KR100499365B1 - 하이브리드형열처리장치 - Google Patents

Abstract

대형 물품을 안전하고 확실하게 열처리 가능하게 한다.

열처리장치는 열처리실(1) 내에 핫플레이트(2)를 상하방향으로 4단으로 설치하고, 그 가열면(21) 상의 워크(W)에 히터(52)로 가열된 열풍을 송풍기(51)로 순환공급하는 동시에, 워크(W)를 승강기구(3)로 지지하고 또한 승강가능하도록 구성되어 있다.

핫플레이트 가열과 열풍가열을 병용하고, 워크와 플레이트와의 간격을 조정하여 승온시에는 전자를 주로 하고 온도 유지시에는 후자를 주로 함에 따라, 양측 시 워크의 온도분포폭을 적정한 범위로 할 수가 있다. 온도 유지시에도 워크의 핫플레이트로의 무리한 접근을 피하고, 대전의 영향을 회피할 수가 있다.

Description

하이브리드형 열처리장치 {HYBRID TYPE THERMAL TREATMENT CHAMBER}

본 발명은 LCD 기판으로 대표되는 평판형상의 워크를 열처리하는 열처리장치에 관한 것이고, 특히 큰 사이즈의 LDC의 열처리나, 하드디스크의 오버코트, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 특수한 워크의 소성에 효과적으로 이용된다.

LCD 기판 등의 열처리장치로서는 공기순환 가열식 장치(예를 들면 일본 특개평 6-317514호 공보 참조) 혹은 핫플레이트 가열식 장치(예를 들면 일본 특개평 6-97269호, 9-42854호 공보 참조)가 많이 이용되고, 또 원적외선 히터를 사용한 장치(예를 들면 일본 특개평 7-159768호 공보 참조)도 일부에서 채용되고 있어, 각각의 형식의 장치가 각각의 특징에 맞추어서 적당히 선택되어 사용되고 있다.

공기순환 가열식 장치는, 가열된 공기를 순환시켜 이를 기판에 대략 평행하게 유동시켜서 기판을 가열시키고 열처리한다는 간단하고 동시에 안정된 방식의 장치인 동시에, 스루풋(기판처리량)의 확대가 용이한 장치이지만, 기판 사이즈가 커지게 되면, 기판의 온도상승 과정에 문제가 생긴다. 즉, 기판의 열용량이 커지게 되기 때문에, 가열공기의 흐름방향에 있어서 기판의 상류측 부분의 승온속도는 빠르고 하류측 부분의 승온속도는 느려지게 되고, 기판에 온도차가 생기거나 온도 프로필이 분산되게 된다. 그리고, 기판사이즈가 1m 각으로 되면, 예컨대 열처리온도가 230℃의 경우에는 이 온도차가 ±10℃ 정도까지도 된다. 그 결과, 기판표면에 형성되어 있는 감광수지 패턴의 두께에 고르지 못함이 생기거나, 부등열팽창에 동반하는 잔류 변형에 의하여 회로 파괴의 염려가 생기는 등의 좋지 않은 상태가 발생한다.

한편, 핫플레이트 가열식 장치에서는 열처리시의 기판의 온도분포를 좋게 하기 위하여, 가열면의 온도분포를 예컨대 ±2℃ 정도 이내로 유지시킬 필요가 있다. 이 때문에, 핫플레이트의 가열면은 극히 높은 평탄도로 정밀가공되지만, 기판 사이즈가 커지게 되면, 가공정밀도를 유지하는 것이 어렵게 되는 동시에, 가공비가 극히 비싸지게 된다. 또, 가열면의 온도분포가 목적치 이내로 유지되더라도, 기판의 온도분포를 유지하기 위해서는 기판과 핫플레이트 가열면과의 접근거리(proximity)를 0.2㎜ 정도라는 극히 작은 값으로 유지하여야 하는데, 핫플레이트의 사이즈가 커지게 되면 대전량이 그 이상으로 커지게 되고, 대전에 의한 회로파괴를 어떻게 방지할 것인가가 극히 어려운 문제로 된다.

그래서 본 발명은 상기의 제문제를 해결하고, LCD 기판 등의 평판형상 물품의 대형화에 대응할 수 있는 동시에, 대형물품에 대하여도 열처리 능률을 올릴 수가 있고, 동시에 코스트상승이 억제된 열처리장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1의 발명은, 평판형상의 물품을 열처리실에서 열처리하기 위한 열처리장치에 있어서,

상기 물품은 작은 사이즈의 것으로부터 큰 사이즈의 것으로 구성되어 있는 LCD 기판 중 큰 사이즈의 것을 포함하고,

상기 물품을 열처리하기 위한 온도로 가열할 수 있는 가열면을 구비하고 상기 열처리실 내에 다단으로 설치되는 가열체와,

상기 물품이 상기 가열면에 대향되도록 상기 물품을 상기 가열면으로부터 간격을 두고 지지하는 동시에 상기 간격을 조정가능하게 하는 지지조정수단과,

기체를 보내는 송풍기와 상기 기체를 상기 열처리하기 위한 온도로 가열하는 가열기와 가열된 상기 기체를 상기 물품에 대략 평행하게 공급하는 동시에 순환시키기 위한 풍로를 구비하고 상기 다단으로 설치된 가열체에 공통인 가열기체 순환수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 발명은, 상기에 더하여, 상기 지지조정수단은, 상기 물품을 지지하는 복수의 지지체와, 이 지지체를 지지하고 상기 가열면에 직각인 방향으로 이동가능하게 안내되는 승강부재와, 이 승강부재에 일단측이 회전가능하게 결합되는 링크와, 이 링크의 타단측이 회전가능하게 결합되고 상기 가열면에 평행한 방향으로 이동가능하게 지지되는 이동부재와, 이 이동부재에 결합되고 상기 열처리실의 외부까지 연장설치되어 상기 이동부재를 이동가능하게 하는 구동축과, 이 구동축을 구동시키는 구동수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 발명은, 상기에 더하여, 상기 구동수단을 지지하는 지지대와, 이 지지대를 상기 구동축을 구동하는 방향으로 이동가능하게 안내하는 안내수단과, 일단측이 상기 구동축의 연장설치된 방향에서 상기 이동부재와 상기 구동축과의 결합위치의 근방에 상당하는 위치에 부착되고 타단측이 상기 지지대에 결합되어 상기 구동축과 평행하게 설치되는 보정축을 가지는 것을 특징으로 한다.

(발명의 실시의 형태)

도 1 및 도 2는 본 발명을 적용한 열처리장치의 전체 구성의 일례를 도시하고, 도 3 및 도 4는 그 승강기구의 구조예를 도시한다.

열처리장치는 평판형상의 물품인 LCD 기판 등의 워크(W)를 열처리실(1)에서 열처리하기 위한 장치이고, 워크(W)를 가열할 수 있는 가열면(21)을 구비하고 열처리실(1) 내에 설치된 가열체로서의 핫플레이트(2), 워크(W)가 가열면(2)에 대향되도록 이것을 가열면(2)으로부터 간격을 두고 지지하는 동시에 간격을 조정가능하게 하는 지지조정수단으로서의 승강기구(3), 기체로서 통상 공기를 보내는 송풍기(51)와 공기를 가열하는 가열기(52)와 가열된 공기를 워크(W)에 공급하는 동시에 순환시키기 위한 풍로(53a, 53b, 53c) 등을 구비하는 가열기체순환 수단으로서의 화살표로 도시하는 공기흐름을 형성시키는 공기순환계(5) 등에 의하여 구성되어 있다.

열처리실(1)의 후방 및 하방에는, 단열벽(11)의 외측에 기계실(6)이 배치되고, 그 내부에는 상기 승강기구(3)의 구동부분이나 송풍기(51)의 구동모터(51a) 등이 들어가 있다. 또 도시되어 있지 않지만, 핫플레이트(2) 등의 전원공급이나 온도제어, 구동부분의 제어나 조작 등을 행하는 제장치가 적당히 설치된다.

열처리실(1)은 단열벽(11) 및 단열문짝(12)으로 둘러싸여 있고, 그 안에는 상기 외에 고성능필터(13), 핫플레이트(2)의 지지구조체(14) 등이 배열설치된다. 지지구조체(14)로서는 필요에 따라 열팽창을 고려한 특수한 구조를 사용할 수가 있다. 단열문짝(12)에는 워크 통과용의 개구(12a)가 열려져 있고, 이것에 도 2에 도시하는 상하방향인 Z방향으로 슬라이드 이동가능한 이동문(12b)이 장착되어 있다. 개구(12a)에 대향되도록, 본 예에서는 핸드(101)로 워크를 반입/반출시키는 로봇(100)이 배치되어 있다. 로봇(100)은 도면에 도시하는 중심선 위치를 중심으로 한 회전이나 승강 및 주행이 가능하고, 열처리장치로의 워크의 반입/반출 및 다른 워크 반송라인이나 설비와의 사이에 있어서 워크의 주고받음을 행할 수가 있다.

핫플레이트(2)로서는, 예컨대 전기식 카트리지 히터를 내장한 통상의 구조의 것이거나, 필요에 따라서는 히트파이프식의 것이 장비된다. 핫플레이트(2)는, 전원이 공급되는 도시되지 않은 온도센서에 의하여 온도제어 되도록 되어 있고, 그 가열면(21)은 워크를 열처리하기 위한 온도로 제어된다. 핫플레이트(2)에는 상기 지지구조체(14)를 통하여 지지되는 프레임의 측벽(15a) 및 밑판(15b)이 설치되어 있고, 이 안에 승강기구(3)의 열처리실 측의 주요부분이 수용되어 있다. 그리고 승강기구(3)의 승강핀을 통과시키기 위한 가이드구멍(22)이 열려져 있다.

승강기구(3)로서는 실린더장치나 캠기구 등의 여러 가지 기구를 사용할 수 있지만, 본 예의 것은 링크기구와 볼나사에 의한 수평이동기구와의 조합으로 구성되어 있다. 즉, 승강기구(3)는, 주로 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 워크(W)를 지지하는 복수의 지지체로서의 핀(31), 이것을 지지하고 가열면(21)에 직각방향인 상하의 Z방향으로 이동가능하게 프레임의 측벽(15a)을 따라 움직이는 가이드롤러(32a)로 안내되는 승강부재로서의 종동 플레이트(32), 이것에 일단측이 회전 자유로이 결합된 링크(33), 그 타단측이 회전 자유로이 결합되고 구동 플레이트 LM 가이드(34a)로 가열면(21)에 평행한 방향인 Y방향으로 이동가능하게 지지되는 이동부재로서의 구동플레이트(34), 이것에 결합되고 열처리실(1) 밖에 있는 기계실(6)까지 연장설치되어 구동플레이트(34)를 이동가능하게 하는 구동축(35), 이 축을 구동시키는 구동수단으로서 서보모터나 스피콘 모터로 이루어지는 모터(36), 타이밍벨트(37) 및 볼나사(38), 그 회전으로 진퇴하는 너트(38a), 이것이 결합되고 구동축(35)의 구동방향을 Y방향으로 안내하는 축 LM 가이드(39), 이것들을 지지하는 플로팅 베이스(40) 등에 의하여 구성되어 있다.

핀(31)은 본 예에서는 상기 Y방향으로 6개 병렬설치되어 있어, 도 4에서는 도시를 생략하고 있지만 이들이 Y방향에 직각으로 워크(W)의 폭방향인 X방향으로 6열로 설치되고, 이들 다수의 선단부분에서 워크를 지지한다. 링크(33)는 마찬가지로 도시를 생략하고 있지만 종동플레이트(32) 및 구동플레이트(34)의 X방향의 양단에 부착되어 있다. 상기와 같은 구조에 따라, 워크(W)는 순차로 핀(31), 종동플레이트(32), 링크(33), 구동플레이트(34), LM 가이드(34a), 프레임 밑판(15b)에 의하여 승강 가능하게 지지되는 동시에, 종동플레이트(32)를 통하여 가이드롤러(32a)로 승강 가능하게 안내되고 있다. 부호 35a는 커플링, 38b는 볼나사의 축받이이다.

모터(36), 볼나사(38), 축 LM 가이드(39) 등의 구동부분은 고정대 상에 부착되어 있어도 좋지만, 본 예에서는 승강시에 핫플레이트의 가열면(21)과 워크(W)와의 간격이 정밀도 좋게 정해지도록, 열팽창 보정기구에 의하여 가동지지되어 있다. 이 기구는 모터(36) 등을 지지하는 지지대로서의 상기 플로팅 베이스(40), 구동방향인 Y방향으로 이동가능하게 안내하는 안내수단으로서의 베이스 LM 가이드(41), 보정축(42) 등에 의하여 구성되어 있다.

보정축(42)의 일단측(42a)은 구동축의 연장설치된 방향인 Y방향에 있어서 구동플레이트(34)와 구동축(35)의 결합위치인 구동플레이트의 구동측단(35b) 근방의 위치에 부착되어 있고, 타단측(42b)은 플로팅베이스(40)에 부착되어 있다. 이들의 부착위치는 보정축(42)이 구동축(35)과 평행하게 되는 위치이다. 더욱이, 베이스 LM 가이드(41)는 열처리장치 본체부분에 적당히 고정된 고정베이스(43) 상에 배치되어 있다.

이상과 같은 열처리장치는 다음과 같이 운전된다.

열처리실(1) 내에서는 송풍기(51) 및 가열기(52)가 운전되고, 양측의 송풍기(51)가 각각 양측의 풍로(53a)로부터 가열기(52)로 가열된 공기를 빨아들여 양측의 풍로(53b)로 송출하고, 이 가열공기는 고성능필터(13)로부터 대략 수평방향으로 내뿜어져, 워크(W)의 중앙부분에서 합류하고, 풍로(53c)를 경유하여 흡입구(53d)로부터 흡입되고, 도 1의 화살표로 도시하는 공기 순환계(5)를 형성한다. 이 공기는 도시되지 않은 온도센서에 의하여 일정온도로서 예컨대 230℃로 제어되고 있다.

공장설비로서 설치되는 열처리 라인으로부터 공급되는 워크(W)는 로봇(100)의 핸드(101)에 의하여 개구(12a)로부터 반입/반출된다. 이 때에는 단열문짝(12)의 슬라이드 이동문(12b)이 열린다. 또 워크(W)는, 반입시에는 핸드(101)로부터 핀(31) 상으로 옮겨실리고, 반출시에는 핀(31)으로부터 핸드(101)상에 들어올려진다. 이와 같은 때에는, 핀(31)은 핫플레이트의 가열면(21)으로부터 충분히 떨어진 위치까지 상승하고, 핸드(101)는 X방향으로 6열로 배열설치된 핀(31)의 열 사이의 위치에서 핀과의 사이에서 워크 지지교환을 행한다.

워크(W)를 승강시킬 때에는 모터(36)가 구동된다. 모터(36)는 속도 제어되어 있어, 워크가 상승하는 초기에는 저속으로 스타트하고, 상승함에 따라 통상의 속도가 된다. 모터의 회전에 의하여, 타이밍벨트(37)를 통하여 볼나사(38)가 회전하고, 그 너트(38a)가 축 LM 가이드(39)로 안내되어 Y방향으로 진퇴하고, 그 움직임이 구동축(35)에 전달되어 이것이 Y방향으로 진퇴하고, 이동플레이트 LM 가이드(34a)에 의하여 마찬가지로 Y방향으로 안내되고 있는 구동플레이트(34)가 진퇴하고, 가이드롤러(32a)로 상하방향으로 안내되고 있는 종동플레이트(32)가 승강하고, 핀(31)이 승강하여 워크(W)가 승강하고, 워크와 핫플레이트 가열면(21)과의 간격이 조정된다.

이와 같이 모터의 회전이 구동축(35)의 Y방향의 변위로서 핀(31)에 전달되어 워크(W)의 승강거리가 조정되지만, 구동축(35)이 열처리실(1) 내로 안내설치되어 있기 때문에, 실내온도의 변동에 의하여 열팽창하여 길이가 신축하고, 이로서 워크(W)의 승강높이가 변동하게 된다. 본 발명의 장치에서는 모터(36) 등의 구동부분이 플로팅베이스(40)로 지지되고, 이것이 구동축(35)과 마찬가지로 배치된 보정축(42)에 결합되어 있으므로, 예컨대 구동축(35)이 늘어나면 그 만큼 보정축(42)이 늘어나고, 그 늘어난 분량만큼 플로팅베이스(40)가 이동하고, 구동축(35)의 늘어남이 구동플레이트(34)의 움직임에 영향을 주지 않도록 되어 있다. 그 결과 워크의 승강위치, 따라서 가열면(21)과의 간격이 정밀도 좋게 결정된다.

도 5는 이상과 같은 장치로 워크를 열처리할 때의 경과시간과 워크온도와의 관계 즉 온도 프로필을 도시한다. 도면의 상하의 선은 워크 내의 온도분포 중 고온부 및 저온부의 온도이다. 그리고 각각의 온도 중, 승온도달시의 온도를 T_HO 및 T_LO로 하고, 승온도달 후 포화시의 온도를 T_H 및 T_L로 하여 표시하고 있다. 또 승온시 및 포화시의 온도분포에 상당하는 이들의 고저온도차를 각각 ΔT_O 및 ΔT로서 표시하고 있다.

열처리실(1) 내에 새로운 워크를 반입하여 핫플레이트(2) 상에 싣는 가열 개시시에는 워크(W)와 가열면(21)과의 간격을 예를 들면 1∼3㎜ 정도의 비교적 좁은 간격으로 설정한다. 워크는 가열면으로부터 가열되는 동시에 열처리실 내를 순환하는 가열공기에 의하여 가열되지만, 이 때에는 워크와 가열면과의 간격이 좁으므로, 워크는 가열면으로부터의 열영향을 크게 받는다. 이 때문에 워크 승온시에 풍상(風上)측과 풍하(風下)측에서 발생하여야 할 온도차가 대폭 수정되어, 워크는 가열면의 온도분포에 어느 정도 대응한 온도분포 하에서 승온된다.

그 결과, 예컨대 230℃의 온도에서 한 변이 1m 정도인 큰 사이즈의 워크를 열처리하는 경우에도, 승온도달시의 온도분포 즉 T_HO와 T_LO의 온도차 ΔT_O를 5∼10℃ 정도로 하여, 종래보다 대폭 감소시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 큰 사이즈의 워크 일지라도 워크 상의 막두께의 고르지 못함이나 회로파괴의 염려를 완전히 방지할 수가 있다. 또, 이와 같이 승온시의 워크의 온도분포 폭이 작아지면 승온 속도를 빠르게 하여 승온시간을 단축하는 것도 가능하게 된다.

한편 핫플레이트를 주체로 한 워크가열을 순환하는 가열공기의 분위기 내에서 행하므로, 핫플레이트로의 워크의 무리한 접근을 피하고, 워크와 가열면과의 간격을 상기와 같이 1∼3㎜ 정도까지 이격시켜 워크를 가열할 수가 있다. 그 결과, 대전량이 많아지는 큰 사이즈의 워크일지라도, 대전량을 충분히 적게 하여 기판회로의 파괴 등을 방지할 수가 있다.

더욱이, 본 예에서는 워크의 상승개시시에 저속으로 스타트하도록 속도제어되는 모터를 사용하고, 대전(帶電)에 의한 단점을 보다 완전히 방지하도록 하고 있지만, 승온속도나 워크의 크기 등으로부터 정해지는 워크와 가열면과의 간격의 대소에 따라서는, 정속(定速)모터를 사용하는 것도 가능하다.

워크가 목적으로 하는 열처리온도 또는 이에 가까운 온도까지 승온하면, 모터(36)를 작동시켜 워크를 상승시키고, 워크(W)와 가열면(21)과의 간격을 예컨대 30∼50㎜ 정도로 한다. 워크가 열처리온도 또는 그 근처의 온도에 도달하였는가의 여부는 운전데이터에 근거하여 타이머로 승온시간을 설정하거나, 워크를 통과하는 가열공기의 상류측과 하류측의 온도차를 측정하는 등, 적당한 방법으로 판단한다.

상기와 같이 간격을 넓게 하면 핫플레이트 가열면으로부터의 열영향이 감소하고, 워크는 주로 순환하는 가열공기의 환경하에 위치됨에 따라 목적으로 하는 열처리온도로 유지된다. 이와 같은 온도 유지시에는 환기용의 배기에 의한 열이나 열처리실 벽면으로부터의 방열을 보충하기 위한 열량을 공급하여야 하지만, 워크 자체는 목적으로 하는 열처리온도에 도달되어 있고, 그 풍상측과 풍하측에서 거의 온도차가 생기지 않기 때문에, 이와 같은 공기순환 가열이 가능하게 되고, 포화시의 온도분포 ΔT는 공기가열의 효과에 의하여 핫플레이트만의 가열보다도 더욱 더 양호한 것으로 된다.

핫플레이트의 가열면은 종래부터 통상 ±2℃ 정도까지의 온도분포로 되도록 제조되고 동시에 플레이트 표면을 극히 고정밀도로 가공하고 있다. 이는 워크의 면내 온도분포를 양호하게 하기 위한 것이지만, 워크가 1m각(角)과 같이 대형으로 되면, 이와 같은 가공정밀도를 달성하는 것이 극히 어렵게 된다. 그런데, 본 발명과 같이 한결같은 온도로 순환하는 가열기체의 분위기 내에서 워크온도를 유지하도록 하면, 핫플레이트 가열면에 어느 정도의 온도분포가 생기더라도, 그 온도분포가 직접 워크 자체의 온도분포에 영향을 주지 않으므로, 핫플레이트의 표면온도분포의 영향이 대폭 완화된다. 따라서, 핫플레이트를 이것 이상으로 고정밀도로 가공하여 미소한 온도분포폭으로 유지하여야 한다는 극히 엄한 요청이 해소된다. 그 결과, 대형워크의 열처리를 현상(現狀)기술레벨의 핫플레이트에 의하여 용이하게 가능하도록 할 수 있다.

예컨대, 핫플레이트의 온도분포가 ±3∼4℃ 정도 있었다 하더라도, 그 영향이 대폭 완화되어, 도 5에 도시하는 온도포화시의 워크의 온도분포 ΔT를 ±2℃ 정도의 범위 내로 유지할 수가 있다. 그리고, 가열공기의 한결같은 온도분위기 내에서, 워크를 분포차가 작은 한결같은 온도로 하여 양호하게 열처리 할 수가 있다.

또, 종래의 핫플레이트 가열식 장치에서는 상온분위기 내에서 배기하면서 워크를 가열하므로, 온도 유지시에는 진공흡착 등에 의하여 플레이트 표면에 워크를 강력하게 접촉시켜, 충분한 열전달을 도모하고 있다. 이 때문에, 대전에 따른 단점의 해소에 여러 가지의 기술적 대책을 필요로 하고 있지만, 본 예의 장치에서는 비접촉 가열방식에 의하여 이 문제를 자동적으로 해소하고 있다. 그 결과, 예컨대 워크의 한 쪽씩의 리프트라는 특수한 워크핸들링을 할 필요가 없어지고, 안전하고 안정한 워크 조작에 의하여 열처리할 수가 있다.

더욱더, 온도 유지시에는 워크와 플레이트와의 간격을 넓게 하고 있지만, 핫플레이트 가열도 병용하므로서, 순환공기에 의한 열공급과 함께 핫플레이트로부터도 열이 공급된다. 그 결과, 열처리실 내의 온도유지를 위한 순환공기량을 줄이고, 그 유속을 충분히 느리게 할 수가 있다. 즉, 통상의 공기순환 가열식 장치에서는 순환공기의 유속을 느리게 하면, 전체적인 가열열량의 부족과 제어 지연에 의하여 포화상태에서의 온도분포가 나쁘게 되지만, 본 장치와 같이 하이브리드한 별도 독립의 제어기능을 가지는 핫플레이트가 존재하므로서, 순환공기가 핫플레이트로부터도 열공급을 받아, 이 열을 균일화하여 워크에 전달시키므로, 순환공기를 무풍에 가까운 느린 유속까지 내리더라도 필요한 온도분포를 유지할 수가 있다.

그리고, 이와 같이 순환공기의 속도를 내릴 수가 있으면, 워크표면의 재료나 형상이 특수하여 공기흐름의 영향을 받기 쉬운 워크인 하드디스크의 오버코트나 PDP의 소성과 같은 부가가치가 높은 소성프로세스를 행하는 것도 가능하게 된다.

소정의 열처리 시간이 경과하면, 워크를 반출/반입하여 새로운 워크와 교체한다. 본 예의 장치에서는 워크를 4단으로 적재하고 있으므로 워크 1개의 열처리시간의 4배의 빈도로 워크의 출입이 행해진다. 워크를 반출할 때에는, 통상, 온도 유지시의 상태로부터 승강핀을 상승시켜 워크와 가열면과의 이간 거리를 더욱 더 크게 하여 로봇핸드(101)로 워크를 떠 올려 반출하고, 새로운 워크를 같은 위치에 있는 승강핀 상에 얹는다.

더구나 공기가열부분 및 핫플레이트 부분의 설계조건이나 워크의 열처리조건 등에 의하여 온도 유지시에 있어서 워크의 이간거리를 크게 할 수 있으면, 워크교환시에 핀을 상승시키는 일 없이, 그대로의 상태로 워크의 반출/반입이 가능한 경우도 있다. 이 경우에는 워크핸드링이 한층 더 용이하고 동시에 신속하게 된다.

이상의 조작에 의하여 워크의 열처리가 완료된다. 본 발명에 의하면, 공통의 가열공기 순환계를 형성하므로서, 본 예의 4단 겹침장치와 같이 열처리장치를 다단구조로 하는 것이 용이하므로, 종래의 핫플레이트 가열식 장치와 비교하여, 설치 스페이스를 유효하게 이용할 수 있음과 동시에, 장치코스트에 비하여 스루풋을 많게 할 수 있다.

또, 이와 같은 다단구조에서는 워크의 반입/반출시간, 승강시간, 승온시간, 필요한 유지시간, 장치의 허용높이 등의 제조건을 만족하도록 장치의 단수가 계획된다. 이 경우, 본 발명에서는 공기가열과 핫플레이트 가열을 효과적으로 하이브리드하므로, 도 5에 2점쇄선으로 도시하는 바와 같이, 대전의 영향을 회피할 수 있는 범위에서 간격조정을 하여 승온곡선을 변화시킬 수가 있다. 이 사실에 의하여, 승온곡선의 구배를 크게 하여 승온시간을 단축하고, 필요한 유지시간을 포함한 합계의 열처리시간을 단축하므로서, 단수를 많게 하여 스루풋의 확대를 도모할 수가 있다. 한편, 균열이 발생하기 쉬운 것 등의 이유로 급격히 승온시키는 것이 부적당한 워크에서는 완만하게 가열처리하는 것도 가능하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 청구항 1의 발명에 있어서는, 가열체가 평판형상의 물품을 가열할 수 있는 가열면을 구비하고, 이 가열면으로부터 간격을 두고 이에 대향하도록 지지조정수단이 물품을 지지하고, 송풍기와 가열기와 풍로를 구비한 가열기체 순환수단에 의하여 가열된 기체를 물품에 공급하면서 순환시키게 되므로, 물품을 가열기체의 환경하에서 가열면으로 가열할 수가 있다. 이 경우, 가열면과 물품과의 간격이 좁으면, 물품은 주로 가열체로부터 열영향을 받고, 그와 반대로 간격이 넓으면, 주로 공급되는 가열기체의 온도환경에 지배된다.

그래서, 상기 지지조정수단이 상기 간격을 조정할 수 있으므로, 지지수단에 실린 물품이 승온중일 때에는, 물품과 가열면과의 간격을 비교적 좁은 간격으로 설정하므로서, 주로 가열면으로 물품을 가열하고, 대형의 물품에 대하여도 순환 기체의 흐름방향에 의한 영향을 없애고, 물품의 승온 중 및 승온도달시의 온도분포폭을 작게 하여 승온시의 온도프로필의 적정화를 도모할 수가 있다. 그리고, 물품 상에 형성된 감광수지막이나 회로를 양호한 상태로 열처리할 수가 있다.

이 경우, 가열체에 의한 가열을 순환되는 가열기체의 분위기 내에서 행하므로, 가열체로의 물품의 과도한 접근을 피할 수가 있다. 그 결과 대전량이 많아지는 대형의 물품에서도, 대전에 의한 회로파괴 등의 단점을 방지할 수가 있다. 그리고, 열처리에 의한 불량품의 발생을 없게 하여, 열처리에 있어서 스루풋 확대에 기여할 수가 있다.

물품이 승온하여 열처리 온도에 도달하면, 지지조정수단에 의하여, 승온시 보다도 물품을 상승시켜 가열체와의 간격을 크게 할 수가 있다. 이로서, 물품에 대한 가열체의 열영향을 적게 하여, 물품을 순환기체의 온도환경에 의하여 소정의 열처리온도로 유지할 수가 있다. 이 때에는 물품이 이미 승온되어 있기 때문에, 순환기체의 흐름방향에 의한 영향은 없다. 또, 가열체 자체의 온도분포가 직접 물품의 온도분포에 영향을 주지 않는다. 그 결과, 물품은 한결같은 온도분포를 얻을 수가 있다. 그리고, 가열체의 가열면의 온도분포성능의 조건을 완화하여, 대형물품에 대하여도 통상의 가공정밀도로 제조된 가열체를 사용할 수가 있다.

또, 핫플레이트 가열식 장치와 같이 물품을 가열면에 흡착하여 온도를 유지할 필요가 없으므로, 승온시와 마찬가지로 대전의 문제를 해소할 수가 있다. 더욱 더, 온도 유지시에도 순환기체의 열과 함께 가열체의 열을 병용할 수 있으므로, 가열기체의 순환량을 줄이고 유속을 충분히 느리게 할 수도 있다. 그 결과, 물품표면의 열처리 조건이 좋아지고, 하드디스크의 오버코트나 PDP의 소성과 같은 고풍속 하에서의 소성을 싫어하는 고부가가치의 소성 프로세스의 실시도 가능하게 된다. 또, 가열기체의 유속이 느리게 되면 열교환율도 저하하기 때문에, 가열체에 의한 가열속도를 조정하므로서 통상의 공기순환 가열식에서 필요로 하는 물품의 예열공정을 생략할 수 있다는 효과도 생긴다.

더욱 더, 각각 독립된 복수의 가열체에 의한 가열방식과, 공통의 가열기체 순환계를 설치하는 것에 의하여, 용이하게 열처리장치를 다단구조로 할 수가 있다. 그 결과, 장치의 설치면적을 줄이고, 물품처리량을 증가시킬 수가 있다. 그리고, 이와 같은 다단구조와 함께, 가열체 표면의 가공정밀도를 현상(現狀)레벨 이내로 유지하여 그 제조코스트의 상승을 억제하므로서, 장치 전체의 코스트를 낮춰, 열처리비용의 저감을 도모할 수가 있다. 이 경우, 기체가열과 가열체가열의 효과적인 병용에 의하여, 대전의 영향을 회피하면서, 승온시간을 단축하도록 온도프로필을 변화시켜, 토탈 열처리시간을 단축시키고, 열처리 효율의 향상을 도모할 수 있다.

청구항 2의 발명에 있어서는, 지지조정수단을 각각 소정의 기능을 구비한 지지체, 승강부재, 링크, 이동부재, 구동축 및 구동수단으로 구성하므로서, 구동수단을 상온환경하에 배치할 수 있는 동시에, 구동수단의 구동력을 고온환경하에 있는 물품의 승강력으로서 합리적으로 변환시킬 수가 있다. 즉, 구동축을 통하여 구동수단으로 이동부재를 가열면에 평행한 방향으로 이동시켜, 그 움직임을 가열면에 직각인 방향으로 변환시켜 승강부재에 전달하므로서, 이동부재는 승강하지 않기 때문에 이것에 반력으로서 작용하는 상기 직각방향의 힘을 지지하면서 이동부재를 평행한 방향으로 이동가능하게 하고, 물품을 안정하게 지지한 상태에서 물품과 가열체와의 간격을 조정할 수가 있다.

청구항 3의 발명에 있어서는, 상기에 더하여 소정의 기능을 구비한 지지대와 안내수단과 보정축을 설치하므로서, 구동축이 열팽창하였을 때에 이것과 똑같은 위치에 평행하게 배치되어 있고 똑같이 열팽창을 하는 보정축에서 이동가능한 지지대의 위치를 보정할 수가 있다. 그 결과, 구동축이 열팽창하더라도, 그 분량만큼 지지대가 이동하고, 구동축의 열팽창이 이동부재의 이동에 영향을 주지 않는다. 따라서, 구동수단의 구동량이 열팽창 오차를 동반하지 않고 정밀도 좋게 이동부재에 전달되고, 물품의 위치를 정밀도 좋게 조정하여 정할 수가 있다.

도 1은 본 발명을 적용한 열처리장치의 구조예를 도시하는, 열처리실 내외의 평면상태의 설명도,

도 2는 상기 장치의 열처리실 내부의 측면상태와 이에 대향하는 로봇배치를 도시하는 설명도,

도 3은 상기 장치의 열처리실 내외의 워크의 승강기구 부분의 측면상태를 도시하는 설명도로, (a)는 전체 구조를 도시하는 도면이고, (b)는 단부 구조를 확대한 상태를 도시하는 도면,

도 4는 상기 장치의 열처리실 내외의 워크의 승강기구 부분의 평면상태를 도시하는 설명도,

도 5는 상기 장치로 열처리할 때의 온도 프로필을 도시하는 곡선도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1: 열처리실 2: 핫플레이트(가열체)

3: 승강기구(지지조정수단) 5: 공기순환계(가열기체 순환수단)

21: 가열면 31: 핀(지지체)

32: 종동플레이트(승강부재) 33: 링크

34: 구동플레이트(이동부재) 35: 구동축

36: 모터(구동수단) 37: 타이밍벨트(구동수단)

38: 볼나사(구동수단) 40: 플로팅베이스(지지대)

41: 베이스 LM 가이드(안내수단) 42: 보정축

51: 송풍기 52: 가열기

53a, 53b, 53c: 풍로(風路) W: 워크(평판상의 물품)

Claims (3)

1. 평판형상의 물품을 열처리실에서 열처리하기 위한 열처리장치에 있어서,

   상기 물품은 작은 사이즈의 것으로부터 큰 사이즈의 것으로 구성되어 있는 LCD 기판 중 큰 사이즈의 것을 포함하고,

   상기 물품을 열처리하기 위한 온도로 가열할 수 있는 가열면을 구비하고 상기 열처리실 내에 다단으로 설치되는 가열체와,

   상기 물품이 상기 가열면에 대향되도록 상기 물품을 상기 가열면으로부터 간격을 두고 지지하는 동시에 상기 간격을 조정가능하게 하는 지지조정수단과,

   기체를 보내는 송풍기와 상기 기체를 상기 열처리하기 위한 온도로 가열하는 가열기와 가열된 상기 기체를 상기 물품에 대략 평행하게 공급하는 동시에 순환시키기 위한 풍로를 구비하고 있고 상기 다단으로 설치된 가열체에 공통인 가열기체 순환수단을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지조정수단은, 상기 물품을 지지하는 복수의 지지체와, 이 지지체를 지지하고 상기 가열면에 직각인 방향으로 이동가능하게 안내되는 승강부재와, 이 승강부재에 일단측이 회전가능하게 결합되는 링크와, 이 링크의 타단측이 회전가능하게 결합되고 상기 가열면에 평행한 방향으로 이동가능하게 지지되는 이동부재와, 이 이동부재에 결합되고 상기 열처리실의 외부까지 연장설치되어 상기 이동부재를 이동가능하게 하는 구동축과, 이 구동축을 구동시키는 구동수단을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 구동수단을 지지하는 지지대와, 이 지지대를 상기 구동축을 구동하는 방향으로 이동가능하게 안내하는 안내수단과, 일단측이 상기 구동축의 연장설치된 방향에서 상기 이동부재와 상기 구동축과의 결합위치의 근방에 상당하는 위치에 부착되고 타단측이 상기 지지대에 결합되어 상기 구동축과 평행하게 설치되는 보정축을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리장치.