JP4932038B2 - スプロケット及び汚泥かき寄せ装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐食性に優れ、キー溝部の強度が高く、構造が簡易なスプロケットおよび、当該スプロケットを用いた汚泥かき寄せ装置に関する。

従来、上水、下水、産業排水等の水処理設備における沈殿池には、沈殿池に沈殿した汚泥等をかき集める、汚泥かき寄せ機が使用される。汚泥かき寄せ機は、一対のチェーン間に、汚泥をかき寄せるためのフライトと呼ばれる板状部材が設けられ、フライトをチェーンによって移動させることで、沈殿池の底部の汚泥等をかき集める。

チェーンは、複数のスプロケットに掛け渡され、少なくとも一つのスプロケットによって駆動される。即ち、スプロケットは、チェーンの移動方向を変える機能と、チェーンに駆動力を与える機能等を有する。また、汚泥かき寄せ機に使用されるスプロケットは、通常、水中に設置されるため、高い耐食性が要求される。従って、汚泥かき寄せ機に用いられるスプロケットには、樹脂製や表面処理の施された金属製のものが使用される場合がある。

しかし、表面処理は高価であり、また、経時劣化により表面処理の効果が消滅すると、直ちに腐食が進行する。一方、樹脂製のスプロケットは耐食性の問題は無いものの、金属製のスプロケットと比較すると強度が劣る。特に、スプロケットを回転駆動するシャフトとスプロケットとの回転すべりを抑えるために設けられるキー部には大きな力がかかるため、樹脂製のスプロケットに設けられたキー溝の強度が問題となる。このため、スプロケットには耐食性と供に、キー溝部の強度が要求される。

このような耐食性とキー溝部の強度を両立させたスプロケットとしては、樹脂製の歯及びボスと、金属製のブシュを設け、金属製のブシュにキー溝を設けたスプロケットホイールがある（特許文献１）。

特開２００２−２７６７７３号公報

しかしながら、特許文献１によるスプロケットホイールでは、スプロケットホイールを駆動するシャフト周り全体が金属製であるため、スプロケットホイール自体の重量が重く、モータへの負荷が大きいという問題がある。また、金属製のブシュが大きく、形状が複雑であるため、ブッシュの製造が困難であり、製造コストがかかるという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、耐食性に優れ、キー溝部の強度が高く、構造が簡易で軽量なスプロケット及び当該スプロケットを用いた汚泥かき寄せ装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、本体部材と、シャフト穴を有する一対のボスと、からなるスプロケットであって、前記本体部材及び／または前記ボスは樹脂製であり、前記ボスの上面には前記シャフト穴近傍までの深さにプレート設置部が設けられ、キー溝が設けられた金属製のプレートが前記プレート設置部に設置され、前記プレートが本体部の両側で同じ位置となることを特徴とするスプロケットである。

前記本体部材、一対の前記ボスおよび前記プレートのボルト穴位置が同じ位置となり、ボルトが一対の前記ボス、前記プレートおよび前記本体部材を貫通することが望ましい。

前記プレートは、前記ボスと前記本体部材の間に設けられてもよく、又は、前記プレートは、前記ボスの外側に設けられてもよい。

第１の発明によれば、キー溝部に金属製のプレートが設けられるため、キー溝部の強度が高く、耐摩耗性に優れ、本体部材およびボスが樹脂製であるため耐食性が高く、プレートはキー溝部位にのみ設けられるため、構造が簡易で軽量であり、製造も容易なスプロケットを提供することができる。

第２の発明は、モータにより駆動される駆動スプロケットと、自由に回転可能な従動スプロケットと、前記駆動スプロケット及び前記従動スプロケットに掛け渡されるチェーンと、前記チェーンに設けられるフライトと、を具備し、前記駆動スプロケットは、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスプロケットであることを特徴とする汚泥かき寄せ装置である。

第２の発明によれば、駆動スプロケットは、金属製のプレートにキー溝が設けられるため、特に力を受けるキー溝部の強度が高く、耐摩耗性に優れ、また、本体部材およびボスが樹脂製であるため耐食性が高く、プレートはキー溝部のみに用いられるため、スプロケットの重量が軽量であり、スプロケットを回転させるモータへの負荷が小さい汚泥かき寄せ装置を提供することができる。

本発明によれば、耐食性に優れ、キー溝部の強度が高く、構造が簡易なスプロケットおよび、当該スプロケットを用いた汚泥かき寄せ装置を提供することができる。

第１の実施の形態に係るスプロケット１の構成図。 スプロケット１の組み立て図。 スプロケット１を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。 スプロケット１にキー溝２７が設けられた状態を示す図で。（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。 スプロケット１にシャフト３３及びキー２９が設けられた状態を示す図。 汚泥かき寄せ機５０を示す図。 駆動スプロケット６１を示す図で、図６のＥ部拡大図。 第２の実施の形態にかかるスプロケット４０を示す斜視図。 スプロケット４０を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部。 スプロケット４０にシャフト３３及びキー２９が設けられた状態を示す図。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本実施の形態に係るスプロケット１の構成図であり、図２はスプロケット１の組み立て図である。スプロケット１は、主に、スプロケット本体３、ボス７、プレート９等から構成される。

スプロケット本体３は、周囲に複数の歯５を有する円板状の部材で、中央にスプロケット１を貫通するボス穴１１が設けられる。歯５はチェーンと噛み合う部分であり、スプロケット本体３の周囲に一定間隔で設けられる。また、ボス穴１１の周囲にはボルト穴１３が設けられる。

ボス７は、中央にはボス７を貫通するシャフト穴１５を有する円筒状の部材である。シャフト穴１５はスプロケット１を回転させるシャフトが設けられる部位である。ボス７の一方の端面におけるシャフト穴１５の周囲は、シャフト穴１５と同心円にリング状の凸部２０が設けられる。凸部２０の外径はスプロケット１のボス穴１１の径と略等しく、凸部２０はボス穴１１へ嵌められる。

ボス７の凸部２０が設けられた面の上部には、プレート設置部１９が設けられる。プレート設置部１９は、後述するプレート９が設置される部位であり、プレート９と略同幅、同厚みで、シャフト穴１５近傍までの深さで設けられる。凸部２０（シャフト穴１５）の周囲には、ボス７を貫通する複数のボルト穴１７が設けられる。ボルト穴１７の少なくとも一箇所は、プレート設置部１９を貫通する位置に設けられる。ボルト穴１７は、ボルト２３が挿入可能な形状で設けられる。

プレート９は、板状の部材であり、プレート９を貫通するボルト穴２１が設けられる。プレート９は、前述の通り、ボス７に設けられたプレート設置部１９と略同幅、同厚みである。プレート９の形状は、直方体であっても良いが、プレート９をプレート設置部１９に設置した際に、プレート９がボス７の円周からはみ出すのを防ぐため、図１に示すように、プレート９の上部の角をボス７の円周形状に合わせるにように切除し、六角形としても良い。

スプロケット本体３は、一対のボス７に挟まれる。プレート９はプレート設置部１９へ設置される。プレート９は、スプロケット本体３の両側において同じ位置となるように配置される。この際、スプロケット本体３のボルト穴１３の位置は、ボス７、プレート９のそれぞれのボルト穴１７、ボルト穴２１の位置と一致する。従って、ボルト２３は、ボス７のボルト穴１７に挿入され、スプロケット本体３のボルト穴１３およびプレート９のボルト穴２１を貫通して、反対側のボス７まで差し込まれる。ボルト２３の端部にはナット２５が設けられ、一対のボス７によって、スプロケット本体３及びプレート９を挟み込むように固定される。

なお、スプロケット本体３およびボス７の材質は、耐食性を有する材料であれば良く、耐食性を考慮すると望ましくは樹脂製であり、更に望ましくは、耐食性、加工性等に優れるポリアセタール、ナイロン又は超高分子ポリエチレンが使用できる。また、プレート９の材質は、ある程度以上の強度を有すれば良く、強度を考慮すると望ましくは金属製であり、更に望ましくは、耐摩耗性、耐食性にも優れるステンレスが使用できる。

図３は、スプロケット１を示す図で、図３（ａ）はスプロケット１の正面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３（ａ）に示すように、プレート９はボス７のプレート設置部１９に設置され、この際、ボス７の円周からはみ出すことは無い。また、プレート設置部１９の底面は、シャフト穴１５近傍まで設けられるため、プレート設置部１９に嵌められたプレート９は、プレート９の底面がボス７に設けられたシャフト穴１５近傍までくるように設置される。

図３（ｂ）に示すように、ボス７の凸部２０はスプロケット本体３のボス穴１１に嵌められる。従って、対向して設けられるそれぞれのボス７のシャフト穴１５の軸は一致する。プレート９は、ボス７とスプロケット本体３との間に設けられ、スプロケット本体３を挟んで同一の位置に設けられる。ボス７、プレート９は、ボルト２３によって、スプロケット本体３に固定される。なお、プレート設置部１９とプレート９の厚みはほぼ同一であるため、プレート９はボス７とプレート本体３で挟まれた状態で、がたつきにより動くことは無い。

図４は、スプロケット１にキー溝２７が設けられた状態を示す図で、図４（ａ）はスプロケット１の正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。キー溝２７は、図４（ａ）の斜線部に設けられ、シャフト穴１５からプレート９にかかるように設けられた矩形断面形状の溝である。図４（ｂ）に示すように、キー溝２７はボス７、プレート９を貫通して設けられる。即ち、キー溝２７はプレート９の底面に設けられ、シャフト穴１５に開放部を有する矩形断面の溝である。

なお、図４に示すように、キー溝２７をスプロケット１の組み立て後に加工することで、スプロケット１を挟み込むそれぞれのプレート９のキー溝２７の位置がずれることは無い。従って、後述するキー溝２７へのキー２９の設置が容易となる。しかし、キー溝２７の加工精度等に問題が無ければ、組み立て前に予めキー溝２７を有するプレート９及びボス７を使用することもできる。この場合は、スプロケット１の組み立て時に、一対のプレート９のそれぞれに設けられたキー溝２７の位置が、スプロケット本体３を挟んで一致するように組み立てる必要がある。

図５は、スプロケット１にシャフト３３およびキー２９が設けられた状態を示す図である。スプロケット１のシャフト穴１５にはシャフト３３が挿入される。シャフト３３は、スプロケット１を回転させる軸であり、キー溝３１を有する。キー溝３１はキー溝２７と略同一幅の溝であり、シャフト３３の軸方向に設けられる。シャフト３３のキー溝３１とスプロケット１に設けられたキー溝２７の位置が合わせられ、キー溝２７、キー溝３１で形成される矩形断面部には、キー２９が挿入される。

キー２９は、キー溝２７、キー溝３１と略同一幅の矩形断面の板状部材である。キー２９は一対のプレート９にまたがって設けられ、各プレート９に設けられたキー溝２７に嵌められる。即ち、キー２９の長さは、少なくともスプロケット本体３を挟み込む一対のプレート９をまたがることができる長さであり、また、シャフト３３に設けられるキー溝３１の長さは、少なくとも、キー２９が設置可能な長さの溝である。また、キー２９の厚みは、キー２９をキー溝２７、キー溝３１へ設置した際に、キー２９がキー溝２７とキー溝３１の両方の溝に渡って嵌ることができるだけの厚みである。

シャフト３３に回転力が加えられると、シャフト３３からスプロケット１へは、キー２９により回転力が伝達される。即ち、シャフト３３による回転力は、キー溝３１に設けられたキー２９へ伝達され、キー２９は、プレート９に設けられたキー溝２７に回転力を伝達し、プレート９が設けられたスプロケット１全体を回転させる。従って、シャフト３３とスプロケット１は回転すべりを生じることなく一体となって回転動作する。

シャフト３３およびキー２９は、強度及び耐摩耗性を考慮して金属製であることが望ましい。シャフト３３及びキー２９を金属製とする場合は、耐食性を考慮すると、シャフト３３とキー２９はプレート９と同材質であることが望ましい。

このように、本実施の形態にかかるスプロケット１によれば、スプロケット本体３、ボス７が耐食性を有する樹脂等で形成されるため、耐食性に優れ、また、スプロケット１に設けられたキー溝２７とスプロケット１を回転するシャフト３３に設けられたキー溝３１にキー２９が嵌められるため、シャフト３３とスプロケット１とが回転すべりを生じることが無く、スプロケット１に設けられたキー溝２７は、強度を有する金属等からなるプレート９に設けられるため、キー２９から大きな力を受けるキー溝２７が破損することがなく、また摩耗も少なく、更に、プレート９はキー溝２７近傍のみに設けられる板状部材であるため、プレート９の製造が容易でかつ軽量であるスプロケット１を得ることができる。

次に、スプロケット１を用いた、汚泥かき寄せ機５０について説明する。図６は汚泥かき寄せ機５０を示す図である。汚泥かき寄せ機５０は、沈殿池５１内に設置され、主に駆動スプロケット６１、従動スプロケット６３、チェーン５７、フライト５９等から構成される。チェーン５７は、沈殿池５１の幅方向（図６の奥行き方向）の両側壁近傍にそれぞれ設けられる。すなわち、図６に示すチェーン５７、駆動スプロケット６１、従動スプロケット６３は、それぞれ沈殿池５１の幅方向の両側壁近傍に計２組設けられる。

駆動スプロケット６１は図示しないモータによって回転駆動される。従動スプロケット６３は自由に回転可能である。駆動スプロケット６１と従動スプロケット６３にはチェーン５７が掛け渡される。チェーン５７には、図示を省略したアタッチメントにより、長板状のフライト５９が一定間隔で複数設けられる。フライト５９は、沈殿池５１の幅と略同長さの板状部材であり、沈殿池５１の幅方向に一対設けられたチェーン５７を連結して、沈殿池５１の幅方向略全長に渡るように設けられる。

駆動スプロケット６１および従動スプロケット６３は、チェーン５７に設けられたフライト５９が、沈殿池５１の底部に沿って移動可能なように沈殿池５１へ配置され、フライト５９は沈殿池５１内でチェーン５７の移動に伴い、駆動スプロケット６１及び従動スプロケット６３の周囲を循環移動する。

駆動スプロケット６１を図示しないモータによって矢印Ｃ方向へ回転駆動させると、駆動スプロケット６１と噛み合うチェーン５７は、駆動スプロケット６１の回転に応じて、駆動スプロケット６１及び従動スプロケット６３間を矢印Ｄ方向で移動する。チェーン５７の移動に応じてフライト５９も沈殿池５１内を回転移動する。沈殿池５１の底部に沿って移動するフライト５９は、沈殿池５１底部に沈殿した汚泥等をかき寄せる。沈殿池５１の端部にはピット５５が設けられており、フライト５９によりかき寄せられた汚泥等はピット５５に廃棄される。

図７は図６のＥ部拡大図である。汚泥かき寄せ機５０の駆動スプロケットには、本発明の実施の形態にかかるスプロケット１が使用される。前述の通り、駆動スプロケット６１（以下「スプロケット１」と呼ぶ）は、図示しないモータによって回転力を与えられる。

モータと連結されたシャフト３３が回転すると、シャフト３３に設けられたキー溝３１とスプロケット１のプレート９に設けられたキー溝２７に嵌められた、キー２９によって、スプロケット１に回転力が伝達され、スプロケット１は矢印Ｆ方向へ回転する。

スプロケット１の外周部にはチェーン５７が掛けられており、チェーン５７のブッシュ７３と駆動スプロケット６１の歯５とが噛み合っている。スプロケット１が矢印Ｆ方向へ回転すると、歯５より、歯５と噛み合うチェーン５７へ駆動力が伝達される。

即ち、駆動スプロケット６１に使用されるスプロケット１は、シャフト３３の回転力をチェーン５７に伝達する必要があるため、チェーン５７駆動時には、シャフト３３から回転力を伝達されるキー溝２７近傍に、特に大きな力が加えられる。また、キー溝２７は、キー２９との接触により摩耗が進行しやすい。従って、駆動スプロケット６１として使用されるスプロケット１のキー溝２７近傍には高い強度が要求される。スプロケット１は、キー溝２７が強度の高いプレート９に設けられるため、キー溝２７近傍に破損が生じることがなく、耐摩耗性に優れ、駆動スプロケット６１として好適である。なお、従動スプロケット６３は、チェーン５７と噛み合って自由に回転するのみであり、チェーン５７へ駆動力を与えないため、プレート９を有しない通常のスプロケットが使用できる。

なお、汚泥かき寄せ機５０は沈殿池５１内で使用されるため、汚泥かき寄せ機５０を構成する駆動スプロケット６１以外の部品についても耐食性を有する材質が用いられる。例えば、従動スプロケット６３、チェーン５７には、耐食性を考慮して、樹脂製等の耐食性を有する部品が使用され、例えば、耐食性、加工性等に優れるポリアセタール、ナイロン又は超高分子ポリエチレンが使用できる。

このように、本実施の形態にかかる汚泥かき寄せ機５０によれば、駆動スプロケット６１としてスプロケット１が用いられ、チェーン５７を駆動する際に特に力の加わるキー溝２７が、強度の高いプレート９に設けられるため、稼動時の駆動スプロケット６１の破損がなく、摩耗も少ない汚泥かき寄せ機５０を得ることができる。また、駆動スプロケット６１及び従動スプロケット６３のチェーン５７との噛み合い部とチェーン５７が双方樹脂製であると、チェーン５７と駆動スプロケット６１、従動スプロケット６３との噛み合い時のすべりが良いため、チェーン５７駆動時のロスが少ない。

次に、第２の実施の形態について説明する。図８は第２の実施の形態に係るスプロケット４０を示す斜視図であり、図９（ａ）はスプロケット４０の正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。以下の実施の形態において、図１から図５に示すスプロケット１と同一の機能を果たす構成要素には、図１から図５と同一番号を付し、重複した説明を避ける。

スプロケット４０は、主にスプロケット本体３、ボス７、プレート９等から構成され、スプロケット１と同様の構成であるが、プレート設置部１９がボス７の外側に設けられ、プレート９がスプロケット４０の外側に、ボス７及びスプロケット本体３を挟みこむように設けられる点でスプロケット１と異なる。

図９（ｂ）に示すように、ボス７の一方の端面には凸部２０が設けられ、スプロケット本体３のボス穴１１に嵌められる。ボス７の他方の端面には、プレート９が設置可能なプレート設置部１９が設けられる。プレート設置部１９の幅、厚みは、プレート９と略同一であり、プレート設置部１９の深さ方向は、シャフト穴１５近傍まで設けられる。

スプロケット本体３は、ボス７によって挟まれ、更に、プレート設置部１９に設置されたプレート９がボス７及びスプロケット本体３を挟み込むように設けられる。スプロケット本体３及びボス７を挟み込む一対のプレート９は、スプロケット本体３を挟んで同一の位置に設けられる。なお、ボス７、プレート９とスプロケット本体３との接合は、ボルト２３及びナット２５により行われる。

プレート９にはキー溝２７が設けられる。キー溝２７は、シャフト穴１５からプレート９にかかるように設けられた矩形断面形状の溝であり、プレート９及びボス７を貫通して設けられる。なお、キー溝２７は、スプロケット本体３、ボス７、プレート９を組み立てた後で加工しても良く、また、予めキー溝２７が設けられたプレート９等を組み立てても良い。後者の場合、スプロケット４０の組み立てに際して、プレート９に設けたキー溝２７がスプロケット本体３を挟んで同一の位置となるようにプレート９を設置する必要がある。

図１０は、スプロケット４０にシャフト３３及びキー２９が設けられた状態を示す正面図である。スプロケット４０は、図１０に示すように、シャフト穴１５にキー溝３１を有するシャフト３３が挿入される。キー溝２７、キー溝３１にはキー２９が設けられる。従って、シャフト３３が回転すると、シャフト３３とスプロケット４０とが回転すべり等生じずに、シャフト３３からの回転に伴いスプロケット４０が回転する。

このように、第２の実施形態にかかるスプロケット４０によれば、スプロケット１と同様の効果を奏する。また、プレート９がスプロケット４０の外側に配置され、ボス７とスプロケット本体３との間に挟まれないため、プレート９の厚みがプレート設置部１９の厚みより薄くなっても、プレート９をボルト２３で締めこめば、プレート９ががたつくことが無く、このため、プレート９及びプレート設置部１９の厚みの加工精度が必要なく、また、プレート９の交換作業が容易なスプロケット４０を得ることができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、４０………スプロケット
３………スプロケット本体
５………歯
７………ボス
９………プレート
１１………ボス穴
１３………ボルト穴
１５………シャフト穴
１７………ボルト穴
１９………プレート設置部
２０………凸部
２１………ボルト穴
２３………ボルト
２５………ナット
２７………キー溝
２９………キー
３１………キー溝
３３………シャフト
５０………汚泥かき寄せ機
５１………沈殿池
５３………汚泥
５５………ピット
５７………チェーン
５９………フライト
６１………駆動スプロケット
６３………従動スプロケット
６５………連結部

Claims (5)

1. 本体部材と、
   シャフト穴を有する一対のボスと、からなるスプロケットであって、
   前記本体部材及び／または前記ボスは樹脂製であり、
   前記ボスの上面には前記シャフト穴近傍までの深さにプレート設置部が設けられ、キー溝が設けられた金属製のプレートが前記プレート設置部に設置され、
   前記プレートが本体部の両側で同じ位置となることを特徴とするスプロケット。
2. 前記本体部材、一対の前記ボスおよび前記プレートのボルト穴位置が同じ位置となり、ボルトが一対の前記ボス、前記プレートおよび前記本体部材を貫通する請求項１に記載のスプロケット。
3. 前記プレートは、前記ボスの外側に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスプロケット。
4. 前記プレートは、前記ボスと前記本体部材の間に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスプロケット。
5. モータにより駆動される駆動スプロケットと、
   自由に回転可能な従動スプロケットと、
   前記駆動スプロケット及び前記従動スプロケットに掛け渡されるチェーンと、
   前記チェーンに設けられるフライトと、
   を具備し、
   前記駆動スプロケットは、請求項１から請求項４のいずれかに記載のスプロケットであることを特徴とする汚泥かき寄せ装置。

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