KR101121501B1 - 롤러 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 도금 시스템의 롤러 암(300) 내에서 롤러(200)의 롤러 핀(210)을 지탱하기 위한 롤러 베어링(100)에 관한 것이다. 본원의 경우, 롤러(200)는 롤러 암에 의해 금속욕(400) 내에 침지될 수 있고, 그 침지된 위치에서는 금속욕을 통과하는 스트립(500)을 안내하는 역할을 한다. 용융 도금 시스템용으로 공지된 롤러 베어링에 있어서, 그 지탱 품질이 롤러 암의 경사에 의해 악화되지 않는 방식으로 상기 롤러 베어링을 개선하기 위해, 본 발명에 따라 롤러 베어링은 짐벌 베어링으로서 형성된다.

용융 도금 시스템, 롤러 암, 롤러, 롤러 핀, 롤러 베어링, 금속욕, 스트립.

Description

롤러 베어링{ROLLER BEARING}

본 발명은 용융 도금 시스템의 롤러 암에서 롤러의 롤러 핀을 지탱하기 위한 롤러 베어링에 관한 것이다.

금속 도금을 위한 용융 도금부를 포함하는 스트립 플랜트의 경우, 도금욕(이하 금속욕) 내에서는 욕을 통과하는 스트립을 안내하기 위해 편향 롤러, 보정 롤러 및 안정화 롤러가 이용된다. 이 롤러들은 선행 기술에 따라 세라믹 소재의 미끄럼 베어링에 장착된다. 이에 대한 실시예는 독일 공보 DE 195 11 943 A1, DE 102 27 778 A1 및 DE 102 36 113 B3으로부터 공개되었다.

공지된 롤러 베어링들은 용융 도금 시스템(hot dip coating system)의 이른바 롤러 암들 내에 배치되며, 롤러 암들에 의해서는 각각의 롤러가 금속욕 내로 침지된다. 여기서 롤러는 자체 롤러 핀을 통해 롤러 베어링에 장착된다. 롤러 암들 내에 장착되는 롤러 베어링들은 선행 기술에서는 대개 고정되는 방식으로, 또는 일측 방향으로만 운동 가능하게 걸림 고정된다. 예컨대 정렬 오류 또는 열적 변형을 통해 발생할 수 있는 것처럼 롤러 핀과 베어링 표면 사이에 경사가 있을 시에, 롤러 핀은 롤러 베어링 상에 더 이상 완전하게 안착되지 않는다. 그 결과 표면 압력은 더욱 상승하며, 그에 따라 롤러 베어링의 마모도 더욱 증가한다.
독일 실용 신안 DE 1 876 305는 큰 반경 방향 및 축방향 힘을 전달하기 위한 조인트 베어링에 관한 것이다. 이 종니트 베어링의 경우, 원통형 활주면과 볼록하게 만곡된 외부면을 구비한 내부 링이 그에 상응하게 오목하게 만곡된 내부면을 구비한 제2 링 내에 활주하는 방식으로 장착된다. 이 링들은 반경 방향 축을 중심으로 회동 가능하게 저널을 통해 상호 간에 연결된다.
독일 공보 DE 101 30 959는 금속 스트립을 안내하기 위해 미끄럼 베어링 내에 회전 가능하게 장착되는 샤프트를 구비한 도금 장치를 개시하고 있다. 미끄럼 베어링은 베어링 하우징과, 2개의 베어링 표면을 구비하여 베어링 하우징 내에 구비되는 개방된 베어링 셸에 의해 형성된다. 2개의 베어링 셸 반쪽부/베어링 표면은 세라믹 재료로 구성된다. 두 베어링 표면은 힘 생성 방향(R)의 양 측면에 대해 거의 등각으로 배치된다.
DE 195 11 943 A1은 용융 도금 시스템의 롤러 암 내에서 롤러의 롤러 핀을 지탱하기 위한 롤러 베어링을 개시하고 있다. 롤러는 롤러 암에 의해 금속욕 내에 침지될 수 있고, 그 침지된 위치에서 금속욕을 통과하는 스트립을 안내하는 역할을 한다. 롤러 베어링은 조건에 따라, 다시 말하면 2개의 자유도와 관련하여 짐벌 형식으로 형성된다. 롤러 암 내에는 롤러 핀을 수용하기 위한 개구부를 구비한 부시가 장착된다. 그 외에도 쵸크와, 롤러 핀을 위한 적어도 하나의 베어링 몸체가 제공된다.

본 발명의 목적은 선행 기술로부터 출발하여, 용융 도금 시스템 내 롤러를 위한 롤러 베어링에 있어서, 롤러 핀과 베어링 표면 사이에 경사가 있을 시에도 롤러 핀 내지 롤러의 지탱 품질이 저하되지 않고, 베어링 표면들을 보유하는 베어링 몸체는 부하를 가하는 힘 생성 방향에 대해 항상 대칭을 이루도록 정렬될 수 있는 방식으로 상기 롤러 베어링을 개선하는 것에 있다.

상기 목적은 특허 청구항 제1항의 대상에 의해 달성된다. 상기 대상은, 베어링 몸체가 제2 회동축을 중심으로 회동 가능하게 쵸크 내에 장착되고, 부시는 자체 내부에 장착되는 쵸크와, 베어링 몸체와 함께, 축들(S1 및 S2)에 대해 수직을 이루는 축을 중심으로 회동 가능하게 롤러 암 내에 장착되어 소정의 회전 각도로 고정되는 방식으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 한다.

롤러 베어링을 짐벌 베어링으로 구성함으로써, 바람직하게는 롤러 베어링 내 롤러 내지 롤러 핀은 롤러 축을 중심으로 회전 가능하게 장착될 뿐 아니라, 추가로 적어도 하나의 추가 자유도 내에서도 운동할 수 있으며, 그럼에도 지탱 품질은 예컨대 상승한 마찰에 의해서도 부정적인 영향을 받지 않는다.

롤러가 자체의 롤러 축을 중심으로 회전하는 가능성은 다음에서 제1 자유도로서 지칭된다. 그 외에도 청구되는 가능성으로서 제2 회동축(S2)을 중심으로 하여 쵸크 내에서 이루어지는 베어링 몸체의 회동 가능성은 롤러에 대한 추가 자유도를 나타내되, 이 자유도는 이하에서 제3 자유도로 지칭된다.
원통형 부시의 중심축을 중힘으로 소정의 회전 각도(α) 만큼 롤러 암 내부에서 부시 내에 장착된 쵸크, 및 베어링 몸체와 함께 부시를 회전시키기 위한 가능성은, 베어링 표면들을 보유하는 베어링 몸체는 편향된 금속 스트립에 의해 롤러 상에 인가되는 인장력을 바탕으로 조정되어 롤러 베어링에 작용하는 힘 생성 방향에 대해 대칭을 이루는 방식으로 정렬될 수 있는 장점을 제공한다. 그에 따라 생성된 힘은 욕 표면에 대해 항상 수직으로 상부 방향을 향해 작용하는 것이 아니라, 그 힘의 작용 방향은 일차적으로, 롤러를 중심으로 금속 스트립이 유입되고 유출되는 유입각 및 유출각에 따라 결정된다.

롤러 베어링의 제1 실시예에 따라, 롤러 베어링은, 롤러 핀을 수용하기 위한 개구부를 구비하여 롤러 암에 장착되는 부시와, 쵸크(chock)를 포함하되, 쵸크는 제1 회동축(S1)을 중심으로 회동 가능하게 부시 내에 장착되는 것을 특징으로 한다. 회동축(S1)을 중심으로 회동하기 위한 가능성은 롤러에 대한 추가의 제2 자유도를 나타낸다. 그에 따라 이런 경우 롤러는 전체적으로 3가지 자유도를 이용할 수 있다.

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베어링 몸체에 V자로 배치되는 2개의 베어링 표면을 형성함으로써, 바람직하게는 롤러 핀은 베어링 몸체상에 지탱될 때 자체의 국소 위치 내지 공간 위치에서 회전 운동이 실행되는 중에도 안정화된다.

베어링 몸체, 적어도 베어링 표면들을 세라믹으로 구성함으로써, 바람직하게는 마모는 감소함과 동시에 온도 안정성은 상승한다.

바람직하게는 베어링 몸체, 적어도 베어링 표면은 마모 부품으로서 교체할 수 있다.

쵸크 및/또는 베어링 몸체는 부시의 개구부 가장자리에 전체적으로 배치하는 것이 아니라, 롤러 베어링의 부하 측에만 배치하는 것만으로도 충분하다. 왜냐하면, 용융 도금 시스템의 작동 중에, 다시 말해 롤러에 의해 금속욕 내로 금속 스트립이 편향되는 중에 그 부하 측에서만 힘이 베어링 표면에 가해지기 때문이다.

롤러 핀은 롤러 부시의 개구부 내에 느슨하게, 다시 말해 자유롭게 회전 가능하게 장착된다. 부하가 있을 시에, 다시 말하면 편향된 금속 스트립에 의해 생성되는 인장력이 발생할 시에, 롤러 핀은 하부로부터 언급한 베어링 표면들 쪽에 압착된다. 이처럼 생성되는 인장력이 존재하지 않을 시에, 다시 말하면 용융 도금 시스템의 비작동 시에, 롤러 핀은 롤러와 함께 부시 내 개구부의 가장 깊은 지점으로 하강하며, 그런 다음에는 더 이상 베어링 표면과 접촉하지 않게 된다. 부시의 개구부가 롤러 핀의 지름보다 더욱 크기 때문에, 이동식 롤러 축은 대개 원통형 부시의 중심축과 일치하지 않는다.

본 발명에 따라 설명한 롤러 베어링은 편향 롤러용으로 적합할 뿐 아니라, 금속욕의 내부 또는 외부에서 금속 스트립을 안내하기 위한 보정 롤러 또는 안정화 롤러용으로도 적합하다.

본 발명의 추가적인 바람직한 구현예들은 종속항들의 대상이다.

본 명세서에는 총 4개의 도가 첨부되어 있다.

도 1은 롤러를 포함하여 용융 도금 시스템의 금속욕 내에 침지된 롤러 암을 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따른 롤러 베어링의 구성을 도시한 상세도이다.

도 3은 롤러 암들에 장착된 롤러를 도시한 제1 횡단면도이다.

도 4는 롤러 암들에 장착된 롤러를 도시한 제2 횡단면도이다.

본 발명은 다음에서 실시예 형태로 도들에 따라 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 용융 도금 시스템의 본질적인 부분을 도시하고 있되, 정확하게 말하면 내부에 스트립(500), 특히 금속 스트립을 도금하기 위한 액상 금속을 포함하는 금속욕(400)을 도시하고 있다. 롤러 암(300)에 장착된 상태로 롤러(200)는 금속욕(400) 내에 침지되어 있다. 롤러는 본 발명에 따른 롤러 베어링(100)을 통해 롤러 암(300)에 장착된다. 도 1의 롤러(200)는 금속욕 내에서 금속 스트립(500)을 편향시키는 역할을 한다. 도 1에서 알 수 있듯이, 대형 롤러 암(300) 옆에는 상대적으로 더욱 작은 롤러 암들(310, 320)이 도시되어 있다. 이 소형 롤러 암들(310, 320)에는 본 발명에 따른 롤러 베어링(100)에 의해 금속 스트립(500)을 안내하기 위한 보정 롤러들 또는 안정화 롤러들이 장착된다.

도 2는 본 발명에 따른 롤러 베어링(100)의 구조적인 구성을 도시하고 있다. 롤러 베어링(100)은 짐벌 베어링으로서 형성되어, 다수의 자유도에서 롤러(200) 내지 롤러 핀(210)의 운동을 가능하게 한다.

도 2에는 롤러 암(300)의 하부 단부가 도시되어 있되, 이 하부 단부에는 롤러 핀(210)을 수용하기 위한 개구부(112)를 포함하는 부시(110)가 장착된다. 롤러 핀(210)은 롤러 축(R)을 중심으로 자유롭게 회전 가능하게 개구부(112)에 장착된다. 롤러 핀의 외측과 개구부의 내측 사이에 경우에 따라 존재하는 유격은 부정적 인 영향을 야기하지 않는다. 롤러 축을 중심으로 한 회전 가능성은 롤러(200)의 운동에 대한 제1 자유도를 나타낸다.

제1 실시예에 따라, 부시 내에는 쵸크(120)가 제1 회동축(S1)을 중심으로 회전 가능하게 장착된다. 회전은 예컨대 피봇 핀(D)을 중심으로 이루어진다. 이런 경우 서로 맞은편에 위치하고 제1 회동축에 대해 회전 대칭되는 방식으로 배치되는 표면들(F)은, 대체로 부시 내부에서 쵸크의 회동 운동을 가능하게 할 수 있도록, 라운딩 처리되거나 원통형으로 형성된다. 제1 회동축(S1)을 중심으로 한 회동 가능성은 롤러(200)에 대한 제2 자유도를 나타낸다.

추가 실시예에 따라, 롤러 핀용 베어링 몸체(130)는 제2 회동축(S2)을 중심으로 회동 가능하게 쵸크(120) 내에 장착된다. 이런 회동 운동을 가능하게 하기 위해 쵸크(120) 및 베어링 몸체(130)의 서로 마주보는 표면들은 라운딩 처리되는데, 다시 말하면 회동축(S2)에 대향하여 원통형으로 형성된다. 회동축(S2)을 중심으로 한 회동 가능성은 롤러에 대한 제3 자유도를 나타낸다.

제2 및 제3 자유도를 실현하기 위한 앞서 설명한 실시예들은 각각 개별적으로, 또는 상호 간에 조합되어, 도 2에 도시한 바와 같이 롤러 베어링 내에 실현될 수 있다.

베어링 몸체(130)는 V자 모양으로 배치되는 2개의 베어링 표면(132a, 132b)을 포함하되, 이 베어링 표면에는 롤러 핀(210)이 특히 편향된 금속 스트립(500)에 의해 부하를 받을 시에 회전할 수 있도록 장착된다. 도 2에 도시한 실시예의 경우 롤러 핀(210)은 하부 방향으로부터 V자 모양으로 배치된 베어링 표면들(132a, 132b) 쪽에 압착된다. 이처럼 롤러 핀 내지 롤러의 압착은 롤러에 의해 편향된 금속 스트립에 의해 롤러 및 롤러 핀에 인가되고 도 2에서는 실시예에 따라 수직으로 상부 방향을 향해 화살표 방향으로 작용하는 생성되는 힘(F_R)에 의해 이루어진다. 물론 이런 작동 상태에서 개구부(112)의 바닥을 향해, 도 2에 도시한 바와 같이 유격이 존재할 수 있다. 베어링 몸체(130)는 일체형으로, 또는 부분적으로 2개의 부분으로 형성될 수 있으며, 이런 경우 베어링 몸체의 각각의 부분은 베어링 표면들(132a, 132b)을 포함한다. 바람직하게는 베어링 몸체, 적어도 베어링 표면들은 마모 부품으로서 교체 가능한 방식으로 롤러 베어링에 배치된다. 베어링 몸체(130), 적어도 베어링 표면들(132a, 132b)은 바람직하게는 세라믹으로 제조된다. 왜냐하면, 세라믹은 한편으로 특히 경질이며, 그에 따라 특히 내마모성을 띠며, 다른 한편으로 금속욕 내부에 존재하는 것과 같은 높은 주변 온도에도 잘 견딜 수 있기 때문이다. 쵸크 및 베어링 몸체는 고정 수단(140)을 통해 부시(110) 내 개구부(112)의 부하 측에 고정된다. 부하 측은, 금속 스트립이 편향될 시에 생성되는 인장력(F_R)을 바탕으로 롤러 핀이 압착되는 그런 측면이다.

도 2에서 알 수 있듯이, 부시(110)는 롤러 암에 회전 가능하게 장착된다. 구체적으로 설명하면, 부시는 사전 지정 가능한 회전 각도(α)로 정렬될 수 있다. 이 경우 부시는 생성되는 인장력(F_R)의 방향으로 정렬되되, 상기 생성되는 인장력의 방향은, 금속 스트립이 롤러(200)에 의해 편향되기 전에 금속욕 내로 침지되는 각도와, 금속 스트립이 롤러(200)에 의해 편향된 후에 금속욕을 벗어나는 유출 각도 에 따라 결정된다. 본 발명에 따른 롤러 베어링의 정렬은, 제1 회동축(S2)의 방향과 인장력(F_R)의 방향이 일치할 때 이루어진다. 이런 정렬은, 두 V자 모양 베어링 표면(132a, 132b)이 용융 도금 시스템의 작동 중에 금속 스트립(500)을 편향시킬 때 롤러 핀에 의해 부하가 발생할 시에 균일한 세기의 부하를 받는다는 장점이 있다.

도 3은 롤러 암들(300) 사이에 롤러(200)가 장착되어 있는 그런 롤러 암들(300)을 도 1의 절개면(Ⅲ-Ⅲ)에 따라 절개하여 횡단면도로 도시하고 있다.

도 3은 관측 방향(Ⅲ)에서 롤러 암들(300)의 경사를 도시하고 있다. 도 3에서는, 롤러 암들(300)이 경사질 시에 롤러 베어링(100)이 그 경사를 보상하면서도, 롤러(200) 내지 롤러 핀(210)의 지탱 품질을 저하시키지 않는 방법을 확인할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 이런 경우 특히 베어링 몸체(130)가 쵸크에 비해 제2 회동축(S2)을 중심으로 각도(A)만큼 회동하는 그런 제3 자유도가 작용한다.

도 3과는 달리, 도 4는 도 1에 도시한 구성을 절개면(Ⅳ-Ⅳ)에 따라 절개하여 평면도로 도시하고 있다. 이와 같은 관점에서, 다시 말하면 X-Z 평면에서 롤러 암들(300)이 경사질 시에는, 쵸크(120)가 부시(110)에 비해 제1 회동축(S1)을 중심으로 회전 가능하게 변위되는 그런 제2 자유도가 작용한다. 이런 경우 또한, 상기와 같은 롤러 암들(300)의 경사에 대한 보상은 짐벌 롤러 베어링에 의해 이루어진다. 도 2에 도시한 실시예에 따라 롤러 베어링 내에 제1, 제2 및 제3 자유도를 실현할 시에, 롤러 암들의 경사에 무관하게 개선되고 마찰 없는 롤러의 지탱 품질이 달성될 수 있다.

Claims (11)

1. 용융 도금 시스템의 롤러 암(300)에 롤러(200)의 롤러 핀(210)을 지탱하기 위한 롤러 베어링(100)으로서, 상기 롤러(200)는 상기 롤러 암(300)에 의해 금속욕(400) 내로 침지될 수 있고, 그 침지된 위치에서는 금속욕을 통과하는 스트립(500)을 안내하는 역할을 하되,

   상기 롤러 베어링(100)은 상기 롤러 핀(210)을 짐벌 형식으로 지탱하기 위한 짐벌 베어링으로서 형성되며, 그리고

   롤러 핀(210) 수용하기 위한 개구부(112)를 구비하여 상기 롤러 암(300) 내에 장착되는 부시(110)와, 쵸크(120)와, 상기 롤러 핀(210)을 위한 적어도 하나의 베어링 몸체(130)가 제공되는 상기 롤러 베어링(100)에 있어서,

   상기 베어링 몸체(130)는 제2 회동축(S2)을 중심으로 회동 가능하게 상기 쵸크(120) 내에 장착되며, 그리고

   상기 부시(110)는 자체 내부에 장착되는 쵸크(120) 및 베어링 몸체(130)와 함께 축들(S1 및 S2)에 대해 수직을 이루는 축(R)을 중심으로 회동 가능하게 상기 롤러 암(300) 내에 장착되어, 소정의 회전 각도(α)로 고정되는 방식으로 조정될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
2. 제1항에 있어서, 롤러 핀(210) 수용하기 위한 개구부(112)를 구비하여 상기 롤러 암(300) 내에 장착되는 부시(110)와, 쵸크(120)가 구비되되, 상기 쵸크는 제1 회동축(S1)을 중심으로 회동 가능하게 상기 부시 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
3. 제1항에 있어서, 상기 쵸크(120)는 회동축(S2)에 대해 수직을 이루는 제1 회동축(S1)을 중심으로 회동 가능하게 상기 부시(110) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
4. 제1항에 있어서, 상기 베어링 몸체(130)는 V자 모양으로 배치되는 2개의 베어링 표면(132a, 132b)을 포함하되, 이 베어링 표면들에는 상기 롤러(200)의 롤러 핀(210)이 편향된 금속 스트립(500)에 의해 부하가 인가될 시에 회전할 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
5. 제4항에 있어서, 상기 베어링 몸체(130a, 130b)는 2개의 부분으로 형성되고, 상기 두 베어링 표면(132a, 132b)은 상기 베어링 몸체의 각각의 부분에 할당되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 적어도 상기 베어링 표면들은 세라믹으로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
7. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 베어링 몸체(130)는 마모 부품으로서 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쵸크(120) 및/또는 상기 베어링 몸체(130)는 금속 스트립을 편향시킬 때 롤러 핀(210)의 압착력을 흡수할 수 있도록 상기 롤러 베어링의 부하 측에만 형성되고,

   상기 쵸크(120) 및 상기 베어링 몸체(130)는 고정 수단(140)에 의해 상기 롤러 베어링의 부하 측에 고정되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
9. 제4항에 있어서, 상기 회전 각도(α)는, 상기 용융 도금 시스템의 작동 중에 상기 금속 스트립(500)을 편향시킬 때 상기 롤러 핀(210)에 의해 부하가 발생할 시에 상기 두 V자 모양 베어링 표면(132a, 132b)이 균일한 세기로 부하를 받는 방식으로 선택되는 것을 특징으로 하는 롤러 베어링(100).
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