JP2003530484A - コーティング装置 - Google Patents

コーティング装置

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JP2003530484A
JP2003530484A JP2001575250A JP2001575250A JP2003530484A JP 2003530484 A JP2003530484 A JP 2003530484A JP 2001575250 A JP2001575250 A JP 2001575250A JP 2001575250 A JP2001575250 A JP 2001575250A JP 2003530484 A JP2003530484 A JP 2003530484A
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shaft
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coating apparatus
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プラッツァー,ヴィルフリード
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バンド−ジンク ゲーエムベーハー
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 非磁気金属の溶解物(14)中で金属帯(12)をコーティングするためのコーティング装置であって、金属帯(12)を案内するための、溶解物(14)中で回転可能な軸(16)を備える。軸(16)は、その固定部(281 )が封入された磁気軸受である軸受(261 )で支持される。従って、金属溶解物中において軸による非接触的な支持が得られ、それによって、軸受の磨耗が大幅に減少し、かつ軸受の寿命が延長する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非磁気金属の溶解物中で金属帯をコーティングするためのコーティ
ング装置に関する。
【0002】
【従来技術】
金属帯をコーティングするためのコーティング装置は、例えば金属帯及びシー
トに亜鉛めっきを施すために使用される。これを達成するために、金属帯は、約
450℃の温度の亜鉛溶解物中から引き出される。金属帯は、連続的に亜鉛溶解
物中に浸され、溶解物内の回転軸によって上方向に偏向され、かつ亜鉛溶解物か
ら上方向に移動する。溶解物中において、軸は開放滑動軸受内に支持されており
、該滑動軸受は、全体に行き渡っている多大な力、高温の亜鉛溶解物、及び亜鉛
溶解物の化学的反応によって大幅に磨耗する。絶え間なく動作するコーティング
装置において、滑動軸受はたった数日で交換しなければならない状態にまで磨耗
してしまう。案内ローラの2個の軸受を交換するには数時間を要し、1億〜2億
ドイツマルクのコーティング装置にかかる重大なコスト要因を呈する。
【0003】
【特許文献1】 特開平3−197658号公報
【特許文献2】 米国特許第1777139号明細書
【0004】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するための手段】
本発明の目的は、溶解物中で回転可能な軸の寿命を延長させることである。
【0005】 本発明によれば、請求項1の特徴により目的が達成される。
【0006】 本発明のコーティング装置において、軸受は、その固定軸受部が封入された磁
気軸受である。磁気軸受は、軸受部において軸の軸スタッブを非接触的に支持す
る。非接触軸受により、固定軸受部及び軸スタッブの機械的摩滅が最小限に減少
される。滑動軸受以外に、摩滅を最小にするよう軸受部のコーティングを最適化
する必要はないが、金属溶解物に対する耐性が非常に高いコーティングを設ける
ことにしてもよい。例えば亜鉛溶解物は450℃〜470℃の作業温度で酸のよ
うに作用するため、著しい摩滅、腐食にそれ以上晒されないようにする耐酸コー
ティングを軸受に施す量が大幅に減少される。これにより、非接触軸受によって
軸受部の機械的摩滅が大幅に回避されるため、経済的な軸受部用耐酸コーティン
グを使用でき、腐食を減じることができる。これら2つの効果によって、軸受の
寿命を滑動軸受の寿命の倍に増加することができる。磁気軸受を使用すれば、亜
鉛溶解物中での磁気軸受の寿命も数週間に延長することが可能である。
【0007】 封入した固定軸受部と、軸の軸スタッブとの間には開放した連続的な隙間が残
存するため、軸スタッブは固定軸受部において浮いた状態で保持され、軸スタッ
ブは固定軸受部とは接触しない。したがって、軸はほぼ抵抗なく回転する。固定
軸受部及び軸スタッブの間の連続的な隙間において磁場を遮蔽してはならないた
め、磁気軸受は、亜鉛等の非磁気金属の溶解物中における使用にのみ適している
【0008】 固定軸受部を封入する物としては、融点が600℃を超える、非磁気及び耐高
温物質からなる軸受ハウジングがある。封入物は、例えばステンレス鋼によって
具現化してもよい。
【0009】 好ましくは、軸受ハウジングに、固定軸受部の磁気要素を冷却するための冷却
ガスを供給する。一般的には、磁気要素は低作業温度で効率の高いソレノイドで
あり、すなわち、これによって発生した磁場は低作業温度でより強固になる。さ
らに、ハウジングは、ガス漏れ流を検出するガス圧力センサを収容することがで
きる。これは、例えば、軸受ハウジング内でガス圧力を検出する圧力センサであ
ってもよい。軸受ハウジング内の圧力降下は、軸受ハウジング内での漏れを示し
ており、軸受ハウジングへの損傷を直ちに検出することが可能であり、かつより
大きな損傷を回避することが可能である。冷却ガスは、軸受ハウジングの漏れ穴
を介して外部に流出することができるよう、圧力下で軸受ハウジングに供給され
るため、金属溶解物が軸受ハウジング内に侵入するのを防止することが可能であ
り、その結果、磁気軸受に対する深刻な損傷を回避することが可能である。
【0010】 好ましくは、軸は、亜鉛溶解物中に金属帯を偏向又は案内するための浸漬ロー
ラを用いる。また、軸は、帯の引張りを制御するための、又は金属帯を正確に配
置するための案内ローラとして具現化してもよい。
【0011】 好ましい実施形態によれば、軸受はセラミック緊急移動挿入部を備える。セラ
ミック挿入部は、軸受ハウジングの内面に取り付けられているため、固定軸受部
の磁気要素に欠陥が生じると、軸の軸スタッブがセラミック挿入部上を移動する
。これにより、セラミック挿入部よりも柔軟な軸の軸スタッブのみが腐食又は損
傷する。その後、軸スタッブを、比較的単純な方法で修復あるいは交換すること
が可能である。そのため、軸受は、磁気軸受欠陥であるより大きな損傷を回避す
る緊急移動特性を有する。
【0012】 好ましい実施形態によれば、軸の軸スタッブ及び/ 又は軸受ハウジングには、
炭化タングステン層又はセラミック層が設けられる。両方のコーティングとも、
耐酸性が高いため、亜鉛溶解物のような強い酸状の金属溶解物による腐食に対し
て優れた保護が得られる。
【0013】 好ましくは、軸の軸スタッブは磁気材料からなり、固定軸受部は、軸受部内で
軸スタッブを非接触的に保持する、磁場を発生させる磁気要素を備える。磁気要
素はソレノイドであってよい。ソレノイドは、発生した磁場の強度を制御できる
点で有益である。そのため、全体に行き渡った応力や回転数等に従って、磁場の
強度を所与の条件に適合させることが可能である。これにより、軸スタッブ及び
軸受ハウジングの間の隙間を、外周部全体にかけて実質的に一定に維持すること
が可能である。
【0014】 好ましくは、軸受をラジアル軸受として設計し、単数又は複数の磁気要素を軸
スタッブに対して径方向に配置する。さらに、軸受を、1個の磁気要素を軸スタ
ッブの軸方向に配置したアキシアル軸受として設計することが可能である。これ
により、軸は、径方向及び軸方向の両方において非接触的に支持される。
【0015】 好ましい実施形態によれば、固定軸受部における軸スタッブの径方向及び/又
は軸方向の位置を検出するセンサを設ける。センサが検出した軸受部におけるス
タッブの位置によって、制御装置が、磁気要素により発生した磁場の大きさを制
御する。そのため、軸受ハウジング及び軸スタッブ間の隙間が一定に維持される
。隙間高さの偏差は、センサによって即座に検出可能であり、かつ、これに対応
して磁気要素を制御することで補正することが可能である。
【0016】 好ましくは、軸受部は複数の磁気要素を備え、軸スタッブは極片を備え、磁気
要素が、軸スタッブの極片を介して軸を駆動する回転磁場を発生させる。なお、
軸をかご型モータとして設計することも可能であり、軸のその長手方向に沿って
複数の絶縁銅線を配置して、相互に電気接続してもよい。ここで、軸は、一般的
に軸によって案内される金属帯の帯速度に近似の外周速度にて駆動される。その
ため、金属帯及び軸間の滑りが回避され、それによって、溶解金属による金属帯
のコーティングがより均一に、そしてより欠陥のないものとなる。
【0017】 好ましい実施形態によれば、軸受は加熱装置を有する。加熱装置の目的は、軸
受を、金属溶解物から取り出した後にも非常に高い温度に維持することで、軸受
ハウジング及び軸スタッブ間の外周隙間内の溶解金属を、軸スタッブが軸受ハウ
ジングから取り出されるまで液状のまま保つことができる。
【0018】 好ましい実施形態によれば、軸受部は、その外周部にかけて等間隔で分布した
4個の磁気要素を備える。コーティング装置の動作中に軸上に力が作用した合力
は、2個の磁気要素の間に、すなわち2個の磁気要素に対して45°の角度内に
入らなくてはならない。軸上に作用する力により、軸は常に磁気要素間の安定位
置に保持される。4個よりも多い磁気要素を外周部分にかけて配置してもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0020】 図1は、コーティング装置10の簡略化した側部立面図である。金属帯12の
表面に亜鉛の薄い層を設けるために、金属帯12を亜鉛溶解物14中に案内する
。亜鉛溶解物14の温度は450〜470℃である。金属帯12は亜鉛溶解物中
に、水平に対して30°〜45°の角度で導入され、溶解物14内で、第1回転
可能軸16によって上方に向かって偏向されるため、金属帯12' が、亜鉛溶解
物14から上方向垂直に向かって案内される。第1軸16周囲部での金属帯12
、12' の接触角度は120〜135°である。金属帯14の張力は1.0〜5
.0tである。
【0021】 亜鉛溶解物14から垂直に出てくる金属帯12' は、亜鉛溶解物14中で、そ
の全体幅にかけて第2軸18と接触することで、金属帯12' の水平フラッピン
グが湿潤する。第2軸18は可動案内アーム20にて吊り下げられており、可動
案内アーム20は旋回可能に支持され、その旋回運動は対応する湿潤エレメント
により湿潤される。さらに、案内アーム20、そして第2軸18が金属帯12'
を横切る。軸16、18の両方ともに、溶解物14中に浸漬している。
【0022】 亜鉛溶解物14から垂直に出ている金属帯12' の両側には、ガスノズル22
、24が配置されており、このノズルを介してガス流が金属12' の両側に吹き
つけられる。このガス流により、金属帯12' 上の液体亜鉛層の厚みは所定の厚
みに減少される。
【0023】 第1軸16は、亜鉛溶解物14中で2つの旋回アーム171 、172 によって
保持される。磨耗を補うためのメンテナンス及び修理を目的として、軸16を亜
鉛溶解物14中から引き揚げることが可能である。また、案内軸18を備えた案
内アーム20も、この目的で亜鉛溶解物中から引き揚げることが可能である。ア
ーム171 、172 、20は、トラバースを交換することで溶解物14中から引
き揚げられる。
【0024】 とりわけ図2から明白であるように、2つの旋回アーム171 、172 の浸漬
した端部には、軸受261 、262 が設けられており、この軸受を介して、偏向
軸16が旋回アーム171 、172 にて回転可能に支持されている。2つの軸受
261 、262 は、封入された固定軸受部281 、282 と、工具鋼等の磁気金
属の、軸16の2個の軸スタッブ301 、302 とによって形成された磁気軸受
である。
【0025】 図3に示すように、固定軸受部281 は、例えば1.4571又は1.440
4のステンレス鋼等の非磁気金属材料からなる液漏れ防止軸受ハウジング32に
ある。5個のソレノイド341 〜344 、36は、すべて軸受ハウジング32中
に固定されている。軸スタッブ301 に対して径方向に配置された4個のソレノ
イド341 〜344 の各々は、相互に90°未満の角度を有して、また、軸16
に作用するすべての力の合力に約45°未満の角度を有して配置される。
【0026】 磁気要素341 〜344 、36は制御装置38及び増幅器40によって制御さ
れているため、軸スタッブ301 、302 が、軸受ハウジング32で包囲された
円形の円筒形空間において浮いた状態で保持される。軸スタッブ301 及び軸受
ハウジング間には、外周に沿って延びる隙間42が残存し、この隙間は亜鉛溶解
物によって充填される。亜鉛は非磁気金属であるため、外周隙間42内の亜鉛溶
解物によって、ソレノイド341 〜344 、36によって生じた磁場の影響を受
けない。
【0027】 軸受ハウジング32のシリンダ状凹部41の上半分において、セラミック緊急
移動挿入部44が固定され、磁気要素34、36の故障の際、軸スタッブ301 がステンレス鋼の軸受ハウジング壁32を研磨するのを防止し、これによって、
亜鉛溶解物を軸受ハウジング32に侵入させる。また、セラミック緊急移動挿入
部はカップ状であってよく、凹部41全体を充填することが可能である。
【0028】 軸受ハウジング32には、軸受ハウジング32に対して、軸スタッブ301
は軸16の軸方向及び径方向の位置を判断する複数の距離センサ46、48が配
置されている。センサ46、48及び制御装置38は電気的に接続されており、
制御装置38はセンサ信号を評価し、その評価に従ってソレノイドを制御する。
【0029】 軸スタッブ301 は5個のラジアル溝50を有しており、そのため5個の極片
52が上昇位置に形成される。制御装置を介して、径方向に配置されたソレノイ
ド34が回転磁場を発生させるため、トルクが軸スタッブ301 に伝わり、これ
により軸が回転する。動作時には、軸16は約25〜200rpmで駆動される
【0030】 図2に示すように、コーティング装置10のガス供給部は、ガス冷却器60を
備えたガスタンク58である。使用するガスは窒素である。冷却された窒素ガス
は、対応するガス管621 、622 を通ってガスタンク58から押し出され、ガ
スポンプ61によって軸受ハウジング281 、282 内へ流入し、対応する戻り
ガス管641 、642 を通ってガスタンク58に戻る。軸受ハウジングにおいて
、窒素ガスは、効率の向上を目的として主にソレノイド34、36を冷却する。
【0031】 軸受ハウジング32に設けられた圧力センサ66は、軸受ハウジング32の内
部のガス圧を定期的に監視する。例えば軸受ハウジングにおける漏れによって圧
力が降下すると、アラームが即刻作動し、次いで、軸受281 、282 が亜鉛槽
から極力早く引き揚げられる。ポンプ61は窒素ガスの圧力を上昇させるため、
窒素ガスが軸受ハウジングの漏れ穴を通って外部に流出し、これにより亜鉛溶解
物がこの漏れ穴に侵入することを防止する。
【0032】 カップ状凹部41付近において、軸受ハウジング32に加熱要素(図示せず)
が設けられており、該加熱要素は、軸受26が亜鉛溶解物から旋回した際に、亜
鉛溶解物が凹部41から移動するまでの十分な間、又は、軸受26が取り外され
るまで、軸受261 、262 を暖かい温度に維持する。
【0033】 始動以前に、融点の低い金属製の金属スリーブを隙間42に設けてもよく、こ
の金属スリーブは、設置を開始する前に軸スタッブ30上に押着され、軸スタッ
ブ301 及び軸受ハウジング32間の隙間42を充填する。設置の始動後、ソレ
ノイド34が既に動作している一方で、スリーブは高温の亜鉛溶解物中で溶解す
る。このスリーブを使用することで、始動時に既に軸スタッブ301 を固定軸受
部261 、262 内の中心に配置し、また始動後には、スリーブは溶解し、軸ス
タッブ301 及びハウジング32間の隙間42が現れる。
【0034】 軸受261 、262 が接触しないよう設計することで、相当な長手方向への拡
張をしても、軸16を常に中心にて保持することが可能である。
【0035】 さらに案内ローラ18も、対応する磁気軸受によって非接触的に支持される。
【0036】
【発明の効果】
偏向ローラ16及び案内ローラ18が非接触的に支持されるため、低価格で耐
酸性材料及びコーティングを軸受のすべての部分に使用することが可能となる。
そのため、4週間又はそれ以上のメンテナンス間隔が可能になり、これにより、
費用のかかる活動停止時間を大幅に減少することができる。磁気軸受は、非磁気
金属をコーティングするためにのみ使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 亜鉛溶解物中において偏向軸及び案内軸を備える、本発明に係るコーティング
装置を示す側部立面図である。
【図2】 図1のコーティング装置を示す正面図である。
【図3】 図1及び図2に示すコーティング装置の偏向軸の磁気軸受を示す縦断面図であ
る。
【符号の説明】
12 金属帯 16 軸 261 、262 軸受 281 、282 固定軸受部 301 、302 軸スタッブ 32 軸受ハウジング 341 〜344 、36 磁気要素 38 制御装置 44 セラミック緊急移動挿入部 46、48 センサ 52 極片 58〜64 ガス供給部 66 ガス圧センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁気金属の溶解物中で金属帯(12)をコーティングする
    ためのコーティング装置において、 金属帯(12)を案内するために、溶解物(14)中で回転可能である軸(1
    6)と、 軸(16)を支持するための、少なくとも1個の軸受(261 、262 )と を備え、 軸受(261 、262 )は、その固定軸受部(281 、282 )が封入された
    磁気軸受であることを特徴とするコーティング装置。
  2. 【請求項2】 固定軸受部(281 、282 )を封入する物は、融点が60
    0℃を超える、非磁気及び耐高温材料からなる軸受ハウジング(32)であるこ
    とを特徴とする請求項1記載のコーティング装置。
  3. 【請求項3】 固定軸受部(281 、282 )の磁気要素(341 〜344 、36)を冷却するための冷却ガスを軸受ハウジング(32)に供給するガス供
    給部(58〜64)を備えることを特徴とする請求項1又は2記載のコーティン
    グ装置。
  4. 【請求項4】 軸受ハウジング(32)は、ガス漏れ流を検出するためのガ
    ス圧力センサ(66)を備えることを特徴とする請求項3記載のコーティング装
    置。
  5. 【請求項5】 軸受(261 、262 )は、セラミック緊急移動挿入部(4
    4)を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のコーティング
    装置。
  6. 【請求項6】 軸(16)の軸スタッブ(301 、302 )及び/又は軸受
    ハウジング(32)は、炭化タングステン又はセラミックのコーティングを備え
    ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のコーティング装置。
  7. 【請求項7】 軸(16)の軸スタッブ(301 、302 )は、磁気材料か
    らなり、 固定軸受部(281 、282 )は、軸スタッブ(301 、302 )が固定軸受
    部(281 、282 )において非接触に保持される磁場を発生させる磁気要素(
    341 〜344 、36)を備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに
    記載のコーティング装置。
  8. 【請求項8】 磁気要素(341 〜344 、36)は、ソレノイドであるこ
    とを特徴とする請求項7記載のコーティング装置。
  9. 【請求項9】 軸受(261 、262 )は、ラジアル軸受(261 、262 )であり、 磁気要素(36)は、軸スタッブ(301 、302 )の径方向に配置されてい
    ることを特徴とする請求項7又は8記載のコーティング装置。
  10. 【請求項10】 軸受(261 、262 )は、アキシアル軸受であり、 磁気要素(36)は、軸スタッブ(301 、302 )の軸方向に配置されてい
    ることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載のコーティング装置。
  11. 【請求項11】 固定軸受部(281 、282 )に、軸スタッブ(301
    302 )の径方向及び/ 又は軸方向の位置を検出するためのセンサ(46、48
    )を備え、 センサ(46、48)が検出した固定軸受部(281 、282 )におけるスタ
    ッブ(301 、302 )の位置に従って、磁気要素(341 〜344 、36)に
    よって生じる磁場の大きさを制御する制御装置(38)を備えることを特徴とす
    る請求項7乃至10のいずれかに記載のコーティング装置。
  12. 【請求項12】 固定軸受部(281 、282 )は、複数のラジアル磁気要
    素(341 〜344 )を備え、 軸スタッブは極片(52)を備え、 磁気要素(341 〜344 )は、軸スタッブ(301 、302 )を介して軸(
    16)を駆動する回転磁場を発生させることを特徴とする請求項7乃至11のい
    ずれかに記載のコーティング装置。
  13. 【請求項13】 軸受は、軸受を加熱するための加熱装置を備えることを特
    徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載のコーティング装置。
  14. 【請求項14】 固定軸受部(281 、282 )は、外周部にかけて均等に
    分布した少なくとも4個の磁気要素(341 〜344 )を備えることを特徴とす
    る請求項7乃至13のいずれかに記載のコーティング装置。
  15. 【請求項15】 軸(16)は、亜鉛溶解物(14)中に浸漬するローラで
    あることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のコーティング装置。
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