JP3851784B2 - 多段加熱板式熱処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下方向に間隔を空けて多段に支持された板状の加熱部材により前記間隔に設けられた支持部材で支持された板状の被処理物を加熱して熱処理するようにした多段加熱板式熱処理装置に関し、特にフラットパネルディスプレイ用液晶ガラス基板等を焼成する多段枚葉式クリーンオーブンの小型化、処理能力の増加、熱的性能の向上等の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の多段加熱式熱処理装置としては、図13に示すように、熱処理室8内に電気加熱式等の放射加熱板1を多段に固定設置し、それぞれの間隔の中でガラス基板等のワークWを支持管13で支持し、ワークWを上下の放射加熱板1で加熱し、熱処理の終了したワークを図示しないロボットハンドによって未処理ワークと順次交換し、1タクトに1枚づつワークを熱処理するようにした装置が一般的であった。
【0003】
このような装置では、例えばワーク搭載時には、ワークをロボットハンド上に支持し、ロボットハンドを熱処理室8内に挿入し、これを下降させてワークWを支持管13上に移載する。そして、ロボットハンドの挿抜及び昇降を安全に行うために、ハンドの厚み、ワークの厚み、ワークが凹凸状になるときのたわみ量、これらと関連したハンドの昇降距離、等を考慮し、上下の放射加熱板に通常約60mm〜80mmの間隔を設けていた。
【0004】
そのため、従来の熱処理装置では、高さが高くなること、ワークの周辺部からの熱放射が増加し、ワーク加熱時の温度分布性能が悪くなること、これを防止するために放射加熱板の寸法を大きくする必要があること、その結果装置の平面寸法も大きくなること、間隔の周辺や装置全体からの放熱が多くなり、熱エネルギーの損失が多くなること、等の諸問題があった。
【0005】
一方、多段加熱板式熱処理装置としては、上記のような通常の装置の他に、図13のような構造の装置を2台組み合わせて、これらを昇降及び回転可能にし、一定レベルからワークWを搬入・搬出できるようにした回転ゴンドラ式の多段加熱板式枚葉処理型熱処理装置が提案されている(特開平5−203365号公報参照)。
【0006】
しかしながら、この装置では、一定位置でワークを出し入れできるが、上記と同様の方法でロボットハンドを使用してワークを搬入・搬出することになるので、上記通常の装置と同程度の放射加熱板の間隔が必要になる。更に、ゴンドラ状に積載した装置を昇降及び回転させ、上下の一方側及び回転の片面側だけを実質的にワーク搭載スペースとして使用しているので、装置の大きさとしては、同じ処理能力の通常の装置の約4倍になる。従って、このような装置では、従来の通常の装置よりも更に装置が大型化するという問題がある。
【0007】
【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、寸法が大幅に小形化され処理能力が大きく省エネ化も図られる多段加熱板式熱処理装置を提供することを課題とする。
【0008】
【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、上下方向に間隔を空けて多段に支持された板状の加熱部材によりそれぞれの前記間隔の中で支持された板状の被処理物を加熱して熱処理するようにした多段加熱板式熱処理装置において、
前記加熱部材を前記それぞれの間隔の間で分離可能に支持する定位置支持部材と、前記加熱部材の周辺部の少なくとも3位置に前記間隔を含んで前記上下方向に設けられ回転が可能なように支持された軸部材と、前記間隔の数と同じ数の変位置支持部材であって前記軸部材に取り付けられ該軸部材が回転されることによって何れか1の前記変位置支持部材の先端部分が前記間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が前記間隔の外になるように形成された変位置支持部材と、前記軸部材を回転可能にする回転手段と、前記何れか1の変位置支持部材の前記先端部分が前記何れか1の間隔の中に入ったときに前記何れか1の変位置支持部材と共に前記何れか1の間隔の拡大と復元とを可能にする間隔変更手段と、を有することを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明は、上下方向に間隔を空けて多段に支持された板状の加熱部材によりそれぞれの前記間隔の中で支持された板状の被処理物を加熱して熱処理するようにした多段加熱板式熱処理装置において、
前記加熱部材を前記それぞれの間隔の間で分離可能に支持する定位置支持部材と、前記加熱部材の周辺部の少なくとも3位置に前記間隔を含んで前記上下方向に設けられ回転が可能なように支持された軸部材と、前記間隔の数を2以上の整数で割った分割数の変位置支持部材であって前記軸部材に取り付けられ該軸部材が回転されることによって何れか1の前記変位置支持部材の先端部分が前記間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が前記間隔の外になると共に全ての変位置支持部材が前記間隔の外になる非係合位置を備えた変位置支持部材と、前記軸部材を回転可能にする回転手段と、前記何れか1の変位置支持部材の前記先端部分が前記何れか1の間隔の中に入ったときに前記何れか1の変位置支持部材と共に前記何れか1の間隔の拡大と復元とを可能にする間隔変更手段と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明は、請求項1の発明の特徴に加えて、前記多段の加熱部材のうちの2段目以上のものに取り付けた下離間部材であって前記間隔の上側の前記加熱部材に取り付けられたものが該間隔にある前記被処理物の下方で離れた位置から前記被処理物を昇降可能なように形成された下離間部材を有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を適用した熱処理装置の積載部の構造例を示し、図2は積載部の1つの間隔を広げた状態を示す。図3及び図4は部分構造を拡大して示す。図5乃至図8は、図1の装置と同様の回転及び昇降機構部分並びに外形構造部分を備え図1とは異なった構造部分を持つ熱処理装置の他の例を示す。図1、2を基準として他の図を参照しつつ説明する。
【0012】
多段加熱板式の通常クリーンオーブンである熱処理装置は、上下Z方向に間隔cを空けて多段として図1では7段に支持された板状の加熱部材である放射加熱板1(以下単に「加熱板1」という)によりそれぞれの間隔cの中で支持された板状の被処理物としてフラットパネルディスプレイ用液晶ガラス基板等のワークW(図1では最上段間隔にあるものだけを二点鎖線で図示)を加熱して熱処理するようにした装置であり、機械構造部分として、定位置支持部材としてのスペーサピン2、軸部材としての回転昇降軸3、変位置支持部材としての爪部材4、図5、6、8に詳細を示す回転手段としての回転機構5及びこれらと共に間隔変更手段となる軸昇降機構6、等を有する。
【0013】
上記の機械構造部分は、図5乃至8に示す如く、構造材の枠で形成され断熱材が装着されたケーシング7で囲われた熱処理室8及び構造材91で形成された機械室9内に配置されている。ケーシング7のうちワークWを出し入れする正面は自動扉10になっている。多段に構成された一群の加熱板1の最下段のもの11 は、ケーシング7から延設されスペーサーピンと共に定位置支持手段となる支持ビーム11上に乗せられている。
【0014】
ワークWは、加熱板1の図1において左右の長さY方向の両端面に取り付けられた図3及び図4の一部にも示すV字型の支持管ホルダ12に乗せられた支持管13で支持されている。支持管13には、図4に示す如く長さY方向の動きと脱落を防止するためのカラーリング14が固着されている。又、本例の熱処理装置には、7段の加熱板1のうちの2段目のもの12 以上のものに下離間部材としての支持管昇降用ブラケット(以下単に「ブラケット」という)15が支持管13におけるカラーリング14の先端側を支持可能なように取り付けられている。
【0015】
加熱板1としては、絶縁体を介して発熱素子を金属製のケーシングで囲ってパネル状に形成した電熱式のものが好都合に使用される。但し、ヒートポンプ式等の他の形式のものも使用可能である。
【0016】
スペーサーピン2は、下端が下の加熱板に固定され上端が上の加熱板を乗せるように形成され加熱板1の4隅に配設された筒状体から成り、加熱板1をそれぞれの間隔cの間で分離可能に支持している。図3のものは、上の加熱板の穴状部が嵌入する円錐形部分を備えている。スペーサーピンとしては、何れの構造のものであってもよい。なお、定位置支持部材としては、段間毎に独立して設けられたスペーサーピン2に代えて、軸とこれにスライド自在に嵌め込まれた円筒をスペーサーとしたような構造のものであってもよい。加熱板1の最下段のもの11 は、前記支持ビーム11で支持されている。加熱板1は、これらによって全体的に支持されている。
【0017】
回転昇降軸3は、加熱板1の周辺部の少なくとも3位置として本例では幅方向であるX方向の両端外側であって長さ方向であるY方向の両端内側の近傍の位置に合計4箇所に図1では6段の間隔を含んで上下のZ方向に設けられ、回転が可能なように後述する回転昇降機構部分の軸受で支持されている。本例の回転昇降軸3は、間隔変更手段にもなっているため、昇降可能に支持されている。なお、回転昇降軸3は、通常本例の如く4本装備されるが、加熱板1の大きさや段数等によっては、必要に応じて4本以上の多本数設けられる。又、場合によっては、平面支持のための最小本数である3本であってもよい。
【0018】
爪部材4は、間隔cの数と同じ数、従って図1の加熱板7段の装置の例では6間隔分として6個設けられ、回転昇降軸3に取り付けられ、この軸が回転されることにより、何れか1の爪部材4として図1の例では下から2つ目の爪部材42 の先端部分41が間隔cのうちの何れか1の間隔として間隔c2 の中に入り他のものの先端部分が間隔cの外になるように形成されている。この状態は、爪部材4を平面的に見た図4に明瞭に示めされている。先端部分41には、図3、4に示す如く、支持面が傾動自在なように球面受けされた支持突起41aが乗せられている。
【0019】
このように爪部材4が間隔cの内外に出入り可能な構造として、本例では、図4にも示す如く、それぞれの間隔c1 〜c6 に対応する位置の爪部材41 〜46 を、上から見て円周方向に互いに60°角度をずらせて回転昇降軸3に取り付けると共に、その長さLを、1つの爪部材42 の先端側の長さL1 の部分が間隔cの中に入りこれに隣接する両側の爪部材41 、43 を含む他の爪部材が間隔cの範囲外になるような長さにしている。
【0020】
このような形状の爪部材4は、図1に示すように回転昇降軸3に直接取り付けられてもよいことは勿論であるが、図3、4等に示す如く、軸3を6角等の角軸にして、これにピース16を嵌め込み、その外面に取り付けられるようにしてもよい。その場合には、爪部材4が固着された同形状のピース16を6個製作し、下から順次60°の1角づつずらして軸3に嵌入させることにより、容易に且つ精度良く爪部材を取り付けることができる。又、部品の共用によって製作も容易になる。更に、間隔cの数や寸法が異なった装置に対しても、ピース16の数を変え長さを調整することにより、容易に対応することができる。
【0021】
なお、回転昇降軸3にスリーブ状の別の外軸を嵌め込み、外軸に爪部材4を取り付けてこれを回転させるようにすることも可能である。その場合には、外軸が回転可能に支持された軸部材ということになる。
【0022】
回転機構5は、回転昇降軸3を回転可能にする手段であり、図5、6、8に示す如く、構造材91から図示しない取付部材を介して固設された軸回転用のモータ51、モータ付きのプーリ52aから4個の軸3側のプーリ52bに捲回されたタイミングベルト53、プーリ52bの回転をスリーブ31の嵌められた軸3に伝達し軸3を回転及び昇降自在に支持するロータリーボールスプライン構造を備えた下部軸受55、同様に軸3を回転及び昇降自在に支持する上部軸受56、ケーシング7の構造体に取り付けられ軸受55、56が装着された上下の支持板57、58、軸3にかかる全重量を支持可能なスラスト軸受59、等によって構成されている。符号52cはテンションプーリである。
【0023】
昇降機構6は、前記の如く何れか1の爪部材4として例えば図1の爪部材42 が何れか1の間隔として間隔c2 の中に入ったときに爪部材42 と共に間隔c2 の拡大と復元とを可能にする機構であり、本例では、回転昇降軸3、爪部材4及び回転機構5と共に間隔変更手段を構成する。
【0024】
このような昇降機構6は、図5、6、8に示す如く、前記支持板58に取り付けらた軸昇降用のモータ61、モータ付きのプーリ62aから幅X方向の両端に設けられた2個のプーリ62bに捲回されたタイミングベルト63、プーリ62bの回転が伝達されるボールネジ軸64、前記支持板58に取り付けられボールネジ軸64を回転自在に支持する軸受65、ボールネジ軸64と螺合するボールナット66、これに取り付けられ前記スラスト軸受59が装着された可動板67、等によって構成されている。符号62cはテンションプーリである。
【0025】
回転機構5及び昇降機構6は、通常ワークWを1タクトに1枚づつ自動的に枚葉処理する熱処理装置に設けられ、必要なタイミングに必要な回転や昇降をするように図示しない制御装置によって駆動制御される。
【0026】
支持管昇降用ブラケット15は、間隔cの上側の加熱板1として例えば前記間隔c2 の上側の加熱板13 に取り付けられたブラケット152 がその間隔c2 にあるワークの下方で離れた位置H1 から支持管132 を介してワークW2 を昇降可能なように形成されている。即ち、図3にも詳細な形状を示す如く、ブラケット15は間隔cの上段の加熱板1に取り付けられ、先端に支持管13を受けられるように溝状部15aを備えていて、溝の深さが対応する支持管13からH1 だけ下の位置になるように形成されている。なおブラケット15は、図4に示す如く溝状部15aがカラーリング14の位置より支持管13における長さX方向の先端側を支持可能であると共に、隣接する上下段のものが干渉しないような形状及び取付位置にされている。
【0027】
以上のような熱処理装置は次のように運転されその作用効果を発揮する。
まず、主として図9により、その左端図を基準状態として、任意の段として図において下から2番目の間隔c2 の支持管132 にワークW2 を搭載したり交換するときの各部の動作について説明する。
【0028】
左端図の基準状態では、各段の加熱板1は等間隔になっている。この状態で支持管13上にワークWが搭載され熱処理されているときには、ワークWと上下の加熱板1との間隔は、図示の如く又図3にも示す如く、支持管高さに相当する下側のh1 と上側のh2 になっている。本発明によれば、加熱板やワークの寸法等によっても異なるが、この間隔h1 、h2 を共に10mm程度の十分狭い最低限度の寸法にすることができる。
【0029】
その結果、一定枚数のワークWを熱処理するときには、熱処理装置の高さを最小寸法にすることができる。一方、熱処理装置の高さを一定にするときには、最大枚数のワークWを熱処理できる。又、熱処理時のワークWと加熱板1との間隔が最小であるため、一定の平面寸法のワークW及び加熱板1を使用するときには、伝熱効率が最大になり、ワークWの周辺部からの放熱が少なくワークWを均一に加熱できる。一方、熱処理性能を一定条件に維持するときには、一定寸法の加熱板で最大寸法のワークWを処理でき、一定寸法のワークWを処理するときには、加熱板の寸法を最小にすることができる。従って、本例の熱処理装置によれば、装置寸法の最小化、熱処理性能の向上、熱処理可能なワークの寸法の拡大、等の効果を得ることができる。
【0030】
例えば2番目の間隔c2 の支持管132 に、最初にワークW2 を搭載したり熱処理の完了したワークW2 を新たなワークWと交換するようなときは、左端図に示す如く、爪部材42 が間隔c2 に入っていない状態から、まず、軸回転用のモータ51が左端図の状態から60°回転し、プーリ等のトルク伝達機構及び回転昇降軸3を介して、中央図で二点鎖線で示す如く、爪部材42 が60°回転してその先端部分41が間隔c2 の中に入る。このときには、軸3及び爪部材4以外の部分はまだ左端図の状態になっていて、ブラケット152 の溝状部15aと支持管132 とは溝の深さH1 だけ離れた位置関係になっている。この状態は図3にも示されている。
【0031】
次に、軸昇降用のモータ61が回転し、プーリ等のトルク伝達機構を介してボールネジ軸64が回転し、これと螺合するボールナット66が上昇し、これに取り付けられた可動板67と共にスラスト軸受59を介して回転昇降軸3が昇降し、爪部材42 が中央図の状態を経由して右端図の状態まで所定高さH=H1 +H2 上昇する。図3にもこの状態を示している。又図2では、上昇して間隔の開いた加熱板12 及び13 の状態を示している。
【0032】
ここで、爪部材42 が図9の中央図の実線で示すようにH1 上昇した段階では、加熱板13 及びブラケット152 の溝状部15aも左端図の状態からH1 上昇し、その底部分が支持管132 に接触し、これを持ち上げられる位置になる。そしてこのときには、支持管132 はまだ上昇しないので、加熱板13 と支持管132 との上側間隔がh2 からh2 +H1 になってH1 だけ大きくなる。
【0033】
右端図のように、二点鎖線で示す中央図の実線の位置の爪部材42 が更に上昇して実線の位置になると、今度は加熱板13 に加えてブラケット152 で持ち上げられて支持管132 もH2 上昇し、上側間隔は変わらないが下側間隔である支持管132 と加熱板12 との間隔がh1 からh1 +H2 になってH2 だけ大きくなる。なお、間隔c2 を開くときには、それより上又は下の間隔cは変わらない。図3にもこのような間隔の変化状態及びそのときの寸法を示している。
【0034】
支持管132 と上下の加熱板13 、12 との上記間隔h2 +H1 及びh1 +H2 はそれぞれ、例えば30mm程度及び30〜40mm程度にされる。なお、以上では間隔c2 を開くときの動作について説明したが、他の間隔を開くときの動作も全く同じである。他の間隔を順次開くときには、回転昇降軸3が60°づつ順次回転し、それぞれの間隔に対応する爪部材4が回転及び昇降することになる。
【0035】
以上のようにして加熱板1の間隔c2 が開くときには、自動扉10が動いてその図示しない開口部が対応する間隔c2 の位置になっている。そして、通常開口部に設けられる柔軟材でできた図示しないシャッターを介して、図10に示すようにロボットハンド100等のワーク移載装置によるワークWの熱処理室8内への搬入及び搬出が可能になる。
【0036】
ロボットハンド100は、ワークWを搬入するときには、カセット等に積載され生産ラインから運ばれてきた未処理ワークを吸着支持し、回転及び昇降して間隔c2 に対応する前記自動扉10の開口部位置に到達し、図1に示す支持管13上をその長さ方向に、即ち図10に示す▲1▼の矢印方向に進行し、▲2▼の矢印のように2本の支持管132 の間を通って下降し、その間に支持管上にワークW2 を移載し、▲3▼の矢印のように引き抜かれて熱処理装置から退出するように、自動的に作動される。ワークWを搬出するときには、搬入時とは逆の方向に▲4▼−▲5▼−▲6▼のように動く。
【0037】
このようなロボットハンド100によるワーク搬入・搬出動作においては、ワークWのたわみ量、ロボットハンドの厚み、昇降距離、上下の余裕空間、等のために間隔cとしては50〜70mm程度必要になるが、本発明を適用することにより、このように間隔cを実際の装置における必要寸法に合わせて自由に作ることができる。そして、ワークWを搬入・搬出せず熱処理しているときには、このように間隔をとらず、前記の如く最小間隔の下に最良の伝熱条件を得てワークWを良好に熱処理することができる。又、前記の如く装置の高さ及び平面寸法を最小にすることができる。
【0038】
なお、本例の如くブラケット15を設けると、前記の如くワークWの上下の間隔h1 、h2 を同時にH1 、H2 だけ大きくすることができ、装置としての間隔をh1 、h2 に最小化することができるが、装置の構造や動作を簡単にするために、ブラケット15を省略することも可能である。その場合には、下側間隔h1 をH1 程度に大きくする。このような装置でも、従来の装置に較べると大きさが相当程度小形化されることになる。又、上側間隔を小さくできるので、熱的性能が十分に改善される。
【0039】
以上のような間隔cの開閉やロボットハンド100によるワークWの搬入・搬出は、熱処理装置及びロボットの図示しない制御装置によって通常全て自動的に行われる。一方、熱処理装置内では加熱板1に電源が供給され、順次搬入されたワークWは所定時間加熱され熱処理される。そして、何れかの間隔cのワークWにおいて所定の熱処理時間が経過すると、その間隔cが開いて、熱処理済みのワークWがロボットハンドによって搬出され、新たなワークWが搬入され、このような動作が繰り返され、1タクトに1枚づつワークWが自動的に連続熱処理されていくことになる。
【0040】
図5乃至図8及び図11は、前述の如く熱処理装置本体部分の全体構成及び回転昇降機構部分の構造を示すと共に、加熱板1の多段積載構造部分の他の例を示す。
本例の装置は、図1の装置に較べて、間隔cに対する変位置支持部材である爪部材4の数及び軸部材である回転昇降軸3に対する取付状態が異なっている。即ち、爪部材4は、本例では、図11にも示す如く、間隔cの数である10を2以上の整数で割った分割数として2で割った分割数である5個にしていると共に、全ての爪部材4が間隔cの外になる非係合位置Pを備えていて、これらの点で図1の装置と相違している。又本例の装置は、10間隔11段加熱板の下積載部Aとその上に同じ構造を持つ上積載部Bとで構成されていて、ワーク処理量が一層多い装置になっている。
【0041】
図6によって更に説明すれば、上下の積載部A、Bにはそれぞれ間隔c1 〜c10を空けて加熱板11 〜111が配設されていて、図の状態では間隔c1 、c3 、c5 、c7 、c9 に対応して爪部材41 、42 、43 、44 、45 が回転昇降軸3のピース16に取り付けられていて、更に、爪部材4を上から見ると、前記図11のように、5個の爪部材41 〜45 がそれぞれ中心角60°の位置に配置されていると共に、図において水平の位置P部分に爪部材が設けられていない。
【0042】
本例の装置も図1の装置と同様に運転されるが、ワークWの出し入れ時に間隔cを開くときには、回転昇降軸3を1間隔分即ち1ピッチ昇降させる動作が追加されると共に、上下の積載部A、Bにおいて同時期にワークWが出し入れされる点で図1の装置と相違する。
【0043】
即ち、図示の如く、上下の積載部の加熱板19 及び11 のワークW9 及びW1 の熱処理が完了してこれを新たなワークWと交換するためにワークWを搬出・搬入するときには、上下の爪部材45 、41 を加熱板11 0 、12 の下に入れて間隔c9 、c1 を開いてワークW9 、W1 を交換する。次に上下の積載部の加熱板11 、13 のワークW1 、W3 の熱処理が完了してこれを新たなワークWと交換するためにワークWを搬出・搬入するときには、上下の爪部材41 、42 を加熱板12 、14 の下に入れて間隔c1 、c3 を開いてワークW1 、W3 を交換する。
【0044】
同様にして順次上下のワークW3 、W5 、W7 及びW5 、W7 、W9 を交換すると、図11のように爪部材4の非係合位置Pが加熱板1に対面する位置になるように回転昇降軸3を回転させ、爪部材4を加熱板1と係合することなくバイパス可能にした後、回転昇降軸3を1ピッチ上昇させ、それぞれの爪部材41 〜45 を偶数の間隔c2 〜c10に対応させ、今度は順次上下の偶数のワークW2 、W4 、W6 、W8 、W10を交換し、順次1タクトに2枚づつワークWを連続熱処理していくことになる。
【0045】
なお、運転方法としては、上記のように、奇数間隔のワーク出し入れ、−回転昇降軸の1ピッチ上昇−偶数間隔のワークの出し入れ−回転昇降軸の1ピッチ下降−奇数間隔のワークの出し入れ、というように連続熱処理する方法のほか、1段のワーク出し入れ、−回転昇降軸の1ピッチ上昇−2段のワークの出し入れ−回転昇降軸の1ピッチ下降−3段のワークの出し入れ、というように各段毎に回転昇降軸の1ピッチ昇降を組み込んだ連続処理方法にすることも可能である。
【0046】
本例の熱処理装置も図1の装置と同様の作用効果を有するが、図1の装置よりもワークWの多量処理が可能になる。この場合、この装置では図1の装置よりも回転昇降軸3の1ピッチ昇降動作が追加になるが、この動作は十分短時間に行われるので、ワークの搬入・搬出時間に影響する程のことは全くない。
【0047】
なお、図5〜8に示す1ピッチ昇降と上下2群配置を採用した装置に代えて、例えば上中下の3群配置にして、それぞれの群を15間隔16段加熱板に形成し、それぞれの群の間隔1、4、7、10及び13に対応する位置に15÷3=5からなる合計5個の爪部材4を配置すると共に爪部材4に非係合位置Pを設け、最初に1、4、7、10、13段のワークを出し入れし、回転昇降軸3を1ピッチ上昇させて2、5、8、11、14段のワークを出し入れし、回転昇降軸3を更にもう1ピッチ上昇させて3、6、9、12、15段のワークを出し入れするような構造の装置にすることも可能である。
【0048】
図12は本発明を適用した熱処理装置の間隔変更手段の他の例を示す。
本例の装置は、最下段の加熱板11 をその下に設けた昇降板17の上に乗せ、この昇降板17を昇降軸18で昇降させることにより、間隔cを開閉できるようにした装置である。昇降軸18は、図1と同様にボールネジとボールナットの組合せやシリンダ装置等の直線移動機構で昇降され、必要に応じて昇降姿勢を保持するためのリニアーガイドが設けられる。本例の間隔変更手段では、図1、図5等の回転昇降軸3に変えて昇降しない回転軸3´が用いられる。間隔変更手段を構成する爪部材4は図1等の装置のものと同じである。本例の装置は以下のように作動する。
【0049】
左端図の基準状態では、各段の加熱板が等間隔になっている。この状態は図9の左端図と同じである。従って、ワークWと上下の加熱板との間隔はh2 、h1 で共に10mm程度である。
【0050】
例えば2番目の間隔c2 を開くときには、中央図のように爪部材42 が60°回転して加熱板13 の下の間隔c2 内に入り、次に昇降軸18が下降し、昇降板17と共に12 以下の加熱板が中央図の状態を経由して右端図の状態まで下降する。この下降動作の中間を示す中央図は、加熱板12 と共に支持管132 が下降し、支持管132 が加熱板13 に取り付けられていて下降しないブラケット152 の溝状部15aに嵌まり込んで支持された状態を示す。この段階では、加熱板12 が溝状部15aの深さH1 分だけ下降していて、加熱板13 と支持管132 との上側間隔がh2 からh2 +H1 になってH1 だけ大きくなっている。
【0051】
右端図は、支持管132 が上のブラケット152 で支持された状態で加熱板12 が中央図から更にH2 下降し、もはや上側間隔は変わらないが、今度は下側間隔である支持管132 と加熱板12 との間隔がh1 からh1 +H2 になってH2 だけ大きくなった状態を示している。
【0052】
本例の間隔変更手段と図1等の間隔変更手段とを比較すれば、結局、両手段は、開くべき間隔の上の加熱板を上に持ち上げるか又は下の加熱板を下に下げるかの点において相違するのみである。従って、図12の装置も図1等の装置と同様の作用効果を有する。
【0053】
【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、定位置支持部材により、ホットプレートのような板状の加熱部材を上下方向に間隔を空けて多段にそれぞれの間隔の間で分離可能に支持すると共に、加熱部材の周辺部の少なくとも3位置に軸部材を設けているので、何れかの間隔では、定位置支持部材による支持に代えて、これらの軸部材によって加熱部材を少なくとも3点で安定した状態で支持することが可能になる。
【0054】
そして、これらの軸部材は多段に形成される間隔を含んで上下方向に設けられていると共に、これらの軸部材には間隔の数と同じ数の変位置支持部材が取り付けられているので、それぞれの間隔の加熱部材を変位置支持部材を介して支持することが可能になる。又、これらの軸部材が回転可能なように支持されていると共に、軸部材を回転可能にする回転手段を設けているので、軸部材を介して変位置支持部材を回転させることができる。
【0055】
更に、この変位置支持部材は、軸部材が回転されることによって位置が変わり、何れか1の変位置支持部材の先端部分が間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が間隔の外になるように形成されて軸部材に取り付けられているので、軸部材を回転させることにより、変位置支持部材の先端部分を順次間隔の中に入れ、当該間隔の加熱部材だけを支持することが可能となる。このとき、当該間隔の上及び下の間隔部分の加熱部材は定位置支持部材によって支持されている。
【0056】
そして更に、何れか1の変位置支持部材の先端部分が何れか1の間隔の中に入ったときに何れか1の変位置支持部材と共に何れか1の間隔の拡大と復元を可能にする間隔変更手段を設けているので、これらにより、多段の間隔を順次広げた後元の間隔に復元させることができる。
【0057】
この場合、間隔変更手段としては、何れか1の間隔の上側の加熱部材を変位置支持部材と定位置支持部材とで支持した状態で、変位置支持部材が取り付けられている軸部材を上に上げることにより、それより下の被処理物及び加熱部材との間隔を広げたり、変位置支持部材で支持されている加熱部材より下の定位置支持部材で支持されている被処理物及び加熱部材を下に下げることにより、それより上の加熱部材との間隔を広げるような手段が用いることができる。
【0058】
板状の被処理物を搬送可能な例えばロボットハンドのような搬送部材によって加熱部材の間隔内に被処理物を出し入れするときには、間隔内で搬送部材を上下方向にも動かす必要があるので、被処理物のたわみや搬送部材の厚みやその上下動等のために、単に被処理物を加熱して熱処理しているときよりも、被処理物と加熱部材との上下間隔を広げる必要がある。請求項1の発明によれば、上記のように加熱部材の間隔を順次広げられるので、被処理物を間隔内に出し入れして熱処理済みのものと未処理のものとを順次交換するとき等には間隔を広げ、その他の加熱時間帯には間隔を広げることなく狭い間隔に維持することができる。従って、装置としては全体の間隔を狭くすることができる。
【0059】
その結果、熱処理装置の高さ寸法が小さくなること、同じ高さ寸法であれば処理量が大きくなること、良好な伝熱条件が得られるため加熱部材の平面寸法が小さくなること、熱処理可能な被処理物の寸法が大きくなること、被処理物が均一加熱され良好な熱処理条件が付与できること、熱ロスが少なくなり省エネ運転できること、被処理物交換時の動作の安全性が確保されること、等の十分な作用効果を得ることができる。
【0060】
請求項2の発明は、請求項1の発明と同様の構成を有するが、変位置支持部材が、間隔の数を2以上の整数で割った分割数になっていると共に、軸部材が回転されることによって何れか1の変位置支持部材の先端部分が間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が間隔の外になり且つ全ての変位置支持部材が間隔の外になる非係合位置を備えるように構成されているので、分割数からなる一定数の変位置支持部材に対して、例えば2分割であれば2倍、3分割であれば3倍というように分割数に対応する倍数の間隔に対して、変位置支持部材の非係合位置を利用して変位置支持部材が加熱部材と干渉することなく軸部材を昇降させ、分割数倍の全ての間隔に変位置支持部材を対応させることができる。
【0061】
従って、1回転の角度差を利用して配置される変位置支持部材の数に一定の制限があっても、間隔数をその分割数倍にして、変位置支持部材によって全ての間隔を変更できることになる。その結果、間隔数を多くし、被処理物の熱処理量を一層多くし、処理能率を拡大することができる。
【0062】
請求項3の発明においては、請求項1又は2の発明に加えて、多段の加熱部材のうちの2段目以上のものに下離間部材を取り付け、この下離間部材を、間隔の上側の加熱部材に取り付けられた下離間部材がその間隔にある被処理物の下方で離れた位置からその被処理物を昇降可能なように形成するので、間隔を開くときに、例えば間隔より上の加熱部材を上に上げると、最初は単に上の加熱部材が上昇し、下の被処理物との間隔を開き、この間に下離間部材が下方の離れた位置から上昇して被処理物を上昇可能な位置に到達し、更に間隔を開くと、被処理物と下の加熱部材との間隔が開くことになり、結局、被処理物と上下の加熱部材との間隔、即ち被処理物の上下両側の間隔を開くことができる。
【0063】
従って、通常の加熱時には被処理物と上下の加熱部材との間隔の何れ側の間隔も最小にすることができる。その結果、熱処理装置の全寸法の最小化、伝熱効率の最大化、熱処理条件の最適化、最大の省エネ化、等、請求項1及び2の発明の作用効果を最大化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用した熱処理装置の内部構造部分の一例を示す斜視図である。
【図2】上記装置が加熱板の間隔を開いた状態を示す斜視図である。
【図3】上記内部構造部分の一部分を拡大して示した側面図である。
【図4】上記内部構造部分の一部分を拡大して示した平面図である。
【図5】本発明を適用した熱処理装置の他の例の全体構造を示す側面図である。
【図6】上記装置の中心から左側部分を示す正面図である。
【図7】上記装置の中央部分の平面図である。
【図8】上記装置の回転昇降機構部分の平面状態を示す説明図である。
【図9】図1の装置の動作の説明図である。
【図10】上記装置に使用されるロボットハンドの動作状態の説明図である。
【図11】図5の装置に用いられる爪部材と加熱板との関係を示す平面図である。
【図12】本発明を適用した熱処理装置の更に他の例を示す説明図である。
【図13】従来の一般的熱処理装置の概略形状を示す側面図である。
【符号の説明】
1 放射加熱板、加熱板(加熱部材)
2 スペーサーピン(定位置支持部材)
3 回転昇降軸(軸部材、間隔変更手段)
4 爪部材(変位置支持部材、間隔変更手段)
5 回転機構(回転手段、間隔変更手段)
6 軸昇降機構(間隔変更手段)
11 支持ビーム(定位置支持手段)
15 支持管昇降用ブラケット、ブラケット(下離間部材)
41 先端部分
c 間隔
W ワーク(被処理物)
Z 上下方向
Claims (3)
- 上下方向に間隔を空けて多段に支持された板状の加熱部材によりそれぞれの前記間隔の中で支持された板状の被処理物を加熱して熱処理するようにした多段加熱板式熱処理装置において、
前記加熱部材を前記それぞれの間隔の間で分離可能に支持する定位置支持部材と、前記加熱部材の周辺部の少なくとも3位置に前記間隔を含んで前記上下方向に設けられ回転が可能なように支持された軸部材と、前記間隔の数と同じ数の変位置支持部材であって前記軸部材に取り付けられ該軸部材が回転されることによって何れか1の前記変位置支持部材の先端部分が前記間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が前記間隔の外になるように形成された変位置支持部材と、前記軸部材を回転可能にする回転手段と、前記何れか1の変位置支持部材の前記先端部分が前記何れか1の間隔の中に入ったときに前記何れか1の変位置支持部材と共に前記何れか1の間隔の拡大と復元とを可能にする間隔変更手段と、を有することを特徴とする多段加熱板式熱処理装置。 - 上下方向に間隔を空けて多段に支持された板状の加熱部材によりそれぞれの前記間隔の中で支持された板状の被処理物を加熱して熱処理するようにした多段加熱板式熱処理装置において、
前記加熱部材を前記それぞれの間隔の間で分離可能に支持する定位置支持部材と、前記加熱部材の周辺部の少なくとも3位置に前記間隔を含んで前記上下方向に設けられ回転が可能なように支持された軸部材と、前記間隔の数を2以上の整数で割った分割数の変位置支持部材であって前記軸部材に取り付けられ該軸部材が回転されることによって何れか1の前記変位置支持部材の先端部分が前記間隔のうちの何れか1の間隔の中に入り他の変位置支持部材の先端部分が前記間隔の外になると共に全ての変位置支持部材が前記間隔の外になる非係合位置を備えた変位置支持部材と、前記軸部材を回転可能にする回転手段と、前記何れか1の変位置支持部材の前記先端部分が前記何れか1の間隔の中に入ったときに前記何れか1の変位置支持部材と共に前記何れか1の間隔の拡大と復元とを可能にする間隔変更手段と、を有することを特徴とする多段加熱板式熱処理装置。 - 前記多段の加熱部材のうちの2段目以上のものに取り付けた下離間部材であって前記間隔の上側の前記加熱部材に取り付けられたものが該間隔にある前記被処理物の下方で離れた位置から前記被処理物を昇降可能なように形成された下離間部材を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の多段加熱板式熱処理装置。
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