JP4360546B2

JP4360546B2 - 連続熱処理炉

Info

Publication number: JP4360546B2
Application number: JP2004225719A
Authority: JP
Inventors: 荘平辻
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP2006046724A

Description

本発明は、多数のローラ上に被処理材を載置して加熱炉内を搬送することにより熱処理を行う連続熱処理炉に関するものである。

フラットディスプレイパネル（ＦＤＰ）に用いられるガラス基板をローラ上で搬送しながら熱処理を行うローラハースキルン（roller hearth kiln）は、図９に示すように、被処理材であるガラス基板１をセラミックス板等からなるセッター２上に載置して、多数のローラ３からなるコンベアにより加熱炉４を搬送することにより熱処理を行うものである。多数のローラ３は、回転軸が互いに平行で、この回転軸と直交する方向に等間隔に直線状に並ぶように回転可能に配置され、軸方向の一方の駆動端側をチェーンや歯車のような伝動装置を介してそれぞれ回転駆動することにより、回転の位相角が常に一致するように同期して回転するようになっている。このため、ローラ３に折損が発生すると、このローラ３の折損位置よりも従動端側に駆動端側からの駆動力が伝わらなくなり回転が停止するので、１本のローラ３でも折損事故が発生すると、セッター２上に載置したガラス基板１の搬送に支障が生じる。ただし、ローラ３は多数本あるために、個々のローラ３の折損事故を常時目視で検査することは困難であり、各ローラ３ごとにマイクロスイッチ等を用いて回転状態を検出するのでは、多数のマイクロスイッチ等が必要となり、検査装置にコストがかかりすぎる。

そこで、従来は、各ローラ３の従動端に位相を揃えて半円形の遮光体を取り付けると共に、これら複数のローラ３の従動端部の前後に上下１組ずつの投受光器を配置することにより、各ローラ３の折損事故を検出するようにした連続熱処理炉があった（例えば、特許文献１参照。）。この場合、全てのローラ３は、半円形の遮光体が位相を揃えて回転するので、これらの遮光体の半円形部分が下方位置に来たときにのみ、上方の組の投光器からの光が受光器に達し、半周期後にこれら半円形部分が上方位置に来たときにのみ、下方の組の投光器からの光が受光器に達する。このため、これら上下の組の受光器が交互に受光を繰り返していることを検知することにより、全てのローラ３が折損事故を起こすことなく回転していることを確認することができる。また、いずれかのローラ３が折損事故を起こし、このローラ３の遮光体の半円形部分が下方位置で停止すると、下方の組の投光器からの光が常時遮られ、この半円形部分が上方位置で停止すると、上方の組の投光器からの光が常時遮られ、この半円形部分が右側又は左側位置で停止すると、上下２組の投光器からの光が共に常時遮られるので、上下いずれかの組又は双方の組の受光器が受光しなくなったことを検知することにより、いずれかのローラ３が折損事故を起こしたことを検出することができる。

ところが、上記従来の連続熱処理炉では、検査を行う複数のローラ３ごとに２組の投受光器が必要となり、これらの投受光器のコストが高くなるだけでなく、設置の際の光軸調整やメンテナンス等の手間も２組分必要になるという問題があった。
特開平３−８７５９２号公報

本発明は、各ローラの従動端部に羽根を形成し、その近傍にそれぞれ可動体を配置すると共に、１組の投受光器を用いるだけで、確実に折損事故の検出を行うことができる連続熱処理炉を提供しようとするものである。

（削除）

請求項１の発明は、駆動端側が同期して回転駆動される多数のローラ上に被処理材を載置して加熱炉内を搬送することにより熱処理を行う連続熱処理炉において、直線上に並んだ複数のローラの従動端部の近傍にそれぞれ自由状態での位置が定まった可動体を配置すると共に、これら複数のローラの従動端部に、それぞれ回転により可動体に送風する羽根を形成し、これら自由状態にある全ての可動体の並びの前後に１組の投受光器を配置したことを特徴とする。

（削除）

請求項１の発明によれば、全てのローラが折損事故を起こすことなく回転駆動されていれば、各ローラの従動端部の羽根も回転するので、各可動体がこの羽根の送風を受けて自由状態での位置から移動し、投光器からの光がこれらの可動体に遮られることがなくなり、受光器がこの光を常時受光することができる。また、いずれかのローラが折損事故を起こした場合には、このローラの従動端部の羽根が回転を停止するので、当該ローラの可動体が自由状態での位置に留まって投光器からの光を常時遮ることになる。従って、受光器が投光器からの光を受光しなくなったことを検知すれば、いずれかのローラの折損事故を確実に検出することができるようになり、１組の投受光器だけでローラの折損事故の検出が可能となる。

以下、本発明の最良の実施形態について図１〜図８を参照して説明する。なお、これら図１〜図８においても、図９に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。

本実施形態は、いずれも、従来例と同様に、ローラハースキルンで用いるローラ３について説明する。このローラハースキルンでは、図１に示すように、多数のローラ３が回転軸を互いに平行にして、この回転軸と直交する方向に等間隔に直線状に並ぶように回転可能に配置されている。これらの各ローラ３は、図２〜図７に示すように、いずれもセラミックスローラからなり、図示右側の駆動端にスプロケット５が固着されて、ここでチェーン伝動装置により各ローラ３の位相角が揃うように同期して回転駆動されるようになっている。そして、これらの各ローラ３は、図示左側が従動端となる。なお、図１では、説明のために、１１個のローラ３が回転駆動される場合を示すが、実際にはもっと多数のローラ３が同期して回転駆動される。ただし、ローラハースキルンで用いられる全てのローラ３が同期して回転駆動される必要はなく、一定区間ごとの複数のローラ３がそれぞれ同期して回転駆動されるようになっていてもよい。

上記のようにして同期して回転駆動される多数のローラ３の従動端部の前後には、図１に示すように、１組の投光器６と受光器７が配置されている。そして、投光器６から発せられる光（可視／不可視領域のレーザ光や通常光）は、これらのローラ３の従動端部で遮られない限り、受光器７に達っして受光されるようになっている。

〔実施形態１〕
本実施形態は、ローラ３の従動端部に光路を形成する場合を示す。図１及び図２に示すローラ３は、従動端に取り付けた円盤８に光路としてスリット８ａを形成したものである。円盤８は、図２に示すように、ローラ３と同じ外径を有する短い円柱体であるが、直径に沿った溝状のスリット８ａが１本形成されている。

上記円盤８は、図１に示すように、各ローラ３に位相角を揃えて取り付けられるので、回転の大部分では、図１（ａ）に示すように、投光器６からの光Ｒを遮る。しかし、図１（ｂ）に示すように、円盤８のスリット８ａが丁度真横に並んだときだけは、投光器６からの光Ｒが全てのスリット８ａを通って受光器７に達し受光される。また、図１（ｃ）に示すように、ローラ３が１個でも折損して従動端側が回転しなくなると（図では左から５番目のローラ３が折損した場合を示す）、他のローラ３の円盤８のスリット８ａが全て真横に並んだときも、投光器６からの光Ｒがこの折損したローラ３の円盤８に遮られることになる。

ここで、折損したローラ３の円盤８のスリット８ａが偶然真横を向いた状態で停止した場合には、他のローラ３の円盤８のスリット８ａが真横に並んだときに、投光器６からの光Ｒが受光器７で受光され、当該ローラ３の折損事故を見逃すことになる。しかしながら、本実施形態で円盤８のスリット８ａが投光器６からの光Ｒを通過させる位相角の範囲はせいぜい１０°程度なので、このような折損事故を見逃す偶然の確率は３％に満たない。従って、本実施形態では、１組の投光器６と受光器７を用いるだけで、ローラ３の折損事故を９７％以上の高い確率で検出することができるようになる。

図３に示すローラ３は、従動端に取り付けた円盤８に光路として切り欠き８ｂを形成したものである。円盤８は、ローラ３と同じ外径を有する短い円柱体であるが、周側面の一部が回転軸に平行な切断面によって切り欠かれて切り欠き８ｂが形成されている。そして、この場合も、全てのローラ３の円盤８の切り欠き８ｂが上方を向いたときに、投光器６からの光Ｒが受光器７に達して受光され、ローラ３が１個でも折損すると、投光器６からの光Ｒがこの折損したローラ３の円盤８に常時遮られることになる。

図４に示すローラ３は、従動端に取り付けた十字板９に光路として貫通穴９ａを形成したものである。十字板９は、図４（ａ）に示すように、十字形に交差させた板であり、四方を向く板の１枚に角孔状の貫通穴９ａが形成されている。そして、この場合も、全てのローラ３の十字板９の貫通穴９ａが上端に達したときに、投光器６からの光Ｒが受光器７に達して受光され、ローラ３が１個でも折損すると、投光器６からの光Ｒがこの折損したローラ３の十字板９に常時遮られることになる。

〔実施形態２〕
本実施形態は、ローラ３の従動端部に押部を形成すると共に、この上方に可動体として揺動板１０を配置した場合を示す。図５に示すローラ３は、従動端に取り付けた円盤１１に押部としてドク１１ａを形成したものである。円盤１１は、ローラ３と同じ外径を有する短い円柱体であり、周側面の一部に外周側に突出するドク１１ａが形成されている。揺動板１０は、各ローラ３の従動端部の上方で、下部が前後に揺動可能に配置された板材である。

上記ローラ３が回転すると、図５（ａ）に示すように、円盤１１のドク１１ａが上端を通過したときに揺動板１０の下部が後方に押されて持ち上がるので、図５（ｂ）に示すように、投光器６からの光Ｒが受光器７に達し受光される。しかし、その他の回転の大部分では、揺動板１０が自由状態で自重により下方を向くので、投光器６からの光Ｒを遮ることになる。また、ローラ３が１個でも折損して従動端側が回転しなくなると、当該のローラ３の上方の揺動板１０がドク１１ａによって持ち上げられることがなくなるので、投光器６からの光Ｒがこの折損したローラ３の揺動板１０に常時遮られることになる。

ここで、折損したローラ３の円盤１１のドク１１ａが偶然上端を通過したあたりで停止した場合には、他のローラ３の円盤１１のドク１１ａも上端を通過したときに、投光器６からの光Ｒが受光器７で受光され、当該ローラ３の折損事故を見逃すことになる。しかしながら、本実施形態で揺動板１０が持ち上がり投光器６からの光Ｒを通過させる位相角の範囲もせいぜい１０°程度なので、このような折損事故を見逃す偶然の確率は３％に満たない。従って、本実施形態でも、１組の投光器６と受光器７を用いるだけで、ローラ３の折損事故を９７％以上の高い確率で検出することができるようになる。

また、図５に示すように、ドク１１ａが揺動板１０の下部を最も高く持ち上げたときにも投光器６からの光Ｒがこの揺動板１０によって遮られるように、光Ｒの光軸を高い位置にしておき、ドク１１ａが回転して来た勢いにより揺動板１０の下部が光Ｒの光軸よりも高く跳ね上げられるようにしておけば、実際にローラ３の従動端部が回転している場合にのみ、投光器６からの光Ｒが受光器７に達して受光されるようになるので、ドク１１ａの停止位置にかかわりなく１００％の確率で折損事故を検出することができるようになる。

図６に示すローラ３は、従動端に押部としてカム１２を取り付けると共に、揺動板１０の下端にカムフォロア１０ａを取り付けたものである。カム１２は、最外周端がローラ３の外径を超えないようになっている。また、カムフォロア１０ａは、このカム１２の最外周端に押されて、揺動板１０の下部を上記ドク１１ａの場合と同様に持ち上げたり跳ね上げるようになっている。そして、この場合も、全てのローラ３のカム１２の最外周端が上端を通過したときに、投光器６からの光Ｒが受光器７に達して受光され、ローラ３が１個でも折損すると、投光器６からの光Ｒがこの折損したローラ３の揺動板１０に常時遮られることになる。

〔実施形態３〕
本実施形態は、図７に示すように、ローラ３の従動端部に羽根としてファン１３を形成すると共に、この側方に可動体として揺動板１４を配置した場合を示す。ファン１３は、ローラ３の従動端に複数枚の羽根を取り付けたものであり、ローラ３と共に回転することにより、側方に向けて送風するようになっている。揺動板１４は、下部が側方に揺動可能に配置された板材であり、ファン１３からの送風を受けて下部がさらに側方に移動するようになっている。

上記ローラ３が回転すると、図７（ｂ）に示すように、ファン１３も回転して揺動板１４に送風するので、この揺動板１４がさらに側方に移動し、投光器６からの光Ｒが受光器７に達し受光される。しかし、ローラ３が１個でも折損して従動端側が回転しなくなると、ファン１３の回転も止まるので、揺動板１４が自由状態で自重により下方を向き、投光器６からの光Ｒを遮ることになる。従って、本実施形態の場合には、ローラ３の従動端部にあるファン１３が回転することにより揺動板１４を移動させるので、ローラ３の停止位置にかかわりなく１００％の確率で折損事故を検出することができるようになる。

なお、この実施形態では、ファン１３がローラ３の揺動端の側方に送風する場合を示したが、この送風方向は任意であり、ローラ３の揺動端部の外周側に送風するようにしてもよい。揺動板１４は、この送風を受けて揺動できるように、適宜位置に配置される。また、ファン１３に代えて、任意形状の羽根を用いることもできる。

〔実施形態４〕
本実施形態は、図８に示すように、ローラ３の従動端部に電極１５，１５とブラシ１６，１６を取り付けると共に、各ローラ３の一対のブラシ１６，１６を直列に接続して電流を流すようにしたものである。従って、この実施形態の場合のみ、投光器６と受光器７は用いられていない。電極１５，１５は、少なくとも外周面の一部の対向する位置に設けた一対の接点であり、これらの電極１５，１５間は互いに短絡されている。そして、これら一対の電極１５，１５は、各ローラ３ごとに位相角が揃うように取り付けられている。

上記ローラ３が回転すると、一対の電極１５，１５も回転し、ブラシ１６，１６が接触している間のみ直列接続された全ブラシ１６…の回路に電流が流れる。しかし、ローラ３が１個でも折損して従動端側が回転しなくなると、当該ローラ３の電極１５，１５の回転も止まるので、他のローラ３のブラシ１６，１６間が短絡されているときも、電流が遮断されることになる。ただし、折損事故を起こしたローラ３の電極１５，１５が偶然ブラシ１６，１６が接触したまま停止した場合には、当該ローラ３の折損事故を見逃すことになるが、この確率は実施形態１〜２の場合と同様に極めて低いので、本実施形態の場合にも、ローラ３の折損事故を９７％以上の高い確率で検出することができるようになる。

本発明の一実施形態を示すものであって、各ローラの従動端部に形成されたスリットの位相角と投受光器との関係を示す側面図である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部にスリットを形成したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部に切り欠きを形成したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部の十字板に貫通穴を形成したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部にドクを形成し上方に揺動板を配置したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部にカムを取り付け上方に揺動板を配置したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部にファンを取り付け側方に揺動板を配置したローラを示す側面図（ａ）と正面図（ｂ）である。本発明の一実施形態を示すものであって、従動端部に電極とブラシを取り付けた複数のローラを示す側面図である。ローラハースキルンの構造を説明する部分縦断面側面図である。

１ガラス基板
２セッター
３ローラ
４加熱炉
５スプロケット
６投光器
７受光器
８円盤
８ａスリット
８ｂ切り欠き
９十字板
９ａ貫通穴
１０揺動板
１０ａカムフォロア
１１円盤
１１ａドク
１２カム
１３ファン
１４揺動板

Claims

駆動端側が同期して回転駆動される多数のローラ上に被処理材を載置して加熱炉内を搬送することにより熱処理を行う連続熱処理炉において、
直線上に並んだ複数のローラの従動端部の近傍にそれぞれ自由状態での位置が定まった可動体を配置すると共に、
これら複数のローラの従動端部に、それぞれ回転により可動体に送風する羽根を形成し、
これら自由状態にある全ての可動体の並びの前後に１組の投受光器を配置したことを特徴とする連続熱処理炉。