JP4540036B2

JP4540036B2 - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP4540036B2
Application number: JP2003354004A
Authority: JP
Inventors: 隆志麻田; 伸夫杉谷; 豊長谷川
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2023-10-14
Also published as: JP2005118632A

Description

本発明は、ワークに紫外線を照射する紫外線照射装置に関する。

この種の紫外線照射装置としては、例えば、下記特許文献１に示すように、搬送されるワークが通過可能な出入口を有する照射室内に紫外線ランプを備えて、照射室内に位置するワークに紫外線を照射することでそのワークに施された紫外線硬化性樹脂（以下、「ＵＶ樹脂」）を硬化させるものがある。ところで、ＵＶ樹脂は、紫外線を照射しても酸素が含まれる大気雰囲気に曝された状態では、いわゆる酸素阻害により表面硬化不良を起こしてしまうため、通常、窒素や二酸化炭素などの不活性気体雰囲気内で紫外線を照射することが望ましい。従って、従来から、照射室内に窒素を供給して窒素雰囲気内で紫外線ランプからの紫外線をワークに照射させるよう構成されたものがある。
特開昭５５−１８１５号公報

ところが、従来のものでは、出入口は常に固定の開口量で空いた状態となっているので、そこから大気が照射室内に流入してしまい、照射室内の窒素濃度が低下してしまう。しかも、ワークはさまざまな形状のものがあり、また同一形状であってもそれぞれ異なる姿勢で出入口に進入する可能性があるため、それらさまざまなワークの通過を許容できる程度に出入口の開口面積を大きくしておく必要がある。従って、酸素阻害を防止できる程度に照射室内の窒素濃度を維持するために多量の窒素を供給せざるを得ないという問題があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、比較的少量の気体の使用で済む紫外線照射装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、搬送されるワークが通過可能な出入口を有する紫外線照射室と紫外線ランプとを備えて、この紫外線ランプからの紫外線を前記紫外線照射室内に位置したワークに照射するよう構成された紫外線照射装置において、前記紫外線照射室の入口及び出口のうち少なくともいずれか一方には、前記ワークの搬送方向に直交する面内で所定方向に沿って並設され、スライドして開閉可能な複数の単位扉から構成された扉装置が設けられるとともに、前記複数の単位扉それぞれに対応して設けられ、前記各単位扉に向かうワークを検出し、そのワークの形状に応じた検出信号を出力する複数の検出センサと、前記各単位扉を、それに対応する前記検出センサからの検出信号に基づきそれぞれ開閉動作させることで前記ワークを通過させる扉制御手段と、を備えているところに特徴を有する。
なお、請求項１の発明でいう「検出信号」には、ワークの高さ寸法又は幅寸法に応じた信号、或いは、ワーク高さ及び幅の両寸法に応じた信号に加えて、ワークの有無に応じた信号が含まれる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記検出センサは、前記面内で前記所定方向に直交する方向における前記ワークの寸法に応じた検出信号を出力する変位センサであって、前記扉制御手段は、前記各検出センサからの検出信号レベルに応じた開口量だけそれぞれに対応する各単位扉を開くよう開閉動作させるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
本構成によれば、搬送されるワークの形状、例えば高さ寸法や幅寸法などが検出センサにて検出され、扉装置は検出センサからの検出信号に応じた量だけ開口してワークを通過させるよう動作する。つまり、ワークの形状や出入口への進入姿勢に応じた必要最小限の開口量でワークを紫外線照射室内に送り込んだり、或いは紫外線照射室外に送り出したりすることができるのである。これにより、ワークが入口（または出口）を通過する際、紫外線照射室内外の気体の移動を極力抑えることができる。
また、扉装置は、ワークの搬送方向に直交する面内で所定方向（例えばワークの横幅方向）に沿って並設され、スライドして開閉可能な複数の単位扉から構成されている。各単位扉は、搬送経路の上流側に位置するワークの各部位の、例えば高さ寸法に応じて検出センサから出力される検出信号に基づき開き動作をする。つまり、扉装置は、全体として、ワークの上記所定方向における寸法に応じた開口量で開き動作をする。

＜請求項２の発明＞
請求項２の構成によれば、各単位扉が上記面内で所定方向に直交する方向（以下、直交方向。例えばワーク高さ方向）におけるワークの寸法に応じた開口量で開き動作を行うから、例えば上記直交方向における寸法が一定でないワークについても必要最小限の開口量でワークを通過させることができる。
このような構成であっても、上記請求項１の発明と同様の効果を得ることができる。

なお、例えばワークの上記直交方向における寸法（例えば高さ寸法）が一定である場合には、各検出センサからワークの有無に応じた検出信号を出力させ、検出センサからワークありの検出信号を受けたときにはそれに基づき所定のタイミングで扉装置を所定量開口させ、ワークなしの検出信号を受けたときにそれに基づく所定のタイミングで扉装置を閉めるようにした構成であってもよい。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。
１．紫外線照射装置の概要
本実施形態に係る紫外線照射装置１０は、紫外線硬化樹脂（以下、「ＵＶ樹脂」）による各種加工が施され、順次搬送されるワークＷ（例えば床材）に気体としての例えば窒素を吹き付けつつ紫外線を照射させてＵＶ樹脂を硬化させるものである。なお、ワークＷは各図において紙面左から右へと搬送されるものとする。

２．紫外線照射装置の構成
図１には、紫外線照射装置１０の全体を示した断面図が示されている。装置本体は、前後（同図で紙面左右）両側面にワークＷが通過可能な搬送入口１１と搬送出口１２とがそれぞれ開口形成され、搬送入口１１に進入したきたワークＷを、搬送手段１３（例えばベルトコンベア）によって搬送出口１２まで搬送するようになっている。搬送手段１３の搬送経路上方には、その搬送方向（同図で白抜き矢印方向）に沿って排気室１４、プレパージ室１５、照射室１６、アフターパージ室１７及び排気室１８が順番に設けられている。各室１４〜１８を区画する区画壁１９には、搬送手段１３にて搬送されるワークＷが通過可能な通過口２０が開口形成されている。

（１）排気室
上記搬送入口１１及び搬送出口１２にそれぞれ連なる各排気室１４，１８は、底面に排気孔２１が形成されており、この排気孔２１に連なる管路途中には、各排気室１４，１８内の気体を引き込む排気用ファン２２が設けられている。後述するように各排気室１４，１８に隣接するプレパージ室１５及びアフターパージ室１７内には窒素が供給されており、その窒素が排気室１４，１８、搬送入口１１及び搬送出口１２を介して外部に放出されるおそれがある。そこで、排気室１４，１８内の気体を排気用ファン２２によって引き込むことで搬送出入口１１，１２から放出される窒素量を低減させるようにしているのである。なお、各排気室１４，１８には酸素濃度を検出するセンサ（図示せず）がそれぞれ設けられており、排気室１４，１８内の酸素濃度が所定レベル以下になったときに警告器２３によって作業者に報知（例えば表示灯を点灯させたり、警告音を発したりする）するようになっている。

（２）プレパージ室及びアフターパージ室
プレパージ室１５及びアフターパージ室１７には、それぞれ循環用窒素Ｎ１を供給する供給孔と、底面に循環用窒素Ｎ１を引き込む引込孔２４が形成されている。引込孔２４に連なる管路途中には循環用ファン２５と冷却器２６が設けられている。そして、循環用ファン２５を駆動させることで、供給孔から各パージ室１５，１７内に循環用窒素Ｎ１が放出され、各パージ室１５，１７内の循環用窒素Ｎ１が引込孔２４に引き込まれ、冷却器２６で冷却された後に、再び供給孔から各パージ室１５，１７内に供給されるようになっている。各パージ室１５，１７では、実際に紫外線を照射する照射室１６ほど窒素濃度を高める必要がないので、このようにワークＷに吹き付ける窒素を循環させて繰り返し利用することでコスト削減を図っているのである。

（３）照射室１６
照射室１６は、搬送手段１３の搬送経路上方に紫外線ランプ（以下、「ランプ３０」）を備えるとともに、ワークＷに高純度の窒素（以下、「高純度窒素Ｎ２」）を吹き付ける窒素供給部を備えて、窒素雰囲気内でワークＷに紫外線を照射させる部屋である。

具体的には、照射室１６は、２枚の透光板３１，３１（例えば石英ガラス）によって上下に区画されており、これら２枚の透光板３１，３１の上方にランプ３０が設けられている。ランプ３０の上方には、ランプ３０からの放出光を反射させて下方の搬送経路側に導く１対の反射部材３２，３２が設けられている。更に、１対の反射部材３２，３２の上方には、冷却用ファン３３が設けられており、ランプ３０の発光によって暖められた周囲空気を１対の反射部材３２，３２の間を介して引き込んでランプ３０周囲の温度上昇を抑制するようになっている。
次いで、上記２枚の透光板３１，３１に挟まれる空間には、上記循環用窒素Ｎ１とは異なる高純度窒素Ｎ２が供給される一方で、下側の透光板３１には例えば１対の放出孔３４，３４が開口形成されており、ここから搬送経路上を搬送されるワークＷに高純度窒素Ｎ２を吹き付けるようになっている。

（４）扉装置
さて、本実施形態では、例えば排気室１４及びプレパージ室１５の間の通過口２０、プレパージ室１５及び照射室１６の間の通過口２０、照射室１６及びアフターパージ室１７の間の通過口２０、アフターパージ室１７及び排気室１８の間の通過口２０にそれぞれ、開閉可能な扉装置４０が設けられている。各扉装置４０は、常には通過口２０を塞ぐ位置にあり、通過口２０手前にワークＷが進入してくると、そのワークＷの形状（縦寸法や横寸法など）に応じた開口面積を空けてワークＷを通過させ、ワークＷが通過した後に再び通過口２０を塞ぐように開閉動作を行う。
以下、具体的な構成について排気室１４及びプレパージ室１５の間の通過口２０に設けられた扉装置４０を例に挙げて説明する。その他の通過口２０に設けられる扉装置４０も同様の構成である。

図２に示すように、扉装置４０は、通過口２０を塞ぐように横並び状に配列された複数の単位扉４１から構成されている。各単位扉４１は、上端が開閉機構４２のアームに連結されており、この開閉機構４２によって上下に開閉可能になっている。また、各単位扉４１に対して搬送経路の上流側には、それぞれ光電センサ４３が設けられている。各光電センサ４３は、図３に示すように、搬送経路上に向けて並設された投光部４３ａ及び受光部４３ｂを備えて、投光部４３ａから搬送経路上に向けて斜めに照射された光の反射光を受光部４３ｂで受光するようになっている。受光部４３ｂでの受光量レベルは、投光部４３ａからの光の照射位置にワークＷがない場合に比べてある場合の方が増加する。従って、受光部４３ｂから出力される受光量に応じた受光信号レベルと、所定の閾値との大小比較を行うことで光電センサ４３下方にワークＷが存在していることを認識することができる。

光電センサ４３は、例えば上記受光量に応じた受光信号レベルが所定の閾値を上回ったときに物体検出信号Ｓを出力し、制御手段４４に与えるようになっている。そして、制御手段４４は、光電センサ４３から物体検出信号Ｓを受けてから所定のタイミングで開閉機構４２に駆動信号を与えて単位扉４１を所定量だけ開口させ、この物体検出信号Ｓを受けている間中、単位扉４１を開口状態に維持し、物体検出信号Ｓを受けなくなったときに、上記所定のタイミングで単位扉４１を閉めるよう動作する。なお、本実施形態では、いずれの単位扉４１の開口量も同一で、開口高さがワークＷの高さ寸法よりやや高めに設定されている。

なお、制御手段４４が物体検出信号Ｓを受けてから開閉機構４２が開閉動作を開始する上記所定のタイミングは、搬送手段１３の搬送速度と、光電センサ４３の検出位置（照射位置）から単位扉４１までの距離によって定められ、例えば搬送手段１３からの速度信号に応じたタイミングに変更される構成としてもよい。

３．扉装置４０の動作
例えばワークＷが常に同一姿勢（例えば長手方向が搬送方向に沿った姿勢など）で搬送されるのであれば、複数の単位扉４１のうち所定の単位扉４１だけを開けばよい。しかしながら、ワークＷの姿勢はワークＷ毎に異なることが多々あり、その姿勢によって開き動作をさせるべき単位扉４１が異なってくる。

以下、本実施形態における扉装置４０の動作について図４を参照しつつ説明する。
図４は扉装置４０に対するワークＷの位置と、扉装置４０の開口状態との関係を示した模式図である。同図では、ワークＷの姿勢は、その長手方向が搬送方向に対して傾いている。

まずワークＷが位置Ａにあるときには、いずれの光電センサ４３もワークＷを検出できず物体検出信号Ｓは出力されない。従って、同図（Ａ）に示すようにいずれの単位扉４１を閉まった状態となっている。次に、ワークＷが位置Ｂに来たときには、搬送方向の右（同図紙面下方向）端から２番目、３番目、４番目の光電センサ４３がワークＷを検出し物体検出信号Ｓを制御手段４４に与え、それぞれ対応する各開閉機構４２だけに駆動信号が与えられる。これにより所定タイミング後に同図（Ｂ）に示すように、右端から２番目、３番目、４番目の単位扉４１のみが開口状態となる。

続いて、ワークＷが位置Ｃに来たときには、搬送方向の左（同図紙面上方向）端から２番目、３番目、４番目の光電センサ４３がワークＷを検出し物体検出信号Ｓを制御手段４４に与え、それぞれ対応する各開閉機構４２だけに駆動信号が与えられる。これにより所定タイミング後に同図（Ｃ）に示すように、左端から２番目、３番目、４番目の単位扉４１のみが開口状態となる。そして、ワークＷが光電センサ４３下方を通過したときには、やはりいずれの光電センサ４３もワークＷを検出できず物体検出信号Ｓは出力されなくなる。これにより、所定タイミング後に同図（Ａ）に示すように全単位扉４１が閉まった状態に戻る。

このように、扉装置４０に向かって搬送されてくるワークＷ姿勢がたとえ傾いている場合であっても、ワークＷの各部位に対応した位置の単位扉４１だけを開きつつワークＷを通過させるよう開閉動作するのである。

４．本実施形態の効果
以上のように、本実施形態であれば、さまざまな姿勢で搬送されてくる各ワークＷに対して、各部位を通過させるのに最低限必要な単位扉４１だけを開いて通過させることができる。従って、ワークＷが通過口２０を通過する際、照射室１６から各パージ室１５，１７への高純度窒素Ｎ２の流出を最小限に抑えることができる。また、各パージ室１５，１７から排気室１４，１８への循環用窒素Ｎ１の流出や外部からの大気の流入を最小限に抑えることができる。従って、循環用窒素Ｎ１や高純度窒素Ｎ２の供給量を極力抑えつつ各パージ室１５，１７や照射室１６の窒素濃度を所望の濃度に維持することができる。
これにより、酸素阻害を防止しつつワークＷに施されたＵＶ樹脂を効率的に硬化することができる。なお、本実施形態であれば、互いに幅寸法が異なる複数のワークＷが順次搬送されるような場合であっても有効である。

＜実施形態２＞
図５は実施形態２を示す。前記実施形態１との相違は、検出センサの構成と単位扉４１の開閉動作にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

順次搬送される複数のワークについて全ての高さ寸法が同じであるとは限らない。また、１つのワークであっても図５に示すように上面が凸凹状になっており高さ寸法が異なる場合がある。
そこで、本実施形態では、上記光電センサ４３は、ワークＷ’の高さ寸法に比例した測定信号（検出信号に相当。例えば受光部４３ｂでの受光量に比例した受光信号）を出力する変位センサとしている。具体的には、上記光電センサ４３同様、投光部４３ａ及び受光部４３ｂを備えて、受光部４３ｂからの受光信号（ワークＷ’の高さ寸法に比例したレベルの信号）を測定信号として出力して制御手段４４に与えるようになっている。制御手段４４は、各変位センサからの測定信号に応じたレベルの駆動信号を各開閉機構５０に与えることで、この受光信号レベルに比例した量だけその単位扉４１が開口する。

このような構成であれば、図５に示すように、たとえ高さ寸法が異なるワークＷ’であっても、各単位扉４１がワークＷ’の各部位の高さ寸法に応じた量だけ開口するよう動作するから、通過口２０における気体（窒素や大気）の移動を極力抑えつつワークＷ’を通過させることができる。なお、互いに高さ寸法が異なる複数のワークＷ’が順次搬送されるような場合であっても有効である。

＜参考例＞
図６は参考例を示す。前記実施形態１との相違は、扉装置の構造にあり、その他の点は前記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。

図６に示すように、本参考例の扉装置は、区画壁１９の下面に形成されたガイド溝６０に沿って横方向に開く１対の屈曲可能な薄板６１，６１（例えばステンレス製）から構成されている。各薄板６１は、図示しない移動機構によって各先端が互いに接触する位置と離間する位置との間で横方向(図６に示す矢印方向）に沿って移動するようになっている。

そして、薄板６１，６１（扉装置）の手前には、実施形態１と同様、複数の光電センサ４３が横並び状に配されて、移動機構は、各光電センサ４３からの物体検出信号Ｓを受けて、その物体検出信号Ｓに応じた量だけ１対の薄板６１，６１を開口させるよう動作する。例えば、８つの光電センサ４３を左右４つずつのグループに分けて、１対の薄板６１，６１のそれぞれに対応付けられている。ここで、移動機構は、例えば中央位置から左右２台の光電センサ４３から物体検出信号Ｓを受けたときには、当該２台の光電センサ４３の並び幅に応じた量だけ互いに先端が接触した状態から側方に開くよう各薄板６１，６１を移動させる。中央位置から左１つの光電センサ４３からだけ物体検出信号Ｓを受けたときには、当該１台の光電センサ４３幅に応じた量、左側の薄板６１のみを開き方向に移動させる。

このような構成であっても、搬送されるワークＷの幅寸法に応じた開口量でワークＷを通過させることができ、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記各実施形態では、扉装置４０を、排気室１４及びプレパージ室１５の間の通過口２０、プレパージ室１５及び照射室１６の間の通過口２０、照射室１６及びアフターパージ室１７の間の通過口２０、アフターパージ室１７及び排気室１８の間の通過口２０にそれぞれ設ける構成としたが、これに限らず、搬送入口１１及び搬送出口１２にも設ける構成であってもよい。また、これら通過口２０、搬送入口１１及び搬送出口１２のうちいずれか１箇所または複数箇所に設ける構成であってもよい。

（２）上記各実施形態では、検出センサとして光学式のセンサ（反射型、透過型いずれでもよい）を使用したが、ワークＷに応じた検出信号を出力するものであれば、例えば磁気式センサ、超音波センサなどであってもよい。更に、非接触式に限らず、圧力センサなどワークＷと接触することでワークＷの寸法等に応じた検出信号を出力する接触式のセンサであってもよい。但し、照射室１６より搬送入口１１側の通過口２０や搬送入口１１については、非接触式のセンサを使用することが望ましい。硬化前のＵＶ樹脂にセンサが触れて加工状態に影響を与えるおそれがあるからである。

（３）上記実施形態１，２では、単位扉４１は同一幅としたが、これに限らず、互いに異なる幅であっても勿論よい。例えば上記実施形態であれば、中央２つの単位扉４１には常時ワークＷが通過すると考えられる場合には、この中央の２つの単位扉４１を２倍の幅を有する単位扉４１に代えるとともに、それらに対応する光電センサ４３を１つにすることが可能となる。

（４）上記実施形態では、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射するものであって、気体として窒素を供給する装置に適用した例を示したが、窒素に限らず、希ガスや二酸化炭素であってもよい。また、例えば紫外線を照射して有機物を分解するためのアッシングや洗浄を行うものであって、オゾンや酸素を供給する装置に適用することもできる。

（５）上記実施形態では、各扉装置は、スライドして開閉する引き戸式のものであったが、所定の軸を中心に回動して開閉する開き戸式であってもよい。例えば１対の扉を備えて観音開き式に開閉可能とし、検出センサからの検出信号に応じた開口量で開き動作をさせる構成であってもよい。

本発明の実施形態１に係る紫外線照射装置の全体構成を示した断面図複数の光電センサ及び単位扉の配置関係を示した斜視図光電センサ、扉装置、制御手段の概略的な構成図扉装置に対するワークの位置と、扉装置の開口状態との関係を示した模式図実施形態２におけるワークと扉装置の開口状態との関係を示した模式図参考例の扉装置の構成を示した斜視図

符号の説明

１０…紫外線照射装置
１１…搬送入口（入口）
１２…搬送出口（出口）
１６…照射室
２０…通過口（入口または出口）
３０…ランプ（紫外線ランプ）
４０…扉装置
４１…単位扉
４２，５０…開閉機構
４３…光電センサ（検出センサ）
４４…制御手段（扉制御手段）
６１…薄板（扉装置）
Ｗ，Ｗ’…ワーク

Claims

搬送されるワークが通過可能な出入口を有する紫外線照射室と紫外線ランプとを備えて、この紫外線ランプからの紫外線を前記紫外線照射室内に位置したワークに照射するよう構成された紫外線照射装置において、
前記紫外線照射室の入口及び出口のうち少なくともいずれか一方には、前記ワークの搬送方向に直交する面内で所定方向に沿って並設され、スライドして開閉可能な複数の単位扉から構成された扉装置が設けられるとともに、
前記複数の単位扉それぞれに対応して設けられ、前記各単位扉に向かうワークを検出し、そのワークの形状に応じた検出信号を出力する複数の検出センサと、
前記各単位扉を、それに対応する前記検出センサからの検出信号に基づきそれぞれ開閉動作させることで前記ワークを通過させる扉制御手段と、を備えていることを特徴とする紫外線照射装置。
前記検出センサは、前記面内で前記所定方向に直交する方向における前記ワークの寸法に応じた検出信号を出力する変位センサであって、
前記扉制御手段は、前記各検出センサからの検出信号レベルに応じた開口量だけそれぞれに対応する各単位扉を開くよう開閉動作させることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。