JP2019511678A - 高温高荷重対応ベアリング - Google Patents

Abstract

高荷重、高温対応ベアリング組立体（２００）は、耐熱鋼または高温合金から形成されるシャフト（２０８）を含む。耐熱鋼または高温合金から形成されるローラ（２０４）は、ローラ（２０４）の孔（２２０）にシャフト（２０８）を受容する。セラミックから形成される少なくとも一つのベアリングリング（２１２）は、シャフト（２０８）とローラ（２０４）の間に配置される。ベアリングリング（２１２）は、ローラ（２０４）と協働して、ローラ（２０４）がシャフト（２０８）周りに自在に回転することを可能にする。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１６年１月１３日付けの米国仮出願第６２／２７８２０１号の合衆国法典第３５巻第１１９条に基づく優先権の利益を主張するものであり、当該仮出願の内容を信頼し、そのまま参照によって本明細書に援用する。

本開示は、高荷重および高温対応ベアリングに関し、特に曲げガラスの製造で使用するためのベアリングに関する。

本節では、必ずしも従来技術ではない本開示に関連する背景情報を提供する。

曲げガラス部品は、自動車の内装、フロントガラス、建築用途、手持ち式のマイクロ電子デバイス、タブレットなどを含むがそれらに限定されない様々な産業で使用されている。多くの自動車製造業者は、平らまたは三次元形状である場合がある自動車の内装内に様々なタッチパネルを提供することによってより多くのガラスを車両に統合する方向に向かっている。また、同様に特に自動車製造業者に関して、より優れた機械強度を備えるより軽量かつより薄型の材料を組み込む傾向がある。この種のガラスの一例が、フロントガラス用に積層したＧｏｒｉｌｌａ（登録商標）ガラスである。

ガラスを曲げる工程は、対応するガラス粘性に達するために高温を要し、三次元のガラス形状に曲げかつその形状を精密に制御するための高温対応機械の使用をさらに要する。高温対応機械としては静的な炉と動的な徐冷窯が使用され、最高で８５０℃の温度に達する。したがって、ガラス成形工程で使用される静的な炉と動的な徐冷窯の異なる機械的部品の移動を可能にし、かつそれらの機械的部品のアライメントを容易にする部品が必要である。また、この高温環境においてガラス支持体を持ち上げる必要がある場合がある。

本節は、本開示の概略を提供するものであり、本開示の全範囲または本開示の特徴の全てを包括的に開示するものではない。

高荷重、高温対応ベアリング組立体は、耐熱鋼または高温合金から形成されるシャフトを含んでよい。耐熱鋼または高温合金から形成されるローラは、当該ローラの孔に前記シャフトを受容してよい。セラミックから形成された少なくとも一つのベアリングリングは、前記シャフトと前記ローラの間に配置してよい。前記ベアリングリングは、前記ローラと協働して、前記ローラを前記シャフト周りに自在に回転することを可能にしてよい。

上記ベアリング組立体は、異なる耐熱鋼または高温合金から形成されるシャフトとローラを含んでよい。

上記ベアリング組立体は、２５３ＭＡ、Ｈａｙｎｅｓ（登録商標）２３０（登録商標）、Ｗａｓｐａｌｏｙ（登録商標）、およびＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標）６１７のうちの少なくとも一つである耐熱鋼または高温合金を含んでよい。

上記ベアリング組立体は、ジルコニアのベアリングリングであるセラミックのベアリングリングを含んでよい。

上記ベアリング組立体は、円柱状の外壁を有するローラを含んでよい。

上記ベアリング組立体は、円錐形またはＶ字形の外壁を有するローラを含んでよい。

上記ベアリング組立体は、前記ローラと前記シャフトの間に前記少なくとも一つのベアリングリングを受容するための少なくとも一つのローラチャンバを有するローラを含んでよい。前記少なくとも一つのローラチャンバは、前記ローラの前記孔の直径よりも大きな直径を有する当該ローラの当該孔内の段差部でよい。

上記ベアリング組立体は、前記ローラ内に前記ベアリングリングを保持するための第一の直径部、第二の直径部、および第三の直径部を有するシャフトを含んでよい。前記ベアリングリングおよびローラは、前記第一の直径部上に配置してよい。前記第二の直径部は、前記ベアリングリングと前記ローラの移動が前記第一の直径部を越えてスライドするのを防ぐために当該第一の直径部よりも大きくてよい。前記第三の直径部は、前記第一の直径部上に前記ベアリングリングおよびローラを保持するためのワッシャとナットを受容するために前記第一の直径部よりも小さい。

ガラス成形機械が上記ベアリング組立体を含んでよく、当該ベアリング組立体は、当該ガラス成形機械の上型と下型をアライメントしてよい。

ガラス成形機械が上記ベアリング組立体を含んでよく、当該ベアリング組立体は、高温環境においてポートまたは型を持ち上げる。

ガラス成形機械が上記ベアリング組立体を含んでよく、当該ベアリング組立体は、高温環境において機械的部品または型または取付具を回転させる。

上記ベアリング組立体は、滑らかな外表面を有するローラを含んでよい。

ガラス成形機械が上記ベアリング組立体を含んでよく、当該ベアリング組立体は、一つのガラスが、１メートルの範囲に対してプラスまたはマイナス０．５ミリメートルの公差以内で型部とアライメントするように、８５０℃の温度で当該ガラスを当該型とアライメントさせる。

上記ベアリング組立体は、２５３ＭＡ耐熱鋼から形成されるシャフトと、ジルコニアから形成されるベアリングリングと、「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７から形成されるローラと、２５３ＭＡから形成されるピンとを含んでよく、前記シャフト周りの前記ローラの自在な回転を可能にする。

ガラス成形機械が上記ベアリング組立体を含んでよく、当該ベアリング組立体は、当該ガラス成形機械の上型と下型をアライメントさせるための当該上型および当該下型のうちの一方における突起またはセンタリングピンを受容する。前記ローラと前記突起またはセンタリングピンは、前記ローラと前記突起または前記センタリングピンの間の固着を防止するために異なる耐熱鋼または高温合金から形成してよい。

適用可能なさらなる領域は、本明細書に提供する説明から明らかになるだろう。本概要における説明および具体例は、単なる例示目的のものであって、本開示の範囲を制限する意図はない。

本明細書にて説明される図面は、考え得る実例の全てではなく選択した実施形態の例示を目的としているに過ぎず、本開示の範囲を制限する意図はない。

ガラス成形で使用される機械とガラス成形工程の斜視図である。 ガラス成形で使用される機械とガラス成形工程の斜視図である。 ガラス成形で使用される機械とガラス成形工程の斜視図である。 図１における機械のアライメント部用のベアリング組立体の斜視図である。 図２における３−３にて切断したベアリング組立体の断面図である。 図１のアライメント部にて使用され得るベアリング組立体の別の実施形態の斜視図である。 図４における５−５にて切断したベアリング組立体の断面図である。

上記図面のいくつかの図にわたって、対応する参照番号は対応する部分を指示している。

これから、例示的な実施形態を、添付の図面を参照してさらに詳述する。

例示的な実施形態は、本開示を十分なものにし、その範囲が当業者に十分に伝わるために提供される。具体的な構成要素、デバイス、および方法の例などの多くの具体的な細部は、本開示の実施形態を十分に理解してもらうために述べられている。具体的な細部は採用しなくてもよいこと、例示的な実施形態は多様な形態で実施してよいこと、および具体的な細部も例示的な実施形態も本開示の範囲を制限するものと解釈されないものとすることは当業者には分かるだろう。一部の例示的な実施形態において、周知の工程、周知のデバイス構造、および周知のテクノロジーは、詳細に説明しない。

ある要素または層が、別の要素または層に対して「上に」ある、「係合され」ている、「接続され」ている、または「結合され」ているとき、当該ある要素または層は、当該別の要素または層に対して直接上にある、直接係合される、直接接続される、または直接結合されてもよいし、介在する要素または層が存在してもよい。対照的に、ある要素が別の要素または層に対して「直接上に」ある、「直接係合され」ている、「直接接続され」ている、または「直接結合され」ているというとき、介在する要素または層が存在してはならない。要素間の関係を説明するために使用される他の言い回し、例えば、「〜と〜の間に」と「直接〜と〜の間に」、「に隣接して」と「に直接隣接して」なども同様に解釈されるものとする。本明細書で使用するように、「および／または」という用語は、関連の列挙した項目のうちの一つ以上のありとあらゆる組み合わせを含む。

第一の、第二の、第三のなどの用語が、本明細書では、様々な要素、構成要素、領域、層、および／または部分を説明するために使用されている場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層および／または部分は、これらの用語によって限定されないものとする。これらの用語は、一つの要素、構成要素、領域、層または部分を別の領域、層または部分と区別するために使用されているにすぎない場合がある。本明細書で使用される場合の「第一の」、「第二の」、および他の数的な用語は、文脈上明らかに指示されない限りは、順序または順番を示唆するものではない。したがって、下記で議論される第一の要素、第一の構成要素、第一の領域、第一の層または第一の部分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく第二の要素、第二の構成要素、第二の領域、第二の層または第二の部分と呼ぶことができるだろう。

「内側の」、「外側の」、「真下に」、「下方に」、「下側の」、「上方に」、「上側の」などの空間的に相対的な用語は、本明細書では、図面に示すときのある要素または特徴の、別の一つ以上の要素または特徴に対する関係を説明するために、説明が容易になるように使用されている場合がある。空間的に相対的な用語は、図面に描かれた向きに加えて、使用時または動作時のデバイスの異なる向きを包含することを意図している場合がある。例えば、図面におけるデバイスが反転された場合、他の要素または特徴の「下方に」または「真下に」あると説明された要素は、そのとき、当該他の要素または特徴の「上方に」置かれることになる。したがって、この「下方に」という例示的な用語は、上方および下方の向きを両方包含し得る。前記デバイスは、それ以外の方法で置かれる（９０度または他の向きに回転される）場合があり、それに応じて、本明細書で使用された空間的に相対的な記述語が解釈される。

ガラスを曲げるための機械１０が図１Ａから図１Ｃに示されている。機械１０は高温環境で動作する。一例として、機械１０は、最高８５０℃の温度で動作する場合がある。機械１０は、ガラスを所望の形状に精密に曲げるための上側ラックと下側ラック１８、２２を有するプレス１４を組み込んでいる。再成形工程時、上側ラックおよび下側ラック１８、２２は、相対運動で移動するか、上側ラック１８が下側ラック２２に対して移動する。上側ラックおよび下側ラック１８、２２がともに移動してガラスを所望の形状にプレスする場合は、上側ラック１８内に保持される型２４が、下側ラック２２によって保持される一つのガラス２６上に完璧にアライメントされなければならない。一例として、上側ラック１８と下側ラック２２の間のアライメントの精度は、１メートル（ｍ）のガラスに対してプラスまたはマイナス０．５ミリメートル（ｍｍ）以内でなくてはならない。

さらに図２および図４を参照すると、プレスおよび成形工程時に上側ラックおよび下側ラック１８、２２が集合する際に上側ラック１８を下側ラック２２とアライメントさせ、上側ラックおよび下側ラック１８、２２を最終的な位置で正確に位置合わせするためのベアリング組立体３０が、上側ラック１８および下側ラック２２のうちの一方の外周の周りの複数の箇所に配置されている。一例として、ベアリング組立体３０は、ベアリング組立体３０が配置されている上側ラックまたは下側ラック１８、２２に対向する上側ラック１８または下側ラック２２上に位置決めされた突起（図示せず）を受容してよい。他の例では、ベアリング組立体３０は、ベアリング組立体３０が配置されている上側ラックまたは下側ラック１８、２２に対向する上側ラック１８または下側ラック２２の別の部分を受容してもよい。一例として、ベアリング組立体３０は、上側ラック１８の各側部の中心に位置決めされてよく、下側ラック２２の各側部の中心に位置決めされた下側ラック２２の突起（図示せず）または一部を受容してよい。

他の例では、ベアリング組立体３０は、二つの対向する側部の中心に位置決めされるだけでもよく、下側ラック２２上の対応する対向する側部にて下側ラック２２を受容するだけで下側ラック２２を上側ラック１８とアライメントさせてもよい。ベアリング組立体３０の二つの配置が説明されているが、上側ラックおよび下側ラック１８、２２上には、下側ラック２２を上側ラック１８とアライメントするための任意数のベアリング組立体３０が想定されることが分かる。

ここで図２から図３を参照すると、ベアリング組立体３０が示されている。ベアリング組立体３０は一つ以上のベアリング組立体３０を含み、これらのベアリング組立体３０は、互いに間隔を空けて、互いの間に下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部を受容してよい。ベアリング組立体３０は、ローラ３４と、アーバシャフト３８と、二つのベアリングリング４２とをさらに含む。ローラ３４およびシャフト３８は、両方とも耐熱合金または高温合金から形成されている。ローラ３４およびシャフト３８は、同一の合金または異なる合金から形成されてよく、一例として、当該シャフトが２５３ＭＡ鋼または「Ｈａｙｎｅｓ」「２３０」／「Ｗａｓｐａｌｏｙ」から形成される一方で当該ローラが「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７から形成されてもよいし、当該ローラおよび当該シャフトの両方が、「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７、２５３ＭＡ鋼または「Ｈａｙｎｅｓ」「２３０」／「Ｗａｓｐａｌｏｙ」から形成されてもよく、その一方でベアリングリング４２は、セラミック、一例として、ジルコニアまたは二酸化ジルコニウムから形成される。下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部も２５３ＭＡなどの耐熱合金から形成されてよい。ローラ３４と下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部に二つの異なる高温鋼を使用することで、ローラ３４が下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部に固着することが制限される。

非常に異なる化学族を示す二つの異なる材料を有する複合ベアリング（前記ローラおよびシャフトに耐熱鋼または高温合金かつ前記ベアリングリングにジルコニア）の使用により、酸化、拡散、および電気化学的腐食に基づく高温劣化および固着が防止される。前記ベアリングリングに使用される前記硬質のジルコニアおよび前記アーバおよびローラに使用される前記耐熱鋼または高温合金により、これらの各部品の製造上の実用性およびロバスト性が実現する。耐熱鋼または高温合金のシャフト３８およびローラ３４とともにジルコニアのベアリングリング４２を使用することにより、ベアリング組立体３０は、グリースを使用することなく作動することができる。さらに、中実の普通ジルコニアのベアリングリングの使用により、当該ベアリングリングは、高ヘルツ圧による一点集中的な劣化を生じることなく重荷重を引き受けることができる。一例として、数センチメートル、例えば、２センチメートルから１０センチメートルまでの範囲の幅、直径、および長さを備える場合、ジルコニアのベアリング組立体は、数百キログラムに耐えることができる。この幅、直径、および長さを修正することにより、数トンの重さの型に耐えるように設計を容易に改良することができる。一例として、前記幅、直径、および長さを５センチメートルから２０センチメートルまでの範囲内に修正することにより、前記ジルコニアのベアリング組立体は、最大２トンに耐えることができる。

シャフト３８は、各ベアリングリング４２の中心の孔４６およびローラ３４の中心の孔５０内に受容される。孔５０の直径ｄ１は、シャフト３８の第一の直径Ｄ１よりも僅かに大きい。孔４６の直径ｄ２は、孔５０の直径ｄ１よりも僅かに小さく、シャフト３８と孔５０の間にギャップＧ１を確保している。ローラ３４の孔５０は、ベアリングリング４２を受容するための二つの段差部すなわちローラチャンバ５４をさらに含む。段差部５４は、内部にベアリングリング４２を受容するために直径ｄ１よりも大きな直径ｄ３を有する。

他の例では、中実のジルコニアのローラ３４は、ベアリングリング４２を用いずにシャフト３８上に取り付けてもよい。ベアリング荷重および機械的衝撃が小さければ、ベアリングリング４２は必要ない場合がある。ベアリング３０にベアリングリング４２がなければ、製造時間およびコストが減少する。

一例として、ベアリングリング４２は、一つまたは数個の厚みのあるジルコニアのベアリングでよい。各ベアリングリング４２は、１ｍｍ厚から４０ｍｍ厚までかつ１０ｍｍ幅から８０ｍｍ幅までの範囲内でよく、特に、１０ｍｍ厚から２０ｍｍ厚までかつ２０ｍｍ幅から４０ｍｍ幅まででもよい。ベアリングリング４２は、円柱状の形状でもよいし、フランジを含んでもよい。

一例として、孔５０の直径ｄ１は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約３０ｍｍでもよい。孔４６の直径ｄ２は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２５ｍｍでもよい。段差部５４の第三の直径ｄ３は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２０ｍｍでもよい。シャフト３８の第一の直径Ｄ１は、ｄ１よりも０．５％から２％の範囲内で小さくてよく、特に、ｄ１よりも約１％小さくてもよい。

シャフト３８は、シャフト３８上にベアリングリング４２およびローラ３４を位置決めするための拡径部５８を含んでよい。拡径部５８におけるシャフト３８の第二の直径Ｄ２は、シャフト３８の第一の直径Ｄ１、孔５０の直径ｄ１、および孔４６の直径ｄ２よりも大きいが、段差部５４の直径ｄ３よりも小さくてよい。一例として、シャフト３８の拡径部５８の第二の直径Ｄ２は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約３５ｍｍでもよい。

ローラ３４およびベアリングリング４２は、ワッシャ６２およびナット６６などの締め具によってシャフト３８上に固定される。ワッシャ６２およびナット６６が説明および図示されているが、シャフト３８上にローラ３４およびベアリングリング４２を固定するための任意の締め具が使用されてよいことが分かる。シャフト３８は、ワッシャ６２およびナット６６が締め付けられる縮径部７０も含んでよい。縮径部７０におけるシャフト３８の第三の直径Ｄ３は、シャフト３８の第一の直径Ｄ１未満でよい。一例として、シャフト３８の第三の直径Ｄ３は、４ｍｍから９９ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２０ｍｍでもよい。ワッシャ６２およびナット６６は、シャフト３８の直径が第三の直径Ｄ３から第一の直径Ｄ１に拡大する壁７４に当接してよい。ワッシャ６２が壁７４にてシャフト３８を越えて延在してシャフト３８上の適した位置にローラ３４およびベアリングリング４２を保持するように、ワッシャ６２の厚さＴ１（図３）は、第一の直径Ｄ１と第三の直径Ｄ３の差すなわちＤ１−Ｄ３よりも大きくてよい。

ローラ３４は、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部と接触する円柱形の外壁７８をさらに含んでよい。ローラ３４およびベアリングリング４２は協働して、ローラ３４が下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部に接触するときにローラ３４がシャフト３８周りに自在に回転するようなシャフト３８に対するローラ３４の移動を可能にする。一例として、ローラ３４は、ベアリング組立体３０のつまりを防止するためにシャフト３８周りに自在に回転しなければならない。ローラ３４のみがシャフト３８に対して（従来のボールベアリングまたはローラベアリングの代わりに）回転するため、この単一の転動要素により、過酷な温度かつ清浄な環境におけるベアリング３０の使用が可能になる。

ベアリング３０は、ブラケット（図示せず）上に取り付けられてよい。前記ブラケットは正方形管でよい。前記ブラケットの対向する側部（一例として、前板および背板）が、ベアリング組立体３０のシャフト３８を受容してよい。

シャフト３８は、第一の直径Ｄ１および第二の直径Ｄ２よりも小さいが第三の直径Ｄ３よりも大きな第四の直径Ｄ４を有する拡径部５８に隣接する取付部８２を含む。一例として、取付部８２の第四の直径Ｄ４は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に２０ｍｍでもよい。シャフト３８の取付部８２は、前記ブラケット（図示せず）内に受容または当該ブラケットに取り付けられるような大きさを有する。したがって、より大きなブラケットが用いられる場合、取付部８２の第四の直径Ｄ４が大きくなってもよいことが分かる。

一部の例において、前記ブラケット（図示せず）の対向する側部の間でシャフト３８の取付部８２上にスリーブ８６が配置されてよい。取付部８２がスリーブ８６内にスライド可能に嵌合するように、スリーブ８６の内径ｄ４は、取付部８２の第四の直径Ｄ４よりも僅かに大きい。一例として、スリーブ８６の内径ｄ４は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に２５ｍｍでもよい。スリーブ８６は、ベアリング組立体３０を保持するため、およびガラス２６がプレスされるときに下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部がローラ３４に接触する際にベアリング組立体３０からの力を吸収するための前記ブラケット（図示せず）内の支持部となる。

他の例では、前記ブラケット（図示せず）は、対向する側部のない中実のブラケットでもよい。このような例では、取付部８２は、前記中実のブラケットを貫通する孔内に受容されることになる。したがって、スリーブ８６は必要ない。

取付部８２の直径Ｄ４が拡径部５８の直径Ｄ２に拡大する点におけるシャフト３８上の壁９０は、シャフト３８およびベアリング組立体３０が前記ブラケット（図示せず）内にさらに進入することを防止する。ワッシャ９４およびナット９８は、シャフト３８およびベアリング組立体３０が、滑り落ちるまたは振動で外れることにより前記ブラケット（図示せず）から意図せず外れることを防止する。ナット９８は、軸方向のクリアランスを所定の値にさらに限定する。一例として、この許容可能な軸方向のクリアランスは、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内でよく、特に、約０．５ｍｍでもよい。

二つのベアリング組立体３０が用いられる場合、ベアリング組立体３０のローラ３４同士が所定の長さＬ４離間するように、ベアリング組立体３０のシャフト３８同士は、所定の長さＬ３離間するように前記ブラケット（図示せず）上に取り付けられる。長さＬ４は、ローラ３４の外壁７８同士間で下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部を受容するように設定され、したがって、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の直径ＤＰに基づいてよく、または直径ＤＰに等しくてもよい。

ここで図４および図５を参照すると、ベアリング組立体２００が示されている。ベアリング組立体２００は、円錐形のローラ２０４、アーバシャフト２０８、および二つのベアリングリング２１２を含む。ローラ２０４およびシャフト２０８は、両方とも耐熱合金から形成され、一例として、当該シャフトが２５３ＭＡ鋼または「Ｈａｙｎｅｓ」「２３０」／「Ｗａｓｐａｌｏｙ」から形成される一方で当該ローラが「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７から形成されてよく、その一方でベアリングリング２１２は、セラミック、一例として、ジルコニアまたは二酸化ジルコニウムから形成される。下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部も、２５３ＭＡなどの耐熱合金から形成されてよい。ローラ２０４と下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部への二つの異なる高温鋼の使用により、ローラ２０４が下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部に固着することが制限される。

非常に異なる化学族を示す二つの異なる材料を有する複合ベアリング（前記ローラおよびシャフトに耐熱鋼または高温合金かつ前記ベアリングリングにジルコニア）の使用により、酸化、拡散、および電気化学的腐食に基づく高温劣化が防止される。前記ベアリングリングに使用される前記硬質のジルコニアおよび前記アーバおよびローラに使用される前記耐熱鋼または高温合金により、これらの各部品の製造上の実用性およびロバスト性が実現する。耐熱鋼または高温合金のシャフト２０８およびローラ２０４とともにジルコニアのベアリングリング２１２を使用することにより、ベアリング組立体２００は、グリースを用いずに作動することができる。さらに、中実の普通ジルコニアのベアリングリング２１２の使用により、当該ベアリングリングは、高ヘルツ圧による一点集中的な劣化を生じることなく重荷重を引き受けることができる。一例として、数センチメートル、例えば、２センチメートルから１０センチメートルまでの範囲の幅、直径、および長さを備える場合、ジルコニアのベアリング組立体は、数百キログラムに耐えることができる。この幅、直径、および長さを修正することにより、数トンの重さの型に耐えるように設計を容易に改良することができる。一例として、前記幅、直径、および長さを５センチメートルから２０センチメートルまでの範囲内に修正することにより、前記ジルコニアのベアリング組立体は、最大約２トンに耐えることができる。

シャフト２０８は、各ベアリングリング２１２の中心の孔２１６およびローラ２０４の中心の孔２２０内に受容される。孔２２０の直径ｄ１は、シャフト２０８の第一の直径Ｄ１よりも僅かに大きい。孔２１６の直径ｄ２は、孔２２０の直径ｄ１よりも僅かに小さく、シャフト２０８と孔２２０の間にギャップＧ１を確保している。ローラ２０４の孔２２０は、ベアリングリング２１２を受容するための二つの段差部すなわちローラチャンバ２２４をさらに含む。段差部２２４は、内部にベアリングリング２１２を受容するために直径ｄ１よりも大きな直径ｄ３を有する。

他の例では、中実のジルコニアのローラ２０４は、ベアリングリング２１２を用いずにシャフト２０８上に取り付けてもよい。ベアリング荷重および機械的衝撃が小さければ、ベアリングリング２１２は必要ない場合がある。ベアリング２００にベアリングリング２１２がなければ、製造時間およびコストが減少する。

一例として、ベアリングリング２１２は、一つまたは数個の厚みのあるジルコニアのベアリングでよい。各ベアリングリング２１２は、１ｍｍ厚から４０ｍｍ厚までかつ１０ｍｍ幅から８０ｍｍ幅までの範囲内でよく、特に、１０ｍｍ厚から２０ｍｍ厚までかつ２０ｍｍ幅から４０ｍｍ幅まででもよい。ベアリングリング２１２は、円柱状の形状でもよいし、フランジを含んでもよい。

一例として、孔２２０の直径ｄ１は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約３０ｍｍでもよい。孔２１６の直径ｄ２は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２５ｍｍでもよい。段差部２２４の第三の直径ｄ３は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２０ｍｍでもよい。シャフト２０８の第一の直径Ｄ１は、ｄ１よりも０．５％から２％の範囲内で小さくてよく、特に、ｄ１よりも約１％小さくてもよい。

シャフト２０８は、シャフト２０８上にベアリングリング２１２およびローラ２０４を位置決めするための拡径部２２８を含んでよい。拡径部２２８におけるシャフト２０８の第二の直径Ｄ２は、シャフト２０８の第一の直径Ｄ１、孔２２０の直径ｄ１、および孔２１６の直径ｄ２よりも大きいが、段差部２２４の直径ｄ３よりも小さくてよい。一例として、シャフト２０８の拡径部２２８の第二の直径Ｄ２は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約３５ｍｍでもよい。

ローラ２０４およびベアリングリング２１２は、ワッシャ２３２およびナット２３６などの締め具によってシャフト２０８上に固定される。ワッシャ２３２およびナット２３６が説明および図示されているが、シャフト２０８上にローラ２０４およびベアリングリング２１２を固定するための任意の締め具が使用されてよいことが分かる。シャフト２０８は、ワッシャ２３２およびナット２３６が締め付けられる縮径部２４０も含んでよい。縮径部２４０におけるシャフト２０８の第三の直径Ｄ３は、シャフト２０８の第一の直径Ｄ１未満でよい。一例として、シャフト２０８の第三の直径Ｄ３は、４ｍｍから９９ｍｍまでの範囲内でよく、特に、約２０ｍｍでもよい。ワッシャ２３２およびナット２３６は、シャフト２０８の直径が第三の直径Ｄ３から第一の直径Ｄ１に拡大する壁２４４に当接してよい。ワッシャ２３２が壁２４４にてシャフト２０８を越えて延在してシャフト２０８上の適した位置にローラ２０４およびベアリングリング２１２を保持するように、ワッシャ２３２の厚さＴ１（図５）は、第一の直径Ｄ１と第三の直径Ｄ３の差すなわちＤ１−Ｄ３よりも大きくてよい。

ローラ２０４は、円錐部２４８をさらに含んでよい。円錐部２４８は、丸い部分、Ｕ字形の部分、Ｖ字形の部分、またはそれらの組み合わせでもよい。円錐部２４８は、可変直径曲線を含んでよい。一例として、円錐部２４８の前記曲線の可変直径は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、４０ｍｍの範囲内でもよい。円錐部２４８は、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部を受容して嵌合してよく、円錐部２４８の前記可変直径曲線において、変化する直径の下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部を受容してよい。

ローラ２０４およびベアリングリング２１２は協働して、ローラ２０４が下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部に接触するときにローラ２０４がシャフト２０８周りに自在に回転するようなシャフト２０８に対するローラ２０４の移動を可能にする。一例として、ローラ２０４は、ベアリング組立体２００のつまりを防止するためにシャフト２０８周りに自在に回転しなければならない。ローラ２０４のみがシャフト２０８に対して（従来のボールベアリングまたはローラベアリングの代わりに）回転するため、この単一の転動要素により、過酷な温度かつ清浄な環境における前記ベアリングの使用が可能になる。

ベアリング２００は、ブラケット（図示せず）上に取り付けられてよい。前記ブラケットは正方形管でよい。前記ブラケットの対向する側部（一例として、前板および背板）が、ベアリング組立体２００のシャフト２０８を受容してよい。

シャフト２０８は、第一の直径Ｄ１および第二の直径Ｄ２よりも小さいが第三の直径Ｄ３よりも大きな第四の直径Ｄ４を有する拡径部２２８に隣接する取付部２５２を含む。一例として、取付部２５２の第四の直径Ｄ４は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に２０ｍｍでもよい。シャフト２０８の取付部２５２は、前記ブラケット（図示せず）内に受容または当該ブラケットに取り付けられるような大きさを有する。したがって、より大きなブラケットが用いられる場合、取付部２５２の第四の直径Ｄ４が大きくなってもよいことが分かる。

一部の例において、前記ブラケット（図示せず）の対向する側部の間でシャフト２０８の取付部２５２上にスリーブ２５６が配置されてよい。取付部２５２がスリーブ２５６内にスライド可能に嵌合するように、スリーブ２５６の内径ｄ４は、取付部２５２の第四の直径Ｄ４よりも僅かに大きい。一例として、スリーブ２５６の内径ｄ４は、５ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に２５ｍｍでもよい。スリーブ２５６は、ベアリング組立体２００を保持するため、およびガラス２６がプレスされるときに下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部がローラ２０４に接触する際にベアリング組立体２００からの力を吸収するための前記ブラケット（図示せず）内の支持部となる。

他の例では、前記ブラケット（図示せず）は、対向する側部のない中実のブラケットでもよい。このような例では、取付部２５２は、前記中実のブラケットを貫通する孔内に受容されることになる。したがって、スリーブ２５６は必要ない。

取付部２５２の直径Ｄ４が拡径部２２８の直径Ｄ２に拡大する点におけるシャフト２０８上の壁２６０は、シャフト２０８およびベアリング組立体２００が前記ブラケット（図示せず）内にさらに進入することを防止する。ワッシャ２６４およびナット２６８は、シャフト２０８およびベアリング組立体２００が、滑り落ちるまたは振動で外れることによって前記ブラケット（図示せず）から意図せず外れることを防止する。ナット２６８は、軸方向のクリアランスを所定の値にさらに限定する。一例として、この許容可能な軸方向のクリアランスは、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲内でよく、特に、約０．５ｍｍでもよい。

二つのベアリング組立体２００が用いられる場合、ベアリング組立体２００のローラ２０４同士が所定の長さＬ２離間するように、ベアリング組立体２００のシャフト２０８同士は、所定の長さＬ１離間するように前記ブラケット（図示せず）上に取り付けられる。長さＬ２は、ローラ２０４の円錐部２４８同士間で下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部を受容するように設定され、したがって、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の直径ＤＰに基づいてよい。一例として、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の直径ＤＰは、１０ｍｍから１００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、２０ｍｍでもよい。長さＬ２は、５ｍｍから４００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、２０ｍｍでもよい。そして、長さＬ１は、５ｍｍから４００ｍｍまでの範囲内でよく、特に、２０ｍｍでもよい。しかし、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の直径ＤＰが変化すれば、長さＬ１およびＬ２も、新たな直径ＤＰを収容するために変化してよいことが分かる。一例として、長さＬ２は直径ＤＰの３０％でもよく、長さＬ２は長さＬ１の１５％でもよい。

さらに図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、下側ラック２２が、プレス機能時に上側ラック１８と集合する際、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部は、ベアリング組立体３０または２００に向かって引き寄せられる。前記プレス機能の間に上側ラックおよび下側ラック１８、２２が同時に移動する際、下側ラック２２は、上側ラック１８と完璧にアライメントされなければならない。一例として、上側ラック１８と下側ラック２２の間のアライメントの精度は、１メートル（ｍ）のガラスに対してプラスまたはマイナス０．５ミリメートル（ｍｍ）以内でなくてはならない。

下側ラック（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部は、ベアリング３０、２００のローラ３４、２０４同士間の空間と概してアライメントされる。上側ラック１８が下側ラック２２に連続的に近づくにつれて、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部は、ローラ３４、２０４同士間の前記空間内に受容される。ローラ３４、２０４は、ローラ３４、２０４を下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の側部と接触させることによって、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部をローラ３４、２０４同士間の前記空間に進入させる。ローラ３４、２０４との下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部の前記側部の接触の間に発生する力により、ローラ３４、２０４はシャフト３８、２０８周りに回転し、下側ラック２２は横方向に移動して上側ラック１８とアライメントする。

上側ラック１８が下側ラック２２に引き寄せられる際、ローラ３４、２０４は、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部をベアリング組立体３０、２００とアライメントし続け、したがって、下側ラック２２は、上側ラック１８とアライメントする。下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部がベアリング３０、２００のローラ３４、２０４同士間の前記空間内に完全に受容されるまで、下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部は、ベアリング３０、２００のローラ３４、２０４同士間の前記空間を通過し続ける。下側ラック２２（図示せず）の前記突起（図示せず）または一部がローラ３４、２０４同士間の前記空間内を通る時間の間ずっと、ローラ３４、２０４はシャフト３８、２０８周りに自在に回転する。

ベアリング組立体３０、２００は二つのベアリングリング４２、２１２を有するものとして図示および説明されているが、単一のベアリングリングまたは三つ以上のベアリングリングを有するベアリング組立体も考えられる。これらの実施形態でも、やはりベアリング組立体３０、２００のシャフトは、当該一つまたは複数のベアリングリングの一つまたは複数の孔を通ることになり、当該一つまたは複数のベアリングリングは、前記ローラ内の転動チャンバ内に留まることになる。しかし、前記ローラに対する前記一つまたは複数のベアリングリングの不動化を確保する固定手段は、前記アーバシャフト上の転動クリアランスの微調整を可能にするために異なってもよい。

シャフト３８、２０８、ベアリングリング４２、２１２、およびローラ３４、２０４の使用は、従来の設計に対して多くの利点がある。非常に異なる化学族を示す二つの異なる材料を伴う前記複合ベアリングの使用により、酸化、拡散、および電気化学的腐食に基づく高温劣化が防止される。中実の普通ジルコニアのベアリングリングは、高ヘルツ圧による一転集中的な劣化を生じずに重荷重を引き受けることができる。単一の転動要素を有することは、従来の設計における複数の転動要素（従来のボールベアリングまたはローラベアリング）とは対照的に、過酷な温度かつ清浄環境における前記ベアリングの使用を可能にする。

ベアリング組立体３０、２００の製造およびメンテナンスに対しても多くの利点がある。ジルコニアのベアリングリングおよび耐熱鋼または高温合金のアーバシャフトの使用により、これらの個別の部品の製造容易性およびロバスト性が向上する。前記複合ベアリングの前記異なる部品の組み立ておよびメンテナンスは、ベアリング組立体３０、２００の部品点数がより少ないことにより、従来のベアリングよりもはるかに容易かつ迅速になる。

一つ以上のジルコニアのベアリングが意図せず破損した場合、前記ベアリングは、禁止する複数の要素が作動環境において分配することなく、所与の時間作動し続けてよい。これにより、前記ベアリングリングの破損とメンテナンス作業者が前記ベアリング組立体を修理することができる時間との間の機械のダウンタイムが防止される。これにより、必須の清浄環境に関する問題も防止される。

さらに、前記単純化した設計により、前記ジルコニアのベアリングリングと前記アーバシャフトまたは前記ローラ本体との間の組立および作動クリアランスは容易に計算、選択、および制御することができる。前記様々な部品間の最適化した高温クリアランスは、モデリングおよび経験によって得ることもできる。

ベアリング組立体３０、２００は、アライメントでの使用に関して説明されているが、ベアリング組立体３０、２００は、静的な炉または窯において部品またはガラス支持体を持ち上げるために使用することもできる。セラミックのベアリングリング４２、２１２を備えるローラ３４、２０４により、滑らかなスライドが可能になる。さらに、ベアリング組立体３０、２００は、非常に高温な環境における組立体の回転を可能にするためにも使用することができる。さらに、ジルコニアは、直線的で非回転的な高温なスライド要素において使用することもできる。

本実施形態の上記説明は、図示および説明のために提供されている。本発明の上記説明は、網羅的である意図も、本開示を制限する意図もない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、概してその特定の実施形態に限定されず、可能な場合は、具体的に図示または説明されていない場合であっても、互いに交換可能であって、選択した一実施形態において使用することができる。特定の実施形態の個別の要素または特徴も、様々に変更してよい。かかる変更は、本開示からの逸脱とみなすべきではなく、かかる修正は全て、本開示の範囲内に含むことを意図している。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
高荷重、高温対応ベアリング組立体であって、
耐熱鋼または高温合金から形成されるシャフトと、
耐熱鋼または高温合金から形成されるローラであって、当該ローラの孔に前記シャフトを受容するローラと、
セラミックから形成され、前記シャフトと前記ローラの間に配置される少なくとも一つのベアリングリングと、
を備え、
当該ベアリングリングが前記ローラと協働して、前記ローラが前記シャフト周りに自在に回転することを可能にする、ベアリング組立体。

実施形態２
前記シャフトおよびローラが異なる耐熱鋼または高温合金から形成される、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態３
前記耐熱鋼または高温合金が、２５３ＭＡ、「Ｈａｙｎｅｓ」「２３０」、「Ｗａｓｐａｌｏｙ」、および「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７のうちの少なくとも一つである、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態４
前記セラミックのベアリングリングがジルコニアのベアリングリングである、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態５
前記ローラが円柱状の外壁を含む、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態６
前記ローラが、円錐形またはＶ字形の外壁を含む、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態７
前記ローラが、該ローラと前記シャフトの間の前記少なくとも一つのベアリングリングを受容する少なくとも一つのローラチャンバを含み、当該少なくとも一つのローラチャンバが、前記ローラの前記孔の直径よりも大きな直径を有する当該ローラの当該孔内の段差部である、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態８
前記シャフトが、前記ローラ内に前記ベアリングリングを保持するための第一の直径部、第二の直径部、および第三の直径部を含み、前記ベアリングリングおよびローラが、前記第一の直径部上に配置され、前記第二の直径部が、前記第一の直径部からの前記ベアリングリングおよびローラの移動を防止するために該第一の直径部よりも大きく、前記第三の直径部が、前記第一の直径部上に前記ベアリングリングおよびローラを保持するためのワッシャおよびナットを受容するために該第一の直径部よりも小さい、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態９
実施形態１記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、当該ベアリング組立体が上型と下型をアライメントさせる、ガラス成形機械。

実施形態１０
実施形態１記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、当該ベアリング組立体が、高温環境で部品または型を持ち上げる、ガラス成形機械。

実施形態１１
実施形態１記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、当該ベアリング組立体が、高温環境で機械的部品または型または取付具を回転させる、ガラス成形機械。

実施形態１２
前記ローラが滑らかな外表面を含む、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態１３
実施形態１記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、一つのガラスが、１メートルの範囲に対してプラスまたはマイナス０．５ミリメートルの公差以内で型とアライメントするように、当該ベアリング組立体が、８５０℃の温度で当該ガラスを当該型とアライメントさせる、ガラス成形機械。

実施形態１４
前記シャフトが２５３ＭＡ耐熱鋼から形成され、前記ベアリングリングがジルコニアから形成され、前記ローラが「Ｉｎｃｏｎｅｌ」６１７から形成されて、当該シャフト周りの当該ローラの自在な回転を可能にする、実施形態１記載のベアリング組立体。

実施形態１５
実施形態１記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、当該ベアリング組立体が、上型と下型のうちの一方上の突起またはセンタリングピンを受容して当該上型と当該下型をアライメントさせ、前記ローラと当該突起またはセンタリングピンが、異なる耐熱鋼または高温合金から形成されて当該ローラと当該突起またはセンタリングピンの間の固着を防止する、ガラス成形機械。

１０ 機械
１４ プレス
１８ 上側ラック
２２ 下側ラック
２４ 型
２６ ガラス
３０、２００ ベアリング組立体
３４、２０４ ローラ
３８、２０８ シャフト（アーバシャフト、アーバ）
４２、２１２ ベアリングリング
４６、５０、２１６、２２０ 孔
５４、２２４ 段差部（ローラチャンバ）
５８、２２８ 拡径部
６２、９４、２３２、２６４ ワッシャ
６６、９８、２３６、２６８ ナット
７０、２４０ 縮径部
７４、９０、２４４、２６０ 壁
７８ 外壁
８２、２５２ 取付部
８６、２５６ スリーブ
２４８ 円錐部
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、ＤＰ 直径
Ｇ１ ギャップ
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 長さ
Ｔ１ 厚さ

Claims (5)

1. ベアリング組立体であって、
   耐熱鋼または高温合金から形成されるシャフトと、
   耐熱鋼または高温合金から形成されるローラであって、該ローラの孔に前記シャフトを受容するローラと、
   セラミックから形成され、前記シャフトと前記ローラの間に配置される少なくとも一つのベアリングリングと、
   を備え、
   該ベアリングリングが前記ローラと協働して、前記ローラが前記シャフト周りに回転することを可能にする、ベアリング組立体。
2. 前記シャフトおよびローラが異なる耐熱鋼または高温合金から形成される、請求項１記載のベアリング組立体。
3. 前記セラミックのベアリングリングがジルコニアのベアリングリングである、請求項１または２記載のベアリング組立体。
4. 前記ローラが、前記孔内の非段差部と、該ローラと前記シャフトの間の前記少なくとも一つのベアリングリングを受容するための少なくとも一つのローラチャンバとを備え、該少なくとも一つのローラチャンバが、前記非段差部の直径よりも大きな直径を有する該ローラの該孔内の段差部である、請求項１から３のいずれか一項記載のベアリング組立体。
5. 請求項１から４のいずれか一項記載のベアリング組立体を含むガラス成形機械であって、該ベアリング組立体が上型と下型をアライメントさせる、ガラス成形機械。

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