(57)【要約】【課題】セラミック製の回転ローラを高速回転させても振動を抑制可能な加熱炉用ローラ機構を提供する。【解決手段】セラミック製の棒状の回転ローラ１０と、回転ローラ１０の一端部１１を支持する、回転ローラ１０よりも熱膨張率の高い金属製の第一軸受２１と、を備え、加熱炉内で使用される加熱炉用ローラ機構１００であって、回転ローラ１０の一端部１１の形状は、その先端に向かって縮径するテーパー面１３が形成された円錐台状で、第一軸受２１には、回転ローラ１０のテーパー面１３と同じ角度で回転ローラ１０側に向かって拡径するテーパー受け面２３が形成されるとともに、回転ローラ１０をその他端部１２側から一端部１１側に向けて押圧する押圧部材４０を備え、しかも昇温前及び昇温後ともに、押圧部材４０で押圧された際に回転ローラ１０のテーパー面１３と第一軸受２１のテーパー受け面２３とが面接触するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック製の棒状の回転ローラと、
前記回転ローラの一端部を支持する、前記回転ローラよりも熱膨張率の高い金属製の第一軸受と、を備え、加熱炉内で使用される加熱炉用ローラ機構であって、
前記回転ローラの一端部の形状は、その先端に向かって縮径するテーパー面が形成された円錐台状で、
前記第一軸受には、前記回転ローラのテーパー面と同じ角度で前記回転ローラ側に向かって拡径するテーパー受け面が形成されるとともに、
前記回転ローラをその他端部側から前記一端部側に向けて押圧する押圧部材を備え、
しかも昇温前及び昇温後ともに、前記押圧部材で押圧された際に前記回転ローラのテーパー面と前記第一軸受のテーパー受け面とが面接触するようにしたことを特徴とする加熱炉用ローラ機構。
【請求項２】
前記第一軸受と同一形状の第二軸受をさらに備えるとともに、
前記回転ローラの他端部の形状は、前記回転ローラの一端部の形状と同一であって、
前記回転ローラの他端部を前記第二軸受で支持することを特徴とする請求項１に記載の加熱炉用ローラ機構。
【請求項３】
前記一端部側の前記回転ローラのテーパー面及びそれに相対向する前記第一軸受のテーパー受け面においてそれぞれ向かい合うように溝が形成され、
前記向かい合った溝に回転伝達ピンが挿入されて前記第一軸受の回転に前記回転ローラが追動可能なことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱炉用ローラ機構。
【請求項４】
前記押圧部材は弾性体であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の加熱炉用ローラ機構。
【請求項５】
前記第一軸受のテーパー受け面の外周端に、前記回転ローラの一端部を案内するガイド部を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の加熱炉用ローラ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱炉内で使用される加熱炉用ローラ機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属を塑性加工する事前処理や所望の材料特性を得る為に熱処理を行うが、熱処理後の製品の寸法精度や強度等の要求が高くなるにつれ熱処理を行う加熱炉の温度管理も精度よく行わなければならない。
【０００３】
塑性加工には、例えばホットスタンピングがあり、ホットスタンピングは、鋼板を約９００℃以上に加熱し、プレスと同時に急冷することで硬く強度のある組織に変態させ、鋼板の素材の持つ弾力性による成形後に元に戻ろうとする力（スプリングバック）を減少させることが出来るので、高強度と高度な成形精度が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
これに対し、冷間プレスは加熱工程とプレス直後の焼入（急冷）工程が無く、プレス後の鋼板の持つ弾力性によって成形後に元に戻ろうとする力が働くため、狙いの形状精度が得られず、高精度が要求される製品の成形方法としては適してないのが現状である。
【０００５】
ここで、ホットスタンピングにおける加熱炉と前後の搬送装置の概要を図４に示す。現時点で最も多く採用されている搬送形式はローラタイプとなっており、ロボットで装入テーブルに置かれたワークＷは、ローラ機構２００で炉内に搬送され、ヒータまたはバーナで加熱されながら炉内のローラ機構２００によって搬出側に送られる。
【０００６】
炉内ローラ機構２００は、装入側、加熱炉、搬出側の３つの駆動系に分かれ、既に装入側と搬出側は短時間で移送できるように高速運転が可能となっており、搬出テーブルに出されたワークＷは、ロボットによってプレス機の金型に搬送される。
この加熱後のワーク温度精度と加熱炉からプレス機までの搬送時間は、焼入後の材料の強度と形状の精度を決める重要な要素となっており、高速搬送によって必要な温度精度と搬送時間を実現可能なものとしている。
【０００７】
ホットスタンピングは、例えば自動車の車体重量の低減が目的で採用され、薄い材料を用いられる事が多いので、加熱炉から搬出後は材料の温度低下が速い。したがって、ワークＷの強度と精密な形状を確保するために、いかに速くワークＷをプレス側の搬送装置に引き渡すかがポイントとなる。
【０００８】
ワークＷを高速搬出できることは、処理能力の拡大にも対応でき、生産能力あたりの設備投資額を低減することも可能となる。
したがって、ローラ機構２００の機能は、安定した高速搬出を達成することが最も優先される。
【０００９】
ここで、回転ローラの材料として耐熱鋼を採用する場合とセラミックを採用する場合があるが、耐熱鋼は安定した回転ローラの回転を担保するための衝撃に対する耐久性が優れているが、コスト及び放散熱量がセラミックに劣る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１９６５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、回転ローラの材料としてセラミックを採用すると、その端部を支持する金属製の軸受と熱膨張率が異なるので、回転時に回転ローラに芯ブレが発生し易い。
その結果、高速回転させたときに振動が大きくなってしまうので、回転ローラ自体が破損し易くなる。回転ローラが破損するに至らなくても安定した高速搬送は困難である。
【００１２】
そこで、本発明の目的とするところは、セラミック製の回転ローラを高速回転させても振動を抑制可能な加熱炉用ローラ機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の加熱炉用ローラ機構（１００）は、セラミック製の棒状の回転ローラ（１０）と、前記回転ローラ（１０）の一端部（１１）を支持する、前記回転ローラ（１０）よりも熱膨張率の高い金属製の第一軸受（２１）と、を備え、加熱炉内で使用される加熱炉用ローラ機構（１００）であって、前記回転ローラ（１０）の一端部（１１）の形状は、その先端に向かって縮径するテーパー面（１３）が形成された円錐台状で、前記第一軸受（２１）には、前記回転ローラ（１０）のテーパー面（１３）と同じ角度で前記回転ローラ（１０）側に向かって拡径するテーパー受け面（２３）が形成されるとともに、前記回転ローラ（１０）をその他端部（１２）側から前記一端部（１１）側に向けて押圧する押圧部材（４０）を備え、しかも昇温前及び昇温後ともに、前記押圧部材（４０）で押圧された際に前記回転ローラ（１０）のテーパー面（１３）と前記第一軸受（２１）のテーパー受け面（２３）とが面接触するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の加熱炉用ローラ機構（１００）は、前記第一軸受（２１）と同一形状の第二軸受（２２）をさらに備えるとともに、前記回転ローラ（１０）の他端部（１２）の形状は、前記回転ローラ（１０）の一端部（１１）の形状と同一であって、前記回転ローラ（１０）の他端部（１２）を前記第二軸受（２２）で支持することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の加熱炉用ローラ機構（１００）は、前記一端部（１１）側の前記回転ローラ（１０）のテーパー面（１３）及びそれに相対向する前記第一軸受（２１）のテーパー受け面（２３）においてそれぞれ向かい合うように溝（１５，２５）が形成され、前記向かい合った溝（１５，２５）に回転伝達ピン（３０）が挿入されて前記第一軸受（２１）の回転に前記回転ローラ（１０）が追動可能なことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の加熱炉用ローラ機構（１００）は、前記押圧部材（４０）は弾性体であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項５に記載の加熱炉用ローラ機構（１００）は、前記第一軸受（２１）のテーパー受け面（２３）の外周端に、前記回転ローラ（１０）の一端部（１１）を案内するガイド部（２６）を設けたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、昇温前及び昇温後ともに、押圧部材で押圧された際に回転ローラのテーパー面と第一軸受のテーパー受け面とが面接触するようにしたので、回転ローラと第一軸受とがいわゆるテーパー合わせとなり、自動的に調心（調芯）される。よって、セラミック製の回転ローラであっても芯ブレが発生し難いので、高速回転させても回転ローラが破損し難い。
【００２０】
また、本発明によれば、第一軸受と同一形状の第二軸受をさらに備えるとともに、回転ローラの他端部の形状は、回転ローラの一端部の形状と同一であって、回転ローラの他端部を第二軸受で支持するので、回転ローラの両端で調心され、さらに芯ブレが発生し難い。
【００２１】
また、本発明によれば、一端部側の回転ローラのテーパー面及びそれに相対向する軸受のテーパー受け面においてそれぞれ向かい合うように溝が形成され、向かい合った溝に回転伝達ピンが挿入されて軸受の回転に回転ローラが追動可能とすることもできる。
【００２２】
また、本発明によれば、押圧部材は弾性体であるので、調心機能が確実にはたらき、芯ブレが発生し難い。
【００２３】
また、本発明によれば、第一軸受のテーパー受け面の外周端に、回転ローラの一端部を案内するガイド部を設けたので、押圧部材で押圧していないときでも第一軸受や第二軸受から回転ローラが落下してしまわない。
【００２４】
なお、本発明の加熱炉用ローラ機構のように、回転ローラのテーパー面と第一軸受のテーパー受け面とが面接触する点は、上述した特許文献１には全く記載されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る加熱炉用ローラ機構を示す正面一部断面図である。
【図２】図１に示す加熱炉用ローラ機構における回転ローラの一端部と第一軸受を示す分解正面図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る加熱炉用ローラ機構を示す部分正面図である。
【図４】加熱炉を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１及び図２参照して、本発明の実施形態に係る加熱炉用ローラ機構１００を説明する。なお、図２は図１で示したものを、図１において右側に向いた状態で反時計回りに９０°回転させている。
この加熱炉用ローラ機構１００は、回転ローラ１０と、第一軸受２１と、第二軸受２２と、押圧部材４０と、を備え、加熱炉内で使用される。
【００２７】
回転ローラ１０は、セラミック製の棒状であり水平に配置される。一端部１１（図１における右側）及び他端部１２（図１における左側）を除いては細長の円柱である。
回転ローラ１０の一端部１１及び他端部１２の形状は、その先端に向かって縮径するテーパー面１３が形成された円錐台状である。
それぞれの先端は鉛直面となっている。
そして、一端部１１側の回転ローラ１０のテーパー面１３にのみ、先端から他端部１２側に向かって溝１５が形成されている。
【００２８】
第一軸受２１は、回転ローラ１０よりも熱膨張率の高い金属製であり、回転ローラ１０の一端部１１を支持する。
第一軸受２１には、回転ローラ１０のテーパー面１３と同じ角度で底面から回転ローラ１０側に向かって拡径するテーパー受け面２３が形成される。
第一軸受２１のテーパー受け面２３にも底面側から、第一軸受２１の先端側（図１及び図２の左側）へ溝２５が形成されている。
第一軸受２１に形成された溝２５の深さ及び幅は、回転ローラ１０に形成された溝１５の深さ及び幅と同じである。第一軸受２１と回転ローラ１０の一端部１１を相対向させたとき、回転角度を合わせると第一軸受２１の溝２５と回転ローラ１０の溝１５は向かい合うことが可能である。
【００２９】
回転ローラ１０の一端部１１に対して第一軸受２１を当接させたとき、回転ローラ１０のテーパー面１３と第一軸受２１のテーパー受け面２３とが面接触する。このとき、当然ながら回転ローラ１０の一端部１１の鉛直面と第一軸受２１の底面には隙間がある。
また、加熱炉の昇温前でも昇温後でもこの面接触が可能な隙間が設定されている。なお、第一軸受２１の熱膨張率のほうが高いので、昇温後は昇温前に比べてこの隙間が狭い。
【００３０】
そして、向かい合った溝１５，２５に回転伝達ピン３０が挿入されて第一軸受２１の回転に回転ローラ１０が追動可能となっている。もちろん、第一軸受２１が回転しても、回転伝達ピン３０が遠心力で抜けない。
この第一軸受２１が駆動装置（図示しない）の駆動を受けることで、回転伝達ピン３０を介しその回転力を回転ローラ１０に伝える。
【００３１】
第二軸受２２は、回転ローラ１０の他端部１２を支持する。
第二軸受２２の材質は第一軸受２１の材質で同じで、形状もテーパー受け面２４に溝が形成されていないことを除いて第一軸受２１と同一である。
【００３２】
押圧部材４０は、弾性体（バネ）であり、第二軸受２２の後部に設けられる。
そして、押圧部材４０は第二軸受２２を介して回転ローラ１０をその他端部１２側から一端部１１側に向けて押圧する。
押圧部材４０で押圧された際に、回転ローラ１０の一端部１１のテーパー面１３と第一軸受２１のテーパー受け面２３とが面接触するとともに、回転ローラ１０の他端部１２のテーパー面１４と第二軸受２２のテーパー受け面２４とが面接触する。
【００３３】
以上のように構成された加熱炉用ローラ機構１００によれば、昇温前及び昇温後ともに、押圧部材４０で押圧された際に回転ローラ１０のテーパー面１３と第一軸受２１のテーパー受け面２３とが面接触するようにしたので、回転ローラ１０と第一軸受２１とがいわゆるテーパー合わせとなり、自動的に調心（調芯）される。よって、セラミック製の回転ローラ１０であっても芯ブレが発生し難いので、高速回転させても回転ローラ１０が破損し難い。
また、第二軸受２２の後部に弾性体を備えるので、回転ローラ１０を調心機能が確実にはたらき、さらに芯ブレが発生し難い。
【００３４】
なお、図３に示すように第一軸受２１のテーパー受け面２３の外周端に、回転ローラ１０の一端部１１を案内するガイド部２６を設けてもよい。もちろん、第二軸受２２にも同様のガイド部２６を設けてもよい。
【００３５】
また、回転ローラ１０の一端部１１及び他端部１２をテーパー合わせとしたが、これに限られるものではなく、駆動側である一端部１１側だけテーパー合わせとすればよい。
【００３６】
また、回転ローラ１０のテーパー面１３と第一軸受２１のテーパー受け面２３に溝１５，２５を形成して回転伝達ピン３０を挿入したが、これに限られるものではなく、回転ローラ１０は第一軸受２１とは摺動回転するフリーローラであってもよい。
一方、回転伝達ピン３０が複数であってもよい。
【００３７】
さらに、押圧部材４０はバネ（弾性体）に限られるものではなく、シリンダ等の駆動機器等であってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０      回転ローラ
１１      一端部
１２      他端部
１３      テーパー面
１４      テーパー面
１５      溝
２１      第一軸受
２２      第二軸受
２３      テーパー受け面
２４      テーパー受け面
２５      溝
２６      ガイド部
３０      回転伝達ピン
４０      押圧部材
１００      ローラ機構
２００      ローラ機構
Ｗ      ワーク
【図１】
2017043788.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017043788.tif 000005
【図４】
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