JP3908468B2 - 高能率冷却式熱処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の平板状の被処理物を積載した積載装置を熱処理室内に出し入れして熱処理するようにした熱処理装置に関し、特に熱処理後の被処理物の冷却処理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
LCDガラス基板等のワークをカセットに積載して熱処理する装置では、一般に、熱処理室の開き扉又はスライド開閉式のシャッタを開閉してロボットやスライド機構等のカセット移動装置によってカセットを熱処理室に出し入れし、熱処理室の外の冷却ステージで熱処理したワークを常温に近い温度まで冷却し、これをロボットで搬送ラインのカセットに移載し又はカセット毎搬送ラインに移載した後、搬送ラインの未処理ワークと交換して順次熱処理するようにしている(例えば特開平10−232089号公報の図11及びその関連説明参照)。
【0003】
このような装置によれば、カセットの動作が簡単になると共に、ワークを取り扱うためのロボットを通常製品である常温仕様のロボットにしてそのコストを大幅に低減することができる。しかしながら、ワークの熱処理終了後、シャッターを開いてカセットを搬出するときに熱処理室の熱気が外部に吹き出すという問題がある。又、熱処理室内に外気が侵入し、内外気の置換によって熱処理室内の温度条件が大幅に乱され、再度熱処理すべき温度に到達させるために長い時間が必要になるという問題がある。なお、熱処理終了後に熱処理室内を十分冷却すれば、熱気の吹き出しの問題は解決するが、熱処理室の温度条件の回復までに一層長時間を要し、ワークの処理能率が大幅に低下するという問題がある。
【0004】
そのため、熱処理室内でカセット又は同様のワーク積載装置であるゴンドラを1タクトに1段ずつ昇降させ、熱処理室の一定位置にワークを出し入れするだけのシール付き開口を設け、この開口を通して外からロボットのハンドを出し入れし、1タクトに1枚ずつ熱処理済みのワークと未処理ワークとを交換するようにしたカセット使用枚葉処理式熱処理装置が各種提案されている(例えば上記公報、特開平11−016659号、6−066715号参照)。
【0005】
又、熱処理室の前後に予熱室と除冷室とを備えた熱処理装置において上記と同様の開口を設け、熱処理室へのワークの出し入れとワーク支持替え移載とを同時に行い、ワークを1タクトに1枚ずつ昇降させて熱処理するようにしたワーク支持替え枚葉処理式熱処理装置も多く提案されている(例えば特開平11−051569号、8−110166号公報参照)。
【0006】
このような熱処理装置では、ワーク交換時に扉やこれに相当するシャッターのような大きな開口を開閉させる必要がないと共に、それぞれワーク移載機構等において工夫された装置であるが、ロボットハンドを熱処理室内に出し入れするために、特殊仕様の高価な耐熱ロボットが必要になるという問題がある。
【0007】
又、近年では350℃や500℃という高温で熱処理されるワークが出現してきていて、熱処理室内を窒素等の不活性ガスによって低酸素濃度雰囲気にしてワークを熱処理する場合があるが、そのようなときには、ワーク出し入れ用の開口において、外気の侵入やロボットハンドの進退による外気持ち込み等が問題になる。更に、上記のような高温処理条件の場合を含めて、ワークの材料等によって酸化や割れ防止のために温度降下速度を制限等する必要があり、そのために熱処理室内においてワークをある程度の温度まで冷却した後排出しなければならない場合があるが、枚葉処理式の熱処理装置ではそのような処理ができないという問題がある。
【0008】
【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、耐熱ロボットを使用することなく、被処理物の処理能率が良く、被処理物の酸化や割れの防止が容易であり、特に被処理物の高温熱処理に最適な熱処理装置を提供することを課題とする。
【0009】
【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、複数の平板状の被処理物を積載した積載装置を熱処理室に出し入れして熱処理するようにした熱処理装置において、
前記被処理物を冷却可能なように前記熱処理室の下に設けられた冷却室と、前記積載装置が前記冷却室に入れられている下位置と前記熱処理室に入れられいている上位置との間で前記積載装置を昇降可能にする昇降装置と、前記熱処理室と前記冷却室との間で前記積載装置が昇降して通過可能なように前記熱処理室と前記冷却室との間に張り出して設けられた仕切部材と、前記積載装置の上端側に設けられ前記積載装置が前記上位置から前記下位置に下降すると前記仕切部材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との間をシールするように形成された上シール装置と、前記積載装置の下端側に設けられ前記積載装置が前記下位置から前記上位置に上昇すると前記仕切部材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との間をシールするように形成された下シール装置と、を有することを特徴とする。
【0010】
請求項2の発明は、上記に加えて、前記上シール装置と前記下シール装置とは前記積載装置から分離可能に形成されていて、前記積載装置が前記冷却室にあるときには前記上シール装置と前記積載装置との間に間隔ができるように構成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明の特徴に加えて、前記昇降装置は、前記冷却室の下に位置する配置スペースに設けられ、前記積載装置の下に結合された昇降軸と該昇降軸を昇降可能にする昇降駆動手段とを有することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明を適用した熱処理装置としてのクリーンオーブンの全体構成の一例を示す。
クリーンオーブンは、複数の平板状の被処理物としてのLCDガラス基板等から成るワークWを積載した積載装置としてのカセット1を熱処理室2に出し入れして熱処理するようにした装置であり、ワークWを冷却可能なように熱処理室2の下に設けられた冷却室3、熱処理室2と冷却室3との間でカセット1が昇降して通過可能なようにこれらの室の間に張り出して設けられた仕切部材4、上シール装置5、下シール装置6、カセット1が冷却室3に入れられている下位置と熱処理室2に入れられている上位置との間でカセット1を昇降可能にする昇降装置7、等で構成されている。
【0013】
本例のカセット1は、図3に示す如く、上板11、下板12、枠体を構成するようにこれらの間を結合する8本の支柱13、中間部分の支柱13(131 )に支持されワークWを乗せる棒状のワーク受け14、両端の支柱13(132 )にに取り付けられワークWの進退方向であるY方向の両端を受けるストッパ部材15、等で構成されている。
【0014】
熱処理室2は、空調部分を含んで断熱ケーシング21で囲われていて、その中には、矢印で示す循環気体の流れ方向の順に、加熱器22、モータ23aで駆動される送風機23、高性能フィルタ24等が通常の機器として配設されている。又本例の装置では、熱処理室内を冷却するための水クーラ25が設けられている。符号26a、26bは加熱器22を使用する熱処理工程と水クーラ25を使用する熱処理後の冷却工程とで気体流路を切り換えるためのダンパーである。又、外部から窒素を導入するための窒素接続口27、熱処理室内の圧力調整用の図示しないダンパーを内蔵した排気筒28、等が設けられている。
【0015】
符号100は配管及びメンテナンススペースである。又、熱処理室2の下方は上記冷却室3及び機械電気室200になっている。そして、これらの部分は設置面上に据付脚301を備えた構造体300によって一体的に支持されている。又、図示していないが別置きとして操作制御盤が設けられる。
【0016】
冷却室3には、空冷装置8及び排気ダクト9が接続されている。空冷装置8は、独立した冷却用クリーンモジュールになっていて、図示を省略しているが、送風機、高性能フィルタ等を含む空調機器を備えていて、外気を取り入れて低温の清浄な空気にして冷却室3に供給する装置である。
【0017】
仕切部材4は、熱処理室2と冷却室3との間に設けられ上側面41と下側面42と端面43とを備えていて両室の壁面から縁状に張り出した張出部材になっている。本例のものは、熱処理室2を囲う下側の断熱ケーシングを切り欠いでカセット1が通過可能な開口を形成するように設けられている。
【0018】
図4及び図5はシール部分の構造例を示す。
上シール装置5は、図4の二点鎖線で示す如く、又図5に細部を示す如く、カセット1の上端側として本例では上端の上板11の上に設けられていて、カセット1が熱処理室2に入れられている上位置から冷却室3に入れられている下位置に下降すると仕切部材4に接触して両室の間をシールするように形成されている。即ち、本例では、上板11の上に取り付けられシール時に仕切部材4の端面43と対向するように形成された上介装体51、その上に取り付けられたシール枠体52、これと係合するように仕切部材4の上側面41に取り付けられた受け枠体41a、等で構成されている。シール枠体52は、上下間隔が調整可能なように上介装体51に取り付けられた支持ピン51aに上方に余裕を持つように嵌め込まれいる。上記においてカセット1が冷却室3に入れられている下位置では、二点鎖線で示すカセット1の下板12がL1 位置になっている。
【0019】
下シール装置6は、図4の実線で示す如く、又図5に細部を示す如く、カセット1の下端側として本例では下端の下板12の下に設けられていて、カセット1が冷却3に入れられている下位置から熱処理室2に入れられている上位置に上昇すると仕切部材4に接触して両室の間をシールするように形成されている。即ち、本例では、下板12の下に取り付けられシール時に仕切部材4の端面43と対向するように形成された下介装体61、その張り出し部分61a、この部分及び仕切部材4の下側面42にそれぞれ取り付けられた接触部材62及び42a、等で構成されている。なお、接触部材は互いに反対側部分に取り付けられてもよい。又、シール部分としては、これらの接触部材62及び42aと同様の形状のもの又は他の適当な形状のものをダブルシール状に設けてもよい。更に、仕切部材の端面43と上下介装体51、61の端面との間に適当な構造のシール装置を設けることも可能である。上記においてカセット1が熱処理2に入れられている上位置では、実線で示すカセット1の下板12がL2 位置になっている。
【0020】
なお以上では、上下介装体51及び61がカセット1の上下板11及び12に別体として取り付けられている例を示したが、これらはカセット部分に一体として形成されていてもよい。
【0021】
図6は昇降装置の構成例を示す。
昇降装置7は、カセット1を前記下位置L1 と上位置L2 との間で昇降可能にする機構であり、本例ではボールネジとリニアガイドを利用した機構を採用していて、下介装体61を介してカセット1に結合された昇降軸71、昇降軸71を昇降可能にする昇降駆動手段として、昇降軸71に結合された昇降ブロック72aと一体化されたボールナット72、上下の軸受73a及び73bに回転自在に支持され回転されることによってボールナット72を昇降させ昇降ブロック72aを介して昇降軸71を昇降させるボールネジ73、これを従動プーリ74a、歯付きベルト74b及び駆動プーリ74cを介して回転させるモータ74、昇降軸71と結合されこれを上下方向にガイドするリニアガイドの移動体75及びガイドレール76、等によって構成されている。
【0022】
昇降装置7を構成するこれらの機械類は、冷却室3の下に位置する配置スペースである昇降機械室77に配置されている。昇降装置の軸受73a、73b、モータ74及びガイドレール76は昇降機械室77の図示しない構造体や据付台に適当に固定支持されている。なお、昇降装置7としては、本例のものに限らす、エアーシリンダ装置やラックとピニオン機構等を用いた下から昇降させる装置や巻取り機等を用いた吊り上げ吊り下げ式装置など公知の適当な機構の各種装置を使用することができる。
【0023】
図7は、本発明を適用したクリーンオーブンによる熱処理ラインの構成例を示す。
本例の熱処理ラインは、クリーンオーブンA1 及びA2 の2基を1組にした熱処理装置を配置した装置ラインA、それぞれのクリーンオーブンの冷却室3に対向する位置に共用として1台の走行ロボット400を配置したロボットラインB、及び、熱処理前後のワークWを積載したカセット1´を搬送させるローラコンベア等から成るカセットラインCで構成されている。なお、このようなクリーンオーブンを複数組配置した熱処理ラインにすることもある。
【0024】
熱処理装置がこのような熱処理ラインとして配置されるときに、本例の熱処理装置のように、昇降装置7を冷却室3の下の昇降機械室77に配置してカセット1をその下から昇降軸71によって昇降させるようにすれば、冷却室3と同レベルの周囲の何れの面にも昇降機械用のスペースが不要になるので、無駄のない合理的な配置が可能になり、工場等のスペースを有効利用することができる。
【0025】
又、走行ロボット400で冷却室3に下ろされているカセット1のワークWを搬出入するときに、冷却室3を適当な高さ位置にすることができる。更に、熱処理室2にワーク予冷用の水クーラ25やダンパー26a、26bを含む風路スペース等が必要になるときに、熱処理室3の下であって冷却室3の横のスペースを昇降機械室にすることなく、熱処理室の一部として利用できるので、熱処理装置の大型化を回避することができる。
【0026】
ロボット400は、本例では、ロボットラインB上を走行して2基のクリーンオーブンのワークを1台で処理できるように配設されていて、本体部401、回転自在のアーム402、アームの先端に取り付けられワークを吸着支持してアームの旋回によって伸縮すると共に昇降して各段のワークを装置ラインAとカセットラインCとの間で移載するハンド403、等によって構成されている。
【0027】
以上のようなクリーンオーブンは次のように運転されその作用効果を発揮する。
なお、通常、カセットラインでのカセットの搬送及びロボットの動作はそれぞれの図示しない制御装置によって自動化されていると共に、クリーンオーブン側のカセットの昇降、熱処理室及び冷却室の温度、窒素供給量、熱処理室内の酸素濃度、圧力等は適当にセンサ類が設けられて図示しない操作制御盤又は機側において自動制御されているが、以下では制御関係についての説明を省略する。
【0028】
ワークWを例えば25段に積載したカセット1´がカセットラインCに搬送されて来ると、ロボット400が作動してそのハンド403がカセット1´からワークWを1枚ずつ搬出し、これをクリーンオーブン側の冷却室3内にあるカセット1に25段に積載する。このとき、冷却室内は常温になっているので、ロボット400は常温仕様のものでよい。
【0029】
冷却室3のカセット1にワークWが積載されると、昇降装置4が作動する。即ち、モータ74が回転し、トルク伝達部分を介してボールネジ73が回転し、ボールナット72が上昇して昇降ブロック72aを介して昇降軸71を上昇させ、この軸に結合された移動体75がガイドレール76に沿って上昇して昇降軸71の上昇軌道を正しく維持し、この軸の上端に結合された下介装体61を介してカセット1が上昇し、最初にL1 位置にあったカセットの下板12がL2 位置になると昇降装置4が停止する。
【0030】
このとき、接触部材62と42aとが圧接し、下仕切部材4の下側面42と下介装体61との間がシールされ、その結果熱処理室2と冷却室3との間が完全に遮断される。この場合、上下配置になった両室間でカセットを昇降移動させるようにしているので、従来の横並び配置にしたときのように両室間に扉やシャッターを設けることなく、閉鎖のための駆動装置や時間を全く必要としない単なるシール装置によって簡易に且つ自動的に両室間の開口を遮断することができる。
【0031】
図8は以上のようなクリーンオーブンによる熱処理プロセスの一例を示す。
カセット1が熱処理室2に入れられると熱処理工程が開始される。本例のクリーンオーブンはワークを低酸素雰囲気の下で500℃又は350℃で焼成する装置であるため、窒素接続口27から窒素を供給しつつ排気筒28から空気を排出し、熱処理室2内をN2 で置換する。又、N2 置換と並行して、加熱器22をオンにして送風機23を運転し、室内ガスを循環させてこれを低酸素濃度化しつつまず中間温度t1 まで上昇させ、更に焼成温度t2 まで昇温させ、一定時間この温度に維持してワークを焼成する。
【0032】
ワークの焼成が終了すると、加熱器22をオフにし、ダンパー26a、26bを図1(b)の実線の位置から二点鎖線の位置に切り換え、水クーラ25を運転し、熱処理をしたときの低酸素濃度雰囲気の状態で試験室内をほぼ中間温度t1 まで冷却する。
【0033】
このような運転において、熱処理室と冷却室とで気体の導通が遮断されていると共に、枚葉処理式装置のようにワークを出し入れする開口がないので、高温で熱処理するワーク等に対して上記の如く低酸素雰囲気での運転が可能になる。又、ワーク全体を同時に熱処理する装置であるため、ワークを熱処理室内で中間温度まで冷却することが可能になる。その結果、冷却室3の通常酸素濃度になっている常温空気にワークを曝したきとに、その酸化や割れを確実に防止することができる。
【0034】
熱処理室内の温度がほぼt1 になると、省エネ及び窒素節約のために熱処理室内への窒素の供給を停止するが、熱処理室内の低酸素濃度雰囲気を変えることなくそのままの状態にして昇降装置4を作動させ、今度はカセット1を下板12のL2 位置からL1 位置まで下降させる。このとき、接触部材62と42aとの接触が解除され、熱処理室2と冷却室3との間が導通するが、冷却室3の常温空気に較べて熱処理室の気体温度t1 は200℃程度であるため、上下の気体の1.5倍以上の比重差により、両気体の混合、冷却室への熱気の吹き出し及び熱処理室の温度低下は僅かな程度に止まる。
【0035】
又、ワークを積載したカセットが下降するときには、ワークが熱処理室の気体を随伴するが、ワーク自体が順次仕切部の開口の大部分を閉鎖しつつ下降するので、両室間の気体の流通、混合はごく僅かな程度に止まる。その結果、熱処理室内をt1 に近い温度に維持することができる。又、冷却室内の温度もそれ程上昇しない。なお、従来の装置で両室が横並びに配置されている場合には、両室間をカセットが通過するときに扉やシャッターを開ける必要があるため、熱気が瞬時に冷却室に吹き出すと共に冷却室の冷気が熱処理室に侵入し、ほぼ全面的に気体の混合現象が生じ、両室内の雰囲気が大幅に乱されるが、本発明によればこのような不具合がほぼ完全に防止される。
【0036】
カセット1が下板12のL2 位置になると、今度は上介装体51のシール枠体52が仕切部材4の上側面41の受け枠体41a内に入ってこれと接触し、カセットの通過する開口に蓋をする形で熱処理室2と冷却室3との間を完全に遮断する。その結果、それぞれの室内の温度条件が維持されると共に、熱処理室2内の低酸素雰囲気もある程度維持される。
【0037】
この場合、本発明の上シール装置5によれば、カセット1の昇降動作を利用して自動的に両室間の導通を遮断できるので、扉やシャッターを設ける場合のようにこれらを開閉する操作や制御が不要になり、操作や制御のための複雑な機構が不要になること、従って装置コストが安価になること、扉やシャッターのスペースも不要になり配置構成が容易になると共に装置全体の小形簡素化が図られること、扉等の開閉がなくなるため、カセット1が冷却室3に降りたときにその上部が開いている間の多大な気体導通がなくなること、運転時間も短縮されること、等の種々作用効果を得ることができる。
【0038】
冷却室3では、内部のクリーン状態を維持するために通常空冷装置8が常時運転されていて、これにより、外部から取り入れた空気を、清浄な冷却空気にして送風機で冷却室3に供給し、カセット1内に積載されたワークWの間を通過させてこれを冷却し、排気ダクト9から外部に排出する。これにより、ワークの表面温度をロボットハンドリングの可能な温度であるt3 =70℃以下にする。冷却室3の温度は最終的にクリーンオーブンが設置されているクリーンルームの温度t4 =23℃にされる。
【0039】
冷却室内での冷却工程が終了すると、ロボット400が作動してワークWをカセットラインCのカセット1´に移載する。この場合、ワークが十分冷却されているので、これを扱うロボットを耐熱ロボットでなく常温仕様のものにすることができる。その結果、一般市販品のロボットを採用でき、熱処理設備全体としてのコスト低減を図ることができる。又、ロボット自体の耐久性や信頼性を向上させることができる。
【0040】
熱処理済みのワークの移載が完了すると、カセットラインCに次の未処理ワークを積載したカセット1´が搬送されて来て、冷却室内のカセット1へのワークの移載から熱処理済みワークのカセット1´への搬出までのこれまで説明した工程が繰り返され、カセットラインのワークが順次熱処理されて行く。一方、クリーンオーブンA2 では、A1 と共用のロボット400により、A1 での処理工程と位相をずらせた工程が並行して行われる。
【0041】
本発明によれば、以上のような熱処理工程を大幅に合理化することができる。即ち、順次繰り返される熱処理工程において、熱処理室内を低酸素雰囲気で且つ中間温度t1 に近い温度に維持できるため、N2 置換に必要な窒素量を十分少なくし、運転コストを下げることができると共に、N2 置換のための時間及び供給される常温窒素を昇温させて熱処理室内を中間温度t1 に到達させるための時間を十分短くすることができる。
【0042】
又、カセット1が熱処理室2から冷却室3へ移動するときに冷却室3への熱気の吹き出しが僅かな程度に止まるので、このときの熱処理室の熱気が十分低い酸素濃度になっていても、熱処理室でのワークの予冷が終了すると、その雰囲気を変えるような操作をすることなくそのままの状態で直ちにカセットを冷却室に下ろし、冷却室で冷却工程を実施することができる。その結果、熱処理工程から冷却工程に移行するときに余分な操作や時間を不要にして、工程の合理化と処理時間の短縮を図ることができる。
【0043】
以上のように本発明を適用した熱処理設備を使用したワーク処理プロセスにおいて、図9に基づいて温度及び処理時間の一例を挙げれば次のとおりである:
ワーク焼成温度 350℃ 500℃
熱処理室の中間温度 t1 約200℃ 350℃
熱処理室の最終設定温度 t2 350℃ 500℃
冷却後のワーク温度 t3 70℃以下 70℃以下
N2 置換及びN2 昇温時間T1 13分 13分
昇温時間 T2 28分 38分
設定温度キープ時間 T3 60分 60分
熱処理室での降温時間 T4 14分 30分
冷却室での冷却時間 T5 15分 15分
合計プロセスタイム T 130分 156分
以上の結果によれば、これまで述べたように熱処理室雰囲気を昇温させる温度幅が小さくなるためT1 +T2 時間が短くなると共に、低酸素雰囲気で降温するためT4 +T5 の合計降温時間が短くなっていて、従来の扉開閉式の熱処理装置の場合よりも全プロセス時間が大幅に短縮されている。又、このように熱交換時間が短縮されるので、消費エネルギーが少なくなり、本発明のクリーンオーブンによれば運転時の省エネ化を図ることもできる。なお、ワーク焼成温度が500℃のときに、熱処理室の中間温度t1 をワーク焼成温度が350℃のときと同じ200℃にすることも可能である。但し、このときには、昇温時間が約51分かかり多少長くなる。
【0044】
図9は本発明を適用したクリーンオーブンの他の例を示す。
本例のクリーンオーブンは、上下シール装置5、6がカセット1から分離可能に形成されていて、図示の如くカセット1が冷却室3にあるときには上シール装置5とカセット1との間に間隔dができるように構成されている。この場合、図示を省略しているが、カセット1と上下介装体51、61との間では、両者間の相対的位置が定まるようにガイド部材等の適当な位置決め機構が設けられ、カセット1を介して上下シール装置が常に定まった位置で昇降され、そのシール部分が仕切部材4側に確実に接触してシールできるようにされる。
【0045】
なお、図において二点鎖線で示す如く、上下のシール装置5、6を構成する上下介装体51、61間を支柱53で連結し、これらを一体のシール構造体として昇降装置7の昇降軸71に固定するようにしてもよい。その場合には、上下介装体51、61に対するカセット1の位置決め部分を省略できる可能性がある。
【0046】
本例の装置では、冷却室3には一体又は別体の上下シール装置5、6のみが常設される。そして、例えばクリーンオーブンの両側にロボットラインB及びカセットラインCが設けられ、一方側のカセットラインから未処理ワークを搭載したカセット1がロボット等の移載装置によって下介装体61の上に移載され、これらが昇降してワークの熱処理が完了すると、処理済みワークを搭載した同じカセット1が別の移載装置によって他方側のカセットラインに移載されることになる。この場合、上シール装置5とカセット1との間には前記の如く間隔dが開けられているので、カセット1を上下介装体の間に乗せることができる。
【0047】
本例のような装置によれば、冷却室と外部搬送ラインとの間でロボットハンドによってワークを1枚ずつ移載する必要がなくなるので、ワークハンドリング時間が短縮され、全熱処理時間の一層の短縮を図ることができる。
【0048】
なお以上では、クリーンオーブンでのワークの処理温度が350℃又は500℃程度の通常温度よりも高温で且つN2 置換をする場合について説明した。本発明は、このように処理温度が350℃乃至500℃程度で通常温度よりも高温である場合や、N2 等の不活性ガス置換によって熱処理環境を低酸素雰囲気にする装置に極めて効果的に適用される。但し、冷却室を有し熱処理後にワークを冷却する熱処理装置に対して本発明を広く適用することができることは勿論である。そして、その場合でも、熱処理工程と冷却工程の切換時における熱処理室雰囲気の維持、冷却室への熱気の吹き出し防止、常温ロボットの採用、運転の省エネ化等の十分な作用効果を得ることができる。
【0049】
【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、被処理物を冷却可能なように熱処理室の下に冷却室を設け、被処理物を積載した積載装置が昇降して通過可能なように熱処理室と冷却室との間に張り出した仕切部材を設け、積載装置が冷却室に入れられている下位置と熱処理室に入れられている上位置との間で積載装置を昇降装置によって昇降可能にし、更に上下シール装置を積載装置の上下端側に設けて、積載装置が上下位置間で昇降すると仕切部材に接触して熱処理室と冷却室との間をシールするように上下シール装置を形成するので、それぞれの室の雰囲気を殆ど乱すことなく積載装置を熱処理室と冷却室との間で昇降させて被処理物の熱処理及び冷却処理をすることができる。その結果、熱処理時の昇温時間を短縮し、処理能率を向上させることができる。又、熱処理室内雰囲気の冷却室への吹き出しを防止し、冷却室及びこれが装備されるクリーンルームの温度を含む環境条件を維持することができる。又、運転時の省エネ化を図ることができる。
【0050】
更に、上記の如く上下配置になった両室間でカセットを昇降移動させると共に上下シール装置を積載装置の上下端側に設けて積載装置の上下位置間の昇降動作を利用してシール装置を仕切部材に接触させることによって自動的にシール状態を形成させるので、従来の熱処理のように両室間の扉やシャッター設備が不要になり、それに伴って扉等の開閉装置や開閉制御及び開閉のための余分の時間を不要にし、シール性の大幅な向上に加えて、装置の小形簡素化、低コスト化、処理時間の短縮等を図ることができる。
【0051】
又、熱処理済みの被処理物を熱処理室との間をシールして冷却室で冷却処理できるので、冷却室から被処理物又はこれと共に積載装置を外部の生産ライン等に移載するときに、耐熱ロボットでなく汎用ロボットを使用でき、コスト低減とロボットの信頼性や耐久性を向上させることができる。
【0052】
そして更に、熱処理室に開口を設けてこれから被処理物を出し入れして熱処理する枚葉処理式の装置でなく熱処理室の閉鎖性が高いため、特に高温熱処理等の場合に室内雰囲気を不活性ガス置換して低酸素濃度運転をすることができる。その場合、熱処理室と冷却室との間のシール性を保持して積載装置を昇降できるので、低酸素雰囲気が余り乱されず、供給する窒素等の量を少なくすることができると共に、不活性ガス置換のための時間を短くして熱処理室の昇温時間を短縮することができる。
【0053】
又、被処理物全体を熱処理室内である程度冷却した後外に出して更に冷却することにより、被処理物の酸化や割れ等を完全に防止することが可能になる。このような予冷を低酸素雰囲気で行うときには、冷却室への低酸素雰囲気の吹き出しが殆どないため、低酸素雰囲気の状態でそのまま冷却工程に移行でき、全体的冷却時間を短縮することができる。
【0054】
以上の如く、請求項1の発明によれば、複数の被処理物の積載装置による一体熱処理方式において熱処理室と冷却室との上下配置とその間の仕切部材とこの部分を通過させる昇降装置と通過前後での自動シール形成式のシール装置とを有機的に組み合わせることにより、種々の重要な作用効果を発生させることができる。
【0055】
請求項2の発明においては、上シール装置と下シール装置とを積載装置から分離可能に形成し、積載装置が冷却室にあるときには上シール装置と積載装置との間に間隔ができるように構成するので、ロボット等の搬送装置により、積載装置を上記間隔内で持ち上げて、上下シール装置をそれぞれシール部分及び昇降装置部分に残した状態で積載装置だけを冷却室から外部に搬入・搬出することができる。その結果、外部の搬送ラインに熱処理されるべき被処理物を積載した新たな積載装置を準備しておくような工程を組むことにより、被処理物自体を積載装置に出し入れすることなく、これを積載した積載装置を冷却室に出し入れし、短時間で次の熱処理を開始することができる。その結果、熱処理能率を一層向上させることができる。
【0056】
請求項3の発明においては、昇降装置を、冷却室の下に位置する機械配置スペースに設けて、積載装置の下に結合された昇降軸と昇降軸を昇降可能にする昇降駆動手段とを有する構成にするので、冷却室の下の配置スペースは昇降装置によって占有されるが、冷却室と同レベルの周囲スペースを昇降装置のための占有スペースから完全に解放することができる。
【0057】
その結果、工場において熱処理装置を熱処理ラインに配備するときに、無駄のない合理的な配置が可能になり、工場等のスペースを有効に利用することができる。又、冷却室で積載装置に積載された平板状の被試験物をロボット等で搬出入するときに、昇降装置のスペースを冷却室の下に配置することによって冷却室を適当な高さ位置にして、ロボット等の被試験物ハンドリング装置との高さ位置のバランスを良くすることができる。更に、冷却室の横の一部分を熱処理のための延長部分として利用することも可能になり、例えば高温熱処理の必要な被試験物の場合において熱処理室内に予冷装置を設けるようなときには、熱処理装置の全体寸法を大きくすることなくそのような追加装置の配置を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した熱処理装置であるクリーンオーブンの説明図で、(a)及び(b)はそれぞれ熱処理室横断面及び熱処理室と冷却室部分の縦断面を示す。
【図2】図1(a)のA−A矢視部分の説明図である。
【図3】(a)及び(b)はカセットの構造例を示す平面図及び正面図である。
【図4】上記クリーンオーブンのシール装置部分の説明図である。
【図5】(a)及び(b)は上記シール装置部分を拡大して示した説明図である。
【図6】昇降装置の説明図で、(a)は正面状態で(b)は平面状態を示す。
【図7】上記クリーンオーブンによる熱処理ラインの説明図で、(a)は平面状態で(b)は正面状態を示す。
【図8】熱処理時の時間に対する温度変化の状態を示す説明図である。
【図9】シール装置部分の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 カセット(積載装置)
2 熱処理室
3 冷却室
4 仕切部材
5 上シール装置
6 下シール装置
7 昇降装置
71 昇降軸
72 ボールナット72(昇降駆動手段)
73 ボールネジ(昇降駆動手段)
74 モータ(昇降駆動手段)
75 リニアガイドの移動体(昇降駆動手段)
76 ガイドレール(昇降駆動手段)
d 間隔
L1 下位置
L2 上位置
W ワーク(被処理物)
Claims (3)
- 複数の平板状の被処理物を積載した積載装置を熱処理室に出し入れして熱処理するようにした熱処理装置において、
前記被処理物を冷却可能なように前記熱処理室の下に設けられた冷却室と、前記積載装置が前記冷却室に入れられている下位置と前記熱処理室に入れられいている上位置との間で前記積載装置を昇降可能にする昇降装置と、前記熱処理室と前記冷却室との間で前記積載装置が昇降して通過可能なように前記熱処理室と前記冷却室との間に張り出して設けられた仕切部材と、前記積載装置の上端側に設けられ前記積載装置が前記上位置から前記下位置に下降すると前記仕切部材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との間をシールするように形成された上シール装置と、前記積載装置の下端側に設けられ前記積載装置が前記下位置から前記上位置に上昇すると前記仕切部材に接触して前記熱処理室と前記冷却室との間をシールするように形成された下シール装置と、を有することを特徴とする熱処理装置。 - 前記上シール装置と前記下シール装置とは前記積載装置から分離可能に形成されていて、前記積載装置が前記冷却室にあるときには前記上シール装置と前記積載装置との間に間隔ができるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
- 前記昇降装置は、前記冷却室の下に位置する配置スペースに設けられ、前記積載装置の下に結合された昇降軸と該昇降軸を昇降可能にする昇降駆動手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の熱処理装置。
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