(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内輪と、外輪と、ころと、保持器と、内輪の両側面に固定され、ころの端面との摺動面を有するつば輪と、を備え、
前記内輪と外輪ところは窒化珪素製であり、
前記保持器は純タンタル製であり、
前記つば輪は、Ｃ／Ｃコンポジット、Ｃ／ＳｉＣコンポジット、純タンタル、およびタンタルにタングステンを１０％含有する合金のうちの一つの材料で形成されたことを特徴とする溶融金属中で使用される転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転がり軸受に関し、特に、連続溶融めっき浴等の高温液体中に浸漬されるロール支持装置に組み込まれる転がり軸受として好適なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鋼帯表面に他の金属のめっき層を形成する場合、電気化学的処理によるめっきの他、金属を溶融させためっき浴中に鋼帯を浸漬する所謂溶融めっき浴による処理が広く行われている。このような溶融めっき浴により、鋼帯の表面に例えば亜鉛めっきを施す場合には、実開昭６１−９０８５２号公報に開示されているような連続溶融めっき装置が使用される。
【０００３】
この装置は、図５，６に示すように、支持アームＡによってめっき浴８内にシンクロールＲ1 とサポートロールＲ2 が配置され、めっき浴８内に導かれた鋼帯Ｓが、シンクロールＲ1 で方向転換し、サポートロールＲ2 を経てめっき浴８から出ていくように構成されている。シンクロールＲ1 とサポートロールＲ2 の回転軸は、転がり軸受１を介して支持アームＡの先端部に回転自在に支持されており、この転がり軸受１は高温の溶融亜鉛に浸漬された状態で使用されるため、通常は、耐熱性および耐摩耗性等の要求から窒化珪素などのセラミックス製のものが使用される。また、このような溶融金属中で使用される転がり軸受１では、例えば、つば付き外輪とつば付き内輪を有するころ軸受が使用され、これらの軸受構成部材は窒化珪素製である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなつば付き軌道輪およびころが窒化珪素製であるころ軸受は、溶融金属中では転がり滑り面の潤滑が期待できないため、回転中にアキシャル荷重の負荷またはころのスキューにより、すべり接触をしている軌道輪のつば側面ところの端面にかじり傷が生じやすく、このかじり傷からつばが欠けたり、ころの端面が欠けたりして軸受寿命が短くなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決することを課題とするものであり、溶融金属中で使用しても軌道輪のつば側面ところの端面にかじり傷が生じ難い転がり軸受を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、内輪と、外輪と、ころと、保持器と、内輪の両側面に固定され、ころの端面との摺動面を有するつば輪と、を備え、前記内輪と外輪ところは窒化珪素製であり、前記保持器は純タンタル製であり、前記つば輪は、Ｃ／Ｃコンポジット、Ｃ／ＳｉＣコンポジット、純タンタル、およびタンタルにタングステンを１０％含有する合金のうちの一つの材料で形成されたことを特徴とする溶融金属中で使用される転がり軸受を提供する。
【０００７】
また、前記炭素系繊維強化カーボンとは、カーボン材からなるマトリックスが炭素系の繊維で強化されたものであり、炭素系繊維として炭素繊維を使用したＣ／Ｃコンポジットや、炭素系繊維として炭化珪素繊維を使用したＣ／ＳｉＣコンポジットが挙げられる。
【０００８】
また、純タンタルまたはタンタルにタングステンを１０％以下の範囲で含有する合金は、窒化珪素より軟らかく耐食性および耐摩耗性が高いため、ころが窒化珪素製である場合には前記合金を前記つば輪の材料とすることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は、この実施形態の転がり軸受を示す断面図であり、溶融金属の入っためっき浴中に配置されるロールＲの支持に適用した例を示している。
この図に示すように、この転がり軸受１は、内輪１１、外輪１２、円筒ころ１３、保持器１４、および内輪側に配置された一対のつば輪１５で構成される円筒ころ軸受である。この外輪１２の外周面は凸状の球面に形成されており、同じ曲率の凹状の球面を内周面に有する調心輪２が、外輪１２の外周面に装着されている。この調心輪２は、ロールの曲がりや取付け時のミスアライメントを吸収するためのものである。
【００１０】
また、保持器１４は二分割型のものであって、一方の案内面およびポケット部分を形成するポケット部材１４ａと、他方の案内面を形成する案内部材１４ｂと、これらを結合するボルト１４ｃおよびナット１４ｄとで構成されている。
内輪１１、外輪１２、および円筒ころ１３は窒化珪素製であり、つば輪１５は、Ｃ／Ｃコンポジット、Ｃ／ＳｉＣコンポジット、もしくは純タンタル、またはタンタルにタングステンを１０％以下の範囲で含有する合金で形成され、保持器１４のポケット部材１４ａと案内部材１４ｂはＣ／ＣコンポジットまたはＣ／ＳｉＣコンポジット製であり、ボルト１４ｃとナット１４ｄは純タンタル製であり、調心輪２はＣ／ＳｉＣコンポジットで形成されている。
【００１１】
また、この転がり軸受１は、ロールＲの回転軸Ｊの先端部に外嵌され、回転軸Ｊの基部側に外嵌された円筒状のスリーブ３１と、回転軸Ｊの先端面を覆う蓋状のスリーブ３２とで、転がり軸受１の両つば輪１５が挟持されている。また、この転がり軸受１は、調心輪２の外周面に外嵌する外周部材４ａと、調心輪２および外周部材４ａの軸方向各端面に接触配置される端面部材４ｂ，４ｃとで構成される軸受箱４内に取付けられている。
【００１２】
このように、円筒ころ１３と摺動するつば輪１５および保持器１４（ポケット部材１４ａ、案内部材１４ｂ）を、自己潤滑性のあるＣ／Ｃコンポジット、Ｃ／ＳｉＣコンポジット、もしくは窒化珪素より軟らかく耐食性および耐摩耗性の高い、純タンタル又はタンタルにタングステンを１０％以下の範囲で含有する合金で形成したため、円筒ころ１３の端面とつば輪１５および保持器１４とのすべり接触によりつばやころ端面にかじり傷が生じない。これにより軸受寿命が長くなる。
【００１４】
【実施例】
本発明の効果を確認するために行った実施例について以下に説明する。
図２に示すような装置を用いて、つば輪の摩耗試験を行った。すなわち、回転軸Ｊの先端に、内輪１１、外輪１２、円筒ころ１３、前記実施形態と同様の二分割の保持器１４、および内輪側に配置された一対のつば輪１５で構成される円筒ころ軸受１０（外径６２ｍｍ、内径３０ｍｍ、幅１６ｍｍ）を取付け、この円筒ころ軸受１０を円筒状の軸受箱４内に取り付けた。
【００１５】
つば輪１５の材質は下記の表１に示す６種類とし、実施例１〜４および比較例１については、図３（ａ）に示すようなつば輪１５が内輪１１と別体の構造であって、つば輪１５以外の各軸受構成部材の材質は、内輪１１、外輪１２、および円筒ころ１３は窒化珪素製、保持器１４の各部材は純タンタル製とした。比較例２については、図２とは異なり、図３（ｂ）に示すようなつば付き内輪１１ａ（つば部１１ｂを有する内輪）を使用し、その材質を表１につば輪の材質として表示した。これ以外の各軸受構成部材の材質は実施例１〜４および比較例１と同じにした。
【００１６】
また、円板状の押さえ蓋５を回転軸Ｊの先端面側に配置し、この押さえ蓋５の板面を回転軸Ｊに取り付けた円筒ころ軸受１０のつば輪１５に押し当てて、回転軸Ｊと押さえ蓋５をボルト６で固定した。
そして、軸受箱４の外周面に負荷レバー７を取り付けた状態で、溶融亜鉛浴８内に回転軸Ｊと一体の円筒ころ軸受１０を入れ、ヒータ９で浴８内の温度を一定に保持し、負荷レバー７でラジアル負荷Ｐをかけながら下記の条件で回転軸Ｊを回転させた。
＜試験条件＞
溶融金属の種類：Ｚｎ＋０．１５ｗｔ％Ａｌ
溶融金属の温度：４５０℃
回転速度      ：３００ｒｐｍ
ラジアル荷重  ：９８Ｎ
回転時間      ：３時間
所定時間回転させた後、円筒ころ軸受１０を溶融亜鉛浴８から出して放冷し、その後にこの円筒ころ軸受１０を分解してつばの摩耗量を測定した。摩耗量の測定は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、回転試験にかける前のつば輪１５の厚さまたはつば部１１ｂの厚さＷをマイクロメータで測定しておき、この値Ｗと回転試験後のつば輪１５の厚さまたはつば部１１ｂの厚さＷ’との差（Ｗ−Ｗ’）を算出することにより行った。つば輪１５またはつば部１１ｂの円周方向においてつば摩耗量にばらつきがある場合には、各つば輪１５またはつば部１１ｂについて円周上６か所で厚さの差（Ｗ−Ｗ’）を算出し、計１２測定値の平均をつば摩耗量とした。このようにして得られた試験結果を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】
0003801675.tif 000002
【００１８】
この表から分かるように、実施例１〜４のつば摩耗量は比較例１，２のつば摩耗量の半分以下に抑えられており、本発明の転がり軸受によってつば摩耗量が大幅に低減でき、転がり寿命の大幅な延長が見込まれることが証明された。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の転がり軸受によれば、潤滑剤なしでも、つば輪の摺動面ところの端面にかじり傷が生じ難いため、溶融金属中で使用しても破損することなく長期間使用することが可能であり、連続溶融めっき浴のロール支持装置にかかるメンテナンス費の低減や、めっき鋼板の生産性の向上に効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の転がり軸受を示す断面図である。
【図２】実施例において使用したつば輪の摩耗試験装置を示す概要図である。
【図３】（ａ）実施例において使用した転がり軸受、（ｂ）比較例において使用した転がり軸受を示す断面図である。
【図４】つば摩耗量の測定方法について説明した（ａ）つば輪の断面図、（ｂ）つば付き内輪の断面図である。
【図５】従来の連続溶融めっき装置を示す概要図である。
【図６】図５のロール支持装置を示す（Ｂ−Ｂ線断面に相当する）図である。
【符号の説明】
１    円筒ころ軸受（転がり軸受）
１１  内輪
１２  外輪
１３  ころ
１４  保持器
１５  つば輪
【図１】
0003801675.tif 000003
【図２】
0003801675.tif 000004
【図３】
0003801675.tif 000005
【図４】
0003801675.tif 000006
【図５】
0003801675.tif 000007
【図６】
0003801675.tif 000008