JP3610369B2 - ロールアセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２つの部材片を連結する方法に関し、特に、一定の材料で形成された部材片と他の材料で形成された別の部材片とを高い温度変化の下で結合品質が維持されるよう連結する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４，３９９，５９８号は、板ガラスを熱処理するため搬送するシリンダを含むセラミックローラについて記載する。このシリンダは、各端部に遊びをもたせて取着された金環（ｆｅｒｒｕｌｅ）を介し軸受け上で回転可能に取付けられている。半径方向に圧縮可能な１つ又はそれ以上の分岐リングが、シリンダの外径と金環の内径との間の空間に配設されている。両端部に金環が固定された耐火材製シリンダから成る同種のローラも知られている（米国特許第４，４０４，０１１号）。金環とシリンダとの間に多少の遊びが設けられている。この遊び領域には金属プレートが設けられており、これはバネとして用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来装置は、温度変化の際の膨張差を吸収若しくは緩和できるようになっている。実際、耐火材製シリンダが全く膨張しないのに対し、金環は大きく膨張する。従って、シリンダと金環との間の遊びは、温度の作用によって大幅に変化する。よって遊びを埋め合せるため当該空間に弾性装置を配設する必要がある。しかし、これらの従来装置には、温度上昇時のバネの機械特性の衰退および遊びの増大とにより、ローラと金環との結合力が減少するという問題点がある。結合力の最大値は、雰囲気温度でローラに金環を応力をかけて取付ける際に得られる。この応力値は材料抵抗によって制限される。これらのパラメータは良好な機能を得るための温度範囲を制限する。接着剤を用いて組立る方法も知られている。しかし、これらの組立られた装置も欠点がある。即ち、接着剤の機械特性の喪失により結合品質が温度上の制約を受ける。
【０００４】
そこで本発明は、一定の材料、例えばセラミック材で形成された部材片と、他の材料、例えば金属材料で形成された別の部材片とを連結する方法であって、これらの部材の組立体が高い温度変化に晒されるにも拘らず、また、両部材を形成する材料の膨張率が著しく異なる場合であっても、結合品質、即ち結合力が一定に維持される連結方法を提供すること、特に、ガラス質シリカ等の耐火材片と金属片とを組立る方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明により、第１の部材片と第２の部材片との間に熱変形可能なバイメタル要素を挟んで両部材片を連結することによって達成される。バイメタル要素は、膨張率差、機械加工時の遊び及び許容誤差、温度機能に要するテンション並びに雰囲気温度で組立体に予めかけられる応力値の関数としてその特徴が決定され、選択される。
【０００６】
熱変形可能要素は、好ましくは、組立体の使用温度に応じて両部材間の結合力が増大若しくは減少するように設計されている。また、このバイメタル要素は、板状であっても、円盤状であってもよい。これは一連に設けてもよく、平行に、或いは、複数列平行に配置してもよい。熱破壊可能な、或いはそうでないカートリッジに予め組込んでもよい。
【０００７】
本発明の別の特徴によれば、バイメタル要素は、弾性の、或いはそうでない少なくとも１つの非バイメタル要素と組合わせて用いてもよい。連結を熱変形可能要素と、バネ、接着、その他の従来手段とを組合わせて実施してもよい。
【０００８】
本発明の更に別の特徴によれば、バイメタル要素は、ローラ又は金環に固定してもよく、固定しなくてもよい。このバイメタル要素は予め弓状にしてもよい。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を図面に示す一実施例に基づき詳細に説明する。図１及び図２を参照すれば、ローラが符号１で示されている。このローラは、ガラス質シリカなどの低膨張率の耐火セラミック材で形成されている。このローラの一端しか図示されていない。また、このローラは、内径ほぼ一定の円筒形部分を有する。その一端は、金環（ｆｅｒｒｕｌｅ）２に収容される小径部分を有する。
【００１０】
この金環は、通常、ローラとは異なる材料、例えばスチールなどの金属で形成されている。従ってその熱膨張率は、ローラを形成する材料のものより相当に大きい。このため、ローラの外径と金環２の内径との間の空間はアセンブリの作用温度にともなって大きく増大する。そこで、本発明により熱変形可能なバイメタル要素４が設けられている。
【００１１】
これらの要素は、ローラ１の端部の長手溝６に配設されている。図１および２の実施例においては、３つの溝６が設けられており、各溝に２つずつの合計６つのバイメタル要素４が配置されている。バイメタル要素４は、例えばニッケルおよびニッケル合金を緊密に結合した帯状体から成る。熱変形可能なバイメタル要素は、外気温度で、温度の上昇とともに自然変形する方向に曲った初期の反りを有する。この初期反りは、外気温度の下で、ローラと金環の結合を促進し、十分な結合力を伝達する初期テンションを与えるよう設計されている。
【００１２】
バイメタル板の膨張率が最も大きいメタル部分４ａは、反り部の外側に位置しており、一方、バイメタル板の第２メタル部４ｂは内側に位置している。組立体の温度が上昇すると、ローラと金環との間の遊びが増大するが、これと同時にメタル部４ａがより大きく膨張するため、バイメタル要素４の反りも大きくなる。従って、遊びの増加分はバイメタル板４の反りの増加によって補償される。この結果、伝達される結合力及びローラと金環の整列状態はほぼ一定に保たれる。
【００１３】
また、これらの組立体は従来のものと比較してより高い温度での使用が可能となる。この使用可能温度は７５０℃またはそれ以上である。熱変形可能バイメタル要素の特徴および性質（要素の数、寸法等）を適正に選択することにより、伝達可能な結合力を増大させることができる。これは、熱変形可能要素がローラと金環との間の遊びを埋め合せること以上の仕事をするからである。
【００１４】
初期反りの幅は、一般に０．２〜２．５ｍｍである。
【００１５】
組立体の組立作業を容易にするため、熱変形可能要素は、熱破壊可能な接着剤等を介してローラ又は金環に予め連結しておいてもよい。金環は、組立時の圧着作業を軽減するため加熱してもよい。ある組立体変形例の場合、熱変形可能バイメタル要素は予めケージに配置されている。また、バイメタル要素を外気温度以下に冷却して初期反りをなくすか減少させ、組立体の組立を容易にするようにしてもよい。さらに別の変形例によれば、熱変形可能バイメタル要素は、熱破壊可能な容器等に予め配置するようにしてもよい。
【００１６】
図３および図４は別の実施例を示すが、その原理は図１および２に示されたものと同一である。この実施例において、ローラ１の端部は、３つの代りに６つの溝を有し、各溝には熱変形可能バイメタル要素４が１つだけ配設されている。従って、２つの要素の反りが反転するようにその要素間に如何なるタイプの要素を配置してもよい。
【００１７】
図１に関し、バイメタル片は膨張率の大きいメタル部４ａが外側になるように配置されている、と説明した。図３及び４の実施例においても同様である。しかし、図面左側に示されるように、バイメタル要素の凹部がローラの方向に向いているのに対し、要素の他の半分の凹部は、図３の右側に示されるように金環２の方向に向いている。従って左側の要素は金環に対して１つの接点、ローラに対して２つの接点を有するのに対し、右側要素は逆に、ローラに対して１つの接点、金環に対して２つの接点を有する。金環およびローラに対するバイメタル要素の接触母点はかくして形成される。
【００１８】
短寸法の金環については、この種の組立体を用いれば接触母点を倍加することができ、従って熱変形可能要素の凹部が常に金環又はローラに向いている場合に発生する回転を防止することができる。この実施例は、図１および２に示されるように一方が他方よりも長い２つの要素の配置を許容しない短尺の金環を設置する必要がある場合に適用される。
【００１９】
図５及び図６は、熱変形可能バイメタル要素が、ＢＥＬＬＥＶＩＬＬＥ型弾性座金に類似する形状のディスク、即ちワッシャで成る別の実施例を示す。このディスクは、ローラ１の端部にけいせいされた円筒状座部６に配置されている。
【００２０】
図５及び図６に示された実施例において、熱変形可能ディスクは、その個々の曲りが加算されるように列をなして配設されている。こうすれば、より大きな幅での運動が可能となり、従ってより大きな遊びを補償できる。生じる結合力は単一のディスクによるものである。
【００２１】
図７および図８は、図５および図６の変形例を示し、この場合のディスクは連続する代りに平行に配置されている。熱変形可能要素４の各々によって与えられたテンションは、合算されるが、曲り幅は単一のディスクによりもたらされるものである。
【００２２】
図９および１０において、熱変形可能要素４は、平行に連続配置されており、これにより、上述の２つの実施例の利点を組合わせることができる。即ち、テンションおよび単一ディスクの場合よりも大きい変形可能要素の曲り幅を同時に得ることができる。
【００２３】
図１１および１２は、熱変形可能バイメタル要素４がローラ１の小径部の周囲に配置された板状体とされた別の実施例を示す。板状体は、ローラの終端部の径に相当する初期反りを有し、また外気温度で予めテンションをかける必要がある場合にはそれより少し大きい初期反りを有する。一定或いは組立体の作用温度に伴って増加する伝達力が必要とされる場合、最も大きい膨張率を有するメタル部４ａは外側に配置すればよい。逆に、膨張率が最も小さいメタル部４ｂは内側に配置される。
【００２４】
【発明の効果】
以上の本発明の方法により、前述の従来例の問題点は解消される。本発明は、組み立て寸法や、金環およびローラの材質、組立体の作用温度の如何を問わず、金環とローラの結合張力の制御を可能とする。即ち、本発明は、金環とローラの結合テンションをモジュール化して一定に維持したり、温度変化に応じて強めたり或いは弱めたりすることができる。この結果、２つの部材或いはこれらの組立体が大きな温度変化に晒されても、これらの結合力、即ち結合品質は一定に維持される。
【００２５】
更に、本発明はローラに対する金環のセンタリングを確実にする。かくして、従来の解決策に許容される温度よりも高い温度で使用した時にも良好な幾何学的特徴を示す組立体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１実施例を一部断面で示した斜視図である。
【図２】図２は、第１実施例の幅方向断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施例を一部断面で示した斜視図である。
【図４】図４は、第２実施例の幅方向断面図である。
【図５】図５は、バイメタル板を列状に配設された第３実施例を一部断面で示した斜視図である。
【図６】図６は、第３実施例の幅方向断面図である。
【図７】図７は、バイメタル板を平行に配置した第４実施例を一部断面で示した斜視図である。
【図８】図８は、第４実施例の幅方向断面図である。
【図９】図９は、バイメタル板を平行に複数列配置した変形例を一部断面で示した斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の変形例の幅方向断面図である。
【図１１】図１１は、バイメタル板を周面に配設した変形例の幅方向断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の変形例を一部断面で示した斜視図である。
【符号の説明】
１ ローラ
２ 金環
４ バイメタル要素
６ 長手溝

Claims (4)

1. セラミック材料からなり、軸方向に延出する両端部を有する円筒状のロール本体（１）と、
   内側円筒空間部を有する一対の金環（２）であって、各金環が前記ロール本体（１）の各端部とそれぞれ係合する一対の金環（２）と、
   結合金属片を含む複数のバイメタル要素（４）であって、前記ロール本体（１）の各端部を前記金環に結合させるために、前記ロール本体（１）の端部の外周に均等に離間して設けられた溝内に配置され、かつ、前記ロール本体（１）の端部と前記金環（２）との間に配置されたバイメタル要素とを含み、
   ７５０℃以上の温度において使用可能なロールアセンブリ。
2. 前記バイメタル要素（４）が反り形状を有する、請求項１に記載のロールアセンブリ。
3. 前記バイメタル要素（４）がディスク又はワッシャの形状である、請求項１に記載のロールアセンブリ。
4. 前記ロール本体（１）が溶融シリカ材料からなり、
   前記各バイメタル要素（４）が、ニッケルとニッケル合金の２層からなる反り形状を成す結合金属片を含み、前記２層の外側層が内側層より高い熱膨張率を有する、請求項１に記載のロールアセンブリ。

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