JP5567869B2 - 連続熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構によってワークを搬送し、ワークに対して連続的に熱処理を行うように構成された連続熱処理装置に関する。

ワークに対して連続的に熱処理を行う連続熱処理装置においてワークを搬送するための機構の１つにウォーキング搬送機構が存在する。このようなウォーキング搬送機構の中には、ワークにおける加熱ムラおよび搬送機構の動作による熱損失を低減する目的で、複数の細いワイヤにウォーキング動作をさせてワークを搬送させる構成を採用するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第ＷＯ２００６／０５９３８７号

近年、両面に回路パターンがプリントされたワークのように両面に塗布処理が施されたワークに対して連続して熱処理を行う要望が高まっているが、上述の特許文献１を含む従来技術では、このような要望にこたえることが難しかった。その理由は、上述のウォーキング搬送機構では、ワークの塗布面とワイヤが接触することにより塗布面が汚損されたり、ワイヤとの接触部において局部的な温度ムラが発生したりする虞があるからである。

本発明の目的は、ワイヤを使用したウォーキング搬送機構によって、両面に塗布処理が施されたワークを適正に搬送し、塗布面の汚損や局部的な温度ムラの発生を防止しつつ連続的に熱処理を行うことが可能な連続熱処理装置を提供することである。

この発明に係る連続熱処理装置は、複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構によってワークを所定のストロークで間欠的に搬送しつつ、ワークに対して連続的に熱処理を行うように構成される。この連続熱処理装置は、加熱室、ウォーキング搬送機構、および複数の治具を備える。

加熱室は、ワークに対して熱処理を行うように構成される。ウォーキング搬送機構は、加熱室を貫通するように配置された複数のワイヤを含む。

複数の治具は、ワイヤを挿通可能な中空部が長手方向に形成されたワイヤと同軸の筒状を呈する。これらの治具は、少なくとも加熱室内の複数のワイヤにおけるワークの前端および後端に対応する位置にそれぞれ配置されワークを下から支持するように構成される。

そして、ワークの前端および後端に対応する位置に配置される一組の治具はそれぞれ、ワークに向って先細りするように形成されたテーパ部であって、ワークの前端または後端に当接するテーパ部を有する。また、一組の治具はそれぞれ、ワイヤに沿ってウォーキング搬送機構のストロークに対応した取付ピッチで配列される。

この構成においては、ワークを治具上に配置するときに、ワークに向って傾斜する傾斜面を有するテーパ部にワークの前端または後端のエッジが載置される。このため、ワークの両面に塗布面が形成されている場合であっても、治具とワークのエッジのみとが接触するだけで、ワイヤおよび治具とワークの塗布面とが接触しなくなる。その結果、両面に塗布面を有するワーク（例えば、太陽電池のセル）の両面に対して同時に熱処理を適正に行うことが可能になる。

また、細いワイヤを使用したウォーキング搬送機構では、ワイヤに対して複雑な形状を呈する治具や重量のある治具等を設置することが難しいが、本発明に係る治具は、構成がシンプルであり、かつ、中空部にワイヤを挿通させるだけで容易にワイヤに取り付けることが可能である。また、治具を小サイズ化し易いため、赤外線を遮蔽する面積を小さくして加熱ムラの発生を防止することが可能となる。

本発明によれば、ワイヤを使用したウォーキング搬送機構によって、両面に塗布処理が施されたワークを適正に搬送し、塗布面の汚損や局部的な温度ムラの発生を防止しつつ連続的に熱処理を行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係る連続焼成炉の概略を示す図である。 治具によってワークを支持する状態を示す図である。 治具によってワークを支持する状態を示す図である。 治具の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る連続焼成炉の概略を示す図である。

図１を用いて、連続焼成炉１０の概略を説明する。この実施形態では、連続焼成炉１０は、例えば、両面に印刷面がある太陽電池のセルに対して連続して焼成処理を行うように構成される。連続焼成炉１０は、加熱室１２、冷却室１４、およびウォーキング搬送機構４０を備えている。加熱室１２は、天井および床に複数の加熱ランプ１２２を備えており、室内に搬入されたワーク１００を加熱するように構成される。冷却室１４は、加熱室１２の後段に配置されており、加熱室１２にて加熱されたワーク１００を冷却するように構成される。これらの加熱室１２および冷却室１４は、支持機構（図示省略）を介して架台２４に支持される。

ウォーキング搬送機構４０は、一対の第１ワイヤ１６、一対の第２ワイヤ１８、上下駆動用シリンダ２０、２１、およびスライド機構２２を備える。一対の第１ワイヤ１６は、加熱室１２および冷却室１４の室内を貫通するように互いに平行に配置されるとともに、治具５０を介してワーク１００を下から支持するように構成される。第１ワイヤ１６は、一端が上下駆動用シリンダ２０に固定されるとともに、中間部が上下駆動用シリンダ２１に設けられた２つのプーリ１６２に張架されており、全体としてＵ字状を呈するように配置される。第１ワイヤ１６の他端は、架台２４に設けられたブラケットに取り付けられたワイヤ張力調整用流体圧シリンダ１６４に取り付けられる。

一方で、一対の第２ワイヤ１８は、一対の第１ワイヤ１６の内側において一対の第１ワイヤ１６と平行するように配置される。第２ワイヤ１８は、４つのプーリ１８２に張架されており、全体として環状を呈するように配置される。第２ワイヤ１８の両端は、ＬＭガイドに沿ってスライド可能なスライド機構２２によって支持されている。

第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８は、いずれも外径０．３３ｍｍ程度の複数のニクロム素線を、外径が３ｍｍ程度になるように撚ることにより構成されているが、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８の構成はこれには限定されない。なお、この実施形態では、一対の第１ワイヤ１６の内側に一対の第２ワイヤ１８が配置される例を説明するが、一対の第１ワイヤ１６の外側に一対の第２ワイヤ１８が配置されても良い。

上述の構成において、熱処理されるべきワーク１００は、第２ワイヤ１８における加熱室１２の前段部に搬入される。この状態においてスライド機構２２が１ストローク分のスライド動作を行うことにより、第２ワイヤ１８上のワーク１００が１ストローク分だけ前進する。続いて、上下駆動用シリンダ２０、２１によって第１ワイヤ１６を上昇させてワーク１００を第２ワイヤ１８から第１ワイヤ１６に移し、その後、第２ワイヤ１８を元の位置まで後退させる。そして、第１ワイヤ１６を降下させることにより、ワーク１００を第１ワイヤ１６から第２ワイヤ１８に再びに移す。その後は、上述と同様に、第２ワイヤ１８の前進、第１ワイヤ１６の上昇、第２ワイヤ１８の後退、および第１ワイヤ１６の下降を繰り返すことによって、ワーク１００を１ストローク分ずつ前進させ、冷却室１４の後段に到達したワーク１００が順次的に搬出される。

続いて、図２を用いて、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８においてワーク１００を支持する構成を説明する。連続焼成炉１０では、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８の上に直接的にワーク１００を載置するのではなく、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８とワーク１００との間に概略円筒形を呈する治具５０が介在する構成を採用している。

治具５０は、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８を挿通可能な中空部５１０が長手方向に形成された筒状を呈している。ここでは、中空部５１０はその断面が直径約３．２ｍｍ程度になるように形成されているが、中空部５１０の大きさは第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８の直径の大きさに応じて適宜好適な値を採用すると良い。

複数の治具５０はそれぞれ、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８におけるワーク１００の前端および後端に対応する位置にそれぞれ配置され、ワーク１００を下から支持するように構成される。この実施形態では、複数の治具５０は、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８における加熱室１２内および加熱室１２の周囲に配置されているが、複数の治具５０の配置はこれには限定されない。例えば、複数の治具５０を、加熱室１２内および加熱室１２の前段にのみ配置したり、加熱室１２内にのみ配置したりすることも可能である。一方で、複数の治具５０を、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８における冷却室１４内や冷却室１４の後段にも配置しても良い。複数の治具５０が、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８における少なくとも加熱室１２内に配置されていれば、ワーク１００の塗布面が融解した状態で第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８に接触することを防止することが可能となる。また、これにより、融解したアルミペースト等の塗布剤が第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８に付着することが防止されるため、ワーク１００の塗布面の汚損が防止されるとともに、塗布剤の付着に起因して第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８が汚損することが防止される。

ワーク１００の前端および後端に対応する位置に配置される一組の治具５０は、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８のそれぞれに沿って、ウォーキング搬送機構４０のストローク（ここでは、スライダ機構２２の動作ストローク）に対応した取付ピッチで配列される。

各治具５０は、ワーク１００に向って先細りするように形成されたテーパ部５０６を備えており、ワーク１００の前端または後端にテーパ部５０６が当接するように配置されている。

また、図３に示すように、第１ワイヤ１６に取り付けられた治具５０と、第２ワイヤ１８に取り付けられた治具５０とは、互いに平行に配置されるとともに、互いに衝突しない程度の距離を設けて近接配置される。

さらに、図４（Ａ）に示すように、各治具５０は、第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８に対する位置を選択的に固定可能なネジ孔５０２およびビス（小ネジ）５０４を備えている。ビス５０４を締めることにより、ビス５０４が第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８を押えつけるようになり、各治具５０は、第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８に固定される。一方で、ビス５０４を緩めることにより、各治具５０を第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８に沿ってスライド移動させることが可能になる。このように、治具５０の配置位置を第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８に沿って任意に変更することが可能であるため、スライダ機構２２の動作ストロークと治具５０の配置位置を変更することによって、ワイヤの前後動ストロークを簡単に変更することが可能である。なお、この実施形態では、ネジ孔５０２およびビス５０４が本発明の位置固定手段に対応するが、位置固定手段の構成はこれに限定されるものではない。

以上の構成においては、図４（Ｂ）に示すように、第１ワイヤ１６および第２ワイヤ１８と、ワーク１００とが接触しなくなるため、ワーク１００の塗布面が第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８との接触により汚損するといった不都合が発生しなくなる。また、治具５０のテーパ部５０６がワーク５０の前端または後端のエッジにのみ当接するため、治具５０との接触によりワークの塗布面の汚損が発生することもない。

さらには、ワーク１００を挟むように前後に配置された治具５０のテーパ部５０６が逆ハの字状に配置されるため、治具５０上のワーク１００が前後方向に滑ることが起こりにくくなるため、ワーク１００を安定して搬送することが可能になる。このように、連続焼成炉１０を用いることにより、簡単な手法により適正な両面焼成を行うことが可能となる。

なお、上述の実施形態では、治具５０の形状を円筒状にしているが、軸対称形状を呈する形状であれば円筒状に限定されることはない。例えば、治具５０の形状を四角筒状、六角筒状、八角筒状のような多角筒状にすることも可能である。軸対称形状を採用している限り、治具５０における回転モーメントの発生に伴って第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８が捩れ、その捩れが原因でワーク１００を支持する状態が変動し、ワーク１００が第１ワイヤ１６または第２ワイヤ１８から脱落するといった不具合の発生を防止できる。また、治具５０をコンパクト設計することが可能になるため、赤外線等の遮蔽が最小限に抑えられ、かつ治具５０の熱容量を小さくできる。また、治具５０が他の部位と物理的干渉を発生しにくいため、取り付けの自由度も高くなる。

上述の実施形態では、上下動する第１ワイヤ１６および前後動する第２ワイヤ１８によってワーク１００を搬送する例を説明したが、この実施形態に係る治具５０は上述の搬送方式以外の搬送方式においても用いることが可能である。例えば、図５に示すように、固定された第１ワイヤ１６０と、駆動機構２００によって上下動および前後動が可能な第２ワイヤ１８０とによってワーク１００を搬送する構成においても、第１ワイヤ１６０および第２ワイヤ１８０のそれぞれに治具５０を取り付けることが可能である。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０−連続焼成炉
１２−加熱室
１４−冷却室
１６−第１ワイヤ
１８−第２ワイヤ
５０−治具
１００−ワーク
５０２−ネジ孔
５０４−ビス
５０６−テーパ部

Claims (4)

1. 複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構によってワークを所定のストロークで間欠的に搬送しつつ、ワークに対して連続的に熱処理を行うように構成された連続熱処理装置であって、
   ワークに対して熱処理を行う加熱室と、
   前記加熱室を貫通するように配置された複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構と、
   前記ワイヤを挿通可能な中空部が長手方向に形成された前記ワイヤと同軸の筒状を呈する治具であって、少なくとも前記加熱室内の前記複数のワイヤにおける前記ワークの前端および後端に対応する位置にそれぞれ配置され前記ワークを下から支持するように構成された複数の治具と、を備え、
   前記ワークの前端および後端に対応する位置に配置される一組の治具はそれぞれ、前記ワークに向って先細りするように形成されたテーパ部であって、前記ワークの前端または後端に当接するテーパ部を有するとともに、前記ワイヤに沿って前記ウォーキング搬送機構のストロークに対応した取付ピッチで配列される連続熱処理装置。
2. 複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構によってワークを所定のストロークで間欠的に搬送しつつ、ワークに対して連続的に熱処理を行うように構成された連続熱処理装置であって、
   ワークに対して熱処理を行う加熱室と、
   前記加熱室を貫通するように配置された複数のワイヤを含むウォーキング搬送機構と、
   前記ワイヤを挿通可能な中空部が長手方向に形成された円筒状を呈する治具であって、少なくとも前記加熱室内の前記複数のワイヤにおける前記ワークの前端および後端に対応する位置にそれぞれ配置され前記ワークを下から支持するように構成された複数の治具と、を備え、
   前記ワークの前端および後端に対応する位置に配置される一組の治具はそれぞれ、前記ワークに向って先細りするように形成されたテーパ部であって、前記ワークの前端または後端に当接するテーパ部を有するとともに、前記ワイヤに沿って前記ウォーキング搬送機構のストロークに対応した取付ピッチで配列される連続熱処理装置。
3. 前記治具は、軸対称形状を呈する請求項１に記載の連続熱処理装置。
4. 前記治具は、前記ワイヤの長手方向における前記治具の位置を選択的に固定するように構成された位置固定手段を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の連続熱処理装置。

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