すべり軸受機構
【課題】 本発明は、回転式シンカーの特徴である鉄線に疵が付き難い点を活かし、かつ、回転軸受−固定軸間のクリアランスの大きさ故に発生する振動を低減させるすべり軸受機構を提供する。
【解決手段】 軸に垂直な断面が円形である空間７を有する回転軸受１と、回転軸受１を貫通する固定軸２から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、固定軸２が、軸に垂直な断面で、回転軸受１と接触する箇所が２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構である。本発明はこれにより、線張力の大きさが変化した場合でも、回転軸受１は位置を変えることなく、力の釣り合いの状態を保つことができるので、回転軸受のぶれを起こすことなく、安定した位置で回転を続けることができる。
【解決手段】 軸に垂直な断面が円形である空間７を有する回転軸受１と、回転軸受１を貫通する固定軸２から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、固定軸２が、軸に垂直な断面で、回転軸受１と接触する箇所が２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構である。本発明はこれにより、線張力の大きさが変化した場合でも、回転軸受１は位置を変えることなく、力の釣り合いの状態を保つことができるので、回転軸受のぶれを起こすことなく、安定した位置で回転を続けることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受機構に関し、特に、溶融めっき鋼線製造時に溶融金属浴中に浸漬されて使用される回転式シンカーの軸受の振動低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
腐食環境下で使用される鋼線には、耐食性を付与するため、表面に例えば、溶融亜鉛等のめっきが施される。鋼線をめっきするために、製造ライン上で溶融金属浴１３に、図１の如く鋼線を浸漬する必要がある。この機構は一般にシンカーと呼ばれるが、シンカーの機構は大別して、溶融シリカ等の硬質材料製で、通線溝を有する部材の下を擦過させて鋼線を通過させる固定シンカー方式（図１（ａ））と、軸と軸受を有し、浴中で円筒状面が回転して鋼線との擦過なしで鋼線を案内する回転シンカー方式（図１（ｂ））がある。
【０００３】
固定式シンカーは、構造が単純で、可動部がないことから、鋼線の案内が安定しており、線のぶれが少ないことが長所であるが、反面、鋼線とシンカー部材が擦過するため、繰り出し側の通材抵抗が大きく、その結果、面圧が高くなると、線表面に疵が付いたり、シンカー案内面が削れるという現象が発生することがある。
【０００４】
回転式シンカーの軸と軸受の関係については、固定軸受の中に回転するジャーナルを設け、このジャーナルが鋼線を案内する胴部と結合された固定軸受方式と、固定軸の廻りに回転する回転軸受を設け、この回転軸受が鋼線を案内する胴部と結合された回転軸受方式（図２）のいずれかを選択することができる。以下、回転軸受方式について説明する。
【０００５】
回転式シンカーの長所は、鋼線とシンカー部材の擦過がないため、表面に疵を付けずに通材することができることであるが、短所としては、案内される線張力の変動により、特にラインスピードを上げた場合、固定軸の回りで回転軸受のぶれが起こり、そのぶれが線に伝達されるため、線に振動が生じ、表面品質が不安定になることである。
【０００６】
固定軸の回りで回転軸受のぶれが起こり易い理由は、回転式シンカーのすべり軸受機構内には、常温、大気中で用いられるような軸受と比較して、回転軸受と固定軸との間に極めて大きなクリアランスを設けているためである。
【０００７】
本発明において、すべり軸受機構は溶融金属浴内に浸漬されるため、稼働中に回転軸受と固定軸の間に溶融金属が入り込む。通常のすべり軸受機構のように回転軸受と固定軸の間隔が狭いと、メンテナンス時に回転シンカーを溶融金属から引き揚げる際、回転軸受と固定軸の間に入り込んだ溶融金属が表面張力により隙間全周に残存し、温度低下により凝固した固体金属と、回転軸受と固定軸の収縮率の相違により、その後の冷却により、回転軸受又は固定軸の部材に応力が発生し、破損してしまう。溶融金属内に浸漬するすべり軸受機構において、回転軸受と固定軸との間に大きなクリアランスを設ける必要のある理由は、溶融金属から引き揚げた際、回転軸受と固定軸の隙間の大きな空間から、容易に溶融金属を自然流出させる必要があるためである。
【０００８】
したがって、鉄線の表面に疵を付けずに品質の良いめっき線を生産するためには、線との擦過が起こらない回転シンカーが必須であるにも関わらず、上記のような理由で、線ぶれを起こさずに安定的に操業するのは非常に困難であった。
【０００９】
すべり軸受機構の軸ぶれの低減に関連する既存の技術として、特許文献１に開示されているように、スキャナモーターの軸受構造について、複数の板状のすべり軸受に板バネ又は弾性体により予圧を加えることにより回転体の傾きを低減する技術が提案されている。
【００１０】
しかし、上記の機構の場合、板バネ又は弾性体で予圧を加えることは、本発明で提案しようとしている溶融金属中での機構の場合、高温により、板バネ又は弾性体の剛性が徐々に失われたり、材質が変性したりするため、適用が困難である。
【００１１】
また、固定の摺動部材と予圧を付勢する部材の少なくとも３方から隙間なく押さえつける必要があるため、上述のようにメンテナンス時にジャーナルと固定軸受の間に残存した溶融金属の凝固収縮率と部材の収縮率の相違により、部材に無理な応力が発生して破損するため、本発明が想定しているような状況下では適用できない。
【００１２】
また、特許文献２に開示されているように、軸受孔の形状を略三角形として軸との接触を３箇所とすることにより熱の発生を大幅に軽減する技術が提案されている。
【００１３】
しかし、この場合も、本発明で提案しようとしている溶融金属中で使用する機構の場合、３方から隙間なく拘束されているため、メンテナンス時の凝固金属の凝固収縮率と部材の熱収縮率の相違により応力が発生して部材が破損するため、適用することができない。
【００１４】
【特許文献１】特開平５−１８０２１７号公報
【特許文献２】実開平７−１７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、回転式シンカーの特徴である鉄線に疵が付き難い点を活かし、かつ、回転軸受−固定軸間のクリアランスの大きさ故に発生する振動を低減させるすべり軸受機構を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その趣旨とするところは次の通りである。
（１） 軸に垂直な断面が円形である空間７を有する回転軸受１と、回転軸受１の空間７を貫通する固定軸２から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、固定軸２の形状が、固定軸２と回転軸受１の内周８との接触箇所５が軸に垂直な断面で２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構。
（２） ２箇所の接触部５における回転軸受内周８との接線のなす角度が、３０〜１７０°である（１）記載のすべり軸受機構。
（３） 固定軸２の軸に垂直な断面形状が、多角形、楕円形、又は、これらを組み合わせた形状である（１）又は（２）に記載のすべり軸受機構。
（４） 回転軸受１の内周面の少なくとも５０％が、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ〜２０ｍｍである（１）〜（３）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
（５） 固定軸２と回転軸受１が、何れも△Ｔ：５００℃〜１２００℃の耐熱衝撃性を有する（１）〜（４）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
（６） 固定軸２と回転軸受１のうち、少なくもいずれか一方が、ビッカース硬さ：９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有し、かつ、両方がビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下である（１）〜（５）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるすべり軸受機構によれば、例えば、溶融金属めっき線の製造ライン上で溶融金属浴中に鋼線を浸潰しつつ通過させる必要がある工程で、回転式シンカーの特徴である鋼線に疵が付き難い特徴を活かしつつ、かつ、回転軸受と固定軸の間で生ずる振動が解消し、表面性状の極めて安定した溶融めっき線を、安定的に生産することができ、かつメンテナンス時のトラブルも防げるため、産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のすべり軸受機構の構造について述べる。本発明のすべり軸受機構は、図２に例示するような固定軸と回転軸受の組合せである。本発明で回転軸受１の空間７とは、回転軸受１の内周より内側の空間であって、固定軸２が貫通する空間をいう。また回転軸受１の内周８とは、回転軸受１と上記空間７との境界を形成する内周をいう。
【００１９】
すべり軸受機構の回転軸受に設けた空間７は、回転軸に垂直な断面が同心の円形をなしているが、断面位置により必ずしも径は同一である必要はなく、樽型、糸巻型又はそれらの組合せであっても差し支えない。
【００２０】
固定軸２は、溶融金属浴１３内に浸漬されて固定されている。回転軸受１は固定軸２が貫通する空間７を有する。本発明において、固定軸１の形状については、溶融金属浴内ですべり軸受機構として使用する際、図７に示すように、回転軸受１の内周８と固定軸２との間の接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所（５ａ、５ｂ）となる形状とする。
【００２１】
以下に、本発明の基本作動について説明する。本発明が使用を想定している溶融金属中で、鋼線を案内する回転シンカーのすべり軸受機構では、図１（ｂ）に示すように、回転軸受１と同心の胴部９に対し鋼線１０の線張力４ａと４ｂがかかっている。その線張力の合力４ｃによって、回転軸受１が固定軸２に押し付けられる方向は操業時には概ね決まった位置となるのが特徴である。回転軸受１との２つの接触点（５ａ、５ｂ）の中点近傍に入線側と出線側の線張力の合力４ｃの方向が概一致するように固定軸の設置方向を調節する。
【００２２】
図４に示す従来使用されていた回転軸受と固定軸の接触点が１点の溶融金属浴中のすべり軸受においては、通常、図５に示すように、回転軸受１にかかる力は、固定軸２の接点から受ける抗力３と、鋼線から受ける張力４ａ、４ｂの合力４ｃとが釣り合って静止している。しかし、操業中に張力４ａと４ｂのベクトルの大きさが変化すると、それらの合力４ｃの方向が変化し、それに応じた力の釣り合いが得られるのは図６の接点５であるから、回転軸受１は固定軸２上を移動せざるを得ず、回転軸受１のぶれが生ずる。
【００２３】
回転軸受のぶれが生じることにより、通材している線のパスラインが変動し、鉄線表面が振動することによって、その上を覆う未凝固の溶融金属に乱れや垂れが生ずるため、めっき線表面が荒れ易くなるという品質上の問題が発生する。
【００２４】
一方、本発明のように、固定軸の外面を回転軸受の内周８と２箇所（５ａ、５ｂ）で接触するような構造とした場合、通常は図７に示すように、回転軸受１は、固定軸２の２箇所（５ａ、５ｂ）から抗力３ａ、３ｂを受け、鋼線からは張力４ａ、４ｂを受けて釣り合いの状態にある。
【００２５】
仮に、操業中、図８のように、線張力４ａ、４ｂの大きさが変化した場合でも、回転軸受１が固定軸２の２箇所（５ａ、５ｂ）から受ける抗力３ａ、３ｂが線張力の変動に応じて変化し、線張力４ａ、４ｂの調整範囲を超えない限り、即ち、４ａ、４ｂのいずれかが０（ゼロ）に成らない限りにおいては、回転軸受１は位置を変えることなく、力の釣り合いの状態を保つことができるため、回転軸受１のぶれを起こすことなく、安定した位置で回転を続けることができる。
【００２６】
次に、本発明での固定軸の接触箇所の位置関係について説明する。図９に、接触箇所（５ａ、５ｂ）における２本の接線（６ａ、６ｂ）のなす角度θについて定義を示した。回転軸受１と固定軸２が接触する点（５ａ、５ｂ）での接線（６ａ、６ｂ）のなす角度θが１７０°を越える場合、回転軸受が固定軸の２箇所から受ける力のベクトルの方向の差異が小さくなるため、線張力の変動の大きさが抗力の変動による調整の範囲を超え易くなり、４ａ、４ｂのうちどちらかが０となり、２箇所の接点（５ａ、５ｂ）のうちのいずれかが固定軸との接触を失う現象が起こり、軸の位置がぶれてしまう可能性が高くなる。このため、本発明では、回転軸受と固定軸が接触する点での接線のなす角度θを１７０°以下にすることが好ましい。軸位置をより安定化するためには角度θは１５０°以下であると更に好ましい。
【００２７】
また、回転軸受１と固定軸２が接触するそれぞれの点（５ａ、５ｂ）で引いた接線（６ａ、６ｂ）の互いになす角度θが３０°より小さい場合、摩擦力によって、回転軸受１が固定軸２の方向に押し付けられる力が大きくなり、場合によってはカジリを生じて引っ掛かる等して、回転速度がむしろ不均一となる現象が発生する可能性が高くなる。このため、本発明では、回転軸受１と固定軸２が接触する点での接線のなす角度θを３０°以上にすることが好ましい。
【００２８】
次に、固定軸２の断面形状について述べる。本発明における固定軸２の断面形状は、上記のように、２箇所で回転軸受１の内周８と接することができる形状であればどのような形状であっても構わないのであるが、図３に示すような形状が例示できる。その断面形状を、円弧、多角形、楕円の全部又はその一部、又は、それらの組合せとすることで、確実に接触箇所を２箇所とすることができる。図３（ｇ）に示すように、突起部材１４を２個埋め込んだものとしてもよい。
【００２９】
次に、回転軸受１と固定軸２の間の間隔について説明する。回転軸受１の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ以上であることが好ましい。これは、メンテナンス時にすべり軸受機構を溶融金属浴から取り出した際に、稼働中に回転軸受と固定軸の間に入り込んだ溶融金属が表面張力により、回転軸受と固定軸の間に残存しないように、間隔を２ｍｍ以上として容易にすべり軸受機構内から排出されるようにするものである。
【００３０】
但し、回転軸受１の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２０ｍｍ以下であることが望ましい。これは２０ｍｍ程度の間隔で、メンテナンス時の溶融金属排出効果が飽和すると共に、間隔が２０ｍｍを超えた大きな間隔となると、回転軸受が大きくなり、すべり軸受機構を設置するための無駄なスペースが必要となる可能性があるためである。
【００３１】
次に、回転軸受と固定軸の耐熱衝撃性について述べる。耐熱衝撃性は、ある材質を加熟し、それを温度差△Ｔの氷水中に落下して急冷した亀裂が入らない最大の温度差で定義される。本発明での固定軸と回転軸受は、何れも△Ｔ≧５００℃の耐熱衝撃性を有することが好ましい。
【００３２】
この理由は、回転軸受及び固定軸の耐熱衝撃性△Ｔが５００℃未満である場合、メンテナンス等で溶融金属から引き揚げた際、又は、再度溶融金属に浸漬する際の熱偏差により、回転軸受及び固定軸の部材自体に内部残留応力が発生し、破損してしまう可能性があるためである。
【００３３】
また、耐熱衝撃性△Ｔが１２００℃を越える材質であっても、通常のめっきに用いる溶融金属浴程度で使用するにあたってはクラック発生抑制効果が飽和しているため、回転軸受及び固定軸の耐熱衝撃性△Ｔが１２００℃以下で十分である。
【００３４】
固定軸受、回転軸の材質として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）を含む窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）系ファインセラミックス群、またはＳＵＳ３１６等のステンレス材の表面に、Ｃｏ−Ｃｒ系のメタル系溶射材を１〜２ｍｍ程度コーティングしたものを採用することにより、耐熱衝撃性ΔＴを５００〜１２００℃の範囲とすることができる。
【００３５】
また、少なくとも固定軸か回転軸受のどちらか一方が、ビッカース硬さ９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有することが好ましい。固定軸と回転軸受のいずれもが９．８×１０3ＭＰａ未満の場合、固定軸受とジャーナルの擦過によって、互いに凝着又はむしれの現象を生じ易くなり、摩耗面の凹凸が大きくなることがあり、比較的短時間で摩耗が進行することもあるために、長期間の安定的な操業を継続することが困難になる可能性がある。このため、固定軸受かジャーナルのどちらか一方が、ビッカース硬さ９．８×１０3ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００３６】
また、固定軸と回転軸受のいずれもが、ビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下の硬度であることが好ましい。この理由は固定軸か回転軸受のどちらか一方でも３４．３×１０3ＭＰａを越えると、破壊靭性が低下する傾向があるため、メンテナンス等の取り扱いの際、ぶつけて破損する可能性が高くなるからである。
【００３７】
ビッカース硬さを９．８×１０3ＭＰａ以上とするためには、Ｓｉ3Ｎ4系または炭化ケイ素（ＳｉＣ）系ファインセラミックス群、またはＣｏ−Ｃｒ等のメタル系溶射材を１〜２ｍｍ程度コーティングしたものより選択することで達成されるが、ＳｉＣ系の場合逆に硬度が高すぎて破壊靱性と耐熱衝撃性が低下することからＳｉ3Ｎ4系セラミックス、またはＣｏ−Ｃｒ系メタル系溶射材を選択することで、ビッカース硬さ９．８〜３４．３×１０3ＭＰａの範囲とすることができる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を示す。なお、この実施例は例に沿って具体的に説明するものであり、本発明の請求項の内容を限定するものではない。
【００３９】
めっき用線はＪＩＳ ＳＷＲＭ６−５．５ｍｍφの熱間圧延材を用い、４．０ｍｍφまで冷間伸線加工した鉄線を使用した。伸縮材繰り出し後、７５０℃流動床で約４５秒の焼鈍を行い、１５％、６０℃の塩酸で酸洗後、水洗、塩化アンモニウム水溶液のフラックス中を経て、ブロワ乾燥後４５０℃の溶融純亜鉛槽へ浅漬させた。ラインスピードは３０ｍｍ／ｍｉｎ、溶融亜鉛浴中への浅漬時間を１０秒とし、めっき線引き上げ部分の浴面を窒素断気によりシールを行った。
【００４０】
回転シンカーの構造としては、図２のような鉄線を案内する胴部９と、その内部に一体となった同心円状の空間７を有する回転軸受１と、空間７を貫通して受ける固定軸２からなる装置で行った。
【００４１】
回転軸受の材質は、耐熱衝撃性△Ｔ＝６００℃、ビッカース硬さ１３．６×１０3ＭＰａの汎用サイアロンで作成した。固定軸は、ＳＵＳ３１６で作成し、表面にＣｏ−Ｃｒ系の溶射を行い、２ｍｍ厚となるよう、切削して仕上げた。ただし、表１の比較例Ｎｏ．３については、回転軸受の材質をコーティングなしのＳＵＳ３１６とした。また、本発明例のＮｏ．７の固定軸はＡｌ2Ｏ3系ファインセラミックス、Ｎｏ．８の固定軸、回転軸受はいずれもコーティングなしのＳＵＳ３１６、Ｎｏ．９の固定軸にはＳｉＣ系のファインセラミックスをそれぞれ用いている。
【００４２】
回転軸受と鉄線を案内する胴部とは同心円状で一体であり、回転軸受の空間の径は８０ｍｍ、胴径は１８０ｍｍで、鉄線を案内する溝は１０ｍｍの深さを持つ。
【００４３】
固定軸の断面形状は、本発明例では、図３（ａ）〜（ｅ）に示す各形状及び六角形、八角形を用いた。四角形の場合、一辺７０ｍｍの概正方形で、正方形のコーナー部分はＲ１３ｍｍである。比較例では固定軸２の形状を図４に示す円形とした。回転軸受の内周面と接する固定軸の円筒側面部位の長さは３００ｍｍである。端部には四角断面の突起があり、これを１９ｍｍ厚のＳＵＳ３０４製サポートの同形の孔に嵌め込み、回転軸受との共回りを抑制した。図３に示すように、溶融金属浴内ですべり軸受機構として使用する際、回転軸受１の内周８と固定軸２との間の接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所（５ａ、５ｂ）となるよう、固定軸２の形状の方向を調整した。
【００４４】
実施例のめっき線製造時の製造条件及び評価結果を表１に示す。
【００４５】
まず、はじめに、評価方法について説明する。
【００４６】
表１の『振動』の評価は、操業中の線の振れ、めっき線表面の乱れの目視、及び回転式シンカーの台座に直接振れることによって判断した。シンカーの回転周期に一致した線の振れと、台座から手のひらに感じられる程度の継続的な振動が発生し、めっき線表面の未凝固の溶融亜鉛が垂れたり、乱れたりする場合を×とした。また、振動の発生は感じられるものの、めっき線表面が美麗である場合を△、振動の発生が感じられない場合を○とした。
【００４７】
『摩耗状況』の評価は、上述の条件で約１００ｔのめっき線を生産したあと、回転シンカーを溶融亜鉛浴から引き揚げてすべり軸受機構を分解し、固定軸受とジャーナルの擦過面を目視で観察して行った。擦過面に周方向の筋が確認できないものを○とした。いずれかの擦過面に周方向の筋が明確に確認出来るものの、操業中にめっき線に振動は発生せず、表面品質上では問題ない場合を△とした。擦過面に周方向の筋が明確に確認できると共に、操業中にめっき線に振動が発生し、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００４８】
『耐破損性』の評価は、メンテナンス終了した回転シンカーを急速に溶融亜鉛浴中に浸漬し、操業後に急速に引き揚げ、目視でクラック、チッピング等を目視観察することによって行った。クラック、チッピング等が認められない場合を○、クラック、チッピング等が目視で観察出来るものの、操業中にめっき線に振動は発生せず、表面品質上では問題なかった場合を△、クラック、チッピング等が確認できると共に、操業中にめっき線に振動が発生し、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００４９】
『軸位置安定性』の評価は、操業中にシンカー入り側の溶融亜鉛浴浸入前の矯直ローラーを故意に押しこみ、直後に戻して、線張力を変動させ、その前後で、線のブレが発生するかどうかを目視で判断した。この時、めっき線がぶれない場合を○、めっき線が一時的にぶれるものの、その時だけの表面品質の乱れにとどまり、全体的な品質低下につながらない場合を△、めっき線がぶれると共に、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００５０】
『回転安定性』の評価は、操業中にシンカー入り側の溶融亜鉛浴浸入前の矯直ローラーを故意に押しこみ、線張力を定常的に増加して、線張力の大きさで、通線速度が変化するかどうかで判断した。この時、通線速度に変化がない場合を○、ジャーナルが固定軸受に強くはまり込むことで、めっき線の速度が変動するものの、表面品質上では問題なかった場合を△、通線速度が変動し、めっき線表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００５１】
『メンテ時溶融金属残存性』の評価は、メンテナンス時に溶融金属浴から回転シンカーを引き揚げた時、ジャーナルと固定軸受の間の隙間の溶融金属の残存状況によって判断した。この時、溶融金属が残存しない場合を○、溶融亜鉛が残存するものの、金属ブラシ等により掻き出すことができ、表面品質上では問題なかった場合を△、金属ブラシ等で掻き出すことができず、溶融亜鉛が残存した場合を×とした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
比較例１〜３は、固定軸２の形状が円形であり、固定軸と回転軸受の接触箇所が、すべり軸受機構１個につき１箇所であるために、回転軸受の位置が周期的に変動し、操業中常にめっき線に振動が発生して振動評価が×となり、表面の品質を悪化させる例である。
【００５４】
本発明例４は、固定軸と回転軸受との間の間隔が狭いために、メンテナンス時に溶融亜鉛から引き揚げた際、溶融亜鉛を何らかの方法で強制的に除去しない限り残存し、その後の熱収縮差により部材が変形または破損する可能性があり、メンテ時溶融金属残存性の評価が△であった例である。
【００５５】
本発明例５は、固定軸と回転軸受との接線のなす角θが２５°と小さいために、固定軸と回転軸受との間にカジリが生じ易くなり、回転が不安定となる可能性があり、回転安定性評価が△であった例である。
【００５６】
本発明例６は、固定軸と回転軸受との２箇所の接点から引いた接線のなす角θが１７５°と大きいために、回転軸受が固定軸の２点から受ける抗力のベクトルの方向の差異が小さくなり、鉄線の張力が変動した際の変動を吸収する範囲が狭く、軸がぶれてしまう可能性があり、軸位置安定性の評価が△であった例である。
【００５７】
本発明例７は、固定軸の耐熱衝撃性が３００℃と低いために、溶融亜鉛浴に浸漬する際、または溶融亜鉛から引き揚げる際、部材内部に応力が発生し易くなり、破損する可能性があり、耐破損性の評価が△であった例である。
【００５８】
本発明例８は、固定軸と回転軸受のいずれもがビッカース硬さが３．５×１０3ＭＰａと低いために、使用開始から短時間の内に摺動面に不均一な凹凸状の摩耗が発生し、長期間の安定的な操業がし難くなり、摩耗状況と回転安定性の評価が△であった例である。
【００５９】
本発明例９は、固定軸のビッカース硬さが４５×１０3ＭＰａと高すぎるために、破壊靱性や耐熱衝撃性が低く、操業開始時またはメンテナンス時に溶融亜鉛に出し入れする際、ぶつけたり、熱衝撃によって破損し易いため、耐破損性の評価が△であった例である。
【００６０】
本発明例の１０〜１６は、本発明で好ましいとされる全ての条件を満たしているために、溶融亜鉛めっき線に疵を付けることなく、かつ操業中の振動等が極めて少ない状態で、安定的な品質のめっき線を長時間にわたって製造することができ、メンテナンスも問題なくできる例である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】鋼線の溶融めっき浴の断面図であり、（ａ）は固定式シンカー、（ｂ）は回転式シンカーを表す。
【図２】本発明のすべり軸受機構の一例である。
【図３】本発明のすべり軸受機構の固定軸の断面形状の具体例であり、（ａ）は四角形、（ｂ）は三角形、（ｃ）は内側に凸の曲線と組み合わせた四角形、（ｄ）はチャネル型、（ｅ）は楕円形、（ｆ）は外側に凸の曲線と組み合わせた四角形、（ｇ）は突起部材を２個埋め込んだものである。
【図４】従来のすべり軸受機構の形状である。
【図５】従来のすべり軸受機構の定常時の応力状態を示す図である。
【図６】従来のすべり軸受機構の応力変動時の状態を示す図である。
【図７】本発明のすべり軸受機構の定常時の応力状態を示す図である。
【図８】本発明のすべり軸受機構の応力変動時の状態を示す図である。
【図９】本発明のすべり軸受機構の接触部における接線のなす角度を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 回転軸受
２ 固定軸
３、３ａ、３ｂ 抗力
４ａ、４ｂ 張力
４ｃ 合力
５ａ、５ｂ 回転軸受と固定軸の接点
６ａ、６ｂ 接点における接線
７ 空間
８ 内周
９ 胴部
１０ 鋼線
１１ 回転式シンカー
１２ 固定式シンカー
１３ 溶融金属浴
１４ 突起部材
θ ２本の接線のなす角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すべり軸受機構に関し、特に、溶融めっき鋼線製造時に溶融金属浴中に浸漬されて使用される回転式シンカーの軸受の振動低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
腐食環境下で使用される鋼線には、耐食性を付与するため、表面に例えば、溶融亜鉛等のめっきが施される。鋼線をめっきするために、製造ライン上で溶融金属浴１３に、図１の如く鋼線を浸漬する必要がある。この機構は一般にシンカーと呼ばれるが、シンカーの機構は大別して、溶融シリカ等の硬質材料製で、通線溝を有する部材の下を擦過させて鋼線を通過させる固定シンカー方式（図１（ａ））と、軸と軸受を有し、浴中で円筒状面が回転して鋼線との擦過なしで鋼線を案内する回転シンカー方式（図１（ｂ））がある。
【０００３】
固定式シンカーは、構造が単純で、可動部がないことから、鋼線の案内が安定しており、線のぶれが少ないことが長所であるが、反面、鋼線とシンカー部材が擦過するため、繰り出し側の通材抵抗が大きく、その結果、面圧が高くなると、線表面に疵が付いたり、シンカー案内面が削れるという現象が発生することがある。
【０００４】
回転式シンカーの軸と軸受の関係については、固定軸受の中に回転するジャーナルを設け、このジャーナルが鋼線を案内する胴部と結合された固定軸受方式と、固定軸の廻りに回転する回転軸受を設け、この回転軸受が鋼線を案内する胴部と結合された回転軸受方式（図２）のいずれかを選択することができる。以下、回転軸受方式について説明する。
【０００５】
回転式シンカーの長所は、鋼線とシンカー部材の擦過がないため、表面に疵を付けずに通材することができることであるが、短所としては、案内される線張力の変動により、特にラインスピードを上げた場合、固定軸の回りで回転軸受のぶれが起こり、そのぶれが線に伝達されるため、線に振動が生じ、表面品質が不安定になることである。
【０００６】
固定軸の回りで回転軸受のぶれが起こり易い理由は、回転式シンカーのすべり軸受機構内には、常温、大気中で用いられるような軸受と比較して、回転軸受と固定軸との間に極めて大きなクリアランスを設けているためである。
【０００７】
本発明において、すべり軸受機構は溶融金属浴内に浸漬されるため、稼働中に回転軸受と固定軸の間に溶融金属が入り込む。通常のすべり軸受機構のように回転軸受と固定軸の間隔が狭いと、メンテナンス時に回転シンカーを溶融金属から引き揚げる際、回転軸受と固定軸の間に入り込んだ溶融金属が表面張力により隙間全周に残存し、温度低下により凝固した固体金属と、回転軸受と固定軸の収縮率の相違により、その後の冷却により、回転軸受又は固定軸の部材に応力が発生し、破損してしまう。溶融金属内に浸漬するすべり軸受機構において、回転軸受と固定軸との間に大きなクリアランスを設ける必要のある理由は、溶融金属から引き揚げた際、回転軸受と固定軸の隙間の大きな空間から、容易に溶融金属を自然流出させる必要があるためである。
【０００８】
したがって、鉄線の表面に疵を付けずに品質の良いめっき線を生産するためには、線との擦過が起こらない回転シンカーが必須であるにも関わらず、上記のような理由で、線ぶれを起こさずに安定的に操業するのは非常に困難であった。
【０００９】
すべり軸受機構の軸ぶれの低減に関連する既存の技術として、特許文献１に開示されているように、スキャナモーターの軸受構造について、複数の板状のすべり軸受に板バネ又は弾性体により予圧を加えることにより回転体の傾きを低減する技術が提案されている。
【００１０】
しかし、上記の機構の場合、板バネ又は弾性体で予圧を加えることは、本発明で提案しようとしている溶融金属中での機構の場合、高温により、板バネ又は弾性体の剛性が徐々に失われたり、材質が変性したりするため、適用が困難である。
【００１１】
また、固定の摺動部材と予圧を付勢する部材の少なくとも３方から隙間なく押さえつける必要があるため、上述のようにメンテナンス時にジャーナルと固定軸受の間に残存した溶融金属の凝固収縮率と部材の収縮率の相違により、部材に無理な応力が発生して破損するため、本発明が想定しているような状況下では適用できない。
【００１２】
また、特許文献２に開示されているように、軸受孔の形状を略三角形として軸との接触を３箇所とすることにより熱の発生を大幅に軽減する技術が提案されている。
【００１３】
しかし、この場合も、本発明で提案しようとしている溶融金属中で使用する機構の場合、３方から隙間なく拘束されているため、メンテナンス時の凝固金属の凝固収縮率と部材の熱収縮率の相違により応力が発生して部材が破損するため、適用することができない。
【００１４】
【特許文献１】特開平５−１８０２１７号公報
【特許文献２】実開平７−１７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、回転式シンカーの特徴である鉄線に疵が付き難い点を活かし、かつ、回転軸受−固定軸間のクリアランスの大きさ故に発生する振動を低減させるすべり軸受機構を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その趣旨とするところは次の通りである。
（１） 軸に垂直な断面が円形である空間７を有する回転軸受１と、回転軸受１の空間７を貫通する固定軸２から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、固定軸２の形状が、固定軸２と回転軸受１の内周８との接触箇所５が軸に垂直な断面で２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構。
（２） ２箇所の接触部５における回転軸受内周８との接線のなす角度が、３０〜１７０°である（１）記載のすべり軸受機構。
（３） 固定軸２の軸に垂直な断面形状が、多角形、楕円形、又は、これらを組み合わせた形状である（１）又は（２）に記載のすべり軸受機構。
（４） 回転軸受１の内周面の少なくとも５０％が、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ〜２０ｍｍである（１）〜（３）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
（５） 固定軸２と回転軸受１が、何れも△Ｔ：５００℃〜１２００℃の耐熱衝撃性を有する（１）〜（４）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
（６） 固定軸２と回転軸受１のうち、少なくもいずれか一方が、ビッカース硬さ：９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有し、かつ、両方がビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下である（１）〜（５）のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によるすべり軸受機構によれば、例えば、溶融金属めっき線の製造ライン上で溶融金属浴中に鋼線を浸潰しつつ通過させる必要がある工程で、回転式シンカーの特徴である鋼線に疵が付き難い特徴を活かしつつ、かつ、回転軸受と固定軸の間で生ずる振動が解消し、表面性状の極めて安定した溶融めっき線を、安定的に生産することができ、かつメンテナンス時のトラブルも防げるため、産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のすべり軸受機構の構造について述べる。本発明のすべり軸受機構は、図２に例示するような固定軸と回転軸受の組合せである。本発明で回転軸受１の空間７とは、回転軸受１の内周より内側の空間であって、固定軸２が貫通する空間をいう。また回転軸受１の内周８とは、回転軸受１と上記空間７との境界を形成する内周をいう。
【００１９】
すべり軸受機構の回転軸受に設けた空間７は、回転軸に垂直な断面が同心の円形をなしているが、断面位置により必ずしも径は同一である必要はなく、樽型、糸巻型又はそれらの組合せであっても差し支えない。
【００２０】
固定軸２は、溶融金属浴１３内に浸漬されて固定されている。回転軸受１は固定軸２が貫通する空間７を有する。本発明において、固定軸１の形状については、溶融金属浴内ですべり軸受機構として使用する際、図７に示すように、回転軸受１の内周８と固定軸２との間の接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所（５ａ、５ｂ）となる形状とする。
【００２１】
以下に、本発明の基本作動について説明する。本発明が使用を想定している溶融金属中で、鋼線を案内する回転シンカーのすべり軸受機構では、図１（ｂ）に示すように、回転軸受１と同心の胴部９に対し鋼線１０の線張力４ａと４ｂがかかっている。その線張力の合力４ｃによって、回転軸受１が固定軸２に押し付けられる方向は操業時には概ね決まった位置となるのが特徴である。回転軸受１との２つの接触点（５ａ、５ｂ）の中点近傍に入線側と出線側の線張力の合力４ｃの方向が概一致するように固定軸の設置方向を調節する。
【００２２】
図４に示す従来使用されていた回転軸受と固定軸の接触点が１点の溶融金属浴中のすべり軸受においては、通常、図５に示すように、回転軸受１にかかる力は、固定軸２の接点から受ける抗力３と、鋼線から受ける張力４ａ、４ｂの合力４ｃとが釣り合って静止している。しかし、操業中に張力４ａと４ｂのベクトルの大きさが変化すると、それらの合力４ｃの方向が変化し、それに応じた力の釣り合いが得られるのは図６の接点５であるから、回転軸受１は固定軸２上を移動せざるを得ず、回転軸受１のぶれが生ずる。
【００２３】
回転軸受のぶれが生じることにより、通材している線のパスラインが変動し、鉄線表面が振動することによって、その上を覆う未凝固の溶融金属に乱れや垂れが生ずるため、めっき線表面が荒れ易くなるという品質上の問題が発生する。
【００２４】
一方、本発明のように、固定軸の外面を回転軸受の内周８と２箇所（５ａ、５ｂ）で接触するような構造とした場合、通常は図７に示すように、回転軸受１は、固定軸２の２箇所（５ａ、５ｂ）から抗力３ａ、３ｂを受け、鋼線からは張力４ａ、４ｂを受けて釣り合いの状態にある。
【００２５】
仮に、操業中、図８のように、線張力４ａ、４ｂの大きさが変化した場合でも、回転軸受１が固定軸２の２箇所（５ａ、５ｂ）から受ける抗力３ａ、３ｂが線張力の変動に応じて変化し、線張力４ａ、４ｂの調整範囲を超えない限り、即ち、４ａ、４ｂのいずれかが０（ゼロ）に成らない限りにおいては、回転軸受１は位置を変えることなく、力の釣り合いの状態を保つことができるため、回転軸受１のぶれを起こすことなく、安定した位置で回転を続けることができる。
【００２６】
次に、本発明での固定軸の接触箇所の位置関係について説明する。図９に、接触箇所（５ａ、５ｂ）における２本の接線（６ａ、６ｂ）のなす角度θについて定義を示した。回転軸受１と固定軸２が接触する点（５ａ、５ｂ）での接線（６ａ、６ｂ）のなす角度θが１７０°を越える場合、回転軸受が固定軸の２箇所から受ける力のベクトルの方向の差異が小さくなるため、線張力の変動の大きさが抗力の変動による調整の範囲を超え易くなり、４ａ、４ｂのうちどちらかが０となり、２箇所の接点（５ａ、５ｂ）のうちのいずれかが固定軸との接触を失う現象が起こり、軸の位置がぶれてしまう可能性が高くなる。このため、本発明では、回転軸受と固定軸が接触する点での接線のなす角度θを１７０°以下にすることが好ましい。軸位置をより安定化するためには角度θは１５０°以下であると更に好ましい。
【００２７】
また、回転軸受１と固定軸２が接触するそれぞれの点（５ａ、５ｂ）で引いた接線（６ａ、６ｂ）の互いになす角度θが３０°より小さい場合、摩擦力によって、回転軸受１が固定軸２の方向に押し付けられる力が大きくなり、場合によってはカジリを生じて引っ掛かる等して、回転速度がむしろ不均一となる現象が発生する可能性が高くなる。このため、本発明では、回転軸受１と固定軸２が接触する点での接線のなす角度θを３０°以上にすることが好ましい。
【００２８】
次に、固定軸２の断面形状について述べる。本発明における固定軸２の断面形状は、上記のように、２箇所で回転軸受１の内周８と接することができる形状であればどのような形状であっても構わないのであるが、図３に示すような形状が例示できる。その断面形状を、円弧、多角形、楕円の全部又はその一部、又は、それらの組合せとすることで、確実に接触箇所を２箇所とすることができる。図３（ｇ）に示すように、突起部材１４を２個埋め込んだものとしてもよい。
【００２９】
次に、回転軸受１と固定軸２の間の間隔について説明する。回転軸受１の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ以上であることが好ましい。これは、メンテナンス時にすべり軸受機構を溶融金属浴から取り出した際に、稼働中に回転軸受と固定軸の間に入り込んだ溶融金属が表面張力により、回転軸受と固定軸の間に残存しないように、間隔を２ｍｍ以上として容易にすべり軸受機構内から排出されるようにするものである。
【００３０】
但し、回転軸受１の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２０ｍｍ以下であることが望ましい。これは２０ｍｍ程度の間隔で、メンテナンス時の溶融金属排出効果が飽和すると共に、間隔が２０ｍｍを超えた大きな間隔となると、回転軸受が大きくなり、すべり軸受機構を設置するための無駄なスペースが必要となる可能性があるためである。
【００３１】
次に、回転軸受と固定軸の耐熱衝撃性について述べる。耐熱衝撃性は、ある材質を加熟し、それを温度差△Ｔの氷水中に落下して急冷した亀裂が入らない最大の温度差で定義される。本発明での固定軸と回転軸受は、何れも△Ｔ≧５００℃の耐熱衝撃性を有することが好ましい。
【００３２】
この理由は、回転軸受及び固定軸の耐熱衝撃性△Ｔが５００℃未満である場合、メンテナンス等で溶融金属から引き揚げた際、又は、再度溶融金属に浸漬する際の熱偏差により、回転軸受及び固定軸の部材自体に内部残留応力が発生し、破損してしまう可能性があるためである。
【００３３】
また、耐熱衝撃性△Ｔが１２００℃を越える材質であっても、通常のめっきに用いる溶融金属浴程度で使用するにあたってはクラック発生抑制効果が飽和しているため、回転軸受及び固定軸の耐熱衝撃性△Ｔが１２００℃以下で十分である。
【００３４】
固定軸受、回転軸の材質として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）を含む窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）系ファインセラミックス群、またはＳＵＳ３１６等のステンレス材の表面に、Ｃｏ−Ｃｒ系のメタル系溶射材を１〜２ｍｍ程度コーティングしたものを採用することにより、耐熱衝撃性ΔＴを５００〜１２００℃の範囲とすることができる。
【００３５】
また、少なくとも固定軸か回転軸受のどちらか一方が、ビッカース硬さ９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有することが好ましい。固定軸と回転軸受のいずれもが９．８×１０3ＭＰａ未満の場合、固定軸受とジャーナルの擦過によって、互いに凝着又はむしれの現象を生じ易くなり、摩耗面の凹凸が大きくなることがあり、比較的短時間で摩耗が進行することもあるために、長期間の安定的な操業を継続することが困難になる可能性がある。このため、固定軸受かジャーナルのどちらか一方が、ビッカース硬さ９．８×１０3ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００３６】
また、固定軸と回転軸受のいずれもが、ビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下の硬度であることが好ましい。この理由は固定軸か回転軸受のどちらか一方でも３４．３×１０3ＭＰａを越えると、破壊靭性が低下する傾向があるため、メンテナンス等の取り扱いの際、ぶつけて破損する可能性が高くなるからである。
【００３７】
ビッカース硬さを９．８×１０3ＭＰａ以上とするためには、Ｓｉ3Ｎ4系または炭化ケイ素（ＳｉＣ）系ファインセラミックス群、またはＣｏ−Ｃｒ等のメタル系溶射材を１〜２ｍｍ程度コーティングしたものより選択することで達成されるが、ＳｉＣ系の場合逆に硬度が高すぎて破壊靱性と耐熱衝撃性が低下することからＳｉ3Ｎ4系セラミックス、またはＣｏ−Ｃｒ系メタル系溶射材を選択することで、ビッカース硬さ９．８〜３４．３×１０3ＭＰａの範囲とすることができる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例を示す。なお、この実施例は例に沿って具体的に説明するものであり、本発明の請求項の内容を限定するものではない。
【００３９】
めっき用線はＪＩＳ ＳＷＲＭ６−５．５ｍｍφの熱間圧延材を用い、４．０ｍｍφまで冷間伸線加工した鉄線を使用した。伸縮材繰り出し後、７５０℃流動床で約４５秒の焼鈍を行い、１５％、６０℃の塩酸で酸洗後、水洗、塩化アンモニウム水溶液のフラックス中を経て、ブロワ乾燥後４５０℃の溶融純亜鉛槽へ浅漬させた。ラインスピードは３０ｍｍ／ｍｉｎ、溶融亜鉛浴中への浅漬時間を１０秒とし、めっき線引き上げ部分の浴面を窒素断気によりシールを行った。
【００４０】
回転シンカーの構造としては、図２のような鉄線を案内する胴部９と、その内部に一体となった同心円状の空間７を有する回転軸受１と、空間７を貫通して受ける固定軸２からなる装置で行った。
【００４１】
回転軸受の材質は、耐熱衝撃性△Ｔ＝６００℃、ビッカース硬さ１３．６×１０3ＭＰａの汎用サイアロンで作成した。固定軸は、ＳＵＳ３１６で作成し、表面にＣｏ−Ｃｒ系の溶射を行い、２ｍｍ厚となるよう、切削して仕上げた。ただし、表１の比較例Ｎｏ．３については、回転軸受の材質をコーティングなしのＳＵＳ３１６とした。また、本発明例のＮｏ．７の固定軸はＡｌ2Ｏ3系ファインセラミックス、Ｎｏ．８の固定軸、回転軸受はいずれもコーティングなしのＳＵＳ３１６、Ｎｏ．９の固定軸にはＳｉＣ系のファインセラミックスをそれぞれ用いている。
【００４２】
回転軸受と鉄線を案内する胴部とは同心円状で一体であり、回転軸受の空間の径は８０ｍｍ、胴径は１８０ｍｍで、鉄線を案内する溝は１０ｍｍの深さを持つ。
【００４３】
固定軸の断面形状は、本発明例では、図３（ａ）〜（ｅ）に示す各形状及び六角形、八角形を用いた。四角形の場合、一辺７０ｍｍの概正方形で、正方形のコーナー部分はＲ１３ｍｍである。比較例では固定軸２の形状を図４に示す円形とした。回転軸受の内周面と接する固定軸の円筒側面部位の長さは３００ｍｍである。端部には四角断面の突起があり、これを１９ｍｍ厚のＳＵＳ３０４製サポートの同形の孔に嵌め込み、回転軸受との共回りを抑制した。図３に示すように、溶融金属浴内ですべり軸受機構として使用する際、回転軸受１の内周８と固定軸２との間の接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所（５ａ、５ｂ）となるよう、固定軸２の形状の方向を調整した。
【００４４】
実施例のめっき線製造時の製造条件及び評価結果を表１に示す。
【００４５】
まず、はじめに、評価方法について説明する。
【００４６】
表１の『振動』の評価は、操業中の線の振れ、めっき線表面の乱れの目視、及び回転式シンカーの台座に直接振れることによって判断した。シンカーの回転周期に一致した線の振れと、台座から手のひらに感じられる程度の継続的な振動が発生し、めっき線表面の未凝固の溶融亜鉛が垂れたり、乱れたりする場合を×とした。また、振動の発生は感じられるものの、めっき線表面が美麗である場合を△、振動の発生が感じられない場合を○とした。
【００４７】
『摩耗状況』の評価は、上述の条件で約１００ｔのめっき線を生産したあと、回転シンカーを溶融亜鉛浴から引き揚げてすべり軸受機構を分解し、固定軸受とジャーナルの擦過面を目視で観察して行った。擦過面に周方向の筋が確認できないものを○とした。いずれかの擦過面に周方向の筋が明確に確認出来るものの、操業中にめっき線に振動は発生せず、表面品質上では問題ない場合を△とした。擦過面に周方向の筋が明確に確認できると共に、操業中にめっき線に振動が発生し、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００４８】
『耐破損性』の評価は、メンテナンス終了した回転シンカーを急速に溶融亜鉛浴中に浸漬し、操業後に急速に引き揚げ、目視でクラック、チッピング等を目視観察することによって行った。クラック、チッピング等が認められない場合を○、クラック、チッピング等が目視で観察出来るものの、操業中にめっき線に振動は発生せず、表面品質上では問題なかった場合を△、クラック、チッピング等が確認できると共に、操業中にめっき線に振動が発生し、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００４９】
『軸位置安定性』の評価は、操業中にシンカー入り側の溶融亜鉛浴浸入前の矯直ローラーを故意に押しこみ、直後に戻して、線張力を変動させ、その前後で、線のブレが発生するかどうかを目視で判断した。この時、めっき線がぶれない場合を○、めっき線が一時的にぶれるものの、その時だけの表面品質の乱れにとどまり、全体的な品質低下につながらない場合を△、めっき線がぶれると共に、表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００５０】
『回転安定性』の評価は、操業中にシンカー入り側の溶融亜鉛浴浸入前の矯直ローラーを故意に押しこみ、線張力を定常的に増加して、線張力の大きさで、通線速度が変化するかどうかで判断した。この時、通線速度に変化がない場合を○、ジャーナルが固定軸受に強くはまり込むことで、めっき線の速度が変動するものの、表面品質上では問題なかった場合を△、通線速度が変動し、めっき線表面外観に問題が生じる場合を×とした。
【００５１】
『メンテ時溶融金属残存性』の評価は、メンテナンス時に溶融金属浴から回転シンカーを引き揚げた時、ジャーナルと固定軸受の間の隙間の溶融金属の残存状況によって判断した。この時、溶融金属が残存しない場合を○、溶融亜鉛が残存するものの、金属ブラシ等により掻き出すことができ、表面品質上では問題なかった場合を△、金属ブラシ等で掻き出すことができず、溶融亜鉛が残存した場合を×とした。
【００５２】
【表１】
【００５３】
比較例１〜３は、固定軸２の形状が円形であり、固定軸と回転軸受の接触箇所が、すべり軸受機構１個につき１箇所であるために、回転軸受の位置が周期的に変動し、操業中常にめっき線に振動が発生して振動評価が×となり、表面の品質を悪化させる例である。
【００５４】
本発明例４は、固定軸と回転軸受との間の間隔が狭いために、メンテナンス時に溶融亜鉛から引き揚げた際、溶融亜鉛を何らかの方法で強制的に除去しない限り残存し、その後の熱収縮差により部材が変形または破損する可能性があり、メンテ時溶融金属残存性の評価が△であった例である。
【００５５】
本発明例５は、固定軸と回転軸受との接線のなす角θが２５°と小さいために、固定軸と回転軸受との間にカジリが生じ易くなり、回転が不安定となる可能性があり、回転安定性評価が△であった例である。
【００５６】
本発明例６は、固定軸と回転軸受との２箇所の接点から引いた接線のなす角θが１７５°と大きいために、回転軸受が固定軸の２点から受ける抗力のベクトルの方向の差異が小さくなり、鉄線の張力が変動した際の変動を吸収する範囲が狭く、軸がぶれてしまう可能性があり、軸位置安定性の評価が△であった例である。
【００５７】
本発明例７は、固定軸の耐熱衝撃性が３００℃と低いために、溶融亜鉛浴に浸漬する際、または溶融亜鉛から引き揚げる際、部材内部に応力が発生し易くなり、破損する可能性があり、耐破損性の評価が△であった例である。
【００５８】
本発明例８は、固定軸と回転軸受のいずれもがビッカース硬さが３．５×１０3ＭＰａと低いために、使用開始から短時間の内に摺動面に不均一な凹凸状の摩耗が発生し、長期間の安定的な操業がし難くなり、摩耗状況と回転安定性の評価が△であった例である。
【００５９】
本発明例９は、固定軸のビッカース硬さが４５×１０3ＭＰａと高すぎるために、破壊靱性や耐熱衝撃性が低く、操業開始時またはメンテナンス時に溶融亜鉛に出し入れする際、ぶつけたり、熱衝撃によって破損し易いため、耐破損性の評価が△であった例である。
【００６０】
本発明例の１０〜１６は、本発明で好ましいとされる全ての条件を満たしているために、溶融亜鉛めっき線に疵を付けることなく、かつ操業中の振動等が極めて少ない状態で、安定的な品質のめっき線を長時間にわたって製造することができ、メンテナンスも問題なくできる例である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】鋼線の溶融めっき浴の断面図であり、（ａ）は固定式シンカー、（ｂ）は回転式シンカーを表す。
【図２】本発明のすべり軸受機構の一例である。
【図３】本発明のすべり軸受機構の固定軸の断面形状の具体例であり、（ａ）は四角形、（ｂ）は三角形、（ｃ）は内側に凸の曲線と組み合わせた四角形、（ｄ）はチャネル型、（ｅ）は楕円形、（ｆ）は外側に凸の曲線と組み合わせた四角形、（ｇ）は突起部材を２個埋め込んだものである。
【図４】従来のすべり軸受機構の形状である。
【図５】従来のすべり軸受機構の定常時の応力状態を示す図である。
【図６】従来のすべり軸受機構の応力変動時の状態を示す図である。
【図７】本発明のすべり軸受機構の定常時の応力状態を示す図である。
【図８】本発明のすべり軸受機構の応力変動時の状態を示す図である。
【図９】本発明のすべり軸受機構の接触部における接線のなす角度を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 回転軸受
２ 固定軸
３、３ａ、３ｂ 抗力
４ａ、４ｂ 張力
４ｃ 合力
５ａ、５ｂ 回転軸受と固定軸の接点
６ａ、６ｂ 接点における接線
７ 空間
８ 内周
９ 胴部
１０ 鋼線
１１ 回転式シンカー
１２ 固定式シンカー
１３ 溶融金属浴
１４ 突起部材
θ ２本の接線のなす角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸に垂直な断面が円形である空間を有する回転軸受と、回転軸受の前記空間を貫通する固定軸から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、前記固定軸の形状が、該固定軸と前記回転軸受の内周との接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構。
【請求項２】
前記２箇所の接触部における前記回転軸受内周との接線のなす角度が、３０〜１７０°である請求項１記載のすべり軸受機構。
【請求項３】
前記固定軸の空間の軸に垂直な断面形状が、多角形、楕円形、又は、これらを組み合わせた形状である請求項１又は２に記載のすべり軸受機構。
【請求項４】
前記回転軸受の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【請求項５】
前記固定軸と前記回転軸受が、何れも△Ｔ：５００℃〜１２００℃の耐熱衝撃性を有する請求項１〜４のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【請求項６】
前記固定軸と前記回転軸受のうち、少なくもいずれか一方が、ビッカース硬さ：９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有し、かつ、両方がビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下である請求項１〜５のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【請求項１】
軸に垂直な断面が円形である空間を有する回転軸受と、回転軸受の前記空間を貫通する固定軸から構成される溶融金属浴内に浸漬するすべり軸受機構であって、前記固定軸の形状が、該固定軸と前記回転軸受の内周との接触箇所が軸に垂直な断面で２箇所となる形状であることを特徴とするすべり軸受機構。
【請求項２】
前記２箇所の接触部における前記回転軸受内周との接線のなす角度が、３０〜１７０°である請求項１記載のすべり軸受機構。
【請求項３】
前記固定軸の空間の軸に垂直な断面形状が、多角形、楕円形、又は、これらを組み合わせた形状である請求項１又は２に記載のすべり軸受機構。
【請求項４】
前記回転軸受の内周面の少なくとも５０％において、対峙する固定軸との間隔が２ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【請求項５】
前記固定軸と前記回転軸受が、何れも△Ｔ：５００℃〜１２００℃の耐熱衝撃性を有する請求項１〜４のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【請求項６】
前記固定軸と前記回転軸受のうち、少なくもいずれか一方が、ビッカース硬さ：９．８×１０3ＭＰａ以上の硬度を有し、かつ、両方がビッカース硬さ３４．３×１０3ＭＰａ以下である請求項１〜５のいずれかに記載のすべり軸受機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２５７３５１（Ｐ２００９−２５７３５１Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０３６７４（Ｐ２００８−１０３６７４）
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１１日（２００８．４．１１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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