(57)【要約】【課題】搬送ローラーより落下して後続の搬送の障害となる板状の被熱処理物を、熱処理運転を停止することなく排出できる熱処理装置および被熱処理物の排出方法を提供する。【解決手段】搬送ローラー2から落下した被熱処理板1を熱処理室3の外部に排出する排出ベルト10と、排出ベルト10上への被熱処理板1の落下を検出する落下検出機構30と、排出ベルト10上で搬送ローラー2の上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある被熱処理板1の転倒方向を検出する転倒方向検出機構40と、転倒方向が検出された被熱処理板1の位置を検出する転倒位置検出機構50と、転倒方向検出機構40での検出結果に応じて、転倒位置検出機構50で検出された位置情報を基に、被熱処理板1の転倒を促進するように排出ベルト10を走行させた後、排出ベルト10を排出方向に走行させる排出判定機構60とを有する排出装置を具備する。【選択図】図１
2008256290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被熱処理物を搬送する複数本の搬送ローラーを配列した熱処理室内で順次に搬送される複数の前記被熱処理物を所定の温度プロファイルで熱処理する熱処理装置において、
前記複数本の搬送ローラーの下方に走行自在に設けられ、搬送途中で前記搬送ローラーから落下した前記被熱処理物を前記熱処理室の外部に排出する排出ベルトと、
前記排出ベルト上への前記被熱処理物の落下を検出する落下検出機構と、
前記排出ベルト上で前記搬送ローラーの上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある前記被熱処理物の転倒方向を検出する転倒方向検出機構と、
前記転倒方向検出機構により転倒方向が検出された被熱処理物の位置を検出する転倒位置検出機構と、
前記転倒方向検出機構での検出結果に応じて、前記転倒位置検出機構で検出された位置情報を基に前記被熱処理物の転倒を促進するように前記排出ベルトを走行させた後、前記排出ベルトを排出方向に走行させる制御機構とを有する排出装置を具備したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
被熱処理物が順次に搬送される複数の熱処理室が互いに上下に積み重ねられており、各熱処理室において、床面と搬送ローラー上面との距離または床面と天面との距離が前記搬送ローラーの配列ピッチの２倍以下であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
落下検出機構は、被熱処理物の落下を排出ベルトの変位、加速度、振動数、または張力のいずれかの波形信号の変化により検出する落下検出部を有することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項４】
転倒方向検出機構は、複数本の搬送ローラーの上方をワイヤーにて走行する互いに上下に配置された２個の接触子を含み、前記２個の接触子の各々の被熱処理物への接触順序で転倒方向を検出する転倒方向検出部を有することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項５】
転倒位置検出機構は、転倒方向検出部の走行距離より被熱処理物の転倒位置を検出する転倒位置検出部を有することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項６】
排出ベルトは、当該排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物の端部を係止する係止部を上面に有することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項７】
複数本の搬送ローラーの上方に、排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物の上端部を係止する係止部を下面に有する上部排出ベルトが走行自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項８】
各搬送ローラーの搬送方向前方および後方に、前記搬送ローラーの搬送面より下方を近接して覆うローラーカバーが設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項９】
排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物に衝突して前記被熱処理物を転倒もしくは破壊する衝突機構を有することを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項１０】
請求項１に記載された熱処理装置において、搬送途中で搬送ローラーから落下した被熱処理物を排出装置により外部に排出する方法であって、
前記搬送ローラーの下方の排出ベルト上への前記被熱処理物の落下を落下検出機構により検出し、
前記被熱処理物の落下が検知されたときに、前記排出ベルト上で前記搬送ローラーの上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある前記被熱処理物の転倒方向を転倒方向検出機構により検出するとともに、前記被熱処理物の位置を転倒位置検出機構により検出し、
前記被熱処理物の転倒方向が検知されたときに、前記転倒位置検出機構による位置情報を基に前記被熱処理物の転倒を促進するように前記排出ベルトを走行させた後、再び、被熱処理物の落下の検出と転倒方向および位置の検出とを順次に行い、
前記被熱処理物の転倒方向が検知されないときに、前記被熱処理物は前記排出ベルト上で横転状態にあると判定し、前記排出ベルトを一定の排出方向に走行させた後、初期位置に復帰させることを特徴とする被熱処理物の排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理装置および被熱処理物の排出方法に関し、特に搬送ローラより落下した被熱処理物を排出できる熱処理装置および被熱処理物の排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路基板、電子素子部品、ディスプレイ表示板等の用途の基板には、大面積化の要求がますます高まってきており、ガラス基板やガラスとセラミクス系材料とを混合材料からなる基板の開発が急速に進んでいる。これら電子部品用途の基板は、電極、誘電体、蛍光体等の材料を塗布等により膜形成した後、均一に乾燥、焼成するため、また表面改質のため、熱処理装置（炉）において所定の温度に保持された複数の独立した熱処理空間を搬送する熱処理が行なわれている。
【０００３】
熱処理される基板等の板状の被熱処理物（以下、被熱処理板という）の炉内搬送には、耐熱性を有する金属またはセラミクス系材料からなるチェーンベルト上に被熱処理板を載せて搬送する方法、複数列設置したセラミクス材料からなる円筒形状のローラー上に直接にあるいは耐熱性下板を介して被熱処理板を載せて搬送する方法がある。
【０００４】
ローラー搬送方式の熱処理装置（炉）の一部を図１２に示す。トンネル型の複数の熱処理室３が直列に連結されており、各熱処理室３には、モータにより回転する複数の搬送ローラー２が配列されている。各熱処理室３は、図示を省略するが、天面、床面および側面が断熱材で覆われ、室内を加熱するためのボトムヒーター，トップヒーターが上部および下部に設けられており、上記の複数の搬送ローラー２は、ボトムヒーターの上方かつトップヒーターの下方に配列されている。
【０００５】
複数の熱処理室３は、各々温度制御されていて、所定温度まで加熱する加熱ゾーンと、徐冷する徐冷ゾーンと、さらに常温程度まで冷却する冷却ゾーンとに区分されており、被熱処理板１は、高強度耐熱性の下板１０１に載せられ、回転している搬送ローラー２上に載せられることで、各ゾーンを順次に搬送され、所定の温度プロファイルで熱処理される。かかる熱処理装置の装置長さは数十ｍ以上が一般的である。
【０００６】
近年、熱処理にかかる生産タクトを短縮化し、時間当たりの生産能力を上げるために、被熱処理板の加熱速度ならびに冷却速度を上げる要望がある。しかし一般に、大面積の被熱処理板では、面内温度差が大きくなり、熱処理途中で亀裂が生じたり、割れたりする不具合が多発し、生産タクトの短縮は容易ではない。
【０００７】
上述のように下板を用いる方式では、被熱処理板の面内温度を精度よく均一に保持するために被熱処理板に比べて大面積とされるだけでなく、厚さも２倍以上とされるので、熱容量が非常に大きく、速やかな加熱および冷却は困難である。また下板に主としてセラミクス系である高強度耐熱性のものを用いる場合、購入費用はもとより、繰り返し使用のために熱処理後に行う表面洗浄または表面研磨加工に多大な費用を要する。
【０００８】
被熱処理板を搬送ローラー上に直接に載せて搬送する方式では、熱処理にかかる生産タクトは短いものの、多数の被熱処理板を搬送する間にローラー表面に付着物が生じ、そのような状態の搬送ローラーの複数本に接触する被熱処理板の裏面に傷が発生し、熱処理途中で被熱処理板に亀裂が発生したり、割れに至ることがある。そのため、被熱処理板の歪みや傷を抑えるべく、搬送ローラーのピッチを狭くし、ローラー表面を溶融シリカで形成することが提案されている（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−３１８０７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、被熱処理板を搬送ローラー上に直接に載せて搬送する方式では、搬送方向に対して次第に左右方向への位置ずれや回転が生じ、熱処理室内の側壁に接触するなどの原因で、被熱処理板に亀裂、割れが生じ、搬送ローラー間に落下して立ち上がり状態になる、などの不具合が発生することがある。
【００１０】
そのような場合、不具合な被熱処理板が後続の被熱処理板の搬送の障害となるので、熱処理装置の運転を停止せざるを得ず、再稼動まで半日以上の時間を要する。このような事態は頻繁に発生しているのが現状である。
【００１１】
近年では、被熱処理板の大面積化の要求、それに対応するための熱処理装置の長大化に伴い、不具合な被熱処理板を取り出すべく装置を室温程度まで冷却するのに、少なくとも４時間以上、概ね１日程度という長時間を要することにもなっている。装置が室温まで冷却されてからも、手動で被熱処理板を排出し、長時間の冷却の間に発生するローラーへの付着物等の確認やメンテナンスを行うことが不可欠である。
【００１２】
しかも上記の不具合が発生した場合、熱処理装置内において、数十枚に及ぶ被熱処理板の熱処理が中断され、滞留することになり、これらの被熱処理板は、熱処理品質を確保できずに規格外となり、すべて廃棄処理せざるを得ない。
【００１３】
将来的に、被熱処理板のさらなる大面積化、熱処理装置のさらなる長大化が見込まれ、不具合が発生した場合に、装置の室温までの冷却時間がますます長くなること、また、熱処理中断、滞留により、品質不良、廃棄に至る被熱処理板の枚数もますます増大することが予想される。かかる生産効率の低下、時間と熱エネルギーの多大な損失、廃棄量の増大は、地球環境保護のためにも避けなければならない。
【００１４】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、搬送ローラーより落下して後続の搬送の障害となる板状の被熱処理物を、熱処理運転を停止することなく排出できる熱処理装置および被熱処理物の排出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の熱処理装置は、板状の被熱処理物を搬送する複数本の搬送ローラーを配列した熱処理室内で順次に搬送される複数の前記被熱処理物を所定の温度プロファイルで熱処理する熱処理装置において、前記複数本の搬送ローラーの下方に走行自在に設けられ、搬送途中で前記搬送ローラーから落下した前記被熱処理物を前記熱処理室の外部に排出する排出ベルトと、前記排出ベルト上への前記被熱処理物の落下を検出する落下検出機構と、前記排出ベルト上で前記搬送ローラーの上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある前記被熱処理物の転倒方向を検出する転倒方向検出機構と、前記転倒方向検出機構により転倒方向が検出された被熱処理物の位置を検出する転倒位置検出機構と、前記転倒方向検出機構での検出結果に応じて、前記転倒位置検出機構で検出された位置情報を基に前記被熱処理物の転倒を促進するように前記排出ベルトを走行させた後、前記排出ベルトを排出方向に走行させる制御機構とを有する排出装置を具備したことを特徴とする。
【００１６】
また本発明の被熱処理物の排出方法は、上記の熱処理装置において、搬送途中で搬送ローラーから落下した被熱処理物を排出装置により外部に排出する方法であって、前記搬送ローラーの下方の排出ベルト上への前記被熱処理物の落下を落下検出機構により検出し、前記被熱処理物の落下が検知されたときに、前記排出ベルト上で前記搬送ローラーの上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある前記被熱処理物の転倒方向を転倒方向検出機構により検出するとともに、前記被熱処理物の位置を転倒位置検出機構により検出し、前記被熱処理物の転倒方向が検知されたときに、前記転倒位置検出機構による位置情報を基に前記被熱処理物の転倒を促進するように前記排出ベルトを走行させた後、再び、被熱処理物の落下の検出と転倒方向および位置の検出とを順次に行い、前記被熱処理物の転倒方向が検知されないときに、前記被熱処理物は前記排出ベルト上で横転状態にあると判定し、前記排出ベルトを一定の排出方向に走行させた後、初期位置に復帰させることを特徴とする。
【００１７】
上記の各構成によれば、搬送ローラから落下した板状の被熱処理物、特に立ち上がり状態にある被熱処理物を、速やかに横転させ、排出する処理を、個別に連続的に行なうことが可能であり、後続の被熱処理物の搬送の障害となるのを回避することができ、他の被熱処理物の熱処理は継続することができる。
【００１８】
上記の熱処理装置は、被熱処理物が順次に搬送される複数の熱処理室が互いに上下に積み重ねられており、各熱処理室において、床面と搬送ローラー上面との距離または床面と天面との距離が前記搬送ローラーの配列ピッチの２倍以下である構成であってよい。奥行きの深いタイプの熱処理装置に比べて、コンパクトであって、装置外表面の面積が少なくなるので、エネルギー利用効率が向上し、生産の高い熱処理が可能である。またこのように熱処理室が薄型であることから、上記の排出装置の効果が高い。
【００１９】
落下検出機構は、被熱処理物の落下を排出ベルトの変位、加速度、振動数、または張力のいずれかの波形信号の変化により検出する落下検出部を有するのが好都合である。
転倒方向検出機構は、転倒方向検出機構は、複数本の搬送ローラーの上方をワイヤーにて走行する互いに上下に配置された２個の接触子を含み、前記２個の接触子の各々の被熱処理物への接触順序で転倒方向を検出する転倒方向検出部を有するのが好都合である。
【００２０】
転倒位置検出機構は、転倒方向検出部の走行距離より被熱処理物の転倒位置を検出する転倒位置検出部を有するのが好都合である。
排出ベルトは、当該排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物の端部を係止する係止部を上面に有するのが好ましい。複数本の搬送ローラーの上方に、排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物の上端部を係止する係止部を下面に有する上部排出ベルトが走行自在に設けられているのが好ましい。ベルトを走行させて係止部にて被熱処理物を押し引きすることで横転容易となる。
【００２１】
各搬送ローラーの搬送方向前方および後方に、前記搬送ローラーの搬送面より下方を近接して覆うローラーカバーが設けられているのが好ましい。
排出ベルト上で立ち上がり状態にある被熱処理物に衝突して前記被熱処理物を転倒もしくは破壊する衝突機構を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の熱処理装置および被熱処理物の排出方法は、搬送ローラーで搬送しつつ熱処理している複数の板状被熱処理物につき、落下の有無およびその落下状態を検出し、落下した被熱処理物が立ち上がり状態にあるときには積極的に横転させて装置外に排出するもので、熱処理と並行して、後続の搬送の障害となる被熱処理物を排出できる。
【００２３】
したがって、従来のように、熱処理工程を緊急停止したり、熱処理装置を室温まで冷却し、障害物を取り除いてから、再稼動する必要がないので、稼働率が高く、生産効率が向上するとともに、熱エネルギー損失、および、熱処理を中断することで生じる廃棄の割合を大幅に低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
図１（ａ）（ｂ）に示す熱処理装置（炉）は、被熱処理板１を搬送する複数本の搬送ローラー２を配列した熱処理室３を有していて、順次に搬送される複数の被熱処理板１を、加熱、冷却を含む所定の温度プロファイルで熱処理するように構成されている。熱処理は、被熱処理板１の塗膜の乾燥や焼成、基材内部の応力緩和、表面特性の改善などである。
【００２５】
熱処理室３には、入口４の手前から出口５付近まで、上述の複数本の搬送ローラー２が所定のピッチで配列されている。搬送ローラー２の近傍には、ローラー表面の傷つきを防止するためのローラーカバー６が設置されている。熱処理室３にはまた、搬送途中で搬送ローラー２から落下した被熱処理板１を外部に排出するための排出口７が形成されるとともに、後述する排出装置が設置されている。
【００２６】
図２は、図１に示したのと同様の複数の熱処理室３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が上下に多段積みされていて、順次に複数の熱処理室３内を搬送される被熱処理板１を段階的な温度で熱処理するように構成された熱処理装置を示す。
【００２７】
この熱処理装置においては、各熱処理室３は、天面と床面との間の距離（高さ）は搬送ローラー２間のピッチの２倍以下とされている（床面と搬送ローラー上面との距離を搬送ローラー２間のピッチの２倍以下であっても構わない）。
【００２８】
各熱処理室３をこのように薄型にして多段積みすることで、装置外壁の表面積が小さくなり、表面放散熱量が大幅に低減され、熱エネルギーの利用効率が向上するとともに、従来の長大な装置に比べて設置床面積あたりの生産性が向上し、設備コスト、生産コストを大幅に低減できる。
【００２９】
その一方で、各熱処理室３を薄型化したことにより、落下した被熱処理板１による不具合が起こり易く、このため排出装置の効果が大きい。つまり、被熱処理板１は通常、２本以上の搬送ローラー２で支持され続けて搬送されており、割れた被熱処理板１は１本の搬送ローラー２で支持される状態を経てバランスをくずして落下するのであるが、上記のように床面と搬送ローラー上面との距離が２倍以下というように薄い場合に、被熱処理板１の立ち上がりによる不具合が起こり易く、排出装置の効果が大きい。
【００３０】
図１（ａ）（ｂ）を参照しながら排出装置について説明する。排出装置は、複数本の搬送ローラー２の下方および上方に各々、排出口７近傍まで走行自在に設けられた排出ベルト１０，２０と、下方の排出ベルト１０上への被熱処理板１の落下を検出する落下検出機構３０と、排出ベルト１０上で搬送ローラー２の上方に一部が突き出る立ち上がり状態にある被熱処理板１の転倒方向を検出する転倒方向検出機構４０と、転倒方向検出機構４０により転倒方向が検出された被熱処理板１の位置を検出する転倒位置検出機構５０と、転倒方向検出機構４０での検出結果に応じて、転倒位置検出機構５０で検出された位置情報を基に被熱処理板１の転倒を促進するように排出ベルト１０，２０を走行させた後、排出ベルト１０を排出口７に向かう排出方向に走行させる排出判定機構６０（制御機構）とを有している。
【００３１】
被熱処理板１は、長手方向を搬送方向（図中の右方向）に向けて搬送することとしている。図示した被熱処理板１ａは、正常に搬送されて出口５の近傍に達し、まもなく熱処理を完了する状態を示している。この被熱処理板１ａは、長さＬＦ，幅ＷＦを有しており、複数の搬送ローラー２で構成される水平方向の搬送面（以下、ローラー搬送面という）上に水平に保持されている。
【００３２】
被熱処理板１ｂ、１ｃは、割れて搬送ローラー２から落下した状態を示す。落下の態様には一般に、（１）被熱処理板１がローラー搬送面上に保持されながら搬送ローラー２の幅方向の片側へと次第にずれていき、落下する；（２）被熱処理板１の先行部分がいずれかの搬送ローラー２に当たり、被熱処理板１がその搬送ローラー２と手前の搬送ローラー２との間隙に入り込むように回転して同間隙の下方に落下する；（３）被熱処理板１に亀裂が入り、割れに至り、落下する、が見られる。かかる落下の原因は、搬送ローラー２の半径のばらつき、搬送ローラー２が高温になることで中央部が撓んだ状態で回転すること、被熱処理板１自体の平面内での撓み等である。
【００３３】
実際には、図示した被熱処理板１ｃのように、破線で示した正常な被熱処理板１を長手方向に２〜３分割した長さとなって、ローラー搬送面から一部が突き出るように排出ベルト１０上で立ち上がった状態、が多く見られる。被熱処理板１として、縦１２００mm横９００mm厚さ３mmのガラス基板を、２００〜５００ｍｍピッチで配列した搬送ローラー２で搬送して、最高温度が４５０℃となる温度プロファイルで熱処理した場合には、搬送方向（基板長手方向）と交わる方向の亀裂が生じて前後に分割された割合は、落下した被熱処理板１の総数の６０〜８５％という高率であった。立ち上がった被熱処理板１ｃは、後続の被熱処理板１の搬送の障害となるので、このような被熱処理板１ｃをも速やかに排出するために排出装置が設けられている。
【００３４】
以下、排出装置について詳述する。
搬送ローラー２の下方および上方に設けられた排出ベルト１０，２０は各々、プーリー１１，１２，２１，２２等に架け渡されていて、走行自在である。下方の排出ベルト１０は、搬送ローラー２の配列の片側（図では手前側）寄りに配置されている。上方の排出ベルト２０は、搬送ローラー２の配列のもう片側（図では奥側）寄りに配置されており、ベルト昇降駆動機構２３によってローラー搬送面との距離を調節可能である。
【００３５】
排出ベルト１０，２０には、被熱処理板１の端部を係止するための係止部７０が、ベルト走行方向に沿って、少なくとも搬送ローラー２間のピッチＰＮ以下の間隔で複数個（少なくとも２個）取付けられている。この係止部７０は、被熱処理板１が天面などに引っかかるように立ち上がっている場合に、その被熱処理板１を押し引きして横転させる役割を担う。搬送ローラー２の配列の上下双方に排出ベルト１０，２０を配置したこともこの横転に有効である。排出ベルト１０の近傍には、被熱処理板１を強制的に転倒あるいは破壊するための衝突部８０も設けられている。係止部７０，衝突部８０については後述する。
【００３６】
落下検出機構３０は、下方の排出ベルト１０を構成要素とするもので、この排出ベルト１０に落下検出部たる張力検出部３１が架設されている。張力検出部３１は、排出ベルト１０の一部を案内プーリー３２，３３により下方に案内したＵ字状部分に載せられていて排出ベルト１０に連動する検出用プーリー３４を、バネ３５によって固定部３６に連結したもので、落下物が排出ベルト１０に接触することで起こる排出ベルト１０の張力値の変化を、プーリー３４の変位にて波形として検出し、排出判定機構６０に電気信号として送る。いわば３点ロール法を改善した張力測定方法である。かかる張力値の測定は、排出ベルト１０に連動するひずみゲージの付設や加速度センサーによっても可能である。
【００３７】
排出ベルト１０，２０は、図示したような単一のベルトでもよいし、ワイヤーロープを複数本配列してなるものであってもよく、また図示したように無端状のものでもよいし、両端部をプーリーに固定して巻き取る方式でもよい。
【００３８】
これら排出ベルト１０，２０には、耐熱強度が大きく、熱膨張の少ない材料が好適に使用できる。熱処理装置がガラス基板の焼成炉である場合には、同焼成炉で用いられるガラス軟化点以下の温度領域で高温強度のある材料、たとえば、カーボン繊維（ロープ状）、インコネル合金、ステンレス鋼、チタン合金、アルミ合金、銅、または銅合金などを使用できる。
【００３９】
これらの材料からなる排出ベルト１０，２０について、ベルト幅を基板幅ＷＦの０．０１〜０．５倍として（後述する係止部７０を２箇所に付設）、上述のガラス基板を実際に熱処理しつつ張力検出精度について調べたところ、ベルト材質による差はほとんどなく、
ベルト幅が基板幅ＷＦの０．３倍以下のときに、特に０．０５倍〜０．１倍のときに、判定が容易な信号が得られ、搬送性にも優れていた。
【００４０】
転倒方向検出機構４０は、張力検出部３１によって落下が検出されたときに動作するもので、プーリー４１，４２により走行されるワイヤーロープ４３に転倒方向検出部４４が取り付けられている。
【００４１】
この転倒方向検出部４４は、入口４近傍で待機していて、プーリー４１，４２によりワイヤーロープ４３が走行されるにしたがって出口５に向かう方向に移動し、ローラー搬送面の上方に突き出た被熱処理板１があるとそれに接触して転倒方向を検出し、待機位置に戻る、という一往復運動をする。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）に詳細に示すように、転倒方向検出部４４は、ワイヤーロープ４３に下垂した軸部４５に互いに上下に位置するように且つ各々回転可能に支持された２つの接触子４６と、各接触子４６の回転に応じて作動する機械式スイッチ４７とで構成されている。
【００４３】
接触子４６は、軸部４５に支持された回転軸４８から前方に延びているもので、先端部が対象物に接触したときに回転軸４８と一体に回転し、回転軸４８の外周に設けられた凸部４９が機械式スイッチ４７に接触し、それにより作動する機械式スイッチ４７からの電気信号が信号線４７ａを通して基板排出判定機構６０に送られ、記録される。
【００４４】
図４を参照して説明する。図４（ａ）に示すように、被熱処理板１が、その下端が排出方向（矢印方向）前方に位置するように傾斜して転倒している場合、上側の接触子４６が先に被熱処理板１に接触して回転し、この接触子４６に対応する上側の機械式スイッチ４７が作動する。このため、Ａ部に電気信号のＯＮ／ＯＦＦの動作を模式的に示したように、上側の機械式スイッチ４７がＯＮ、下側の機械式スイッチ４７がＯＦＦとなる。
【００４５】
図４（ｂ）に示すように、被熱処理板１が、その上端が排出方向（矢印方向）前方に位置するように傾斜して転倒している場合、下側の接触子４６が先に被熱処理板１に接触して回転し、この接触子４６に対応する下側の機械式スイッチ４７が作動する。このため、Ａ部に電気信号のＯＮ／ＯＦＦの動作を模式的に示したように、上側の機械式スイッチ４７がＯＦＦ、下側の機械式スイッチ４７がＯＮとなる。
【００４６】
このように、互いに上下に配置された２つの接触子４６による電子信号の時間差により、つまり電気信号のＯＮの動作順により、異なった信号が送られることとなり、被熱処理板１の転倒方向（傾き方向）を高温の熱処理室１内でも容易に検出できる。接触子４６による電気信号が送られた後は、転倒方向検出部４４は待機位置に戻される。
【００４７】
なおワイヤーロープ４３には、高温強度の高いものを用いることができる。ステンレス鋼製（SUS316-WPA製、直径φ２mm）のもので良好な結果を得たが、φ３．１５mm(JIS G3535準拠、6x7構成)以上のロープを用いてもよい。
【００４８】
接触子４６の材料は、ステンレス鋼ＳＵＳ３１６で良好な結果を得たが、他にチタン、インコネル、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ、真鍮などを用いることができる。
再び図１を参照して説明する。転倒位置検出機構５０は、ワイヤーロープ４３を挟んだ一対のローラ５１，５２を転倒位置検出部５３とするもので、被熱処理板１の転倒方向が認識されると同時に、転倒方向検出部４４が到達した位置を転倒位置として認識して、ワイヤーロープ４３の走行距離に相応するローラ５１，５２の回転数に相応する電気信号が、排出判定機構６０に送られ、記録される。
【００４９】
これにより排出判定機構６０は、転倒方向検出機構４０での検出結果に応じて、転倒位置検出機構５０で検出された位置情報を基に、被熱処理板１の転倒を促進する排出ベルト１０，２０の走行方向を決定し、それに基づき走行動作を開始する。
【００５０】
この際の被熱処理板１の転倒を促進する排出ベルト１０，２０の走行時に上述の係止部７０が大きな役割を果たす。
図５（ａ）（ｂ）に係止部７０を示す。係止部７０は、被熱処理板１の転倒のために押し込み・引き出しの動作をなすもので、排出ベルト１０，２０上にベルト長手方向に沿って複数個設けられている。
【００５１】
各係止部７０は、ベルト上面に固定された概ね平板状のベース７１上にベルト幅方向に沿って配置された平板状のストッパ７２と、ベース７１上の凸状の支持部７３の回転軸７４に回転可能に支持されたＪ字型金具７５とで構成されている。Ｊ字型金具７５は、ストッパ７２近傍に鉤部７６が位置するように配置され、中央部で回転軸７４にて支持され、鉤部７６に背反する端部には錘７７が設けられている。ベース７１上には、支持部７３の周囲に、ストッパ７２側が低くなった傾斜面７８が形成されるとともに、錘７７を収容する凹部７９が形成されている。Ｊ字型金具７５の高さはストッパ７２の高さＰＨ以下である。
【００５２】
このような係止部７０が複数個、ローラー間ピッチＰＮ以下の間隔で、隣り合うＪ字型金具７５の鉤部７６が互いに逆向きになる向きに配置されている。このことにより、排出ベルト１０，２０をローラー間ピッチＰＮの概ね１〜２倍以上走行させることで、被熱処理板１を容易に横転させることが可能となっている。
【００５３】
図６を用いて係止部７０による被熱処理板１の転倒方法について説明する。
図６（ａ）は、被熱処理板１が、その下端が排出方向（矢印方向）前方に位置するように傾斜して転倒しており、被熱処理板１の下端がストッパ７５どうしの間に位置している状態を示す。
【００５４】
この場合、排出ベルト１０を図中の矢印Ａ方向に走行させると、ストッパ７２が被熱処理板１の下端を押して被熱処理板１を立ち上がらせてしまうので、このようなことがないように、転倒方向検出機構４０で検出される転倒方向に基づいて、排出ベルト１０の走行方向が制御される。つまり、排出ベルト１０は図中の矢印Ｂ方向に走行され、被熱処理板１はその下端がストッパ７２に当たった状態で徐々に横転する。
【００５５】
図６（ｂ）は、被熱処理板１が、その下端が排出方向（矢印方向）前方に位置するように傾斜して転倒しており、被熱処理板１の下端がＪ字型金具７５どうしの間に位置している状態を示す。
【００５６】
排出ベルト１０を矢印Ａ方向に走行させた後、Ｂ方向に走行させると、図示したように、被熱処理板１はその下端がＪ字型金具７５に接触し、鉤部７６に半固定され、排出ベルト１０の走行にしたがって徐々に引き出されて横転する。
【００５７】
上述の排出ベルト２０の係止部７０も同様に動作する。
被熱処理板１が横転してほぼ水平になったら、Ｊ字型金具７５の鉤部７６側が傾斜面７８に向けて押され、被熱処理板１は自然に鉤部７６から外れる。この状態になったことが張力変化で検出されたら、排出ベルト１０は排出方向に走行され、排出ベルト１０上の被熱処理板１は排出口７を通じて排出される。これにより一連の排出動作が完了する。
【００５８】
ただし係止部７０は、張力検出精度の観点からは少ない方が望ましい。２ヶ所に付設することでも被熱処理板１を転倒させる機能は果たす。
なお、搬送ローラー２の下方の排出ベルト１０やワイヤーロープ４３（およびそれぞれの駆動機構等）は、ここでは、もっとも単純で設備コストがかからない１列としたが、複数列配置することで、より高い効果が得られる。搬送ローラー２の上方の排出ベルト２０は必ずしも設けなくともよいが、設けるのが好ましく、複数列配置するのがより好ましい。
【００５９】
ワイヤーロープ４３は、より細い径にして複数列配置すれば、隣り合うワイヤーロープ４３どうしの間隔が狭くなり、各ワイヤーロープ４３に設ける転倒方向検出部４４が被熱処理板１に接触する確率が高まり、検出精度がより高くなる。
【００６０】
図７に上述したローラーカバー６を示す。ローラーカバー６は、転倒した（転倒させた）被熱処理板１（図４、図６参照）の接触による搬送ローラー２の傷つきを防止するためのもので、搬送ローラー２の搬送方向前方側および後方側のそれぞれに、搬送ローラー２に近接するように、かつローラー搬送面よりも下方の搬送ローラー２を全長にわたって覆うように設けられている。
【００６１】
各ローラーカバー６は、ローラ軸心に沿う方向に延びる細幅のカバー６ａ（横カバー６ａという）を互いに上下に２本配置するとともに、ローラ軸心に垂直な方向に延びる細幅のカバー６ｂ（縦カバー６ｂという）を複数本配置して、横カバー６ａどうしを連結している。横カバー６ａ，縦カバー６ｂは丸棒状もしくは板状であってよい。
【００６２】
縦カバー６ｂは、被熱処理板１の幅ＷＦ当たりに、少なくとも２本配置することが望ましい。なるべく多く配置する方が、被熱処理板１の小片が発生しても搬送ローラー２と接触率は低くなるのであるが、あまり多いと搬送ローラー２の加熱温度精度に影響が出る。被熱処理板１の幅ＷＦ当たりに３本〜６本、すなわち幅ＷＦの０．２〜０．５倍のピッチで配置することが、加熱温度精度に影響を及ぼすことなく搬送ローラーの傷つきをなくすために効果的である。
【００６３】
具体例を挙げると、ローラーカバー６の材料にＳＵＳ３１６を用い、縦カバー６ｂを３本配置したときには、つまり被熱処理板１の幅ＷＦに対して約０．５倍としたときには、被熱処理板１が巾方向に割れることはめったにないこともあって、搬送ローラー２の傷つきは全くなかった。ローラーカバー６の材料には他に、チタン、インコネル、ハステロイ、ＳＵＳ３１０Ｓ、真鍮、セラミクス系、銅合金などが使用できるが、これに限られるものではない。
【００６４】
図８に上述した衝突部８０を示す。
図８（ａ）は先に図１を用いて説明した熱処理装置と同様の熱処理装置を搬送方向に垂直な方向の断面にて示している。
【００６５】
搬送ローラー２の下方の排出ベルト１０は２列に配置されており、これら２列の排出ベルト１０に跨るように衝突部８０が着脱自在に設けられている。排出ベルト１０が２列以上あることは、このように衝突部８０を取り付けられるだけでなく、落下検出精度が高くなり、排出動作も容易である。
【００６６】
衝突部８０は、通常は入口近くの予熱ゾーンに待機していて（図１参照）、抵抗加熱ヒータ−８１，８２などの予備加熱装置により所定の温度に、たとえば被熱処理板１がガラス基板である場合には焼成温度よりも１２０℃以上高い温度〜軟化温度以下の温度に加熱されており、必要時に一時的に排出ベルト１０に装着される。
【００６７】
この衝突部８０は、図８（ｃ）に示すように、ひし形のフレーム構造をしていて、対角をなす一対のコーナー部を結ぶ方向の幅が被熱処理板１の幅ＷＦ以上であり、同コーナー部に設けられた取付部８３で排出ベルト１０に取り付けられることで、排出ベルト１０の走行に伴われて、コーナー部８４が先行する形で出口５（図１参照）に向かって高速に、たとえば１５〜４０秒以内に移動可能である。
【００６８】
衝突部８０の周縁部分は、図８（ｂ）に示すように、外端寄りほど厚みが小さくなっており、この断面Ｖ字状の外端部によって、立ち上がり状態にある被熱処理板１を熱応力差と衝撃力とにより破壊可能である。
【００６９】
Ｖ字状部の頂角θ１は１５〜４５゜が好ましい。また先行していくコーナー部８４の頂角θ２は９０゜〜１３５゜が好ましい。頂角θ２が９０゜に近づくにつれて、転倒もしくは破壊が効果的、容易となる。上述のガラス基板については、頂角θ２が１２０℃のとき、搬送速度が６００〜１８００ｍｍ／ｍｉｎにおいて、室温程度の温度でも、衝撃力により容易に転倒可能であった。
【００７０】
なおこの衝突部８０には、移動中にその周縁部分（刃先部分）が温度低下しないように、蓄熱作用を発揮させるべく、ステンレス３１６製の幅１５mm厚さ５mmの厚肉の金属製フレーム８５が付設されている。抵抗加熱ヒーター８１，８２に代えて誘導加熱手段を用いてもよく、それにより、同様の効果が得られるだけでなく、設備をよりコンパクトにできる。
【００７１】
上記の熱処理装置において、搬送途中で搬送ローラーから落下した被熱処理板を排出する動作およびその判定手順について、図９を参照しながら説明する。ここでは、被熱処理板を基板と呼び、搬出ベルトを単にベルトと呼ぶ。
【００７２】
「排出処理開始」された状態では、複数の基板が連続して搬送ローラー上に載せられ、一定方向に搬送されつつ熱処理されている。それに並行して、ステップ（Ｓ１）において、搬送ローラーから落下する基板が張力検出機構によって常時監視され、基板落下の検出の有無が、張力検出部からの張力波形信号をもとに判定される。
【００７３】
落下検出ありと判定されたとき、ステップ（Ｓ２）で、転倒方向検出機構によって基板の転倒方向の検出が行なわれると同時に、転倒位置検出機構によって基板の転倒位置の測定が行なわれる。
【００７４】
そして、ステップ（Ｓ３）で、基板の転倒の判定が行なわれる。
転倒方向が検出されなかったときは、ベルト上で基板が横転していると判定され、ステップ（Ｓ１１）の排出動作が実施されることになり、ベルトが基板排出方向に走行され、ベルト上の基板が排出口の外へ排出される。
【００７５】
転倒方向が検出されたときは、ベルト上で基板が横転していないと判定され、ステップ（Ｓ４）で、プーリーの回転角度の調整によりベルトが弛められ、ベルトが張力０となって炉床に接触する程度まで所定の距離だけ垂れ下げられる。
【００７６】
この段階で、立ち上がり状態にあった基板がベルト上に横転することもあるが、次のステップ（Ｓ５）で、プーリーによりベルトが張力をもって張られ、搬送ローラー間のピッチＰＮの２倍分の距離だけ、先に検出された基板転倒方向に応じてその転倒を助長する方向に走行される。
【００７７】
この際には、上述のステップ（Ｓ２）で基板の転倒位置が認識されているため、転倒動作を速やかに開始できるとともに、該ベルトに付設されているＪ字型金具等の係止部の数が少ないときも転倒基板の近くに係止部を接近させることができる。
【００７８】
次のステップ（Ｓ６）で、落下検出機構によるベルトの張力値に基づいて、ベルト上に基板が横転しているか、の判定が行なわれる。
横転している場合、ステップ（Ｓ１１）の排出動作が行なわれる。
【００７９】
横転していない場合、ステップ（Ｓ７）で、ベルトがローラー間ピッチＰＮの０．５倍ほど逆方向に走行される。
次のステップ（Ｓ８）で、再度、張力検出部によるベルトの張力値に基づいて、ベルト上に基板が横転しているか、の判定が行なわれる。
【００８０】
横転していない場合、ステップ（Ｓ４）からステップ（Ｓ８）が繰り返される。横転している場合、ステップ（Ｓ１１）の排出動作が行われる。
ステップ（Ｓ１１）の排出動作の後、ステップ（Ｓ９）で、ベルトは元の位置、つまり原点位置まで復帰するように走行される。
【００８１】
この一連の排出処理が終了したら、排出処理開始の状態に戻る。
ただし、ステップ（Ｓ１１）までの排出動作が行なわれたかが不確実である場合、たとえば検出器の信号トラブル等が懸念される場合、立ち上がり状態にある基板を強制的に転倒もしくは破壊する強制排出処理が実施される。
【００８２】
たとえば、ステップ（Ｓ８）で、転倒方向が検出されているにも関わらず基板が横転しているとの判定があり、かつ、既にステップ（Ｓ４）〜ステップ（Ｓ８）が所定の回数だけ（たとえば３回）繰り返されている場合に、特別な手順として、自動もしくは手動により、ステップ（Ｓ１０）の「強制排出処理」が実施される。
しかる後に、ステップ（Ｓ１１）の排出動作、ステップ（Ｓ８）のベルトの原点復帰を経て、排出処理の終了とされ、排出処理開始に戻る。
【００８３】
以上のようにすることにより、後続の搬送の妨げとなる基板を通常搬送時間の１／２以下で排出することができる。他の基板の熱処理を途中で中断する必要はなく、ヒーターの通電および稼動のための電気制御動作を全く止めることなく連続的に熱処理が継続できる。
【００８４】
したがって、従来のように熱処理装置を室温程度まで（少なくとも約５０℃の安全温度領域以下まで）冷却し、装置内部を開放して、基板を手で除去したり、搬送ローラーの傷を検査するといった処理は不要である。
【００８５】
次に、被熱処理板（基板）の落下をベルトの張力を利用して検出する具体的手法について説明する。
ローラーから落下する被熱処理板（以下基板）の速度ｖ（ｍ）は、空気の抵抗を無視して、次のように表される。
【００８６】
ｖ＝√（２・ｇ・ｈ）・・(1)
ｇは重力加速度（ｄｖ／ｄｔ）であって、９．８１m/sec2である。ｈは落下高さ（ｍ）であって、ここでは（０．５〜２）・ＰＮの範囲（但しＰＮはローラー間のピッチ（ｍ））と規定する。
【００８７】
よって、最大速度ｖmax（m/sec）および最小速度ｖmin（m/sec）は、上記の(1)を用い、上記のように規定する落下高さの最大値である２・ＰＮを採用したとき、ローラー間のピッチＰＮの関数として以下のように表される。
【００８８】
ｖmax＝√（４・ｇ・ＰＮ）・・(2)
ｖmin＝√（ｇ・ＰＮ）・・(3)
よって、ｖ＝ｋ・√ＰＮ・・(4)
ｋは本発明で使用した定数と定義した。搬送ローラからの高さにより、ｋは３．１〜６．３となった。
【００８９】
基板落下の際の衝撃力ＰＦ（kgm/sec2）は次のように求められる。
所定の大きさの基板について、Ｗを基板幅（ｍ）、ｔを基板厚さ（ｍ）、ρを基板比重（kg/m3）としたとき、割れた基板の質量ｍ（kg）は、割れ方にもよるが検証の中で落下した基板全体質量の割合から、そしてロール間ピッチに対して搬送方向の長さが０．４〜２倍以下であることから、次式で定義できる。
【００９０】
ｍ＝（０．４〜２．０）・Ｗ・ＰＮ・ｔ・ρ・・(5)
落下基板が初速ｖ0（＝０とする）から落下速度ｖまで時間τ（sec）の間に変化する運動量が張力に影響していることから、次式が得られる。
【００９１】
ＰＦ＝ｍ・（ｖmax−ｖ0）／τ・・(6)
(2)(6)式を用い、割れた基板の質量ｍは、(5)式における（０．４〜１．０）・ＰＮ・Ｗ・ｔ・ρであるとして、次式が得られる。
【００９２】
ＰＦmin＝０．４・Ｗ・ｔ・ρ・√ｇ・ＰＮ~(2/3) ／τ・・(7)
ＰＦmax＝２・Ｗ・ｔ・ρ・２・√ｇ・ＰＮ~(2/3)／τ
＝４・Ｗ・ｔ・ρ・√ｇ・ＰＮ~(2/3) ／τ・・(8)
(6)式で表されるＰＦは、質量と速度を乗じて時間で除しているが、力の単位つまり張力と同一単位系となる。ベルトの張力にて検出可能な最小の閾値張力ＦＫ（kgf）をＰＦmin／２として算出すると、張力の閾値ＦＫは次式で定義できる。
【００９３】
ＦＫ＝０．２・Ｗ・ｔ・ρ・√ｇ・ＰＮ~(2/3)・・(9)
張力の検出値Ｆ（ｋｇf）は、機械の駆動系、摩擦によって決まる初期張力Ｆ０と、張力の閾値ＦＫから、次式で表される。
【００９４】
Ｆ＝Ｆ０＋ＦＫ・・(10)
本発明を実施するに当たって、基板の厚さｔは、ローラー間のピッチＰＮに対して適正範囲があり、次の範囲にある。
【００９５】
０．００１・ＰＮ＜ｔ＜０．０２・ＰＮ・・(11)
式(7)(8)(11)より、次のように表わせる。
ＰＦmin  ＝０．０００４・Ｗ・ρ・√ｇ・ＰＮ~(2/3) ／τ・・(12)
ＰＦmax  ＝０．０８・Ｗ・ρ・２・√ｇ・ＰＮ~(2/3)／τ・・(13)
よって、閾値ＦＫは次式で定義でき、ローラー間ピッチＰＮの３／２乗に係数をかけた値である。ガラス基板の厚さの効果を考慮して、本発明装置において、この閾値を用いて、落下検出機構の判定を実施している。
【００９６】
ＦＫ＝０．０００２・Ｗ・ρ・√ｇ・ＰＮ~(2/3)・・(14)
図１０は、式(14)に基づく、ローラー間ピッチＰＮと張力の検出可能範囲との関係を示す。２本の曲線は、搬送ローラから落下した被比熱処理基板の大きさにより検出されるベルト張力の適用範囲を示したものである
図１１に、基板落下の際に検出される張力波形の一例を示す。
【００９７】
ベルトの重量による初期張力Ｆ０のときに、落下基板がベルトに載った際の張力増加分ΔＦが加算された張力Ｆにつき、その張力Ｆが、所定の閾値（ΔＦ＋Ｆｋ）を越えたときに、基板の落下が発生したとして検出する判定方法を実施する。初期張力と上述の張力閾値とを用いて、ベルト上への基板落下を検出するのである。
【００９８】
たとえば上述のステップＳ５で、張力波形図において、張力Ｆの値が閾値を越え、落下として検出された後、一定の張力値（概ね（Ｆ０＋ΔＦ）以上で（Ｆ０＋Ｆmax）以下）が、所定の時間ＴＦ（概ね８〜１５秒）だけ安定して保持されたときに、基板がベルト上に落下し横転したものと基板排出判定機構で判定し、該ベルトを排出方向に走行させて基板を排出するという排出動作を行い、その後の図中のＴｅｎｄ時点で初期張力Ｆ０となっているかを基板排出判定機構により判定し、初期張力Ｆ０となっている場合に、ベルトを原点位置まで復帰させ、排出処理完了とする。
【００９９】
なお被処理板１は、１枚の単体であっても複数層からなる積層体であってよいし、大きさは装置の幅の制限以内であれば他には制限はない。材料は、結晶質や非結晶質組織を有する、ケイ酸塩ガラス、ソーダガラス、ホウ珪酸ガラス、鉛ガラス、これら成分を複数種類混合してなる板ガラス材の他、前記ガラス質から派生した材料、たとえば、結晶粒制御した強化ガラス、表面の一部または全面に反射防止膜または耐酸性表面処理等の皮膜が形成されたガラス板や、セラミクス系板であってもよい。その他、破壊はできなくとも転倒可能な金属板、さらには板状の焼き食品にも、本発明の装置および方法を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の熱処理装置および被熱処理物の排出方法は、回路基板、電子部品、ディスプレイ表示板等の用途の基板など，板状物の熱処理に広く有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態の熱処理装置の概略構成を一部破断して示す斜視図および側面図
【図２】本発明の他の実施形態の熱処理装置の概略構成を示す断面図
【図３】図１及び図２の熱処理装置に設けられる転倒方向検出機構の構成を説明する模式図および斜視図
【図４】図３の転倒方向検出機構の動作を説明する模式図
【図５】図１及び図２の熱処理装置に設けられる係止部の構成を説明する側面図
【図６】図５の係止部の動作を説明する側面図
【図７】図１及び図２の熱処理装置に設けられるローラーカバーの断面図および側面図
【図８】図１及び図２の熱処理装置に設けられる衝突部の構成を説明する断面図および斜視図
【図９】図１及び図２の熱処理装置における排出処理を説明するフロー図
【図１０】図１及び図２の熱処理装置におけるローラー間ピッチとベルト張力との相関図
【図１１】図１及び図２の熱処理装置に設けられる基板落下検出機構における張力波形の説明図
【図１２】従来の熱処理装置の断面図
【符号の説明】
【０１０２】
１    被熱処理板
２    搬送ローラー
３    熱処理室
６    ローラーカバー
７    排出口
10,20 排出ベルト
30    落下検出機構
31    落下検出部
40    転倒方向検出機構
44    転倒方向検出部
46    接触子
50    転倒位置検出機構
53    転倒位置検出部
60    排出判定機構
70    係止部
75    Ｊ字型金具
80    衝突部
81,82 抵抗加熱ヒーター
LF    被熱処理板の長さ
WF    被熱処理板の幅
PN    ローラー配列ピッチ
PH    Ｊ字型金具の高さ方向の長さ
FK    張力による基板落下検出範囲
F     張力
TF    張力の安定時間
【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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