(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚づつ搬入される平板状のワークを多数枚の加熱板で加熱して搬出するようにした熱処理装置において、
前記搬入から前記搬出する方向である送り方向及びこれと反対の戻り方向からなる縦方向に直角な横方向に前記加熱板から張り出す張出部を持つ長さに長尺状に形成されていて前記ワークを支持可能なように１枚のワークに対して少なくとも２本設けられるワーク支持部材と、
前記加熱板が前列加熱板として前記搬入される側に一定の間隔で上下方向に多段に配設され昇降可能にされていて前記ワークを支持したワーク支持部材を載置可能で前記ワークを加熱可能にした前列装置と、
前記加熱板が中間列加熱板として前記前列装置と並列状に前記一定の間隔で上下方向に多段に配設されていて前記ワークを加熱可能にした中間列装置と、
前記加熱板が後列加熱板として前記中間列装置に対して前記前列装置と対称に前記搬出される側に配設され昇降可能にされていて前記ワークを支持したワーク支持部材を載置可能で前記ワークを加熱可能にした後列装置と、
前記前列装置と中間列装置と後列装置とからなる３列装置のうちの隣同士の２列装置の位置に相互間の干渉を回避するように配設され前記縦方向に往復移動可能で前記ワーク支持部材の前記張出部を支持可能な受け部材を備えた前後移動装置と、
前記後列加熱板のうちの最下段の加熱板で加熱された最下段ワークを最下段ワーク支持部材から分離する分離機構を備え分離された前記最下段ワークを前記送り方向に移動して搬出するワーク搬出装置と、
前記最下段ワークを分離された前記最下段ワーク支持部材である単独ワーク支持部材を前記後列装置の位置から前記前列装置の位置に移動させるワーク支持部材戻し装置と、
新たなワークを外から前記送り方向に移動して搬入し搬入された前記新たなワークを前記単独ワーク支持部材で支持させる結合機構を備えたワーク搬入装置と、
前記前列加熱板のうちの最上段の加熱板で加熱された最上段ワークを載せた前列最上段ワーク支持部材を前記送り方向に前記後列装置の位置に移動させる最上段移動装置と、
を有することを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１枚づつ搬入される平板状のワークを多数枚の加熱板で加熱して搬出するようにした熱処理装置に関し、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板等の枚葉式熱処理装置として好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
放射加熱板のような発熱する加熱板でフラットパネルディスプレイ用等のガラス基板からなるワークを熱処理する装置としては、トンネル状の熱処理室内に複数の加熱板を並設し、その下をコロコンベアやシャトルビームによってワークを通過させて熱処理するようにした横型トンネル式の装置が一般的である。しかしながら、このような装置では、１段の水平搬送式であるために広大な床面積が必要になる。
【０００３】
又、縦型装置としては、一般的なものとして、図１６に示す如く、熱処理室２２内に放射加熱板１を多段に固定設置し、それぞれの間隔の中でワークＷを支持管２で支持し、ワークＷを放射加熱板で加熱し、図において紙面直角方向の両側になるワークの搬出側及び搬入側にロボットを設け、熱処理の終了した段のワークＷを搬出し新ワークを搬入するようにした装置が知られている。しかしながら、このような装置では、各段毎にワークの搬入及び搬出用の扉が設けられ、これを開閉する必要があるため熱ロスが多くなること、ワークの出入口側にロボットを設けるため、その動作範囲として広いスペースが必要になること、等の問題がある。
【０００４】
なお、熱風循環式のように加熱板を用いない装置では、多段の段間でワークを昇降しつつ一ヶ所だけからワークを出し入れするようにした装置が一般的であるが（例えば特開平１０−６８５９２号、１０−７３３７９号公報参照）、このような装置は加熱板で加熱する形式の装置には適用できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、占有する配置スペースが少なく熱効率の良い熱処理装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、１枚づつ搬入される平板状のワークを多数枚の加熱板で加熱して搬出するようにした熱処理装置において、
前記搬入から前記搬出する方向である送り方向及びこれと反対の戻り方向からなる縦方向に直角な横方向に前記加熱板から張り出す張出部を持つ長さに長尺状に形成されていて前記ワークを支持可能なように１枚のワークに対して少なくとも２本設けられるワーク支持部材と、
前記加熱板が前列加熱板として前記搬入される側に一定の間隔で上下方向に多段に配設され昇降可能にされていて前記ワークを支持したワーク支持部材を載置可能で前記ワークを加熱可能にした前列装置と、
前記加熱板が中間列加熱板として前記前列装置と並列状に前記一定の間隔で上下方向に多段に配設されていて前記ワークを加熱可能にした中間列装置と、
前記加熱板が後列加熱板として前記中間列装置に対して前記前列装置と対称に前記搬出される側に配設され昇降可能にされていて前記ワークを支持したワーク支持部材を載置可能で前記ワークを加熱可能にした後列装置と、
前記前列装置と中間列装置と後列装置とからなる３列装置のうちの隣同士の２列装置の位置に相互間の干渉を回避するように配設され前記縦方向に往復移動可能で前記ワーク支持部材の前記張出部を支持可能な受け部材を備えた前後移動装置と、
前記後列加熱板のうちの最下段の加熱板で加熱された最下段ワークを最下段ワーク支持部材から分離する分離機構を備え分離された前記最下段ワークを前記送り方向に移動して搬出するワーク搬出装置と、
前記最下段ワークを分離された前記最下段ワーク支持部材である単独ワーク支持部材を前記後列装置の位置から前記前列装置の位置に移動させるワーク支持部材戻し装置と、
新たなワークを外から前記送り方向に移動して搬入し搬入された前記新たなワークを前記単独ワーク支持部材で支持させる結合機構を備えたワーク搬入装置と、
前記前列加熱板のうちの最上段の加熱板で加熱された最上段ワークを載せた前列最上段ワーク支持部材を前記送り方向に前記後列装置の位置に移動させる最上段移動装置と、
を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した熱処理装置の概略の全体構成の一例を示し、図２乃至図６は各部の構造例を示す。
熱処理装置は、１枚づつ搬入される平板状のワークであるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板等のワークＷを多数枚の加熱板として通常使用されるものであり電気ヒータを内蔵して赤外線を放射するように構成された放射加熱板等からなる加熱板１で加熱して搬出するようにした装置であり、ワーク支持部材としての管２、前列装置３、中間列装置６、後列装置７、前後移動装置８、ワーク搬出装置１０、ワーク支持部材戻し装置である管戻し装置１２、ワーク搬入装置１５、最上段移動装置１７、等を有する。
【０００８】
又、通常の構造部分として、断熱壁２１、これで囲われた熱処理室２２、装置の稼働中には常時閉鎖されている断熱扉２３、ワークの搬入側及び搬出側にそれぞれ一箇所設けられている入口２４及び出口２５、熱処理室の下方で本体構造に結合されている支持フレーム２６、断熱壁の外側でワークの予熱及び予冷効果を持たせるようにワークの入口及び出口部分を囲っているケーシング２７、等を備えている。
【０００９】
管２は、図５及び図６にも示す如く、搬入から搬出する方向である送り方向Ｙ１  及びこれと反対の戻り方向Ｙ２  からなる縦方向Ｙに直角な横方向Ｘに加熱板１から張り出す張出部２ａを持つような長さに長尺状に形成されていて、ワークＷを支持可能なように１枚のワークに対して少なくとも２本として本例では２本設けられている。なお、ワーク支持部材としては、加熱板１上に載せられると共に張出部２ａを持つ長尺物であれば、断面が三角形や四角形等の多角形や楕円形など適当な形状のものでよい。又、加熱板１は通常ワークＷより大きくなっているが、加熱板よりワークの方が大きい場合には、張出部２ａはワークからも張り出すように設けられる。
【００１０】
前列装置３では、加熱板１が前列加熱板１Ｆとして搬入される側である入口２４側に一定の間隔としてピッチｐで上下方向Ｚに多段として本例では図２乃至図４に示すように１０段に配設され昇降可能にされていて、ワークＷを支持した管２を載置可能でワークＷを加熱可能なようにされている。
【００１１】
即ち、前列加熱板１ＦのそれぞれをＸ方向の両側に立設された支柱３１及び連結板３２に取り付け、これらを昇降板３３を介して昇降機構４０で支持して昇降させるようにしていて、それぞれの前列加熱板１Ｆには、本例では最上段加熱板１Ｆｔを除いて管２を載せられる前列管受け３４が取り付けられていて、ワークＷを支持した管２が前列管受け３４に載せられると、その上の前列加熱板１ＦによってワークＷが加熱されるようになっている。なお図１では、上記１０段の加熱板を最上段加熱板１Ｆｔと最下段加熱板１Ｆｂ  と中間の８段を１段だし示した中間段加熱板１Ｆｍとして示している。
【００１２】
昇降機構４０は、本例ではカムとクランクとを組み合わせた機構を採用していて、モータ４１、これで回転駆動されるカム４２、図４に示す如くアーム４３に連結されてカム４２の回転によって矢印のようにスイング動作をするカムフォロワ４４、この動作によって回転される伝導軸４５、そのトルクを伝達するアーム４６、その自由端に連結され上下方向に動くピン４７、その動きである昇降を伝達する昇降駆動板４８、これに連結された昇降軸４９、その昇降を案内するリニアガイド５０、昇降軸４９に連結され昇降及び支持された前記昇降板３３、等によって構成されている。
【００１３】
モータ４１、伝導軸４５、リニアガイド５０等は前記支持フレーム２６に取り付けられたり支持されたりしている。なお、昇降装置としては、このような機構に代えて、エアーシリンダ等のシリンダ装置、ボールネジ機構、クランク機構等の周知の適当な直線移動機構を用いることができる。
【００１４】
中間列装置６では、加熱板１が中間列加熱板１Ｍとして前列装置３と並列状に同じピッチｐで上下Ｚ方向に多段として本例では前列装置３と同じ１０段に配設されていて、ワークＷを加熱可能にしている。即ち、中間列加熱板１ＭのそれぞれをＸ方向の両側に立設された支柱６１及び連結板６２に取り付け、支柱６１を支持フレーム２６に固定して取り付けている。従って、昇降しないと共に管２を支持することもないが、中間列加熱板１Ｍの位置に来たワークＷを加熱することができる。
【００１５】
後列装置７では，加熱板１が後列加熱板１Ｂとして中間列装置６に対して前列装置３と対称に搬出される側である出口２５の側に配設され昇降可能にされていて、ワークＷを支持した管２を載置可能でワークＷを加熱可能にしている。
【００１６】
即ち、後列加熱板１Ｂは前列加熱板１Ｆと同ピッチで同段数配設され、後列加熱板１ＢのそれぞれをＸ方向の両側に立設された支柱７１及び連結板７２に取り付け、これらを昇降板７３を介して本例では前列装置用の昇降機構４０を兼用してこれで支持して昇降させるようにしている。それぞれの後列加熱板１Ｂには、同様に最上段加熱板１Ｂｔを除いて管２を載せられる後列管受け７４が取り付けられていて、ワークＷを支持した管２が後列管受け７４に載せられると、その上の後列加熱板１ＢによってワークＷが加熱されるようになっている。
【００１７】
昇降装置４０を兼用する構造としては、伝導軸４５を前列装置３側に加えて後列装置７側にも延設し、後列装置７に対しても、アーム４６、ピン４７、昇降駆動板４８、昇降軸４９及びリニアガイド５０を設け、昇降軸４９を前記昇降板７３に連結するようにしている。
【００１８】
このように前列装置３と後列装置７とに昇降装置４０を兼用すれば、装置の簡素化や低コスト化を図ることができる。そして本例では、後述するように、前列加熱板１Ｆと後列加熱板１Ｂとが同じ動作をできるようにしているので、このように同じ昇降装置を使用することにより、作動の同期化を図る必要がなくなり、作動を一層確実に行わせることができる。なお、後列装置７に対して別の昇降装置を設けることも可能である。
【００１９】
前後移動装置８は、前列装置３と中間列装置６と後列装置７とからなる３列装置のうちの隣同士の２列装置の位置に相互間の干渉を回避するように配設されていて、縦方向Ｙに往復移動可能で管２の張出部２ａを支持可能な受け部材として縦移動管受け８１を備えている。
【００２０】
即ち、図２乃至図６と共に図７（ａ）でも分かりやすく示す如く、加熱板１でワークＷが加熱されるように加熱板１の数に対応して設けられる管２を受けられる縦移動管受け８１のそれぞれの位置を、Ｘ方向（図１〜３では紙面に直角な方向）において加熱板１の範囲内にありこの上で管２を受ける管受け３４及び７４より外側の位置にして、この縦移動管受け８１を、Ｘ方向の両側に加熱板１と干渉しないように立設されＹ方向に移動しても加熱板１及びその支柱３１、６１、７１の存在範囲外の位置になるように配設したＸ方向の両側の支柱８２に取り付け、これらを両側と上の連結板８３、８４で連結すると共に、支柱８２を本例では縦移動機構９で縦移動されるビーム９１に結合している。
【００２１】
この縦移動管受け８１は、縦方向Ｙには移動可能であるが、上下Ｚ方向には一定位置にあり、図３に示す如く１０段の後列加熱板及び固定された１０段の中間段加熱板下の位置に対応して同様に１０段に設けられている。なお図１では、上記１０段の縦移動管受け８１を最上段縦移動管受け８１ｔと最下段縦移動管受け８１ｂ  と中間の８段を１段で示した中間段縦移動管受け８１ｍとして示している。
【００２２】
縦移動機構９は、図８にも模式的に分かりやすく示すように、横方向Ｘの両側で縦方向Ｙの全体に伸びたビーム９１に取り付けられリニアガイド９２と嵌合する連結板９３、これに取り付けられたボールナット９４、軸受９５等で回転自在に支持されたボールネジ９６、これを回転させるサーボモータ９７、等によって構成されている。なお、これに代えて、エアーシリンダ等の他の機構を採用可能である。
【００２３】
ワーク搬出装置１０は、後列加熱板１Ｂのうちの最下段加熱板１Ｂｂ  で加熱された最下段ワークＷｂ  を管２から分離する分離機構１１を備え、これによって分離された最下段ワークＷｂを送り方向Ｙ１  に移動して搬出可能にする装置である。この搬出には、本例では前記縦移動機構９を兼用し、そのビーム９１にＸ方向の中心側に伸びるように配設した搬出スライダー１０１を用いている。なお、これに代えて独立の縦移動装置を用いることも可能である。
【００２４】
分離機構１１は、本例では、図７（ｂ）にも示す如く、昇降可能でワークＷの範囲外の位置に設けられた分離用昇降管受け１１１、これと干渉することなくワークＷだけが載せられる分離用ワーク受け１１２、縦Ｙ方向に移動可能で分離用昇降管受け１１１の下降動作によってこれと干渉することなく管２だけが載せられる分離用縦移動管受け１１３、等によって構成されている。部材１１３はスライダーのビーム９１に直接取り付けられている。但し、ビーム９１に取り付けられた前後移動装置８の支柱８２に取り付けられてもよい。
【００２５】
この中で、分離用昇降管受け１１１は、本例では後列加熱板１Ｂが取り付けられた支柱７１に取り付けられ、その昇降機構４０で昇降されるようになっている。なお、構造が多少複雑になるが、管受け１１１は別の昇降装置で昇降されてもよい。
【００２６】
一方、分離用ワーク受け１１２を昇降させる昇降機構２００は、本例では昇降機構４０と同様のものであり、兼用されているモータ４１、これで回転駆動されるカム２０２、図４に示す如くアーム２０３に連結されてカム２０２の回転によって矢印のようにスイング動作をするカムフォロワ２０４、この動作によって回転される伝導軸２０５、そのトルクを伝達するアーム２０６、その自由端に連結され上下方向に動くピン２０７、その動きである昇降を伝達する昇降板２０８、これに連結され分離用ワーク受け１１２を昇降させる昇降軸２０９、その昇降を案内するリニアガイド２１０、等によって構成されている。
【００２７】
伝導軸２０５、リニアガイド２１０等は前記支持フレーム２６に支持されたり取り付けられたりしている。なお、昇降装置としては、このような機構に代えて、エアーシリンダ等のシリンダ装置、ボールネジ機構、クランク機構等の周知の適当な直線移動機構を用いることができることは昇降装置４０の場合と同様である。
【００２８】
管戻し装置１２は、最下段ワークＷｂ  を分離された最下段管である単独ワーク支持部材としての単独管２ｃ  を後列装置７の位置から前列装置３の位置に移動させる装置であり、本例では、前側及び後側戻し用ワーク支持部材受けとして戻し用縦移動管受け１３及び前記分離用縦移動管受け１１３と、中間列装置６の位置に設けた戻し用昇降ワーク支持部材受けとして単独管受け１４４とを設けている。なお、単独管２ｃ  は、図１では、単独管になって戻される途中の中間列装置６にあるものを太い線で単独管２ｃ  として示している。
【００２９】
縦移動可能にされる戻し用縦移動管受け１３は、本例では分離用縦移動管受け１１３と同様にスライダーのビーム９１に直接取り付けられていてこれによって縦移動可能にされている。
【００３０】
単独管受け１４４は戻し昇降機構１４として構成されている。戻し昇降機構１４は、本例では、前記昇降装置２００の伝導軸２０５によって昇降されるアームで昇降されるレバー１４１、その中間支点１４２、レバー１４１の他端１４１ａに結合された逆動作昇降軸１４３、これに取り付けられた前記単独管受け１４４、等によって構成されている。管受け１３と１４４とは、図７（ｃ）にも示すように互いに干渉しない位置関係になっている。なお、これらを独立の移動機構や昇降機構にすることも可能である。
【００３１】
ワーク搬入装置１５は、外から新たなワークである新ワークＷｎを送り方向Ｙ１  に移動して搬入し新ワークＷｎを単独管２ｃで支持させる結合機構１６を備えている。新ワークＷｎを搬入する機構としては、本例ではワーク搬出装置１０と同様に縦移動機構９を兼用し、そのビーム９１にＸ方向の中心側に伸びるように立設した搬入スライダー１５１を用いている。なお、これに代えて独立の縦移動装置を用いることも可能である。
【００３２】
結合機構１６は、本例では分離機構１１と同様の構造になっていて、昇降可能でワークＷの範囲外の位置にあって戻し用縦移動管受け１３に載って前列装置側に移動してきた単独管２ｃを取り上げられるように設けられた結合用昇降管受け１６１、図７（ｄ）にも示す如くこれと干渉することなく搬入されてきた新ワークＷｎを昇降させて単独管２ｃによって取り上げられるようにワークの範囲内に設けられた結合用ワーク受け１６２、等によって構成されている。
【００３３】
結合用昇降管受け１６１は、本例では前列加熱板１Ｆが取り付けられた支柱３１に取り付けられ、その昇降機構４０で昇降されるようになっている。なお、構造が多少複雑になるが、別の昇降装置で昇降されてもよい。結合用ワーク受け１６２は、分離用ワーク受け１１２を昇降させる昇降機構２００で昇降される。即ち、その伝導軸２０５からアーム等を介してリニアガイド２１０’で案内され昇降される昇降軸２０９´に結合されている。
【００３４】
最上段移動装置１７は、前列加熱板１Ｆのうちの最上段の加熱板１Ｆｔで加熱された最上段ワークを載せた最上段ワーク支持部材を送り方向Ｙ１  に後列装置７の位置に移動させる装置であり、本例では、中間列装置６の最上段位置で最上段管２ｔを支持可能で昇降可能にされた中間列最上段ワーク支持部材昇降支持機構である上端管昇降機構１８を備えている。この機構１８は、図７（ｅ）にも示す如く前後移動装置８の縦移動管受け８１との間で管２ｔをやり取りできるようにこれと干渉しない位置に設けられている。
【００３５】
上端管昇降機構１８は、本例では、戻し昇降機構１４と同様に昇降装置２００の伝導軸２０５を使用している。即ち、この軸のトルクを上下動に変換し、リニアガイド１８１を介して昇降軸１８２を昇降可能にし、これに管２ｔを受ける最上段管受け１８３を取り付けている。なお、これを独立の昇降機構にすることも可能である。
【００３６】
以上の諸装置によってワークＷの搬入、上昇、横送り、下降、搬出の全動作が可能になるが、本例の装置では、搬入側でのワークのスライダーへの搭載及び搬出時のスライダーからの取出の便宜のため、搬入及び搬出側でワークＷを昇降させる昇降機構１９を設けている。この昇降機構１９も昇降装置４０を利用したものであり、伝導軸２０５で昇降されリニアガイド１９１で案内される昇降軸１９２、Ｙ方向の中心位置に狭い幅で二列に延設された支持板１９３、等で構成されている。
【００３７】
図１及び図９乃至図１５は、以上のような熱処理装置においてワークが熱処理されるまでの移動状態を示す。
本例の熱処理装置は、結局のところ、縦移動だけの機構と昇降だけの機構との組合せで構成されていると共に、縦移動では、１台のサーボモータ９７でビーム９１を往復移動させ、縦移動機構の全てをこれに結合し、昇降では、各種昇降機構からなる昇降部分を１台のモータ４１で駆動し、カム及び回転伝導軸を加熱板用とその他用との２種類の４２、２０２及び４５、２０５にした構成にされている。従って、装置の構造及び動きが極めて簡素化されていて、作動の信頼性が高い。
【００３８】
このような機構において、モータでは、通常、回転動作のタイミング及び回転量が自動制御され、これらに対応して各機構が目的にあったタイミングで必要十分なだけの動作量になるように定められる。以下では、このように駆動される各機構の動作について説明する。
【００３９】
図１は、仮に基準状態として、ビーム９１の送り方向Ｙ１  への移動により、同時に、搬入スライダー１５１によって新ワークＷｎが前列装置３に搬入され、全ての縦移動管受け８１（以下単に「受け８１」と略す）にワークＷが載せられて前後移動装置８が中間列装置６及び後列装置７の位置に来て、最終段で分離された最終段ワークＷｂが搬出スライダー１０１によって熱処理室２２外に搬出されると共に、前後列装置３、７の加熱板１Ｆ、１Ｂが下降していて中間列加熱板１Ｍと同じ高さの基準位置Ｐｏ  になり、一方、逆動作昇降軸１４３が上昇していてワークＷｂから分離された太い線で示す単独管２ｃが単独管受け１４４に取り上げられている状態を示す。熱処理の１タクト動作の終了兼開始状態を示している。
【００４０】
図９は、後列装置７のワークＷ及び管２の下降と単独管２ｃの縦移動が開始され、図１の状態から加熱板１Ｆ及び１Ｂが中間位置Ｐ１  まで上昇し、加熱板１Ｂが受け８１からワーク及び管を取り上げ、一方、単独管受け１４４が逆動作によって下降し、単独管２ｃが戻し用縦移動管受け１３に載せられ、更に、最上段移動装置１７の上端管昇降機構１８が最上段移動装置としても使用される前後移動装置８の最上段受け８１ｔ上の最上段管２ｔ及びその上の最上段ワークＷｔを最上段管受け１８３上に取り上げた状態を示す。なお、最終段の加熱板１Ｂｂより下には加熱板がなく、従って後列管受け７４の無い位置では、分離用昇降管受け１１１によって最終段の管２ｂ及びワークＷｂが受けられる。
【００４１】
図１０は、後列装置７のワークＷ及び管２の１ピッチｐの下降動作の途中状態示し、図２の状態から、ワークＷ及び管２を取り上げられた受け８１が戻り方向Ｙ２  に少し移動して管支持位置から外れ（ａ）、これによって下降が可能になった加熱板１Ｂが受け８１の位置を通り越して中間位置Ｐ２  ＝Ｐｏ  に下がり（ｂ）、管２を１段下げて支持する必要のある受け８１が送り方向Ｙ１  に管支持位置まで復帰した状態（ｃ）を示す。
【００４２】
図１１は、後列装置７の加熱板１Ｂが更に下降して１ピッチｐ下の位置Ｐ３  になり、ワークＷ及び管２が１ピッチ下がって受け８１に支持されると共に、受けのない最下段では最終段ワークＷｂ及び最終段管２ｂが分離用昇降管受け１１１からそれぞれ分離用ワーク受け１１２及び分離用縦移動管受け１１３に移載された状態を示す。これにより、後列装置７における前後移動装置８でのワークの一段下降動作が完了し、受け８１のうちの最上段受け８１ｔは管及びワークのない空の状態になり、最下段ではワークＷｂと管２ｂとが分離されそれぞれ別に処理可能にされる。管２ｂは新たな単独管になる。
【００４３】
図１２は、ビーム９１が戻り方向Ｙ２  に移動し、前後移動装置８及びビーム上の他の部材１３及び１１３がそれぞれ前列及び中間列装置３、６の位置になり、搬出スライダー１０１が熱処理室に入り搬入スライダー１５１が熱処理室から出た状態を示す。そして、これ位の時期に前工程から次に熱処理されるべきワークＷが熱処理室外の昇降機構１９の搬入側の支持板１９３に載せられると共に、熱処理済みの最終段ワークＷｂが搬出側の支持板１９３から取り上げられてその後の生産ラインに送られる。
【００４４】
又、太線で示す旧単独管受け２ｃが新ワークＷｎを支持可能な状態になり、ワークを分離された管２ｂが次の単独管受け２ｃ´となって中間列装置６の位置に来て、前列装置３におけるワークＷの上昇及び単独管受け２ｃと新ワークＷｎとの結合が可能になる。
【００４５】
図１３は図９に対応する図であり、前列装置３のワークＷ及び管２の上昇が開始され、図１２の状態から加熱板１Ｆ及び１Ｂが低位置Ｐ３  から少し上昇した中間位置Ｐ４  になり、加熱板１Ｆが受け８１からワーク及び管を取り上げ、又、前列装置３の支柱３１に取り付けられている結合機構１６の結合用管受け１６１も上昇し、前列装置３側に来た戻し用縦移動管受け１３から単独管２ｃ及び結合用ワーク受け１６２から新ワークＷｎを取り上げて両者を結合した状態を示す。
【００４６】
又、単独管受け１４４が逆動作によって上昇し、新単独管２ｃ´が分離用縦移動管受け１１３から単独管受け１４４に取り上げられた状態を示す。更に、中間列装置６の位置には、管及びワークＷのない空の状態になった最上段の受け８１ｔを含む受け８１が移動してきた後、最上段移動装置１７の上端管昇降機構１８が、最上段移動装置としても使用される前後移動装置８の最上段受け８１ｔ上に最上段管２ｔ及びその上の最上段ワークＷｔを載せた状態を示している。なお、中間列装置の位置にあって最上段管受け１８３によってワークＷｔを取り上げられて前列装置の位置に移動した最上段の受け８１ｔは空の状態になっている。
【００４７】
図１４は図１０に対応する図で、前列装置３のワークＷ及び管２の１ピッチｐの上昇動作を示し、図１３の状態から、ワークＷ及び管２を取り上げられた受け８１が送り方向Ｙ１  に少し移動して管支持位置から外れ（ａ）、これによって上昇が可能になった加熱板１Ｆが受け８１の位置を通り越して高い中間位置Ｐ５  に上がり（ｂ）、管２を１段上げて支持する必要のある受け８１が戻り方向Ｙ２  に管支持位置まで復帰した状態（ｃ）を示す。
【００４８】
図１５は図１１に対応する図で、前列装置３の加熱板１Ｆが下降して基準位置Ｐｏ  と同じ位置に復帰し、前後移動装置８においてワークＷ及び管２が１ピッチ上がって受け８１に支持された状態を示す。これにより、前列装置３における前後移動装置８でのワークの一段上昇動作が完了し、空になっていた前列装置位置の最上段受け８１ｔを含み前列装置３及び中間列装置６の位置の全ての受け８１上に管及びワークが載せられた状態になる。そして、前後移動装置８が中間列装置６及び後列装置７の位置に移動すると、図１の基準状態に復帰することになる。
【００４９】
以上のような熱処理装置によれば、ワークＷの移動のために熱処理室２２内にワークＷの搭載されていない列ができるが、装置の占有スペースが熱処理室２２と、ワークの予熱及び予冷効果を持たせるように通常設けられるワークの搬入と搬出のためのスペースだけであるため、ロボットによるワークハンドリングスペースを必要とする従来の熱処理装置よりも、装置の占有スペースを小さくすることができる。
【００５０】
又、ワークが熱処理装置内で昇降及び移動されるため、ワークＷを搬入及び搬出する入口及び出口をそれぞれ一定位置で一か所にすることができる。その結果、従来の装置で必要であった例えば１０段の装置の各段ごとに設けられる多数の扉が不要になり、扉の開閉機構として特別のものが不要になると共に、内外気が流通する可能性のある部分が最小になるので、装置の熱効率を大幅に改善することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、熱処理装置が所定の構成を備えたワーク支持部材と前列装置と中間列装置と後列装置と前後移動装置とワーク搬出装置とワーク支持部材戻し装置とワーク搬入装置と最上段移動装置とを有するので、加熱板があるために直接これを越えて昇降できないワークを昇降可能にし、一定位置に設けた１つの入口からワークを搬入し、所定の熱処理時間ごとに、一定位置に設けた１つの出口からワークを搬出し、従来の加熱板式の熱処理装置ではできなかったワークを循環させる枚葉処理方式によるワークの熱処理をすることができる。
【００５２】
即ち、前後移動装置が前列装置と中間列装置と後列装置とからなる３列装置のうちの隣同士の２つの装置の位置に相互間の干渉を回避するように縦方向に移動可能に配設されていると共に、ワーク支持部材の張出部を載置可能な受け部材を備えているので、前後移動装置が中間列装置と後列装置の位置にあるときに、後列装置の位置において、それぞれの後列加熱板の下であってその範囲の外側の位置でワークに対応して多段に設けられる受け部材によってワークの載せられたワーク支持部材を支持し、昇降可能でワーク支持部材を載置可能な後列加熱板を上昇させ、その上に受け部材からワーク支持部材を取り上げ、縦方向に移動可能な前後移動装置をその方向に少し移動させて受け部材の位置をワーク支持部材の位置から縦方向にずらし、それぞれの後列加熱板上のワーク支持部材を通過可能になったその下の受け部材の位置を通過させて下降させ、再び受け部材を縦方向に移動させてワーク支持部材を載置可能な位置に復帰させ、それから更に後列加熱板を下降させ、その上に載っていたワーク支持部材を１段下の受け部材に載せることにより、多段の受け部材においてワーク支持部材を１段下降させることができる。
【００５３】
この動作により、受け部材の最上段は空になり、最下段の受け部材に載っていたワーク支持部材はそれより下に下りることになる。そして、下に下りた最下段のワーク支持部材上の最下段ワークを、所定の熱処理時間の経過により、ワーク搬出装置によって熱処理装置から搬出することが可能になる。
【００５４】
このワーク搬出装置は、最下段ワークを最下段ワーク支持部材から分離する分離機構を備えているので、分離した最下段ワークを送り方向に移動して搬出することができる。それにより、１枚のワークの熱処理を完了させてこれを搬出し、次のワーク生産工程に移すことができる。又、最下段ワーク支持部材をワークのない単独ワーク支持部材にすることができる。
【００５５】
分離機構としては、例えば、最下段の後列加熱板の下に他の部材と干渉しない分離用昇降ワーク受けを設け、これによって最下段ワーク支持部材を前後移動装置から取り上げ、これを下降させ、ワークを分離用ワーク受けに載せた後管支持部材を縦移動可能な分離用縦移動ワーク支持部材受けに載せるような機構にすることができる。
【００５６】
従って、空になった最上段の受け部材に次のワークが載せられ、ワークを取り上げられた単独ワーク支持部材が搬入側に戻され、搬出されたワークに代えて新ワークが搬入され、単独ワーク支持部材と新ワークとが組み合わせられれば、連続してワークを熱処理できることになる。
【００５７】
これに対しては、まず、最上段移動装置を設けているので、前列加熱板のうちの最上段の加熱板で加熱された最上段ワークを載せた前列最上段ワーク支持部材を送り方向に後列装置の位置に移動させ、上記最上段に次のワーク支持部材を載せることができる。
【００５８】
そのためには、例えば、中間列装置の位置で最上段ワーク受け部材を昇降させる中間列最上段ワーク支持部材昇降機構を設けて、２列装置分設けられている前後移動機構の前列側部分が中間列装置の位置に来たときに、その中間列最上段受け部材に載せられたワーク支持部材を取り上げて上昇させた状態で支持しておき、上記のように後列装置で空になった前後移動装置の後列側部分の最上段の受け部材が中間列装置の位置に来たときに、前記昇降機構を下降させて中間列最上段ワーク支持部材を空の受け部材に移載し、前後移動装置を再び後列側に移動させればよい。
【００５９】
これにより、前後移動装置の前列側の最上段受け部材が空になるが、これに対しては、前列装置位置でワークを載せたワーク支持部材が補充されればよい。
【００６０】
単独ワーク支持部材の循環に対しては、ワーク支持部材戻し装置を設けて、単独ワーク支持部材を後列装置の位置から前列装置の位置に移動させるようにしているので、前列装置の位置で新たなワークと結合することにより、その循環が可能になる。
【００６１】
この戻すための機構の一例としては、前後移動装置と同様に中間列装置の位置を介して前後装置の位置に縦移動可能にされた前側及び後側戻し用ワーク支持部材受けを設けると共に、中間列装置の位置に昇降可能な戻し用昇降ワーク支持部材受けを設けた構成にすることができる。これにより、後側戻し用ワーク支持部材受けが単独ワーク支持部材を載せて中間列装置の位置に来たときに、これを戻し用昇降ワーク支持部材受けを上昇させて受けて保持し、前側戻し用ワーク支持部材受けが中間列装置の位置に来たときに、昇降受けを下降させて単独ワーク支持部材を前側受けに移載し、これを前列側に移動させることにより、中間列を介して後列側から前列側に単独ワーク支持部材を戻すことができる。この場合、前記分離用縦移動ワーク支持部材受けを後側戻し用ワーク支持部材受けに兼用することができる。
【００６２】
新ワークの搬入とその単独ワーク支持部材との組合せに対しては、搬入装置を設けて、新たなワークを外から送り方向に移動して搬入し、搬入装置の一部分を構成する結合機構を設けて、搬入された新たなワークを単独ワーク支持部材で支持させるようにしている。
【００６３】
結合機構としては、分離機構と同様に、例えば、最下段の前列加熱板の下にこれと共に昇降し他の部材と干渉しない結合用昇降ワーク支持部材受けを設けたものにすることができる。そして、この結合用昇降ワーク支持部材受けによって単独ワーク支持部材を例えば前記の前側戻し用ワーク支持部材受けから取り上げ、これを上昇させ、新ワークを載せた結合用ワーク受けから単独ワーク支持部材上に新ワークを取り上げることにより、新ワークと単独ワーク支持部材とを結合させることができる。これにより、ワークを新ワークとして補充して単独ワーク支持部材と結合して熱処理系に参入させることができる。
【００６４】
このように搬入した新ワーク搭載ワーク支持部材の前後移動装置の受け部材への移載と、前後移動装置の前列側の受け部材の最上段へのワーク支持部材の補充は、例えば、単独ワーク支持部材が前列側へ戻るのと同時に前後移動装置が前列装置の位置に移動したときに実行させることができる。
【００６５】
即ち、単独ワーク支持部材の前列側への戻りと同時に、前後移動装置が中間列及び後列装置の位置から前列及び中間列装置の位置に縦移動し、この装置の縦移動と前列装置の昇降動作との組合せにより、後列装置の場合と類似の動作により、前後移動装置の受け部材においてワーク支持部材を一段上昇させて最上段受け部材にもワーク支持部材を補充すると共に、その最下段に、例えば前記結合用昇降ワーク支持部材受けを前列加熱板と共に昇降させ、これに支持された新ワーク搭載ワーク支持部材を加えることができる。
【００６６】
この動作は、前列装置の上昇による前列加熱板上への前後移動装置の受け部材上のワーク支持部材の取り上げ及び前記結合用昇降ワーク支持部材受けへの新ワーク及び単独ワーク支持部材の取り上げ、前後移動装置の縦移動によるワーク支持部材の位置からの退避、前列装置の更に上昇による前後移動装置の受け部材位置の通過、前後移動装置の復帰、及び前列装置の下降による受け部材への新ワーク搭載ワーク支持部材を含めた全ワーク支持部材の移載、という動作によって行われる。これにより、前列装置の位置では、前後移動装置の最上段までの全段の受け部材にワーク搭載ワーク支持部材が載せられたことになる。
【００６７】
前列及び中間列位置にある前後移動装置の受け部材の全段にワーク支持部材が搭載されると、前後移動装置が中間列及び後列側に移動し、再びワークの下降及び搬出動作が繰り返される。
【００６８】
以上のような枚葉式熱処理装置によれば、熱処理装置の加熱部分の外には、ワークの搬入と搬出のために不可避的に必要になるスペース以外のスペースが不要である。従って、熱処理装置の搬入及び搬出の両側に長いハンドの挿抜や回転動作を伴うロボットを配置する場合に必要となる広い占有スペースをなくし、全体としての熱処理装置関連設備の占有スペースを減少させることができる。その結果、ワーク生産工場における設備面積を有効活用することができる。
【００６９】
又、ワークが熱処理装置内で昇降移動されるため、その搬入及び搬出部を一定のそれぞれ一ヶ所の位置にすることができる。その結果、前後列装置の各段ごとに多数の扉を設ける必要がなくなり、その開閉機構が簡単になると共に、外気と導通する可能性ある部分が最小になるので、装置の熱効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した熱処理装置の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】上記装置の構造例を示し、正面状態の前側部分の説明図である。
【図３】上記装置の構造例を示し、正面状態の後側部分の説明図である。
【図４】上記装置の構造例を示し、側面状態の説明図である。
【図５】上記装置の構造例を示し、平面状態の前側部分の説明図である。
【図６】上記装置の構造例を示し、平面状態の後側部分の説明図である。
【図７】（ａ）乃至（ｅ）は上記装置の部分構造の一例を示す斜視図である。
【図８】上記装置の縦移動機構の構成例を示す説明図である。
【図９】上記装置の動作の説明図である。
【図１０】（ａ）乃至（ｃ）は上記装置の動作の説明図である。
【図１１】上記装置の動作の説明図である。
【図１２】上記装置の動作の説明図である。
【図１３】上記装置の動作の説明図である。
【図１４】（ａ）乃至（ｃ）は上記装置の動作の説明図である。
【図１５】上記装置の動作の説明図である。
【図１６】従来の加熱板式の熱処理装置の説明図である。
【符号の説明】
１              加熱板
１Ｆ            前列加熱板
１Ｍ            中間列加熱板
１Ｂ            後列加熱板
２              管（ワーク支持部材）
２ａ            張出部
２ｃ              単独管（単独ワーク支持部材）
３              前列装置
６              中間列装置
７              後列装置
８              前後移動装置
１０            ワーク搬出装置
１１            分離機構
１２            管戻し装置（ワーク支持部材戻し装置）
１３            戻し用縦移動管受け（ワーク支持部材戻し装置）
１４            戻し昇降機構（ワーク支持部材戻し装置）
１５            ワーク搬入装置
１６            結合機構
１７            最上段移動装置
１８            上端管昇降機構（最上段移動装置）
８１            縦移動管受け（受け部材）
１０１          出口スライダー（ワーク搬出装置）
１５１          入口スライダー（ワーク搬入装置）
ｐ              ピッチ（一定の間隔）
Ｗ              ワーク
Ｗｂ              最終段ワーク
Ｗｎ            新ワーク（新たなワーク）
Ｘ              横方向
Ｙ１              送り方向（搬入から搬出する方向）
Ｙ２              戻り方向
Ｙ              縦方向
Ｚ              上下方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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