KR20150003321A

KR20150003321A - 뜨거운 매체에서 스트립을 가이드하는 장치(ⅰ)

Info

Publication number: KR20150003321A
Application number: KR1020147031818A
Authority: KR
Inventors: 마크 블루메나우; 프랑크 아이스너; 크리스토퍼 구젝; 프레드 진드라; 루돌프 쉐넨베륵; 베르트-라이너 뷜레케; 토비아스 데너; 크리스티안 클라트; 옌스 뵘훼너
Original assignee: 세로베어 게엠베하; 티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2015-01-08
Also published as: EP2836732B1; US20150068454A1; WO2013152764A1; CA2870190C; CN104471263B; ES2606055T3; KR102032289B1; EP2836732A1; US9562278B2; DE102012103132B3; CN104471263A; JP2015523457A; CA2870190A1; JP6216767B2

Abstract

본 발명은, 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 설치된 편향 롤러(3, 38) 및 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)을 홀딩하는 캐리어 장치를 포함하는, 뜨거운 매체에서 스트립을 가이드 하는 장치에 관한 것으로, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57) 중 하나는 플로팅 베어링(5)을 통해 캐리어 장치에 설치되고, 상기 플로팅 베어링(5)은 상기 캐리어 장치에 설치된 지지 아암이 상기 편향 롤러(3, 38)의 종방향에 평행하게 이동할 수 있도록 하며, 상기 플로팅 베어링(5)에 설치된 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 상기 편향 롤러(3, 38)의 종방향에 평행하게 작용하는 탄성 카운터 요소(12)가 제공되어, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57) 사이의 거리가 증가하는 것을 억제하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 한편으로 온도의 영향을 받는 편향 롤러의 종방향 변화가 흡수되고, 다른 한편으로 시스템의 제어되지 않은 이동이 억제될 수 있다.

Description

뜨거운 매체에서 스트립을 가이드하는 장치(Ⅰ){DEVICE FOR STRIP GUIDANCE IN A HOT MEDIUM(Ⅰ)}

본 발명은 청구항 1항의 전제부에 따른 뜨거운 매체에서 스트립을 가이드 하는 장치에 관한 것이다.

이와 같은 장치는 예를 들어 금속 스트립의 지속적인 용융 도금 처리(hot-dip finishing)에 사용된다. 이 경우 뜨거운 매체는 용융 금속의 코팅조(coating bath)이다. 이러한 장치는 또한 수증기 또는 가스로 금속 스트립을 열 처리하는데 사용될 수 있다.

용융 도금 처리의 경우, 금속 스트립은 몇 초 동안 코팅 조에 침지되며, 코팅 조의 온도는 일반적으로 400℃ 이상이다. 예를 들어, 아연 합금, 알루미늄 합금 또는 아연-알루미늄 합금으로 부식 방지를 위해 코팅된 강판의 표면 도금은 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 이러한 공정의 경우, 코팅될 스트립는 하나 또는 다수의 편향 롤러(deflection roller)를 통해 가이드 되며, 편향 롤러는 지지 아암(supporting arm)에 고정되어 코팅 조에 침지된다. 지지 아암은 캐리어 장치(carrier device), 예를 들어 크로스 멤버(cross-menber)의 코팅 조 상단에 고정된다. 지지 아암의 부품, 전체 편향 롤러 및 지지 아암에 있는 편향 롤러 베어링은 코팅 조에 침지되기 때문에, 이러한 구성 요소는 높은 열 부하와 기계적 부하 및 용융조(molten bath)에 의한 재료 부하에 노출되어 있다. 이때, 지지 아암에 있는 편향 롤러의 베어링이 가장 심하게 마모된다.

스트립의 불안정한 작동 및 스트립 표면 표시(marking)가 마모의 결과일 수 있으며, 이러한 결과는 도금된 금속 스트립의 표면 품질에 손상을 줄 수 있다. 가장 안 좋은 경우는 편향 롤러의 베어링 영역에서 균열이 발생하는 것이며, 이것은 갑작스런 작동 중단뿐 아니라, 작업자에게 위험을 주는 요인이다. 제조된 표면 품질의 손상 또는 재료 파괴를 억제하기 위해, 강력한 마모 현상의 징후가 발생할 때 장치는 가능하면 즉각적으로 교체되지만, 이것은 불가피하게 장시간 동안 시스템 작동 불가를 동반한다. 장치를 교체하기 위해 많은 비용이 발생한다.

EP 1518003 B1은 상기한 유형의 스트립 가이드를 위한 장치를 공지하고 있으며, 이 장치의 경우 롤러 저널을 구비한 편향 롤러가 플레인 베어링에 장착되어 있다. 지지 암을 위한 캐리어 장치는 공간적으로 서로 분리된 두 개의 고정 장치(holding element)로 구성되며, 각각의 고정 장치는 지지 아암을 고정한다. 플레인 베어링을 위한 세라믹 슬리브에는 각각의 롤러 저널을 위한 슬라이딩 면이 제공되어 있다. 지지 아암은 각각 세라믹으로 구성된 내마모성 런-업 플레이트(run-up plate)를 구비하며, 런-업 플레이트와 반대로 롤러 저널은 온도 영향을 받아 종 방향으로 팽창될 경우 축 방향으로 런-업 될 수 있다. 롤러 저널과 각각의 런-업 플레이트 사이에 갭(gap)이 제공되어 있으며, 갭은 열 영향을 받는 편향 롤러의 종 방향 팽창을 흡수할 수 있으며, 이로 인해 지지 아암은 지지 아암의 종 방향 팽창에 대해 수직으로 기계적 부하가 걸리지 않는다. 그러나, 롤러 저널이 지지 아암에 맞닿지 않을 경우, 갭은 편향 롤러의 이동을 제어할 수 없는 단점을 갖는다. 이와 반대로 롤러 저널과 지지 아암의 멈춤부(stop) 사이의 공차가 매우 적을 경우, 엄청난 기계적 부하의 증가 및 지지 아암이 벤딩되는 결과를 가져올 수 있다. 이러한 문제는 선행 기술에 언급되어 있지 않다.

DE 196 08 670 A1은 용융 금속 조(molten metal bath)에 있는 편향 롤러의 베어링 시스템을 공지하고 있으며, 베어링 시스템의 경우 각각의 볼 베어링이 롤러 저널에 배열되어 있으며, 레이스 링(race ring)의 레이스 트랙과 볼(ball) 사이에서 볼 베어링의 밀착이 상당히 감소 된다. 따라서, 베어링은 방사상 방향 힘(radial force)을 지지하기 위해 매우 적합하다. 롤러 저널과 지지 아암에 제공되어 있으며, 초경합금(hard metal)로 구성된 런-업 플레이트 사이에는 편향 롤러의 종 방향 팽창을 흡수하기 위해 공차가 제공되어 있다. 각각의 롤러 저널의 중앙에는 세라믹 볼이 각각 배열되어 있다. 롤러 저널과 런-업 플레이트 사이의 공차 때문에 전술한 문제, 즉 축 방향으로 편향 롤러의 불안정한 고정 또는 팽창된 편향 롤러로 인한 지지 아암에 걸리는 높은 부하의 문제가 마찬가지로 존재한다.

EP 2159297 B1은 청구항 1의 전제부에 따른 스트립 가이드를 위한 또 다른 장치를 공지하고 있다. 이 장치의 경우, 지지 아암을 위한 캐리어 장치는 공간적으로 서로 떨어져 있고, 조 경계면에 고정된 두 개의 고정 장치로 구성된다. 롤러 저널 영역에 편향 롤러를 고정하는 것은 완전히 세라믹으로 형성될 수 있는 롤러 베어링을 통해 실시된다. 보호 코팅이 제공된 롤러 저널은 롤러 베어링 쪽으로 축 방향 슬라이딩 될 수 있다. 지지 아암에는 축 방향 고정을 위해 사용되는 런-업 플레이트가 제공되어 있다. 런-업 플레이트와 롤러 저널의 단부 사이에는 전술한 선행 기술에서와 같이 공차가 제공되어 있으며, 공차는 온도의 영향을 받는 편향 롤러의 종 방향 팽창을 흡수할 수 있다.

WO 2006/002822 A1은 스트립 가이드 장치를 공지하고 있으며, 이 장치의 경우 편향 롤러는 지지 아암에 회전 불가능하게 고정된 샤프트에 고정되어 있다. 이러한 베어링 시스템은 용융조(molten bath)에 대해 캡슐화되어 있으며, 반대쪽으로 이동하는 부품 영역의 갭은 용융 유입에 대해 전기 유도를 통해 밀봉된다. 지지 아암은 크로스 멤버를 따라 조절될 수 있는 크로스 멤버의 용융조 상단에 고정되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 한편으로는 편향 롤러의 종방향 변화를 흡수하고, 다른 한편으로는 시스템의 제어되지 않는 이동을 억제할 수 있는, 전술한 유형 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기한 목적은 청구항 1의 특징부를 통해 달성된다. 바람직한 실시 형태들은 종속항에 기재되어 있다.

즉, 본 발명은, 지지 아암들 중 하나가 플로팅 베어링을 통해 캐리어 장치에 설치되고, 플로팅 베어링은 캐리어 장치에 설치된 지지 아암이 편향 롤러의 종방향에 평행하게 이동하는 것을 허용하는 것을 제안한다. 또한, 플로팅 베어링에 설치된 지지 아암들에 편향 롤러의 종방향에 평행하게 작용하는 탄성 카운터 요소(elastic counter element)가 제공되어, 지지 아암들 사이의 거리가 증가하는 것을 억제하는 방안이 제공된다. 이 경우 상기 카운터 베어링은 직간접적으로 지지 아암에 작용할 수 있다.

플로팅 베어링은 편향 롤러의 종축에 평행한 방향으로 지지 아암들 사이의 거리의 변화를 가능하게 한다. 이러한 방안으로 인해, 온도 영향을 받는 편향 롤러의 종방향 변화가 지지 아암의 벤딩을 야기하는 것이 아니라, 지지 아암 사이의 거리를 변화시켜 흡수된다.

탄성 카운터 요소는 플로팅 베어링에 설치된 지지 아암의 제어되지 않은 이동을 억제한다. 이것은 롤러 저널을 통해 지지 아암에 설치된 편향 롤러 사용시 특히 바람직하다. 편향 롤러의 열 팽창을 흡수하기 위하여 선행 기술에 공지된 롤러 저널과 지지 아암 사이의 축방향 공차는 적게 유지되거나 또는 완전히 삭제될 수 있다. 특히, 적어도 가열 단계 동안 및 용융된 재료에 삽입하는 동안 해당 지지 아암에 배열되는 멈춤 플레이트(stop plate)에 대하여 롤러 저널이 영구적으로 고정될 수 있도록 허용하는 방안이 제공될 수 있다. 온도 상승시, 편향 롤러의 열 팽창은 캐리어 장치에 있는 지지 아암의 플로팅 베어링을 통해 흡수된다. 플로팅 베어링에 작용하는 탄성 카운터 바디(elastic counter body)는 해당 지지 아암이 편향 롤러의 롤러 저널에 영구적으로, 직간접적으로 그리고 축방향으로 안착되고 편향 롤러를 축 방향으로 지지할 수 있도록 하며, 그 결과로 지지 아암들 사이에서 편향 롤러의 제어되지 않는 축 방향 이동이 억제되도록 보장한다.

이것은 실온의 저장고로부터, 뜨거운 매체, 예컨대 용융조의 온도에 가까운 온도로 가열되는 예열로(preheating furnace)로 상기 장치를 이동할 때 특히 바람직하다. 플로팅 베어링은 지지 아암들 사이의 거리가 편향 롤러의 종 방향 변화에 대응하여 부수적으로 증가하는 것을 가능하게 한다. 탄성 카운터 바디는 지지 아암을 편향 롤러에 대하여 가압하고, 이로 인해 전체 장치가 적어도 장치의 운반 및 뜨거운 매체에 침지를 위해 충분히 안정적이도록 유지할 수 있다. 이로써, 엄청난 온도 증가에도 불구하고 편향 롤러는 지지 아암들 사이의 축방향 공차없이 홀딩될 수 있다.

또한, 탄성 카운터 요소는 지지 아암의 그 위치에서 종방향 범위 방향으로 조절될 수 있는 가능성이 제공된다. 따라서, 지지 아암에 작용하는 카운터 요소의 탄성력이 변동될 수 있다. 조립을 위한 대응하는 조절시 탄성 요소는 지지 아암으로부터 제거될 수 있다.

본 발명에 따라 스트립을 가이드 하는 장치는, 동일 지지 아암 또는 별도의 지지 아암들에 하나 이상의 편향 롤러를 구비할 수 있으며, 본 발명에 따른 특징은 또 다른 편향 롤러를 위해서도 제공될 수 있다. 예를 들어, 또 다른 편향 롤러는 처리될 스트립을 위한 가이드 롤러(guide roller)로서 사용될 수 있다. 또 다른 편향 롤러는 - 존재한다면 - 뜨거운 매체, 예를 들어 코팅 조에 침지될 수 있거나 또는 상기 조와 접촉 없이 유지되면서 사용될 수 있다.

상기 캐리어 장치는 크로스-멤버일 수 있다. 또한, 본 발명은 각각 지지 아암 중 하나를 홀딩하는 다공간적으로 서로 분리된 두 개의 고정 장치를 포함할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 플로팅 베어링을 통해 캐리어 장치에 설치된 지지 아암을 고정하기 위한 고정 수단이 제공될 수 있다. 상기 장치가 예열로를 벗어난 후, 즉 뜨거운 매체에 침지 되기 바로 전에 지지 아암을 고정하는 것은 특히 중요할 수 있다. 예열로를 벗어날 때 상기 장치는 이미 뜨거운 매체의 온도에 가깝게 가열되어 있기 때문에 그 후에는 현저한 종방향 팽창이 더 이상 발생하지 않는다. 지지 아암의 고정은 침지 및 코팅 과정 동안 편향 롤러가 축 방향으로 더 이상 이동하지 않도록 하며, 이로 인해 금속 스트립 이동으로 인해 침지 중 발생하는 특히 큰 기계적 부하에 대항할 수 있고, 처리되는 금속 스트립의 안정적 이동이 보장될 수 있다. 지지 아암이 캐리어 장치에 고정되어 있는 동안, 해당 플로팅 베어링과 탄성 카운터 바디는 기능을 하지 않는다. 지지 아암은 또한 플로팅 베어링 영역에서 직접 고정될 수 있으며, 이로 인해 플로팅 베어링은 고정 베어링으로 이용될 수 있다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 장치는 플로딩 베어링 이동을 제한하기 위하여 위치 조절가능한 지지 아암-멈춤 요소(stop element)가 제공될 수 있다. 이로 인해, 플로팅 베어링이 완벽하게 고정되는 것은 아니지만, 단지 지지 아암들 사이의 거리를 증가시키는 이동이 제한된다. 뜨거운 매체의 온도는 일반적으로 처음부터 공지되어 있기 때문에, 플로팅 베어링에 고정된 지지 아암이 최대 온도에 도달했을 때 직간접적으로 지지 아암-멈춤 요소에 충돌하도록 상기 지지 아암-멈춤 요소의 위치는 가열 과정 전에 이미 적합한 방식으로 설정될 수 있으며, 상기 지지 아암 사이의 간격은 더 이상 증가할 수 없다. 지지 아암에 일 부분이 접하는 편향 롤러는 간격의 축소를 억제한다. 따라서, 전체 시스템이 뜨거운 매체에 침지된 후에도 안정을 유지할 수 있다.

상기 지지 아암-멈춤 요소는 또한 가열 과정 종료 후 및 뜨거운 매체에 침지 전에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 또한 편향 롤러의 지지 아암에 대한 베어링이 캡슐화 되지 않도록 형성될 수 있다. 이로 인해, 저널 베어링(journal bearing)을 뜨거운 매체에 대해 캡슐화하는 보호 수단에 관한 비용 절감 및 비교적 큰 공간 요건을 피할 수 있다. 또한, 캡슐화는 많은 비용을 필요로 하며, 경우에 따라 또 다른 보수의 원인이 될 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 편향 롤러를 지지 아암에 설치하기 위해 세라믹 저널 베어링이 제공될 수도 있다. 일반적으로, 편향 롤러와 마찬가지로 롤러 저널은 일반적으로 금속으로 구성된다. 세라믹 저널 베어링이 사용되고 롤러 저널과 다른 재료, 예컨대 금속으로 형성되는 경우, 해당 재료의 서로 다른 열 팽창으로 인해 저널 베어링과 롤러 저널 사이에 방사상 방향으로 베어링 갭이 제공될 수 있다. 이에 따라, 베어링 캡에 뜨거운 매체, 예컨대 용융물이 달라붙을 수 있고, 장치를 뜨거운 매체로부터 제거할 때, 냉각, 경화되어, 저널 베어링 영역에서 롤러 저널의 외부 지름을 증가시키는 위험이 존재한다. 이러한 방식으로 저널 베어링과 롤러 저널 사이의 공차는 서로 다른 열 팽창 계수를 위해 더 이상 충분하지 않을 때까지 방사상 방향으로 지속적으로 감소할 수 있다. 이것은 베어링의 파손을 야기할 수 있다. 캡슐화되지 않은 베어링의 이러한 위험에 대처하기 위해 상기 베어링 갭을 뜨거운 매체의 유입에 대해 밀봉하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 점에서, 저널 베어링을 롤러 저널에서 그루브에서 가이드 하고, 측면 그루브 벽과 저널 베어링 사이에서 축 방향으로 제공된 갭을 용융물 유입으로부터 밀봉하는 것이 바람직할 수 있다.

이러한 밀봉은 예를 들어 탄성 밀봉 디스크로 실시될 수 있으며, 상기 밀봉 디스크는 예를 들어 흑연으로 구성되거나 흑연을 포함한다.

상기 저널 베어링은 롤러 베어링 또는 플레인 베어링일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 장치는, 지지 아암에 축방향으로 충돌하도록 롤러 저널에 예를 들어 세라믹으로 구성된 충돌 바디가 분리 가능하게 고정될 수 있다. 바람직하게는, 충돌 바디와 해당 지지 아암의 접촉은 본 발명에 따른 장치가 작동하는 동안 지속 되기 때문에 편향 롤러는 지지 아암들 사이에서 축방향으로 안정적으로 설치된다. 충돌 바디의 분리 가능한 고정은 하나 또는 다수의 나사 연결을 통해 실시될 수 있다.

지지 아암에 대한 편향 롤러의 회전을 가능하게 하는 저널 베어링은 틸팅, 비틀림 또는 지지 아암의 베어링 마운트(bearing mount)로부터 분리되지 않도록 지지 아암에 고정될 수 있다. 저널 베어링은 바람직하게는 세라믹으로 구성되는 반면 지지 아암은 일반적으로 다른 재료, 예컨대 금속으로 구성되기 때문에, 본 발명에 따른 장치의 가열은 한편으로 지지 아암에서 베어링 마운트의 서로 다른 열 팽창을 야기하고 다른 한편으로는 저널 베어링의 서로 다른 열 팽창을 야기하므로, 저널 베어링은 가능하면 베어링 마운트에 느슨하게 배치된다. 따라서, 저널 베어링은 각각의 해당 지지 아암에 저널 베어링의 외부 에지에 맞물리는 억지 끼워 맞춤 또는 형상 끼워 맞춤을 통해 고정되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 장치는, 저널 베어링이 상기 저널 베어링 및 지지 아암에 맞물리는 클램핑 바디(clamping body)를 통해 고정되도록 형성될 수 있다. 그러한 클램핑 바디는 지지 아암의 재료와 비교해 볼 때 더 높은 열 팽창 계수를 가질 수 있으므로 클램핑 작용은 지지 아암의 열 팽창에도 유지될 수 있다. 예를 들어, 클램핑 바디는 오스테나이트 강 또는 높은 등급의 스테인리스 강으로 구성될 수 있다. 오스테나이트 강으로 구성된 클램핑 바디의 변형예가 예를 들어 페라이트 강 또는 스테인리스 강으로 구성된 지지 아암을 위해 사용될 수 있지만 여기에만 제한되지 않는다.

상기 클램핑 바디는 예를 들어 바아 형태 또는 환형일 수 있다.

상기 지지 아암의 재료와 비교해 볼 때 전체적으로 높은 열 팽창 계수를 가지는 다수의 클램핑 바디가 함께 작용하도록 제공될 수도 있다. 또한, 하나의 클램핑 바디가 차례로 보상하는 조건하에, 하나 또는 다수의 클램핑 바디가 지지 아암의 재료와 열 팽창 계수가 동일하거나 낮도록 제공될 수도 있다.

높은 열 팽창 계수 대신 또는 이에 추가적으로, 독립적으로 작용하는 또는 다른 클램핑 바디와 함께 작용하는 하나의 클램핑 바디는 지지 아암과 저널 베어링 사이의 서로 다른 팽창 계수를 연결하는 대체 특성 또는 다수의 대체 특성들을 가질 수 있다. 이러한 특징은, 예를 들어, 클램핑 바디 또는 그 일부의 쐐기 형태일 수 있다. 확장된 베어링 마운트의 경우, 대응하는 쐐기 피스의 클램핑 작용은 상기 쐐기 피스가 계속해서 베어링 마운트 안으로 가압된다는 사실에 의해 유지될 수 있다. 쐐기 피스를 이동시키기 위해 필요한 힘은 예를 들어 스프링 탄성 요소에 의해 제공될 수 있다. 이 경우 스프링력의 크기는 저널 베어링의 파쇄를 억제하기 위해 냉각 과정시 쐐기 피스가 탄성 스프링 요소의 스프링력에 대해 반대 방향으로 슬라이딩 되도록 설정될 수 있다.

환형의 클램핑 바디의 경우, 축방향으로 두께가 감소하는 쐐기형 단면의 환형 쐐기 피스를 포함할 수 있다. 이러한 쐐기 피스는 저널 베어링을 클램핑을 통해 베어링 마운트에 고정하기 위해 지지 아암 및 저널 베어링에 직간접적으로 맞물릴 수 있다.

하나 또는 다수의 클램핑 바디에 대체적으로 또는 추가로, 회전으로부터 고정하는 적어도 하나의 타이 로드(tie rod)가 제공될 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 타이 로드는, 저널 베어링 마운트를 형성하는 두 개의 별도의 지지 아암-부품들 사이에서 작용할 수 있고, 지지 아암의 재료보다 낮은 열 팽창 계수를 가질 수 있다.

또한, 하나 또는 다수의 클램핑 바디 및/또는 적어도 하나의 타이 로드에 대체적으로 또는 추가로, 저널 베어링은 형상 끼워 맞춤으로 저널 베어링에 작용하는 지지 아암의 저널 베어링 마운트의 챔퍼을 통해 고정될 수 있다.

선택적으로 또는 추가적으로, 형상 끼워 맞춤은 지지 아암의 그루브에 맞물리는 베어링 외부 링의 연장부를 통해 제공될 수도 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다:
도 1은 지지 아암을 통해 크로스 멤버에 홀딩되는 편향 롤러를 도시하고 있고,
도 2는 플로팅 베어링과 카운터 바디 유닛을 구비한 크로스 멤버의 일 부분을 도시하고 있으며,
도 3은 도 2에 도시된 카운터 바디 유닛의 사시도이고,
도 4는 플로팅 베어링에 속하는 슬라이딩 유닛을 도시하고 있으며,
도 5는 롤러 베어링을 구비한 편향 롤러의 롤러 저널을 도시하고 있고,
도 6은 플레인 베어링을 구비한 편향 롤러의 롤러 저널을 도시하고 있고,
도 7은 롤러 베어링 클램핑을 위한 바 요소를 구비한 지지 아암의 일부를 도시하고 있으며,
도 8은 롤러 베어링 클램핑을 위한 쐐기 링을 가진 지지 아암의 일부의 횡단면도이고,
도 9는 도 8에 따른 롤러 베어링 클램핑의 평면도이며,
도 10은 베어링 마운트에 있는 챔퍼를 가진 지지 아암의 일부를 도시하고 있고,
도 11은 롤러 베어링 클램핑을 위해 타이 로드를 가진 지지 아암의 일부를 도시하고 있으며,
도 12는 충돌 바디를 조립하는 구조를 도시하고 있다.

도 1은 두 개의 지지 아암(1, 2)에 회전 가능하게 고정된 편향 롤러(3)를 개략적으로 도시하고 있다. 우측 지지 아암(2)은 고정 베어링(4)을 통해, 그리고 좌측 지지 아암(1)은 플로팅 베어링(5)을 통해 크로스 멤버(6)에 고정되어 있다.

도 2는 플로팅 베어링(5) 영역에 있는 크로스 멤버(6)의 일부를 예시적으로 도시하고 있다. 플로팅 베어링(5)은 플로팅 베어링 하우징(7)을 포함하고, 이 플로팅 베어링 하우징에는 슬라이딩 유닛(8)이 크로스 멤버(6)에 대해 평행하게 슬라이딩 될 수 있도록 배열되어 있다.

도 4는 플로팅 베어링 하우징(7)의 롤러(9)에 지지되는 슬라이딩 유닛(8)의 사시도를 도시하고 있다. 도 1의 좌측 지지 아암(1)은 아암 고정 장치(10)에 고정된다.

또한, 크로스 멤버(6)에는, 지지 아암(1)을 통해 플로팅 베어링(5)과 상호작용하는 안정화 유닛(11)이 제공된다. 이 안정화 유닛(11)은 도 3에 확대된 사시도로 도시되어 있다. 먼저, 안정화 유닛(11)은, 베이스 요소(13), 스프링 요소(14) 및 지지 아암-멈춤 요소(15)를 가지는 탄성 카운터 요소(12)를 포함한다. 탄성 카운터 요소(12)는 안정화 유닛(11) 내에서 종방향 연장부 방향으로 조절될 수 있도록 배열된다. 이러한 조절은 예를 들어 스핀들 드라이브(도시되지 않음)에 의해 제공될 수 있다. 조립이 완료된 상태에서는, 도 2에 도시된 것과 달리, 지지 아암-멈춤 요소(15)는 지지 아암(1)에 인접해 있다. 상기 지지 아암-멈춤 요소(15)는 탄성 카운터 요소(12)의 베이스 요소(13) 방향으로 스프링 요소(14)의 힘에 대항하여 종방향으로 슬라이딩 될 수 있다. 따라서, 스프링 요소(14)의 탄성력으로, 탄성 카운터 요소(12)는, 지지 아암들(1, 2) 사이의 갭을 증가시키는 지지 아암(1)의 이동을 억제하는 동시에, 편향 롤러(3)의 선형 팽창에 의해 지지 아암들(1, 2) 사이의 이러한 거리 증가를 허용한다.

상기 탄성 카운터 요소(12)는, 특히 장치 전체가 원하는 조(bath) 온도에 가까운 온도에 도달하게 되는 가열 단계 동안에, 상기 지지 아암(1)을 제 위치에 안정적으로 유지시킨다. 상기 편향 롤러(3)는 충돌 바디(16)(도 5 참조)를 통해 상기 지지 아암(3)의 고정 브라켓(17)에 배열된 멈춤 플레이트(18)에만 충돌하며, 상기 탄성 카운터 요소(12)의 작동으로 인해 축방향으로 고정된다.

일단 장치 전체의 가열 과정이 종료되고 나면, 용융조에 침지로 인해 추가로 편향 롤러(3)의 종 방향 팽창은 눈에 띄게 발생하지 않는다. 이를 위해, 상기 안정화 유닛(11)에는 제한 멈춤 요소(19)가 제공되며, 이 제한 멈춤 요소는 예를 들어 또 다른 스핀들 드라이브 요소(도시되지 않음)를 통해 가열이 완료된 후 지지 아암(1)에 대항하여 맞물리거나 또는 이미 그 전에 적합한 위치로 옮겨 지기 때문에 상기 지지 아암(1, 2) 사이 간격의 추가 증가가 억제된다.

도 5는 롤러 베어링(20)을 통한 편향 롤러(3)의 설치를 예시적으로 도시하고 있으데, 롤러 베어링의 외부 링(21)은 해당 지지 아암(1)에 고정되며, 도 5에는 고정 브라켓(17)만 도시되어 있다. 또 다른 지지 아암(2)(도 1 참조)에 대한 설치도 대응하는 방식으로 실시된다. 상기 롤러 베어링(20)의 내부 링(22)은 편향 롤러(3)의 금속 롤러 저널(23)을 감싸고 있다. 상기 롤러 베어링(20)의 내부 링과 롤러 바디(24)는 세라믹으로 구성된다. 상기 롤러 저널(20)의 금속과 비교하여 세라믹의 현저하게 낮은 팽창 계수 때문에, 상기 롤러 저널(23)과 롤러 베어링(22)의 내부 링 사이의 방사상 방향으로 베어링 갭(25)이 제공된다. 침지된 편향 롤러(3)의 경우, 롤러 저널(23)과 롤러 베어링(20)은 뜨거운 용융 금속에 의해 둘러싸인다. 상기 롤러 베어링(20)의 내부 링(22)은 경계 디스크(27, 28)에 의해 형성된 가장자리 그루브(26)에 배열된다. 경계 디스크(27, 28)는 금속 또는 세라믹으로 구성될 수 있다. 경계 디스크(27, 28)와 내부 링(22) 사이에는 각각 갭이 존재하며, 상기 갭은 용융 금속이 베어링 갭(25)으로 유입되는 것을 억제하고 상기 베어링 갭을 밀봉하기 위해 탄성 밀봉 디스크(29, 30)로 채워져 있다.

상기 롤러 저널(23)의 전방 단부에는, 예를 들어 세라믹으로 된, 충돌 바디(16)가 제공되며, 상기 충돌 바디는 본 실시예에서 반원형으로 형성되어 있다. 상기 충돌 바디(16)는, 특히 내마모성 금속 재료 또는 세라믹 재료로 형성된 멈춤 플레이트(18)와 접촉하며, 상기 플레이트는 상기 지지 아암(1)(도 1 참조)의 고정 브라켓(17)에 고정되어 있다.

상기 플로팅 베어링(5)은, 탄성 카운터 요소(12)(도 1 참조)와 함께, 지지 아암(1)이 멈춤 플레이트(18)로 충동 바디(16)에 놓이도록 보장한다. 상기 편향 롤러(3)가 온도 영향으로 팽창될 경우, 상기 충동 바디(16)는 충돌 플레이트(18)를 통해 지지 아암(1)에 압력을 가하고, 이로 인해 지지 아암은 도 1에서 왼쪽으로 이동된다. 상기 플로팅 베어링(5)은 탄성 카운터 요소(12)의 저항에 대항한 이러한 이동을 허용한다. 냉각시, 탄성 카운터 요소(12)는 지지 아암(1)이 편향 롤러(3)의 수축을 따르도록 보장한다. 따라서, 예를 들어 전체 장치를 운반하는 동안, 지지 아암들(1, 2) 사이의 원치 않는 축 방향 이동을 억제하기 위해 편향 롤러(3)는 지지 아암들(1, 2) 사이에서 축방향으로 고정된다.

도 6은 도 5와 유사한 배열을 도시하고 있으나, 롤러 베어링(20)이 플레인 베어링(plain baering)(31)으로 대체되었다. 상기 플레인 베어링(31)은 플레인 베어링 쉘(32)과 플레인 베어링 내부 링(33)으로 구성되며, 적어도 플레인 베어링 내부 링(33)은 세라믹으로 구성된다.

나머지에 대해서는 도 6과 도 5는 서로 대응하므로, 도 5에 관한 상세 설명을 참조할 수 있다.

도 5에는 롤러 베어링(20)이 어떻게 지지 아암(1)(도 1 참조)에 지지되는지 도시되어 있다. 지지 아암(1)은 일반적으로 금속으로 구성되는 반면, 롤러 베어링(20)은 바람직하게는 전체가 세라믹으로 제조된다. 따라서, 롤러 베어링(20)과 지지 아암(1)의 팽창 계수는 상당한 차이가 있으며, 롤러 베어링(20)을 지지 아암(1)에 고정하기 위한 방안이 필요하다.

도 7 내지 도 11은, 롤러 베어링이 억지 끼워 맞춤 또는 형상 맞춤으로 고정되는 롤러 베어링 고정의 서로 다른 변형예들을 개략적으로 도시하고 있다.

도 7은 제1 변형된 지지 아암(34)을 개략적으로 도시한 것으로, 롤러 베어링(20)이 바아 형태의 클램핑 요소(35)에 의해 고정된다. 상기 클램핑 요소(35)는 둘레의 지지 아암 재료보다 높은 열 팽창 계수를 가진다. 따라서, 상기 클램핑 요소(35)의 재료는 상기 클램핑 요소(35)가 롤러 베어링 외부 링(21)을 반대편에 놓인 지지 아암(34)의 베어링 마운트의 벽 영역(36)에 대하여 가압하도록 선택되며, 상기 베어링 마운트는 롤러 베어링 외부 링(21)이 파쇄되지 않게 롤러 베어링(20)을 수용한다.

도 8 및 도 9는 제2 변형된 지지 아암(37)을 개략적으로 도시한 것으로, 변형된 편향 롤러(38)가 롤러 베어링(20)을 통해 고정된다. 변형된 편향 롤러(38)의 롤러 저널(39) 위에는 충돌 바디 홀더(41)의 로우 블록(40)이 나사(42)를 통해 고정되어 있다. 동시에, 로우 블록(40)은 롤러 베어링(20)의 내부 링(22)을 수용하는 그루브를 위한 측면 경계로 사용된다. 도 8에는, 도 5 및 도 6에 도시된 갭들(방사상 베어링 갭(25) 및 탄성 밀봉 디스크들(29, 30)로 채워진 축 방향 갭들)이 도시되어 있지 않으나, 실제로 상기 갭들은 도 8에 따른 실시예에서도 제공된다.

또한, 충돌 바디 홀더(41)는 로우 블록(40)에 배열된 충돌 바디 마운트(67) 및 고정 요소(43)를 포함하며, 이 고정 요소는 볼 형태의 충동 바디(44)를 충돌 바디 마운트(67)에 대하여 클램핑 하기 위해 외부 나사산을 가지고 로우 블록(40)의 내부 나사산에 조여질 수 있다. 롤러 저널(39)과 롤러 베어링(20)은 제2 변형된 지지 아암(37)의 베어링 마운트(45)에 수용될 수 있다. 베어링 외부 링(21)과 베어링 마운트(45) 벽 사이에는 일정한 외부 반경을 가지는 환형 쐐기 요소(46)가 배열된다. 쐐기 요소(46)는 축방향으로 뻗은 쐐기 피스(47)와 방사항 방향의 단부 피스(48)를 포함한다. 일정한 외부 지름을 가지고, 쐐기 피스(47)의 내부 지름은 단부 피스(48)로부터 반대쪽 단부 방향으로 약간 증가한다. 쐐기 피스(47)는 베어링 외부 링(21)과 제2 변형된 지지 아암(37)의 베어링 마운트(45)의 내벽 사이의 거리를 연결한다. 제2 변형된 지지 아암(37)의 증가한 선형 열 팽창으로 인해 베어링 외부 링(21)과 베어링 마운트(45)의 벽 사이의 거리가 커진다면, 베어링 외부 링(21)을 베어링 마운트(45)에 클램핑 유지하기 위해 쐐기 요소(46)는 축방향으로 슬라이딩 될 수 있다.

제2 변형된 지지 아암(37)의 고정 브라켓(49)은 스프링(50)을 팽팽하게 하며, 스프링은 고정 브라켓(49)과 쐐기 요소(46)의 단부 피스(48) 사이에서 텐션을 받아, 상기 스프링(50)은 베어링 외부 링(21)과 베어링 마운트(45)의 내벽 사이의 간격이 증가하자마자 쐐기 요소(46)의 이동을 유발한다. 상기 스프링(50)으로부터 쐐기 요소(46)에 작용하는 힘의 크기는, 먼저 전술한 움직임을 보장하나 다른 한편으로 장치가 전체적으로 냉각될 때 롤러 베어링(20)의 파쇄를 억제하기 위해 제2 변형된 지지 아암이 냉각될 때 쐐기 요소(46)의 백 슬라이딩(back sliding)이 가능할 정도이어야 한다. 백 슬라이딩은 쐐기 요소(46)의 적합한 형태를 통해, 예를 들어 주어진 경계 조건에서 자가 잠김 각보다 큰 쐐기 각을 통해 가능할 수 있다.

제2 변형된 지지 아암(37)이 장치 전체에 설치될 경우, 탄성 카운터 요소(예를 들어, 도 2에 도시된 카운터 요소(12))가 제2 변형된 지지 아암(37)에 작용하게 되어, 조립이 완료된 장치의 경우, 충돌 바디(44)가 고정 브라켓(49)의 멈춤 플레이트(51)에 대항하여 놓인다. 이러한 방식으로 변형된 편향 롤러(38)는 지지 아암들 사이에 확실하게 고정된다. 대조적으로, 도 8은 선조립 상태를 도시한 것으로, 충돌 바디(44)는 멈춤 플레이트(51)에 대해 거리를 두고 있다.

도 9는 상기 제2 변형된 지지 아암(37)의 측면도를 도시하고 있다. 고정 브라켓(49) 아래에 스프링(50)이 보인다. 제2 변형된 지지 아암(37)의 베어링 마운트(45)는 세 개의 그루브(52)를 구비하며, 각각의 그루브는 쐐기 요소(46)의 확장부(53)에 삽입된다. 이로 인해, 베어링 마운트(45)에서 쐐기 요소의 비틀림이 억제된다.

도 10은 제3 변형된 지지 아암(54)을 도시한 것으로, 챔퍼(chamfer)(56)를 갖는 베어링 마운트(55)를 구비한다. 여기서 단지 개략적으로 도시된 롤러 베어링(20)의 외부 링은 대응하는 챔퍼를 구비하므로 높은 온도에서 베어링 마운트(55)의 확장으로 인해 롤러 베어링 외부 링(21)이 더 이상 주변에서 클램핑 되지 않지만, 상기 챔퍼(56)는 제3 변형된 지지 아암(54)의 롤러 베어링의 비틀림을 억제한다. 도 10에는 이러한 변형예가 단지 개략적으로만 도시되어 있다.

도 11은 제4 변형된 지지 아암(57)을 도시한 것으로, 두 개의 타이 로드 바(58)에 의해 롤러 베어링(도시되지 않음)의 클랭핑을 제공한다. 타이 로드 바(58)는, 롤러 베어링(도시되지 않음)의 열 팽창 계수와 가능한 가까운, 이상적으로는 동일한, 열 팽창 계수를 가진다. 따라서, 타이 로드 바(58)는, 롤러 베어링과 예를 들어 동일한 재료, 예컨대 세라믹으로 구성될 수 있다. 이로써, 제4의 변형된 지지 아암(57)의 두 개의 별도의 부품(60, 61)으로 형성된 롤러 베어링 마운트(59)의 열적 유도 팽창은 롤러 베어링 자체의, 경우에 따라 타이 로드 바(58)의 종방향의, 선형 열 팽창에 실질적으로 대응한다.

마지막으로, 도 12는 볼 형태의 충돌 바디(44)를 가지는 충돌 바디 홀더(62)의 변형예를 상세하게 도시하고 있다. 로우 블록(63)은 편향 롤러의 롤러 저널에 고정되는데 사용될 수 있는 나사(도시되지 않음)를 위한 마운트(64)를 가진다. 로우 블록(63)에는 예를 들어 나사 연결(도시되지 않음)을 통해 충동 바디 마운트(65)가 고정된다. 나사산 연결(도시되지 않음)을 통해 로우 블록(63)에 조여질 수 있는 고정 요소(66)가 충돌 바디(44)를 충돌 바디 마운트(65)에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 상기 나사 연결은 마모성 부품인 충동 바디(44)의 재조립을 용이하게 한다.

1: 지지 아암
2: 지지 아암
3: 편향 롤러
4: 고정 베어링
5: 플로팅 베어링
6: 크로스 멤버
7: 플로팅 베어링 하우징
8: 슬라이딩 유닛
9: 롤러
10: 아암 고정 장치
11: 안정화 유닛
12: 탄성 카운터 요소
13: 베이스 요소
14: 스프링 요소
15: 지지 아암-멈춤 요소
16L 충동 바디
17: 고정 브라켓
18: 멈춤 플레이트
19: 제한 멈춤 요소
20: 롤러 베어링
21: 외부 링
22: 내부 링
23: 롤러 저널
24: 롤러 바디
25: 베어링 갭
26: 그루브
27: 경계 디스크
28: 경계 디스크
29: 탄성 밀봉 디스크
30: 탄성 밀봉 디스크
31: 플레인 베어링
32: 플레인 베어링 쉘
33: 플레인 베어링 내부 링
34: 제1 변형된 지지 아암
35: 클램핑 요소
36: 벽 영역
37: 제2 변형된 지지 아암
38: 변형된 편향 롤러
39: 롤러 저널
40: 로우 블록
41: 충동 바디 홀더
42: 나사
43: 고정 요소
44: 충동 바디
45: 베어링 마운트
46: 환형 쐐기 요소
47: 쐐기 피스
48: 단부 피스
49: 고정 브라켓
50: 스프링
51: 멈춤 플레이트
52: 그루브
53: 쐐기 요소의 확장부
54: 제3 변형된 지지 아암
55: 베어링 마운트
56: 챔퍼
57: 제4 변형된 지지 아암
58: 타이 로드 바
59: 롤러 베어링 마운트
60: 지지 아암-부품
61: 지지 아암-부품
62: 충돌 바디 홀더
63: 로우 블록
64: 나사용 마운트
65: 충돌 바디 마운트
66: 고정 요소
67: 충돌 바디 마운트

Claims

지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 설치된 편향 롤러(3, 38) 및 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)을 홀딩하는 캐리어 장치를 포함하는, 뜨거운 매체에서 스트립을 가이드 하는 장치에 있어서,
상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57) 중 하나는 플로팅 베어링(5)을 통해 캐리어 장치에 설치되고, 상기 플로팅 베어링(5)은 상기 캐리어 장치에 설치된 지지 아암이 상기 편향 롤러(3, 38)의 종방향에 평행하게 이동할 수 있도록 하며,
상기 플로팅 베어링(5)에 설치된 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 상기 편향 롤러(3, 38)의 종방향에 평행하게 작용하는 탄성 카운터 요소(12)가 제공되어, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57) 사이의 거리가 증가하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 캐리어 장치는 크로스 멤버(6)인 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플로팅 베어링(5)에 의해 설치된 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)을 캐리어 장치에 고정하기 위한 고정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 플로팅 베어링(5)에 설치된 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)의 이동을 제한하기 위해, 위치 조절가능한 지지 아암-멈춤 요소(15)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 편향 롤러(3, 38)는 롤러 저널(23, 39) 및 각각의 저널 베어링 (20, 31)을 통해 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 설치되고, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에는 롤러 저널(23, 39)을 위한 롤러-멈춤 요소(18)가 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은 뜨거운 매체에 대해 캡슐화되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은 롤러 베어링인 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은 플레인 베어링인 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은 전체적으로 세라믹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 저널 베어링 (20, 31)과 롤러 저널(23, 39) 사이에는 베어링 갭(25)이 방사상 방향으로 제공되고, 상기 베어링 갭(25)은 용융된 재료가 유입되지 않도록 밀봉되는 것을 특징으로 하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 베어링 갭(25)을 밀봉하기 위해, 상기 저널 베어링 (20, 31)에서 축방향으로 놓이는 적어도 하나의 탄성 밀봉 디스크(29, 30)가 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
제11항에 있어서,
상기 적어도 하나의 탄성 밀봉 디스크(29, 30)는 흑연을 포함하거나 또는 흑연으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 롤러 저널에는, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 축방향으로 충돌하는 충돌 바디(16, 44)가 분리 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제13항에 있어서,
상기 충돌 바디(16, 44)의 분리 가능한 고정을 위해 하나 또는 다수의 나사 연결이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)이 각각의 지지 아암(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 설치되어, 상기 저널 베어링 (20, 31)의 외부 에지에 맞물리는 억지 끼워 맞춤 또는 형상 끼워 맞춤을 통해 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)이 베어링 마운트(45, 55)로부터 분리되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은, 상기 저널 베어링 (20, 31) 및 각각의 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)에 맞물리는 클램핑 바디(35, 46)를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제16항에 있어서,
상기 클램핑 바디(35, 46)는, 상기 지지 아암(1, 2, 34, 37, 54, 57)의 재료보다 높은 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제17항에 있어서,
상기 클램핑 바디(35, 46)는 바아 형태인 것을 특징으로 하는 장치.
제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 클램핑 바디(35, 46)는 환형인 것을 특징으로 하는 장치.
제19항에 있어서,
상기 환형 클램핑 바디(35, 46)는 축방향으로 두께가 감소하는 쐐기형 단면의 환형 쐐기 피스(47)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서,
상기 클램핑 바디(35, 46)에 축방향으로 작용하는 탄성 스프링 요소(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서,
적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)은 적어도 하나의 타이 로드 바(58)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
제22항에 있어서,
적어도 하나의 타이 로드 바는, 상기 베어링 마운트(45, 55)를 형성하는 분리된 두 개의 지지 아암-부품(60, 61) 사이에서 작용하고, 상기 지지 아암들(1, 2, 34, 37, 54, 57)의 재료보다 낮은 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제15항에 있어서,
상기 베어링 마운트(45, 55)는 적어도 하나의 저널 베어링 (20, 31)에 형상 끼워 맞춤으로 작용하는 챔퍼(chamfer)를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.