KR100806251B1 - 용융금속 도금설비용 롤 지지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용융금속 도금설비의 도금조 내에 침지되는 서포트암에 장착되어 싱크롤 또는 스태빌라이징롤의 회전을 지지해주는 롤 지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤의 회전을 지지하는 베어링부가 한 쌍의 외부링과, 한 쌍의 외부링이 형성하는 볼레이스 내에 안착되는 다수의 베어링볼 및 외부링의 내측에 삽입되어 베어링볼을 지지하는 내부링으로 구성되어 보수 및 점검 시에 조립 및 분해가 용이한 롤 지지장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치는, 서포트암의 장착구에 삽입되고, 일단의 내경면에 부시쇼울더(bush shoulder)가 형성되어 있는 중공 원통형의 부시(bush)와, 상기 부시의 내경면에 삽입되어 서로 밀착됨으로써 볼레이스를 형성하는 한 쌍의 외부링과, 상기 한 쌍의 외부링이 형성하는 볼레이스 내에 구속되는 다수의 베어링볼과, 상기 부시 타단의 내경면에 삽입되어 체결되는 부시고정링으로 구성되어, 상기 서포트암의 장착구에 장착되는 중공 원통형의 부시조립체와; 롤의 샤프트 일단부가 삽입되는 샤프트 삽입구가 형성되고, 일단의 외경면에 슬리브쇼울더(sleeve shoulder)가 형성된 중공 원통형의 슬리브(sleeve)와, 상기 슬리브의 외경면에 끼워지는 내부링 및 상기 슬리브 타단의 외경면에 끼워져 체결되는 슬리브고정링으로 구성되어, 상기 부시조립체의 중공부에 삽입되는 슬리브조립체;를 포함하여 구성되어, 상기 한 쌍의 외부링과 다수의 베어링볼 및 내부링으로 구성된 베어링부를 통해 롤의 회전을 지지하는 점을 특징으로 한다.
도금, 용융도금조, 싱크롤, 스태빌라이징롤, 베어링

Description

용융금속 도금설비용 롤 지지장치{A supporting device for the roll utilized in the hot dip metal coating bath}
도 1은 용융도금조를 이용한 도금법에 적용되는 용융금속 도금 설비의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치의 구성을 나타내는 정단면도.
도 3은 도 2에 도시된 부시조립체의 분해 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 슬리브조립체의 분해 사시도.
도 5a 및 도 5b는 도 2에 도시된 베어링부의 일부 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치의 구성을 나타내는 정단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 금속판 20 : 도금조
30 : 싱크롤 35 : 샤프트
40 : 스태빌라이징롤 100 : 부시조립체
110 : 부시 120, 130 : 외부베어링부
121, 122, 131, 132, 620 : 외부링 123, 133 : 베어링볼
160 : 부시스페이서 170 : 부시고정링
200 : 슬리브조립체 210 : 슬리브
220, 230, 721, 722 : 내부링 260 : 슬리브스페이서
270 : 슬리브고정링 300 : 서포트암
309 : 장착구
본 발명은 용융금속 도금설비의 도금조 내에 침지되는 서포트암에 장착되어 싱크롤 또는 스태빌라이징롤의 회전을 지지해주는 롤 지지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤의 회전을 지지하는 베어링부가 한 쌍의 외부링과, 한 쌍의 외부링이 형성하는 볼레이스 내에 안착되는 다수의 베어링볼 및 외부링의 내측에 삽입되어 베어링볼을 지지하는 내부링으로 구성되어 보수 및 점검 시에 조립 및 분해가 용이한 롤 지지장치에 관한 것이다.
일반적으로, 금속의 표면 위에 아연 또는 알루미늄과 같은 제2 금속을 도금할 경우, 전기 화학적 처리법을 이용한 도금법이나 용융도금조를 이용한 도금법이 폭넓게 사용되고 있다.
여기서, 용융도금조를 이용한 도금법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 금속 이 용융되어 있는 도금조(20)와, 도금조(20) 내에 구비되어 도금 처리할 금속판(10)을 안내하는 싱크롤(sink roll; 30) 및 고온의 용융금속 내에서 금속판(10)의 휨을 교정해주는 스태빌라이징롤(stabilizing roll; 40) 등으로 구성되는 용융금속 도금 설비를 구비하고, 도금조(20) 내에 코어 부재로 제공된 금속판(10)을 침지시켜 금속판(10)의 표면에 제2 금속을 도금시키는 방법이다. 이와 같이 용융금속 도금 설비를 이용하여 금속판(10)을 도금하는 과정에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
코어부재로서 제공된 강철판 등과 같은 길이가 긴 금속판(10)이 용융금속을 저장하고 있는 도금용기로 투입되고, 싱크롤(30)에 의해 상방으로 이동하는 과정을 통해 도금 용기 내의 용융금속이 금속판(10)의 표면에 부착된다. 이후, 금속판(10)은 스태빌라이징롤(40)을 통과하면서 평탄화되고, 이어서 도금 용기 밖으로 인출되어 에어 나이프(50)를 통과하면서 금속판(10)의 표면에 부착된 용융금속의 두께가 조절된다. 최종적으로 금속판(10)의 표면에 부착된 용융금속이 냉각 및 고형화되면 도금 과정이 완료된다.
여기서, 금속판을 안내해주는 싱크롤(30)이나 금속판을 평탄화시켜주는 스태빌라이징롤(40)과 같은 롤을 지지하여 회전시켜주기 위하여 롤의 양측에 베어링 등의 지지 장치가 구비되는데, 종래의 롤 지지장치로는 일본 특허출원공고번호 제 평5-187445호에 기재된 "용해 아연 도금욕조 중의 롤 지지 장치"가 있다.
상기 용해 아연 도금욕조 중의 롤 지지 장치는 서포트 암의 각 단부에 형성된 원형 구멍의 내주면에 장착되는 롤링베어링으로 구성되어, 싱크롤 및 스테빌라 이징롤의 각 단부가 롤링베어링을 통해 한 쌍의 서포트 암의 단부상에 회전 가능하게 지지된다.
이와 같은 용해 아연 도금욕조 내에서 싱크롤이나 스태빌라이징롤은 아연 또는 알루미늄 등과 같은 용융금속 중에서 큰 하중을 받으면서 고속으로 회전되기 때문에, 각 롤의 샤프트(Shaft)를 지지하는 롤링베어링이 급격히 마모되어 통상적으로 1 ~ 2주 정도밖에 사용할 수 없으며, 이로 인해 빈번한 설비가동의 중단과 롤링베어링의 교환이 요구된다.
그러나, 지지 장치에서 롤링베어링을 분리하기가 용이하지 않아 교환 작업에 많은 시간이 소요되고, 다수의 베어링볼로 구성된 롤링베어링 전체를 교체해야 하기 때문에, 생산성이 저하되는 동시에 유지 보수비가 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 롤 지지장치의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 롤의 회전을 지지하는 베어링부를 한 쌍의 외부링과, 한 쌍의 외부링이 형성하는 볼레이스 내에 안착되는 다수의 베어링볼 및 외부링의 내측에 삽입되어 베어링볼을 지지하는 내부링으로 구성하여 분해 및 조립이 용이하도록 함으로써, 부품 보수 작업에 소요되는 시간을 절감하여 생산성을 향상시키는 데에 있다.
또한, 베어링볼을 외부링 및 내부링으로부터 용이하게 분리할 수 있도록 구성하여 손상이 발생한 베어링볼만을 선별하여 교체할 수 있도록 함으로써, 부품 유 지 비용을 절감하는 데에 또 다른 목적이 있다.
또한, 베어링부 전체를 내열성과 내마모성이 높은 세라믹 재질로 구성함으로써 롤 지지장치의 사용 수명을 향상시키는 데에 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 서포트암의 장착구에 삽입되고, 일단의 내경면에 부시쇼울더(bush shoulder)가 형성되어 있는 중공 원통형의 부시(bush)와, 상기 부시의 내경면에 삽입되어 서로 밀착됨으로써 볼레이스를 형성하는 한 쌍의 외부링과, 상기 한 쌍의 외부링이 형성하는 볼레이스 내에 구속되는 다수의 베어링볼과, 상기 부시 타단의 내경면에 삽입되어 체결되는 부시고정링으로 구성되어, 상기 서포트암의 장착구에 장착되는 중공 원통형의 부시조립체와; 롤의 샤프트 일단부가 삽입되는 샤프트 삽입구가 형성되고, 일단의 외경면에 슬리브쇼울더(sleeve shoulder)가 형성된 중공 원통형의 슬리브(sleeve)와, 상기 슬리브의 외경면에 끼워지는 내부링 및 상기 슬리브 타단의 외경면에 끼워져 체결되는 슬리브고정링으로 구성되어, 상기 부시조립체의 중공부에 삽입되는 슬리브조립체;를 포함하여 구성되어, 상기 한 쌍의 외부링과 다수의 베어링볼 및 내부링으로 구성된 베어링부를 통해 롤의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치의 구성 을 나타내는 정단면도이고, 도 3 및 도 4는 각각 도 2에 도시된 부시조립체 및 슬리브조립체의 분해 사시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치는 도금조(20) 내에 침지되는 서포트암에 장착되어 싱크롤(30)의 회전을 지지하기 위한 장치로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 서포트암(300)의 장착구에 장착되는 중공 원통형의 부시조립체(100)와, 부시조립체(100)의 중공부에 삽입되어 싱크롤(30)의 샤프트 일단을 지지해주는 슬리브조립체(200)로 구성된다.
먼저, 부시조립체(100)는 서포트암(300)의 장착구(309)에 삽입되고, 일단의 내경면(내경을 이루는 면)에 부시쇼울더(bush shoulder; 110a)가 형성되어 있는 중공 원통형의 부시(bush; 110)와, 부시(110)의 내경면에 부시쇼울더(110a) 측으로 순차적으로 삽입되는 제1외부베어링부(120), 부시스페이서(bush spacer; 160), 제2외부베어링부(130) 및 부시고정링(170)으로 구성된다. 부시스페이서(160)는 제1 및 제2외부베어링부(120, 130)를 서로 이격시키기 위해 각 외부베어링부(120, 130) 사이에 개재되며, 부시고정링(170)은 부시(110)의 내경면에 삽입된 제1 및 제2외부베어링부(120, 130) 및 부시스페이서(160)를 고정시키기 위해 부시(110) 내경면의 최외곽에 삽입되어 부시(110)와 체결된다. 여기서, 부시고정링(170)의 외경면(외경을 이루는 면)과 부시(110) 일측의 내경면에 각각 나사를 형성하여 부시고정링(170)을 부시(110)와 나사 결합할 수 있으며, 그 외에 볼트 체결등의 다양한 체결 수단을 통해 부시고정링(170)을 부시(110)에 체결할 수도 있다. 또한, 부시고정링(170)의 내경면에 일정 간격으로 홈(170a; 도 3 참조)을 형성함으로써, 분해 또는 조립 시에 스페너와 같은 체결 공구를 상기 홈(170a)에 밀착시켜 용이하게 분해 또는 조립할 수 있도록 하는 것이 좋다. 이와 같이, 부시(110) 일단의 내경면에 형성된 부시쇼울더(110a)와 부시(110) 타단의 내경면에 체결되는 부시고정링(170) 사이에 제1및 제2외부베어링부(120, 130)와 부시스페이서(160)가 구비되어 서로 밀착됨으로써 안정적인 구조의 부시조립체(100)를 구성한다.
제1외부베어링부(120)는 일측면을 따라 만곡홈이 형성되고, 각 만곡홈이 서로 대향하여 밀착함으로써 볼레이스(ball race)를 형성하도록 부시(110)의 내경면에 삽입되는 한 쌍의 외부링(121, 122)과, 한 쌍의 외부링(121, 122)이 형성하는 볼레이스 내부 공간에 안착되는 다수의 베어링볼(123)로 구성된다. 제2외부베어링부(130)는 상기 제1외부베어링부(120)와 동일한 구성으로서 한 쌍의 외부링(131, 132)과, 다수의 베어링볼(133)로 구성된다. 이와 같이 구성된 제1 및 제2외부베어링부(120, 130)는 싱크롤(30)의 샤프트(35)로부터 가해지는 하중을 분산시키기 위해 부시스페이서(160)에 의해 일정 거리 이격되어 구비된다. 여기서, 볼레이스 내에 안착되는 각 베어링볼(123, 133)은 서로 간의 간격이 일정량 확보되지 않는 경우 볼레이스 내부를 따라 회전하는 과정에서 서로 과다하게 충돌하게 되며, 이로 인해 반복적인 피로에 의한 균열이 발생하기 쉽다. 따라서, 베어링볼(123, 133)의 개수를 베어링볼(123, 133)이 조밀하게 배치되지 않도록 조절하는 것이 좋으며, 바람직하게는 각 베어링볼(123, 133) 사이에 그라파이트(Graphite) 계열의 고체 윤활제를 첨가하여 각 베어링볼(123, 133) 사이의 공간을 확보해 주는 것이 좋다.
슬리브조립체(200)는 싱크롤(30)의 샤프트(35) 일단부가 삽입되는 샤프트 삽입구(210a)가 형성되고, 일단부의 외경면에 슬리브쇼울더(sleeve shoulder; 210b)가 형성된 중공 원통형의 슬리브(sleeve; 210)와, 슬리브(210)의 외경면에 슬리브쇼울더(210b) 측으로 순차적으로 끼워맞춤되는 링 형태의 제1내부링(220), 슬리브스페이서(sleeve spacer; 260), 제2내부링(230) 및 슬리브고정링(270)으로 구성되어, 부시조립체(100)의 중공부에 삽입된다.
제1 및 제2내부링(220, 230)은 각각 제1 및 제2외부베어링부(120, 130)의 외부링(121, 122, 131, 132)에 의해 구속되는 볼레이스의 하부에 위치하도록 구비되어, 베어링볼(123, 133)이 대응하는 외부링(121, 122, 131, 132)의 만곡홈과 내부링(220, 230)의 외경면에 접촉하여 구름 운동을 하게 된다. 이와 같이 제1 또는 제2외부베어링부(120, 130)와 이에 대응하는 내부링(220, 230)으로 구성된 분해 조립이 용이한 베어링부를 통해 싱크롤(30)의 회전을 지지하게 되는데, 베어링부의 상세한 구조는 후술하여 설명하기로 한다.
슬리브(210)의 일단에는 걸림턱(210c)을 형성하여, 슬리브조립체(200)에 가해지는 축방향 외력에 의해 슬리브조립체(200)가 축방향으로 이동할 때, 슬리브(210)의 걸림턱(210c)과 이에 대향하는 부시조립체(100)의 일단이 서로 접촉하여 슬리브조립체(200)의 축방향 이동을 구속하도록 구성함으로써, 슬리브조립체(200)가 부시조립체(100)의 중공부를 이탈하거나 제1 및 제2내부링(220, 230)이 각각에 대응하는 베어링볼(123, 133)에 접촉할 수 없는 위치로 이탈하는 것을 방지해주는 것이 바람직하다.
또한, 슬리브고정링(270)의 내경면과 슬리브(210) 일단의 외경면에 각각 나사를 형성하여 슬리브고정링(270)을 슬리브(210)와 나사 결합할 수 있으며, 그 외에 볼트 체결등의 다양한 체결 수단을 통해 슬리브고정링(270)을 슬리브(210)에 체결할 수도 있다. 또한, 슬리브고정링(270)의 외경면에 일정 간격으로 홈(270a)을 형성함으로써, 분해 또는 조립 시에 스페너와 같은 체결 공구를 상기 홈(270a)에 밀착시켜 용이하게 분해 또는 조립할 수 있도록 하는 것이 좋다. 이와 같이, 슬리브(210) 일단부의 외경면에 형성된 슬리브쇼울더(210b)와 슬리브(210) 타단의 외경면에 체결되는 부시고정링(170) 사이에 제1및 제2내부링(220, 230)과 슬리브스페이서(260)가 구비되어 서로 밀착됨으로써 안정적인 구조의 슬리브조립체(200)를 구성한다.
한편, 상기 제1 및 제2내부링(220, 230)을 평평한 외경면을 갖는 링 형태로 구성하는 대신, 베어링볼과 접촉하는 외경면 부위를 볼록(convex)한 형태로 구성하여 베어링볼과의 접촉면적을 감소시킴으로써 베어링볼의 유동성을 향상시킬 수 있다. 반대로 제1 및 제2내부링(220, 230)을 베어링볼과 접촉하는 외경면 부위가 오목(concave)한 형태가 되도록 구성하여 베어링볼과의 접촉면적을 증가시킴으로써, 베어링볼의 자동조심작용(self-aligning operation)을 향상시킬 수도 있다.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 3점 접촉식 베어링부의 일부 단면도이고, 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 5점 접촉식 베어링부의 일부 단면도이다.
이하, 도 5a 및 도5B를 참조하여 전술한 베어링부, 즉 한 쌍의 외부링(121, 122)과, 한 쌍의 외부링(121, 122)에 대응하는 내부링(220) 및 각 외부링(121, 122)의 만곡홈과 내부링(220)의 외경면에 접촉하여 구름 운동하는 베어링볼(123)로 구성되는 베어링부의 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도5A에서와 같이, 외부링(121, 122)의 만곡홈을 베어링볼(123)의 반경보다 미소하게 큰 일정한 곡률 반경(r1)을 가지도록 형성함으로써, 베어링볼(123)이 각 외부링(121, 122)의 만곡홈 내의 한 지점(C1, C2)과 내부링의 외경면 상의 한 지점(C3)에 동시에 접촉하여 구름 운동하는 3점 접촉식 베어링부를 구성할 수 있다.
그러나, 앞서 언급한 바와 같이, 베어링부는 도금조(20) 내에 담긴 고온의 용융금속에 침지되어 고속으로 회전하는 싱크롤(30)로부터 큰 하중을 받으며 작동하기 때문에, 싱크롤(30)로부터 전달되는 하중에 의해 베어링볼의 접촉 지점에 큰 응력이 발생하여 베어링볼에 손상이 일어나게 된다. 따라서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 각 외부링(121, 122)의 만곡홈을 서로 다른 곡률 반경(r1', r2')을 가지는 이중 곡률 구조로 형성함으로써, 베어링볼(123)이 각 외부링(121, 122)의 만곡홈 내의 두 지점(C1', C2', C3', C4')과 내부링(220)의 외경면 상의 한 지점(C5')에 동시에 접촉하여 구름 운동하는 5점 접촉식 베어링부를 구성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 베어링볼(123)의 접촉 지점 수를 증가시켜 베어링볼(123)에 가해지는 응력을 분산시켜 줌으로써, 베어링볼(123)의 수명을 연장시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 구성된 용융금속 도금설비용 롤 지지장치의 베어링부는 도금조(20) 내에 담긴 고온의 용융금속에 침지되어 큰 하중을 지지하며 작동하기 때문에, 베어링부 전체를 내열성과 내마모성이 높은 실리콘 니트라이드(Si3N4)를 포함하는 세라믹 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 외부링(121, 122, 131, 132)과 내부링(220, 230) 만을 세라믹 재질로 구성하고 베어링볼(123, 133)은 SUS 계열 의 철과 같은 금속재 재질로 구성하거나, 외부링(121, 122, 131, 132), 내부링(220, 230) 또는 베어링볼(123, 133) 중의 하나 이상을 세라믹 재질로, 나머지는 금속재 재질로 이루어진 하이브리드 형태로 구성하여 제품 단가를 낮출 수도 있다.
여기서, 내부링(220, 230)의 재질이 세라믹인 경우에는 내부링이 끼워지는 금속재 재질의 슬리브(210)와 열팽창 계수가 다르므로, 열팽창이 더 크게 일어나는 슬리브(210)로부터 내부링(220, 230)에 과도한 부하가 전달될 수 있다. 따라서, 슬리브(210)의 내부링(220, 230)과 접촉하는 외경면 부위를 널링(knurling) 가공하거나, 다이아몬드 형태의 표면 형상을 가지도록 선삭가공하여 슬리브(210)와 내부링(220, 230)이 점접촉을 하도록 구성함으로써, 열팽창시 슬리브(210)의 널링 가공 부위가 소성 변형되어 열팽창량을 보상하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 슬리브(210)의 널링 가공 부위와 내부링(220, 230) 사이에 그라파이트(Graphite) 충진재를 삽입하여 열팽창시 내부링(220, 230)에 가해지는 부하를 최소화시키는 것이 좋다.
또한, 베어링부 전체를 세라믹 재질로 구성하는 경우, 세라믹 재질의 외부링(121, 122, 131, 132)과, 이와 접촉하는 금속재 재질의 부시(110), 부시스페이서(160) 및 부시고정링(170)는 열팽창 계수가 서로 다르므로, 도금조(20) 내부에 침지되어 온도가 상승하게 되면 각 접촉면 사이에 간극이 커지게 되어 그 사이로 용융금속이 침투할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 외부링(121, 122, 131, 132)과, 부시(110), 부시스페이서(160) 및 부시고정링(170)의 각 접촉면 사이에 탄성이 높은 그라파이트 시트(graphite sheet)를 감아줌으로써 도금조(20) 내부에서 작동시 용융금속의 침투를 방지하도록 구성하는 것이 좋다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치에서 부시조립체(100)를 조립하는 과정에 대하여 간략히 설명하기로 한다.
먼저, 내경면에 부시쇼울더(110a)가 형성된 일단을 하방으로 향하도록 부시(110)를 평면에 착지시킨후, 부시(110)의 중공부 상부로부터 외부링(121, 122, 131, 132)의 내경보다 미소하게 작은 직경을 가지는 원통형 조립용 지그를 삽입하여, 부시(110)의 중심축과 조립용 지그의 중심축을 일치시킨다.
이후, 외부링(121), 베어링볼(123), 다시 외부링(122)을 부시(110)의 중공부와 조립용 지그의 외경면 사이로 삽입하여 제1외부베어링부(120)를 형성하고, 이어서 부시스페이서(160)를 삽입한 후, 제1외부베어링부(120)와 동일한 방법으로 제2외부베어링부(130)를 형성한다.
마지막으로 부시고정링(170)을 체결 공구로 부시(110)의 상단 내경면에 긴밀하게 체결함으로써 조립 과정을 완료한다.
한편, 슬리브조립체(200)의 조립 과정은 먼저 외경면에 슬리브쇼울더(210b)가 형성된 일단을 하방으로 향하도록 슬리브(210)를 평면에 착지시킨후, 별도의 조립용 지그 없이 슬리브(210)의 외경면에 제2내부링(230), 슬리브스페이서(260), 제1내부링(220)을 순차적으로 끼워맞추고, 슬리브고정링(270)을 슬리브(210)의 상단에 체결함으로써 완료할 수 있다.
부시조립체(100) 및 슬리브조립체(200)의 분해 과정은 상기 조립 과정의 역 순으로 실시한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치는 싱크롤(30)의 회전을 한 쌍의 외부링(121, 122, 131, 132)과 다수의 베어링볼(123, 133) 및 내부링(220, 230)으로 구성된 베어링부에 의해 지지해 주고 그 구조를 조립과 분해가 용이하도록 구성함으로써, 외부링(121, 122, 131, 132), 내부링(220, 230) 또는 베어링볼(123, 133)에 손상이 발생한 경우 해당 부품을 교체하는 데 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있다.
또한, 싱크롤(30)이 삽입된 슬리브(210)는 걸림턱(210c)에 의해 구속되기 전까지 축방향으로 자유롭게 슬라이드될 수 있으므로, 제1 및 제2내부링(220, 230)의 폭을 슬리브(210)의 슬라이드 영역내에서 항상 대응하는 베어링볼(123, 133)에 접촉할 수 있도록 구성하면 싱크롤(30)의 축방향 열팽창에 의해 과도한 축방향 응력이 베어링볼(123, 133)에 작용하는 것을 방지해 줄 수 있다. 즉, 싱크롤(30)은 도금설비가 작동하는 동안 그 온도가 도금조(20) 내부의 용융금속 온도와 동일한 약 470℃까지 상승하는 반면, 보수 또는 점검하기 위해 도금조(20) 외부로 꺼내지게 되면 실온까지 온도가 하강하게 되는데, 이러한 온도 변화에 의해 축방향으로 열팽창 및 수축이 일어나게 된다. 따라서, 이러한 싱크롤(30)의 축방향 길이 변화를 슬리브(210)의 슬라이드 운동으로 보상함으로써 베어링볼(123, 133)에 가해지는 과도한 축방향 응력을 방지해줄 수 있고, 그로 인해 베어링볼(123, 133)의 수명을 향상시킬 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 한 쌍의 외부링과, 각 외부링에 대응하는 베어링볼 및 내부링으로 구성된 베어링부가 두 세트로 구성되어 있는데, 이를 한 세트로만 구성하고 부시스페이서와 슬리브스페이서를 제거함으로써 보다 간결한 구조를 가지는 롤러 지지장치를 구성할 수도 있고, 반대로 둘 이상의 다수 세트로 구성하여 보다 안정된 지지장치를 구성할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치를 싱크롤(30)이 아닌 스태빌라이징롤(40)을 지지하는 지지장치에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상술한 실시예의 베어링부에서, 외부링과 내부링의 형태를 서로 바꾸어줌으로써, 베어링부를 하나의 외부링과, 한 쌍의 내부링 및 한 쌍의 내부링이 형성하는 볼레이스 내에 구속되는 다수의 베어링볼로 구성할 수도 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 부시(110)의 내경면에 삽입되는 외부링(620)을 단순한 링 형태로 구성하고, 슬리브(210)의 외경면에 끼워지는 한 쌍의 내부링(721, 722)은 각각의 일측면을 따라 만곡홈을 형성하여, 한 쌍의 내부링(721, 722)을 각 만곡홈이 서로 대향하여 밀착하도록 슬리브(210)의 외경면에 끼워줌으로써 볼레이스를 형성하도록 구성하는 한편, 상기 한 쌍의 내부링(721, 722)이 형성하는 볼레이스 내부에 다수의 베어링볼(123)이 안착되도록 구성할 수 있다. 이와 같이 구성된 용융금속 도금설비용 롤 지지장치 역시 상술한 실시예와 마찬가지로 조립과 분해가 용이한 구조를 지니므로, 부품을 교체하는 데 소요되는 시간을 절감할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 용융금속 도금설비용 롤 지지장치는 롤의 회전을 지지하는 지지장치를 분해 및 조립이 용이한 구조로 구성함으로써, 부품 보수 작업에 소요되는 시간을 절감함으로써, 생산성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 손상이 발생한 베어링볼만을 용이하게 분리하여 교체할 수 있으므로, 부품 유지 비용을 절감할 수 있는 효과도 있다.

Claims (17)

  1. 용융금속 도금설비의 도금조 내에 침지되는 서포트암(300)에 장착되어 싱크롤 또는 스태빌라이징롤의 회전을 지지해주는 장치에 있어서,
    상기 서포트암(300)의 장착구에 삽입되고, 일단의 내경면에 부시쇼울더(bush shoulder; 110a)가 형성되어 있는 중공 원통형의 부시(bush; 110)와, 상기 부시(110)의 내경면에 삽입되어 서로 밀착됨으로써 볼레이스를 형성하는 한 쌍의 외부링(121, 122)과, 상기 한 쌍의 외부링(121, 122)이 형성하는 볼레이스 내에 구속되는 다수의 베어링볼(123)과, 상기 부시(110) 타단의 내경면에 삽입되어 체결되는 부시고정링(170)으로 구성되어, 상기 서포트암(300)의 장착구에 장착되는 중공 원통형의 부시조립체(100)와;
    롤의 샤프트(35) 일단부가 삽입되는 샤프트 삽입구(210a)가 형성되고, 일단의 외경면에 슬리브쇼울더(sleeve shoulder; 210b)가 형성된 중공 원통형의 슬리브(sleeve; 210)와, 상기 슬리브(210)의 외경면에 끼워지는 내부링(220) 및 상기 슬리브(210) 타단의 외경면에 끼워져 체결되는 슬리브고정링(270)으로 구성되어, 상기 부시조립체(100)의 중공부에 삽입되는 슬리브조립체(200);
    를 포함하여 구성되어,
    상기 한 쌍의 외부링(121, 122)과 다수의 베어링볼(123) 및 내부링(220)으로 구성된 베어링부를 통해 롤의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 외부링(121, 122)은,
    각각 일측면을 따라 만곡홈이 형성되고, 상기 각 만곡홈이 서로 대향하여 밀착하도록 상기 부시(110)의 내경면에 삽입됨으로써 상기 베어링볼(123)을 내부에 안착시켜주는 볼레이스(ball race)를 형성하여, 상기 베어링볼(123)이 상기 볼레이스 및 상기 내부링(220)의 외경면과 접촉하며 구름 운동을 하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 외부링(121, 122)의 만곡홈에 의해 형성되는 볼레이스 내부에는,
    상기 다수의 베어링볼(123) 사이에 그라파이트(Graphite) 계열의 고체 윤활제를 첨가하여 상기 각 베어링볼(123) 사이에 공간을 확보해 주는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베어링부는,
    상기 한 쌍의 외부링(121, 122)이 서로 다른 곡률 반경(r1', r2')을 가지는 이중 곡률 구조의 만곡홈이 형성되어, 상기 베어링볼(123)이 상기 각 외부링(121, 122)의 만곡홈 내의 두 지점(C1', C2', C3', C4')과 내부링(220)의 외경면 상의 한 지점(C5')에 동시에 접촉하여 구름 운동하는 5점 접촉식 베어링부로 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내부링(220)은,
    상기 베어링볼(123)과 접촉하는 외경면 부위가 볼록(convex) 또는 오목(concave)한 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  6. 용융금속 도금설비의 도금조 내에 침지되는 서포트암(300)에 장착되어 싱크롤 또는 스태빌라이징롤의 회전을 지지해주는 장치에 있어서,
    상기 서포트암(300)의 장착구에 삽입되고, 일단의 내경면에 부시쇼울더(bush shoulder; 110a)가 형성되어 있는 중공 원통형의 부시(bush; 110)와, 상기 부시(110)의 내경면에 삽입되는 외부링(620)과, 상기 부시 타단의 내경면에 삽입되어 체결되는 부시고정링(170)으로 구성되어, 상기 서포트암(300)의 장착구에 장착되는 중공 원통형의 부시조립체(100)와;
    롤의 샤프트(35) 일단부가 삽입되는 샤프트 삽입구(210a)가 형성되고, 일단의 외경면에 슬리브쇼울더(sleeve shoulder; 210b)가 형성된 중공 원통형의 슬리브(sleeve; 210)와, 상기 슬리브(210)의 외경면에 끼워져 서로 밀착됨으로써 볼레이스를 형성하는 한 쌍의 내부링(721, 722)과, 상기 한 쌍의 내부링(721, 722)이 형성하는 볼레이스 내에 구속되는 다수의 베어링볼(123) 및 상기 슬리브(210) 타단의 외경면에 끼워져 체결되는 슬리브고정링(270)으로 구성되어, 상기 부시조립체(100)의 중공부에 삽입되는 슬리브조립체(200);
    를 포함하여 구성되어,
    상기 외부링(620)과 다수의 베어링볼(123) 및 한 쌍의 내부링(721, 722)으로 구성된 베어링부를 통해 롤의 회전을 지지하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부링(721, 722)은,
    각각 일측면을 따라 만곡홈이 형성되고, 상기 각 만곡홈이 서로 대향하여 밀착하도록 상기 부시(110)의 내경면에 삽입됨으로써 상기 베어링볼(123)을 내부에 안착시켜주는 볼레이스(ball race)를 형성하여, 상기 베어링볼(123)이 상기 볼레이스 및 상기 외부링(620)의 내경면과 접촉하며 구름 운동을 하는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 내부링(721, 722)의 만곡홈에 의해 형성되는 볼레이스 내부에는,
    상기 다수의 베어링볼(123) 사이에 그라파이트(Graphite) 계열의 고체 윤활 제를 첨가하여 상기 각 베어링볼(123) 사이에 공간을 확보해 주는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 베어링부는,
    상기 한 쌍의 내부링(721, 722)이 서로 다른 곡률 반경을 가지는 이중 곡률 구조의 만곡홈이 형성되어, 상기 베어링볼(123)이 상기 각 내부링(721, 722)의 만곡홈 내의 두 지점과 외부링(620)의 내경면 상의 한 지점에 동시에 접촉하여 구름 운동하는 5점 접촉식 베어링부로 구성되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  10. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 베어링부는 적어도 하나이상 구비되되,
    둘 이상 구비되는 경우에는,
    상기 인접한 각 베어링부의 외부링 사이에 상기 외부링 간의 거리를 이격시켜주는 부시스페이서(160)가 구비되고,
    상기 인접한 각 베어링부의 내부링 사이에 상기 내부링 간의 거리를 이격시켜주는 슬리브스페이서(260)가 구비되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  11. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 베어링부의 재질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  12. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 베어링부의 외부링, 베어링볼 또는 내부링의 재질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  13. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 베어링부의 내부링은 세라믹 재질로 구성되고,
    상기 슬리브는 외경면 중 상기 내부링과 접촉하는 부위가 널링(knurling) 가공되거나, 또는 다이아몬드 형태의 표면 형상을 가지도록 선삭가공되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 슬리브의 널링 가공 부위와 내부링 사이에 그라파이트(Graphite) 충진재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  15. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 슬리브조립체(200)는,
    상기 슬리브(210)의 일단에 걸림턱(210c)이 형성되어,
    상기 부시조립체(100)의 일단에 의해 축방향 이동이 구속되는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  16. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 부시고정링(170)의 외경면 및 상기 부시(110) 일측의 내경면에는 각각 나사가 형성되어, 상기 부시고정링(170)과 상기 부시(110)가 나사 결합되고,
    상기 부시고정링(170)의 내경면에는 분해조립용 공구와 결합되는 다수의 홈(170a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
  17. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 슬리브고정링(270)의 내경면 및 상기 슬리브(210) 일단의 외경면에는 각각 나사가 형성되어, 상기 슬리브고정링(270)과 상기 슬리브(210)가 나사 결합되고,
    상기 슬리브고정링(270)의 외경면에는 분해조립용 공구와 결합되는 다수의 홈(270a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용융금속 도금설비용 롤 지지장치.
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