JP3491057B2 - ガラス工業又は冶金工業用セラミック・ローラーをベアリングに相互接続するためのボール・ソケット・ジョイント - Google Patents
ガラス工業又は冶金工業用セラミック・ローラーをベアリングに相互接続するためのボール・ソケット・ジョイントInfo
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Description
に組み込まれているローラーに関する、特にローラーが
研磨できる局部的なストレスを除去するためのセラミッ
ク・ローラーとベアリング間のボールとソケット・ジョ
イントに関する。
る熱処理炉に於いてメタル・ストリップのような荷重を
支えるように設計されたローラーは周知の技術である。
このようなローラーはセラミック耐熱材料のシリンダー
から構成されている。ベアリング上で回転可能な状態で
組み込まれている末端キャップは、セラミック・シリン
ダーの各々末端に固定されている。
ートを熱処理を介して送るセラミック・ローラーについ
て述べている。シリンダーは、シリンダーの各々末端に
遊びを保持しながら組み込まれている末端キャップに依
ってベアリングの上に回転可能な状態で組み込まれてい
る。1つまたは複数の放射状に圧縮可能な分割式金属製
リングがシリンダーの外径と末端キャップの内径の間の
空間に置かれている。類似タイプのローラーがアメリカ
特許 4,404,011 にも開示されている。それは、金属製
の末端キャップが固定される末端で耐熱性材料のシリン
ダーから構成されている。遊びは末端キャップとシリン
ダー間に設けられている。平らなリーフ・スプリング
が、この遊び部分の周囲に置かれている。
は、ローラーが熱に晒される時に、ローラーと末端キャ
ップ間の膨張差を抽出することができる。加熱時に、耐
火性材料のシリンダーは実際に全く膨張しないが、金属
製の末端キャップは大きく膨張する。シリンダーと末端
キャップ間の遊びは、従って、温度の関数として実質的
に変動する。その理由は、広範囲の温度にわたって末端
キャップとローラー間に発生するバックラッシュを防止
する弾力装置を、この空間に与える必要があるからであ
る。
は、荷重がある時に、末端キャップとシリンダー間の同
軸性を保証できない欠点をもっている。実際に、シリン
ダーが荷重を支えている時に、弾力装置は、アメリカ特
許 4,399,598 に開示されている分割式リングまたはア
メリカ特許 4,404,011 に開示されているリーフ・スプ
リングを包合しているかどうかにかかわらず、末端キャ
ップがシリンダー軸に関して角度的に変位されるように
して変形されるので、ローラーのシリンダーがベアリン
グに関して偏心して回転する結果になる。
イントを具備する末端キャップを備えたローラーがアメ
リカ特許 5,096,061 に図示されているようにして開発
された。それは、セラミック・シリンダー、例えばガラ
ス溶融シリカが、少なくとも1つの末端キャップが組み
込まれている末端に構成されている。シリンダーと末端
キャップ間の接合は円錐状に接続されている。シリンダ
ーは、非中空式であるか、またはメタル・シャフトに依
って動かされるシェルから構成されることができる。こ
の後者の場合、末端キャップはメタル・シャフトに組み
込まれていて、少なくとも1つの末端キャップがシェル
の片端に弾性的(例えばヘリカル・スプリングを用い
て)に取り付けられている。
する欠陥を解決して、荷重がある時のシリンダーと末端
キャップの同軸性を保証する。この同軸性は、大きくさ
れた荷重がローラーに加えられる時でも影響を受けな
い。それにもかかわらず、このタイプの装置も数多くの
欠点を示す。
または中空)間の接触は、円錐台領域、すなわち、末端
キャップの円錐面のローラー末端の円錐噛み合い部に沿
って与えられる。実際に、シリンダーと末端キャップの
円錐面は機械的誤差のために完全に相補形にならないの
で、接触は、接触母線の全ての側面上で拡大される領域
にだけ沿って与えられる。この接触領域は、ローラー回
転のシリンダー末端キャップ境界の周囲で回転する。言
い換えると、ローラーが回転する時に、末端キャップと
シリンダーの末端との間の接触は、境界周辺の全体的な
周囲に対して連続して与えられる。メタル・シャフト
は、荷重がある時に変形される。従って、機械的誤差の
ために母線に沿う拡大領域に既に減少されている、接触
領域は、ポイント・サポートの領域に変換される。末端
キャップとローラー間の接触圧力は、シリンダーを形成
するセラミックの許容限界を越えるまで増加する。これ
は、次にセラミックの研磨または切断に進む。
てなされたものてあって、従来技術の欠陥を解決するガ
ラスまたは冶金業界に於ける応用のために限定されない
方式で設計されるローラーを提供することを課題とする
ものである。
分な接触面を末端キャップとシリンダー・シェル(また
は非中空ローラー)の間に、荷重がある時のシャフトの
避けがたい変形性にかかわらず確保する。十分な接触面
は、材料間の接触圧力が許容限界値を絶対に越えないよ
うな十分に広い表面になると理解される。シェル、例え
ば、セラミック材料を構成する材料の切断が従って防止
されるので、取付部分の寿命は大幅に延長される。
これらの末端の各々に一定のベアリング面を備えた耐火
性材料のシェルとから構成されていて、2つの末端キャ
ップが少なくとも1つのシャフトに回転可能な状態で組
み込まれていて且つ各々末端でシェルの軸に置かれてい
て且つシェルのベアリング面を受けていて、なおかつ、
これらの末端キャップはシェルの耐火性材料より高い膨
張係数をもつ材料であり且つローラー・ベアリングとシ
リンダー・シェルの各々末端間に於いて本質的にボール
とソケット・ジョイントになり、なおかつ、これらのジ
ョイントの中心が互いに異なる事実に依って、本発明に
従って達成される。
境界に依って、シリンダー・シェルと末端キャップ間の
接触領域の面積は、シャフトが荷重のもとで曲がる時に
減少されない。同様に、2次的な変形荷重はローラーに
加えられない。
なり、ローラーは前述のシェルを通るシャフトを備えて
いる。好都合に、末端キャップの片端はシャフトに固定
されて組み込まれていて、他の末端キャップはシャフト
に関して軸方向にスライドするように組み込まれている
ので、スプリングのような弾性的手段がスライドする末
端キャップをシリンダー・シェルの末端に押し付けるこ
とになる。ボール・ソケット・ジョイントまたは球体ソ
ケット・ジョイントがシリンダー・シェルの末端と末端
キャップの間に設けられている。
ト・ジョイントは、シリンダー・シェルを通るシャフト
と末端キャップの1つまたは両方の間に設けられること
ができる。第3の実施態様に於いて、ボール・ソケット
・ジョイントは、シェルと末端キャップの間のシェルの
ベアリング面、例えば円錐の上に中間ピースを組み込ん
で与えられる。このピースは、その直径に相応する狭い
幅と薄い厚みを好都合に備えている。本発明の他の特徴
と長所は、添付図面を参照して次に示す説明を読むと明
らかになる。
詳細に説明する。符号1は図1でシャフトを指定してい
る。それは、耐火性材料、例えばセラミック製の通常の
シリンダー・シェル2を通る。例えばメタル3の末端キ
ャップがシェル2の他端に組み込まれている。第2の末
端キャップ4はシェル2の他端に組み込まれている。こ
の従来技術のローラーの場合、末端キャップ3はシャフ
トに固定されて組み込まれている。末端キャップ4はシ
ャフト1にスライド可能な状態で組み込まれていて、な
おかつ、螺旋スプリング5はそれをシェル2に片寄せす
る(図1の場合、シェルと2つの末端キャップは、構成
部品を見やすくするために空間が開けられて図示されて
いる)。
々に備えているが、末端キャップ3と4は円錐台面7を
備えている。錐面角度は(末端キャップ3と4の)雌側
で(シェルの)雄側の円錐を封鎖または拘束する現象を
防止するために好都合に比較的大きくされている。この
角度はその材料の摩擦係数に基づいている。例えば、そ
れは鋼板/ガラス溶融シリカ境界に対して約 70゜の
角度になると考えられる。
末端キャップ3と4の各々とシェル2の間の接触領域
が、シャフト1が荷重のもとで変形する時に、ポイント
領域に殆ど減少される事実に依って発生される。
ル(または非中空式ローラー)と末端キャップ間の接触
面領域が図2に図示されている。この狭い幅の領域17
はシェル2の円錐台面6の母線の全ての側面に分布され
ていることは明らかである。これは、シェル2の円錐台
部の直径が末端キャップ3と4の内径より必ず僅かに細
いという事実(図2に図示されていないが)および末端
キャップが非中空式なので極く僅かにしか変形されない
事実に依って現れる。ローラーに関する末端キャップの
配置の僅かの不具合が接触領域17の面積をポイント領
域に急激に減少することが理解される。
ーの欠点を解決できる発明に従うローラーを示してい
る。1〜7の参照数字が付けられているピースは同じで
ある。しかし、末端キャップ3と4は、球形ベアリング
面8を円錐台面7の代わりに示すために変更されてい
る。シェル2と末端キャップ3と4の各々の間に置かれ
ている中間ピース9の存在も注目される。ピース9の各
々はカラーまたはリングの形状を備えている。末端キャ
ップ3と4に向けて回転されるピースの面は、末端キャ
ップ3と4の表面8と同じ半径の球形の球面のベアリン
グ面を備えている。シェル2に向けられているピース9
の面は、シェル2の表面と同じ錐体の円錐台ベアリング
面を備えている。ボール・ソケット・ジョイントの中心
は、ローラー軸の正確な位置を定めるために空間が開け
られている。
中間ピース9と末端キャップ3と4の球形ベアリング面
8の間の接触領域の面積は、接触領域面の面積を一定に
保つために変更される。
いる。図4の場合、末端キャップとシェルの間に中間ピ
ース9がない。球形ベアリング面11がシェル2の上に
直接形成されている。図5の場合、中間ピース12は、
ピース9に対して逆になる円錐台と球面を備えて与えら
れている。その円錐台面は末端キャップ3と4に向けら
れているが、球面はシェル2に向けられている。
応する狭い幅と薄い厚みを備えている。これが接触領域
の方向変更を促すことになる。実際に、中間ピースは狭
い幅なので、それはシェル末端の輪郭に弾性的に適応す
るように容易に変形されることができる。
特に9と12のような中間ピースを使用するケースに於
いて、末端キャップの上にシェル2(または非中空式ロ
ーラー)のベアリング面領域(または接触領域)19を
示している。領域19は、ローラーの縦軸と垂直な面を
介してシェル2における円錐台部6の直線部の弓形に沿
って分布されている。
回転軸から始まる角度αに依って定められる。角度αの
値は中間ピース9と12の弾力性に依存する。このよう
なピースの幅と厚みが比較的小さく与えられる時に、そ
れは、荷重のもとで変形され、なおかつ、角度αに相応
する弓形に沿うシェルの形状に適合している。
があるケースに於いて、接触領域19の表面は非常に僅
かであるが減少されると想定される。シャフト1が荷重
のもとで曲がる時に、接触領域が減少しないとすると、
従来技術のケースのように、シェルの厚みを過度に厚く
して、ポイント接触ストレスを補償する必要がなくな
る。そこで後者の重量が低下する結果になる。
1のベアリング10の支持面は、末端キャップ4の上に加
えられる荷重、すなわち、後者から送られる荷重に依っ
て増加される、シェル2そのものの重量に依る、印加面
の全ての側面に容易に分布されることができる。不安定
な支持構造のために従来の技術に見受けられた封鎖また
は締付け作用は従って防止される。
空式になる最終的な実施態様を示している。従って、図
1〜6に図示されているシャフト1のように通り過ぎる
シャフトはない。代わりに各々末端キャップ3と4がシ
ャフト1aと1bに組み込まれている。末端キャップ3
はシャフト1aの上に固定されて組み込まれている。末
端キャップ4はシャフト1bの上にスライド可能な状態
で組み込まれている。それはスプリング5に依ってシェ
ル2に対して強制的に噛み合わされている。
ーラーが研磨できる局部的なストレスを除去でき、取付
部分の寿命が大幅に延長される。
である。
於けるシェルと末端キャップ間の接触領域を示してい
る。
図である。
領域を示す概略斜視図である。
実施態様を示している。
Claims (9)
- 【請求項1】 耐火性材料の回転可能なシェルであっ
て、両末端とこれら各末端に形成されるベアリング面を
備えたシェルと、 少なくとも1つのシャフトの上に回転可能な状態で組み
込まれた2つの末端キャップであって、前記シェルの各
末端においてシェルの回転軸に沿って配置され、且つ、
シェルのベアリング面を受ける2つの末端キャップとを
備え、 当該2つの末端キャップが、 シェルの耐火性材料より高
い膨張係数をもつ材料を含み、シェルの両末端で本質的
に球面ジョイントを成し、これらのジョイントの中心が
互いに異なる、ガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項2】 前記シェルが中空であり、且つ、前記シ
ャフトが前記シェルを通る単一のシャフトである、請求
項1に記載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項3】 前記末端キャップの一方が前記シャフト
に固定されて組み込まれており、他方の末端キャップが
前記シャフトの上でスライド可能な状態で組み込まれて
おり、スライド可能な状態で組み込まれている前記末端
キャップを前記シェルのベアリング面に対して押圧する
ための弾性的手段を更に具備している、請求項1に記載
のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項4】 ボール・ソケット・ジョイントが、前記
シェルと前記末端キャップの間に設けられている、請求
項1に記載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項5】 前記ボール・ソケット・ジョイントが、
前記シェルのベアリング面に設けられると共に、前記シ
ェルと前記末端キャップの間に配置された中間ピースを
具備している、請求項4に記載のガラス工業又は冶金工
業用ローラー。 - 【請求項6】 前記中間ピースが、前記シェルのベアリ
ング面上に支持される球面を備えている、請求項5に記
載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項7】 前記中間ピースが、前記末端キャップの
球形ベアリング面上に支持される球面を備えている、請
求項5に記載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項8】 前記中間ピースが銅から作られている、
請求項5に記載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。 - 【請求項9】 前記中間ピースが、その直径に相応する
狭い幅と薄い厚みのリングまたはカラーである、請求項
5に記載のガラス工業又は冶金工業用ローラー。
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