振動センサ4が振動を検出した際に駆動を制御されるべき上流側の搬送ローラ2を決めることができる。
In the above-described embodiment, it is not always required that one area including the plurality of
ここで、上流側の搬送ローラ2とは、被処理物20の一部の落下による影響を受ける可能性のある別の被処理物20を搬送中の搬送ローラ2を意味し、必ずしも振動センサ4に対する搬送ローラ2の物理的な上流側の位置を意味するものではない。したがって、被処理物20の一部が落下した際に、振動を検出した振動センサ4の配置位置に対して物理的に下流側に配置されている搬送ローラ2の回転を停止することもできる。
Here, the
2 搬送ローラ
4 振動センサ(振動検出手段)
5 露出部
6 制御部(制御手段)
10 熱処理装置
11〜14 外壁部材
20 被処理物
31〜34 耐熱ガラス(内側部材)
2
5 Exposed part 6 Control part (control means)
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