JP2016102519A - 濾過装置のためのスプロケット直付け駆動軸 - Google Patents

Abstract

【課題】丈夫で折損しにくく、加工が容易で経済効果の高いスプロケット直付け駆動軸を提供する。【解決手段】濾過装置のコンベア１３を駆動するチェーン駆動部１４に、実質的にメンテナンスフリーのスプロケット直付け駆動軸５５が配置されている。スプロケット直付け駆動軸５５は、軸本体６０と、一対の金属板スプロケット６１，６２と、溶接ビードからなる第１の肉盛部７１および第２の肉盛部７２とを備えている。第１の肉盛部７１は、第１の金属板スプロケット６１の両側面６１ｂ，６１ｃと軸本体６０とがなす各コーナー部に、軸本体６０の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。第２の肉盛部７２は、第２の金属板スプロケット６２の両側面６２ｂ，６２ｃと軸本体６０とがなす各コーナー部に、軸本体６０の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。軸本体６０に入力したトルクは、肉盛部７１，７２を介して金属板スプロケット６１，６２に伝達される。【選択図】図３

Description

本発明は、濾過装置のコンベアチェーンの駆動部に使用される濾過装置のためのスプロケット直付け駆動軸に関する。

従来より、液中に含まれる金属あるいは非金属の微粒子や削り屑、あるいはスラッジ等の除去対象物を取り除いて液を浄化するために、種々の濾過装置が提案されている。例えば特許文献１〜３に開示されている濾過装置は、濾過槽と、スクレーパコンベアなどを備えている。スクレーパコンベアは一対のチェーンと、チェーンに所定ピッチで取付けられた複数のスクレーパとを有している。チェーンは、それぞれ、チェーン駆動部のモータによって回転する一対のスプロケットによって駆動される。スプロケットは駆動軸に取付けられている。

従来の濾過装置に使用されていた標準スプロケットは、鋳造あるいは鍛造によって製造され、歯部を有するスプロケット本体部と、スプロケット本体部の中心部に形成されたボス部とを有し、このボス部に駆動軸が挿入されている。このため従来のスプロケットのボス部の内面と駆動軸には、それぞれキー溝が形成され、これらキー溝に挿入されたキーを介してトルクが伝達される。また従来の駆動軸には、止め輪を嵌合させるための止め輪溝が形成されていた。この止め溝に、ばね材料からなるＣ型止め輪を嵌合させることにより、駆動軸に対するスプロケットの軸線方向の位置決めをなしていた。

特許第２９０４３３４号公報 特許第３３８９１２６号公報 特許第４８３００４３号公報

従来の駆動軸は、止め輪溝が形成されている箇所が折損の起点となる可能性がある。しかも止め輪溝が形成されている箇所の径が実質的にトルクを伝える有効径となる。このため、止め輪溝が形成されている駆動軸は、入力することのできるトルクの大きさが止め輪溝によって制約を受けるなどの問題があった。また従来はスプロケットのボス部の内面と駆動軸とにそれぞれキー溝が必要であり、しかも駆動軸に止め輪溝が必要であるなど、機械加工に要する手間が多い。また駆動軸やスプロケット以外にキーが必要であるため部品数が多いなど、大変に不経済であり、濾過装置のコストに影響を与えている。

また従来のようにキーと止め輪によってスプロケットが駆動軸に固定される場合、新品のうちは駆動軸とスプロケットとの間にガタが無くても、装置が使用されるに従ってキーとキー溝との嵌合部あるいは止め輪と止め輪溝との嵌合部が摩耗し、次第にガタが生じて振動や騒音の原因となることもある。またチェーン駆動部を組立てる際に、工具を使って止め輪を広げながら止め輪溝に嵌合させる作業も簡単ではなく、作業中に誤って止め輪を濾過槽内に落としてしまうと、止め輪を探して回収するために少なからず労力を必要としている。

従って本発明の目的は、モータのトルクに耐えることができ、丈夫で経済効果の大きい濾過装置のためのスプロケット直付け駆動軸を提供することにある。

本発明の１つの実施形態は、濾過装置のチェーン駆動部に使用されるスプロケット直付け駆動軸であって、第１の端部と第２の端部を有し前記第１の端部にモータのトルクが入力する軸本体と、前記軸本体の前記第１の端部寄りの位置に配置された第１の金属板スプロケットと、前記軸本体の前記第２の端部寄りの位置に前記第１の金属板スプロケットと平行に配置された第２の金属板スプロケットと、第１の肉盛部と、第２の肉盛部とを具備している。前記第１の金属板スプロケットは、第１の歯部と両側面とを有していている。前記第２の金属板スプロケットは、前記第１の歯部と同一の歯数でかつ前記第１の歯部と対応する位置に設けられた第２の歯部と両側面とを有している。前記第１の肉盛部は、前記第１の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。前記第２の肉盛部は、前記第２の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。

この実施形態において、前記第１の肉盛部と第２の肉盛部とがそれぞれ前記軸本体の周方向に等ピッチで形成されていてもよい。また前記第１の肉盛部と第２の肉盛部とが、互いに前記軸本体の周方向の同一位置に形成されていてもよい。前記軸本体は、前記第１の肉盛部と前記第２の肉盛部との間の全長にわたって外径が一定のストレート部を有している。また前記第１の歯部と前記第２の歯部の厚さが、それぞれに噛合うチェーンリンクの内幅の半分以下であるとよい。

本発明に係るスプロケット直付け駆動軸によれば、従来の駆動軸に形成されていた止め輪溝が不要であり、駆動軸が折れる原因の１つが解消されたことにより、従来の駆動軸と同等以下の径の軸本体を用いて、従来と同等以上のトルクをスプロケットに伝えることが可能である。またこのスプロケット直付け駆動軸は、スプロケットを固定するためのキー溝や止め輪溝が不要であるため、従来の駆動軸と比較して製造が容易であり、部品数も少ないなど、経済効果が大きい。

また従来の駆動軸は、キー溝に挿入されたキーを介してトルクをスプロケットに伝えていたため、キーとキー溝との嵌合部に応力が集中し、ガタが生じる原因となっていた。これに対し本発明に係るスプロケット直付け駆動軸は、軸本体と各スプロケットとを結合する肉盛部を介してトルクが駆動軸からスプロケットに伝達される。このため軸本体とスプロケットとの間にガタが生じるおそれがなく、実質的にメンテナンスフリーでありながら振動や騒音の原因を減らすことができるものである。

濾過装置の一例を示す断面図。 図１中のＦ２−Ｆ２線に沿う濾過装置の断面図。 １つの実施形態に係るスプロケット直付け駆動軸を備えたチェーン駆動部を分解した断面図。 同スプロケット直付け駆動軸の一部の斜視図。 同スプロケット直付け駆動軸の平面図。 図３中のＦ６-Ｆ６線に沿うスプロケット直付け駆動軸の断面図。

以下に、１つの実施形態に係るスプロケット直付け駆動軸を備えた濾過装置について、図１から図６を参照して説明する。図１は、液Ｑ１中の除去対象物を除去するための濾過装置１０の概略を示している。濾過装置１０の一例は、濾過すべき液Ｑ１を収容する濾過槽１１と、濾過槽１１に配置されたコンベア１３と、コンベア１３を駆動するチェーン駆動部１４などを有している。

濾過槽１１の端部に掻き上げ部２５が形成されている。掻き上げ部２５は、濾過槽１１の液面Ｑ３の上方に向かって斜めに延び、濾過槽１１の外部に延出している。掻き上げ部２５の上端に排出部２６が形成されている。排出部２６は、液面Ｑ３よりも高い位置に設けられている。排出部２６の近傍に、モータを駆動源とするチェーン駆動部１４が配置されている。

コンベア１３は、濾過槽１１の底部１１ａから、掻き上げ部２５および排出部２６にわたって配置されている。図２に示されるようにコンベア１３は、一対のチェーン３１，３２と、チェーン３１，３２に取付けられた複数のスクレーパ３３とを有している。スクレーパ３３は、チェーン３１，３２の長手方向に所定間隔で取付けられている。チェーン３１，３２は、濾過槽１１に設けられたガイド部材３５，３６（図２に示す）によって移動自在に支持されている。

コンベア１３は、チェーン駆動部１４によって、図１に矢印Ａで示す方向に移動する。コンベア１３は、底部１１ａに沿って移動する下側部分１３ａと、下側部分１３ａの上方において下側部分１３ａとは逆方向に移動する上側部分１３ｂとを含んでいる。

チェーン駆動部１４は、チェーン３１，３２を駆動するためのトルクを発生する減速機付モータユニット４０（図１に示す）を備えている。図３は、チェーン駆動部１４の一部を分解した断面図である。チェーン駆動部１４は、一対の軸受４１，４２と、カバー４３と、スプロケット直付け駆動軸５５などを含んでいる。スプロケット直付け駆動軸５５は、後に詳しく説明するように、軸本体６０と、第１の金属板スプロケット６１と、第２の金属板スプロケット６２と、第１の肉盛部７１と、第２の肉盛部７２とを備えている。

チェーン駆動部１４のカバー４３は、一対の側板４３ａ，４３ｂと、上板４３ｃとを含んでいる。第１の側板４３ａに、第１の軸受４１がボルト４５によって固定されている。第１の軸受４１は、軸本体６０の第１の端部６０ａ付近を回転自在に支持している。

カバー４３の第２の側板４３ｂには、スプロケット直付け駆動軸５５を水平方向から挿入可能な大きさの開口５０が形成されている。開口５０の内径は、金属板スプロケット６１，６２の外径よりも大きい。開口５０は蓋５１によって塞がれる。蓋５１に第２の軸受４２がボルト５２によって取付けられている。蓋５１は、ボルト５３によって第２の側板４３ｂに固定される。第２の軸受４２は、スプロケット直付け駆動軸５５の軸本体６０の第２の端部６０ｂを回転自在に支持する。

開口５０を通じてスプロケット直付け駆動軸５５をカバー４３に挿入し、軸本体６０の第１の端部６０ａを第１の軸受４１に挿入する。さらに軸本体６０の第２の端部６０ｂに第２の軸受４２を嵌合させるとともに、蓋５１をボルト５３によって第２の側板４３ｂに固定する。

図４は、スプロケット直付け駆動軸５５の一部の斜視図である。図５は、スプロケット直付け駆動軸５５を上方から見た平面図である。スプロケット直付け駆動軸５５は、真っ直ぐな金属の棒からなる軸本体６０と、厚さが例えば６ｍｍの金属板からなる第１の金属板スプロケット６１および第２の金属板スプロケット６２と、複数の第１の肉盛部７１と、複数の第２の肉盛部７２とを含んでいる。

軸本体６０は、モータのトルクが入力する第１の端部６０ａと、第１の端部６０ａとは反対側の第２の端部６０ｂとを有している。またこの軸本体６０は、第１の肉盛部７１と第２の肉盛部７２とを含む領域の全長にわたって外径一定の円柱形のストレート部６０ｃを有している。ストレート部６０ｃには、従来の駆動軸のスプロケット取付部に見られるようなキー溝や止め輪溝は形成されていない。このためストレート部６０ｃの外径は、モータユニット４０のトルクを伝達する有効径となる。

軸本体６０の第１の端部６０ａに、モータユニット４０のトルク（モータのトルク）が入力する。このため第１の端部６０ａには、モータユニット４０に内蔵された中空の出力軸と結合するために、キーが挿入されるキー溝６０ｄが形成されている。

第１の金属板スプロケット６１は、軸本体６０のストレート部６０ｃの全長のうち第１の端部６０ａに近い位置に配置されている。第１の金属板スプロケット６１は、第１の歯部６１ａと、両側面６１ｂ，６１ｃとを有している。

第２の金属板スプロケット６２は、軸本体６０のストレート部６０ｃの全長のうち第２の端部６０ｂに近い位置に配置されている。第２の金属板スプロケット６２は、第２の歯部６２ａと、両側面６２ｂ，６２ｃとを有している。第２の歯部６２ａの歯数は、第１の歯部６１ａの歯数と同じである。よって金属板スプロケット６１，６２の外径は互いに同一である。

第１の金属板スプロケット６１と第２の金属板スプロケット６２とは、互いに平行に配置されている。図４に２点鎖線Ｌ１で示されるように、第１の金属板スプロケット６１の歯部６１ａの位置（回転方向の位置）と、第２の金属板スプロケット６２の歯部６２ａの位置（回転方向の位置）とは、互いに一致している。

軸本体６０と、第１の金属板スプロケット６１と、第２の金属板スプロケット６２とは、互いに共通の化学成分の機械構造用炭素鋼（例えばＪＩＳに準拠するＳ４５Ｃ）からなる。Ｓ４５Ｃの化学成分（重量％）は、Ｃ：０．４２−０．４８、Ｓｉ：０．１５−０．３５、Ｍｎ：０．６０−０．９０、Ｐ：０．０３０以下、Ｓ：０．０３５以下、残りがＦｅである。

第１の肉盛部７１は、第１の金属板スプロケット６１の両側面６１ｂ，６１ｃと軸本体６０とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなる。図６は、第１の金属板スプロケット６１と第１の肉盛部７１とを代表して示している。第１の肉盛部７１は、軸本体６０の周方向に関し、第１の金属板スプロケット６１の一方の側面６１ｂと他方の側面６１ｃとに互い違いにそれぞれ２箇所ずつ形成されている。すなわち第１の肉盛部７１は、軸本体６０の周方向に９０°づつ、互い違いに位置を変えて、等ピッチで合計４箇所に形成されている。

第２の金属板スプロケット６２と第２の肉盛部７２は、第１の金属板スプロケット６１と第１の肉盛部７１と同様に構成されている。すなわち第２の肉盛部７２は、第２の金属板スプロケット６２の両側面６２ｂ，６２ｃと軸本体６０とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなる。そして第２の肉盛部７２は、軸本体６０の周方向に関し、第２の金属板スプロケット６２の一方の側面６２ｂと他方の側面６２ｃとに互い違いにそれぞれ２箇所ずつ形成されている。すなわち第２の肉盛部７２は、第１の肉盛部７１と同様に、軸本体６０の周方向に９０°づつ、互い違いに位置を変えて、等ピッチで合計４箇所に形成されている。

第１および第２の金属板スプロケット６１，６２は、それぞれ、第１および第２の肉盛部７１，７２によって軸本体６０に固定されている。これら金属板スプロケット６１，６２を軸本体６０にアーク溶接する際に、図４に２点鎖線Ｌ１で示すように、第１の歯部６１ａと第２の歯部６２ａのそれぞれの歯の位置（軸本体６０の回転方向の位置）が互いに一致するように、治具によって各金属板スプロケット６１，６２の位置決めがなされる。

図６に示された第１の肉盛部７１の一例では、第１の金属板スプロケット６１の側面方向から見て、各肉盛部７１がそれぞれ、周方向に９０°よりもやや長い角度範囲θにわたって形成され、各肉盛部７１の周方向の端部の位置が互いに重なっている。第２の肉盛部７２も同様に、第２の金属板スプロケット６２の側面方向から見て、各肉盛部７２がそれぞれ、周方向に９０°よりもやや長い角度範囲θにわたって形成され、各肉盛部７２の周方向の端部の位置が互いに重なっている。しかも第１の肉盛部７１と第２の肉盛部７２とは、軸本体６０の周方向に互いに対応した同一位置に形成されている。このため第１の肉盛部７１と第２の肉盛部７２の形状や位置のばらつきを目視によって比較的容易に管理することができる。

第１の肉盛部７１は、第１の金属板スプロケット６１の周方向に位置を変えて、スプロケット６１の両側面６１ｂ，６１ｃに交互に形成されている。第２の肉盛部７２も、第２の金属板スプロケット６２の周方向に位置を変えて、スプロケット６２の両側面６２ｂ，６２ｃに交互に形成されている。このため軸本体６０の軸線Ｘ１（図５に示す）に対する金属板スプロケット６１，６２の垂直度αが悪くなることを抑制できる。

軸本体６０に入力したモータユニット４０のトルクは、第１および第２の肉盛部７１，７２を介して第１および第２の金属板スプロケット６１，６２に伝達される。第１および第２の金属板スプロケット６１，６２が軸本体６０と一体に回転することにより、チェーン３１，３２が移動する。

本実施形態のスプロケット直付け駆動軸５５によれば、軸本体６０に従来の駆動軸のようなスプロケット取付用のキー溝と止め輪溝を形成する必要がない。つまり軸本体６０のストレート部６０ｃに折損の起点となるような溝が形成されていないため、軸本体６０は入力するトルクに対して大きな強度を発揮することができる。よって、従来の駆動軸よりも径の小さい軸本体６０でも大きな出力のモータのトルクに耐えることができる。しかも従来の駆動軸のようなスプロケット取付用のキー溝と止め輪溝を形成する必要がないため、これらの溝の加工に要する手間と設備が省略され、経済効果が大きいものである。

また従来の駆動軸のスプロケット取付部は、キーとキー溝との嵌合部にガタが生じる可能性があったが、本実施形態のスプロケット直付け駆動軸５５は、そのような部分が存在しない。このため本実施形態のスプロケット直付け駆動軸５５は、第１の歯部６１ａと第２の歯部６２ａの位置が完全に揃った状態で、金属板スプロケット６１，６２が互いに同期して一体に回転する。このため実質的にメンテナンスフリーでありながら、コンベア１３の振動や騒音も小さくすることができる。

チェーン３１，３２の構成要素であるチェーンリンク３１ａ，３２ａのそれぞれの内幅Ｗ１（図３に一方を示す）の一例は、１２．７ｍｍである。従来の標準的なスプロケットは、スプロケットの歯部の厚さが１１．９ｍｍであるため、チェーンリンクの内面と歯部との間に隙間がほとんど無かった。このため従来はチェーンリンクの内面と歯部との間にスラッジが蓄積し、チェーンの噛合に悪影響を与えることがあった。そこで従来は、スラッジを逃がすための面取り部を歯部に形成していたが、そのための機械加工にきわめて手間がかかっていた。

これに対し、スプロケット直付け駆動軸５５の第１および第２の金属板スプロケット６１，６２の厚さＴ１（図３に示す）の一例は、６．０ｍｍである。すなわち歯部６１ａ，６２ａの厚さがチェーンリンク３１ａ，３２ａのそれぞれの内幅Ｗ１の半分以下となっている。これにより、それぞれのチェーンリンク３１ａ，３２ａの内面と歯部６１ａ，６２ａの側面との間に、スラッジを逃がすのに十分な隙間が確保されている。このため従来の歯部に形成されていたスラッジ逃がし用の面取り部を設けなくても歯部６１ａ，６２ａにスラッジが蓄積することを回避でき、チェーン駆動部１４のメンテナンスフリーに一役かっている。

濾過槽１１の底部１１ａに沈んでいる除去対象物Ｓは、コンベア１３のスクレーパ３３によって、掻き上げ部２５を経て排出部２６に向けて搬送される。コンベア１３のチェーン３１，３２は、チェーン駆動部１４のモータユニット４０が回転することによって移動する。コンベア１３によって排出部２６に運ばれた除去対象物Ｓは、回収ボックス８０に向けて落下する。

なお、本発明を実施するに当たり、濾過装置の具体的な構成をはじめとして、チェーン駆動部に配置されるスプロケット直付け駆動軸の軸本体や第１および第２の金属板スプロケット、肉盛部の形状や位置および数などの具体的な態様を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…濾過装置、１１…濾過槽、１３…コンベア、１４…チェーン駆動部、２６…排出部、３１，３２…チェーン、３１ａ，３２ａ…チェーンリンク、３３…スクレーパ、４０…モータユニット、４１，４２…軸受、４３…カバー、５５…スプロケット直付け駆動軸、６０…軸本体、６０ａ…第１の端部、６０ｂ…第２の端部、６０ｃ…ストレート部、６１…第１の金属板スプロケット、６１ａ…歯部、６１ｂ，６１ｃ…側面、６２…第２の金属板スプロケット、６２ａ…歯部、６２ｂ，６２ｃ…側面、７１…第１の肉盛部、７２…第２の肉盛部

本発明の１つの実施形態は、濾過装置のチェーン駆動部に使用されるスプロケット直付け駆動軸であって、外径一定の円柱形のストレート部と第１の端部と第２の端部を有し前記第１の端部にモータのトルクが入力する軸本体と、前記軸本体の前記ストレート部の前記第１の端部寄りの位置に配置された第１の金属板スプロケットと、前記軸本体の前記ストレート部の前記第２の端部寄りの位置に前記第１の金属板スプロケットと平行に配置された第２の金属板スプロケットと、第１の肉盛部と、第２の肉盛部とを具備している。前記第１の金属板スプロケットは、第１の歯部と両側面とを有していている。前記第２の金属板スプロケットは、前記第１の歯部と同一の歯数でかつ前記第１の歯部と対応する位置に設けられた第２の歯部と両側面とを有している。前記第１の肉盛部は、前記第１の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。前記第２の肉盛部は、前記第２の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成されている。また前記軸本体の前記第１の端部にモータユニットの出力軸と結合するためのキーを挿入するキー溝が該軸本体の軸線に沿って形成され、かつ、前記第１の歯部の歯と前記第２の歯部の歯とが前記キー溝に沿う線上で互いに一致した位置にて前記第１の金属板スプロケットと前記第２の金属板スプロケットとが前記第１の肉盛部と前記第２の肉盛部とによって前記軸本体の前記ストレート部に固定されている。

Claims (5)

1. 濾過装置のチェーン駆動部に使用されるスプロケット直付け駆動軸であって、
   第１の端部と第２の端部を有し前記第１の端部にモータのトルクが入力する軸本体と、
   前記軸本体の前記第１の端部寄りの位置に配置され、第１の歯部および両側面を有した第１の金属板スプロケットと、
   前記軸本体の前記第２の端部寄りの位置に前記第１の金属板スプロケットと平行に配置され、前記第１の歯部と同一の歯数でかつ前記第１の歯部と対応する位置に設けられた第２の歯部および両側面を有した第２の金属板スプロケットと、
   前記第１の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成された第１の肉盛部と、
   前記第２の金属板スプロケットの前記両側面と前記軸本体とがなすコーナー部に設けられた隅肉溶接の溶接ビードからなり、前記軸本体の周方向に位置を変えて互い違いに形成された第２の肉盛部と、
   を具備したことを特徴とする濾過装置のためのスプロケット直付け駆動軸。
2. 前記第１の肉盛部と第２の肉盛部とがそれぞれ前記軸本体の周方向に等ピッチで形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスプロケット直付け駆動軸。
3. 前記第１の肉盛部と第２の肉盛部とが、互いに前記軸本体の周方向の同一位置に形成されたことを特徴とする請求項２に記載のスプロケット直付け駆動軸。
4. 前記軸本体は、前記第１の肉盛部と前記第２の肉盛部との間の全長にわたって外径一定のストレート部を有したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスプロケット直付け駆動軸。
5. 前記第１の歯部と前記第２の歯部の厚さが、それぞれに噛合うチェーンリンクの内幅の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載のスプロケット直付け駆動軸。

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