JP3880114B2 - チェーン破断検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チェーンフライト式水中搬送装置のためのチェーン破断検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、下水処理場の沈殿地には、沈殿した汚泥を掻き集めて汚泥排出溝へ搬送排出するために、図５あるいは図６に例示するようなチェーンフライト式汚泥掻寄せ機が用いられている。図５は主にメインコレクターに採用される４軸タイプのチェーンフライト式汚泥掻寄せ機、図６は主にクロスコレクターに採用される３軸タイプのチェーンフライト式汚泥掻寄せ機であって、それぞれスプロケット５１〜５４、６１〜６３によってチェーンフライト５５、６４を池底付近に沿うように配設し、このチェーンフライト５５、６４をモータ５６、６５によって矢印方向に回転駆動することにより、チェーンフライト上に一定間隔で取り付けられた樹脂もしくは木製または金属製のレーキ（掻寄せ板）５７、６６によって池底に沈殿した汚泥を掻き集め、汚泥排出溝５８、６７へ排出するようにしたものである。
【０００３】
このようなチェーンフライト式汚泥掻寄せ機においては、極めて大きなトルクで駆動スプロケット５１、６１を回転駆動しているため、チェーンフライト５５、６４の主務チェーンが破断した場合には直ちに操業停止などの処置を採らないと、装置に大きな被害が生ずる。このため、前記チェーンフライト式汚泥掻寄せ機をはじめとして、この種のチェーンフライト式水中搬送装置においては、主務チェーンの破断を検出するチェーン破断検出装置を付設するのが普通である。
【０００４】
従来、チェーン破断検出装置としては、電気式のものと機械式のものが知られている。電気式のチェーン破断検出装置は、チェーンフライトの移動軌跡の近傍に近接スイッチを固設し、チェーンフライトの動きを直接電気的に検知するようにしたものであり、また、機械式のチェーン破断検出装置は、チェーンフライトの動きを振り子機構などによって一度機械的に池上まで取り出し、この機械的な動きを電気式スイッチ（例えば、近接スイッチ、リミットスイッチ、光電管スイッチなど）によって検知するようにしたものである。
【０００５】
ところで、電気式のチェーン破断検出装置の場合、水量の変動による浮力の変化や沈殿した汚泥量の変動による負荷の変化などによってレーキの位置が上下し、チェーンフライトに取り付けた金属製の検知体が揺動するために誤動作が多いという問題があった。また、チェーンの伸びに対してもその度にブラケットを調節しなければならず、近接スイッチとチェーンフライトの動作間隔を正確に保つことが難しかった。このため、水中型の近接スイッチを用いることができるというメリットがありながら、レーキがあまり揺動しない安定した動きをする部分にしか設置することができなかった。
【０００６】
一方、機械式のチェーン破断検出装置の場合、電気的検知部分が地上にあるため、比較的調整がしやすく、また、機械的にレーキの動きを検知する部分の構造を工夫することにより、水位変動などによるチェーンフライトの揺動も吸収できるという利点がある。しかし、設置場所は沈殿池の躯体構造によりかなり大きな制約を受け、最近ほどんどの処理場で採用されている二階層式沈殿池における下層への利用はほとんど不可能である。
【０００７】
前記したチェーン破断装置は、チェーンフライトのチェーンが破断した場合にこれをできるだけ迅速に検出する必要がある。図５および図６において最も迅速にチェーン破断を検出できるのは、チェーンフライトの構造上、カテナリー部と呼ばれる▲１▼の辺りである。この▲１▼の辺りは、モータ５６、６５によって積極駆動される駆動スプロケット５１、６１から主務チェーンが押し出されてフリーになった直後の位置であり、チェーンフライトのどこの部分でチェーン破断が起こってもまず最初にチェーンが緩んだり、渋滞する場所であるからである。
【０００８】
しかし、一方において、この▲１▼の辺りはチェーンフライトの揺動が一番激しい場所であり、近接スイッチとチェーンフライトとの検出距離を常に一定に保つ必要がある電気式のチェーン破断検出装置はこの▲１▼の辺りに設置することが非常に難しかった。そこで、従来においては、駆動スプロケット５１、６１からチェーンが離れる前の▲２▼の辺りに設置したり、チェーンフライトがガイドレール５９に乗って安定した後の▲３▼の辺り（図５参照）、あるいは、▲４▼のテール部分の辺りに設置していたが、いずれの位置も▲１▼の部分に比べて迅速に検出することは困難である。
【０００９】
また、機械式のチェーン破断検出装置は、基本的に前記▲１▼の辺りにも設置可能であるが、沈殿地の覆蓋や躯体構造によっては無理な場合があった。特に、上部空間に余裕のない二階層式沈殿地の下層に設置することは困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、チェーン破断検出装置は、チェーンフライト式水中搬送装置のチェーン破断がシステム全体に及ぶような重大事故に発展することを防止するために設置するものである。したがって、通常、チェーン破断検出装置が動作した場合には機器を即座に停止するとともに、例えば前述した下水処理場の場合には、事故の起こった沈殿地の水を返水して内部点検を行なう必要がある。この返水という作業は下水処理場の水処理に極めて大きな負担をかけるものであり、チェーン破断検出装置が誤動作した場合のダメージははかり知れないものがある。
【００１１】
このように、チェーン破断検出装置の誤動作は機器の維持管理に対する影響が極めて大きいため、誤動作の恐れがなく、しかも、調整のしやすいチェーン破断検出装置が求められていた。このような要求の下に、チェーン破断検出装置に用いられる水中型近接スイッチも改良が重ねられ、近接スイッチ自体の誤動作は減少したが、それでもなお、水位差によるチェーンフライトの位置変動やチェーンの伸びなどに対しては今のところ調整作業で対処するしかなく、作業が非常に煩雑となり、手間と時間がかかるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、どの場所でも簡単に設置することができるとともに、水位変動などによってチェーンフライトが揺動してもチェーンの破断を正確に検知することができ、さらに、一度据え付けた後は調整作業をほとんど必要としない、チェーンフライト式水中搬送装置のためのチェーン破断検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のチェーン破断検出装置は、所望長さからなる棒状の揺動アームの一方の先端部に回動支軸を設けるとともに、他方の先端部には防水構造になる非接触式金属検知センサーを取り付け、該非接触式金属検知センサーの前面を非金属製のガイド板によって覆ったものである。
【００１４】
なお、前記非接触式金属検知センサーとガイド板は揺動アームに対してその取り付け角を調節自在とすることができる。また、前記揺動アームはそのアーム長を調節自在とすることができる。また、前記揺動アームにカウンターウェイトを軸心方向スライド自在に取り付け、該カウンターウェイトの位置を変えることにより、自重垂下時における揺動アームの静止傾斜角を調節可能とすることもできる。さらに、前記ガイド板はプラスチック樹脂から構成することが好ましい。
【００１５】
【作用】
上記構成になるチェーン破断検出装置は、その使用に際し、汚泥掻寄せ機のチェーンフライトの所望位置、例えば図５または図６中の▲１▼の位置などに回動支軸によって吊り下げ、揺動アームがチェーンフライトの走行方向に向かって揺動自在となるように設置する。そして、この設置の際、走行するチェーンフライトのレーキが揺動アーム下端のガイド板とぶつかるように、揺動アームの長さを調整しておく。
【００１６】
上記のようにチェーン破断検出装置を設置した後、チェーンフライトを回転駆動すると、チェーンフライト上に一定間隔毎に取り付けられたレーキが揺動アームの下を通過する度にレーキとガイド板とがぶつかり、レーキはガイド板の表面に接した状態で滑動しながら揺動アームを押していく。このため、揺動アームは、レーキが通過する度に、上端の回動支軸を支点としてレーキをかわすように揺動する。
【００１７】
前記揺動アームの下端に取り付けられているガイド板は、非接触式金属検知センサーの前面に位置して非接触式金属検知センサーと一定の距離関係を有して取り付けられている。したがって、このガイド板の表面に接しながら滑動していく前記レーキと非接触式金属検知センサーとの離間距離もまた一定となる。しかも、水位の変動や負荷変動によってチェーンフライトの位置が上下に変動しても、揺動自在とされた揺動アームがこれを吸収し、レーキは常にガイド板と接しながら滑動していくので、非接触式金属検知センサーとレーキとの離間距離もまた常に一定となる。このため、非接触式金属検知センサーは、どのような場合においても、通過するレーキを常に同じ検知条件で正確かつ確実に検出することができる。
【００１８】
また、前記作用から明らかなように、本発明のチェーン破断検出装置は、揺動アームの下端に位置するガイド板がレーキとぶつかるように吊り下げてやるだけでよいので、その設置場所に制限がなく、前述した図５または図６中の▲１▼の位置は勿論のこと、▲２▼，▲３▼，▲４▼の位置であっても簡単に取り付けることができる。さらに、揺動アームの上端側には揺動アームを吊り下げるための回動支軸が設けられているだけであるので、例えば、下水処理場における上部空間に余裕のない二階層式沈殿地の下層にも、簡単に設置することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係るチェーン破断検出装置の実施形態の側面図、図２はその正面である。この実施形態の場合、揺動アーム１は、パイプ状の上側アーム１ａと下側アーム１ｂとからなり、下側アーム１ｂは上側アーム１ａ内に挿入され、アーム長さ調節ねじ２によってその長さを調整できるように構成されている。そして、この揺動アーム１の上側アーム１ａの先端には、揺動アーム１を揺動自在に吊り下げるための回動支軸３が固設されているとともに、把持および脱落防止用の取手４が設けられている。
【００２０】
一方、下側アーム１ｂの先端には、角度調整用ねじ５によって支持板６がその取り付け角度θを調整自在に螺着されており、この支持板６の下向き面側には、金属物体を検知するための非接触式金属検出センサーたる水中型近接スイッチ（以下、「近接スイッチ」と略称）７が固設されているとともに、この近接スイッチ７と一定の間隙をおいてその前面を覆うようにプラスチック樹脂製からなる略しゃもじ形状のガイド板８が固設されている。このガイド板８は、後述するように、チェーンフライトのレーキ上に付設された金属製の検出体がそのガイド板表面にぶつかって揺動アームを回動しながら通過していく際に、近接スイッチ７と検出体との離間距離を常に一定に保つととともに、衝突緩衝材としての役目を果たすものである。なお、前記近接スイッチ７としては水中に没してもよいように防水タイプのものが用いられ、検出信号取り出し用の信号ケーブル９（図２参照）は下側アーム１ｂ、上側アーム１ａのパイプ内を通って上端の回動支軸３から外部へ引き出されている。
【００２１】
前記ガイド板８と近接スイッチ７との間の間隙Ｇは、ガイド板８の板厚とこの間隙Ｇとを足した距離が近接スイッチ７の最良検出感度範囲内に入るような距離とされている。ちなみに、一例を挙げると、近接スイッチ７の最良感度範囲は３０〜５０ｍｍ程度であり、間隙Ｇとガイド板８の板厚と足した距離がこの３０〜５０ｍｍ内に入るように設定される。また、近接スイッチ７とガイド板８を取り付けた支持板６は、前述したように、角度調整用ねじ５によって下側アーム１ｂに螺着されており、このねじ５を緩めることにより、揺動アーム１に対する支持板６の傾斜角θを調整自在とされている。したがって、この角度θを調節することにより、傾斜配置されたチェーンフライトに対して近接スイッチ７を正対させることが可能となる。
【００２２】
さらに、図１中に二点鎖線で示したように、下側アーム１ｂにカウンターウェイト１０を軸心方向スライド自在に付設すれば、このカウンターウェイト１０の上下方向の位置を調整することにより、揺動アーム１全体の重心位置を変えることができ、自重によって自然垂下した状態における揺動アーム１の傾斜静止角度を変えることが可能となる。したがって、このカウンターウェイト１０による角度調整機能と前記した支持板６による角度調整機能とを合わせれば、どのような傾斜を有するチェーンフライトに対しても近接スイッチ７を常に正対配置させることが可能となる。
【００２３】
図３および図４に、前記チェーン破断検出装置の沈澱池への実際の取り付け状態を示す。図３は取り付け状態の側面図、図４はその正面図である。本発明のチェーン破断検出装置を沈殿地に設置するには、例えば、図５または図６中の▲２▼の辺りのコンクリート壁２１部分に揺動アーム１を吊り下げるためのブラケット２２を固設し、このブラケット２２の頂面に形成した支軸載置部２３に揺動アーム１の回動支軸３を掛け渡して載せることにより、揺動アーム１がチェーンフライト５５（６４）の走行方向に向かって揺動自在となるように水中に吊り下げる。
【００２４】
この時、前記揺動アーム１は、アーム長さ調節ねじ２によって上側アーム１ａと下側アーム１ｂの挿入深さを調整し、図３に示すように、揺動アーム１先端のガイド板８が走行するチェーンフライト５５（６４）のレーキ５７（６６）に当たるような長さに調整しておく。また、角度調整用ねじ５を緩めて支持板６を回し、支持板６に固設された近接スイッチ７が二点鎖線で示す検出地点付近においてレーキ５７（６６）と正対するように、その傾斜角θ（図１参照）を調整し、ねじ５によって固定する。これにより、レーキ５７（６６）の表面に付設された金属製の検出体２４の検出感度を最大に設定することが可能となる。
【００２５】
なお、揺動アーム１の上端から引き出された信号ケーブル９は、図示を略した沈殿地機器室などへ導かれる。また、揺動アーム１の先端の取手４には脱落防止用のチェーン２５が取り付けられ、柵２６近傍のポスト２７などに繋がれている。
【００２６】
上記のように設置されたチェーン破断検出装置の動作を以下に説明する。
まず、チェーンフライト５５（６４）の主務チェーンが切れていない正常時には、図３に示すように、チェーンフライト５５（６４）は所定の速度（例えば、0.1 〜0.4 ｍ／分程度）で走行し、この走行するリンクベルに一定間隔（例えば、約３ｍ毎）で取り付けられたレーキ５７（６６）が順次揺動アーム１の下に達し、揺動アーム１のガイド板８にぶつかる。
【００２７】
レーキ５７（６６）がガイド板８にぶつかると、レーキに付設した検出体２４がガイド板８の表面に接しながら揺動アーム１を押し、図３中に二点鎖線で示すように、揺動アーム１を揺動しながら通過していく。そして、この時、近接スイッチ７は検出体２４と正対する二点鎖線位置付近で検出体２４を検出し、その検出信号を信号ケーブル９を通じて外部へ送出する。チェーンフライト５５（６４）の走行が進み、ガイド板８にぶつかっていたレーキ５７（６６）が後方に抜けると、揺動アーム１は開放され、その自重によって再び元の静止位置に復帰する。
【００２８】
図３から明らかなように、レーキ５７（６６）の外表面に付設した検出体２４はガイド板８の表面に接しながら滑動していく状態となり、二点鎖線で示した検出位置近傍における近接スイッチ７と検出体２４の離間距離は常に一定の値となる。しかも、前述したように、この離間距離はガイド板８と近接スイッチ７の間隙Ｇ（図１参照）によって検出体２４を最も感度良く検出できる最良感度範囲に設定されている。さらに、揺動アーム１は、レーキ５７（６６）によって押されることにより回動支軸３を支点として揺動するように構成されているので、水位の変動や負荷変動などによってチェーンフライト５５（６４）の位置が上下に揺動したとしても、レーキ５７（６６）は常にガイド板８に接した状態で滑動していく。したがって、近接スイッチ７と検出体２４の離間距離はどのような場合においても常に最良感度範囲である一定距離に保たれ、近接スイッチ７は最良の状態で検出体２４を検出することができるので、常に正確で確実な検出を行なうことが可能となる。
【００２９】
一方、何らかの事故によりチェーンフライト５５（６４）の主務チェーンが切れた場合には、チェーンフライト５５（６４）が回らなくなってレーキ５７（６６）も送られてこなくなるので、近接スイッチ７からは何らの検出信号も出力されなくなる。したがって、チェーンフライト５５（６４）の走行速度とレーキ５７（６６）の設置間隔によって決定される所定の時間毎に近接スイッチ７から検出信号が送られてくるか否かを監視しておけば、チェーンフライト５５（６４）の主務チェーンが切れたか否かを迅速かつ正確に検出することができる。
【００３０】
なお、図３中に二点鎖線で示したように、揺動アーム１にカウンターウェイト１０を付設し、その位置を上下方向に調節するようにすれば、実線で図示した自重垂下時における揺動アーム１の静止傾斜角を調整することができる。したがって、前述した支持板６の角度調整と併せれば、チェーンフライト５５（６４）がどのように傾斜している場所であっても近接スイッチ７をレーキ５７（６６）に対して正対させることが可能となり、最良の検出感度を得ることができる。
【００３１】
また、ガイド板８をプラスチック樹脂で構成したが、ガイド板の材質はこれに限られるものではなく、近接スイッチ７が反応することのない非金属であればよい。また、ガイド板８と近接スイッチ７との間に間隙Ｇを形成したが、近接スイッチ７を修理あるいは交換する必要がない場合には、この間隙Ｇ部分もプラスチック樹脂で充填した充実タイプのガイド板とし、近接スイッチ７とガイド板８を一体化してもよいものである。
【００３２】
また、揺動アーム１の回動支軸３をブラケット２２の頂面に形成した支軸載置部２３上に掛け渡して載せるだけの吊り下げ構造としたが、軸受などを用いてブラケット２２に分離不可能に取り付けてもよいものである。この場合には、揺動アーム１がブラケット２２から外れて脱落する恐れがないので、前述した脱落防止用のチェーン２７は不要とすることができる。
【００３３】
また、レーキ５７（６６）の表面に金属性の検知体２４を付設したが、一般的にレーキには池底レール上を滑動するための滑り受け板（シュー）が取り付けられており、このシューが金属製であれば検知体として利用することができる。通常、シューはその表面がいびつに磨耗するするため、これまでは、これを検知体として利用した場合には誤動作が頻発し、別途専用の検知体（ターゲット）を設ける必要があった。しかし、本発明の場合、シューが金属製でありさえすれば、たとえいびつに磨耗していても十分に検知できるため、専用ターゲットを設ける必要はない。また、レーキ５７（６６）自体が鉄などの金属から構成されている場合には、近接スイッチ７はこの金属製のレーキを直接検出することができるので、検知体２４を付設する必要はない。
【００３４】
また、検知体２４を検出するためのセンサーとして水中型近接スイッチを用いたが、これに限定されるものではなく、防水構造とされた非接触式の金属検知センサーであれば使用可能である。
【００３５】
さらに、下水処理場のチェーンフライト式汚泥掻寄せ機に適用した場合について例示したが、本発明に係るチェーン破断検出装置の適用対象は上記下水処理場のチェーンフライト式汚泥掻寄せ機に限定されるものではなく、チェーンフライトを用いた水中搬送装置であれば適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のチェーン破断検出装置によるときは、所望長さからなる棒状の揺動アームの一方の先端部に回動支軸を設けるとともに、他方の先端部には防水構造になる非接触式金属検知センサーを取り付け、該非接触式金属検知センサーの前面を非金属製のガイド板によって覆うことにより構成したので、次のような種々の優れた効果を奏する。
▲１▼ レーキとの衝突位置が変わっても、揺動アームの揺動によってこの衝突位置の変動を吸収することができる。このため、水位変動や負荷変動、あるいは主務チェーンの伸びなどによってチェーンフライトの位置が変動しても、チェーンの破断を常に正確かつ確実に検知することができる。
▲２▼ 揺動アームの揺動によってチェーンフライトの位置変動を吸収することができるので、最もチェーンフライトの揺動の大きなカテナリ部を初めとして、チェーンフライト式水中搬送装置のあらゆる場所に取り付けることが可能となり、従来のチェーン破断検出装置のように取り付け位置に制限を受けることがなくなる。
▲３▼ 一度据え付けた後は調整作業をほとんど必要としないので、メンテナンスフリーとすることができる。
▲４▼ 揺動アームを支持する回動支軸の側には回動支軸以外に何らの機構も必要としないので、二階層式沈殿地の下層など、上部空間に余裕のない場所にも設置することが可能となる。
▲５▼ 揺動アームは揺動可能に吊り下げるだけでよいので、容易に取外し式とすることができ、非接触式金属検知センサーの故障などの場合でも、簡単に取り外して修理することができる。
▲６▼ 構造が簡単であるので、故障の発生も少なく、巡回監視の難しい場所でも設置することができる。
▲７▼ どのような場所にでも設置することが可能となるので、個々の設置場所に合わせて専用のチェーン破断検出装置を設計・製造する必要がなくなり、チェーン破断検出装置をユニット化し、コストの低減と高品質化を図ることができる。
【００３７】
また、請求項２記載のチェーン破断検出装置によるときは、前記非接触式金属検知センサーとガイド板を揺動アームに対してその取り付け角を調節自在としたので、非接触式金属検知センサーをチェーンフライトに正対させて最大感度状態で使用することができる。このため、前記請求項１記載の発明の効果に加え、検出精度をより向上することができる。
【００３８】
また、請求項３記載のチェーン破断検出装置によるときは、前記揺動アームのアーム長を調節自在としたので、どのような設置条件においてもガイド板がチェーンフライトのレーキに当たるように調整することができる。このため、前記請求項１および２記載の発明の効果に加え、どのような場所、どのような条件下においても設置することが可能となる。
【００３９】
また、請求項４記載のチェーン破断検出装置によるときは、前記揺動アームにカウンターウェイトを軸心方向スライド自在に取り付け、該カウンターウェイトの位置を変えることにより自重垂下時における揺動アームの静止傾斜角を調節可能としたので、前記した非接触式金属検知センサーとガイド板の角度調整機能とあいまって、チェーンフライトがどのように傾斜している場所であっても、非接触式金属検知センサーをチェーンフライトのレーキに対して正対させることが可能となる。このため、前記請求項１〜３記載の発明の効果に加え、検出感度をさらに向上することができる。
【００４０】
さらに、請求項５記載のチェーン破断検出装置によるときは、前記ガイド板を最も身近で安価なプラスチック樹脂によって構成したので、前記請求項１〜４記載の発明の効果に加え、コストの低減を図り、チェーン破断検出装置をより廉価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るチェーン破断検出装置の実施形態を示す側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】上記チェーン破断検出装置の沈殿地への取り付け状態を示す側面図である。
【図４】図３の正面図である。
【図５】チェーンフライト式汚泥掻寄せ機の第一の例の模式説明図である。
【図６】チェーンフライト式汚泥掻寄せ機の第二の例の模式説明図である。
【符号の説明】
１ 揺動アーム
１ａ 上側アーム
１ｂ 下側アーム
２ アーム長さ調節ねじ
３ 回動支軸
４ 取手
５ 角度調整用ねじ
６ 支持板
７ 水中型近接スイッチ（非接触式金属検知センサー）
８ ガイド板
９ 信号ケーブル
１０ カウンターウェイト
２１ コンクリート壁
２２ ブラケット
２３ 支軸載置部
２４ 検知体
５５ チェーンフライト
５７ レーキ
６４ チェーンフライト
６６ レーキ

Claims (5)

1. チェーンフライト式水中搬送装置のためのチェーン破断検出装置であって、所望長さからなる棒状の揺動アームの一方の先端部に回動支軸を設けるとともに、他方の先端部には防水構造になる非接触式金属検知センサーを取り付け、該非接触式金属検知センサーの前面を非金属製のガイド板によって覆ったことを特徴とするチェーン破断検出装置。
2. 前記非接触式金属検知センサーとガイド板が揺動アームに対してその取り付け角を調節自在とされていることを特徴とする請求項１記載のチェーン破断検出装置。
3. 前記揺動アームはアーム長を調節自在とされていることを特徴とする請求項１または２記載のチェーン破断検出装置。
4. 前記揺動アームにカウンターウェイトを軸心方向スライド自在に取り付け、該カウンターウェイトの位置を変えることにより自重垂下時における揺動アームの静止傾斜角を調節可能としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチェーン破断検出装置。
5. 前記ガイド板がプラスチック樹脂からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のチェーン破断検出装置。

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