JP3131168B2 - 熱膨張補正機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、何れか一方が高温
環境にあり他方がそれよりも低い温度の低温環境にある
送り側搬送部と受け側搬送部との間で物品を移載すると
きに熱膨張を補正する熱膨張補正機構に関し、特にピッ
チ搬送式熱処理装置に好都合に適用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱処理装置のように、被処理物を
一方側から槽内に搬入して槽内を移動させ、他方側から
槽外に搬出する過程において、槽内外で異なった熱膨張
を伴う装置では、例えば搬入側を基準として搬出側まで
の最大熱膨張量を計算し、その結果に基づいて搬出側の
外部に設けられる移載装置の位置を設定するようにして
いた。又、予めこのような計算を行ってその結果を記憶
しておき、記憶したデータを用いて外部移載装置の位置
補正をしていた。

【０００３】しかし、最大熱膨張量を計算する方法で
は、常温になったり使用温度が変わることがあるため、
槽内外移載装置のアライメントが不十分になり、クリア
ランスが不足して移載不良を起こすおそれがあった。
又、記憶データに基づいて運転温度域毎にアライメント
情報を出力する方法では、温度調節器等が介在するため
それだけアライメントが不正確になるという問題があっ
た。特に温度変化中には、熱膨張量が飽和していないた
め、そのときの温度と実際の熱膨張量とが正確に対応せ
ず、内外移載装置の位置の不一致によって被処理物を破
損させるおそれもあった。即ち、従来一般に行われてい
るオープンループ制御方式による位置調整では、調整精
度が不十分であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、熱処理装置等の熱膨張を伴う装
置における被処理物を精度良く確実に移載できる熱膨張
補正機構を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、何れか一方が高温環境
にあり他方がそれよりも低い温度の低温環境にある送り
側搬送部と受け側搬送部との間で物品を移載するときに
熱膨張を補正する熱膨張補正機構において、前記送り側
搬送部又は前記受け側搬送部のうちの低温環境にあるも
のを熱膨張する方向へ移動させる移動手段と、前記送り
側搬送部又は前記受け側搬送部のうちの高温環境にある
ものと連動するように前記低温環境側まで延設された位
置検出用部材と、該位置検出部材又は前記低温環境にあ
るもののうちの何れか一方に設けられた被検出部及び他
方に設けられた検出部であって前記送り側搬送部と前記
受け側搬送部とが前記熱膨張する方向にほぼ同じ位置に
なると前記検出部が前記被検出部を検出可能な位置に設
けられた前記被検出部及び前記検出部を備えた検出手段
と、前記検出部が前記被検出部を検出するように前記移
動手段の動作を制御する制御手段と、を有することを特
徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、上記に加えて、前記送
り側搬送部は、一方側から順次物品を入れて熱処理時間
の経過後に他方側から順次物品を取り出す熱処理装置の
前記他方側に設けられることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した熱膨張補
正機構の構成例を示す。熱膨張補正機構は、熱膨張条件
の異なる送り側搬送部としての槽内移載機１と受け側搬
送部としての槽外移載機２の間で物品としての例えば液
晶ガラス基板から成るワークＷを移載するときに熱膨張
差を補正する機構であり、移動手段としての移動装置
３、検出手段としての検出装置４、制御手段としての位
置調節器５等を備えている。槽内移載機１は、熱処理装
置であるクリーンオーブンの高温環境になる加熱槽１０
０内に配置され、槽外移載機２はその外部、又は、外部
に必要に応じて設けられる冷却室２００内等のクリーン
オーブン内よりも低い温度の低温環境部分に配設され
る。

【０００８】槽内移送機１は、Ｖ溝ローラ等で構成され
る槽内移載路１１を備えている。ワークＷは、特に図示
していないが、槽内移載路１１内に回転されるローラを
設けたり、槽内側にワークＷを移載路の方向に押し出す
プッシャーを設ける等の方法により、槽内移載路１１か
ら槽外移載路２１へ移載される。ガラス基板のようなワ
ークＷを搬送する場合には、図示の下側の槽内移載路１
１に対向するように、図示していないがワークＷの上方
にも同様の移載路が設けられる。但し、倒れ防止ガイド
を設ける等の方法により、上方の移載路を省略すること
も可能である。槽外移載機２も、槽内移載機１と同様な
構造の槽外移載路２１を備えている。

【０００９】移動装置３は、低温環境にある槽外移載機
２を熱膨張する方向である図示のＸ方向へ移動させる装
置であり、冷却室２００内に設置された固定台３１、槽
外移載機２を搭載した移動台３２、これらの間に介装さ
れ移動台３２のＸ方向への移動をガイドするリニアガイ
ド３３、固定台３１に取り付けられたサーボモータ３
４、これに取り付けられ軸受３５で回転自在に支持され
Ｘ方向に延設されたボールネジ３６、移動台３２に固定
されボールネジ３６と螺合するナット３７等によって構
成されている。なお、移動手段としては、ラックとピニ
オン機構、カムや偏心円板を用いた変位機構等、他の適
当な直線移動機構を用いることができる。

【００１０】高温環境にある槽内移載機１から、これと
連動するように低温環境側である冷却室２００まで位置
検出用部材としての検出ドグ４１が延設されている。検
出装置４は、検出ドグ４１又は槽外移載機２のうちの何
れか一方に設けられた被検出部及び他方に設けられた検
出部として、本例では検出ドグ４１の先端に設けられた
遮光板４１ａ、及び、移動台３２と取付台とを介して槽
外移載機２に設けられた透過式ホトセンサ４２を有す
る。センサ４２は、移動台３２の移動時に遮光板４１ａ
が通過可能なように構成された発光／受光部４２ａを備
えている。これらは、槽内移載路１１と槽外移載路２１
とがＸ方向にほぼ同じ位置になると、センサ４２が検出
ドグ４１を検出可能な位置に設けられている。その結
果、このときには、発光／受光部４２ａの発光部の光が
検出ドグ４１の遮光板４１ａで遮断されて受光部に到達
しなくなり、この条件でセンサ４２がオンになる。

【００１１】なお、本例では、槽内移載機１と連動する
検出ドグ４１に遮光板４１ａを取り付け、槽外移載機２
側にセンサ４２を取り付けるようにしているが、この反
対に、検出ドグ４１をセンサ４２の取付の可能な構造に
して検出ドグにセンサを取り付け、槽外移載機２側に遮
光板を取り付けるようにしてもよい。センサは、光透過
式でなく光反射式のものでもよい。又、槽内外移載路１
１、２１の現実の位置関係を検出できるものであれば、
光学式に限らず、接触式や電気式等どのような形式のセ
ンサであってもよい。

【００１２】位置調節器５は、センサ４２が検出ドグ４
１を検出するように移動装置３の動作を制御する。即
ち、サーボモータ３４を回転させてボールネジ３６を回
転させ、ボールナット３７を介して移動台３２を移動さ
せ、センサ４２が検出ドグ４１を検出してオンになると
その移動を停止するように制御する。これにより、槽内
移載路１１と槽外移載路２１とがＸ方向にほぼ同じ位置
になって一直線状になり、ワークＷの安全確実な移載が
可能になる。

【００１３】図２は、上記のような熱膨張補正機構を適
用できる装置の一例である横搬送式熱処理用クリーンオ
ーブンの全体構造の一例を示し、図３はその部分構造の
一例を示す。クリーンオーブンは、加熱槽１００及び冷
却室２００で構成されている。加熱槽１００では、ワー
クＷが１タクトに一枚づつ一方側である入口１０１から
搬入され、内部で立てた状態で１ピッチづつ矢印Ａ方向
に横移動され、所定の熱処理時間が経過すると他方側で
ある出口１０２から搬出され、その間、図示しない送風
機やヒータによって循環される熱風で所定の温度に加熱
される。符号１０３は高性能耐熱フィルタである。

【００１４】冷却室２００では、加熱槽１００から搬出
され移載されたワークＷが加熱槽とは反対の矢印Ｂ方向
に１ピッチづつ横移動され、出口２０１から搬出され
る。冷却室内では、図示しない換気送風機によって高性
能フィルタ２０２を介して冷却風が送られ、ワークＷは
常温に近い適当な温度まで冷却される。なお本例では、
冷却室の入口２０３から冷却室内を経由して加熱槽１０
０へワークＷが搬入されるようになっている。

【００１５】加熱槽１００の出口１０２の内外位置に
は、詳細図示を省略しているが、図１に示すような熱膨
張補正機構が設けられている。又、クリーンオーブンに
は、図２では図示していないが、図３に示すようなワー
クの搬入、移動、移載等のための諸機構が設けられる。

【００１６】ワーク搬入装置部分は、図３（ａ）及び
（ｂ）に示す如く、冷却室側のもの及び加熱槽側のもの
に対してワークＷの上下にそれぞれＶ溝ローラ２０４及
び１０４を設け、冷却室側に設けられるプッシャー２０
５で矢印Ｃ方向にワークＷを押し出し、上下のＶ溝ロー
ラで直立姿勢を保持しつつ搬送させるように構成されて
いる。加熱槽内のＶ溝ローラ１０４は、実線で示すワー
ク案内位置と二点鎖線で示す退避位置との間で移動可能
になっている。

【００１７】加熱槽内におけるワーク移動部分は、同図
（ｃ）及び（ｄ）に示すように、図２の矢印Ａ方向に一
定ピッチで多数配列された移動ワーク受け１０５及び固
定ワーク受け１０６を備えている。それぞれのワーク受
けは、矢印Ａ方向に延設された支持ビーム１０５ａ及び
１０６ａに取り付けられている。なお、この図では、説
明を分かりやすくするためにワーク受けをそれぞれ２個
づつ水平位置に示しているが、実際には、ワークＷを傾
斜させて三点支持によって移動させるために、それぞれ
高さの異なった位置に３個づつ設けられる。

【００１８】ワークの移動は、移動ワーク受け１０５
が、図２の矢印Ａ方向及びその反対方向に上下動も加え
て四角形状に往復動作し、（ｃ）に示す端にあるＶ溝ロ
ーラ１０４及び中間の固定ワーク受け１０６に乗せられ
たワークを取り上げ、１ピッチ矢印Ａ方向に移動させ、
（ｄ）に示すように固定ワーク受け１０６上に乗せるこ
とによって行われる。なお実際には、ワークＷは前述の
如く傾斜した状態で３点で支持されて移動される。

【００１９】図４はワーク移載装置部分の構造例を示
す。ワーク移載装置部分は、図３（ａ）のワーク搬入装
置部分と同様の構造になっていて、加熱槽側のもの及び
冷却室側のものに対してワークＷの上下にそれぞれＶ溝
ローラ１０８及び２０６を設け、加熱槽側に設けられる
プッシャー１０９で矢印Ｃ´方向にワークＷを押し出
し、上下のＶ溝ローラで直立姿勢を保持させつつ搬送さ
せるように構成されている。これらのＶ溝ローラは、実
線で示すワーク案内位置と二点鎖線で示す退避位置との
間で移動可能になっている。

【００２０】固定ワーク受け１０６からＶ溝ローラ１０
８へのワークの移動も、移動ワーク受け１０５によって
固定受け部間のワーク移動と同時に行われる。ワークＷ
は、Ｖ溝ローラ１０８部分では挟持可能なように起こさ
れ、Ｖ溝ローラ２０６部分では移動可能なように傾斜さ
れる。このようなワーク移載装置部分は、図１に示すワ
ーク移載装置の一例であり、Ｖ溝ローラ１０８及び２０
６は、それぞれ図１に示す槽内移載路１１及び槽外移載
路２１に相当する。

【００２１】冷却室内においても、図示しないが加熱槽
内のものと同様な装置が設けられ、同様にワークの移動
が行われる。即ち、ワークＷは、Ｖ溝ローラ２０６部分
で倒されて移動ワーク受けによって固定ワーク受けに支
持変えされ、移動ワーク受けと固定ワーク受けとの間で
支持変えしつつ１ピッチづつ移動され、出口２０１（図
２）部分で起こされて搬出される。

【００２２】以上のような装置において、加熱槽１００
内の入口側及び出口側のＶ溝ローラ１０４及び１０８
は、ワークの移動方向に動かないので、加熱槽１００の
本体部分又は固定ワーク受けの支持ビーム１０６ａの延
長端部に取り付けられる。そして、本体部分又は支持ビ
ームは、この例ではワークの入口１０１側を基準として
出口１０２方向には熱膨張自在なように支持される。そ
の結果、入口側のＶ溝ローラ１０４の位置はほぼ一定で
あるが、出口側のＶ溝ローラ１０８は、加熱槽１００の
冷態時、温度上昇時、熱処理温度への到達時、それから
一定時間経過後等の諸状態においてそれぞれ異なった熱
膨張量の発生によって異なった位置になる。

【００２３】一方、冷却室２００においても、上記入口
側に相当する位置のＶ溝ローラ２０４の位置を基準とし
て、上記出口側に相当する位置のＶ溝ローラ２０６は熱
膨張の影響を受け、使用条件によって多少異なった位置
になる。従って、加熱槽１００と冷却室２００との間の
ワーク移載装置部分のＶ溝ローラ１０８の位置と２０６
の位置は、熱膨張条件が異なることによってＸ方向にず
れてくる。このずれ量は種々の運転状態において複雑に
異なるので、これを精度良く計算することは極めて難し
い。

【００２４】本発明を適用した図１の熱膨張補正機構に
よれば、Ｖ溝ローラ１０８に検出ドグ４１を取り付け、
Ｖ溝ローラ２０６にセンサ４２を取り付け、センサ４２
が現実に検出ドグ４１を検出するように位置調節器５が
移動装置３を動作させてＶ溝ローラ２０６を移動させる
ことになるので、クローズドループ制御方式によって槽
内外移載路であるＶ溝ローラ１０８、２０６の位置を確
実に一致させることができる。その結果、ワークＷを加
熱槽１００から冷却槽２００へ安全、確実に移載するこ
とができる。

【００２５】なお以上では、熱処理装置が横搬送式のも
のについて説明したが、下端からワークを入れて上端か
らワークを取り出すような上下搬送式の熱処理装置に対
しても本発明を適用できる。又、図２の例では、ワーク
の入口１０１側を基準として出口１０２方向には熱膨張
自在にし、出口側に移動装置３や検出装置４を設けるよ
うにしているが、この反対に、ワークの出口１０２側を
基準として入口１０１方向には熱膨張自在にし、入口側
に移動装置３や検出装置４を設けるような構成も可能で
ある。

【００２６】更に、図２のようなピッチ搬送式の熱処理
装置では、温度が高く搬送長さが長いため熱膨張量が大
きいこと、種々の温度条件があると共に温度変化時等に
は循環空気と装置との間に複雑な熱伝達特性が介在する
ため計算し難い熱膨張が生じること、ガラス基板等のワ
ークの特性から精度の良い位置決めが必要であること、
等の諸事情があり、本発明が特に効果的に適用される。
しかし、本発明はこのような熱処理装置に限らず、熱膨
張に対して精密な位置補正をしなければならない諸装置
に適用できる。例えば、精密に一定温度に保たれた環境
下でなければ精度を保持できないような装置において、
従来のように精密な温度調節に依存する代わりに、本発
明の熱膨張補正機構を適用することによりより確実に機
械精度を保持することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、低温環境にあるものとして例えば受け
側搬送部を熱膨張する方向へ移動させる移動手段を設け
ると共に、高温環境にある例えば送り側搬送部と連動す
るように低温環境側まで延設された位置検出用部材を設
け、更に位置検出用部材及び受け側搬送部のそれぞれに
取り付けられる被検出部及び検出部を、両搬送部が熱膨
張する方向にほぼ同じ位置になると検出部が被検出部を
検出できる位置に配設した検出手段を設け、制御手段に
より、検出部が被検出部を検出するように移動手段の動
作を制御するので、熱膨張条件の差によって送り側搬送
部と受け側搬送部とに位置ずれが生じても、そのずれが
クローズドループ制御方式によって確実に補正される。
その結果、両搬送部が熱膨張する方向に一致し、物品を
安全、確実に移載することができる。

【００２８】そしてこの場合、低温環境側にある受け側
搬送部に移動手段を設けると共に、検出手段が高温環境
外に出るように高温環境側から低温環境側に位置検出用
部材を延設するので、これらの手段が耐熱性を備える必
要がないと共に、動作精度が良くなり装置の信頼性を向
上させることができる。

【００２９】請求項２の発明においては、上記に加え
て、送り側搬送部が、一方側から順次物品を入れて熱処
理時間の経過後に他方側から順次物品を取り出す熱処理
装置の他方側に設けられるので、熱処理装置において、
温度が高く搬送長さが長いために大きな熱膨張量が発生
したり、種々の温度条件があると共に温度変化時には伝
熱特性が介在するために計算し難い熱膨張が生じても、
被検出部と検出部とによって現実の送り側及び受け側搬
送部の位置ずれを検出してこれを補正することにより、
搬送部を精度良く位置調整し、物品である例えばガラス
基板等の熱処理されるワークを安全、確実に移載するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した熱膨張補正機構の一例を示す
斜視図である。

【図２】上記熱膨張補正機構を適用できる装置の一例で
あるクリーンオーブンの概略全体構造を示す斜視図であ
る。

【図３】上記クリーンオーブンの部分構造の一例を示す
説明図で、（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ、ワーク搬入装
置部分の正面状態、その側面状態、移動ワーク受けでワ
ークを受けている正面状態、及び固定ワーク受けでワー
クを受けている正面状態を示す。

【図４】上記クリーンオーブンの部分構造の一例を示す
説明図で、ワーク移載装置部分の正面状態を示す。

【符号の説明】

１ 槽内移載機（送り側搬送部） ２ 槽外移載機（受け側搬送部） ３ 移動装置（移動手段） ４ 検出装置（検出手段） ５ 位置調節器（制御手段） ４１ 検出ドグ（位置検出用部材） ４１ａ 遮光板（被検出部） ４２ 透過式ホトセンサ（検出部） １００ 加熱槽（熱処理装置） １０１ 入口（一方側） １０２ 出口（他方側） Ｗ ワーク（物品）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 何れか一方が高温環境にあり他方がそれ
   よりも低い温度の低温環境にある送り側搬送部と受け側
   搬送部との間で物品を移載するときに熱膨張を補正する
   熱膨張補正機構において、 前記送り側搬送部又は前記受け側搬送部のうちの低温環
   境にあるものを熱膨張する方向へ移動させる移動手段
   と、前記送り側搬送部又は前記受け側搬送部のうちの高
   温環境にあるものと連動するように前記低温環境側まで
   延設された位置検出用部材と、該位置検出部材又は前記
   低温環境にあるもののうちの何れか一方に設けられた被
   検出部及び他方に設けられた検出部であって前記送り側
   搬送部と前記受け側搬送部とが前記熱膨張する方向にほ
   ぼ同じ位置になると前記検出部が前記被検出部を検出可
   能な位置に設けられた前記被検出部及び前記検出部を備
   えた検出手段と、前記検出部が前記被検出部を検出する
   ように前記移動手段の動作を制御する制御手段と、を有
   することを特徴とする熱膨張補正機構。
2. 【請求項２】 前記送り側搬送部は、一方側から順次物
   品を入れて熱処理時間の経過後に他方側から順次物品を
   取り出す熱処理装置の前記他方側に設けられることを特
   徴とする請求項１に記載の熱膨張補正機構。