JPH11116021A - ベルトコンベアの蛇行矯正装置及びこれを備えたウェーハ材の焼結設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトの蛇行を確実に規制してこれを抑える
ことができウェーハの焼結設備用として好適に利用でき
る蛇行矯正装置を提供する。 【解決手段】 ウェーハ材の焼結設備において、閉ルー
プのベルト１のパスラインに組み込んだラインロールの
近傍に配置されループの外側からベルト１を圧上可能と
した矯正ロール５と、この矯正ロール５の軸線方向の両
端に連接され互いに独立して矯正ロール５の両端を圧上
方向または逆向きに移動させるシフト機構８とを備え、
ラインロールをパスする直前または直後のベルトの蛇行
方向及び蛇行量を検知してシフト機構８を作動させるこ
とにより、ベルト１の蛇行を矯正してマッフルの内壁と
の接触を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトコンベアが
走行するときにパスラインに対して蛇行するのを抑える
矯正装置に係り、特にパスラインが常温域と高温域に別
れていてベルトコンベアが膨張及び収縮を繰り返すライ
ンにおいて好適に利用できるようにした蛇行矯正装置及
びこれを備えたウェーハ材の焼結設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種のベルトコンベア設備では、ベルト
コンベアが走行するときに正規のパスラインからずれて
しまう蛇行現象が発生することが多い。このようなベル
トコンベアの蛇行は、走行速度が速いときだけではなく
比較的遅い場合にも発生するほか、搬送するワークの重
量やワークの配列ピッチによる荷重の分布等によって共
振して蛇行量が許容範囲を大きく越えてしまうこともあ
る。

【０００３】ベルトコンベアの蛇行を防止するため、従
来では、たとえばベルトコンベアのループの両端に配置
するロールの軸線を高い精度で平行に保つようにした
り、カウンターウエイトによってベルトに適切な張力を
与えながら走行させたりする設備が採用されている。

【０００４】また、ゴム等の弾性変形しやすいベルトと
した場合では、ロールにクラウンを形成してベルトのず
れを防止することも可能である。この場合、ベルトの走
行条件は搬送負荷によって、軸線方向の中央を大径とす
るクラウン形状としたり、逆に軸線方向の両端側が太く
なるようにテーパを形成したものが利用される。

【０００５】このような蛇行防止は、予め予測されるベ
ルトの蛇行に備えて張力を設定したり、ロールの形状に
よるベルトの蛇行に対する抵抗を利用するというものな
ので、大きな蛇行の抑制は可能であるものの、微小な変
位についてはこれを制御することは困難である。

【０００６】これに対し、たとえば特開昭５２−１１８
７７８号公報に記載されているように、ベルトコンベア
の走行方向に対して軸線の姿勢を変えられるように調整
ロールを配置し、この調整ロールに対するベルトコンベ
アの偏りを光学的に検知する検知系を設けるようにした
ものがある。このような構成では、ベルトコンベアの蛇
行をリアルタイムで検出しながら調整ロールの姿勢を変
えることで、蛇行を矯正していくことができ、微小な変
位の蛇行も抑制される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ベルトコンベアが設置
される設備は多種多様であり、蛇行が或る程度の大きさ
まで発生しても操業には支障がないようなものから、精
密部品の製造等の分野などのように蛇行許容値が厳しく
設定される設備まである。

【０００８】たとえば、コンピュータ用のウェーハの製
造分野では、ウェーハの焼結処理のためのラインとして
設けられるＣＶＤ装置が利用されているが、このＣＶＤ
装置には加熱焼結炉として配置するマッフルをパスする
ベルトコンベアのラインが構成されている。ＣＶＤ装置
は、インコネルと呼ばれる特殊な金属ストリップをベル
トとしてラインに組み込んだもので、マッフル内の温度
は最大で６００℃程度である。

【０００９】マッフルの内部では焼結用のガスの分布を
一様化して無用なガス流の発生を防ぐことが高品質のウ
ェーハの製造に必須とされている。このため、マッフル
の内壁とベルトコンベアの両端との間のクリアランスを
小さくすることが一つの設計上の制約となっている。こ
のようにクリアランスが小さいと、ベルトコンベアに微
小な蛇行が生じたときマッフルの内壁に衝き当たって粉
塵を発生することがある。この粉塵はウェーハの製造で
は絶対避けられるべきものであり、したがってベルトコ
ンベアの蛇行は厳しく規制しなければならない。

【００１０】しかしながら、従来の蛇行防止機構では、
マッフル内でのベルトコンベアの微小な蛇行を確実に防
止するには十分ではない。すなわち、ベルトコンベアは
マッフル内を通過するときには高温に曝され、外部では
ほぼ常温雰囲気の中をパスしていくので、高温・低温の
温度変化を繰り返し受ける。したがって、線膨張率が小
さい特殊な金属をベルトコンベアの素材としていても、
膨張及び収縮変形の影響は無視できず、ベルトコンベア
の張力は常に微妙に変化し、これに起因して蛇行が発生
することもある。

【００１１】一方、張力制御のためのロールをパスライ
ンに配置すれば、このような膨張及び収縮の変形を吸収
したパスが可能となり、蛇行の抑制にも効果をもたら
す。しかしながら、蛇行が発生したときには、先に述べ
たように従来機構では微小な蛇行までは矯正できない
し、張力制御のためのロールによっても最早この発生し
た蛇行を矯正することはできない。

【００１２】このように、高温及び低温に繰り返し曝さ
れながらパスするベルトコンベア設備であってその蛇行
を厳しく規制しなければならない設備の分野では、ベル
トの蛇行を高い精度で効果的に防止できないという現状
にある。

【００１３】本発明において解決すべき課題は、たとえ
ばウェーハ材の焼結設備にも適用できるように蛇行を確
実に規制してこれを抑えることができるベルトコンベア
の蛇行矯正装置及びこれを備えたウェーハ材の焼結設備
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のベルトコンベア
の蛇行矯正装置は、閉ループのベルトのパスラインに組
み込んだラインロールの近傍に配置されループの外側か
らベルトを圧上可能とした矯正ロールと、この矯正ロー
ルの軸線方向の両端に連接され互いに独立して矯正ロー
ルの両端を圧上方向または逆向きに移動させるシフト機
構と、ラインロールをパスする直前または直後のベルト
の蛇行方向及び蛇行量を検知する蛇行検知手段と、この
蛇行検知手段からの信号を受けてシフト機構を作動させ
る制御手段とからなることを特徴とする。

【００１５】このような構成において、矯正ロールの軸
線方向の両端に加わるベルトのテンション負荷を矯正ロ
ールの圧下力として検知する圧力検知手段を備え、制御
手段は、この圧力検知手段からの検知信号の入力により
矯正ロールの軸線方向の両端のテンション負荷が均等と
なるようにシフト機構を制御する系を含んだものとする
ことができる。なお、蛇行検知手段としては、たとえば
ベルトの幅方向の端部の位置が予め設定した基準位置に
対してどのような位置にあるかを検知できるもであれば
よく、たとえば光学式のフォトセンサやレーザを用いる
ことができる。

【００１６】また、本発明のウェーハ材の焼結設備は、
ウェーハを装入して加熱焼結するマッフルの出口の近く
に配置した出側ローラをラインロールとし、このライン
ロールの近傍に請求項１または２記載のベルトコンベア
の蛇行矯正装置を配置してなることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の蛇行矯正装置を備
えたウェーハの加熱焼結のための焼結設備ラインの概略
図である。

【００１８】図において、加熱ガスが供給されるマッフ
ル５１を巡ってループを形成した搬送ベルト１が駆動ロ
ール２，マッフル５１前後の入側ロール３ａ及び出側ロ
ール３ｂ、テンションロールを兼ねる複数のアイドラー
ロール４に巻回され、更にパスラインにはベルト１の表
面を清浄化するためのクリーニングチャンバ５２を設け
ている。

【００１９】入側ロール３ａ及び出側ロール３ｂはそれ
ぞれの軸線を水平面内で平行に配置されたものであり、
マッフル５１に対する位置は固定されている。そして、
出側ロール３ｂと駆動ロール２との間にベルト１の蛇行
を矯正するための矯正ロール５を上下方向に移動可能で
あって且つ軸線を傾動操作可能に備えている。

【００２０】図２はマッフル５１の出側部分の概略平面
図、図３は図２を右側から見た図であって矯正ロール５
の駆動及び制御系とともに示す概略図である。

【００２１】出側ロール３ｂは、先に説明したように、
マッフル５１に対する相対位置を固定して軸受け３ｃに
よって支持されたもので、ベルト１がスリップしないよ
うに高精度の回転を維持できるように構成されている。

【００２２】矯正ロール５はその軸線方向の両端をそれ
ぞれ独立したシフト機構７，８に連接されたものであ
る。これらのシフト機構７，８はいずれも同じ構成であ
り、軸線を垂直すなわち出側ロール３ｂの軸線と直交す
る向きとして上下の支持ブロック７ｂ，８ｂにより回転
自在に支持されたスクリューロッド７ａ，８ａを備える
とともに、これらのスクリューロッド７ａ，８ａをチェ
ーン・プーリ７ｃ，８ｃにより連接して回転駆動するモ
ータ７ｄ，８ｄを設けている。そして、矯正ロール５の
支軸６ａ，６ｂを回転自在に支持する軸受けブロック７
ｅ，８ｅを一体に設けた移動子７ｆ，８ｆをネジ歯車機
構によってスクリューロッド７ａ，７ｂに連接し、これ
らの移動子７ｆ，８ｆにはそれぞれ軸受けブロック７
ｅ，８ｅの圧下力を受けてその圧力を検出するための圧
力検出手段としての圧力センサ７ｇ，８ｇを設ける。

【００２３】なお、スクリューロッド７ａ，８ａと移動
子７ｆ，８ｆとの間のネジ歯車機構は、上下移動量の精
度を高くするため、ボールネジを用いたものとすること
が好ましい。また、軸受けブロック７ｅ，８ｅは、スク
リューロッド７ａ，７ｂ及び支軸６ａ，６ｂのそれぞれ
の傾動や捩じれに対して追従できるようにユニバーサル
式のジョイント構造によってこれらのスクリューロッド
７ａ，７ｂ及び支軸６ａ，６ｂ連接したものとする。

【００２４】圧力センサ７ｇ，８ｇは、軸受けブロック
７ｅ，８ｅの圧下力を機械的な圧力検出素子によって検
出可能としたもので、その検出信号をコントローラ９に
入力して矯正ロール５の軸線方向の両端の圧下力を検知
することができる。このコントローラ９は、モータ７
ｄ，８ｄにそれぞれ独立して信号を入力する系を備え、
モータ７ｄ，８ｄの出力軸が回転してチェーン・プーリ
７ｃ，８ｃによってそれぞれスクリューロッド７ａ，８
ａに回転が伝達される。そして、このスクリューロッド
７ａ，８ａの回転方向に従って、ネジ歯車機構によって
連接されている移動子７ｅ，８ｅが図３において上下に
移動し、これによって矯正ロール５の軸線方向の両端が
それぞれ独立して上下にシフトされる。

【００２５】コントローラ９によるシフト機構７，８の
動作の制御は、マッフル５１を出たベルト１の蛇行の方
向及びその大きさに基づいて行なう。そして、このベル
ト１の蛇行を検知するため、マッフル５１の出口と出側
ロール３ｂとの間のほぼ中間位置に蛇行検知センサ群を
本実施の形態における蛇行量検知用の蛇行検知手段とし
て設ける。この蛇行検知センサ群は、図示の例ではパス
ラインを挟んで右蛇行検知センサ１０ａ，１０ｂと左蛇
行検知センサ１１ａ，１１ｂの配列としたものであり、
たとえば光学式のファイバセンサ等が利用できる。この
ような光学式のものであれば、検知方向の視差分まで含
めてベルト１の幅方向の両端がパスラインの中心から左
右に変位する範囲を連続して走査するようにして検知す
ることができる。すなわち、右及び左の蛇行検知センサ
１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂはそれぞれ２個ずつ配
置されているが、ベルト１の端部の位置を２点だけでな
く連続的に検出することができ、たとえばパスラインの
中心を基準とするときベルト１の蛇行量を絶対値で検知
することが可能である。なお、光学式の右左の蛇行検知
センサ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂとしては、簡易
なものとしてフォトセンサを用いることができるほか、
レーザを用いたものとしてもよい。

【００２６】以上の構成において、駆動ロール２が回転
駆動されるとベルト１は図１において矢印方向に一定の
速度で走行し、そのパスの中では出側ロール３ｂから矯
正ロール５を経由して駆動ロール２を巡る。そして、ベ
ルト１に蛇行が発生していなことが右及び左の蛇行検知
センサ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂによって検出さ
れている期間では、矯正ロール５は図３に示すように出
側ロール３ｂと平行な姿勢にシフト機構７，８によって
保持されている。

【００２７】ここで、図１に示すように、出側ロール３
ｂの下端周面と矯正ロール５の上端周面がほぼ一致して
いるときを基準状態とするとき、蛇行がないときはこの
高さ関係であってしかも図３に示すようにこれらの出側
ロール３ｂ及び矯正ロール５は平行に保たれている。そ
して、ベルト１に対するテンションを調整するときは、
シフト機構７，８のそれぞれのモータ７ｄ，８ｄを同期
させて同じ回転量だけ回転させる。これにより、スクリ
ューロッド７ａ，８ａの回転方向に従って、図４の
（ａ）に示すように矯正ロール５を下げてテンションを
弱くしたり、同図の（ｂ）に示すように矯正ロール５を
上昇させてテンションを強くしたりすることができる。
したがって、ベルト１に蛇行が発生し難いような適切な
テンションを与えるように操作でき、蛇行の矯正だけで
なくその予防操作も可能となる。

【００２８】図５はベルト１の蛇行が右及び左の蛇行検
出センサ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂによって検出
されたときの蛇行の矯正を説明するための概略図であ
る。

【００２９】同図の（ａ）はベルト１が図３において右
側に位置ずれを生じた場合で、この位置ずれは右蛇行検
出センサ１０ａ，１０ｂにより検出されて、蛇行方向と
蛇行量とがコントローラ９によって演算される。この演
算では、まず右方向への蛇行が判別されて矯正ロール５
が図示のように左上がりの姿勢となるように、シフト機
構７，８の移動子７ｅ，８ｅを動作方向を決めるととも
に、蛇行量の大きさに従ってこれらの移動子７ｅ，８ｅ
の移動量を算出する。

【００３０】矯正ロール５が左上がりの姿勢となるとそ
の周面に接触して走行しているベルト１は、矯正ロール
５の左側を通過するベルト１の偏った帯域のほうが右側
よりもテンションが強くなって矯正ロール５の周面との
摩擦も右側に比べて少し大きくなる。したがって、ベル
ト１が走行するに従って、ベルト１は矯正ロール５の周
面上で左側に引かれるようになり、右側に蛇行していた
ベルト１を左側に矯正して基準パスに戻すことができ
る。

【００３１】また、同図の（ｂ）に示すように、ベルト
１が出側ロール３ｂに対して左側に位置ずれしたときに
は、矯正ロール５を右上がりの姿勢に設定することで、
ベルト１の蛇行を矯正してその基準パスに戻す操作が可
能である。

【００３２】ここで、蛇行方向及び蛇行量の大きさによ
ってシフト機構７，８によって矯正ロール５の姿勢を変
更するが、これは右及び左の蛇行検知センサ１０ａ，１
０ｂ，１１ａ，１１ｂからの検知信号のみによる演算結
果に基づくだけである。一方、ベルト１の実際の走行で
は、ベルト１が蛇行を開始して矯正ロール５によって矯
正されて基準位置に復帰するまでの過程が繰り返される
ことや、蛇行を発生して矯正が完了するまでの時間も不
安定である。したがって、蛇行方向及び蛇行量に基づく
シフト機構７，８による矯正ロール５の姿勢変更だけで
は、蛇行の矯正精度の誤差の発生や応答性が遅くなる可
能性がある。

【００３３】これに対して、本発明では、矯正ロール５
の軸線方向の両端からの圧下力を検知する圧力センサ７
ｇ，８ｇを設けているので、シフト機構７，８の移動子
７ｅ，８ｅが上下動作したときも矯正ロール５がベルト
１からどの程度の負荷を受けているかを検知できる。し
たがって、蛇行量に基づいて矯正ロール５の姿勢を変更
した後も、この蛇行量の減少を右及び左の蛇行検知セン
サ１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂによる検知を継続す
る一方で、圧力センサ７ｇ，８ｇによる圧力負荷を検知
することで、蛇行量の変化及びベルト１が矯正ロール５
の両端に及ぼす負荷の変化の両方を知ることができる。

【００３４】このように圧力センサ７ｇ，８ｇによって
矯正ロール５の両端部に加わるベルト１からの負荷を検
知してその信号をコントローラ９に入力し、両端に加わ
る負荷が同じになるようにモータ７ｄ，８ｄの作動を制
御できる。このため、矯正開始の時点では図５に示すよ
うに傾斜姿勢に変更された矯正ロール５は、図３に示す
ように水平方向に戻り、蛇行の矯正も同時に完了する。
すなわち、矯正ロール５の軸線方向の両端のベルト１の
テンションを圧下力に変換して圧力センサ７ｇ，８ｇに
よって検出でき、テンションの大きさを蛇行方向とは逆
向きの矯正ロール５に沿うように分布させることで、ベ
ルト１の蛇行を応答性よく矯正することができる。

【００３５】このように矯正ロール５の操作によってマ
ッフル５１の出側で発生しているベルト１の蛇行を逐次
矯正していきながら、駆動ロール２側に送り出すことが
できる。そして、マッフル５１の内部を通過するベルト
１は入側ロール３ａと出側ロール３ｂに架橋されている
だけなので、出側ロール３ｂの周面上で矯正ロール５に
よる矯正を受けることによって、マッフル５１内での蛇
行も抑えることができる。したがって、ベルト１の幅に
対してクリアランスを非常に小さくしかできないマッフ
ル５１内の通過時でも、ベルト１がマッフル５１の内壁
に衝き当たることがないので内部での埃等の発生がな
く、ウェーハに障害を与えることもなくなる。また、高
価なベルト１の損傷を防ぐとことができ、その寿命を長
く保つことができる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明では、シフト機構を独立
し動作させることでラインロールの近傍に配置した矯正
ロールの姿勢を変えることができるので、ベルトの蛇行
方向及びその蛇行量の大きさを検出してこれに見合うよ
うにベルトを基準位置に戻すようにシフト機構を作動さ
せれば、矯正ロールの姿勢変更によって速やかに蛇行を
抑制でき、ベルトの安定した走行が可能となる。

【００３７】請求項２の発明では、圧力検知手段によっ
て矯正ロールの軸線方向の両端に加わるベルトのテンシ
ョン負荷を検知できるので、この検知に基づいてシフト
機構の作動を制御することにより、より応答性の速い蛇
行矯正が可能となる。

【００３８】請求項３の発明では、マッフル内を通過す
るベルトの蛇行を高い精度で抑制できるので、ベルトと
マッフルの内壁との間のクリアランスを大きくできない
設備であっても、ベルトとマッフルの内壁との突き当た
りがなく、ウェーハを損傷したり高価なベルトの交換頻
度も少なくなるので、歩留り及び設備の稼働率が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のベルト蛇行矯正装置を備えたコンピ
ュータウェーハの焼結設備ラインの概略図である。

【図２】 マッフルの出口側であって出側ロールと矯正
ロールの配置を示す概略平面図である。

【図３】 図２を右側方から見た図であって、ベルト蛇
行矯正装置の要部をその制御系とともに示す概略図であ
る。

【図４】 矯正ロールの上下動作によるベルトへのテン
ションの負荷状況を示す概略図である。

【図５】 矯正ロールによるベルトの蛇行矯正を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ ベルト ２ 駆動ロール ３ａ 入側ロール ３ｂ 出側ロール ３ｃ 軸受け ４ アイドラーロール ５ 矯正ロール ６ａ，６ｂ 支軸 ７，８ シフト機構 ７ａ，８ａ スクリューロッド ７ｂ，８ｂ 支持ブロック ７ｃ，８ｃ チェーン・プーリ ７ｄ，８ｄ モータ ７ｅ，８ｅ 軸受けブロック ７ｆ，８ｆ 移動子 ７ｇ，８ｇ 圧力センサ（圧力検出手段） ９ コントローラ １０ａ，１０ｂ 右蛇行検知センサ（蛇行検知手段） １１ａ，１１ｂ 左蛇行検知センサ（蛇行検知手段） ５１ マッフル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉ループのベルトのパスラインに組み込
   んだラインロールの近傍に配置されループの外側からベ
   ルトを圧上可能とした矯正ロールと、この矯正ロールの
   軸線方向の両端に連接され互いに独立して矯正ロールの
   両端を圧上方向または逆向きに移動させるシフト機構
   と、ラインロールをパスする直前または直後のベルトの
   蛇行方向及び蛇行量を検知する蛇行検知手段と、この蛇
   行検知手段からの信号を受けてシフト機構を作動させる
   制御手段とからなるベルトコンベアの蛇行矯正装置。
2. 【請求項２】 矯正ロールの軸線方向の両端に加わるベ
   ルトのテンション負荷を矯正ロールの圧下力として検知
   する圧力検知手段を備え、制御手段は、この圧力検知手
   段からの検知信号の入力により矯正ロールの軸線方向の
   両端のテンション負荷が均等となるようにシフト機構を
   制御する系を含む請求項１記載のベルトコンベアの蛇行
   矯正装置。
3. 【請求項３】 ウェーハを装入して加熱焼結するマッフ
   ルの出口の近くに配置した出側ローラをラインロールと
   し、このラインロールの近傍に請求項１または２記載の
   ベルトコンベアの蛇行矯正装置を配置してなるウェーハ
   材の焼結設備。