JP2002241915A

JP2002241915A - 溶融金属浴中の軸受装置

Info

Publication number: JP2002241915A
Application number: JP2001043713A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takasugi; 努高杉
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2002-08-28
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP4725759B2

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて簡単な構造であり、かつシンクロール
あるいはサポートロールがその回転軸が偏心して回転し
ても、ただちに正常な回転に復帰する自動調芯機能を有
するとともに、高速通板に対しても小さい摺動抵抗で追
従することができる溶融金属浴中の軸受装置を提供す
る。【解決手段】溶融金属浴中に浸漬配置されるロールの
軸受装置において、ロール軸と摺動接触する軸受の内周
面の前記ロール軸を含む断面形状が凸状であることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板に亜鉛やアル
ミニウム等の溶融金属めっきを施す際に連続溶融金属浴
中に浸漬して用いられるロール、特にシンクロールやサ
ポートロールの軸受装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から連続溶融金属めっきラインのめ
っき浴としては、図５に示す装置が用いられている。図
５において、溶融金属めっき浴１内には、めっきを施す
鋼板２を連続して通板するためのシンクロール３、及び
一対のサポートロール４が設置されている。シンクロー
ル３は、溶融金属めっき浴１の底部に配置され、浴中に
送られてきた鋼板２の進行方向を上方の浴面側に変える
ものである。通常、シンクロール３の回転動力は、鋼板
の走行移動によって駆動トルクが付与される。一対のサ
ポートロール４は、シンクロール３を通過した後の浴面
に近い位置に設けられ、外部のモーターによりスピンド
ルを介して駆動される。この一対のサポートロール４
は、鋼板２を挟み込んで鋼板２のパスラインを保ち、シ
ンクロール３を通過した際に生じる鋼板２の反りを矯正
する作用を行う。溶融金属めっき浴１の上方部には、め
っき厚を均一に制御するために一対のノズル５が設置さ
れている。

【０００３】シンクロール３やサポートロール４の軸受
としては、滑り軸受や転がり軸受が用いられている。図
６は、シンクロール３の軸受装置として従来から用いら
れている滑り軸受の一例を示す図であり、シンクロール
３のロール軸３ａは、アーム６に設けた軸受７で支持す
る構成になっている。そして、ロール軸３ａは、円筒状
の軸受７の内周面と幅Ｅにわたって接触しながら摺動回
転する。軸受７は、溶融金属を潤滑剤として使用するた
めに、軸受７の内径はロール軸３ａの外径より大きくし
て、ロール軸３ａと隙間Ｄが生じるようにしている。ま
た、ロール軸３ａと摺動接触する軸受７は、溶融金属に
対して耐食性、かつ耐摩耗性のある材質から作られてい
る。この軸受７としては、Ｃｒ鋼，Ｎｉ−Ｃｒ鋼、低炭
素鋼等の溶融金属に対する耐食性の高い合金鋼やセラミ
ックスを使用したり、あるいはこれらの材質の表面に耐
食性合金やセラミックスを溶射したものが使用されてい
た。なお、ロール軸３ａの材質は、一般にはステンレス
鋼が用いられている。

【０００４】軸受７は溶融金属による侵食と機械的すべ
りとの相乗作用により、実質的に負荷を受ける上部の摩
耗が著しく早いため、通常２週間程度の短周期でロール
３を溶融金属めっき浴１から引き上げて軸受７の交換が
行われおり、生産性低下、保守費用増大を招いていた。
さらに、軸受７の摩耗により回転振動が発生すると、ノ
ズル５と鋼板２との間隔を一定に保つことができなくな
り、鋼板２に均一な膜厚のめっきを施すことができなく
なるという課題があった。また、サポートロール４の軸
受にガタツキが発生すると、その回転中心軸が偏心しな
がら回転するために鋼板２に振動を与え、この振動によ
りノズル５と鋼板２との間隔が変動し、均一なめっき層
を形成できなくなる不具合も発生していた。特に、近年
のめっき速度の高速化に対して、このようなめっき品質
の低下は大きな課題となっていた。

【０００５】上記の課題に対しては、軸受７のセラミッ
クス化が検討され、耐摩耗性の点において性能の向上が
図られつつあり、摩耗という観点からみた寿命は半永久
的といえる状況にまで改善されている。しかしながら、
シンクロール３のロール軸３ａの摩耗、アーム６の熱膨
張や変形によりロール３の回転に偏心が生じる現象が発
生していた。ロール３の回転に偏心が生じると、前記の
通り、鋼板２に均一な膜厚のめっきを施すことができな
くなる。従って、シンクロール３やサポートロール４の
回転に偏心が発生した場合には、これらの軸受に直ちに
自動調芯する機能を持たせると、軸受やロールをメンテ
ナンスすることなく、鋼板２に長日数にわたって均一な
膜厚のめっきを施すことが可能になる。

【０００６】上記のようなシンクロール３の回転ムラを
なくする対策としては、例えば、特開平８−１４４０３
５号公報には、ロール軸の両端外径面に互いに向きの異
なる軸方向テーパを付し、これに外嵌する軸受はそれぞ
れ内面を該テーパと嵌合する形状にするとともにロール
軸方向に移動可能に形成した溶融金属めっき浴中ロール
軸支持装置が開示されている。同公報に開示されている
軸支持装置は、軸受箱を軸方向に移動させることによっ
てロール軸と支持部の隙間をなくし、よって軸受部のガ
タに起因したロールとの触れ回りによって生じる鋼板の
振動を防止しようとするものである。

【０００７】特開平７−１７３５９３号公報には、溶融
金属めっき浴中のロール支持装置として、少なくとも一
方の軸受箱は転がり軸受を構成する外輪を軸方向に揺動
自在に支持する調芯リングを用いた転がり軸受を採用す
ることにより、温度変化に伴うロール全長の膨張、収縮
をこの調芯リングにより吸収させることが開示されてい
る。

【０００８】特開２０００−６４００８号公報には、通
板速度が２５０ｍ／分の高速ラインスピードに十分追従
しかつ耐久性を確保する滑り軸受け構造の提供を目的と
して、ロール軸外径に対して１〜１５ｍｍ大きな内径を
有するセラミックス製軸受けと、この滑り軸受け外径に
対して０．１５〜１５ｍｍ大きい滑り軸受けを保持する
穴を設けたロールホルダーアームで構成された溶融金属
めっき浴用滑り軸受け構造が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平８−１４４
０３５号公報に開示されている軸支持装置では、軸受部
を構成する互いに嵌り合うテーパ状のリング部材等の部
材を必要とするのみならず、ロールを回転駆動している
モーターの負荷を検出して、この検出負荷に基づいて軸
受を設置したアームをロール軸方向にスライドさせる機
構を必要し、装置全体が極めて複雑になるという問題が
ある。

【００１０】特開平７−１７３５９３号公報に開示され
ているロール支持装置は、自動調芯機能を有している
が、転がり軸受を用いた支持装置であるために軸受部の
構造が複雑になり、かつ部品点数も多くなるという問題
がある。

【００１１】特開２０００−６４００８号公報に開示さ
れている溶融金属メッキ浴用滑り軸受け構造は、内周面
の全体が平坦な円筒状形状であるため、軸受の内周面が
ロール軸と摺動接触する長さは軸受の幅とほぼ等しくな
る。従って、高速通板に対しては摺動抵抗が大きくなり
易い。

【００１２】本発明は上記問題を解決するために、極め
て簡単な構造であり、かつシンクロールあるいはサポー
トロールがその回転軸が偏心して回転しても、ただちに
正常な回転に復帰する自動調芯機能を有するとともに、
高速通板に対しても小さい摺動抵抗で追従することがで
きる溶融金属浴中の軸受装置を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属浴中
に浸漬配置されるロールの軸受装置において、ロール軸
と摺動接触する軸受の内周面の前記ロール軸を含む断面
形状を凸状とした溶融金属浴中の軸受装置である。また
本発明は、上記断面形状が凸状の内周面において、内周
面の最小内径部を平坦にした溶融金属浴中の軸受装置で
ある。

【００１４】さらに本発明は、前記軸受の内周面の最大
内径と最小内径との差が１ｍｍ以上、かつ最小内径より
内径が大きい部分の占める領域が２分の１以上として溶
融金属浴中の軸受装置である。また、本発明の溶融金属
浴中の軸受装置は、軸受が軸方向または円周方向に分割
されて構成されたものでもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の第1の実施の形態を示す要
部断面図である。シンクロール等においては、ロールの
両端に設けたロール軸が各々軸受に支持されているが、
図１では一方の軸受のみを示している。図１において、
シンクロール（またはサポートロール）３のロール軸３
ａは、アーム６に設置した円筒状の軸受８により支持さ
れている。軸受８は、アーム６の孔部に若干の間隔Ｌを
設けて装着する。この間隔Ｌは、アーム６と軸受８との
熱膨張係数の差による膨張量の差を吸収するために設け
るものである。

【００１６】円筒状の軸受８の内周面には、凸状部８ａ
を形成する。この凸状部８ａは図１に示すように、ロー
ル軸３ａを含む断面形状が一様な凸状になるようにす
る。凸状部８ａにおいて、その突出高さが最も高くなる
頂点部分８ｂは、軸受８の軸心方向Ｂ−Ｂのほぼ中央部
分に形成する。そして、シンクロール３が正常に稼動し
ているときには、この頂点部分８ｂを含む平面Ａ−Ａは
シンクロール３の軸心Ｂ−Ｂと直交するように頂点部分
８ｂを形成し、頂点部分８ｂとその近傍を含む極めて狭
い面積がロール軸３ａと摺動接触するようにする。

【００１７】また、軸受８の端部から突出する凸状部８
ａの突出高さは、０．５ｍｍ以上、好ましくは０．５〜
２ｍｍにするとよい。すなわち、軸受８の内周面の最大
内径と最小内径との差は１ｍｍ以上にするとよい。この
突出高さＨが２ｍｍより大きくなると、頂点部分８ｂに
応力が集中し易くなってこの部分から破壊が生じる危険
性が生じるからである。また、突出高さＨが０．５ｍｍ
より小さくなると、ロール３の軸心Ｂ−Ｂが偏心したと
きに自動調芯作用が低下し、また、凸状部８ａとロール
軸３ａとが摺動接触する面積が大きくなり摺動抵抗が増
加するからである。ロール軸３ａの外径よりも軸受８の
内径を大きくして、ロール軸３ａと軸受８の頂点部分８
ｂとの間には隙間Ｄを設けるようにする。この隙間Ｄを
設けることにより、ロール軸３ａと軸受８との熱膨張係
数の差による軸受８の破壊防止と、溶融金属を摺動接触
部に対する潤滑剤として作用させることができる。この
隙間Ｄは５〜１５ｍｍが好ましい。

【００１８】図１に示す本発明の第１の実施の形態にお
いては、ロール３が偏心することがなく正常に回転して
いるときには、凸状部８ａの頂点部分８ｂとその近傍が
ロール軸３ａにほぼ点接触の状態で摺動接触する。この
ため、ロール軸３ａと軸受８との摺動抵抗が極めて低く
なり、鋼板２の通板速度が２００ｍ／分以上の高速ライ
ンスピードに対しても追従することができる。

【００１９】軸受８の材質としては、窒化珪素、サイア
ロン等のセラミックスを用いることが望ましい。しか
し、前記のように、ロール軸３ａと軸受８とが摺動接触
する部分は、軸受８に形成した頂点部分８ｂの近傍と極
めて狭い領域であるため、摺動抵抗は極めて小さくな
る。このため、本発明においては、軸受８とロール軸３
ａとの摺動抵抗が小さくなるような材質を選択する必要
性がなくなるという効果がある。

【００２０】続いて本発明の溶融金属浴中の軸受装置の
自動調芯作用について説明する。図２に示すように、ア
ーム６の熱膨張や変形、あるいはロール軸３ａの摩耗し
た部分が軸受８に接触して瞬間的に軸受８に対してロー
ル軸心Ｂ−Ｂが偏心すると、ロール３には鋼板２から上
方への通板に伴う引張力が作用して、直ちに図１に示す
ようにロール軸３ａは軸受８の頂点部分８ｂと摺動接触
する正常な状態に復帰して高速通板に追従することがで
きるようになる。これにより、鋼板２のめっき品質の低
下を防止することができる。また、軸受８の内周面の全
面に凸状部８ａを形成しているので、軸受８の両端部に
は球面部（Ｒ部）が形成されるので、図２に示すように
ロール軸３ａが偏心しても、この軸受８の端部はロール
軸３ａと接触する危険性はなくなり、軸受８の破壊を防
止することができる。

【００２１】続いて本発明の第２の実施の形態を図３に
基づいて説明する。図３においては、軸受８の凸状部８
ａのほぼ中央部、すなわち、図１に示す頂点部分８ｂを
含む近傍を、軸受８の内周面の全周にわたって長さＨの
平坦部８ｃを設け、この平坦部８ｃがロール軸３ａと摺
動接触させるようにしたものである。ロール３が正常に
回転しているときには、平坦部８ｃはロール３の軸心Ｂ
−Ｂと平行になるように形成する。このように長さＨの
平坦部８ｃを設けることにより、凸状部８ａに対する応
力集中を前記第１の実施の形態と比較して低減させるこ
とができる。平坦部８ｃの長さＨは、軸受８の軸方向の
長さの２分の１より小さく、すなわち、軸受８の内周面
の最小内径より内径が大きい部分の占める領域が２分の
１以上にすることが好ましい。この理由は、平坦部８ｃ
の長さＨを軸受８の軸方向の長さの２分の１より大きく
すると、平坦部８ｃとロール軸３ａと摺動抵抗が増加し
て高速通板に追従できなくなるからである。

【００２２】図４は本発明の第３の実施の形態を示すも
ので、図１に示す円筒状の軸受８を軸心Ｂ−Ｂ方向と直
交する向き（軸受８の円周方向）に３分割して軸受を構
成したもので、頂点部分８ｂを含む軸受部９、外側に位
置する軸受部１０、ロール３側に位置する軸受部１１を
各々別個に製作して一体化したものである。この実施の
形態に示す軸受は、ロール軸３ａと摺動接触する軸受部
９を窒化珪素、サイアロン等のセラミックス部材とし、
他の軸受部１０、１１はステンレス鋼等からなる部材か
ら製作する。また、全ての軸受部９、１０、１１をセラ
ミックス部材で形成してもかまわない。また、図示して
いないが、軸受部９の内周面の全面に図３に示す平坦部
８ｃを設けてもよい。

【００２３】以上に説明した本発明の実施の形態の他
に、図１あるいは図３に示す軸受８をロール軸Ｂ−Ｂ方
向に半割りした半円筒形状にし、ロール軸３ａから負荷
がかかる方向の半円筒状軸受に凸状部を形成してもよ
い。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明した本発明は、次の効果を有
している。（１）軸受の内周面を円弧状に形成しているために、ロ
ール軸が瞬間的に偏心しても直ちに自動的に調芯作用が
働き、ロールが正常な回転に復帰する。このため、鋼板
のめっき品質の低下を防止することができる。（２）軸受とロール軸とが点接触に近い状態、あるいは
極めて狭い面積で摺動接触させることができるため、従
来の軸受と比較してロール軸の回転時の摺動抵抗を低下
させることができる。これにより、高速通板速度に正常
に追従することが可能な溶融金属めっき浴中の軸受装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図
である。

【図２】図１において、ロール軸が偏心したときの状
態を示す要部断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す要部断面図
である。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す要部断面図
である。

【図５】溶融金属めっき浴の構成を示す説明図であ
る。

【図６】従来の溶融金属めっき浴に使用されている滑
り軸受の構造の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１：溶融金属めっき浴、２：鋼板、３：シンクロー
ル、３ａ：ロール軸、４：サポートロール、５：ノ
ズル、６：アーム、７：軸受、８：軸受、８ａ：凸
状部、８ｂ：頂点部分、８ｃ：平坦部、９：分割し
た軸受部、１０：分割した軸受部、１１：分割した
軸受部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融金属浴中に浸漬配置されるロールの
軸受装置において、ロール軸と摺動接触する軸受の内周
面の前記ロール軸を含む断面形状が凸状であることを特
徴とする溶融金属浴中の軸受装置。
【請求項２】前記軸受の内周面の最小内径部が平坦で
あることを特徴とする請求項１に記載の溶融金属浴中の
軸受装置。
【請求項３】前記軸受の内周面の最大内径と最小内径
との差が１ｍｍ以上、かつ最小内径より内径が大きい部
分の占める領域が２分の１以上であることを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の溶融金属浴中の軸受装
置。
【請求項４】前記軸受が軸方向または円周方向に分割
されて構成されていることを特徴とする請求項１、請求
項２、請求項３のいずれかに記載の溶融金属浴中の軸受
装置。