DE102004031709A1

DE102004031709A1 - Lager zur Lagerung von Lagerzapfen einer in ein Schmelzbad eingetauchten Rolle

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Publication number: DE102004031709A1
Application number: DE102004031709A
Authority: DE
Original assignee: Fontaine Engineering und Maschinen GmbH
Current assignee: Fontaine Engineering und Maschinen GmbH
Priority date: 2004-06-30
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-01-26

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager (6) zur Lagerung von Lagerzapfen (9) einer in ein Schmelzband (2) eingetauchten Rolle (3) gegenüber einem in das Schmelzbad (2) eingetauchten Lagerarm (12). Zur Schaffung eines derartigen Lagers (6) mit verbesserter Standzeit wird mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, mehrere Lagerelemente (17) vorzusehen, die bei Betriebstemperatur des Schmelzbades (2) verschwenkbar gegenüber dem Lagerarm (12) gehalten sind (Fig. 3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lager zur Lagerung von Lagerzapfen gegenüber einem Lagerarm. Die Lagerzapfen sind Zapfen einer Rolle, die in ein Schmelzbad eingetaucht ist. Auch der die Rolle wiederlagernde Lagerarm taucht in das Schmelzbad ein.
Die Rolle ist regelmäßig Teil einer Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Metallbandes mit einem Film aus dem Material der Schmelze. Solche Beschichtungsvorrichtungen dienen insbesondere der Beschichtung von Metallbändern mit Zink, Aluminium, Zinn oder einer Legierung aus diesen Metallen. Das Schmelzbad ist dementsprechend vorzugsweise ein Zinkbad. In diesem Zinkbad ist die Rolle eingetaucht, welche das in das Schmelzbad eingetauchte Metallband führt und umlenkt. In Förderrichtung des Metallbandes der Rolle nachgeordnet befinden sich üblicherweise Blasdüsen, mit denen eventuell an dem Metallband anhaftende Tropfen des Schmelzbandes abgeblasen werden, um eine gleichmäßige Schicht aus dem Material des Schmelzbades auf dem Metallband auszubilden. Die Rolle wird regelmäßig über die in das Schmelzbad eintauchende Lagerarme gehalten. Hierzu weist die Rolle Lagerzapfen auf, die üblicherweise unter Zwischenschaltung eines kegelstumpfförmigen Übergangsstücks mit der Rolle verbunden und von dem Ende des Lagerarmes ganz oder teilweise umgriffen sind. Zwischen dem Lagerzapfen und dem Lagerarm ist das Lager ausgebildet.
Beim Betrieb der Beschichtungsvorrichtung ist das Lager hohen thermischen und korrosiven Einflüssen ausgesetzt. Dementsprechend muss das Lager heutzutage bei einem Einsatz in einer Beschichtungsvorrichtung zum Verzinken von Metallbändern etwa alle 14 Tage ausgetauscht werden. Hierzu ist es notwendig, die Beschichtungsanlage insgesamt herunterzufahren, und die Lagerarme aus dem Schmelzbad auszuheben. Bei einem frühzeitigen Verschleiß besteht zum einen das Problem, diesen zu erkennen und die Anlage rechtzeitig abzuschalten. Darüber hinaus müssen die für die Erneuerung der Lager erforderlichen Ersatzteile beigebracht und die dem Beschichten nachgeordneten Verfahrensschritte entsprechend angepasst gesteuert werden. Es ist zwar möglich, bei sich abzeichnendem Verbrauch der Lager die Geschwindigkeit des umlaufenden Metallbandes zu vermindern. Auch hierdurch wird jedoch die Produktivität verringert. Ferner besteht das Problem, dass sich die Lagerzapfen bei einem vorzeitigen und nicht erkannten Verschleiß der Lager in die Lagerarme einfressen, was zu zeitaufwendigen Reparaturarbeiten der Beschichtungsvorrichtung führt.

Aufgrund der hohen wirtschaftlichen Bedeutung einer zuverlässigen Lagerung der Rolle in einem Beschichtungsbad hat es in der Vergangenheit nicht an Vorschlägen für eine optimierte gattungsgemäße Lagerung gefehlt. So wird mit der WO91/03581 vorgeschlagen, an dem Lagerarm abgestützte Lagerschalen und/oder die Lagerzapfen umgebende Zapfenbüchsen aus einem heißgepressten, harten, schmelzbadfesten Keramikwerkstoff herzustellen. Bei dieser Werkstoffwahl mag zwar ein zufriedenstellender Abrieb gewährleistet werden. Keramische Reibpaarungen haben jedoch das Problem, dass diese nur unzureichend geeignet sind, Schlagbeanspruchungen zerstörungsfrei aufzunehmen und an den Lagerarm weiter zu leiten. Solche Schlagbeanspruchungen können beispielsweise auftreten, wenn das Lager nach einer bestimmten Betriebsdauer bereits einen erheblichen Abrieb aufweist, so dass die ursprünglich eingestellten geometrischen Verhältnisse nicht mehr existieren. Die bei der Auslegung des Lagers festgelegten geometrischen Abmessungen können dann nicht mehr eingehalten werden und es besteht die Möglichkeit, dass die Lagerzapfen in den Lagerschalen umlaufen bzw. schwingen und hierbei insbesondere keramische Werkstoffe sowie hochtemperaturfeste, jedoch relativ spröde Werkstoffe, die einen Partner der Reibpaarung des Lagers bilden können, zerstören.

Bei der WO91/03581 liegt der Lagerzapfen bzw. eine diesen umgebende Zapfenbuchse an einem Prismenlager an, dessen Lagerflächen einen stumpfen Winkel umschließen. Dieses Prismenlager kann zur Justierung, also beim Einbau des Lagers bzw. der Rolle gegenüber dem Lagerarm verschwenkt werden. Ein gegen den Lagerzapfen drückender Haltezangenhebel presst den Lagerzapfen während des Betriebs in die Prismenführung hinein. Diese Gestaltung hat sich als sehr aufwendig erwiesen, da nicht nur die Teile des Lagers, sondern darüber hinaus auch der Haltezangenhebel dem Verschleiß unterliegt. Im Übrigen muss der Haltezangenhebel mit dem Verschleiß der Reibflächen des Lagers nachgeführt werden, was zusätzlichen Steuerungs- und Regelungsbedarf auslöst.

Die WO01/77401 schlägt eine induktive Lagerung der Lagerzapfen vor und setzt somit voraus, dass elektrische Leitungen in den Lagerarm geführt werden, welcher in die flüssige Metallschmelze eingetaucht ist. Folglich müssen zum Schutz der elektrischen Leitungen in dem Lagerarm Kühleinrichtungen vorgesehen werden, wodurch sich die energetische Bilanz der Beschichtungseinrichtung verschlechtert. Im Übrigen ist die Anwendung dieses Lösungsvorschlages auf nicht-magnetische Metallschmelzen beschränkt. Ferner ist grundsätzlich eine einfache Ausgestaltung des Lagers zu bevorzugen, die sich bei den extremen Betriebsbedingungen des Lagers als zuverlässiger erweist.

Aus dem letztgenannten Grund hat sich auch ein Lösungsvorschlag als untauglich erwiesen, der aus der WO92/11398 bekannt ist und bei dem verschiedene Wälzlager einen gegenüber der Schmelze abgedichteten Lagerzapfen lagern sollen. Die Lager sollen durch in das Lager eingebrachte Gase gekühlt und vor Eindringen der Schmelze geschützt werden.

Lösungsvorschläge, die in der Praxis eine hohe Akzeptanz erfahren, nehmen einen gewissen Verschleiß innerhalb des Lagers hin und bemühen sich um eine Ausgestaltung, die einen einfachen Austausch der Verschleißteile ermöglicht. So ist es beispielsweise aus der EP-A-0 685 569 bekannt, lagerarmseitig zwei Lagerplatten zu befestigen, die in einer Schwalbenschwanzführung gegenüber dem Lagerarm festgelegt sind. Diese Lagerplatten erstrecken sich in axialer Richtung der Lagerzapfen und sind in entsprechend ausgeformten schwalbenschwanzförmigen Ausnehmungen des Lagerarmes verkeilt. Gegenüber einem entsprechenden, ebenfalls zwei Lagerplatten aufweisenden und aus der WO91/03581 bekannten Lager, ist dieser Lösungsvorschlag bereits vereinfacht, da die Lagerplatten an einer ihrer Längsseite aneinander stoßen und sich gegenseitig abstützen. Dementsprechend kann die beim Austausch der Verschleißteile von erstarrtem Metall des Schmelzbades zu reinigende Oberfläche des Haltearmes relativ einfach ausgebildet werden. Ungelöst bleibt weiterhin das Problem, eine Schlagbeanspruchung des Lagers nach einer gewissen Betriebsdauer und erheblichem Abrieb der das Lager bildenden Teile zu gewährleisten und insbesondere zu verhindern, dass der Lagerzapfen gegenüber dem Haltearm in einer Ebene rechtwinklig zur Achse der Rolle wandert und somit das Lager auf Stoß beansprucht.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Lager zur Lagerung von Lagerzapfen einer in ein Schmelzbad eingetauchten Rolle gegenüber einem Lagerarm anzugeben, welches gegenüber den vorbekannten Lagern eine verbesserte Standzeit hat.

Zur Lösung dieses Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Lager mit den Merkmalen von Anspruch 1 angegeben, das sich dadurch vom Stand der Technik unterscheidet, dass mehrere bei Betriebstemperatur des Schmelzebades verschwenkbar gegenüber dem Lagerarm abgestützte Lagerelemente vorgesehen sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Lager bilden die Lagerelemente die lagerarmseitigen Abstützungen für jeweils einen Lagerzapfen bzw. eine als Verschleißteil ausgebildete und den Lagerzapfen umgebenden Zapfenbuchse. Gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik sind diese Lagerelemente jedoch nicht starr an dem Lagerarm befestigt. Vielmehr sind die Lagerelemente gegenüber dem Lagerarm verschwenkbar gehalten. Aufgrund der verschwenkbaren Abstützung der Lagerelemente können diese um eine Schwenkachse verschwenken, die sich vorzugsweise parallel zu der Drehachse der Rolle erstreckt. Folglich können die Lagerelemente durch Verschwenken um die Schwenkachse eine Lageveränderung der Achse des Lagerzapfens ausgleichen, wodurch ein Schlagen der Lagerzapfen gegenüber dem Haltearm auch am Ende der Standzeit vermieden werden kann. Da die hier bei der Materialauswahl der Reibpartner des Lagers insbesondere zum Einsatz kommenden bei einer Temperatur von über 400°C verschleiß- und korrosionsbeständigen Materialien eine gewisse Sprödigkeit aufweisen, wird mit der vorliegenden Erfindung ein Lager der eingangs genannten Art mit hoher Standzeit geschaffen.

Das erfindungsgemäße Lager weist mehrere Lagerelemente auf, wobei es regelmäßig im Hinblick auf eine bestimmte Abstützung der Lagerzapfen ausreicht, lediglich zwei Lagerelemente pro Lagerzapfen vorzusehen. Gemäß der Erfindung sind die Lagerelemente bei Betriebstemperatur des Schmelzebades verschwenkbar an dem Haltearm abgestützt. In der nachfolgenden Diskussion bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung wird jeweils regelmäßig auf die Betriebsbedingungen des Lagers Bezug genommen, bei welchem die Bauteile des Lagers auf der Temperatur des Schmelzbades gehalten werden. Unter diesen Bedingungen können die einzelnen Bauteile des Lagers andere Verhältnisse zueinander, als die bei der Montage eingestellten Verhältnisse haben. Bekanntlich weisen metallische Werkstoffe einen wesentlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als Keramiken auf und so dehnen sich die metallischen Bauteile bei Erwärmung auf Betriebstemperatur des Lagers wesentlich stärker als die keramischen Teile des Lagers aus.

Im Hinblick auf eine einfache und unter Betriebsbedingungen robust verschwenkbare Lagerung der Lagerelemente wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Lagerelemente in lagerarmseitig angeordneten und sich zu dem Lagerzapfen öffnenden Ausnehmungen aufzunehmen. Diese Ausnehmungen bilden die lagerarmseitigen Gleitflächen für die Verschwenkbewegung der Lagerelemente aus.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung, bei der die Ausnehmungen eine konkave Querschnittsfläche mit einem Umfangswinkel von mehr als 180° aufweisen und die Lagerelemente eine an die Konkavität der Ausnehmungen angepasste konvexe Gegenflächen haben, werden die Lagerelemente in radialer Richtung unverlierbar in den Ausnehmungen gehalten. Als Umfangswinkel ist derjenige Winkel zu verstehen, der von der Außenumfangsfläche der Ausnehmung zwischen deren Rändern umschlossen wird.

Vorzugsweise ist die Querschnittsfläche der Ausnehmungen kreissegmentförmig ausgebildet. Die Ausnehmungen können zwar unmittelbar in dem Lagerarm ausgespart sein. Mit Rücksicht auf einen schnellen Austausch der Verschleißteile des Lagers am Ende der Standzeit desselben ist es jedoch zu bevorzugen, die Lagerelemente in einer Hülse anzuordnen, die an dem Lagerarm befestigt ist, beispielsweise über eine Klemm-Schraubverbindung. Diese Hülse spart regelmäßig einen zylindrischen Innenraum mit kreisförmiger Querschnittsfläche aus. Dementsprechend liegt der Mittelpunkt einer kreissegmentförmigen Ausnehmung vorzugsweise auf einer Kreisfläche, die auch die Innenumfangsfläche der Hülse enthält. Ferner und im Hinblick auf eine möglichst glatte Hülsenfläche ist es zu bevorzugen, die Ränder der Ausnehmungen ebenfalls auf dem die Innenumfangsfläche der Hülse enthaltenden Innenumfangsradius anzuordnen.

Um zu verhindern, dass bei einem Abrieb der Lagerelemente der Lagerzapfen gegen die Hülse reibt und diese beschädigt, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass der durch jedes Lagerelement gebildete Lagerpunkt für den Lagerzapfen radial innerhalb des Innenumfangsradius liegt. Praktische Versuche haben ergeben, dass der radiale Abstand des Lagerpunktes von dem Innenumfangsradius zwischen 1/8 und einem 1/15 des Innenumfangsradius der Buchse betragen sollte.

Die erfindungsgemäße verschwenkbare Lagerung der Lagerelemente gegenüber dem Haltearm bei Betriebstemperatur setzt aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten möglicher Materialien für die Lager die genaue Kenntnis der Wärmeausdehnung der Bauteile des Lagers sowie die Änderung besonderer geometrischer Abschnitte der Lagerelemente voraus. Insbesondere beim Einsatz von keramischen Werkstoffen zur Ausbildung der Lagerelemente einerseits und metallischen Werkstoffen zur Ausbildung der die Lagerelemente umgebenden Wandungen andererseits, wird man vorzugsweise und mit Rücksicht auf ein hinreichendes Spiel unter Betriebstemperatur die Lagerelemente unter Einbaubedingungen, d.h. bei normaler Umgebungstemperatur in die Ausnehmungen mit Presspassung einbauen.

Die durch die Lagerelemente gebildete Lagerfläche kann jede beliebige Form aufweisen und insbesondere an den Radius der Lagerzapfen bzw. der diese umgebenden Zapfenbuchsen angepasst sein. Die Lagerfläche kann eben oder gekrümmt, und zwar konvex oder konkav gekrümmt sein. Entsprechende Ausgestaltungen können auch abschnittsweise an der Lagerfläche der Lagerelemente vorgesehen sein.

Im Hinblick auf eine einfache Ausbildung des Lagers, die mit Rücksicht auf einen leichten Austausch der Verschleißteile und eine Erneuerung des Lagers nach Ablauf der Standzeit zu bevorzugen ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Ausnehmungen über die gesamte axiale Länge der Hülse auszuformen. Mit anderen Worten weist die Hülse zu den Stirnseiten hin offene Ausnehmungen zur Lagerung der Lagerelemente auf. Diese werden vorzugsweise durch wenigstens eine die Stirnseite verlegende aufgeschweißte Endplatte verschlossen. Durch die Endplatte ist ein Lagerelement in einer Ausnehmung in axialer Richtung festgelegt.

Für eine verdrehfeste Anordnung der Hülse an dem Lagerarm, die auch im Hinblick auf eine Wiederverwertung der Hülse beim Austausch der Verschleißteile zu bevorzugen ist, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, an der Außenfläche der Hülse wenigstens zwei sich im wesentlichen rechtwinklig zueinander erstreckende ebene Montageflächen auszuformen. Diese ebenen Montageflächen liegen flächig an Montagegegenflächen des Haltearmes an. Vorzugsweise sind weiterhin die Ausnehmungen für die Lagerelemente an den den Montageflächen zugeordneten Umfangssegmenten der Hülse vorgesehen. Dies bedeutet, dass eine, den Mittelpunkt der Hülse und der Ausnehmung durchsetzende Linie an der Außenfläche der Hülse die ebene Montagefläche schneidet. Durch diese Ausgestaltung wird gewährleistet, dass die von den Lagerelementen aufgenommenen Lagerkräfte sicher in den Lagerarm eingebracht werden, ohne dass sich die Hülsen aufgrund der erheblichen Drehmomente, die in dem Lager aufgrund der Reibung übertragen werden müssen, mitdrehen.

Zur Einleitung der Lagerkräfte hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Lagerelemente relativ zueinander derart vorzusehen, dass die Lagerpunkte von zwei benachbarten Lagerelementen und die Drehachse der Rolle verbindende Linien zwischen sich einen Winkel von zwischen 35° und 65°, vorzugsweise von zwischen 45° und 60° einschließen. Die Lagerelemente sind dabei vorzugsweise so zueinander angeordnet, dass die beim Betrieb der Rolle auf das Lager wirkende Resultierende zu etwa gleichen Teilen auf die Lagerelemente aufgebracht wird. Im Falle von zwei jedem Lagerzapfen zugeordneten Lagerelementen und im Hinblick auf die nicht unerhebliche Reibkraft ist es jedoch zu bevorzugen, die Lagerelemente asymmetrisch zu der Längsachse des Lagerarmes anzuordnen.

Auch das erfindungsgemäße Lager weist vorzugsweise in an sich bekannter Weise Zapfenbuchsen auf, die stirnseitig, d.h. endseitig geschlossen und mit den Lagerzapfen verdrehfest verbunden sind.

Die Lagerelemente des erfindungsgemäßen Lagers können als einheitliche Bauteile ausgebildet sein. Im Hinblick auf eine optimierte Anpassung der Lagerelemente an die jeweiligen Anforderungen ist es jedoch zu bevorzugen, jedes einzelne Lagerelement aus wenigstens zwei Körpern zusammen zu setzen, nämlich einem die Gegenfläche zu der Ausnehmung ausbildenden Lagerelementgrundkörper und einem eine verschleißfestere Lagerfläche bildenden Lagerflächenkörper. Der Lagerflächenkörper ist mit dem Lagerelementgrundkörper verbunden. Diese beiden verbundenen Körper bilden das Lagerelement aus.

Die durch die Oberfläche der Zapfenbuchse sowie die Oberfläche des Lagerelementes bzw. des Lagerflächenkörpers gebildete Reibpaarung wird vorzugsweise so gewählt, dass die Zapfenbuchse unter Betriebsbedingungen den höheren Abrieb hat. Selbstverständlich können auch lagerelementseitig, wie auch zapfenbuchsenseitig die gleichen Werkstoffe vorgesehen sein. Als Werkstoffe zur Ausbildung der Reibpaarung eignen sich insbesondere Keramiken sowie Metalle. Bei Letzteren sollten vorzugsweise abriebs- und temperaturbeständige Legierungen zum Einsatz kommen, wie insbesondere Kobaltbasislegierungen. Dabei sind unter den Kobaltbasislegierungen solche Legierungen zu bevorzugen, die karbidische und/oder intermetallische Hartphasen aufweisen. Als Vertreter dieser Legierungen seien hier Stelit 4 und Stelit 6 genannt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In dieser zeigen:
1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile einer Beschichtungsvorrichtung;
2 eine Längsschnittansicht durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lagers; und
3 eine Seitenansicht entlang der Linie III-III gemäß 2 der wesentlichen Teile des in 2 gezeigten Lagers.
In 1 sind die wesentlichen Teile einer Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung eines Metallbandes 1, vorliegend mit Zink gezeigt. Die Beschichtungsvorrichtung umfasst ein Zinkbad 2, welches unter Betriebsbedingungen auf einer vorbestimmten Tem peratur oberhalb des Schmelzpunktes des Zinkes gehalten wird. In dem Zinkbad 2 ist eine Boden- bzw. Tauchrolle 3 angeordnet, um welche das Metallband 1 umgelenkt wird. In der Förderrichtung der Bodenrolle 3 nachgeordnet sind weitere Stabilisierungsrollen 4 gezeigt, welche gleichfalls in das Zinkbad eingetaucht sind. Oberhalb des Zinkbades 2 ist eine nur schematisch dargestellte Blasvorrichtung 5 gezeigt, mit welcher das mit Zink beschichtete Metallband zur Vermeidung von Schmelzetropfen auf der Oberfläche des Metallbandes 1 flächig angeblasen wird.
Das unter Bezugnahme auf die 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Lagers 6 sei das Lager der Bodenrolle 3. Denkbar ist aber auch, dieses Lager als Lager der Stabilisierungsrollen 4 auszubilden. Da aber über das Lager 6 der Bodenrolle 3 das Metallband 1 umgelenkt wird, sind über das Lager des Metallbandes 1 die größten Kräfte innerhalb der Beschichtungsvorrichtung zu halten.
Das in den 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Lagers 6 besteht aus einer im Wesentlichen zylindrischen Hülse 7, die eine Buchse 8 umgibt. Diese Buchse 8 ist stirnseitig geschlossen und nimmt in sich einen Lagerzapfen 9 der Bodenrolle 3 auf. Dieser Lagerzapfen 9 ist über ein nur ansatzweise gezeigtes kegelstumpfförmiges Zwischenstück 10 mit der hier nicht dargestellten Umlenktrommel der Bodenrolle verdrehfest verbunden.
Die Hülse 7 weist an ihrem äußeren Umfang mehrere ebene Montageflächen 11 auf. Über zwei Montageflächen 11a, 11b liegt die Hülse 7 an einem Lagerarm 12 an, welcher die Bodenrolle 3 trägt und jedenfalls teilweise in das Zinkbad 2 eintaucht. Der Lagerarm 12 weist an seinem freien Ende einen Haltearm 13 auf, der eine in axialer Verlängerung der Achse der Bodenrolle 3 angeordnete Kopfplatte 14 trägt. Die Kopfplatte 14 begrenzt die axiale Beweglichkeit der Bodenrolle 3 relativ zu dem Lagerarm 12. Die beiden anderen Montageflächen 11c, 11d liegen an einem mit dem Lagerarm 12 verschraubten Halteelement 15 an. Durch Anlage der Montagflächen 11 an den ebenen Gegenflächen des Lagerarmes 12 einerseits und des Halteelementes 15 andererseits ist die Hülse 7 verdrehfest an dem Lagerarm befestigt.
Die Hülse 7 weist zwei zylindrische Ausnehmungen 16 auf, die sich zu der Innenseite der Hülse 7 öffnen und eine kreisförmige Querschnittsfläche haben. Der Umschlingungswinkel der Ausnehmungen 16 ist größer als 160°, vorliegend etwa 220°. In jeder der Ausnehmungen 16 befindet sich ein Lagerelement 17. Dieses Lagerelement 17 ist identisch ausgebildet und weist im Querschnitt die Form eines Kreissektors auf, dessen Ränder durch eine gerade Lagerfläche verbunden sind. Die Ausnehmung 16 hat eine konkave, kreissegmentförmige Außenumfangsfläche, wohingegen die hierzu an dem Lagerelement 17 ausgebildete Gegenfläche 18 konvex ausgeformt ist. Nach dem Einbau des Lagerelementes 17 in die Ausnehmung 16 wird das Lagerelement 17 unter normaler Umgebungstemperatur im Presssitz gehalten. Das Lagerelement 17 ist vorliegend aus einer Keramik gebildet.
Das Lagerelement 17 ist mit gleicher axialer Länge wie die Hülse 7 ausgeformt. Stirnseitig auf die Hülse 7 aufgeschweißte Endplatten 19 schließen die Ausnehmungen 16 stirnseitig ab und fixieren das jeweilige Lagerelement 17 in der zugeordneten Ausnehmung 16.
Die Ränder der Ausnehmungen 16 liegen auf dem die Innenumfangsfläche der Hülse 7 enthaltenden Innenumfangsradius R_H. Der durch die Lagerelemente 17 gebildete Lagerpunkt P befindet sich mit radialem Abstand innerhalb dieses Radius R_H. Der radiale Abstand A des Lagerpunktes von dem Innenumfangsradius beträgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 1/10 des Innenumfangsradius R_H.
Wie insbesondere der 3 zu entnehmen ist, liegt die Buchse 8 dementsprechend ausschließlich an den beiden Lagerpunkten P, die auf der Lagerfläche liegen, an und wird über die Lagerelemente 17 gegenüber dem Lagerarm 12 abgestützt. Zwischen den Lagerelementen 17 läuft die Buchse 8 frei, liegt also nicht an der Innenumfangsfläche der Hülse an. Mit anderen Worten wird die durch die Umlenkkraft des Metallbandes 1 auf die Rolle ausgeübte Resultierende R lediglich über die beiden Lagerelemente 17 abgestützt. Wie der 3 zu entnehmen ist, wird die Resultierende R zu gleichen Teilen an den beiden Lagerelementen 17 abgestützt. Dabei ist der Abstand A derart bemessen, dass die Abstützung der Buchse 8 über die beiden Lagerelemente 17 sowohl in den in den 2 und 3 gezeigten Ausgangszustand von Hülse 7 und Buchse 8 (Radius Buchse R_BA) zueinander, wie auch am Ende der Standzeit, nach erheblichem Abrieb der Buchse 8 (Radius Buchse R_BE), ausschließlich über die Lagerelemente 17 erfolgt. Denn bei der Reibpaarung des gezeigten Lagers weist die aus Metall gefertigte Buchse, die jedenfalls an ihrer mit der Hülse 7 zusammenwirkenden Außenumfangsfläche eine Panzerung aus einer Kobaltbasislegierung aufweist, den höheren Abrieb beim Betrieb auf.
Nach dem Eintauchen des Lagerarmes in das Zinkbad 2 wird die Presspassung zwischen den Lagerelementen 17 und den Ausnehmungen 16 aufgrund der wesentlich höheren Wärmeausdehnung der metallischen Hülse 7 aufgehoben. Bei Betriebstemperatur sind die Lagerelemente 17 nunmehr verschwenkbar gehalten. Bei dieser Verschwenkbewegung gleiten die Gegenflächen 18 gegenüber den Innenumfangsflächen der Ausnehmungen 16. Die Verschwenkbewegung der Lagerelemente 17 erfolgt dementsprechend um eine Schwenkachse. die sich parallel zur Längsachse der Bodenrolle 3 erstreckt.
Beim Betrieb der Beschichtungsvorrichtung richten sich die Lagerelemente 17 aufgrund der Verschwenkbewegung dementsprechend jeweils optimal zu dem Mittelpunkt M der Bodenrolle 3 aus. Mit zunehmenden Abrieb, d.h. kleiner werdendem Radius R_B der Buchse 8 verschwenken die Lagerelemente 17 aufeinander zu und verhindern somit, dass die Bodenrolle 3 in der Buchse 8 umläuft, d.h. die Buchse 8 eine unkontrollierte Taumelbewegung in dem Lager 6 ausführt. Diese Taumelbewegung wurde in der Vergangenheit dafür verantwortlich gemacht, dass ein in der Buchse im Stand der Technik verdrehfest gehaltener Keramikring aufgrund einer Schlagbeanspruchung zerstört wurde. Mit dem erfindungsgemäßen Lager kann folglich zuverlässig eine hohe Standzeit erreicht werden.

1: Metallband
2: Zinkbad
3: Bodenrolle
4: Stabilisierungsrolle
5: Blasvorrichtung
6: Lager
7: Hülse
8: Buchse
9: Lagerzapfen
10: Zwischenstück
11: Montagefläche
12: Lagerarm
13: Haltearm
14: Kopfplatte
15: Halteelement
16: Ausnehmung
17: Lagerelement
18: Gegenfläche
19: Endplatte
A: Abstand
L: Lagerfläche
P: Lagerpunkt
R: Resultierende
R_H: Radius Hülse
R_B: Radius Buchse
R_BA: Anfangsradius Buchse
R_BE: Endradius Buchse
M: Mittelpunkt
α: Winkel zwischen den Lagerelementen

Claims

Lager zur Lagerung von Lagerzapfen (9) einer in ein Schmelzbad (2) eingetauchten Rolle (3) gegenüber einem in das Schmelzbad eintauchenden Lagerarm (12), gekennzeichnet durch mehrere bei Betriebestemperatur des Schmelzebades (2) verschwenkbar gegenüber dem Lagerarm (12) abgestützte Lagerelemente (17).
Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (17) in lagerarmseitig angeordneten und sich zu dem Lagerzapfen (9) öffnenden Ausnehmungen (16) aufgenommen sind.
Lager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (16) eine konkave Querschnittsfläche mit einem Umfangswinkel von mehr als 180° aufweisen und dass die Lagerelemente (17) eine an die Konkavität der Ausnehmungen (16) angepasste konvexe Gegenfläche (18) haben.
Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche der Ausnehmungen (16) kreissegmentförmig ausgebildet ist.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (17) an einer an dem Lagerarm (12) befestigten Hülse (7) angeordnet sind.
Lager nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Ausnehmungen (16) auf einem die Innenumfangsfläche der Hülse (7) enthaltenden Innenumfangsradius (R_H) liegen.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch jedes Lagerelement (17) gebildete Lagerpunkt (P) für den Lagerzapfen (9) radial innerhalb des Innenumfangsradis (R_H) liegt.
Lager nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand (A) des Lagerpunktes von dem Innenumfangsradius (R_H) in etwa zwischen 1/15 und 1/8 des Innenumfangsradius (R_H) beträgt.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (17) in die Ausnehmungen (16) mit Presspassung eingebaut sind.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lagerfläche (L) ausbildende Oberfläche des Lagerelementes (17) eben ist.
Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Lagerfläche (L) ausbildende Oberfläche des Lagerelementes (17) gekrümmt ist.
Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (L) in Umfangsrichtung konvex gekrümmt ist.
Lager nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (L) konkav in Umfangsrichtung gekrümmt ist.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (17) über die gesamte axiale Länge der Hülse (7) erstrecken.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (16) an wenigstens einer Stirnseite durch eine aufgeschweißte Endplatte (19) verlegt sind.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenfläche der Hülse (7) wenigstens zwei sich im wesentlich rechtwinklig zueinander erstreckenden ebenen Montageflächen (11) ausgeformt sind.
Lager nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (16) an den den Montageflächen (11) zugeordneten Umfangssegmenten der Hülse (7) vorgesehen sind.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerpunkte von zwei benachbarten Lagerelementen (17) und die Drehachse der Rolle (3) verbindende Linien zwischen sich einen Winkel (α) von zwischen 35° und 65°, vorzugsweise zwischen 45° und 60° einschließen.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (17) so zu einander angeordnet sind, dass die beim Betrieb von der Rolle (3) auf das Lager (6) wirkende Resultierende zu etwa gleichen Teilen auf die Lagerelemente (17) aufgebracht wird.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lagerelemente (17) vorgesehen sind, die asymmetrisch zu der Achse des Lagerarmes (12) vorgesehen sind.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerzapfen (9) von endseitig geschlossenen und mit diesen verbundenen Zapfenbuchsen (8) umgeben sind.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (17) einen die Gegenfläche (18) zu der Ausnehmung (16) ausbildenden Lagerelementgrundkörper umfasst, der mit einem verschleißfesteren und die Lagerfläche bildenden Lagerflächenkörper verbunden ist.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (17) bzw. der Lagerflächenkörper und/oder die Zapfenbuchse (8) aus Keramik gebildet sind.
Lager nach einem der Ansprüche 1–22, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (17) bzw. der Lagerflächenkörper und/oder die Zapfenbuchse (8) aus Metall gebildet sind.
Lager nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (17) bzw. das Lagerflächenelement und/oder die Zapfenbuchse (8) aus einer Kobalt-Basislegierung gebildet ist.
Lager nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kobalt-Basislegierung eine karbidische und/oder eine intermetallische Hartphase aufweist.
Lager nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Kobalt-Basislegierung Karbide eingebracht sind.
Lager nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in der Reibpaarung Zapfenbuchse (8)/Lagerfläche (L) die Zapfenbuchse (8) den höheren Abrieb hat.
Lager nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (9) gegenüber den Lagerelementen (17) in axialer Richtung beweglich gelagert ist.