(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材の加工を行う焼入れ加工装置であって、
前記被加工材を長手方向に搬送する搬送機構と、
前記搬送機構よりも前記被加工材の搬送方向の下流側に配置され、前記被加工材を支持する支持機構と、
前記被加工材を加熱する加熱機構と
を有し、
前記支持機構は、前記被加工材の外面に当接し、冷却媒体を通過させる中空構造を内部に具備するロールを含み、
前記ロールは、
前記被加工材の外面に当接する外輪部と、
前記外輪部の内側に配置され、前記外輪部を回転可能に支持するものであって、前記中空構造を内部に具備する軸と、
前記外輪部と前記軸との間に配置されたすべり軸受と
を含み形成されていることを特徴とする焼入れ加工装置。
【請求項２】
前記加熱機構よりも前記被加工材の搬送方向の下流側に配置され、前記被加工材を把持するとともに当該被加工材に対して曲げ荷重を付加し得る把持機構を更に有することを特徴とする請求項１に記載の焼入れ加工装置。
【請求項３】
前記外輪部は、非磁性体で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼入れ加工装置。
【請求項４】
前記非磁性体は、セラミックスまたは樹脂であることを特徴とする請求項３に記載の焼入れ加工装置。
【請求項５】
前記軸は、ロールフォルダに回転不能に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項６】
前記外輪部の内側は、円筒形状であって断面視で平であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項７】
前記すべり軸受は、当該すべり軸受の軸方向全域にわたりスリットが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項８】
前記すべり軸受は、前記ロールの軸方向に連続的に複数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項９】
前記すべり軸受の硬度は、前記軸の硬度よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項１０】
前記すべり軸受は、前記外輪部に締り嵌め挿入されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項１１】
前記支持機構は、前記被加工材の搬送方向の異なる位置において、複数の前記ロールが並べて配置されるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【請求項１２】
前記加熱機構よりも前記被加工材の搬送方向の下流側に配置され、前記加熱機構によって加熱された前記被加工材の加熱部分を冷却する冷却機構を更に有することを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の焼入れ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材の加工を行う焼入れ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、ロールを含み構成された第１の支持機構において、送り機構から送られてきた被加工材である鋼管を支持しつつ、送り方向の下流側に送り、支持機構の下流側に配置された加熱機構において、送られてきた鋼管を加熱し、そして、加熱機構の下流側に配置された第２の支持機構において、送られてきた鋼管を支持しながら所定の方向に移動することによって加熱機構により加熱された被加工材の部分に曲げ荷重を与えて、鋼管を所望の形状に曲げ加工する加工装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３０４８９３号公報
【特許文献２】特許第４８２５０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載の加工装置では、第１の支持機構において被加工材である鋼管をロールで支持する支持位置と、加熱機構との間の距離は、加工製品の端部からの余長になる部分であるため、加工製品の歩留まりの観点からは、短い方がよい。しかしながら、被加工材をロールで支持する支持位置と加熱機構との間の距離を短くするために、加熱機構に対してロールを近づけすぎると、加熱機構による加熱によりロールが高温となる。その結果、ロールが損傷する。この点、上述した特許文献１に記載している加工装置では、何ら考慮されていない。そのため、加熱機構からの熱によるロールの損傷が無く、加熱機構に対してロールをより近くに配置することによって、加工製品の歩留まりの向上を実現することが困難であるという課題があった。【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、加熱機構からの熱によるロールの損傷が無く、加熱機構に対してロールをより近くに配置することによって、加工製品の歩留まりの向上できる焼入れ加工装置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】
【０００６】
本発明の焼入れ加工装置は、被加工材の加工を行う焼入れ加工装置であって、被加工材を長手方向に搬送する搬送機構と、搬送機構よりも被加工材の搬送方向の下流側に配置され、被加工材を支持する支持機構と、被加工材を加熱する加熱機構とを有して構成している。支持機構は、被加工材の外面に当接し、冷却媒体を通過させる中空構造を内部に具備するロールを含み形成している。ロールは、被加工材の外面に当接する外輪部と、外輪部の内側に配置され、外輪部を回転可能に支持するものであって、中空構造を内部に具備する軸と、外輪部と軸との間に配置されたすべり軸受とを含み形成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、加熱機構からの熱によるロールの損傷が無いため、加熱機構に対してロールをより近くに配置できるので、加工製品の歩留まりを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る焼入れ加工装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態を示し、図１に示す支持ロールの概略構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の具体的態様例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受の組み付け方法の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態を示し、図５Ａに示すすべり軸受を拡大した図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施形態を示し、図５Ａに示すすべり軸受の組み付け方法における断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明の実施形態を示し、図５Ｃに示すすべり軸受の取り外し方法における断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の形状の具体的態様例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の形状の具体的態様例を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の形状の具体的態様例を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の配置の具体的態様例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の配置の具体的態様例を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部の配置の具体的態様例を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、比較例を示し、外輪部と軸との間に転がり軸受を設けた場合の例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、比較例を示し、図８Ａに示す外輪部の内側に発生する応力を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の実施形態を示し、外輪部と軸との間にすべり軸受を設けた場合の例を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、本発明の実施形態を示し、図８Ｃに示す外輪部の内側に発生する応力を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、比較例に係る支持ロールを示し、軸とロールフォルダとの間に転がり軸受を設けた場合の一例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の実施形態に係る支持ロールを示し、軸と外輪部との間にすべり軸受を設けた場合の一例を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ａに示す比較例に係る支持ロールの場合と、図９Ｂに示す本発明の実施形態に係る支持ロールの場合について、各要素の一例を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示す支持ロールの外輪部の材質としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合の当該支持ロールの時間経過による温度変化の一例を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示す支持ロールの外輪部の材質として非磁性のセラミックスを用いた場合の当該支持ロールの時間経過による温度変化の一例を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、比較例に係る支持ロールの場合と、図１０Ａに示す本発明の実施形態に係る支持ロールの場合と、図１０Ｂに示す本発明の実施形態に係る支持ロールの場合について、試験加工条件による温度特性の一例を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施形態を示し、外輪部とすべり軸受との関係の一例を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、比較例を示し、外輪部とすべり軸受との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る焼入れ加工装置１００の概略構成の一例を示す図である。焼入れ加工装置１００は、搬送機構１１０と、支持機構１２０と、加熱機構１３０と、冷却機構１４０と、把持機構１５０と、冷却媒体供給機構１６０と、制御装置１７０と、入力装置１８０と、表示装置１９０を有して構成されている。
【００１１】
本実施形態における焼入れ加工装置１００としては、被加工材２００を３次元的に曲げ加工を行う３次元熱間曲げ焼入れ（３  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｈｏｔ  Ｂｅｎｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｑｕｅｎｃｈ：３ＤＱ）加工装置を想定した例について説明を行う。しかしながら、本発明においてはこの３次元熱間曲げ焼入れ加工装置に限定されるものではなく、３次元熱間曲げ焼入れ加工装置以外の他の焼入れ加工装置（例えば、２次元の曲げ焼入れ加工装置）も、本発明に適用可能である。さらに、本発明においては、被加工材２００の曲げ加工を行う曲げ加工装置に限定されるものではなく、被加工材２００を焼入れ加工する装置であれば適用可能である。
【００１２】
また、本実施形態では、被加工材２００として、円形状の横断面を有する鋼管を想定した例について説明を行う。この際、被加工材２００である鋼管としては、例えば、外径が１０［ｍｍ］〜２００［ｍｍ］程度、肉厚が１［ｍｍ］〜８［ｍｍ］程度のものを用いることが好適である。このように、本実施形態では、被加工材２００として、鋼管を想定した例について説明を行うが、本発明においてはこの鋼管に限定されるものではなく、金属製の材料からなるものであれば他の被加工材も本発明に適用可能である。また、被加工材２００の横断面の形状は、上述した円形状に限定されるものではなく、例えば、矩形等の多角形や楕円等の他の形状であってもよい。また、被加工材２００は、中実の棒状の部材であってもよい。また、被加工材２００の材質は、例えば、鉄鋼や特殊鋼の他、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン等の各種の金属であってもよい。
【００１３】
（搬送機構１１０）
搬送機構１１０は、焼入れ加工装置１００における上流側に設けられ、被加工材２００を当該被加工材２００の長手方向に搬送する機構である。具体的に、搬送機構１１０は、例えば、被加工材の上流側端部２０１を把持するとともに、制御装置１７０からの制御に基づいて、被加工材２００を長手方向に連続的または間欠的に移動させて搬送を行う。図１は、この搬送機構１１０による被加工材２００の長手方向に係る搬送方向１１１の一例を示す図である。図１に示す例では、被加工材２００の搬送方向１１１をＸ軸方向としている。また、図１には、被加工材２００の搬送方向１１１に係るＸ軸方向と互いに直交する２方向をそれぞれＹ軸方向及びＺ軸方向として図示している。この際、図１において、Ｙ軸方向は、例えば被加工材２００の幅方向に相当する方向である。また、Ｚ軸方向は、鉛直方向に相当する方向である。
【００１４】
（支持機構１２０）
支持機構１２０は、搬送機構１１０よりも被加工材２００の搬送方向１１１の下流側の位置に、搬送機構１１０が移動する方向と平行に配置され、且つ、被加工材２００を加熱する加熱機構１３０よりも搬送方向１１１の上流側の位置に配置され、被加工材２００の一部を案内する機構である。この支持機構１２０は、例えば、被加工材２００の長手方向（搬送方向１１１）の一部において被加工材２００の外周を覆うように配置される支持ロール１２１と、この支持ロール１２１を被加工材２００の外面に当接させるべく支持する支持部材とを含み構成されている。なお、支持機構１２０の配置はこれに限られることはない。すなわち、被加工材２００を加熱する加熱機構１３０よりも搬送方向１１１の下流側に配置してもよい。
【００１５】
また、図１に示す例では、支持ロール１２１は、被加工材２００の搬送方向１１１において、異なる位置に複数配置されている。なお、本実施形態において、支持ロール１２１の外径は、例えば、１０［ｍｍ］〜１００［ｍｍ］程度のものとなっている。以下の説明においては、必要に応じて、例えば支持ロール１２１が配置されている搬送方向１１１の位置に注目して支持ロール１２１を説明する際には、加熱機構１３０に最も近い支持ロール１２１を「第１の支持ロール１２１−１」とし、加熱機構１３０に２番目に近い支持ロール１２１を「第２の支持ロール１２１−２」として説明する。また、例えば、支持ロール１２１が配置されている搬送方向１１１の位置には特に注目せず、それぞれの支持ロール１２１−１及び１２１−２を代表して説明する際には、単に「支持ロール１２１」として説明を行う。
【００１６】
また、図１に示されるように、第１の支持ロール１２１−１および第２の支持ロール１２１−２がＸ軸方向の異なる位置において、被加工材２００を挟んで対になって配置されている。なお、上述の実施形態では、第１の支持ロール１２１−１及び第２の支持ロール１２１−２を被加工材２００の搬送方向１１１における異なる位置に配置した場合について示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、３つ以上の支持ロール１２１をＸ軸上における異なる位置に設ける態様も含まれるものとする。
【００１７】
支持機構１２０は、被加工材２００の外周を覆うように配置される支持ロール１２１によって、被加工材２００の長手方向（搬送方向１１１）の一部を、主として当該被加工材２００の径方向に支持可能である。焼入れ加工装置１００では、加熱機構１３０によって加熱された被加工材２００の高温部分に対して、把持機構１５０により、曲げ荷重が付加されることによって、曲げ加工が行われる。被加工材２００に付加される曲げ荷重は、主として、被加工材２００の径方向の成分を有する。このため、当該曲げ加工において、支持機構１２０の支持ロール１２１には、被加工材２００に付加される曲げ荷重によって、曲げ方向の加工反力である曲げ加工反力が作用する。
【００１８】
また、本実施形態の支持機構１２０では、支持ロール１２１の内部に、当該支持ロール１２１を冷却するための冷却媒体を通過させる中空構造１２２を設けている。支持ロール１２１の内部の中空構造１２２に冷却媒体が通過することによって、抜熱による冷却効果を得ることができ、加熱機構１３０の加熱による支持ロール１２１の温度上昇等を抑制できる。そのため、本実施形態は、当該中空構造１２２を設けていない場合と比較して、支持ロール１２１（特に、第１の支持ロール１２１−１）を高温（例えば約２００℃）から生じる損傷が少なく、加熱機構１３０に対して支持ロール１２１をより近づけて配置することが可能となる。これにより、図１に示されるように、被加工材２００を第１の支持ロール１２１−１で支持する支持位置Ｓと加熱機構１３０との間の距離Ｌ１を短くできる。支持位置Ｓと加熱機構１３０との間の距離Ｌ１が短くなると、被加工材２００を曲げ加工することで得られる曲げ加工製品の端部からの余長となり得る部分を短くできる。その結果、本実施形態は、曲げ加工製品の歩留まりを向上させることができる。なお、加熱機構１３０の上流側の位置に支持ロール１２１を設置し曲げ加工を行う場合に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、被加工材２００を第１の支持ロール１２１−１で支持する支持位置Ｓと加熱機構１３０と支持ロール１２１との間の距離Ｌ１が短くなれば同様の効果を得られる。例えば支持ロール１２１を加熱機構１３０の上流側の位置に設置し、直管焼入れ加工を行う場合であっても同様の効果を得られる。また、支持ロール１２１を加熱機構１３０の下流側の位置に設置し、曲げ加工または直管焼入れ加工を行う場合であっても同様の効果を得られる。
【００１９】
また、支持機構１２０は、被加工材２００の搬送方向１１１の異なる位置において、複数の支持ロール１２１（図１に示す例では、少なくとも第１の支持ロール１２１−１及び第２の支持ロール１２１−２）を並べて配置されるように形成している。これは、上述した支持ロール１２１の内部に冷却媒体を通過させる中空構造１２２を設けることで距離Ｌ１を短くできる結果、より実現しやすくなるものである。かかる構成によれば、被加工材２００の曲げ加工中に、少なくとも第１の支持ロール１２１−１又は第２の支持ロール１２１−２で被加工材２００を支持できる。そのため、本実施形態は、上述した曲げ加工反力を、少なくとも第１の支持ロール１２１−１又は第２の支持ロール１２１−２で受けることができる。
【００２０】
続いて、支持ロール１２１の概略構成の一例について説明する。
図２は、本発明の実施形態を示し、図１に示す支持ロール１２１の概略構成の一例を示す図である。具体的に、図２は、支持ロール１２１のＺ軸方向における断面図を示している。
【００２１】
図２に示すように、支持ロール１２１は、外輪部１２１１と、すべり軸受１２１２と、軸１２１３を含み構成されている。また、図２では、すべり軸受１２１２として、Ｚ軸方向に２つのすべり軸受１２１２−１及び１２１２−２が設けられている例を示している。以下の説明においては、すべり軸受１２１２−１及び１２１２−２を代表して説明する際には、単に「すべり軸受１２１２」として説明を行う。また、図２では、Ｚ軸方向に、２つのすべり軸受１２１２−１及び１２１２−２が設けられている例を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上のすべり軸受１２１２を設ける態様も含まれるものとする。
【００２２】
外輪部１２１１は、被加工材２００の外面に当接する部材である。すべり軸受１２１２は、外輪部１２１１と軸１２１３との間に設けられている部材である。軸１２１３は、外輪部１２１１の内側に配置され、外輪部１２１１を回転可能に支持するものであって、中空構造１２２を内部に具備する部材である。この際、外輪部１２１１、すべり軸受１２１２、軸１２１３のそれぞれの芯が同心円にある。軸１２１３の外側表面は、すべり軸受け１２１２の内側表面と接触し、摺動する。具体的には、被加工材２００と当接する外輪部１２１１は回転し、すべり軸受１２１２も同様に回転する。荷重を支える軸１２１３は回転が不能であり、支持機構１２０のロールフォルダ（後述する図９Ｂのロールフォルダ９０２）に固定される。外輪部１２１１の内側には、当該外輪部１２１１を回転可能に支持する機構が内装されている。
【００２３】
また、本実施形態は、上述したように、外輪部１２１１と軸１２１３との間に設ける軸受としてすべり軸受１２１２を設けているため、例えば当該軸受として転がり軸受を設ける場合と比較して、構造強度を高くすることが可能となるとともに軸受の肉厚を薄くすることが可能となる。構造強度を高くできると、例えば把持機構１５０が付与する曲げ荷重を大きくできるため、焼入れ加工装置１００としてより好適である。また、軸受の肉厚を薄くできると、支持ロール１２１の外径を小さくできる。そのため、図１に示す第１の支持ロール１２１−１の外表面と加熱機構１３０の端部との間の最短距離Ｌ２が同じ距離の場合であっても、支持位置Ｓをより搬送方向１１１の下流側に設定できる。即ち、距離Ｌ１をより短くできるため、本実施形態は、曲げ加工製品の歩留まりをより向上させることができる。
【００２４】
（加熱機構１３０）
ここで、再び、図１の説明に戻る。
加熱機構１３０は、支持機構１２０よりも被加工材２００の搬送方向１１１の下流側に配置され、被加工材２００を加熱する機構である。例えば、加熱機構１３０は、被加工材２００の長手方向（搬送方向１１１）の一部において、被加工材２００の外周を覆うように配置される加熱コイルを含み構成される。具体的に、例えば、加熱機構１３０は、制御装置１７０の制御によって、加熱コイルに高周波電流が印加されることにより、被加工材２００を加熱するように構成されている。この加熱機構１３０には、例えば、搬送方向１１１の上流側から下流側へ高周波電流を通電する連通部が設けられており、被加工材２００は、当該連通部を通過する。具体的に、例えば、加熱機構１３０の加熱コイルは、この連通部の周りに巻回して設けられているため、当該連通部に対応する加熱機構１３０の内周側の空間が、加熱機構１３０による加熱対象の領域に相当する。
【００２５】
（冷却機構１４０）
冷却機構１４０は、加熱機構１３０よりも被加工材２００の搬送方向１１１の下流側に配置され（被加工材２００の搬送方向１１１において加熱機構１３０と把持機構１５０との間に配置され）、加熱機構１３０によって加熱された被加工材２００の高温部分を冷却する機構である。例えば、冷却機構１４０は、制御装置１７０の制御に基づいて、加熱機構１３０によって加熱された被加工材２００の高温部分に冷却媒体を噴射することにより、当該高温部分を冷却する。具体的に、冷却機構１４０には、冷却媒体を噴射するための噴射口が設けられ、当該噴射口から冷却媒体が噴射される。また、冷却機構１４０は、制御装置１７０は、噴射する冷却媒体の噴射量が制御する構成になっている。なお、冷却機構１４０から噴射する冷却媒体の一例としては、水を適用できる。
【００２６】
例えば、冷却機構１４０は、被加工材２００の長手方向（搬送方向１１１）の一部において、被加工材２００の外周を覆うように配置される噴射部材と、当該噴射部材へ冷却媒体を供給するための供給機構とを有して構成されている。この際、供給機構は、例えば、冷却媒体が循環する流路及び冷却媒体を循環させるポンプ等によって構成されている。具体的に、噴射部材には噴射口が設けられており、供給機構から噴射部材へ供給された冷却媒体が当該噴射口から噴射されるように構成されている。また、制御装置１７０は、供給機構から噴射部材へ供給される冷却媒体の量が制御されることによって、冷却機構１４０により噴射される冷却媒体の噴射量が制御されるように構成される。
【００２７】
（把持機構１５０）
把持機構１５０は、加熱機構１３０よりも被加工材２００の搬送方向１１１の下流側に配置され、被加工材２００を把持するとともに当該被加工材２００に対して曲げ荷重を付加し得る機構である。具体的に、図１に示す例では、把持機構１５０は、搬送機構１１０によって把持される被加工材の上流側端部２０１とは逆側に位置する被加工材の下流側端部２０２を把持するとともに、当該被加工材２００に対して曲げ荷重を付加し得る。また、把持機構１５０は、制御装置１７０によって、被加工材２００に対して付加される曲げ荷重の方向及び大きさが制御されるように構成されている。
【００２８】
（冷却媒体供給機構１６０）
冷却媒体供給機構１６０は、支持ロール１２１の中空構造１２２（より詳細には、軸１２１３の内部に具備されている中空構造１２２）に、当該支持ロール１２１（詳細には、図２に示す軸１２１３、すべり軸受１２１２及び外輪部１２１１）を冷却するための冷却媒体を供給する機構である。具体的に、冷却媒体供給機構１６０は、制御装置１７０によって、中空構造１２２に供給する冷却媒体の供給量を制御するように構成されている。なお、冷却媒体供給機構１６０から供給する冷却媒体の一例としては、液体を用いることができ、冷却機構１４０と同様に、水を適用できる。この際、冷却媒体供給機構１６０は、冷却媒体の一例である冷却水を循環させて供給しても、或いは、冷却水を循環させずに供給してもよい。
【００２９】
（制御装置１７０）
制御装置１７０は、例えば入力装置１８０からの入力情報に基づいて、搬送機構１１０、加熱機構１３０、冷却機構１４０、把持機構１５０及び冷却媒体供給機構１６０の駆動を互いに連動して制御することにより、被加工材２００を所望の形状に曲げ加工する処理を行う装置である。具体的に、制御装置１７０は、例えば入力装置１８０から入力された製品形状に応じた加工条件情報に従って、搬送機構１１０に被加工材２００を所定の搬送速度で長手方向に搬送させながら、加熱機構１３０に被加工材２００を部分的に加熱させ、把持機構１５０に被加工材２００の当該加熱された加熱部分に曲げ荷重を付加させ、その直後に、冷却機構１４０には被加工材２００の当該加熱部分を冷却させる。これにより、所望の製品形状に従った被加工材２００の曲げ加工が実現される。また、制御装置１７０は、必要に応じて、例えば入力装置１８０からの入力情報や、被加工材２００の曲げ加工処理に係る操業情報等を、表示装置１９０に表示する制御を行う。
【００３０】
（入力装置１８０）
入力装置１８０は、制御装置１７０に対して各種の情報を入力する装置である。具体的に、例えば、入力装置１８０は、制御装置１７０に対して、上述した製品形状に応じた加工条件情報を入力する。
【００３１】
（表示装置１９０）
表示装置１９０は、制御装置１７０の制御に基づいて、各種の情報を表示する装置である。具体的に、例えば、表示装置１９０は、入力装置１８０からの入力情報や、被加工材２００の曲げ加工処理に係る操業情報等を表示する。なお、この表示装置１９０は、焼入れ加工装置１００の一構成ではなく焼入れ加工装置１００とは別構成とすることや、必要に応じて省略することも可能である。
【００３２】
以上説明したように、焼入れ加工装置１００は、被加工材２００の外面に当接する支持機構１２０と、冷却媒体を通過させる中空構造１２２を内部に具備する支持ロール１２１とを含み形成している。かかる構成によって、加熱機構１３０の加熱による支持ロール１２１の温度上昇等を抑制できる。更に、本実施形態のように中空構造１２２を設けていると、当該中空構造１２２を設けていない場合と比較して、支持ロール１２１の熱による損傷が少なく、加熱機構１３０に支持ロール１２１をより近づけて配置することが可能となる。これにより、図１に示す距離Ｌ１を短くできるため、被加工材２００を曲げ加工することで得られる曲げ加工製品の端部の余長部分を短くできる。その結果、曲げ加工製品の歩留まりを向上できる。また、加熱機構１３０の加熱による支持ロール１２１の温度上昇を抑制できる結果、支持ロール１２１の損傷を軽減できるため、曲げ加工製品の良好な操業を維持できる。
【００３３】
ここで、歩留まりが向上するとは、被加工材２００の全長に対して曲げ加工をできる長さが長くなることである。歩留まりが向上すると、被加工材２００には材料として利用できない余長が少なくなるため、余長の切断が不要となることが多い。即ち、歩留まりが向上すると、切断作業が無くなるため、製品の生産上の切断工程を省くことができるので、生産上の大きなメリットを享受できる。更に、材料費を抑えることができる。
【００３４】
ここで、良好な操業とは、長寿命の消耗部品による加工装置を使って、高品質の加工製品を精度良く生産できることである。長寿命の加工装置とは、消耗品の交換頻度の低い加工装置のことを言う。本実施形態の焼入れ加工装置１００において、支持ロール１２１の交換頻度が低くなれば、焼入れ加工装置１００の寿命は長寿命化する。焼入れ加工装置１００の寿命が長寿命化すると、生産性を向上させることができ、良好な操業となる。
【００３５】
高品質の加工製品とは、被加工材２００の全長に対して曲げ加工をできる範囲が長く、かつ、形状精度が良く加工された製品のことである。曲げ加工ができない範囲（以下、曲げ加工限界と呼ぶ）の長さは、概ね支持ロール１２１の支持位置Ｓと加熱機構１３０との間の距離Ｌ１に相当する。なぜならば、曲げ加工時に被加工材２００の下流側に付与された曲げモーメントは、被加工材２００の加熱領域に伝わり、更に、被加工材２００の上流側に伝達された曲げモーメントは、支持ロール１２１の支持位置Ｓに伝わるからである。かかる構成によって、被加工材２００における上流端部からの距離が、加工限界よりも長い範囲は、被加工材２００の変形抵抗が低下した高温領域に曲げモーメントを安定して与えることができる。この結果、被加工材２００を精度良く曲げ加工できる。また、被加工材２００の全長に対し曲げ加工ができる範囲が長くなると、製品形状に対する曲げ形状の自由度が増すことができ、加工製品はより好ましくなる。
【００３６】
また、焼入れ加工装置１００の支持ロール１２１は、被加工材２００の外面に当接する外輪部１２１１と、中空構造１２２を内部に具備する軸１２１３とを備えている。軸１２１３は、外輪部１２１１を回転可能に支持するものであって、外輪部１２１１の内側に配置されている。なお、軸１２１３は強度が保たれていれば良く、軸１２１３の材質としては、金属やセラミックス、また、樹脂であっても良い。
【００３７】
また、本実施形態に係る焼入れ加工装置１００は、搬送機構１１０によって被加工材２００が搬送方向１１１の最も下流側に搬送された場合においても、搬送機構１１０と加熱機構１３０との間であって被加工材２００の搬送方向１１１において異なる位置に複数の支持ロール１２１（図１に示す例では、第１の支持ロール１２１−１及び第２の支持ロール１２１−２）を配置している。かかる構成によれば、被加工材２００の曲げ加工中に、少なくとも第１の支持ロール１２１−１又は第２の支持ロール１２１−２で被加工材２００を支持できるため、被加工材２００に付加される曲げ荷重によって作用する曲げ加工反力を、少なくとも第１の支持ロール１２１−１又は第２の支持ロール１２１−２で受けることができる。これにより、本実施形態は、一対だけの支持ロール１２１で被加工材２００を支持する場合と比較すると、被加工材２００をより安定して支持できる。その結果、本実施形態は、把持機構１５０による曲げ荷重を加熱機構１３０によって加熱された被加工材２００の高温部分に安定して曲げ荷重を付加できるため、曲げ加工精度を向上させることも可能となる。
【００３８】
≪支持機構１２０の具体的態様例≫
次に、支持機構１２０の具体的態様例について説明する。
図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受１２１２−１及び１２１２−２の具体的態様例を示す図である。この図３Ａ〜図３Ｃにおいて、図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。具体的に、図３Ａは、すべり軸受１２１２−１及び１２１２−２の軸方向（Ｚ軸方向）の長さが、外輪部１２１１の軸方向（Ｚ軸方向）の長さよりも短い例を示している。図３Ｂは、すべり軸受１２１２−１及び１２１２−２のＺ軸方向の長さが、外輪部１２１１のＺ軸方向の長さと略同一である例を示しており、これは図２に示す場合と同じである。図３Ｃは、すべり軸受１２１２−１及び１２１２−２のＺ軸方向の長さが、外輪部１２１１のＺ軸方向の長さよりも長い例を示している。なお、図２及び図３Ａ〜図３Ｃでは、すべり軸受１２１２をＺ軸方向に２分割する例を示しているが、本発明はこの態様に限定されるものではない。
【００３９】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受１２１２の具体的態様例を示す図である。この図４Ａ〜図４Ｃにおいて、図２及び図３Ａ〜図３Ｃに示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。具体的に、図４Ａは、すべり軸受１２１２を軸方向（Ｚ軸方向）に分割することなく、Ｚ軸方向に１つのすべり軸受１２１２を構成する例を示している。図４Ｂは、すべり軸受１２１２をＺ軸方向に２分割して、Ｚ軸方向に２つのすべり軸受１２１２−１及び１２１２−２を構成する例を示しており、これは図２に示す場合と同じである。図４Ｃは、すべり軸受１２１２をＺ軸方向に３分割して、Ｚ軸方向に３つのすべり軸受１２１２−１〜１２１２−３を構成する例を示している。
【００４０】
また、すべり軸受１２１２の材質は、金属材料に限られず、樹脂であっても良い。すべり軸受１２１２の硬度は、軸１２１３の硬度より小さいことが好ましい。このすべり軸受１２１２は、外輪部１２１１に対し、軸方向（Ｚ軸方向）の全面によって加工反力を受ける形状を特徴とする。
【００４１】
次に、図２に示すすべり軸受１２１２の組み付け方法の一例について説明する。図５Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示すすべり軸受１２１２の組み付け方法の一例を示す図である。具体的に、図５Ａは、下治具３０１に外輪部１２１１をセットし、その外輪部１２１１の上にすべり軸受１２１２を載置するとともにそのすべり軸受１２１２の上に上治具３０２を載置し、上治具３０２を下方に移動させることで、外輪部１２１１にすべり軸受１２１２が組み付けられることを示している。
【００４２】
また、図５Ｂは、本発明の実施形態を示し、図５Ａに示すすべり軸受１２１２を拡大した図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本実施形態におけるすべり軸受１２１２には、スリット１２１２１が形成されている。図５Ａで説明した外輪部１２１１にすべり軸受１２１２を組み付ける際に、スリット１２１２１は、例えば非磁性のセラミックスで形成される外輪部１２１１が破損することを回避できることから、当該組み付けをし易くする効果がある。すべり軸受１２１２にスリット１２１２１が形成されているため、図５Ａで説明した外輪部１２１１にすべり軸受１２１２を組み付ける際に、外輪部１２１１が破損することを回避できる。そのため、外輪部１２１１にすべり軸受１２１２を容易に組み付けられる。
【００４３】
また、このスリット１２１２１は、加熱機構１３０の加熱による熱膨張を吸収できる。その結果、外輪部１２１１への熱膨張によるすべり軸受１２１２の荷重を軽減でき、外輪部１２１１の外径を小さくできる。本実施形態では、外輪部１２１１と軸１２１３との間にすべり軸受１２１２を設けているため、スリット１２１２１を形成できる。しかし、転がり軸受は、一般的に３６０°周方向に外枠と内枠で覆われているため、スリット１２１２１を形成することは困難である。そのため、転がり軸受では、このスリット１２１２１を形成することによる上述した効果は奏しえない。
【００４４】
図５Ｃは、本発明の実施形態を示し、図５Ａに示すすべり軸受１２１２の組み付け方法における断面図である。また、図５Ｄは、本発明の実施形態を示し、図５Ｃに示すすべり軸受の取り外し方法における断面図である。この図５Ｃ及び図５Ｄにおいて、図５Ａ及び図５Ｂにおける構成と同様の構成については同じ符号を付している。図５Ｄには、下治具３１１にすべり軸受１２１２が組み付けられた外輪部１２１１をセットし、上治具３１２をすべり軸受１２１２に当てて下方に移動させることで、外輪部１２１１からすべり軸受１２１２が取り外された様子が示されている。
【００４５】
具体的に、図５Ｃに示す方法によって、上治具３０２の下端の凸部が、すべり軸受１２１２の上端部と周方向で略３６０°で当接するため、すべり軸受１２１２の上端部の当接による周方向の荷重が均一になる。そして、上治具３０２の下端がすべり軸受１２１２の上端部の内側に、両者が同心円状に挿入される。そのため、挿入に必要な軸方向の下方への荷重の方向が安定する。そして、すべり軸受１２１２の上端部にかかる周方向の荷重が均一になり、挿入に必要な軸方向の下方への荷重の方向が安定するため、外輪部１２１１への軸方向以外の荷重の発生を軽減できる。このように、上治具３０２と下治具３０１を用いることで、外輪部１２１１とすべり軸受１２１２を同心円状に配置することが容易となり、更に、すべり軸受１２１２を挿入する荷重の方向を安定できる。このため、内装するすべり軸受１２１２と外輪部１２１１との芯ずれによって生じる、外輪部１２１１への押圧を軽減できるので、外輪部１２１１を構成する例えば非磁性のセラミックスの亀裂や破損を回避できる。また、すべり軸受１２１２の上に上治具３０２を載置し、上治具３０２を下方に移動させることで、外輪部１２１１にすべり軸受１２１２を容易に組付けることができる。
【００４６】
また、図５Ｄに示す方法によって、外輪部１２１１からすべり軸受１２１２を外す時は、上治具３１２をすべり軸受１２１２に載置し、軸方向の下方へすべり軸受１２１２を押す。押すことによる下方への荷重の掛かり方は、前述の挿入時と同様である。そして、図５Ｄに示すように、下治具３１１には、すべり軸受１２１２を案内する円柱形状の空洞があるので、すべり軸受１２１２が下方移動する方向が外輪部１２１１と一致して同心円状になる。この結果、すべり軸受１２１２が外れることによる外輪部１２１１への軸方向以外の荷重の発生を軽減できる。
【００４７】
また、図５Ｂを用いて上述したように、本実施形態におけるすべり軸受１２１２には、軸方向にスリット１２１２１を形成している。そして、図５Ａ及び図５Ｃを用いて説明したように、外輪部１２１１にすべり軸受１２１２を組み付けする際に、挿入及び取り外し作業によって、軸１２１３と外輪部１２１１との間が押圧状態になったとしても、スリット１２１２１の隙間が小さくなり、押圧状態を回避できる。このような手順を行うことで、例えば非磁性のセラミックスから形成される外輪部１２１１の亀裂や破損を防ぐことができる。したがって、本実施形態のすべり軸受け１２１２を容易に組み付けることができる。
【００４８】
また、本実施形態は、図２に示すように、支持ロール１２１の軸方向において、２つのすべり軸受１２１２−１及び１２１２−２を分割して設けている。これは、外輪部１２１１が軸方向に長いと、すべり軸受け１２１２の挿入及び外し作業時に、すべり軸受１２１２と外輪部１２１１のそれぞれの芯の位置のずれが生じ易くなることがある。その結果、上治具３０２やスリット１２１２１だけでは押圧状態が回避できない場合があるので、それに応じるために、すべり軸受１２１２を分割する。すべり軸受１２１２を分割すると、１つ当たりのすべり軸受１２１２の軸方向の長さが短くなる。これによって、１つ当たりのすべり軸受１２１２の芯ずれ量を軽減できるので、押圧状態を回避できる。即ち、本実施形態のすべり軸受けを容易に組み付けることができる。
【００４９】
また、本実施形態は、図２に示すように、すべり軸受１２１２の内表面と軸１２１３の外表面との間に、わずかな隙間を設けるようにすることもできる。このように、わずかな隙間を設けることで、加熱機構１３０の加熱による熱膨張を吸収できることや、図５Ａを用いて説明した組み付けをし易くできる。
【００５０】
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部１２１１の形状の具体的態様例を示す図である。この図６Ａ〜図６Ｃにおいて、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、図６Ａ〜図６Ｃは、図１に示すＸ軸方向から見た断面図を示している。具体的に、図６Ａは、外輪部１２１１の形状が円筒形状である例を示している。図６Ｂは、外輪部１２１１の形状がボビン形状である例を示している。図６Ｃは、外輪部１２１１の形状がお椀型形状である例を示している。
【００５１】
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の実施形態を示し、図２に示す外輪部１２１１の配置の具体的態様例を示す図である。この図７Ａ〜図７Ｃにおいて、図１及び図２に示す構成と同様の構成については同じ符号を付している。また、図７Ａ〜図７Ｃは、図１に示すＸ軸方向から見た断面視の図を示している。具体的に、図７Ａは、四角形状の被加工材２００を案内する場合、外輪部１２１１（即ち、支持ロール１２１）が、紙面において左右（即ち、支持ロール１２１は、Ｙ軸上において被加工材２００を挟んで配置されている）に配置されている例を示している。図７Ｂは、四角形状の被加工材２００を案内する場合、外輪部１２１１（即ち、支持ロール１２１）が、紙面において上下（即ち支持ロール１２１は、Ｚ軸上において被加工材２００を挟んで配置されている）に配置されている例を示している。図７Ｃは、四角形状の被加工材２００を案内する場合、外輪部１２１１（即ち、支持ロール１２１）が、紙面において上下左右（即ち、支持ロール１２１のうち２個の支持ロール１２１はＺ軸上において被加工材２００を挟んで配置されており、残りの２個の支持ロール１２１は、Ｙ軸上において被加工材２００を挟んで配置されている）に配置されている例を示している。
【００５２】
続いて、図２等に示す支持ロール１２１の詳細について説明する。仮に、外輪部１２１１の略外側で軸１２１３を回転可能に支持する機構であると、軸１２１３に直角方向に掛かる荷重よって、軸受に曲げモーメントが生じることになる。軸１２１３に直角方向に掛かる荷重に、略外側にある軸受に生じる曲げモーメントが加算されるので、軸１２１３にかかる応力が大きくなる。そのため、軸１２１３の径を太くしなければならない。しかし、本実施形態では、すべり軸受１２１２は外輪部１２１１と軸１２１３との間に内装して設けている。そのため、外輪部１２１１の内側で、軸１２１３が、外輪部１２１１を回転可能に支持できる。この結果、幾何学的に軸１２１３への直角方向の荷重による圧縮面圧を受ければよく、すべり軸受１２１２には曲げモーメントが略加わらない。そして、すべり軸受１２１２及び軸１２１３に加わる応力を小さくできる。軸１２１３の外径を小さくでき、外輪部１２１１の外径を小さくできる。本実施形態では、外輪部１２１１の外径が小さくなると外輪部１２１１への加熱機構１３０からの加熱による影響は低減するため、支持ロール１２１を加熱機構１３０に近くに配置できる。
【００５３】
以下、加熱機構１３０が被加工材２００を誘導加熱し、被加工材２００の温度が約８５０℃〜１０００℃に達した場合について説明する。このような場合、伝熱と輻射熱の影響から、支持機構１２０の温度が上昇する。支持機構１２０の中でも、特に支持ロール１２１が温度上昇する。さらに、外輪部１２１１の材質が磁性体の場合、加熱機構１３０による誘導加熱によって外輪部１２１１が直接影響を受けるために、支持ロール１２１の温度が上昇しやすくなってしまう。加熱機構１３０と支持ロール１２１の間の距離が近いと、支持ロール１２１の温度上昇は顕著になる。支持ロール１２１の中でも、軸１２１３と外輪部１２１１の温度が許容値（例えば２００℃）を超えると、回転機能や構造強度の点で致命的な問題が生じる。この問題を解消するため、本発明の実施形態では、より好適には、外輪部１２１１を非磁性体で形成する形態を採る。なお、上述した特許文献２には、その段落００５１に図３に示す支持ガイドを非磁性材で製造することが記載されている。この点、特許文献２の図３に示す支持ガイドは、摺動（固定）により支持するものであり、本発明の実施形態における外輪部１２１１のように回転により支持するものではないため、本発明の実施形態で想定している技術とは異なるものである。
【００５４】
軸１２１３には、一般に、摺動部の焼き付き防止のために潤滑油が使用される。軸１２１３の温度が潤滑油の耐熱温度を超えると、潤滑油の劣化を招き潤滑性能を発揮できず、軸１２１３の摺動面が焼きつくことになる。更に、支持ロール１２１の温度が許容値を超えると支持ロール１２１の強度が低下して、支持ロール１２１の表面が熱変形し、支持ロール１２１の表面（即ち、外輪部１２１１）に割れが生じることがある。支持ロール１２１の変形や割れが生じると、外輪部１２１１と軸１２１３の間の機械ガタが生じるため、一対の支持ロール１２１のＹ軸方向の間隔が、所望の設定値から変わることになる。このため、支持機構１２０が被加工材２００を安定的に支持できなくなると、加工寸法の形状がばらつき、寸法誤差が大きくなり、加工製品の品質が低下する。さらに、支持ロール１２１が劣化しやすい使用環境となるため、焼入れ加工装置１００の寿命が短くなる。加えて、支持ロール１２１の交換頻度が高くなり、稼働率が低下となるため、生産に悪影響を与えてしまう。
【００５５】
しかし、本実施形態の支持ロール１２１は、内部に当該支持ロール１２１を冷却するための冷却媒体を通過させる中空構造１２２を設けているため、加熱機構１３０の近くに支持ロール１２１を配置してもその温度上昇を抑制できる。そのため、例えば支持ロール１２１の摺動部の劣化を防ぎ、外輪部１２１１の熱変形は低減される。この結果、本実施形態の焼入れ加工装置１００が長寿命となる。
【００５６】
ここでは、被加工材によって支持ロール１２１が加工反力を受けた時の外輪部１２１１に発生する応力について説明する。図８Ａは、比較例を示し、外輪部１２１１と軸１２１３との間に転がり軸受８０１を設けた場合の例を示す図である。図８Ｂは、比較例を示し、図８Ａに示す被加工材２００が当接する外輪部１２１１の内側に発生する応力を示す図である。なお、図８Ａには、転がり軸受８０１を設置するための防水リング８０２も図示している。
【００５７】
図８Ａに示すように、転がり軸受８０１を外輪部１２１１と軸１２１３の間に軸方向に複数を並べた場合、複数の転がり軸受８０１同士との間に隙間が生じる。潤滑油を転がり軸受８０１に使用すると、水の侵入を防止するために、防水リングを転がり軸受８０１に隣接させて設置しなければならない。このような事情から、転がり軸受８０１を採用した場合には、断面視すると、外輪部１２１１の内側を平らにすることが難しくなる。そして、転がり軸受の複数間の同士の隙間が発生する。この結果、外輪部１２１１の内側に発生する応力分布が均一とならない。図８Ｂでは、横軸に外輪部１２１１の内側に発生する応力、縦軸にロールの軸方向の位置を示す。断面視すると外輪の内側の形状が凹凸であるため、更に、転がり軸受と外輪の接触面が連続でないので、外輪部の内側に生じる応力が均一とならない。そのため、曲げ加工による荷重の応力集中係数が高まる部位が生じることになり、外輪部１２１１の破損を生じ易い。
【００５８】
図８Ｃは、本発明の実施形態を示し、外輪部１２１１と軸１２１３との間にすべり軸受１２１２を設けた場合の例を示す図である。また、図８Ｄは、本発明の実施形態を示し、図８Ｃに示す外輪部１２１１の内側に発生する応力を示す図である。
【００５９】
図８Ｃに示す例では、すべり軸受１２１２は、外輪部１２１１の軸方向に対し、連続的に内装されている。このように連続的にすべり軸受け１２１２を内装しているため、被加工材２００からの荷重をすべり軸受１２１２は外輪部１２１１を介して長手方向に連続的に受けることができる。また、外輪部１２１１の内側の形状は、断面視すると平らになっている。このように、外輪部１２１１の内側の形状が平らであるため、更に連続的に荷重を受けることができるため、外輪の内側に発生する応力分布が均一になる。つまり、本発明は、応力集中を緩和させ、応力を略均一にできる効果がある。
【００６０】
この応力集中を緩和して、応力を略均一にできる効果は、本実施形態のように、外輪部１２１１と軸１２１３との間にすべり軸受１２１２を内装して、外輪部１２１１の内側が断面視すると平な形状することによって得られることである。本実施形態のように、外輪部１２１１と軸１２１３との間にすべり軸受１２１２を内装し、外輪部１２１１の内側が断面視すると平な形状にすることによって、応力を略均一にできる。外輪部１２１１と軸１２１３との間に転がり軸受８０１を設けた場合と比較して、以下の効果がある。
【００６１】
第１の効果として、支持ロール１２１の形状の構造強度を高めることが可能となるので、把持機構１５０による曲げ荷重の使用範囲を大きくできる。そのため、本実施形態は、軸受としてすべり軸受１２１２を内装することで、焼入れ加工装置１００の加工荷重の大きさの自由度を増すことができる。
【００６２】
第２の効果として、軸受の肉厚を薄くすることが可能となる。これによって支持ロール１２１の外径を小さくできるため、図１に示す第１の支持ロール１２１−１と加熱機構１３０との間の距離Ｌ２が同じ場合であっても、支持位置Ｓをより搬送方向１１１の下流側に設定できる。即ち、距離Ｌ１をより短くできる。その結果、加工製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００６３】
一般に、セラミックスは金属材料と比べると靭性が劣り、衝撃に弱いため強度の問題がある。そして、外輪部１２１１の小径化のために、外輪部１２１１が薄肉形状となることが多い。また、外輪部１２１１の軸方向の長さは、スペースの制約から、すべり軸受１２１２と略同等の長さを有することが多い。そのため、外輪部１２１１のセラミックスによる靭性と、薄肉筒状の幾何学的な条件から、外輪部１２１１は、すべり軸受１２１２からの押圧を受けて亀裂を起こしやすい。しかし、本構成は、例えば図５Ｂに示したようにすべり軸受１２１２にスリット１２１２１を設けているため、図５Ｃ及び図５Ｄを用いて説明したように、すべり軸受１２１２を外輪部１２１１へ挿入する時と取り外す時の作業において外輪部１２１１の破損等を防止できる。
【００６４】
次いで、支持機構１２０を異なる観点から説明する。
本実施形態の支持機構１２０のように、回転支持機構が外輪部１２１１に内装されると、軸１２１３を固定する両端の構成を簡素にできるため、レイアウト上、省スペースの効果がある。図９Ａの比較例に示すように、軸１２１３の両端に軸受を設置すると、軸受の設置スペースが余分に必要となる。本実施形態である図９Ｂでは、回転支持機構を外輪部１２１１に内装することから、幾何学的に省スペースを実現できる。図９Ｂでは、軸１２１３が支持機構１２０の一部を構成するロールフォルダ９０２に回転不能に固定されるため、回転支持機構を外輪部１２１１に内装できる。一般に、焼入れ加工の加熱機構の周辺には、加熱機構１３０へ電力を供給するブスバーや、焼入れ加工の加熱機構を冷却する冷却配管がある。そのため、図９Ａの比較例に示すように、加熱機構１３０による軸受部への加熱の影響の軽減するために、支持ロール１２１のＺ軸方向において転がり軸受９０３を外輪部１２１１の当接部から離すことによって、加熱機構１３０に支持機構１２０を近づけることは、スペースの観点からも妥当な手段と言えない。一方、本実施形態の支持機構１２０では、軸受の構造から省スペースを実現できるため、支持機構１２０を加熱機構１３０に近くに配置しても、上述の周辺機器と干渉しない。即ち、本実施形態は、スペースの点からも支持機構１２０を加熱機構１３０の近くに配置できる。
【００６５】
なお、支持機構１２０は被加工材を支持するものであればよく、その設置する方向はいずれであっても上述した効果を得ることができる。すなわち、支持機構１２０の支持ロール１２１の軸の方向が、図１に示すＸＹ平面に対し垂直に設置してもよく、また、図１に示すＹＺ平面に対し垂直に設置しても良い。
【００６６】
図９Ａは、比較例に係る支持ロールを示し、軸１２１３とロールフォルダ９０２との間に転がり軸受９０３を設けた場合の一例を示す図である。この図９Ａには、転がり軸受を構成する転動体９０１を図示している。図９Ｂは、本発明の実施形態に係る支持ロール１２１を示し、軸１２１３と外輪部１２１１との間にすべり軸受１２１２を設けた場合の一例を示す図である。この図９Ｂには、本実施形態の支持ロール１２１の場合の摺動部９０４を図示している。また、図９Ｃは、図９Ａに示す比較例に係る支持ロールの場合と、図９Ｂに示す本実施形態に係る支持ロール１２１の場合について、各要素の一例を示す図である。ここで、図９Ｃでは、図９Ａに示す比較例に係る支持ロールの軸１２１３及び図９Ｂに示す本実施形態に係る支持ロール１２１の軸１２１３の材質として、機械構造用鋼（ＳＣＭ材）を用いた場合について示している。
【００６７】
図９Ｂに示すように、本実施形態は、外輪部１２１１と軸１２１３の間にすべり軸受１２１２があるため、図９Ｃに示すように軸１２１３の長さを短くできるので、モーメントが小さくなり、軸径を細くできるので、支持ロール１２１を加熱機構１３０に近くに設置できる。図９Ｃに示すように、本実施形態に係る軸１２１３の長さを５０ｍｍとし、比較例における軸１２１３の長さを１００ｍｍとすれば、本実施形態に係る軸１２１３の外径を８０％（１７．５ｍｍ／２２ｍｍ＝８０％）にできる。軸１２１３を支持機構１２０の一部を構成するロールフォルダ９０２に回転不能に固定することによって、この外輪部１２１１と軸１２１３の間にすべり軸受１２１２を設けることができる。軸１２１３は支持機構１２０の一部を構成するロールフォルダ９０２に回転不能に固定されるため、軸１２１３の外径を８０％に小さくできる。本実施形態に係る支持ロール１２１には、被加工材２００を当接する機能があり、また、当該当接する部位の軸方向の範囲において支持ロール１２１の内部に回転支持の機能を有している。
【００６８】
直管焼き入れ加工の場合の支持機構１２０の支持ロール１２１は、被加工材２００の重量と搬送抵抗に耐え得る構造強度であればよい。しかしながら、曲げ加工に使われる支持ロール１２１に加わる荷重は、直管焼き入れ加工に用いられる支持ロール１２１に加わる荷重よりも過大となることが多い。なぜなら、曲げ加工に使われる支持ロール１２１には、被加工材２００の重量と搬送抵抗に耐え得る構造強度のみならず、被加工材２００に加わる曲げ荷重に耐え得る構造強度が要求される。支持ロール１２１を支える軸１２１３への荷重が大きくなると、その応力を低減するために軸径を大きくしなければならない。しかし、軸１２１３の軸径が大きくなると、外輪部１２１１の外径が大きくなってしまう。その結果、図１に示すように、被加工材の搬送方向において、支持ロール１２１が被加工材２００を支持している位置（図１に示す被加工材との当節部の位置Ｓ）から、加熱機構１３０の位置までの距離Ｌ１が同一であるならば、支持ロール１２１の外径が大きい方が、外輪部１２１１と加熱機構１３０との最短距離Ｌ２が短くなる。
【００６９】
また、本実施形態の外輪部１２１１は、例えば非磁性のセラミックスで形成されているために、加熱機構１３０から生じる電磁誘導の影響を受けない。このように、本実施形態は、外輪部１２１１を非磁性のセラミックスで形成しているため、例えば当該外輪部を磁性体で形成する場合と比較して、加熱機構１３０の加熱による温度上昇の影響を低減できる。その結果、図１に示す距離Ｌ１をより短くできる。なお、外輪部１２１１は、例えば、非磁性体であればよく、このことから、本発明においては、非磁性のセラミックスに限られるものではない。外輪部１２１１を構成する非磁性体として、例えば、非磁性の樹脂を用いる形態も、本発明に適用可能である。ここで、外輪部１２１１を非磁性のセラミックスで形成する場合、その具体的な材料の一例としては、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）セラミックスが挙げられる。また、外輪部１２１１を非磁性の樹脂で形成する場合、その具体的な材料の一例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂が挙げられる。さらに、外輪部１２１１を構成する非磁性体として、例えば、非磁性のステンレス鋼であるオーステナイト系ステンレス鋼を用いる形態も、本発明に適用可能である。
【００７０】
本実施形態においては、すべり軸受１２１２の硬さは、軸１２１３の硬さよりも小さく設定する。このため、外輪部１２１１と軸１２１３の間のすべり軸受１２１２が損耗する。この際、すべり軸受１２１２は、回転するため、周方向に均一に摩耗する。そのため、すべり軸受１２１２の肉厚の周方向のばらつきが小さくなる。この結果、外輪部１２１１による軸１２１３の周方向の局部的な損耗を防ぎ、偏摩耗を小さくできるため、支持ロール１２１が被加工材２００を当接する支持位置Ｓは安定する。即ち、本実施形態のすべり軸受を採用することで、支持位置Ｓを安定的に維持できる支持機構１２０を実現できる。なお、すべり軸受１２１２が所定量だけ損耗した場合、すべり軸受１２１２を交換すればよく、その交換は、上述した図５Ｃ及び図５Ｄを用いて説明したように簡便であるので、生産上も好都合である。
【００７１】
図１０Ａは、本発明の実施形態を示し、図２に示す支持ロール１２１の外輪部１２１１の材質としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合の当該支持ロールの時間経過による温度変化の一例を示す図である。また、図１０Ｂは、本発明の実施形態を示し、図２に示す支持ロール１２１の外輪部１２１１の材質として非磁性のセラミックスを用いた場合の当該支持ロールの時間経過による温度変化の一例を示す図である。図１０Ａと図１０Ｂのグラフは、焼入れ加工装置が、５本連続加工したときの支持ロール１２１の温度変化を示しており、横軸を時間経過、縦軸を支持ロール１２１の温度である。外輪部１２１１の材質としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いた図１０Ａの場合は、加工が進むにつれて温度上昇し、約２００℃程度に達するが、本発明の実施の観点からは好適ではないものの、本発明の実施に適用可能なレベルである。また、外輪部１２１１の材質として非磁性のセラミックスを用いた図１０Ｂの場合は、最高温度が約１００℃で略一定になっているため、本発明の実施の観点からは、外輪部１２１１の材質としてオーステナイト系ステンレス鋼を用いた図１０Ａの場合よりも、より好適な外輪部１２１１の材質であると言える。図１０Ａと図１０Ｂのグラフが、両者ともに時間経過に対し、温度が波を打つように上昇と降下を繰り返しているのは、加工中に被加工材の搬出搬入時間帯があるため、その時間帯は加熱しないので、支持ロール１２１の温度が一時的に降下するためである。外輪部１２１１の材質として、オーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合よりも、非磁性のセラミックスを用いた場合の方が優れている点は、最高温度が比較的低い温度域（図１０Ｂに示す例では約１００℃）で略一定となり、温度上昇が抑制されている点である。
【００７２】
図１０Ｃは、比較例に係る支持ロールの場合と、図１０Ａに示す本発明の実施形態に係る支持ロール１２１の場合と、図１０Ｂに示す本発明の実施形態に係る支持ロール１２１の場合について、試験加工条件による温度特性の一例を示す図である。ここで、図１０Ｃでは、比較例に係る支持ロールとして、外輪部１２１１の材質が機械構造用鋼（ＳＣＭ材）である支持ロールを示し、また、本発明の実施形態に係る支持ロール１２１として、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）である図１０Ａに示す支持ロール１２１、及び、外輪部１２１１の材質が非磁性のセラミックスである図１０Ｂに示す支持ロール１２１を示している。図１０Ｃにおいて、単位製品当たり加工時間内の温度変化を見ると、外輪部１２１１の材質が機械構造用鋼である比較例に係る支持ロールでは温度変化が約２０℃であるのに対し、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼である本発明の実施形態に係る支持ロール１２１では温度変化が約１０℃となっている。この単位製品当たり加工時間内の温度変化の結果から、温度上昇を抑制するという観点では、外輪部１２１１の材質が機械構造用鋼である比較例に係る支持ロールよりも、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼である本発明の実施形態に係る支持ロール１２１の方が優れていることが分かる。また、図１０Ｃにおいて、複数製品の所定加工時間内の温度変化を見ると、外輪部１２１１の材質が機械構造用鋼である比較例に係る支持ロールでは温度変化が大幅な温度上昇とともに約３００℃であるのに対し、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼である本発明の実施形態に係る支持ロール１２１では温度変化が温度上昇はするものの約２００℃に留まり、また、外輪部１２１１の材質が非磁性のセラミックスである本発明の実施形態に係る支持ロール１２１では温度変化が温度飽和により約１００℃で略一定となっている。この複数製品の所定加工時間内の温度変化の結果から、温度上昇を抑制するという観点では、外輪部１２１１の材質が機械構造用鋼である比較例に係る支持ロールよりも、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼または非磁性のセラミックスである本発明の実施形態に係る支持ロール１２１の方が優れていることが分かる。また、本発明の実施形態に係る外輪部１２１１の材質同士の比較では、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて上述したように、温度上昇を抑制するという観点では、外輪部１２１１の材質がオーステナイト系ステンレス鋼である本発明の実施形態に係る支持ロール１２１よりも、外輪部１２１１の材質が非磁性のセラミックスである本発明の実施形態に係る支持ロール１２１の方が優れていることが分かる。
【００７３】
次に、再び、支持ロール１２１の構造について言及する。
図８Ａの比較例に係る支持ロールでは、外輪部１２１１と軸１２１３との間に転がり軸受８０１を設けるので、転がり軸受８０１の熱膨張を吸収するための、外輪部１２１１の内表面と転がり軸受８０１の外表面との間に隙間が必要となる。この隙間があると、外輪部１２１１と転がり軸受８０１との接触面積は小さくなる。一般にはヘルツの応力の式によって、外輪部１２１１の内径と転がり軸受８０１の外径、荷重、弾性係数等の因子から、接触面積が決まる。ヘルツの応力の式によって接触面積を求めると、外輪部１２１１の内側に隙間があるために接触面積が小さくなるので、接触によって生じる外輪部１２１１の内側の応力が高くなる。この応力が高くなると、外輪部１２１１の必要肉厚が厚くなるので、外径が大きくなり、図１に示す距離Ｌ１が大きくなり、歩留まりが悪化する。
【００７４】
図１１Ａは、本発明の本実施形態を示し、外輪部１２１１とすべり軸受１２１２との関係の一例を示す図である。図１１Ａでは、軸１２１３については省略している。図１１Ａに示すように、本実施形態では、外輪部１２１１へすべり軸受１２１２を締り嵌め１１０１で挿入しているため、すべり軸受１２１２と外輪部１２１１が接触している状態になるので、被加工材との当接部の接触面積を大きくできる。接触面積が大きくなると被加工材の当接によって生じる応力を低減できる。即ち、本実施形態におけるすべり軸受１２１２は、外輪部１２１１の内側で生じる応力を低減できるので、外輪部の肉厚を小さくできる。一方、比較例を図１１Ｂに示す。図１１Ｂは、比較例を示し、外輪部１２１１とすべり軸受１２１２との関係の一例を示す図である。図１１Ｂでも、軸１２１３を省略している。図１１Ｂに示す通り、すべり軸受１２１２の熱膨張を吸収するために、外輪部１２１１とすべり軸受１２１２の間に空隙１１０２がある。この結果、すべり軸受１２１２の周方向において、被加工材２００との当接部における、外輪部１２１１とすべり軸受１２１２の接触面積が小さくなるので、外輪部１２１１の内側で生じる応力が大きくなる。本実施形態の図１１Ａと比較例の図１１Ｂを比べると、本実施形態の外輪部１２１１とすべり軸受１２１２との接触面積は、比較例の外輪部１２１１とすべり軸受１２１２との接触面積よりも大きくなるため、本実施形態の外輪部１２１１の内側で生じる応力は、比較例の外輪部１２１１の内側で生じる応力よりも小さくなる。このため、当接部にかかる荷重が同一であれば、本実施形態は比較例と比較すると、外輪部１２１１の内側に生じる応力を小さくできるので、本実施形態の外輪部１２１１の肉厚を薄くできる。この結果、本実施形態は、外輪部１２１１の外径を小さくできる。また、図１１Ａに示すように締り嵌め１１０１に挿入できるのは、すべり軸受１２１２の軸方向に、スリット１２１２１を保有している効果によるためである。
【００７５】
本実施形態のすべり軸受１２１２には、スリット１２１２１が形成されているため、加熱機構１３０の加熱による熱膨張を、スリット１２１２１の隙間が熱膨張を吸収できる。即ち、本実施形態は、熱膨張による外輪部１２１１への引張荷重を低減できる。このような理由から、すべり軸受１２１２の適用によって、例えば非磁性のセラミックスで形成される外輪部１２１１を用いても、耐久性の高い支持ロール１２１を実現できる。
【００７６】
図８Ａの比較例に係る支持ロールでは、外輪部１２１１と軸１２１３との間に転がり軸受８０１を設けており、図８Ａに示す例では、転がり軸受８０１は、３６０°の円筒形状を前提としている。転がり軸受８０１は、転がり軸受８０１内にある内挿された転動体が円滑に回転するために、３６０°周方向に外枠と内枠で覆わなければならない。そのため、本実施形態のようにスリット１２１２１を転がり軸受８０１に形成することは困難である。即ち、熱膨張のためのスリットを転がり軸受８０１に形成することができないため、外輪の材質としてセラミックスを使用することは難しい。一方、本実施形態では、上述したように、外輪部１２１１と軸１２１３との間にすべり軸受１２１２を設けているため、スリット１２１２１を形成できる。この結果、本実施形態は、すべり軸受１２１２に加わる応力集中を緩和できるため、外輪部１２１１の材質として非磁性のセラミックスを使用することが実現できる。
【００７７】
さらに、本実施形態においては、すべり軸受１２１２として、いわゆるオイルレスベアリングを用いてもよい。このように、すべり軸受１２１２としてオイルレスベアリングを用いれば、潤滑油が不要になるため、一般的に潤滑油が必要である転がり軸受に対して、メンテナンス面などの観点からも有利である。
【００７８】
（その他の実施形態）
上述した本発明の実施形態では、搬送機構１１０が被加工材２００を把持する際に被加工材の上流側端部２０１を把持し、把持機構１５０が被加工材２００を把持する際に被加工材の下流側端部２０２を把持する形態であった。しかしながら、本発明においてはこの形態に限定されるものではなく、例えば、搬送機構１１０が被加工材の上流側端部２０１ではなく被加工材２００の中間部分を把持する形態や、把持機構１５０が被加工材の下流側端部２０２ではなく被加工材２００の中間部分を把持する形態も、本発明に適用可能である。
【００７９】
なお、上述した本発明の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、または、その主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施できる。
【要約】
被加工材（２００）を長手方向に搬送する搬送機構（１１０）と、搬送機構（１１０）よりも被加工材（２００）の搬送方向の下流側に配置され、被加工材（２００）を支持する支持機構（１２０）と、支持機構（１２０）よりも被加工材（２００）の搬送方向の下流側に配置され、被加工材（２００）を加熱する加熱機構（１３０）とを有し、支持機構（１２０）は、被加工材（２００）の外面に当接し、冷却媒体を通過させる中空構造（１２２）を内部に具備する支持ロール（１２１）を含み形成されている。【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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