JP4065477B2

JP4065477B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP4065477B2
Application number: JP32849299A
Authority: JP
Inventors: 重人鎌田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: JP2001146435A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス板などの複数の平板を平面度を劣化させずに加熱することができる加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より板状の部材を加熱するための加熱装置が種々の生産工程に用いられているが、従来の加熱装置は、図１４に示すように、薄型の熱板１が、支持脚２ａ〜２ｃなどによりベース４上に支持、固定され、熱板１に設置された温度センサ５で熱板１の温度を検出することにより、制御手段７がヒーター６の出力を調整し、熱板１の温度を制御している。熱板１が加熱されると、支持脚２ａ〜２ｃが熱伝導率の小さいステンレスなどを用いた断熱構造をとっているため、ベース４の温度上昇に比べ、熱板や支持脚の温度上昇は大きい。その結果、図１５に示すように熱板は単純な熱膨張の他に反るように変形する。図１５においては、ベース４に対する熱板１の変形量を室温時を破線、高温時を実線で示している。
【０００３】
従来、ガラス板などの被加熱物を上下一対の熱板により挟み、被加熱物の両側から加熱し加圧する方法が知られている。熱板は、加熱冷却速度を早くするために熱容量が小さくなるよう薄型化され、支持脚で固定された構造になっている。
【０００４】
特にディスプレイやガラスパネルなどの被加熱物を加熱・接合するときには、一対の熱板の平行度を０．２ｍｍ以下にすることが必要とされている。さらに平行度を０．２ｍｍ以下にするには、おのおのの熱板の平面度は０．１ｍｍ以下にする必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように熱板の温度が上がり、熱板とベースの温度差により熱板が反るように変形すると、熱板の平面度が０．１ｍｍ以内に収まらなくなる。特に小型軽量化、低熱容量化のために薄型化された熱板はより変形しやすくなる。また、反りの変形は曲げモーメントを発生させ構造部材の大きな応力となり、破損を招くおそれもある。
【０００６】
一方、被加熱物であるガラスパネルが大判化すると、熱板もメーターサイズへと面積も大きくなり、上記理由による平面度劣化も大きくなる。
【０００７】
また、熱板のワークとの接触面（被加熱物側）の平面度を上げるには、熱板の板厚や支持脚の長さ、ベースの平面度などいくつかの部材の加工精度を厳しくする必要があり、加工時間やコストなどが増してしまう。
【０００８】
さらに、支持脚の温度環境（放熱状態）は熱板の位置により異なるので、それぞれの支持脚の温度は加熱時に差が生じ、熱膨張の違いにより長さが異なってくるので熱板の平面度が劣化することもある。
【０００９】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱した状態においても熱板の平面度の低下を防止することができる加熱装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる加熱装置は、ベースと、温度を制御可能な熱板と、前記ベース上に前記熱板を支持するための複数の支持脚と、該支持脚を、前記熱板の熱膨張に追従して移動可能とする可動手段とを具備することを特徴としている。
【００１１】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記支持脚の１つが前記熱板と前記ベースとを固定する固定脚であると共に、他の支持脚の前記可動手段が一軸ガイドであり、前記一軸ガイドの滑り方向が前記熱板の面内方向に平行で、かつ前記固定脚の軸方向に対して放射状であることを特徴としている。
【００１２】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記支持脚の１つが前記熱板と前記ベースとを固定する固定脚であると共に、他の支持脚の前記可動手段が前記他の支持脚の軸方向に重ねられた２つの一軸ガイドであり、該２つの一軸ガイドの滑り方向が平行でないことを特徴としている。
【００１３】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記支持脚の一部に該支持脚の長さを調整する調整具を有することを特徴としている。
【００１４】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記支持脚の一部に該支持脚の長さを変える駆動機構を有することを特徴としている。
【００１５】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記駆動機構がアクチュエータであり、前記支持脚の長さ又は基準面から前記熱板までの距離を計測し、前記アクチュエータの駆動量を制御することを特徴としている。
【００１６】
また、この発明に係わる加熱装置において、被加熱物を２つの熱板で挟んで加熱し、該２つの熱板を支持する２つのベース間の距離を計測し、アクチュエータの駆動量を制御することを特徴としている。
【００１７】
また、この発明に係わる加熱装置において、前記駆動機構がアクチュエータであり、被加熱物を２つの熱板で挟んで加熱し、該２つの熱板の距離を計測し、前記アクチュエータの駆動量を制御することを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係わる加熱装置の第１の実施形態を示す側面図である。
【００２０】
図１において、１は熱板、２ａ，２ｂ，２ａ’，２ｂ’は支持脚、２ｃは固定脚、３ａ，３ｂは伸び吸収機構、４はベース、６はヒーターである。
【００２１】
伸び吸収機構３ａ，３ｂは、その上下の部材を、支持脚の方向（ｚ方向）には拘束するが、支持脚と垂直な方向（ｘ方向やｙ方向）には自由に動けるように結合するものである。
【００２２】
熱板１に設置された温度センサ（不図示）から得られる温度情報を元に制御部がヒーター６の出力を調整し、熱板の温度を制御し、熱板上の被加熱物４５を加熱する。このとき、熱板１の温度はベース４に対して高く、熱板１の方がベース４より膨張するが、伸び吸収機構３ａ，３ｂの作用により、熱板１の面内方向の動き、すなわち支持脚２ａ，２ｂのｘｙ方向の動きを拘束しないので、熱板は反ることはない。ここで、伸び吸収機構３ａ，３ｂは支持脚の中央付近に支持脚を二分する形で設置されているが、支持脚の上端部または下端部に設置してもよい。
【００２３】
伸び吸収機構３ａ，３ｂとしては、図２、図３に示すような一軸ガイドを用いることができる。
【００２４】
図２に示す構造では、ブロック１０にブッシュ１１を挿入し、そのブッシュに対し、バー１２が滑るようになっている。ブロック１０が支持脚２ａに、バー１２が支持脚２ａ’にそれぞれ固定されている。
【００２５】
図３に示す構造は、部材１３，１４から構成され、部材１３と部材１４の間にコロやボールなどを配置して滑りをよくしたリニアガイド１６を用いた例である。部材１３が支持脚２ａに固定され、部材１４が設置された取り付け板１５が支持脚２ａ’もしくはベース４に固定されている。
【００２６】
図４は、熱板１を９つの支持脚２ａ〜２ｉで支持した場合のｘｙ面内の配置の一例と、一軸ガイドの滑り方向とを示す図である。
【００２７】
中央の支持脚２ｃを固定脚とし、他の支持脚には一軸ガイドからなる伸び吸収機構を設け、図４の矢印の方向が一軸ガイドの滑り方向となるように、つまり、固定脚に対して滑り方向が放射状となるように一軸ガイドを配置した。
【００２８】
従って、熱板は固定脚２ｃを中心に熱膨張するが、その熱膨張の方向と一軸ガイドの方向が一致しているので、熱膨張の小さいベース４に固定された支持脚に動きを拘束されることが非常に少なく、熱板の反りの発生を抑えることができる。
【００２９】
なお、図４では、固定脚を中央の支持脚４ｃとしたが、他の支持脚としてもよく、そのときも、一軸ガイドは、その滑り方向が固定脚を中心に放射状になるように配置すればよい。
【００３０】
図５は、伸び吸収機構の別の例で、２つの一軸ガイドを９０度方向を変えて重ねたものである。ここでは一軸ガイドとしてリニアガイドの例を示した。取り付け板１５にリニアガイド１６，１６’が固定され、さらに、リニアガイド１６，１６’はそれぞれ支持脚２ａ，２ａ’に固定されているので、支持脚２ａと２ａ’は支持脚の長さ方向に垂直な面内には相対的に自由に動くことができる。
【００３１】
よって、固定脚以外の支持脚にこの伸び吸収機構を設ければ、熱板は固定脚を中心に熱膨張するが、熱膨張の小さいベースに固定された支持脚に動きを拘束されることが非常に少なく、熱板の反りの発生を抑えることができる。さらに、この場合、伸び吸収機構を設置する方向を任意に設定することができ、また、熱板が均一な伸びをしないとき、すなわち、熱板が固定脚を中心に放射状に膨張しないときにも対応できる。
【００３２】
２つの一軸ガイドの角度は、平行でさえなければ、９０度にかぎられるものではない。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、熱板１とベース４の熱膨張差により発生する熱変形を吸収し、熱板１の平面度劣化を防ぐことができる。また、熱変形により発生する構造部材の大きな応力を抑えることができ、破損を防ぐことができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態を示す図であり、１７は調整具である。支持脚の長さを精密に調整するために、予めブロックなどの調整具１７を入れておき、このブロックを支持脚の長さが仕様を満たすように加工し、寸法を出すことができる。また、調整具１７としてシムなどのシートを使い、熱板や支持脚を組み立てた後にいくつかの厚さのシムの抜き差しにより、支持脚の長さを調整できるようにしてもよい。
【００３５】
図７及び図８は、支持脚の長さを調整するための調整具の交換方法を示す図である。
【００３６】
図７及び図８に示すように、支持脚２ａ’は、スペーサーブロックである調整具１７を介して、ベース４に固定ボルト１０２により固定されている。支持脚２ａ’には、固定ボルト１０２とは別に、調整具１７を交換するときに使用する交換用ボルト１０４がねじ込まれている。
【００３７】
このような構成において、支持脚２ａ’は、図７に示すように通常は固定ボルト１０２によりベース４に固定されている。そして、調整具１７を交換するときには、図８に示すように固定ボルト１０２を緩めるか取り外し、代わりに交換用ボルト１０４をねじ込んで、支持脚２ａ’を調整具１７から浮かせる。この状態で、調整具１７を支持脚２ａ’の下から引き抜き、別の寸法の調整具１７と交換する。その後、再び交換用ボルト１０４を緩めて支持脚２ａ’を調整具１７の上に降下させ、固定ボルト１０２を締め込んで固定する。このようにすることにより、調整具を交換して支持脚の長さを調整する作業を容易に行うことができる。
【００３８】
図９は、調整具１７の形状を示す平面図である。
【００３９】
調整具１７は、図９に示すように略直方体状のブロックであるが、固定ボルト１０２及び交換用ボルト１０４が装着されている状態でも支持脚２ａ’の下に抜き差しできるように、ボルトを逃げるためのスリット１７ａを有している。
【００４０】
また、図１０は、調整具１７の別の例を示す図であり、同じ厚さの２つの調整具１７ｂ，１７ｃに分割されている。このような構成でも、固定ボルト１０２及び交換用ボルト１０４が装着されている状態で調整具を支持脚２ａ’の下に容易に抜き差しすることができる。
【００４１】
なお、図７乃至図１０では、調整具１７をブロック状のものとして説明したが、シムのようなシート状のものでも同様の方法で交換を行うことができる。
【００４２】
以上により、寸法の長い支持脚２ｃなどの長さの精度（例えば３００±０．０５ｍｍ）を上げる必要がなくなる。また、複数の部材がある支持脚２ａの部分（２ａ’や３ａなど）では、すべての寸法を高精度に加工もしくは製作する必要がなくなる。したがって、従来よりも支持脚の寸法精度が上がり、熱板の平面度が向上し、さらに、熱板の組立後にスペーサーブロックだけを交換したり、シムだけを挿入すればいいので、加熱装置の製作時間短縮を図ることができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図１１は、第３の実施形態を示す図であり、支持脚に駆動機構を設けた例を示している。駆動機構として、精密ねじやマイクロメーターヘッドなどを用いている。支持脚２ａに固定された部材２１と支持脚２ａ’に固定された部材２２はリンク２３によって支持脚の方向（図の上下方向）にガイドされ、マイクロメータヘッド２５を回すと精密ねじ２４が回り、部材２１と部材２２の間隔が変わる。よって、マイクロメータの目盛りで支持脚の長さの調整量がわかる。
【００４４】
以上のように構成することにより、非常に容易に支持脚の長さを調整することができ、熱板の平面度を上げることができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態を示す図であり、駆動機構がアクチュエータである例を示している。本実施形態では、被加熱物４５を２枚の熱板１，１’で挟んで加熱しているが、図の上方の熱板１’についてはその付属部品を一部省略している。
【００４６】
支持脚２’に固定された部材３１とベース４に固定された部材３２の間にアクチュエータであるところの圧電素子３３が配置され、部材３１にｚ方向のガイドである板バネ３４が取り付けられている。板バネ３４は部材３１の部材３２に対するｘｙ面内の相対的な動きを拘束し、ｚ方向のみの動きを許しているガイドである。測長器であるレーザ変位計３５のレーザ３６で支持脚の長さ変化、もしくはベース４と熱板１との間の長さ変化を測定し、その測定結果に基づいて、制御部７が圧電素子３３のｚ方向長さを変えるように制御する。図には測長器のアンプやアクチュエータの駆動装置は省略してある。全ての支持脚でその長さを調整できるので、熱板の平面度を上げることができる。
【００４７】
一方、熱板１にブロック４３を介して設置されたレーザ変位計４１が、熱板１に対向した熱板１’に取り付けたターゲット４２との距離を測定し、これより得られた２つの熱板の距離を制御部７が支持脚のアクチュエータを駆動して制御する。ブロック４３は、熱板１からレーザ変位計４１への熱の流れを抑えるため、セラミックなどの低熱伝導率の材料から形成されていることが望ましい。図１２のように２つの熱板１，１’の距離を複数箇所で測定することで、２つの熱板の平行度が測定できる。制御部７は複数の支持脚の長さを制御することにより２つの熱板の平行度の調整が容易にできる。
【００４８】
さらに、熱板の温度が上昇すると支持脚の温度環境（放熱状態）の差で、それぞれの支持脚の温度が異なり熱膨張量つまり長さに違いが生じてくるが、制御部７が支持脚の長さを調整できるので熱板の平面度や平行度を温度上昇時もリアルタイムで制御することができる。
【００４９】
上記のアクチュエータとガイドの構成は一例であり、アクチュエータが磁歪素子などでもよい。また、アクチュエータにステッピングモータ、ガイドにボールねじを用いてもよいし、また、ロック機構を設けてリニアモータやリニアガイドなどを組み合わせてもよい。
【００５０】
ここで、測長器はレーザ変位計以外のものでもよい。また、図１２においてレーザ変位計のターゲットは熱板でもよいし、支持脚の一部でもよく、さらに熱板もしくは支持脚に固定した部材でもいい。
【００５１】
上側の熱板についても、支持脚に駆動機構を設け平面度や平行度を制御してもよい。
【００５２】
図１３は測長器の配置を示す図であり、２つの熱板１，１’の位置をそれぞれベース４，４’に設置した測長器３５，５１がそれぞれ測り、ベース４’の位置をベース４に設置した測長器５２が測っている。熱板１とベース４との間の支持脚、および熱板１’とベース４’との間の支持脚は図示していないが、それぞれの支持脚に対応して測長器を設置し（図１２参照）、一直線上にない少なくとも３カ所で２つのベース４，４’の距離を測ることで、２つの熱板の平行度の変化を測定できる。ベースは熱板の温度が上昇しても、熱板からの距離があり、熱変形を起こしにくい。また、ベースは板厚を大きくし剛性を上げることで変形を最小限に抑えることができる。よって、変形のないベースを基準とすれば、直接２つの熱板の距離を測らなくても平行度を間接的に求めることができる。この場合、測長器を熱板に取り付けないので、断熱対策を施す必要がなくなる。
【００５３】
以上のように測長器を配置すれば、複数の支持脚の長さを制御することにより２つの熱板の平面度の調整とともに平行度の調整も容易にできる。
【００５４】
以上により、熱板の平面度、平行度を容易に向上させることができる。さらに、熱板の温度が上昇し、支持脚の長さが変わっても対応でき、熱板の平面度などが向上する。
【００５５】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、熱板とベースの熱膨張差により発生する熱変形を吸収し、熱板の平面度劣化を防ぐことができる。また、支持脚の長さを容易に調整できるので、装置製作のコスト、時間を節約することができ、さらに加熱途中でも熱板の平面度や平行度を制御することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加熱した状態においても熱板の平面度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる加熱装置の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】一軸ガイドの一例を示す図である。
【図３】一軸ガイドの他の例を示す図である。
【図４】一軸ガイドの配置例を示す図である。
【図５】一軸ガイドの組み合わせ例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【図７】調整具の交換方法を示す図である。
【図８】調整具の交換方法を示す図である。
【図９】調整具の形状の一例を示す図である。
【図１０】調整具の形状の他の例を示す図である。
【図１１】駆動機構の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態を示す図である。
【図１３】長さ計測の一例を示す図である。
【図１４】従来例を示す図である。
【図１５】従来例の熱変形状態を示す図である。
【符号の説明】
１熱板
２，２ａ，２ｂ支持脚
２ｃ固定支持脚
３ａ〜３ｉ伸び吸収機構
１７調整具
２６駆動機構
３３アクチュエータ
３５，４１，５１，５２測長器
４５被加熱物

Claims

ベースと、
温度を制御可能な熱板と、
前記ベース上に前記熱板を支持するための複数の支持脚と、
該支持脚を、前記熱板の熱膨張に追従して移動可能とする可動手段とを具備することを特徴とする加熱装置。
前記支持脚の１つが前記熱板と前記ベースとを固定する固定脚であると共に、他の支持脚の前記可動手段が一軸ガイドであり、前記一軸ガイドの滑り方向が前記熱板の面内方向に平行で、かつ前記固定脚の軸方向に対して放射状であることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記支持脚の１つが前記熱板と前記ベースとを固定する固定脚であると共に、他の支持脚の前記可動手段が前記他の支持脚の軸方向に重ねられた２つの一軸ガイドであり、該２つの一軸ガイドの滑り方向が平行でないことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
前記支持脚の一部に該支持脚の長さを調整する調整具を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
前記支持脚の一部に該支持脚の長さを変える駆動機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加熱装置。
前記駆動機構がアクチュエータであり、前記支持脚の長さ又は基準面から前記熱板までの距離を計測し、前記アクチュエータの駆動量を制御することを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。
被加熱物を２つの熱板で挟んで加熱し、該２つの熱板を支持する２つのベース間の距離を計測し、アクチュエータの駆動量を制御することを特徴とする請求項６に記載の加熱装置。
前記駆動機構がアクチュエータであり、被加熱物を２つの熱板で挟んで加熱し、該２つの熱板の距離を計測し、前記アクチュエータの駆動量を制御することを特徴とする請求項５に記載の加熱装置。