JP2014511988A - ワークピースを加熱するためのローラハース炉及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワークピース（１０２）を加熱するためのローラハース炉（１０１）に関する。本発明に係るローラハース炉（１０１）はローラベアリングユニット（１１１）のためのパージシステム（１１０）を有し、パージシステム（１１０）はローラベアリングユニット（１１１）を通り抜けるようにパージガスを供給するように設計され、パージガスは炉壁（１０８・１０８´）から見て外方に向いているローラベアリングユニット（１１１）の一側からローラベアリングユニット（１１１）を通り抜けるように供給され、炉壁（１０８・１０８´）の開口（３０１）を通り抜けてローラハース炉（１０１）の炉室（１０３）へと全経路を経て供給することができ、そしてパージガスはローラハース炉（１０１）の炉室（１０３）内の内圧よりも大きい圧力で供給する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉に関する。このローラハース炉は前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有し、前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置される。前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられ、そして前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応し支持するように設計されている。

本発明はまた、このようなローラハース炉を採用してワークピースを加熱する方法に関する。

産業部門においては、可能な限りで最良の強度重量比を有しなくてはならない鋼製部品を使用する機会が増大している。最良の強度重量比を有するようにすることは、例えば、いわゆるプレス硬化や熱間鍛造の過程により成すことができる。この過程においては、板金部品は約８００℃から１０００℃（華氏１４７２度〜華氏１８３２度）にまで加熱され、続いて冷却された金型において成形され急冷される。その結果、当該板金部品の強度は３倍程度高くなる。プレス硬化では、熱処理と成形と同時に制御冷却を合わせて行うことにより、より軽量でその上より硬い鋼部品を構築することが可能となる。鋼部品のプレス硬化の他に、産業部門では、例えばワークピースを焼きなましする時や硬化させる時のような、炉の中でワークピースを加熱しなくてはならない多くの他の過程も採用している。

鋼部品の熱処理に関して言えば、過去に様々な炉の構想が発明されている。とりわけ、連続加熱炉の原理はプレス硬化において広く用いられている。この炉の原理においては、加熱される鋼部品はコンベヤによって前記炉の中を通り抜けるように輸送される。当該鋼部品を加熱するために、このような連続加熱炉は通常、一つ又はそれ以上の炉室を有する。当該炉室には炉ガスが存在し、この中に、加熱要素により生成された熱が直接的に又は間接的に供給される。加熱される鋼部品はコンベヤによって炉の中を通り抜けるように輸送される。当該コンベヤとしては、ローラコンベヤの形式のローラが非常に頻繁に用いられている。

前記ローラコンベヤのローラは、炉室の炉壁に設けられた開口を通じて、連続加熱炉の両側においてそれぞれガイドされる。そして、前記ローラは炉室の外側においてローラベアリングにより支持される。当該ローラベアリングは一般的にボールベアリングとして構成され、炉壁の外側に配置される。炉室の壁の外側の温度は約１００℃（華氏２１２度）に過ぎないため、内部に潤滑剤を有するボールベアリングを使用することができる。このようにして、当該ボールベアリングの稼働性能を向上し、使用可能寿命に影響を与えている。

しかしながら、ローラハース炉の運転時には、潤滑剤に不純物が混ざっていること及び／又は潤滑剤の量が減少することにより、ローラに用いられるボールベアリングの使用可能寿命が短くなってしまうことがよくある。このことの理由は、例えば、ローラハース炉の中から出てきて炉壁の開口を通って炉室の外側へと逃げ出した炉ガスに起因することもあり得る。この過程においては、炉ガスはさらに、炉壁の外側に配置されたボールベアリングの中を通り抜けるように流れる。ローラが回転している時に炉の中で生成する粒子、及びセラミック製断熱壁に対する摩擦の結果生ずる粒子は、炉ガスによって部分的に外に運ばれて、ボールベアリングの中に流れ込んだときに当該ボールベアリングの中に取り込まれる。さらに、炉ガスの温度が高いことに起因して、潤滑剤はゆっくりと分解するため、時間の経過に対応して潤滑剤の量は減少する。

粒子の取り込みにより、又は、熱い炉ガスに起因して体積が減少することにより、潤滑剤に不純物が混入すると、ローラに用いられるボールベアリングに摩耗や割れ目が発生することが多くなり、そのためボールベアリングの使用可能寿命に有害な影響を与えることとなる。

このような背景の下に、本発明の目的は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉であって、ローラコンベヤのローラに使用されるボールベアリングの使用可能寿命を延長することができるローラハース炉を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、ワークピースを加熱するための方法であって、このようなローラハース炉を用いることのできる方法を提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴を有するローラハース炉により達成される。当該ローラハース炉の好適な改良は、従属請求項２〜１０において提案される。また、前記目的は請求項１１に係る方法によっても達成される。この方法の好適な実施形態は、従属請求項１２の結果として生じる。

本発明は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉であって、前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有するものを提供する。前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置され、そして前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられる。前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応し支持するように設計されている。前記ローラハース炉は前記ローラベアリングユニットのためのパージシステムを有し、当該パージシステムは前記ローラベアリングユニットを通り抜けるようにパージガスを供給するように設計され、当該パージガスは前記炉壁から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニットの一側から前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように供給され、前記炉壁の前記開口を通り抜けて前記ローラハース炉の前記炉室へと全経路を経て供給される。この過程においては、前記パージガスは前記ローラハース炉の前記炉室内の内圧よりも大きい圧力で供給することができる。

前記パージシステムからパージガスを供給し、当該パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けるようにすることは、前記炉室からの熱い炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中を通り抜けることがなくなるという利点を伴う。前記炉ガスは前記炉室の中に広がっている内圧よりも高い圧力で提供されるので、目的となるパージガスフローが前記炉室の中で生成され、そうすることにより前記炉室からの熱くて不純物が混ざっている炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中へと流れ込むことを防止することができる。一方では、このことにより、前記ローラベアリングユニットの潤滑剤が熱い炉ガスによって分解されてしまうことを防止できる。他方では、前記炉室からの不純物の粒子は前記ローラベアリングユニットに取り込まれない。前記炉室からの不純物の粒子は、潤滑剤を分解してしまう虞がある。結果として、潤滑剤の組成及び品質は、より長い期間にわたって保たれることとなるので、摩耗及び割れ目の発生が低減され、そして前記ローラベアリングユニットの耐用年数が大幅に長くなる。このことは、当該ローラベアリングユニットをより長期にわたって用いることができるようになることを意味する。摩耗や割れ目の発生が低減されるおかげで、前記ローラベアリングユニットは頻繁に交換しなくてもよくなる。そのおかげでコストが低減され、結果としてこのようなローラハース炉についての金銭的な利益をもたらすこととなる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、前記パージシステムは、前記ローラベアリングユニットに前記パージガスを供給するためのパイプシステムを備え、当該パイプシステムは前記ローラハース炉の前記炉壁の外側に配置される。

前記炉室の前記炉壁の外側の温度は約１００℃（華氏２１２度）程度に過ぎないため、前記パージシステムのための前記パイプシステムを前記炉壁の外側に配置することにより、前記パージガスが前記ローラベアリングユニットに供給される前の段階で過剰に加熱されてしまうことを確実に防止することができる。これは、前記ローラベアリングユニットの前記潤滑剤が分解されないことを意味する。

さらに、既に前記ローラハース炉の構成の一部となっている装置を、前記パイプシステムとして使用することもできる。そのため、前記ローラハース炉の改良においては、前記炉壁のスタビライザを前記パイプシステムとして使用することができる。こうすることにより、前記ローラベアリングユニットに前記パージガスを供給するために付加的なパイプシステムを導入する必要がなくなる。その結果、前記パイプシステムを導入する際に、材料又は部品に関しての追加的手段は必要でなくなる。

前記ローラハース炉の改良は、前記ローラベアリングユニットは内側ローラベアリングを備え、それの隣りには外側ローラベアリングが配置され、それによりこれらの二つのローラベアリングが対となって形成されており、前記内側ローラベアリングは前記外側ローラベアリングよりも前記ローラハース炉の前記炉壁の外側に近い位置に配置され、そして前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリングの間には空洞が形成されている、ことを特徴とするものである。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、シーリング要素が前記外側ローラベアリングの一側に配置され、そしてこの一側は、前記二つのローラベアリングの間に形成される空洞に面している。

前記ローラハース炉の改良においては、前記パージシステムの前記パイプシステムは、前記パージガスが前記空洞に供給されるように、前記空洞に接続され、それにより前記パージガスはこの空洞の中から吐出されて、前記内側ローラベアリングを通り抜けて、前記炉壁の前記開口を通り抜けて、前記ローラハース炉の前記炉室の中へと全経路を経て運んで来られる。

前記空洞は前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリングの間に形成されているため、そして、前記空洞は前記パージガスを供給できるように前記パイプシステムに接続されているため、前記パージガスは直接的に前記内側ローラベアリングに流入することができる。当該内側ローラベアリングは、前記炉壁の外側により近いところに配置され、そしてそのためより多くの流出してくる炉ガスに曝されるはずである。そしてそれから、前記パージガスは前記内側ローラベアリングの中を通り抜けることができる。前記シーリング要素は、前記空洞の中の前記パージガスが前記外側ローラベアリングの中に進入しないようにシールするため、この効果は一層高まる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、前記パージシステムは流速メータを有し、当該流速メータは、前記パージガスを、前記ローラベアリングユニットを通り抜けて、前記炉壁の前記開口を通り抜けて、前記ローラハース炉の前記炉室の中へと全経路を経て供給することができる流速を測定することができるように設計される。

流速メータを使用することにより、前記パージシステムにおける前記パージガスの流速も、そして圧力も、検査することができる。こうした場合、もし流速が遅すぎた場合、前記パージガスは前記炉室から出てくる炉ガスに置き換わり、そのため前記ローラベアリングユニットの中を通り抜けるのは前記パージガスではなく前記熱い炉ガスとなるが、そのことが検査できるため、有利となる。同様に、過剰な流速の前記パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けた場合には、当該ローラベアリングユニットに損傷を与えることとなり得る。

前記ローラハース炉の改良においては、前記パージシステムは、前記パージガスの流速を制御するように設計される制御要素を備える。その結果、前記炉室の中において雰囲気条件の変化が生じた場合においても、前記制御要素により発揮される調整機能によって、適切に対処することが容易となる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、不活性ガスを前記パージガスとして採用することができる。前記ローラハース炉の他の一つの実施形態においては、パージして及び／又は乾燥させた空気を前記パージガスとして使用することができる。

前記パージガスとして異なるタイプのガスを使用することにより、様々なタイプのローラハース炉の要求に対して前記パージシステムを柔軟に適応することが可能となる。様々なタイプとは、例えば、不活性ガス雰囲気の炉や、エアフローの炉等である。その結果、本発明に係るローラハース炉は、異なる領域の適用にも利用できる。

また本発明は、ローラハース炉の中においてワークピースを加熱する方法を提供する。ここで、前記ローラハース炉は前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有し、そして前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置される。前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられ、そして前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応しこれを支持する。当該方法においては、パージシステムが前記ローラベアリングユニットを通してパージガスを供給し、当該パージガスは前記炉壁から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニットの一側から前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように供給され、前記炉壁を通り抜けて前記ローラハース炉の前記炉室へと全経路を経て供給される。この過程においては、前記パージガスは前記ローラハース炉の前記炉室内の内圧よりも大きい圧力で供給される。

前記パージガスの圧力により、当該パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように流れることができることが確実となり、そして前記炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中から押し出されると共に、前記炉壁の前記開口の中からも押し出されることが確実となる。

本発明の改良においては、前記パージガスは、前記パージシステムのパイプシステムにより吐出されて、空洞の中に供給されて、この空洞は前記ローラベアリングユニットの内側ローラベアリングと外側ローラベアリングの間に形成され、これらのローラベアリングは、前記ローラハース炉の前記炉室の前記炉壁の外側に、前記内側ローラベアリングが前記外側ローラベアリングよりも前記炉壁の外側に近い位置にとなるように、互いに隣り合うように配置され、対となるローラベアリングとして配置される。

本発明の上述した利点及び他の利点、特別な特徴、並びに実際上の改良は、以下に図面を参照して説明した実施形態に基づいて明らかとなる。

（ａ）ローラハース炉の縦断面図。（ｂ）当該ローラハース炉の横断面図。 （ａ）ボールベアリング。（ｂ）当該ボールベアリングのＢ−Ｂ断面図。 図１（ｂ）のＡの部分の断面図を、パージシステムと共に示したもの。

例示のために、図１は、ワークピース１０２を加熱するローラハース炉１０１の縦断面図を概略的に示している。ローラハース炉１０１は、細長い炉室１０３を備える。当該炉室１０３は、その前面及び後面を、高さ調節可能な炉扉１０４・１０４´によりそれぞれ閉鎖することができる。ワークピース１０２が炉室１０３の中に置かれ、又は炉室１０３の中から取り出される前には、炉扉１０４・１０４´が開く。そして、ワークピース１０２が炉室１０３の中に置かれ、又は炉室１０３の中から取り出された後には、それに応じて炉扉１０４・１０４´は再び閉じる。当該炉扉１０４・１０４´は、例えば、スライド式の炉扉として構成することができる。とりわけローラハース炉１０１の中における熱分布を鑑みれば、ローラハース炉１０１に炉扉１０４・１０４´を設ける構成とすることが好ましいが、必要であれば、ローラハース炉１０１を炉扉１０４・１０４´なしで操作されるものとすることも可能である。

ローラハース炉１０１は、ワークピース１０２を輸送する手段を、ローラコンベヤ１０５の形式で具備している。当該ローラコンベヤ１０５は炉室１０３の中に配置され、前記ワークピースを加熱するために、ローラハース炉１０１を通り抜けるようにワークピース１０２を矢印の方向に輸送する。ローラコンベヤ１０５は、一つが他の一つの後方に来るように配置された複数の輸送ローラ１０６により構成され、これらの複数の輸送ローラ１０６は、個別に、又はグループとして一体で、駆動される。

図１（ａ）では例示として一つのワークピース１０２のみを示しているが、ローラコンベヤ１０５は、複数のワークピース１０２が同時にローラハース炉１０１の中を通り加熱されるように用いることもできる。その場合、複数のワークピース１０２を、一つが他の一つの後方に来るように、及び又は互いに隣接するように配置して輸送することができる。

ワークピース１０２がローラハース炉１０１を通過するときにワークピース１０２を加熱できるようにするための適切な加熱要素１０７が、炉室１０３の中に配置される。このような加熱要素１０７は、最新鋭の技術により公知となっているので、ここでは詳細には述べない。同様に、ローラハース炉１０１を作動させるための他の全ての必要な構成要素は、本発明の主題ではなく、当業者により適切に選択されることができる。

例示のために、図１（ｂ）にはローラハース炉１０１の横断面図を示してある。なお、明確にするために、炉室１０３の前面の炉扉１０４はここでは図示していない。ローラハース炉１０１の炉室１０３の両側には、当該炉室１０３を横方向に区切る役割を果たす炉壁１０８・１０８´が設けられる。

炉室１０３の二つの炉壁１０８・１０８´の外側には、炉室１０３を機械的に安定させるためのスタビライザ１０９が設けられる。この機械的安定化は、炉壁１０８・１０８´の材料が、炉室１０３の内部と周囲との間で時々生ずる高い温度差に起因する大きな熱負荷にさらされるために、必要となるものである。この温度差は、炉壁１０８・１０８´の変形の原因となり得る。ここでは例示のために一つのスタビライザ１０９のみを示しているが、二つの炉壁１０８・１０８´の外側における安定化の効果を増大させるために複数のスタビライザ１０９を装備することも可能である。

さらに、二つの炉壁１０８・１０８´の外側には、ローラベアリングユニット１１１をパージするためのパージシステム１１０が備えられる。ローラベアリングユニット１１１も同様に炉壁１０８・１０８´の外側に配置される。ローラベアリングユニット１１１のためのパージシステム１１０の構造及び動作状態については、図３に関連する以後のセクションにおいてより詳細に説明する。図３は、図１（ｂ）のＡ部分の拡大図に基づくものである。

炉室１０３の二つの炉壁１０８・１０８´の外側に配置されるローラベアリングユニット１１１は、ローラコンベヤ１０５の個々のローラ１０６の両端のうちの一つに対応し支持する役割を果たす。ローラ１０６が炉室１０３の外側においてローラベアリングユニット１１１に支持されるようにするために、炉壁１０８・１０８´には開口（ここでは不図示）が設けられる。当該開口を通じて、個々のローラ１０６がそれぞれ炉室１０３の外側へとガイドされて、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドされる。

個々のローラ１０６が両側において対応し支持されるようにするために、ローラベアリング２０１はローラベアリングユニット１１１のうちの不可欠の部分を構成する。例として、図２（ａ）にはローラベアリングユニット１１１のためのこのようなローラベアリング２０１を概略的に示している。ここでのローラベアリング２０１はボールベアリングとして構成され、当該ボールベアリングは、外側リング２０２と内側リング２０３を有し、これらの間には個々のボール２０４がボールベアリング要素として設けられる。このボールベアリングは、外側リング２０２と内側リング２０３との間で回転動作をする。ここで、ボール２０４は通常、ボールケージ２０５によって、外側リング２０２と内側リング２０３の間に配置され保持される。しかしながら、ボールケージ２０５を有しないバージョンのボールベアリング２０１もある。個々のボール２０４の間には、潤滑剤２０６で満たされた空洞が形成される。

この潤滑剤２０６は特に、ボール２０４の回転動作時に当該ボール２０４と、二つのリング２０２・２０３と、の間で生じる摩擦を低減し、そうすることにより、力の消耗を最小限とし、またローラベアリング２０１の摩耗や割れ目を最小限とする機能を有する。これのための適切な潤滑剤２０６は、ローラベアリングに通常用いられる全ての公知の潤滑剤及びグリースである。

図２（ｂ）には、ボールベアリング２０１のＢ−Ｂ断面図を概略的に示してある。さらに、ボールベアリング２０１は両側に固定シールリング２０７を備えており、そしてこの固定シールリング２０７は、ボールベアリングの内側を泥や湿気の侵入から保護すると共に、同時に潤滑剤２０６の漏れを防ぐ。特に、ボールベアリング２０１の想定される用いられ方に応じて、そして跳ねる水又は塵に対する保護に関する要求に関連して、異なる材料で製造された固定シールリング２０７が知られている。例えば、跳ねる水からの保護にはゴムが用いられ、塵からの保護には鋼板が用いられる。また、様々なタイプのプラスチック又は複合材料も、固定シールリング２０７を製造するのに用いることができる。

ボールベアリング２０１のタイプは、固定シールリング２０７の数と共に、固定シールリング２０７の材料により、決定される。他の組み合わせは別として、以下のボールベアリングのタイプが広く用いられている。
・跳ねる水に対する保護としての一つの固定シールリングを有するボールベアリング（Ｒタイプ）
・跳ねる水に対する保護としての二つの固定シールリングを有するボールベアリング（ＲＲ又は２Ｒタイプ）
・塵に対する保護としての一つの固定シールリングを有するボールベアリング（Ｚタイプ）
・塵に対する保護としての二つの固定シールリングを有するボールベアリング（ＺＺ又は２Ｚタイプ）

ローラベアリングユニット１１１のボールベアリング２０１は、一方では、炉室１０３の外側でローラコンベヤ１０６のローラ１０６に対応し支持する役割を果たし、他方では、炉室１０３の中におけるローラ１０６の回転動作を可能とする役割を果たす。これにより、ワークピース１０２をローラハース炉１０１の中を通り抜けるように輸送することが可能となっている。

ローラ１０６を支持するためには、ボールベアリング２０１を使用することが好適であるように思われるものの、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、又はその他のローラベアリングのような、他のローラベアリングを採用することも可能である。

ローラベアリングユニット１１１は炉壁１０８・１０８´の外側に配置されるため、ボールベアリング２０１の熱負荷及び機械的負荷はとても高い。これは、ボールベアリング２０１の摩耗及び割れ目の発生を沢山引き起こす。そのため、ボールベアリング２０１の摩耗が増大するにつれて、ローラ１０６の回転動作が簡単な状態から困難な状態へと変化し、ひいては、ローラ１０６の回転が完全に妨害された状態ともなり得る。パージシステム１１０を使用することにより、摩耗及び割れ目の発生が低減される。

図３には、図１（ｂ）のＡ部分の拡大断面図を概略的に示している。この図３には、スタビライザ１０９、パージシステム１１０、及びローラベアリングユニット１１１と共に、炉壁１０８の一部及びローラ１０６の一部が示されている。

ローラ１０６は炉室１０３の外側で支持されるので、炉壁１０８には開口３０１が形成される。当該開口３０１を通じて、ローラ１０６は炉室１０３から外側へとガイドされ、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドされる。ローラ１０６は、ローラベアリングユニット１１１の中において、内側ボールベアリング２０１と外側ボールベアリング２０１´とにより構成されるボールベアリングの対によって、支持されている。ここで、前記ボールベアリングの対のうちの内側ボールベアリング２０１は、外側ボールベアリング２０１´よりも炉壁１０８に近い位置となるように配置される。そして、両方のボールベアリング２０１・２０１´は、これらの間に空洞３０２が形成されるように、互いに隣接するように配置される。両方のボールベアリング２０１・２０１´はＺＺタイプのものである。換言すると、これらのボールベアリング２０１・２０１´は、塵に対する保護として二つの固定シールリング２０７を備えている。

空洞３０２の中の、外側ボールベアリング２０１´の側の、空洞３０２に面する所には、シーリング要素３０３が設けられている。外側ボールベアリング２０１´の固定シールリング２０７は単に塵からの保護として設けられているものであるため、シーリング要素３０３は、空洞３０２からのパージガスが外側ボールベアリング２０１´の中に入り込まないように空洞３０２をシールする役割を果たすものでなくてはならない。この目的のために、シーリング要素３０３は、例えば放射状の回転軸シールのような、回転軸シールとして構成することができる。

外側ボールベアリング２０１´は、ローラ１０６の端に取り付けられた固定リング３０４によって、ローラ１０６上に安全が確保される。この固定リング３０４は、例えばＤＩＮ４７１に従った規格部品である。しかしながら、外側ボールベアリング２０１´を固定する手段として、他の安全確保手段を採用することもできる。

パージシステム１１０はローラベアリングユニット１１１に接続される。このパージシステム１１０の構成要素は、パイプシステム３０５である。当該パイプシステム３０５は、ローラベアリングユニット１１１の下方に配置され、供給ライン３０６を経由して、ローラベアリングユニット１１１のローラベアリングの対の間の空洞３０２に接続される。流速メータ３０７と制御要素３０８とが、供給ライン３０６に組み入れられる。

パージガス３０５を供給するためのパイプシステム３０５として、炉壁１０８の外側に分離したガス管を装備することができる。しかしながら、例えば既に説明したスタビライザ１０９のような、既にローラハース炉１０１の構造の一部であるパイプ又はハウジングであって、炉壁１０８の外側に付加的なスタビライザ１０９として配置されるような要素を、パージガスを供給するためのパイプシステム３０５として使用することもできる。

供給ライン３０６は、例えば、軟質ゴム又はシリコンでできたホースとして構成することができる。しかしながら、例えばプラスチック又は金属でできた固定されたラインを装備することもできる。供給ライン３０６を成す材料の選択に際しては、とりわけ、想定される圧力条件及び耐化学性の観点から、使用されるパージガスに関連する要求を考慮に入れるべきである。

取り付けを簡単で簡潔にすることを目指して、供給ライン３０６は、例えばプラグイン式接続によって、空洞３０２及びパイプシステム３０５に接続されるものとすることができる。しかしながら同様に、他の接続形式とすることも可能である。

内側ボールベアリング２０１をパージするために、調整済みのパージガスがパイプシステム３０５の中に供給される。ローラハース炉１０１のタイプに応じて、採用されるパージガスは、例えば、不活性ガス雰囲気の炉の場合には不活性ガスと、或いは空気の炉の場合にはエアフローとすることができる。しかしながら同様に、他のガスをパージガスとして採用することも可能である。

パージガスは、およそ１０リットル毎時程度の大きさのガスフローを生じさせることのできる圧力で、パイプシステム３０５に供給される。パージガスの流速は、流速メータ３０７によって、適切に読み取りモニタリングすることができる。ガスフローは制御要素３０８によって制御される。当該制御要素３０８は、最も簡潔な場合には、手動でガスフローを設定するスロットルバルブ又はコントロールバルブとすることができる。同様に、制御要素３０８として、調整可能なノズル又はオリフィス板を採用することも考えられる。その場合、例えば、ノズル又はオリフィス板の開口の形及びサイズを変更することにより、パージガスの流速が影響を受け得る。さらに、ガスフローの自動制御を可能とする複雑な制御要素３０８を装備することも可能性としてはあり得る。

適用された圧力により、パージガスがパイプシステム３０５の中から供給ライン３０６を経由して吐出されて、前記ボールベアリングの対の間の空洞３０２に供給される。これに対応して、この過程においては、パージガスフローが内側ボールベアリング２０１の中へと流れ込む。内側ボールリング２０１の固定シールリング２０７は単に塵からの保護を提供するものであり、ガスからの保護を提供するものではないため、そして、内側ボールベアリング２０１の構造はそれには複数の場所に小さなスリットや割れ目が存することを意味するため、パージガスはそれが流れる方向へと流れて内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けることができる。結果として、パージガスは、内側ボールベアリング２０１のうちの空洞３０２と面している側から通り抜けて、前記スリットや割れ目を通って内側ボールベアリング２０１の中を流れ、それから内側ボールベアリング２０１のうちの炉壁１０８と面している側から再び出て行く。この過程においては、シーリング要素３０３が存することによりパージガスが外側ボールベアリング２０１´の方へと流れることは制限されるため、パージガスが同時に外側ボールベアリング２０１´を通り抜けるように流れることはない。

内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けるように流れた後、パージガスはそれから炉壁１０８の開口３０１を通り抜けるようにさらに流れ、そして炉室１０３の内部へと流れ込む。パイプシステム３０５の中から供給ライン３０６を通って空洞３０２の中へと流れ、そして内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けるようにさらに流れ、それから炉壁１０８の開口３０１を通り抜けて全経路を経て炉室１０３の中まで流れ込む、パージガスの全体的な流れの経路を、矢印により示している。

パージガスについて圧力が設定されることにより、炉ガスが炉室１０３の中から流れ出て開口３０１を通り抜けて内側ボールベアリング２０１を通り抜けるように流れることを、確実にそして効果的に防止することができる。これにより、内側ボールベアリング２０１の潤滑剤２０６が熱い炉ガスにより分解されることが防止される。さらに、ローラ１６の回転時に生成する粒子や、ローラハース炉１０１のセラミック製断熱壁に対する摩擦に関連して生じる粒子が、炉ガスと共に取り込まれて内側ボールベアリング２０１の中へと取り込まれることが、確実に防止される。その代わりに、内側ボールベアリング２０１は、パージガスによって、粒子が混入していない状態に保持される。パージガスには不純物が混入していないからである。さらに、パージガスの温度は、炉ガスの温度と比べて大幅に低い。これは、後者はローラハース炉１０１の外側で実行されローラユニット１１１へと供給されるためである。このため、ガスが通り抜けている場合でさえも、潤滑剤２０５は分解されない。

ローラコンベヤ１０５は、一つが他の一つの後方に来るように配置された複数のローラ１０６により構成されているため、二つの炉壁１０８・１０８´は対応する数の開口３０１を有する。当該開口３０１を通じてローラ１０６を炉室１０３の外側へとガイドすることができ、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドすることができる。これらのローラベアリングユニット１１１のそれぞれは、内側ローラベアリング２０１と外側ローラベアリング２０１´とを有し、これらの間に空洞３０２が形成される、ローラベアリングの対により特徴付けられる。そして、これらの空洞のそれぞれは、分離した供給ライン３０６を介してパイプシステム３０５に接続される。ここで、流速メータ３０７と制御要素３０８とが、それぞれの分離した供給ライン３０６に組み入れられている。

パイプシステム３０５は当該パイプシステム３０５の中にパージガスを供給するのに一つの接続を有するので足りるのにも関わらず、そしてこの目的のために複数の接続が備えられていてもよいにも関わらず、当該パイプシステム３０５は複数の内側ボールベアリング２０１にパージガスを供給し、そうすることにより、全ての内側ボールベアリング２０１についての対応する摩耗及び割れ目の発生の低減を確実なものとしている。

個々のローラベアリングユニット１１１の気密性をモニタリングすることを目的として、そしてそうすることによりパージシステム１１０の働きをモニタリングすることを目的として、個々のローラベアリングユニット１１１の空洞３０２の中に、室が形成されるように、もう一つのシーリング要素３０３を配置することもできる。そうした場合、この室に接続される圧力モニタリングユニットにより、この室の中の圧力をモニタリングすることができる。そうすることにより、この室の中で圧力低下が記録された場合に、ローラベアリングユニット１１１を適切に取り替えることができる。

１０１ ローラハース炉
１０２ ワークピース
１０３ 炉室
１０４・１０４´ 炉扉
１０５ ローラコンベヤ
１０６ 輸送ローラ、ローラ
１０７ 加熱要素
１０８・１０８´ 炉壁
１０９ スタビライザ
１１０ パージシステム
１１１ ローラベアリングユニット
２０１ ローラベアリング／ボールベアリング、内側ローラベアリング／ボールベアリング
２０１´ ローラベアリング／ボールベアリング、外側ローラベアリング／ボールベアリング
２０２ 外側リング
２０３ 内側リング
２０４ ボール
２０５ ボールケージ
２０６ 潤滑剤
２０７ 固定シールリング
３０１ 開口
３０２ 空洞
３０３ シーリング要素
３０４ 固定リング
３０５ パイプシステム
３０６ 供給ライン
３０７ 流速メータ
３０８ 制御要素

本発明は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉に関する。このローラハース炉は前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有し、前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置される。前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられ、そして前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応し支持するように設計されている。

本発明はまた、このようなローラハース炉を採用してワークピースを加熱する方法に関する。

産業部門においては、可能な限りで最良の強度重量比を有しなくてはならない鋼製部品を使用する機会が増大している。最良の強度重量比を有するようにすることは、例えば、いわゆるプレス硬化や熱間鍛造の過程により成すことができる。この過程においては、板金部品は約８００℃から１０００℃（華氏１４７２度〜華氏１８３２度）にまで加熱され、続いて冷却された金型において成形され急冷される。その結果、当該板金部品の強度は３倍程度高くなる。プレス硬化では、熱処理と成形と同時に制御冷却を合わせて行うことにより、より軽量でその上より硬い鋼部品を構築することが可能となる。鋼部品のプレス硬化の他に、産業部門では、例えばワークピースを焼きなましする時や硬化させる時のような、炉の中でワークピースを加熱しなくてはならない多くの他の過程も採用している。

鋼部品の熱処理に関して言えば、過去に様々な炉の構想が発明されている。とりわけ、連続加熱炉の原理はプレス硬化において広く用いられている。この炉の原理においては、加熱される鋼部品はコンベヤによって前記炉の中を通り抜けるように輸送される。当該鋼部品を加熱するために、このような連続加熱炉は通常、一つ又はそれ以上の炉室を有する。当該炉室には炉ガスが存在し、この中に、加熱要素により生成された熱が直接的に又は間接的に供給される。加熱される鋼部品はコンベヤによって炉の中を通り抜けるように輸送される。当該コンベヤとしては、ローラコンベヤの形式のローラが非常に頻繁に用いられている。

前記ローラコンベヤのローラは、炉室の炉壁に設けられた開口を通じて、連続加熱炉の両側においてそれぞれガイドされる。そして、前記ローラは炉室の外側においてローラベアリングにより支持される。当該ローラベアリングは一般的にボールベアリングとして構成され、炉壁の外側に配置される。炉室の壁の外側の温度は約１００℃（華氏２１２度）に過ぎないため、内部に潤滑剤を有するボールベアリングを使用することができる。このようにして、当該ボールベアリングの稼働性能を向上し、使用可能寿命に影響を与えている。

しかしながら、ローラハース炉の運転時には、潤滑剤に不純物が混ざっていること及び／又は潤滑剤の量が減少することにより、ローラに用いられるボールベアリングの使用可能寿命が短くなってしまうことがよくある。このことの理由は、例えば、ローラハース炉の中から出てきて炉壁の開口を通って炉室の外側へと逃げ出した炉ガスに起因することもあり得る。この過程においては、炉ガスはさらに、炉壁の外側に配置されたボールベアリングの中を通り抜けるように流れる。ローラが回転している時に炉の中で生成する粒子、及びセラミック製断熱壁に対する摩擦の結果生ずる粒子は、炉ガスによって部分的に外に運ばれて、ボールベアリングの中に流れ込んだときに当該ボールベアリングの中に取り込まれる。さらに、炉ガスの温度が高いことに起因して、潤滑剤はゆっくりと分解するため、時間の経過に対応して潤滑剤の量は減少する。

粒子の取り込みにより、又は、熱い炉ガスに起因して体積が減少することにより、潤滑剤に不純物が混入すると、ローラに用いられるボールベアリングに摩耗や割れ目が発生することが多くなり、そのためボールベアリングの使用可能寿命に有害な影響を与えることとなる。

なお、日本の特開２０００−１０９９２６号公報に掲載された出願においては、ローラハース炉のローラの通路をシールするための方法及び装置が開示されている。当該装置は、外側及び内側のスタッフィングボックスユニットを有する。前記ローラは、炉室において炉側壁に形成された孔を通じて外部に延出している。前記ローラの端のそれぞれと、それに対応するスタッフィングボックスとは、共用のハウジングに収容されている。遠隔ソースからのパージガスは、パイプを経由して前記ハウジングの中に供給される。そのようにして、前記ガスは、前記スタッフィングボックスを通り抜けて、開口を通り抜けて、炉壁と前記ローラの軸との間の隙間を通り抜けて、炉室へと流入する。

日本の特開平０６−１８５８７６号公報に掲載された出願においては、真空炉をシールするための装置が開示されている。ローラが炉壁を通り抜けて外側へと延出しており、当該延出している部分において前記ローラはカプセル化されたローラベアリングユニットにより支持されている。内側及び外側のシーリング要素が、前記炉とは反対側に配置される。これらのシーリング要素の間にはガスが供給され、当該ガスは前記内側シーリング要素を通り過ぎるように流れて、前記ローラベアリングユニットを通じて前記炉の中へと流入することができる。

日本の特開平０７−０９０３５２公報に掲載された出願においては、シーリング機構が開示されている。当該シーリング機構によれば、熱処理炉から熱い炉ガスが漏れることを防止することができる。当該熱処理炉にはローラが備えられ、当該ローラは炉ハウジングを通り抜けて外側へとガイドされている。その経路には、炉室に面している内側ガスケットと、外側に面している外側ガスケットとが設けられている。それぞれの内側及び外側ガスケットの間には、エアが供給されるハウジングが形成される。

特開２０００−１０９９２６号公報 特開平０６−１８５８７６号公報 特開平０７−０９０３５２号公報

このような背景の下に、本発明の目的は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉であって、ローラコンベヤのローラに使用されるボールベアリングの使用可能寿命を延長することができるローラハース炉を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、ワークピースを加熱するための方法であって、このようなローラハース炉を用いることのできる方法を提供することである。

この目的は、独立請求項１の特徴を有するローラハース炉により達成される。当該ローラハース炉の好適な改良は、従属請求項２〜１０において提案される。また、前記目的は請求項１１に係る方法によっても達成される。この方法の好適な実施形態は、従属請求項１２の結果として生じる。

本発明は、ワークピースを加熱するためのローラハース炉であって、前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有するものを提供する。前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置され、そして前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられる。前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応し支持するように設計されている。前記ローラハース炉は前記ローラベアリングユニットのためのパージシステムを有し、当該パージシステムは前記ローラベアリングユニットを通り抜けるようにパージガスを供給するように設計され、当該パージガスは前記炉壁から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニットの一側から前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように供給され、前記炉壁の前記開口を通り抜けて前記ローラハース炉の前記炉室へと全経路を経て供給される。この過程においては、前記パージガスは前記ローラハース炉の前記炉室内の内圧よりも大きい圧力で供給することができる。

前記パージシステムからパージガスを供給し、当該パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けるようにすることは、前記炉室からの熱い炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中を通り抜けることがなくなるという利点を伴う。前記炉ガスは前記炉室の中に広がっている内圧よりも高い圧力で提供されるので、目的となるパージガスフローが前記炉室の中で生成され、そうすることにより前記炉室からの熱くて不純物が混ざっている炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中へと流れ込むことを防止することができる。一方では、このことにより、前記ローラベアリングユニットの潤滑剤が熱い炉ガスによって分解されてしまうことを防止できる。他方では、前記炉室からの不純物の粒子は前記ローラベアリングユニットに取り込まれない。前記炉室からの不純物の粒子は、潤滑剤を分解してしまう虞がある。結果として、潤滑剤の組成及び品質は、より長い期間にわたって保たれることとなるので、摩耗及び割れ目の発生が低減され、そして前記ローラベアリングユニットの耐用年数が大幅に長くなる。このことは、当該ローラベアリングユニットをより長期にわたって用いることができるようになることを意味する。摩耗や割れ目の発生が低減されるおかげで、前記ローラベアリングユニットは頻繁に交換しなくてもよくなる。そのおかげでコストが低減され、結果としてこのようなローラハース炉についての金銭的な利益をもたらすこととなる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、前記パージシステムは、前記ローラベアリングユニットに前記パージガスを供給するためのパイプシステムを備え、当該パイプシステムは前記ローラハース炉の前記炉壁の外側に配置される。

前記炉室の前記炉壁の外側の温度は約１００℃（華氏２１２度）程度に過ぎないため、前記パージシステムのための前記パイプシステムを前記炉壁の外側に配置することにより、前記パージガスが前記ローラベアリングユニットに供給される前の段階で過剰に加熱されてしまうことを確実に防止することができる。これは、前記ローラベアリングユニットの前記潤滑剤が分解されないことを意味する。

さらに、既に前記ローラハース炉の構成の一部となっている装置を、前記パイプシステムとして使用することもできる。そのため、前記ローラハース炉の改良においては、前記炉壁のスタビライザを前記パイプシステムとして使用することができる。こうすることにより、前記ローラベアリングユニットに前記パージガスを供給するために付加的なパイプシステムを導入する必要がなくなる。その結果、前記パイプシステムを導入する際に、材料又は部品に関しての追加的手段は必要でなくなる。

前記ローラハース炉の改良は、前記ローラベアリングユニットは内側ローラベアリングを備え、それの隣りには外側ローラベアリングが配置され、それによりこれらの二つのローラベアリングが対となって形成されており、前記内側ローラベアリングは前記外側ローラベアリングよりも前記ローラハース炉の前記炉壁の外側に近い位置に配置され、そして前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリングの間には空洞が形成されている、ことを特徴とするものである。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、シーリング要素が前記外側ローラベアリングの一側に配置され、そしてこの一側は、前記二つのローラベアリングの間に形成される空洞に面している。

前記ローラハース炉の改良においては、前記パージシステムの前記パイプシステムは、前記パージガスが前記空洞に供給されるように、前記空洞に接続され、それにより前記パージガスはこの空洞の中から吐出されて、前記内側ローラベアリングを通り抜けて、前記炉壁の前記開口を通り抜けて、前記ローラハース炉の前記炉室の中へと全経路を経て運んで来られる。

前記空洞は前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリングの間に形成されているため、そして、前記空洞は前記パージガスを供給できるように前記パイプシステムに接続されているため、前記パージガスは直接的に前記内側ローラベアリングに流入することができる。当該内側ローラベアリングは、前記炉壁の外側により近いところに配置され、そしてそのためより多くの流出してくる炉ガスに曝されるはずである。そしてそれから、前記パージガスは前記内側ローラベアリングの中を通り抜けることができる。前記シーリング要素は、前記空洞の中の前記パージガスが前記外側ローラベアリングの中に進入しないようにシールするため、この効果は一層高まる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、前記パージシステムは流速メータを有し、当該流速メータは、前記パージガスを、前記ローラベアリングユニットを通り抜けて、前記炉壁の前記開口を通り抜けて、前記ローラハース炉の前記炉室の中へと全経路を経て供給することができる流速を測定することができるように設計される。

流速メータを使用することにより、前記パージシステムにおける前記パージガスの流速も、そして圧力も、検査することができる。こうした場合、もし流速が遅すぎた場合、前記パージガスは前記炉室から出てくる炉ガスに置き換わり、そのため前記ローラベアリングユニットの中を通り抜けるのは前記パージガスではなく前記熱い炉ガスとなるが、そのことが検査できるため、有利となる。同様に、過剰な流速の前記パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けた場合には、当該ローラベアリングユニットに損傷を与えることとなり得る。

前記ローラハース炉の改良においては、前記パージシステムは、前記パージガスの流速を制御するように設計される制御要素を備える。その結果、前記炉室の中において雰囲気条件の変化が生じた場合においても、前記制御要素により発揮される調整機能によって、適切に対処することが容易となる。

前記ローラハース炉の一つの実施形態においては、不活性ガスを前記パージガスとして採用することができる。前記ローラハース炉の他の一つの実施形態においては、パージして及び／又は乾燥させた空気を前記パージガスとして使用することができる。

前記パージガスとして異なるタイプのガスを使用することにより、様々なタイプのローラハース炉の要求に対して前記パージシステムを柔軟に適応することが可能となる。様々なタイプとは、例えば、不活性ガス雰囲気の炉や、エアフローの炉等である。その結果、本発明に係るローラハース炉は、異なる領域の適用にも利用できる。

また本発明は、ローラハース炉の中においてワークピースを加熱する方法を提供する。ここで、前記ローラハース炉は前記ワークピースに対応する少なくとも一つの炉室を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁を有し、そして前記炉室を通り抜けるように前記ワークピースを輸送するための少なくとも一つの輸送ローラが前記炉室の中に配置される。前記炉壁にはそれぞれ前記輸送ローラをガイドすることができる少なくとも一つの開口が備えられ、そして前記炉壁の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニットが備えられ、当該ローラベアリングユニットは前記炉室の外側において前記輸送ローラに対応しこれを支持する。当該方法においては、パージシステムが前記ローラベアリングユニットを通してパージガスを供給し、当該パージガスは前記炉壁から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニットの一側から前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように供給され、前記炉壁を通り抜けて前記ローラハース炉の前記炉室へと全経路を経て供給される。この過程においては、前記パージガスは前記ローラハース炉の前記炉室内の内圧よりも大きい圧力で供給される。

前記パージガスの圧力により、当該パージガスが前記ローラベアリングユニットを通り抜けるように流れることができることが確実となり、そして前記炉ガスが前記ローラベアリングユニットの中から押し出されると共に、前記炉壁の前記開口の中からも押し出されることが確実となる。

本発明の改良においては、前記パージガスは、前記パージシステムのパイプシステムにより吐出されて、空洞の中に供給されて、この空洞は前記ローラベアリングユニットの内側ローラベアリングと外側ローラベアリングの間に形成され、これらのローラベアリングは、前記ローラハース炉の前記炉室の前記炉壁の外側に、前記内側ローラベアリングが前記外側ローラベアリングよりも前記炉壁の外側に近い位置にとなるように、互いに隣り合うように配置され、対となるローラベアリングとして配置される。

本発明の上述した利点及び他の利点、特別な特徴、並びに実際上の改良は、以下に図面を参照して説明した実施形態に基づいて明らかとなる。

（ａ）ローラハース炉の縦断面図。（ｂ）当該ローラハース炉の横断面図。 （ａ）ボールベアリング。（ｂ）当該ボールベアリングのＢ−Ｂ断面図。 図１（ｂ）のＡの部分の断面図を、パージシステムと共に示したもの。

例示のために、図１は、ワークピース１０２を加熱するローラハース炉１０１の縦断面図を概略的に示している。ローラハース炉１０１は、細長い炉室１０３を備える。当該炉室１０３は、その前面及び後面を、高さ調節可能な炉扉１０４・１０４´によりそれぞれ閉鎖することができる。ワークピース１０２が炉室１０３の中に置かれ、又は炉室１０３の中から取り出される前には、炉扉１０４・１０４´が開く。そして、ワークピース１０２が炉室１０３の中に置かれ、又は炉室１０３の中から取り出された後には、それに応じて炉扉１０４・１０４´は再び閉じる。当該炉扉１０４・１０４´は、例えば、スライド式の炉扉として構成することができる。とりわけローラハース炉１０１の中における熱分布を鑑みれば、ローラハース炉１０１に炉扉１０４・１０４´を設ける構成とすることが好ましいが、必要であれば、ローラハース炉１０１を炉扉１０４・１０４´なしで操作されるものとすることも可能である。

ローラハース炉１０１は、ワークピース１０２を輸送する手段を、ローラコンベヤ１０５の形式で具備している。当該ローラコンベヤ１０５は炉室１０３の中に配置され、前記ワークピースを加熱するために、ローラハース炉１０１を通り抜けるようにワークピース１０２を矢印の方向に輸送する。ローラコンベヤ１０５は、一つが他の一つの後方に来るように配置された複数の輸送ローラ１０６により構成され、これらの複数の輸送ローラ１０６は、個別に、又はグループとして一体で、駆動される。

図１（ａ）では例示として一つのワークピース１０２のみを示しているが、ローラコンベヤ１０５は、複数のワークピース１０２が同時にローラハース炉１０１の中を通り加熱されるように用いることもできる。その場合、複数のワークピース１０２を、一つが他の一つの後方に来るように、及び又は互いに隣接するように配置して輸送することができる。

ワークピース１０２がローラハース炉１０１を通過するときにワークピース１０２を加熱できるようにするための適切な加熱要素１０７が、炉室１０３の中に配置される。このような加熱要素１０７は、最新鋭の技術により公知となっているので、ここでは詳細には述べない。同様に、ローラハース炉１０１を作動させるための他の全ての必要な構成要素は、本発明の主題ではなく、当業者により適切に選択されることができる。

例示のために、図１（ｂ）にはローラハース炉１０１の横断面図を示してある。なお、明確にするために、炉室１０３の前面の炉扉１０４はここでは図示していない。ローラハース炉１０１の炉室１０３の両側には、当該炉室１０３を横方向に区切る役割を果たす炉壁１０８・１０８´が設けられる。

炉室１０３の二つの炉壁１０８・１０８´の外側には、炉室１０３を機械的に安定させるためのスタビライザ１０９が設けられる。この機械的安定化は、炉壁１０８・１０８´の材料が、炉室１０３の内部と周囲との間で時々生ずる高い温度差に起因する大きな熱負荷にさらされるために、必要となるものである。この温度差は、炉壁１０８・１０８´の変形の原因となり得る。ここでは例示のために一つのスタビライザ１０９のみを示しているが、二つの炉壁１０８・１０８´の外側における安定化の効果を増大させるために複数のスタビライザ１０９を装備することも可能である。

さらに、二つの炉壁１０８・１０８´の外側には、ローラベアリングユニット１１１をパージするためのパージシステム１１０が備えられる。ローラベアリングユニット１１１も同様に炉壁１０８・１０８´の外側に配置される。ローラベアリングユニット１１１のためのパージシステム１１０の構造及び動作状態については、図３に関連する以後のセクションにおいてより詳細に説明する。図３は、図１（ｂ）のＡ部分の拡大図に基づくものである。

炉室１０３の二つの炉壁１０８・１０８´の外側に配置されるローラベアリングユニット１１１は、ローラコンベヤ１０５の個々のローラ１０６の両端のうちの一つに対応し支持する役割を果たす。ローラ１０６が炉室１０３の外側においてローラベアリングユニット１１１に支持されるようにするために、炉壁１０８・１０８´には開口（ここでは不図示）が設けられる。当該開口を通じて、個々のローラ１０６がそれぞれ炉室１０３の外側へとガイドされて、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドされる。

個々のローラ１０６が両側において対応し支持されるようにするために、ローラベアリング２０１はローラベアリングユニット１１１のうちの不可欠の部分を構成する。例として、図２（ａ）にはローラベアリングユニット１１１のためのこのようなローラベアリング２０１を概略的に示している。ここでのローラベアリング２０１はボールベアリングとして構成され、当該ボールベアリングは、外側リング２０２と内側リング２０３を有し、これらの間には個々のボール２０４がボールベアリング要素として設けられる。このボールベアリングは、外側リング２０２と内側リング２０３との間で回転動作をする。ここで、ボール２０４は通常、ボールケージ２０５によって、外側リング２０２と内側リング２０３の間に配置され保持される。しかしながら、ボールケージ２０５を有しないバージョンのボールベアリング２０１もある。個々のボール２０４の間には、潤滑剤２０６で満たされた空洞が形成される。

この潤滑剤２０６は特に、ボール２０４の回転動作時に当該ボール２０４と、二つのリング２０２・２０３と、の間で生じる摩擦を低減し、そうすることにより、力の消耗を最小限とし、またローラベアリング２０１の摩耗や割れ目を最小限とする機能を有する。これのための適切な潤滑剤２０６は、ローラベアリングに通常用いられる全ての公知の潤滑剤及びグリースである。

図２（ｂ）には、ボールベアリング２０１のＢ−Ｂ断面図を概略的に示してある。さらに、ボールベアリング２０１は両側に固定シールリング２０７を備えており、そしてこの固定シールリング２０７は、ボールベアリングの内側を泥や湿気の侵入から保護すると共に、同時に潤滑剤２０６の漏れを防ぐ。特に、ボールベアリング２０１の想定される用いられ方に応じて、そして跳ねる水又は塵に対する保護に関する要求に関連して、異なる材料で製造された固定シールリング２０７が知られている。例えば、跳ねる水からの保護にはゴムが用いられ、塵からの保護には鋼板が用いられる。また、様々なタイプのプラスチック又は複合材料も、固定シールリング２０７を製造するのに用いることができる。

ボールベアリング２０１のタイプは、固定シールリング２０７の数と共に、固定シールリング２０７の材料により、決定される。他の組み合わせは別として、以下のボールベアリングのタイプが広く用いられている。
・跳ねる水に対する保護としての一つの固定シールリングを有するボールベアリング（Ｒタイプ）
・跳ねる水に対する保護としての二つの固定シールリングを有するボールベアリング（ＲＲ又は２Ｒタイプ）
・塵に対する保護としての一つの固定シールリングを有するボールベアリング（Ｚタイプ）
・塵に対する保護としての二つの固定シールリングを有するボールベアリング（ＺＺ又は２Ｚタイプ）

ローラベアリングユニット１１１のボールベアリング２０１は、一方では、炉室１０３の外側でローラコンベヤ１０６のローラ１０６に対応し支持する役割を果たし、他方では、炉室１０３の中におけるローラ１０６の回転動作を可能とする役割を果たす。これにより、ワークピース１０２をローラハース炉１０１の中を通り抜けるように輸送することが可能となっている。

ローラ１０６を支持するためには、ボールベアリング２０１を使用することが好適であるように思われるものの、例えば、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、又はその他のローラベアリングのような、他のローラベアリングを採用することも可能である。

ローラベアリングユニット１１１は炉壁１０８・１０８´の外側に配置されるため、ボールベアリング２０１の熱負荷及び機械的負荷はとても高い。これは、ボールベアリング２０１の摩耗及び割れ目の発生を沢山引き起こす。そのため、ボールベアリング２０１の摩耗が増大するにつれて、ローラ１０６の回転動作が簡単な状態から困難な状態へと変化し、ひいては、ローラ１０６の回転が完全に妨害された状態ともなり得る。パージシステム１１０を使用することにより、摩耗及び割れ目の発生が低減される。

図３には、図１（ｂ）のＡ部分の拡大断面図を概略的に示している。この図３には、スタビライザ１０９、パージシステム１１０、及びローラベアリングユニット１１１と共に、炉壁１０８の一部及びローラ１０６の一部が示されている。

ローラ１０６は炉室１０３の外側で支持されるので、炉壁１０８には開口３０１が形成される。当該開口３０１を通じて、ローラ１０６は炉室１０３から外側へとガイドされ、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドされる。ローラ１０６は、ローラベアリングユニット１１１の中において、内側ボールベアリング２０１と外側ボールベアリング２０１´とにより構成されるボールベアリングの対によって、支持されている。ここで、前記ボールベアリングの対のうちの内側ボールベアリング２０１は、外側ボールベアリング２０１´よりも炉壁１０８に近い位置となるように配置される。そして、両方のボールベアリング２０１・２０１´は、これらの間に空洞３０２が形成されるように、互いに隣接するように配置される。両方のボールベアリング２０１・２０１´はＺＺタイプのものである。換言すると、これらのボールベアリング２０１・２０１´は、塵に対する保護として二つの固定シールリング２０７を備えている。

空洞３０２の中の、外側ボールベアリング２０１´の側の、空洞３０２に面する所には、シーリング要素３０３が設けられている。外側ボールベアリング２０１´の固定シールリング２０７は単に塵からの保護として設けられているものであるため、シーリング要素３０３は、空洞３０２からのパージガスが外側ボールベアリング２０１´の中に入り込まないように空洞３０２をシールする役割を果たすものでなくてはならない。この目的のために、シーリング要素３０３は、例えば放射状の回転軸シールのような、回転軸シールとして構成することができる。

外側ボールベアリング２０１´は、ローラ１０６の端に取り付けられた固定リング３０４によって、ローラ１０６上に安全が確保される。この固定リング３０４は、例えばＤＩＮ４７１に従った規格部品である。しかしながら、外側ボールベアリング２０１´を固定する手段として、他の安全確保手段を採用することもできる。

パージシステム１１０はローラベアリングユニット１１１に接続される。このパージシステム１１０の構成要素は、パイプシステム３０５である。当該パイプシステム３０５は、ローラベアリングユニット１１１の下方に配置され、供給ライン３０６を経由して、ローラベアリングユニット１１１のローラベアリングの対の間の空洞３０２に接続される。流速メータ３０７と制御要素３０８とが、供給ライン３０６に組み入れられる。

パージガス３０５を供給するためのパイプシステム３０５として、炉壁１０８の外側に分離したガス管を装備することができる。しかしながら、例えば既に説明したスタビライザ１０９のような、既にローラハース炉１０１の構造の一部であるパイプ又はハウジングであって、炉壁１０８の外側に付加的なスタビライザ１０９として配置されるような要素を、パージガスを供給するためのパイプシステム３０５として使用することもできる。

供給ライン３０６は、例えば、軟質ゴム又はシリコンでできたホースとして構成することができる。しかしながら、例えばプラスチック又は金属でできた固定されたラインを装備することもできる。供給ライン３０６を成す材料の選択に際しては、とりわけ、想定される圧力条件及び耐化学性の観点から、使用されるパージガスに関連する要求を考慮に入れるべきである。

取り付けを簡単で簡潔にすることを目指して、供給ライン３０６は、例えばプラグイン式接続によって、空洞３０２及びパイプシステム３０５に接続されるものとすることができる。しかしながら同様に、他の接続形式とすることも可能である。

内側ボールベアリング２０１をパージするために、調整済みのパージガスがパイプシステム３０５の中に供給される。ローラハース炉１０１のタイプに応じて、採用されるパージガスは、例えば、不活性ガス雰囲気の炉の場合には不活性ガスと、或いは空気の炉の場合にはエアフローとすることができる。しかしながら同様に、他のガスをパージガスとして採用することも可能である。

パージガスは、およそ１０リットル毎時程度の大きさのガスフローを生じさせることのできる圧力で、パイプシステム３０５に供給される。パージガスの流速は、流速メータ３０７によって、適切に読み取りモニタリングすることができる。ガスフローは制御要素３０８によって制御される。当該制御要素３０８は、最も簡潔な場合には、手動でガスフローを設定するスロットルバルブ又はコントロールバルブとすることができる。同様に、制御要素３０８として、調整可能なノズル又はオリフィス板を採用することも考えられる。その場合、例えば、ノズル又はオリフィス板の開口の形及びサイズを変更することにより、パージガスの流速が影響を受け得る。さらに、ガスフローの自動制御を可能とする複雑な制御要素３０８を装備することも可能性としてはあり得る。

適用された圧力により、パージガスがパイプシステム３０５の中から供給ライン３０６を経由して吐出されて、前記ボールベアリングの対の間の空洞３０２に供給される。これに対応して、この過程においては、パージガスフローが内側ボールベアリング２０１の中へと流れ込む。内側ボールリング２０１の固定シールリング２０７は単に塵からの保護を提供するものであり、ガスからの保護を提供するものではないため、そして、内側ボールベアリング２０１の構造はそれには複数の場所に小さなスリットや割れ目が存することを意味するため、パージガスはそれが流れる方向へと流れて内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けることができる。結果として、パージガスは、内側ボールベアリング２０１のうちの空洞３０２と面している側から通り抜けて、前記スリットや割れ目を通って内側ボールベアリング２０１の中を流れ、それから内側ボールベアリング２０１のうちの炉壁１０８と面している側から再び出て行く。この過程においては、シーリング要素３０３が存することによりパージガスが外側ボールベアリング２０１´の方へと流れることは制限されるため、パージガスが同時に外側ボールベアリング２０１´を通り抜けるように流れることはない。

内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けるように流れた後、パージガスはそれから炉壁１０８の開口３０１を通り抜けるようにさらに流れ、そして炉室１０３の内部へと流れ込む。パイプシステム３０５の中から供給ライン３０６を通って空洞３０２の中へと流れ、そして内側ボールベアリング２０１の中を通り抜けるようにさらに流れ、それから炉壁１０８の開口３０１を通り抜けて全経路を経て炉室１０３の中まで流れ込む、パージガスの全体的な流れの経路を、矢印により示している。

パージガスについて圧力が設定されることにより、炉ガスが炉室１０３の中から流れ出て開口３０１を通り抜けて内側ボールベアリング２０１を通り抜けるように流れることを、確実にそして効果的に防止することができる。これにより、内側ボールベアリング２０１の潤滑剤２０６が熱い炉ガスにより分解されることが防止される。さらに、ローラ１６の回転時に生成する粒子や、ローラハース炉１０１のセラミック製断熱壁に対する摩擦に関連して生じる粒子が、炉ガスと共に取り込まれて内側ボールベアリング２０１の中へと取り込まれることが、確実に防止される。その代わりに、内側ボールベアリング２０１は、パージガスによって、粒子が混入していない状態に保持される。パージガスには不純物が混入していないからである。さらに、パージガスの温度は、炉ガスの温度と比べて大幅に低い。これは、後者はローラハース炉１０１の外側で実行されローラユニット１１１へと供給されるためである。このため、ガスが通り抜けている場合でさえも、潤滑剤２０５は分解されない。

ローラコンベヤ１０５は、一つが他の一つの後方に来るように配置された複数のローラ１０６により構成されているため、二つの炉壁１０８・１０８´は対応する数の開口３０１を有する。当該開口３０１を通じてローラ１０６を炉室１０３の外側へとガイドすることができ、そして関連するローラベアリングユニット１１１の中へとガイドすることができる。これらのローラベアリングユニット１１１のそれぞれは、内側ローラベアリング２０１と外側ローラベアリング２０１´とを有し、これらの間に空洞３０２が形成される、ローラベアリングの対により特徴付けられる。そして、これらの空洞のそれぞれは、分離した供給ライン３０６を介してパイプシステム３０５に接続される。ここで、流速メータ３０７と制御要素３０８とが、それぞれの分離した供給ライン３０６に組み入れられている。

パイプシステム３０５は当該パイプシステム３０５の中にパージガスを供給するのに一つの接続を有するので足りるのにも関わらず、そしてこの目的のために複数の接続が備えられていてもよいにも関わらず、当該パイプシステム３０５は複数の内側ボールベアリング２０１にパージガスを供給し、そうすることにより、全ての内側ボールベアリング２０１についての対応する摩耗及び割れ目の発生の低減を確実なものとしている。

個々のローラベアリングユニット１１１の気密性をモニタリングすることを目的として、そしてそうすることによりパージシステム１１０の働きをモニタリングすることを目的として、個々のローラベアリングユニット１１１の空洞３０２の中に、室が形成されるように、もう一つのシーリング要素３０３を配置することもできる。そうした場合、この室に接続される圧力モニタリングユニットにより、この室の中の圧力をモニタリングすることができる。そうすることにより、この室の中で圧力低下が記録された場合に、ローラベアリングユニット１１１を適切に取り替えることができる。

Claims (12)

1. ワークピース（１０２）を加熱するためのローラハース炉（１０１）であって、前記ワークピース（１０２）に対応する少なくとも一つの炉室（１０３）を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁（１０８・１０８´）を有し、前記炉室（１０３）を通り抜けるように前記ワークピース（１０２）を輸送するための少なくとも一つの輸送ローラ（１０６）が前記炉室（１０３）の中に配置され、前記炉壁（１０８・１０８´）にはそれぞれ前記輸送ローラ（１０６）をガイドすることができる少なくとも一つの開口（３０１）が備えられ、そして前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニット（１１１）が備えられ、当該ローラベアリングユニット（１１１）は前記炉室（１０３）の外側において前記輸送ローラ（１０６）に対応し支持するように設計されている、ローラハース炉（１０１）において、
   当該ローラハース炉（１０１）は前記ローラベアリングユニット（１１１）のためのパージシステム（１１０）を有し、当該パージシステム（１１０）は前記ローラベアリングユニット（１１１）を通り抜けるようにパージガスを供給するように設計され、当該パージガスは前記炉壁（１０８・１０８´）から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニット（１１１）の一側から前記ローラベアリングユニット（１１１）を通り抜けるように供給され、前記炉壁（１０８・１０８´）の前記開口（３０１）を通り抜けて前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）へと全経路を経て供給することができ、そして前記パージガスは前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）内の内圧よりも大きい圧力で供給することができる、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
2. 請求項１に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   前記パージシステム（１１０）は、前記ローラベアリングユニット（１１１）に前記パージガスを供給するためのパイプシステム（３０５）を備え、当該パイプシステム（３０５）は前記ローラハース炉（１０１）の前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に配置される、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
3. 請求項２に記載のローラハース炉（１０１）であって、前記炉壁（１０８・１０８´）のスタビライザ（１０９）を前記パイプシステム（３０５）として使用することができる、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
4. 請求項１から３までに記載のローラハース炉（１０１）であって、
   前記ローラベアリングユニット（１１１）は内側ローラベアリング（２０１）を備え、それの隣りには外側ローラベアリング（２０１´）が配置され、それによりこれらの二つのローラベアリング（２０１・２０１´）が対となって形成されており、前記内側ローラベアリング（２０１）は前記外側ローラベアリング（２０１´）よりも前記ローラハース炉（１０１）の前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に近い位置に配置され、そして前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリング（２０１・２０１´）の間には空洞（３０２）が形成されている、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
5. 請求項４に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   シーリング要素（３０３）が前記外側ローラベアリング（２０１´）の一側に配置され、そしてこの一側は、前記対となっているローラベアリングの二つのローラベアリング（２０１・２０１´）の間に形成される空洞（３０２）に面している、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
6. 請求項４及び５に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   前記パージシステム（１１０）の前記パイプシステム（３０５）は、前記パージガスが前記空洞（３０２）に供給されるように、前記空洞（３０２）に接続され、それにより前記パージガスはこの空洞（３０２）の中から吐出されて、前記内側ローラベアリング（２０１）を通り抜けて、前記炉壁（１０８・１０８´）の前記開口（３０１）を通り抜けて、前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）の中へと全経路を経て運んで来られる、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   前記パージシステム（１１０）は流速メータ（３０７）を有し、当該流速メータ（３０７）は、前記パージガスを、前記ローラベアリング（２０１・２０１´）を通り抜けて、前記炉壁（１０８・１０８´）の前記開口（３０１）を通り抜けて、前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）の中へと全経路を経て供給することができる流速を測定することができるように設計される、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
8. 請求項７に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   前記パージシステム（１１０）は、前記パージガスの流速を制御するように設計される制御要素（３０８）を備える、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のローラハース炉（１０１）であって、
   不活性ガスを前記パージガスとして採用することができる、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
10. 請求項１から８までのいずれか一項に記載のローラハース炉（１０１）であって、
    パージして及び／又は乾燥させた空気を前記パージガスとして使用することができる、ことを特徴とするローラハース炉（１０１）。
11. ローラハース炉（１０１）の中でワークピース（１０２）を加熱する方法であって、前記ローラハース炉（１０１）は前記ワークピース（１０２）に対応する少なくとも一つの炉室（１０３）を備え、当該室は少なくとも二つの炉側壁（１０８・１０８´）を有し、前記炉室（１０３）を通り抜けるように前記ワークピース（１０２）を輸送するための少なくとも一つの輸送ローラ（１０６）が前記炉室（１０３）の中に配置され、前記炉壁（１０８・１０８´）にはそれぞれ前記輸送ローラ（１０６）をガイドすることができる少なくとも一つの開口（３０１）が備えられ、そして前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に配置される少なくとも一つのローラベアリングユニット（１１１）が備えられ、当該ローラベアリングユニット（１１１）は前記炉室（１０３）の外側において前記輸送ローラ（１０６）に対応し支持するように設計されている、方法において、
    パージシステム（１１０）は前記ローラベアリングユニット（１１１）を通してパージガスを供給し、当該パージガスは前記炉壁（１０８・１０８´）から見て外方に向いている前記ローラベアリングユニット（１１１）の一側から前記ローラベアリングユニット（１１１）を通り抜けるように供給され、前記炉壁（１０８・１０８´）を通り抜けて前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）へと全経路を経て供給することができ、そして前記パージガスは前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）内の内圧よりも大きい圧力で供給することができる、ことを特徴とする方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記パージガスは、前記パージシステム（１１０）のパイプシステム（３０５）の中から吐出されて、空洞（３０２）の中に供給されて、この空洞（３０２）は前記ローラベアリングユニット（１１１）の内側ローラベアリング（２０１）と外側ローラベアリング（２０１´）の間に形成され、これらのローラベアリングは、前記ローラハース炉（１０１）の前記炉室（１０３）の前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に、前記内側ローラベアリング（２０１）が前記外側ローラベアリング（２０１´）よりも前記炉壁（１０８・１０８´）の外側に近い位置にとなるように、互いに隣り合うように配置され、対となるローラベアリングとして配置される、ことを特徴とする方法。

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