JP2009131900A - 持ち上げ要素を備えた加熱板 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な手段を用いて、加熱板に配置された工作物を、加熱板と接触している工作物の全領域について同時に持ち上げることを可能にする加熱板を作製すること。
【解決手段】工作物のための加熱板は、第１の面上に工作物の支持面２．１を備える加熱可能な板２と、支持面２．１に対する工作物の持ち上げのための複数の持ち上げ要素１５において、それぞれの持ち上げ要素１５が、支持面２．１に対して収縮可能、及び／又は、支持面２．１に対して伸張可能であるように、可動式に配置される持ち上げ要素と、板を加熱する手段とを備える。加熱する手段は、支持面２．１の反対側に位置する板２の第２の面２．２上に延在し、加熱流体で満たされた、少なくとも１つの加熱流路２０を備える。加熱流体は板２と接触する。持ち上げ要素１５は、持ち上げ要素１５が加熱流体の静水圧ｐの所定の変化ｐ〜ｐ_０によって伸張可能であるように、加熱流体によって負荷をかけられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱板で加熱される工作物の加熱板（ｈｏｔｐｌａｔｅ）に対する持ち上げのための持ち上げ要素を備えた加熱板に関する。

このタイプの加熱板は、より好ましくは、光起電性の部品集合体（ｍｏｄｕｌｅ）を製造する積層プレス機に使用される。

積層の際には、薄い、通常薄膜状である層が担体材料と結合する。多くの場合、例えば光起電性の部品集合体の製造の際に、この積層工程を高温で行う必要がある（熱間積層）。このとき、加工される工作物（即ち、接合されるべき層で覆われた担体材料）は、一般に、加熱板の支持面上で所定の温度まで加熱され、その後プレス加工される。

この積層工程では、加熱板の支持面上の温度分布が、できるだけ均一であることが重要である。さらに、一時的に熱供給を中断することが可能でなければならず、それは、例えば工作物を支持面に対して持ち上げることによって達成可能である。いくつかの用途では、積層工程は真空内で行われる。このタイプの用途では、加熱板を排気可能チャンバに配置し、操作することが実用的である。

欧州特許出願公開第０６７８３５７Ａ１号明細書から、例えば、排気可能チャンバに配置された加熱板を備えた積層プレス機が知られている。加熱板は、加熱可能な板の垂直のガイド穴にそれぞれが配置される。また支持面に対して工作物を持ち上げることができるように、それぞれのガイド穴から板の支持面を越えて伸張可能である、複数の持ち上げ要素を加熱板は備える。支持面の下の板の内部に延在するシリンダ内に配置された、空気圧によって作動可能なピストンを用いてそれぞれの持ち上げ要素は伸張可能である。それぞれのピストンを作動させるには、排気可能チャンバと環境との間の圧力差が利用され、チャンバ内で真空が発生させられたとき、それぞれの工作物によって覆われたすべての持ち上げ要素が自動的に持ち上げられる。この加熱板は、いくつかの不利益を有する。ピストンのために板の内部に作られなければならない、多くのシリンダを含むために、加熱板の製造が高価となる。さらに、複数のシリンダ、及びシリンダを作動させる際に起こされる気流が、支持面の領域に不均一な温度分布をもたらす。さらに、工作物の持ち上げは、チャンバ内での真空の定立とつながっている。したがって、工作物の加熱に利用可能である時間は、真空の定立から独立して選択できず、したがって自由には選択できない。さらなる不利益は、ピストンの空気圧による作動が、持ち上げ要素を同時に持ち上げることをより困難にする点に見出されるであろう。持ち上げ要素を同時に持ち上げさせるために、持ち上げ要素及びピストンは、互いに連結できるようになっている。これは、加熱板の製造をさらにより高価にするであろう。

欧州特許出願公開第１５５０５４８Ａ１号明細書から、排気可能チャンバに配置された加熱板を備えるさらなる積層プレス機が知られている。加熱板は、チャンバのベース部から離間して配置され、複数の垂直の穴を備える。加熱板に載っている工作物を持ち上げることができるように、ピンと各ピンのための駆動装置とからそれぞれがなる、複数の持ち上げ装置が設けられる。各ピンが加熱板の穴を介して案内又は延在可能であるように、加熱板の下のチャンバのベース部に個別に駆動装置は配置される。例えば、空気圧シリンダ又は機械的駆動装置が、駆動装置として設けられる。この構成の加熱板及び持ち上げ装置もやはり、いくつかの不利益に結び付く。一方では、駆動装置が多数であるので、真空内で駆動装置を操作及び制御できるようにするために、高価な手段、特に駆動装置及びチャンバを封止する手段が必要となる。さらに、特に、比較的大型の板及び多数の持ち上げ装置の場合、持ち上げ装置及び加熱板の組立てが高価となる。さらに、駆動装置の保守がより困難であり、板の下では駆動装置に容易に近づけないため、より困難となる。さらに、駆動装置が多数であるため、すべてのピンを同時に伸張することがかなりの出費につながり、すべての駆動装置が同期されなければならないため、より出費が多くなる。

本発明は、前述の不都合を回避し、加熱板の支持面の領域において可能な限り均一な温度分布を生じさせ、簡単な手段を用いて、加熱板に配置された工作物を、加熱板と接触している工作物の全領域について同時に持ち上げることを可能にする加熱板を作製する目的に基づく。

この目的は、特許請求項１の特徴を備えた加熱板によって解決される。

この加熱板は、第１の面上に工作物のための支持面を備える加熱可能な板と、支持面に対して工作物を持ち上げる複数の持ち上げ要素において、それぞれの持ち上げ要素が、支持面に対して収縮可能であるように、及び／又は（ａｎｄ／ｏｒ）、支持面に対して伸張可能であるように、可動式に配置される持ち上げ要素と、板を加熱する手段とを備える。

本発明によると、板を加熱する手段は、支持面の反対側に位置する板の第２の面上に延在し、加熱流体で満たされた、少なくとも１つの加熱流路を備え、加熱流体は板と接触し、持ち上げ要素は、持ち上げ要素が加熱流体の静水圧の所定の変化によって伸張可能であるように、加熱流体で負荷をかけられる。

この文脈における「加熱流体」は、板に熱を放出することのできる任意の流体、例えば、発熱体を用いて加熱される流体と考えられる。

少なくとも、支持面の反対側に位置する側のすべての持ち上げ要素の近くにある板が、加熱流体と接触しているので、板の均一な加熱が達成可能である必要条件が与えられる。該当する場合、加熱流体は加熱流路内を循環することができ、それによって温度変動の均衡をもたらすことができる。それぞれの温度分布を最適化するために、持ち上げ要素は、支持面全体の上に可能な限り均一に分配可能である。したがって、加熱流路は、持ち上げ要素に対して適切に配置でき、板と加熱流体との間の接触領域のサイズに関して最適化できる。

加熱流体は（気体と比較して）非圧縮性のものであると考えられなければならないため、加熱流路の加熱流体で負荷をかけられたすべての持ち上げ要素は、加熱流体の静水圧の変化によって、持ち上げ要素の数及び加熱板のサイズとは無関係に、同時に伸張可能である。このようにして、加熱板上に配置された工作物は、加熱板と接触している工作物のすべての領域について、同時に持ち上げ可能である。特に、１つのパラメータ（加熱流体の静水圧）のみが変化されなければならないため、すべての持ち上げ要素を同時に伸張又は収縮させることが、簡単に達成可能である。静水圧の適切な変化は、簡単な手段を用いて、例えば従来式のポンプを用いて、又は加熱流体の機械的な移動により制御可能である。

本発明による加熱板の一実施例では、それぞれの持ち上げ要素は、板の中を通る案内穴に配置され、その案内穴は加熱流路において終端する。持ち上げ要素は、ピストンを備え、少なくとも１つのピストン表面が加熱流体と接触するように配置されることができる。この実施例では、ピストン又は持ち上げ要素は、持ち上げ要素が配置されるそれぞれの案内穴に対して、封止要素を用いて封止可能である。

さらなる実施例は、それぞれが、板の中を通る流路に挿入可能であり、１つ又は複数の持ち上げ要素と、それぞれの持ち上げ要素のための案内穴を備えた支持構造体とからなり、前記支持構造体が流路に挿入可能である、交換可能な部品集合体に基づく。それぞれの部品集合体が板の支持面から全体として交換可能であるように、この部品集合体は実現可能である。これは、保守、並びに、該当する場合は、持ち上げ要素及び他の交換可能な構成要素の修理を容易にする。

この実施例のさらなる展開例では、それぞれの持ち上げ要素が、加熱流体で負荷をかけられるピストン表面を有するピストンを備えることが提供される。ピストンは、また、加熱流路内に突出可能である。

上述の部品集合体は、加熱流体に対する封止を簡単にする。それぞれの持ち上げ要素のための案内穴が加熱流体に対して封止されるように、持ち上げ要素又はピストンと支持構造体との間の連結部を形成する、例えば、変形可能な封止要素を用いて（例えば金属からなる、可撓性のベローを用いるなどして）、ピストンは封止されることができる。このような封止要素は、加熱流体が案内穴に入ることができないように、案内穴の外側の支持構造体の一方の面、及び持ち上げ要素又はピストン上のもう一方の面に、取り付け可能である。

この場合、持ち上げ要素の動きに際し持ち上げ要素に対して、又は板内の案内穴に対して、封止要素が滑動しなければならないように、案内穴の中に、持ち上げ要素と案内穴の壁との間の封止要素を配置する必要はない。加熱流体の近接に加えて、温度及び圧力の激しい変動を受け得る、互いに対して動かされる２つの部品の間の滑動封止要素は、この場合には必要とされない。特に、温度及び圧力の大きな変動によって負荷がかかり過ぎることのあるゴム製の封止部を省略することが可能である。

それぞれの持ち上げ要素は、加熱流体の静水圧が所定の値より低いときに、持ち上げ要素が支持面に関して収縮されるように、予荷重を加えられたばね要素と連結可能である。ばね要素の予荷重は、確実に、低い静水圧で持ち上げ要素が収縮され、安定した平衡位置をとることができるようにする。したがって、持ち上げ要素を伸張するために、少なくともばね要素の予荷重を上回る力が必要とされる。この構造は、真空内における加熱板の使用についてとりわけ有利である。静水圧が所定の値より低下したときに、加熱板の近傍（加熱流路の外）で所定の圧力を用いることで、持ち上げ要素が支持面に対して収縮されるように、ばね要素の予荷重は、常に選択可能である。

板の支持面の反対側にある板の面上への加熱流路の配置が、加熱流路を実現するのに、板を貫通する穴を設けなくてよいという利点を提供する。加熱流路を実現するのに、一方の側の加熱流路が板によって制限され、反対側が板に取り付けられた壁によって制限される２分割の構造が推奨される。壁と板との間のそれぞれの連結部は、加熱流体に対して密封されるように、従来式の手段を用いて概ね実現可能である。これによって、それぞれの加熱流路の費用対効果の大きい製造ができるようになる。

本発明のさらなる詳細及び本発明のより好ましい例示的な実施例が、添付の図面を用いて以下に説明される。

図１〜３は、本発明による加熱板１の様々な図を示す。加熱板１は、（上の）第１の面に、加熱される工作物のための平坦な支持面２．１を備える、加熱可能な板２を備える。

支持面２．１の反対側に位置する第２（下）の面に形成された表面２．２の領域において、板２は、加熱流体で満たされた加熱流路２０を備える。図１に示されるように、加熱流路２０は、図１に示される加熱板１の詳細の場合では、互いに対して平行に走り、互いに距離を有する、複数の部分からなる。このような部分は、加熱流路２０全体にわたる加熱流体の循環が可能であるように、表面２．２全体にわたって分散されて配置され、様々な点において互いに連結されることができる。

この場合では、表面２．２は平坦な表面である。加熱流路２０は、一方の側は表面２．２の領域によって制限され、もう一方の側は、この場合には台形の外形を備えた成形部品からなる壁２１によって制限される。外形の正確な形状は、この文脈では意味はない。ただ重要であるのは、加熱流体が、所定の公差の範囲内に限定された熱流を保証するのに十分な大きさである表面２．２の一部領域と接触していることである。

壁２１は、縁部２１．１の領域において加熱流路が加熱流体に対して密封されるように、２つの縁部２１．１で板２と連結される。壁２１は、例えばシートメタルの構造体であり得る。壁２１は、例えば、縁部２１．１で板２に溶接され得る。代替として、壁２１を板２とねじ留めし、必要な場合、それを封止することが可能である。

図１〜３によって示されるように、加熱流路２０の上の領域の加熱板１は、流路２．３に挿入された複数の部品集合体１０を備える。流路２．３は、板２の中を通り、加熱流路２０の表面２．２において終端する。

それぞれの部品集合体１０は、支持構造体１１の中央に形成される持ち上げ要素１５のための案内穴１１．１を備えた支持構造体１１を備える。流路２．３は、部品集合体１０の支持構造体１１が、流路２．３の１つに確実に取り付き、板２の支持側２．１からそれぞれの流路２．３へと挿入可能であり、取り外し可能な留め具１２（例えばねじ）を用いて板２に取り付け可能であるように形成される。図１〜３に示されているように、それぞれの部品集合体１０が流路２．３へ挿入されたとき、支持構造体１１の上側の端部は、支持面２．１と面一になる。図２に示されているように、それぞれの支持構造体１１は、Ｏリング１３を用いて板２に対して封止可能である。

図２及び３に示されるように、案内穴１１．１は、支持構造体１１を貫通し、支持面２．１に対して垂直に走る穴である。

持ち上げ要素１５は、一方の端部が案内穴１１．１の中へ案内穴１１．１の長さ方向に導かれ、反対側の端部が加熱流路２０へと突出する、やや長いピン１５．１と、ピン１５．１のこの反対側の端部に着座し、ピン１５．１と確実に連結されたピストン１５．２とからなる。

図２及び３に示されているように、それぞれの持ち上げ要素１５は、案内穴１１．１の長さ方向に動くことができる。図２によると、持ち上げ要素１５は、所定の行程だけ案内穴１１．１から伸張可能である。支持構造体１１がピストン１５．２の機械的停止部を形成するため、この行程は制限される。したがって、ピストン１５．２が支持構造体１１に突き当たるときに、最大の行程に達する（図２）。図３によって示されるように、持ち上げ要素は、持ち上げ要素の円錐形状の頭部が支持構造体１１に突き当たるまで、逆の方向（即ち加熱流路２０の方向）に移動可能である。この位置では、持ち上げ要素１５は、持ち上げ要素１５の頭部の縁部が、支持面２．１と面一になるように、案内穴１１．１内に収縮される（図３）。

ピストン１５．２は、加熱流路１５内に突出し、加熱流体によって負荷をかけられる。したがって、加熱流体の静水圧ｐの変化によって、ピストン１５．２及びしたがって持ち上げ要素１５を動かすことが可能である。

図１及び２によると、ピストン１５．２は、変形可能なベローによって、好ましくは金属製のベロー１７によって、支持構造体１１と連結される。ベロー１７は、案内穴１１．１を加熱流体に対して封止する。ベロー１７はさらに、ベロー１７がピン１５．１の長さ方向に予荷重を加えられるように、好ましくは、ベロー１７が持ち上げ要素１５を図３による収縮状態へと押すように、構成可能である。さらに、ばね要素１８（コイルばね）が、圧縮荷重を受けるように、支持構造体１１とピストン１５．２との間に配置される。この状況の下で、ばね要素１８は、持ち上げ要素１５を収縮状態へとさらに押す。

加熱流体の静水圧ｐが所定の値ｐ_０より低いとき、持ち上げ要素１５が支持面２．１に対して収縮されるように（図３）、ベロー１７及びばね要素１８の予荷重は選択される。静水圧ｐが所定の差Δｐだけ値ｐ_０を越える場合、持ち上げ要素１５は、最大の行程に達し、伸張状態をとる（図２）。

図４は、複数の部品集合体１０を備えた工作物のための支持面３０．１を有する板３０と、支持面３０．１の反対側に位置する板３０の面３０．２に形成された加熱流路２０とを備える、本発明による加熱板のさらなる例を示す。図１〜３による実施例と比較して、加熱流路２０は、支持面３０．１の反対側に位置する板３０の面に位置する流路穴に形成され、壁３１によって覆われる。壁２１と比較して、壁３１は平坦である。

図１〜４に示される例示的な実施例は、様々に変更可能である。支持面２．１及び３０．１は、例えば、必ずしも平坦である必要はない。加熱可能な板２及び３０は、また、互いに離間した複数の加熱流路２０を備えることができる。また、支持面の様々な部分領域のそれぞれが、それぞれの支持面に対して様々な長さの距離にわたって伸張可能である持ち上げ要素を備えることも考えられる。

本発明による加熱板の一実施例の詳細を示す斜視図である。 持ち上げ要素が伸張された状態で示される、図１による加熱板の持ち上げ要素を通る断面図である。 持ち上げ要素が収縮された状態で示される、図１による加熱板の持ち上げ要素を通る断面図である。 本発明による加熱板の別の実施例の詳細を示す斜視図である。

符号の説明

１ 加熱板
２ 加熱可能な板
２．１ 支持面
２．２ 表面
２．３ 流路
１０ 部品集合体
１１ 支持構造体
１１．１ 案内穴
１２ 留め具
１３ Ｏリング
１５ 持ち上げ要素
１５．１ ピン
１５．２ ピストン
１７ ベロー
１８ ばね要素
２０ 加熱流路
２１ 壁
２１．１ 縁部
３０ 板
３０．１ 支持面
３０．２ 面
３１ 壁

Claims (10)

1. 工作物のための加熱板（１）であって、
   第１の面上に前記工作物のための支持面（２．１、３０．１）を備える加熱可能な板（２、３０）と、
   前記支持面（２．１、３０．１）に対する前記工作物の持ち上げのための複数の持ち上げ要素（１５）において、それぞれの前記持ち上げ要素が前記支持面（２．１、３０．１）に対して収縮可能であるように、及び／又は、前記支持面（２．１、３０．１）に対して伸張可能であるように、それぞれの持ち上げ要素（１５）が可動式に配置される持ち上げ要素（１５）と、
   加熱する手段とを備え、
   前記加熱する手段が、前記支持面の反対側に位置する前記板（２、３０）の第２の面（２．２、３０．２）上に延在し、加熱流体で満たされた、少なくとも１つの加熱流路（２０）を備え、前記加熱流体が前記板（２、３０）と接触し、
   前記持ち上げ要素（１５）が前記加熱流体の静水圧（ｐ）の所定の変化（ｐ〜ｐ_０）によって伸張可能であるように、前記持ち上げ要素（１５）が前記加熱流体によって負荷をかけられることを特徴とする加熱板（１）。
2. それぞれの前記持ち上げ要素が、前記加熱流路に終端する、前記板の中を通る案内穴に配置される、請求項１に記載の加熱板。
3. それぞれの前記持ち上げ要素が、前記加熱流体で負荷をかけられるピストン面を備える、請求項１又は２に記載の加熱板。
4. 前記板（２、３０）の中を通る流路（２．３）に挿入された少なくとも１つの交換可能な部品集合体（１０）を備え、前記部品集合体（１０）が、少なくとも１つの持ち上げ要素（１５）のための少なくとも１つの案内穴（１１．１）を有する支持構造体（１１）を備え、持ち上げ要素（１５）がそれぞれの案内穴（１１．１）に配置され、前記部品集合体（１０）が前記流路（２．３）に挿入可能である、請求項１に記載の加熱板。
5. 前記持ち上げ要素（１５）が、前記加熱流体によって負荷をかけられるピストン（１５．２）を備える、請求項４に記載の加熱板。
6. 前記案内穴（１１．１）が前記加熱流体に対して封止されるように、前記ピストン（１５．２）と前記支持構造体（１１）との間の連結部を形成する変形可能な封止要素（１７）を備える、請求項５に記載の加熱板。
7. 前記封止要素（１７）が金属製のベローである、請求項６に記載の加熱板。
8. それぞれの前記持ち上げ要素（１５）が、前記加熱流体の前記静水圧（ｐ）が所定の値（ｐ_０）より低いときに前記持ち上げ要素（１５）が前記支持面（２．１、３０．１）に対して収縮されるように予荷重を加えられたばね要素（１７、１８）と連結される、請求項１から７までのいずれか一項に記載の加熱板。
9. 前記加熱流路（２０）内の前記加熱流体が、前記板（２、３０）の第２の面の領域（２．２、３０．２）と前記板に取り付けられた壁（２１、３１）との間に囲まれる、請求項１から８までのいずれか一項に記載の加熱板。
10. 前記壁（２１、３１）が前記板（２、３０）と共に溶接される、請求項９に記載の加熱板。

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