(57)【要約】  【課題】  歪や損傷、ピンホールの発生等に繋がる過剰な締め付け力を付与しなくても、坩堝等の容器を確実かつ安定よくクランプして所定のハンドリングを安全確実に行えるようにする。  【解決手段】  容器２に外装可能なリング状部材３の対向位置に、容器２の下端部に係止する下部係止片２１を有する第１可動部材１９と容器２の上端部に係脱自在な上部係止片２６を有する第２可動部材２０とがラック３０，３１及びピニオン２９を介して上下に背反的に相対移動可能に構成され、かつ、その上下相対移動により上部係止片２６を坩堝２の上端部に係止可能として二組の容器クランプ機構６と、この容器クランプ機構６を含むリング状部材３を水平軸心の周りで反転させる容器反転操作機構４とを具備している。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器をクランプして引き上げ、かつ、水平軸心の周りに反転させるための容器のハンドリング装置であって、
前記容器に外装可能で、かつ、容器の径方向の対向位置に配置されて容器外周面から相互に離反した状態と容器外周面に相互に接近した状態とに相対移動可能に構成された二つの半割部材からなるリング状部材と、このリング状部材を前記二つの半割部材の相対移動方向の中央部で吊下げ支持するとともに、その支持点に前記水平軸心を形成して該水平軸心の周りにリング状部材を反転させる反転操作機構を備えた吊上げ支持枠と、前記容器の底部に係止可能な下部係止片を固定した第１可動部材と前記容器の上端部に係脱自在な上部係止片を有する第２可動部材とがラック及びピニオンを介して上下方向に背反的に相対移動可能に構成されているとともに、その第１及び第２可動部材の上下方向への背反相対移動により第２可動部材側の上部係止片が容器の上端部に係止可能に構成され、かつ、前記第１及び第２可動部材が前記吊上げ支持枠による吊下げ支持点に対し容器の径方向で直交する位置において前記リング状部材における二つの半割部材にそれぞれ上下摺動自在に嵌合支持されてなる二組の容器クランプ機構と、を具備していることを特徴とする容器のハンドリング装置。
【請求項２】
容器が、結晶製造用の坩堝である請求項１に記載の容器のハンドリング装置。
【請求項３】
前記二組の容器クランプ機構における下部係止片及び上部係止片を容器の底部及び上端部に係止させて容器をクランプした状態において、該容器の外周面に接触もしくは極近接して容器の振れを防止する振れ止めパッドが第１及び第２可動部材に装備されている請求項１または２に記載の容器のハンドリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＮａＩ等の結晶製造用の坩堝のように、製品製造にあたり高温度に加熱される容器を所定の製造後にクランプして引き上げ、かつ、水平軸心の周りに反転させるために用いられる容器のハンドリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮａＩ等の結晶製造を例にとって説明すると、坩堝内に結晶種及び結晶材料を入れて炉内で所定の温度に加熱することにより、結晶を成長させる。そして、結晶成長プロセスからアニールプロセスに移行する際、成長した結晶を入れたままで、坩堝をクランプして炉から引き上げるとともに、該坩堝を水平軸心の周りで１８０°反転（回転）させてアニール炉上にセッティングするといったハンドリングが行われる。
【０００３】
このような坩堝のハンドリングにあたって、従来一般には、坩堝を吸着パッドなどを用いて、その径方向の両側対向位置を横外方から締め付けてクランプする、いわゆる、胴締め方式のクランプ機構が用いられていた。
【０００４】
また、胴締め方式のクランプ機構に代えて、従来、坩堝に外装可能なリング状部材の周方向複数個所に開閉爪部材を装備させ、これら開閉爪部材を閉じて、坩堝の下端部に形成した段差部に係止させることにより、クレーン等を用いて坩堝を引き上げ可能に把持させるように構成されたもの、あるいは、坩堝の上端部の周方向複数個所にＬ字形の係止溝を形成し、これら係止溝に、坩堝に外装可能なリング状部材の周方向複数個所に固定した係止ピンを挿入係止させることにより、クレーン等を用いて坩堝を引き上げ可能に把持させるように構成されたものが提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９４２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来一般に用いられていた胴締め方式のクランプ機構の場合は、締め付け力が弱いと、ハンドリング時に坩堝等の加熱製造用容器がスリップしてずり落ちて結晶等の加熱製造された内容物を損傷しやすい。一方、締め付け力が強過ぎると、高温加熱されている坩堝等の容器自体が熱変形あるいは傷付きやすいだけでなく、結晶等の内容物に大きなダメージを与えるといった問題がある。
【０００７】
また、坩堝等の容器の上端部に形成した段差部に開閉爪部材を係止させる、あるいは、下端部に形成した係止溝に係止ピンを挿入係止させることにより、クレーン等を用いて引き上げ可能に把持させるようにした従来技術の場合は、スリップ等の発生がない反面、段差部や係止溝という容器の局所部位に非常に大きな力が集中するために、それら局所部位に歪を与えたり、傷付けやすくて坩堝等の容器を繰り返し使用する場合、ハンドリング時の安定性を確保できない。殊に、局所に係止溝を形成するタイプのものでは、その係止溝を形成した容器の側壁部分が熱膨張して破孔（ピンホールを発生）し、溶解した結晶など加熱状態の内容物がリークして、周囲や炉内などを汚損するという不都合がある。特に、結晶製造用の坩堝である場合、その坩堝素材として白金等の薄肉貴金属を用いたものでは、機械的な疲労も加わってピンホールを発生しやすくて上記のような不都合を一層招きやすいという問題があった。
【０００８】
本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、歪や損傷、ピンホールの発生などに繋がる過剰な締め付け力を付与することなく、坩堝等の容器を確実かつ安定よくクランプして所定のハンドリングを常に確実、安全に行うことができる容器のハンドリング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る容器のハンドリング装置は、容器をクランプして引き上げ、かつ、水平軸心の周りに反転させるための容器のハンドリング装置であって、前記容器に外装可能で、かつ、容器の径方向の対向位置に配置されて容器外周面から相互に離反した状態と容器外周面に相互に接近した状態とに相対移動可能に構成された二つの半割部材からなるリング状部材と、このリング状部材を前記二つの半割部材の相対移動方向の中央部で吊下げ支持するとともに、その支持点に前記水平軸心を形成して該水平軸心の周りにリング状部材を反転させる反転操作機構を備えた吊上げ支持枠と、前記容器の底部に係止可能な下部係止片を固定した第１可動部材と前記容器の上端部に係脱自在な上部係止片を有する第２可動部材とがラック及びピニオンを介して上下方向に背反的に相対移動可能に構成されているとともに、その第１及び第２可動部材の上下方向への背反相対移動により第２可動部材側の上部係止片が容器の上端部に係止可能に構成され、かつ、前記第１及び第２可動部材が前記吊上げ支持枠による吊下げ支持点に対し容器の径方向で直交する位置において前記リング状部材における二つの半割部材にそれぞれ上下摺動自在に嵌合支持されてなる二組の容器クランプ機構と、を具備していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成の本発明によれば、吊上げ支持枠に吊下げ支持されているリング状部材の二つの半割部材を相互に離反させて該リング状部材を容器に外装させ、この外装状態で容器クランプ機構における第１可動部材側の下部係止片を容器の下端部に係止させ、次いで、クレーン等を介して吊上げ支持枠及びリング状部材を上方へ吊上げると、容器の重量が下部係止片に負荷されて第１可動部材が下方に移動すると同時に、第２可動部材がラックとピニオンを介して第１可動部材に対し背反的に上方に移動して上部係止片が容器の上端部に係止されるという作用が得られる。このように容器をその上端部及び下端部にそれぞれ係止される上下一対の係止片によって、容器自重に対応する一定の係止力にて保持することができるので、締め付け不足に起因する容器のずれ動き、並びに、締め付け過剰に起因する容器の歪や損傷、更にはピンホールの発生といった不都合な事態の発生を防止して加熱製造用容器を確実かつ安定よくクランプすることができる。したがって、容器の引き上げ、その引き上げ状態での反転という所定のハンドリングを常に確実、安全に行うことができるという効果を奏する。また、容器自体に歪や損傷、ピンホールを発生することがないので、容器自体の繰り返し使用寿命を長くしてランニングコストの低減も達成することができる。
【００１１】
特に、本発明は、請求項２に記載のように、容器が、結晶製造用の坩堝である場合、上述したとおり確実かつ安定よいクランプ効果が得られるだけでなく、成長結晶にも歪や傷を与えず、高品位な結晶を製造できるだけでなく、溶解した結晶原料が坩堝からリークして、周囲や炉内などを汚損するという不都合も解消することができる。
【００１２】
また、本発明に係る容器のハンドリング装置において、請求項３に記載したように、二組の容器クランプ機構における下部係止片及び上部係止片を容器の底部及び上端部に係止させて容器をクランプした状態において、該容器の外周面に接触もしくは極近接して容器の振れを防止する振れ止めパッドを第１及び第２可動部材に装備する構成を採用することによって、引き上げ時や反転時に振動等の影響を受けて坩堝等の容器が揺れたり、振れたりすることを防止することが可能であり、所定のハンドリングを一層安定よく、かつ、安全に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、容器の一例であるところの、ＮａＩ等の結晶製造に用いられる坩堝のハンドリング装置１全体の概略分解斜視図である。このハンドリング装置１は、大別して、例えば白金（Ｐｔ）等の薄肉貴金属素材から構成された坩堝２に外装可能であるように平面視矩形枠状に形成されたリング状部材３と、このリング状部材３をその一方の対向枠の中央部で吊下げ支持するとともに、その支持点に形成される水平軸心ａの周りで該リング部材３を反転（１８０°回転）させる反転操作機構４（後述する）を備え、かつ、クレーン（図示省略）を介して搬送及び昇降自在に吊持される門型の吊上げ支持枠５と、この吊上げ支持枠５によるリング状部材３の吊下げ支持点、すなわち、前記の水平軸心ａに対して直交する位置でリング状部材３の他方の対向枠の中央部に装備されて前記坩堝２を上下からクランプする二組の坩堝（容器）クランプ機構６，６とを具備している。
【００１４】
前記リング状部材３は、複数本のパイプを折り曲げて平面視コの字形状に形成されて上下に配置された二つの半割部材３Ａ，３Ｂからなり、これら二つの半割部材３Ａ，３Ｂの両側遊端部の外面側にはそれぞれ水平レール片７Ａ，７Ｂが固定されているとともに、前記吊上げ支持枠５の両側縦枠部５ａ，５ａの下端部に支軸８ａ，８ａを介して回転可能に取付けられた支持板１５，１５の対向内面側には前記水平レール片７Ａ，７Ｂに係合する摺動ガイド９Ａ，９Ｂが固定されている。また、一方の半割部材３Ａの一側遊端部には前記支軸８ａ，８ａと同心に配置してピニオン１０が回転可能に支承されているとともに、他方の半割部材３Ｂの一側遊端部には前記ピニオン１０に噛合うラック１１が固定されており、他方の半割部材３Ｂを把持して図１の矢印ｘ−ｙ方向に押し引き移動操作することにより、その押し引き移動操作力が前記ピニオン１０とラック１１を介して他方の半割部材３Ａに伝達されて、二つの半割部材３Ａ，３Ｂが水平レール片７Ａ，７Ｂ及びガイド９Ａ，９Ｂに摺動案内される状態で坩堝２の外周面から相互に離反した状態と坩堝２の外周面に相互に接近した状態とに相対移動可能に構成されている。ここで、前記ピニオン１０の回転軸１０ａ及び前記支軸８ａ，８ａが前述した水平軸心ａを形成することになる。
【００１５】
前記吊上げ支持枠５の一方の縦枠部５ａの下端部に回転可能に取り付けられた支軸８ａにはウォームギア１２が固定されているとともに、このウォームホイール１２に噛合するウォーム１３は前記縦枠部５ａの下端部に回転可能に支持された操作ハンドル１４のハンドル軸１４ａに固定されており、この操作ハンドル１４を回転操作することにより、その操作回転力がウォーム１３、ウォームホイール１２、支軸８ａを経て支持板１５に伝達されて、前記リング状部材３が水平軸心ａの周りに反転されるのであり、したがって、前記操作ハンドル１４、ウォーム１３、ウォームホイール１２及び支軸８ａによって前記の反転操作機構４が構成されている。
【００１６】
一方、前記リング状部材３を構成する二つの半割部材３Ａ，３Ｂの前記水平軸心ａに対して直交する位置の中央部には、上下方向に長い背板プレート１６，１６が固定されており、これら背板プレート１６，１６に前述した二組の坩堝クランプ機構６，６がそれぞれ装着されている。これら二組の坩堝クランプ機構６，６は全く同一の構成であるので、以下、一方の坩堝クランプ機構６の具体構成のみについて図２〜図５を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
前記背板プレート１６の内面には、互いに間隔を隔てて二条の略逆台形のガイドレール１７，１７が上下方向に固定され、これらガイドレール１７，１７に嵌合するスライドガイド１８，１８を介して板状の第１可動部材１９及び第２可動部材２０が前記背板プレート１６に対して外れ止め状態で上下に摺動可能に支持されている。第１可動部材１９の下端部でその幅方向の両側位置には、内方へ向け突出して坩堝２の下端部に係止可能な下部係止片２１が固定されていると共に、第２可動部材２０の上端でその幅方向の両側位置には、前記第１可動部材１９の上端部から上方へ向けて一体に延長された延長部１９ａに固定のブラケット２２に形成した支点軸２３周りの揺動により前記坩堝２の上端部、具体的には、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すように、坩堝２内で成長された結晶２４の上部に積層させたスペーサー２５の上端部に係脱自在な上部係止片２６が揺動連結ロッド２７を介して取り付けられている。ここで、前記ガイドレール１７，１７とスライドガイド１８，１８との間には、第１可動部材１９及び第２可動部材２０に負荷が作用している状態で下方へ滑り落ちることを防止するに足りる摩擦抵抗が付与されている。
【００１８】
前記背板プレート１６の幅方向及び上下方向の中央位置には、軸２８を介してピニオン２９が回転可能に支承されている一方、第１可動部材１９及び第２可動部材２０の対向辺部には、前記ピニオン２９の径方向対向部分にそれぞれ咬合するラック３０，３１が上下方向に長く固定されており、これによって、前記第１可動部材１９と第２可動部材２０とがラック３０，３１及びピニオン２９を介して図２中の実線矢印ｄ，ｕ及び点線矢印ｕ１，ｄ１で示すように、上下方向に背反的に相対移動可能に構成されているとともに、この第１可動部材１９と第２可動部材２０との相対移動により、前記第２可動部材２０側の上部係止片２６が図３の（Ｂ）に示すように、前記スペーサー２５の上端部に係止された状態と、図３の（Ａ）に示すように、前記スペーサー２５の上端部から係止解除された状態とに切換え可能に構成されている。
【００１９】
また、前記坩堝クランプ機構６を構成する第１可動部材１９及び第２可動部材２０の内面側には、下部係止片２１及び上部係止片２６を坩堝２の下端部及び前記スペーサー２５の上端部に係止させて坩堝２を上下からクランプさせた状態において、図５に示すように、坩堝２の外周面に接触もしくは極近接して坩堝２の振れを防止する振れ止めパッド３２，３２が上下複数段に設けられている。
【００２０】
なお、前記坩堝クランプ機構６を構成する第１可動部材１９の下部下部係止片２１及び第２可動部材２０の上部係止片２６により坩堝２を上下からクランプして坩堝２の重量に相当する負荷が作用したとき、それら第１可動部材１９及び第２可動部材２０が上下に背反移動しないように両可動部材１９，２０を相互にロックするために、図２、図４及び図６に明示するようなロック機構３３が設けられている。このロック機構３３は、第１可動部材１９の延長部１９ａの中央部に支軸３４を介して揺動可能に枢支されたロック片３５を、第２可動部材２０の上端中央部に固定したロック板３６のロック溝３７に係合させることにより、第１可動部材１９と第２可動部材２０をロックし、かつ、係合離脱させることにより、ロック解除できるように構成されている。
【００２１】
次に、上記のように構成されたハンドリング装置１による坩堝２のハンドリング動作について、図７の（Ａ）〜（Ｇ）を参照しながら順次説明する。
内部に結晶種及び結晶原料が挿入されている坩堝２は、図７の（Ａ）に示すように、成長炉３８内においてヒータ３９を介して所定の温度に加熱され、これによって、ＮａＩ等の結晶が成長される。
【００２２】
そして、結晶成長プロセスが完了し次のアニールプロセスへ移行する際、図７の（Ｂ）に示すように、坩堝軸４０の上昇移動により坩堝２を成長炉３８の上方へ持ち上げるとともに、ハンドリング装置１におけるリング状部材３の二つの半割部材３Ａ，３Ｂを相互に離反させた状態でクレーン等を介して吊上げ支持枠５を下降させることにより、リング状部材３を坩堝２に外装させる。
【００２３】
この外装位置において、一方の半割部材３Ｂを図１の矢印ｙ方向に押し移動操作すると、その押し移動操作力がピニオン１０とラック１１を介して他方の半割部材３Ａに伝達されて二つの半割部材３Ａ，３Ｂが水平レール片７Ａ，７Ｂ及びガイド９Ａ，９Ｂに摺動案内される状態で、図７の（Ｃ）に示すように、坩堝２の外周面に相互に接近した状態となり、二組の坩堝クランプ機構６が所定のクランプ態勢となる。
【００２４】
このクランプ態勢のもとで、クレーン等を介してハンドリング装置１全体を図７の（Ｄ）に示すように、坩堝２の底部が坩堝軸４０から離間するように少し持ち上げると、坩堝２の自重が二組の坩堝クランク機構６の下部係止片２１に負荷されて第１可動部材１９が図２中の矢印ｄ方向に下降移動するとともに、その下降移動力がラック３０、ピニオン２９及びラック３１を介して第２可動部材２０側に伝達されて該第２可動部材２０が第１可動部材１９に対し図２中の矢印ｕ方向に同量だけ背反的に上昇移動し、この第２可動部材２０と第１可動部材１９との上下方向の背反相対移動により、前記第２可動部材２０側の上部係止片２６が図３の（Ｂ）に示すように、前記スペーサー２５の上端部に係止された状態となる。この状態で、ロック機構３３におけるロック片３５を揺動操作して該ロック片３５を図２の実線に示すように、ロック板３６のロック溝３７に係合させることにより、第１可動部材１９と第２可動部材２０をロックする。
【００２５】
これによって、結晶が内部で成長している坩堝２を、その周方向の４箇所に配置されて上端部（スペーサー２５）及び下端部にそれぞれ係止される上下一対の係止片２１，２６によって、坩堝自重に対応する一定の係止力にて保持することが可能であるので、締め付け不足に起因して坩堝２がずれ動いたり、あるいは、締め付け過剰に起因して坩堝２が歪変形や損傷するなどのダメージを受けたり、更には坩堝２の周壁部にピンホールを発生して溶解した結晶が漏れたりするといった不都合な事態の発生を防止して坩堝２を確実かつ安定よくクランプすることができる。
【００２６】
次に、操作ハンドル１４を回転操作することにより、その操作回転力がウォーム１３、ウォームホイール１２、支軸８ａを経て支持板１５に伝達されて前記坩堝２、クランプ機構６及びリング状部材３が図７の（Ｅ）に示すように、水平軸心ａの周りに反転される。
【００２７】
続いて、坩堝２が１８０°反転された状態で、クレーン等を介してハンドリング装置１の全体を水平移動させて図７の（Ｆ）に示すように、次のアニールプロセスへの結晶の移行を受け持つ結晶受け台４１の直上方位置にまで搬送する。
【００２８】
この搬送位置において、ロック機構３３におけるロック片３５を揺動操作して該ロック片３５を図２の仮想線に示すように、ロック板３６のロック溝３７から係合離脱させることにより、坩堝クランプ機構６における第１可動部材１９と第２可動部材２０とのロックを解除するとともに、リング状部材３の一方の半割部材３Ｂを図１の矢印ｘ方向に引き移動操作すると、その引き移動操作力がピニオン１０とラック１１を介して他方の半割部材３Ａに伝達されて二つの半割部材３Ａ，３Ｂが水平レール片７Ａ，７Ｂ及びガイド９Ａ，９Ｂに摺動案内される状態で、坩堝２の外周面から相互に離反し、これに伴って二組の坩堝クランプ機構６が坩堝２に対してアンクランプされて結晶及び坩堝２がハンドリング装置１から外れ結晶受け台４１上に載置されることになる。
【００２９】
それ以降は、操作ハンドル１４を回転操作してハンドリング装置１の全体を水平軸心ａの周りで前述とは逆方向に反転させて元の状態に復帰させ、次の結晶成長のハンドリングに供される。
【００３０】
なお、上記実施の形態のように、前記坩堝クランプ機構６を構成する第１可動部材１９及び第２可動部材２０の内面側に、坩堝２を上下からクランプさせた状態で、図５に示すように、坩堝２の外周面に接触もしくは極近接して坩堝２の振れを防止する振れ止めパッド３２，３２を上下複数段に設けることにより、坩堝２のクランプ状態での成長炉３８からの引き上げ時や反転時に振動等の影響を受けたとしても、坩堝２が揺れたり、振れたりすることを防止することが可能であり、所定のハンドリングを一層安定よく行うことができるだけでなく、結晶の成長に対して悪影響をなくして高品位の結晶を成長させ取り出すことができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、結晶の成長に用いる坩堝２のハンドリング装置に適用したものについて説明したが、坩堝以外に、高温度加熱によって製品を製造するように用いられる各種容器のハンドリング装置に適用する場合も上記と同様な効果を奏することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る容器のハンドリング装置の一例であるところの、結晶製造用坩堝のハンドリング装置全体の概略分解斜視図である。
【図２】前記ハンドリング装置における要部である坩堝（容器）クランプ機構の正面図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は坩堝（容器）クランプ機構によるアンクランプ動作及びクランプ動作を説明する要部の拡大側面図である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】図２のＸ−Ｘ線での横断平面図である。
【図６】坩堝（容器）クランプ機構に付随するロック機構の側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｇ）は坩堝のハンドリング動作を順に説明する概略側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ハンドリング装置
２  坩堝（容器の一例）
３  リング状部材
３Ａ，３Ｂ  半割部材
４  反転操作機構
５  吊上げ支持枠
６  坩堝（容器）クランプ機構
１９  第１可動部材
２０  第２可動部材
２１  下部係止片
２６  上部係止片
２９  ピニオン
３０，３１  ラック
３２  振れ止めパッド
ａ  水平軸心
【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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