JP2017067289A - 軸受装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 溶融金属めっき浴中に浸漬されるセラミックス製ロールの軸受装置であって、複数のセラミックス製軸受部材10と、セラミックス製ホルダー20とを有し、各軸受部材10は、複数のボール11を回動自在に保持する外輪12及び内輪13からなり、ホルダー20は外輪12のみを固定し、内輪13はボール11を介して外輪13に対して回動自在であり、内輪13の内径がロール軸部42の外径よりも0.1 mm以上大きく、もってロール軸部42は内輪13に対して回転及び軸方向の摺動が可能であり、さらにホルダー20を揺動可能に支持する金属製ケース30に収容されている軸受装置。
【選択図】 図1(a)
Description
前記ロール軸部の軸線方向に配列された複数の軸受部材と、前記軸受部材を保持するセラミックス製ホルダーとを有し、
各軸受部材は、複数のセラミックス製ボールと、前記ボールが転動する周方向のボール溝を内周面に有するセラミックス製外輪と、前記ボールが転動する周方向のボール溝を外周面に有するとともに前記ロール軸部に摺接するセラミックス製内輪とからなり、
前記ホルダーは、前記軸受部材の前記外輪のみを固定する構造を有し、もって前記内輪は前記ボールを介して前記外輪に対して回動自在であり、
前記内輪の内周面の直径D3と前記ロール軸部の外周面の直径D4との差B(ただし、B=D3−D4)が0.1 mm以上であり、
前記軸受装置は、前記ホルダーを揺動可能に支持する金属製ケースに収容されていることを特徴とする。
図1(a) 及び図1(b) に示すように、本発明の軸受装置1は、セラミックロール40の軸部42に沿って軸線方向に配列された複数の軸受部材10と、軸受部材10を保持するホルダー20とを有する。図2(a)〜図2(e) に示すように、各軸受部材10は、複数のボール11と、ボール11が転動する周方向のボール溝12aを内周面に有する外輪12と、ボール11が転動する周方向のボール溝13aを外周面に有するとともにロール軸部42に摺接する内輪13とからなる。本発明では、各軸受部材10を構成するボール11、外輪12及び内輪13は全て、耐食性及び耐摩耗性に優れ、高い高温強度を有するセラミックス製である。
図2(c) 及び図2(e) に示すように、外輪12のボール溝12aは浅く、その一方の側に第一の平坦部12bを有し、他方の側に第二の平坦部12cを有する。第一の平坦部12bの直径はボール溝12aの底部の直径(ボール溝12aの最大直径)とほぼ同じであり、第二の平坦部12cの直径より2C1だけ大きい。C1はほぼ(ボール溝12aの最大直径−第二の平坦部12cの直径)/2に等しい。一方、図2(d) 及び図2(e) に示すように、内輪13のボール溝13aは深く、その両側に同じ直径の平坦部13b,13bを有する。そのため、内輪13のボール溝13aにボール11を収容した状態で、内輪13に外輪12を第一の平坦部12bの側から組合せると、ボール11が両ボール溝12a,13aに収容された軸受部材10に組み立てることができる。
図5(a) に示すように、ホルダー20はホルダー本体21とナット部材22とからなる。ホルダー本体21は一端に内方フランジ21aを有し、他端に雌ねじ部21bを有する。また、ナット部材22はホルダー本体21の雌ねじ部21bに螺合する雄ねじ部22aと、回転用治具(図示せず)が係合する複数のスリット22bと、雄ねじ部22aの奥の小さな環状溝部21eとを有する。図7に示す例では4つのスリット22bが直交する直径上に設けられているが、勿論限定的でない。ホルダー本体21の雌ねじ部21bの深さLはナット部材22の雄ねじ部22aの長さT(ナット部材22の高さに等しい)より大きい。
図3は、軸受部材10を構成するボール11、外輪12及び内輪13、及びホルダー20(21)のサイズの関係を示す。図中の記号は以下の通りである。なお、図3ではロール軸部42に下方の力がかかっているので、軸受部材10の下端側では、外輪12はホルダー20に接しており、内輪13はロール軸部42に接しており、ボール11は外輪12及び内輪13のボール溝12a,13aに接している。
D1:ホルダー20(ホルダー本体21)の内面の直径
D2:外輪12の外周面の直径
D3:内輪13の内周面の直径
D4:ロール軸部42の外周面の直径
D5:外輪12のボール溝12aの底部の直径(ボール溝12aの最大直径)
D6:内輪13のボール溝13aの底部の直径(ボール溝13aの最小直径)
D7:ボール11の直径
A=D1−D2
B=D3−D4
C=(D5−D6)−2D7
本発明では、軸受部材10を構成するボール11、外輪12及び内輪13と、ホルダー20は全てセラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、溶融金属めっき浴に対して良好な耐食性及び耐熱衝撃性を有するとともに、セラミックロールを回転自在に支持するのに十分な強度、特に高温強度を有する必要があり、例えば窒化珪素質セラミックス、ジルコニア、炭化珪素等からなるのが好ましい。特に、窒化ケイ素質セラミックス(窒化ケイ素、サイアロン等)は、20℃から500℃までの間の平均熱膨張係数が約3×10-6/℃と小さく、耐熱衝撃性に優れ、良好な耐食性及び高い高温強度を有するので好ましい。良好な耐食性及び耐熱衝撃性と高い高温強度を有する限り、軸受部材10を構成するボール11、外輪12及び内輪13と、ホルダー20とを全て同じセラミックスにより形成する必要はなく、室温から800℃の範囲における熱膨張係数差が1×10-6/℃以下であれば、異種のセラミックス又は異なる組成を有する同種のセラミックスにより形成しても良い。熱膨張係数差が1×10-6/℃超であると、溶融金属めっき浴中に浸漬したときに大きく異なる熱膨張を起こし、セラミック部材間にガタが生じるおそれがある。
本発明の軸受装置1を溶融金属めっき槽の金属製アームに取り付けるために、図1に示すように金属製ケース30に収容する。図1及び図8(a)〜図8(d) に示すように、金属製ケース30は、軸受装置1の上下左右を覆う4枚の金属製側板30aと、ロール軸部42の端部を覆うために側板30aの奥側端部に接合された金属製端板30bとからなる。これらの金属板は一体的に成形しても良いが、製作と
取替の容易さから溶接により接合するのが好ましい。
図9は本発明の軸受装置1に組合せるのに好適なセラミックロール40を示す。このセラミックロール40は、中空円筒状の胴部材41と、胴部材41の各端部に嵌入される軸部材42と、軸部材42の端部に嵌入される端部材43とからなる。溶融金属めっき浴中に浸漬したときにセラミックロール40の中空部に溶融金属が早く流入するとともに、溶融金属めっき浴から取り出したときにセラミックロール40から溶融金属が早く除去されるように、胴部材41に嵌入される軸部材42の拡径部に胴部材41の中空部に連通する複数の開口部42aを有する。端部材43も軸部材42の中空部に連通する開口部43aを有する。
外輪12及び内輪13の間に所定数のボール11を入れた複数の軸受部材10をホルダー本体21に入れた後、ナット部材22のスリット22bに治具(図示せず)を係合させて、ナット部材22の端面がホルダー本体21の端面から突出しなくなるまで、ナット部材22の雄ねじ部22aをホルダー本体21の雌ねじ部21bに螺合する。このとき、軸線方向に配列された複数の外輪12はホルダー本体21の内方フランジ21aとナット部材22により十分に押圧されるので、外輪12はホルダー20に固定される。
(a) ボール溝12a,13aにドロス等の異物が進入しても、ボール11とボール溝12a,13aとの比較的大きな隙間のためにボール11の回転が阻害されるおそれが小さく、内輪13が外輪12に対して回動する玉軸受機能が長期間発揮される。
(b) 内輪13がボール11を介して外輪12に対して回動自在である間、内輪13がボール11を介して外輪12に対して回動するときの抵抗は内輪13がロール軸部42に対して摺動するときの抵抗より著しく小さいので、内輪13がロール軸部42に対して摺動することはない。
(c) ボール溝12a,13aへの異物の進入により内輪13が外輪12に対して回動自在でなくなると、A<Bの条件により、外輪12がホルダー20に対して摺動することはなく、内輪13がロール軸部42に対して摺動可能となる。
10:軸受部材
11:ボール
12:外輪
12a:外輪内周面のボール溝
12b:外輪内周面の第一の平坦部
12c:外輪内周面の第二の平坦部
13:内輪
13a:内輪内周面のボール溝
13b:内輪内周面の平坦部
20:ホルダー
21:ホルダー本体
21a:ホルダー本体の内方フランジ
21b:ホルダー本体の雌ねじ部
21c:ホルダー本体の内面
21d:ホルダー本体の外面
21e:ホルダー本体の環状溝部
22:ナット部材
22a:ナット部材の雄ねじ部
22b:ナット部材のスリット
30:金属製ケース
30a:金属製ケースの側板
30b:金属製ケースの端板
31:金属製ケースの側板の開口部
32:金属製ケースの側板の切欠き部
33:金属製ケースの端板の切欠き部
34:スラスト受け
35:金属製係止板
36:ストッパー
40:セラミックロール
41:セラミックロール本体
42:セラミックロールの軸部(軸部材)
42:セラミックロールの軸部の開口部
43:セラミックロールの端部(端部材)
43a:セラミックロールの端部(端部材)の開口部
101:鋼板
102:スナウト
103:溶融金属めっき浴
104:シンクロール
104a:シンクロールの軸部
105:サポートロール
105a:サポートロールの軸部
106:シンクロールを支持するアーム
107:サポートロールを支持するアーム
108:ガスワイピングノズル
Claims (6)
- 溶融金属めっき浴中に浸漬されるセラミックス製ロールの軸部を回転自在に支持する軸受装置であって、
前記ロール軸部の軸線方向に配列された複数の軸受部材と、前記軸受部材を保持するセラミックス製ホルダーとを有し、
各軸受部材は、複数のセラミックス製ボールと、前記ボールが転動する周方向のボール溝を内周面に有するセラミックス製外輪と、前記ボールが転動する周方向のボール溝を外周面に有するとともに前記ロール軸部に摺接するセラミックス製内輪とからなり、
前記ホルダーは、前記軸受部材の前記外輪のみを固定する構造を有し、もって前記内輪は前記ボールを介して前記外輪に対して回動自在であり、
前記内輪の内周面の直径D3と前記ロール軸部の外周面の直径D4との差B(ただし、B=D3−D4)が0.1 mm以上であり、
前記軸受装置は、前記ホルダーを揺動可能に支持する金属製ケースに収容されていることを特徴とする軸受装置。 - 請求項1に記載の軸受装置において、前記外輪の外周面の直径D2と前記ホルダーの内面の直径D1との差A(ただし、A=D1−D2)、前記B及び前記外輪ボール溝又は前記内輪ボール溝と前記ボールとの最大隙間CがA<B<Cの関係を満たすとともに、前記Aが0.01 mm以上であることを特徴とする軸受装置。
- 請求項2に記載の軸受装置において、前記Aが0.01〜0.17 mmであり、前記Bが0.1〜0.5 mmであることを特徴とする軸受装置。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の軸受装置において、前記Bが0.1〜0.3 mmであることを特徴とする軸受装置。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の軸受装置において、前記金属製ケースは、前記ロール軸部の端部が当接することによってセラミックス製ロールの移動を制限するスラスト受けを有することを特徴とする軸受装置。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の軸受装置において、前記ホルダーの外面が、軸線方向両端から中央部にかけて拡径する凸曲面状であることを特徴とする軸受装置。
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WO2023129908A1 (en) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Bearing block and method of forming |
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- 2016-09-05 JP JP2016172834A patent/JP6579066B2/ja active Active
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