JP2005524523A - 正常モードおよび除去モードを有する振動式砂回収装置 - Google Patents

Abstract

使用済み鋳物砂および混合材料の塊を有する堆積した材料から鋳物砂を回収するアトリッションミル（10）は、使用済み鋳物砂および混合材料の塊を受け入れるチャンバ（14）を画定するハウジング（12）を備えている。このハウジング（12）内には、基盤（20）が、配設され、アトリッションミル（10）の除去側端部に隣接する除去側出口を画定する上端（22）と、下端（24）とを備えている。基盤の下端（24）に隣接して、排出壁（26）が設置され、アトリッションミル（10）の砂側端部に隣接する砂側出口を画定している。上記のハウジングには、弾力性のある支持部材が取り付けられている。また、上記のハウジング（12）には、振動駆動装置（34）が、取り付けられ、軸心が異なるように装着された第一のモータおよび第二のモータ（36、38）を有している。振動駆動装置（34）は、正常モードと除去モードとから選択されたモードで、動作することが可能である。正常モードでは、第一のモータおよび第二のモータ（36、38）が、回転させられ、堆積された材料をほぼ上記砂側出口の方向に移動させる第一の方向の加振力を生成する。除去モードでは、第一のモータおよび第二のモータ（36、38）のうちの少なくとも一方が、動作させられ、堆積された材料をほぼ上記除去側出口の方向に移動させる第二の方向の加振力を生成する。

Description

本発明は、一般的に振動式プロセス装置に関するものであり、さらに詳細には振動式砂回収装置およびその方法に関するものである。

鋳物作業では、溶融金属を砂型で成型することが多い。砂型の形状を保持するために、砂は、樹脂系の結合剤により処理される場合もあり、さらなる強度を得るために、金属性強化コアまたは金属性強化ロッドが埋め込まれる場合もある。費用を削減するために、引き続き行われる成形作業において再利用するために砂を回収することが有益である。

一般的に、さまざまなタイプの砂回収するためのデバイスおよびその方法が当該技術分野において知られている。たとえば、本発明と共通の譲受人を有するマシュート（Ｍｕｓｓｃｈｏｏｔ）に対して発行された米国特許第4,025,419号およびギャップテイル（Ｇｕｐｔａｉｌ）に対して発行された米国特許第4,415,444号には、振動式砂回収装置が開示されている。これらの特許では、砂の塊は、振動室に供給され、ここで、粉砕された砂粒を生成すべく、この砂の塊が、攪拌され、相互に擦られる。シャフトに偏心負荷を加えた一対のモータが、振動室に設けられ、互いに反対方向に回転し、振動攪拌運動を生成する。砂の塊から分離された砂粒は、出口スクリーンを通過し、収集され、再利用される。

使用済み鋳物砂の塊に加えて、金属製ロッド、金属製コア、または他の粉砕されない材料の如きさらなる混合材料もまた振動室に堆積しうる。時間の経過とともに、これらのさらなる混合材料は、振動室に累積され、取り除かれなければならない。したがって、従来から公知の砂回収デバイスは、振動室に取り付けられる第三のモータを備えており、この第三のモータが、他の二つのモータのうちの一つと同時に動作されると、反対方向、すなわち除去側出口に向かう振動運動が生成される。この結果、さらなる混合材料は振動室から排出されることになる。米国特許第4,025,419号および同第4,415,444号に記載されているデバイスは、満足のいく様態に砂の塊を粉砕することに加えて、さらなる混合材料を容易に取り除くように構成されているが、これらのデバイスは構築が非常に複雑かつ高価である。

また、従来の振動式砂回収デバイスは、正常動作中に除去側出口を閉じるための異常に高価なゲートを備えている。通常、このゲートは、除去側出口をしっかりと閉じるためのシールを備えている、しかしながら、このシールは、摩耗されるため、劣化しやすく、頻繁に交換することが必要である。さらに、多くの場合、このゲートは、ニューマチックシリンダの如きアクチュエータと、開放位置と閉鎖位置との間においてゲートを移動させるための連結部材とを備えている。しかしながら、このアクチュエータおよび連結部材は、前記デバイスの複雑さおよびコストを増加させる。

図１〜図３は、本発明の教示に従って構成されたアトリッションミル10を示している。本明細書に記載されるように、アトリッションミル10は、堆積された材料を受け入れる。この堆積された材料は、使用済みの鋳物砂および混合材料を含みうる。「混合材料」とは、本明細書で用いられる場合、金属性ロッド、コア、大きな砂の塊、およびアトリッションミル10による粉砕が可能でないその他の材料のことを意味する。回収された砂は、アトリッションミル10の砂側端部11から排出され、混合材料は、以下でさらに詳細に記載するように、アトリッションミル10の除去側端部13から選択的に排出されてもよい。

アトリッションミル10は、ハウジング12を備えており、このハウジング12は、使用済み鋳物砂および混合材料の塊を受け入れるためのチャンバ14を画定する。ハウジング12は、対向する側壁16、18を備えており、これらの間に延びる基盤20により、前記の対向する側壁16、18が相互に接続されている。側壁16、18の上方縁部は、蓋がされていないので、ハウジング12の上方からチャンバ14にアクセスしうる。基盤20は、斜面した状態で配置され、上端22と下端24とを画定している。基盤20の傾斜角度は砂材料の安息角に応じて選択されうる。

実施例によると、基盤20は、上端22においてゲートまたは他の制限部の必要性を排除する延設部21を備えている。基盤の延設部21は、基盤の全長を増加して、基盤の下端24と基盤の上端22との間に十分な間隔を提供することにより、正常運転中に上端22から砂が排出されることを防止している。このようにして、アトリッションミル10は、ゲートを必要としないまたは制限部を必要としない、基盤の上端22を実現している。

多孔スクリーン26の如き排出壁は、基盤の下端24に隣接しても設置されており、おおむね鉛直方向に延びている。スクリーン26の孔は、砂の塊から分離された砂粒が通過しうる砂側出口を画定している。チャンバ14のほぼ全長の延びている複数の長手方向に延びるリブ28を基盤20に取り付けうる。これらのリブは、チャンバに冷却空気を導くギャップを備えうる。これに関しては、参照により本明細書に援用される、１９８３年１１月１５日にギャップテイルに対して発行された米国特許第4,415,444号にさらに詳細に記載されている。

ハウジング12は、弾力性のある支持部材により坦持されている。実施例によると、この弾力性のある支持部材は、下方フレーム30と、この下方フレーム30からハウジング12まで延びる複数のスプリングとを備えている。スプリング32により、ハウジング12が振動することが可能となるとともに、アトリッションミル10を坦持している床に伝わる加振力が最小限に抑えられる。

チャンバ14において振動運度を生成するための振動駆動装置34がハウジング12に搭載されている。この振動駆動装置34は、第一のモータ36と第二のモータ38とを備えている。当該技術分野において公知なように、各モータ36、38は、偏心荷重を有するシャフトを備えているので、シャフトが回転した場合、前記搭載されるハウジング12が振動する。ハウジング12と、搭載される振動駆動装置34とにより、図１で最良に示されているように、アトリッションミル10の重心が決まる。一部の実施例では、モータ36、38は、上記の重心ＣＧの両横に対向して設置される場合がある。したがって、第一のモータ36は、重心ＣＧの砂側端部側に設置され、第二のモータ38は重心ＣＧの除去側端部側に設置される。他の実施例では、モータ36、38は、以下でさらに詳細に記載するように、重心ＣＧの両横に対向して設置される必要はない。

図１に模式的に示されているように、第一のモータおよび第二のモータ36、38には、これらのモータを正常モードと除去モードとで作動させるためのコントローラ39が作用可能に接続されている。正常モード中では、第一のモータおよび第二のモータ36、38は、相互に反対方向に回転（すなわち、逆方向に回転）することにより、堆積した材料をかき混ぜてそれらを多孔スクリーン26の方向に移動させる振動運動を生成しうる。実施例では、図１のモータ36、38上の矢印により示されているように、第一のモータ36は時計回り方向と反対方向に回転し、第二のモータ38は時計回り方向に回転する。この結果生じる加振力は、重心ＣＧを通って、両端矢印により示される方向に作用する。この結果、基盤20上に堆積された使用済み鋳物砂および混合材料の塊は、基盤の下端24の方向に移動する。チャンバ14内の上記塊は、互いに擦れあって、分離された粒体状の砂として取り出される。このようにして取り出された砂は、基盤20の上に一群の砂として蓄積され、砂の堆積と振動に起因する移動とにより、分離された砂粒は多孔スクリーン26を通過する。

ある期間使用したのちには、混合材料がチャンバ14の底部に堆積されている。このチャンバから混合材料を取り除くために、振動駆動装置34を除去モードで動作させることができる。除去モード中には、モータ36、38のうちの少なくとも一つが回転して堆積した材料を除去側出口の方向に移動させる加振力を生成する。第一のモータおよび第二のモータ36、38が重心の両横に対向して設置される場合、第二のモータ38のみを動作させ、混合材料をアトリッションミル10の除去側端部に移動する加振力を生成してもよい。この実施例では、第二のモータ38により生成される加振力は、重心ＣＧの近傍では楕円形状であるが、基盤の上端22に近づくにつれてより直線形状になっている。モータ38は、いずれの方向に駆動されてもよいが、図１に示されるように、時計回り方向とは反対方向に回転されることが好ましい。第二のモータ38からの加振力は、堆積された材料を基盤の上端22の方向に移動させる。第二のモータ38の動作は、混合材料の所望の量が基盤の上端22に移動するまで継続されうる。このような理由で、基盤の上端22は、混合材料の除去側出口を画定している。

これに代えて、除去モード中に、第一のモータおよび第二のモータ36、38を同時に作動させてもよい。この実施例では、第一のモータおよび第二のモータ36、38は、重心ＣＧの両横に対向して設置されることが必要ではない。その代わりに、コントローラ39は、第一のモータおよび第二のモータ36、38により坦持される偏心荷重の相対的な位置関係、すなわち本明細書において定義される第一のモータ36と第二のモータ38との間の「位相角」を変更するモータ駆動装置、たとえばエンコーダ41（図１）を備えている。この位相角は加振力の方向を決定するため、位相角を変更すると、第一のモータおよび第二のモータにより生成されて得られる加振力が変更される。さらに詳細にいえば、正常モードでは、回転中のモータ36、38により生成される加振力は、図１の両端矢印40により示されているように上方右側を向いており、その結果、アトリッションミル10内の材料は多孔スクリーン26の方向に移動させられる。しかしながら、除去モードでは、エンコーダ41は、第一のモータ36と第二のモータ38との間の位相角を修正・維持することにより、得られる加振力の方向を変更しうる。このようにして、除去モード中では、モータ36、38により生成される加振力は、図１の両端矢印43により示されているように、上方左側に向けられ、その結果、アトリッションミル10内の材料は、基盤の上端22の方向に移動される。

混合材料をチャンバ14から簡潔かつ容易に取り除きうる鋳物砂を回収する方法が提供されている。かかる方法によれば、アトリッションミル10の振動駆動装置34は、まず、使用済み鋳物砂の塊が擦り合わされ粉砕される正常モードで運転される。上述のように、正常モード中は、第一のモータおよび第二のモータ36、38は、互いに反対方向に回転され、図１の両端矢印40により示される方向に加振力を生成する。このため、使用済み鋳物砂および混合材料は、多孔スクリーン26の方向に移動させられ、その結果、上記の塊から分離された砂粒は、砂側出口を通過しうる。

次いで、振動駆動装置は、チャンバ14から混合材料を取り除くために除去モードで運転される。除去モードの一つの実施例では、第二のモータ38のみを回転し、混合材料を基盤の上端22の方向に移動させる加振力を生成する。これに代えて、第一のモータ36と第二のモータ38との間の位相角を変更することにより、得られる加振力を、上方かつ基盤の上端22の方向に向けてもよい。振動駆動装置34は、混合材料が基盤の上端22により画定された除去側出口を通過してチャンバ14から排出されるまで、除去モードでの運転が継続されうる。

チャンバ14のうちの多孔スクリーン26の下流部分は、スクリーンハウジング44を画定しうる。このスクリーンハウジング44の内側には、上方出口スクリーン46と下方出口スクリーン48が、粉砕された砂の塊の分類および／またはさらなる処理を行うために、配設されうる。下方出口スクリーン48の下方には、微粒子を排出するための微粒子用シュート50が設置されうる。下方出口スクリーン48の上方には、下方出口スクリーン上に堆積した粒子を排出するための残存粒子用シュート52が設けられうる。さらに、スクリーンハウジング44は、部分真空ソースと連通する空気取り出し部54を備えている。この空気取り出し部は、粉塵の取り除きおよび／またはチャンバ14から排出された粒子のさらなる分類のために用いられうる。

チャンバ14内の混合材料を除去側出口から排出することを容易にするために、アトリッションミル10の砂側端部11を持ち上げるためのリフト56が設けられうる。実施例では、リフト56は、フレーム30に枢着されたリフトフレーム58と、リフトフレーム58とハウジング12の砂側端部11との間に設置された伸縮自在のエアバッグ60（図２）とを備えている。エアバッグ60には、加圧空気ソースが、取り付けられ、選択的にエアバッグ60を膨張または収縮させるために調整される。エアバッグ60が膨張すると、ハウジング12の砂側端部11は上昇し、チャンバ14内の材料が重力により除去側出口から排出されることを可能とする。リフト56は、チャンバ14内の混合材料のほとんどを除去側出口から排出するために本来必要とされないという視点から、任意選択的なものである。通常、リフト56なしでアトリッションミル10を除去モードで運転すると、アトリッションミル10に堆積された混合材料のうちの少なくとも５０％、または、ほとんどの場合８０％以上が取り除かれる。リフト56は、アトリッションミル10から取り除かれる混合材料の上記パーセンテージを増加すべく用いられ、この結果として、混合材料のうちのほぼすべてが取り除かれる。

本発明の教示に従って構築される特定の装置が本明細書に記載されているが、本特許が網羅する範疇はそれらに限定されるものではない。むしろ、本特許は、添付のクレームの範疇に文字通りまたは均等論により適正に該当する、本発明の教示に従う実施例すべてを網羅する。

本発明の教示に従って構成されたアトリッションミルを示す側面図である。 図１のアトリッションミルを示す正面図である。 図１のアトリッションミルを示す背面図である。

符号の説明

10 アトリッションミル
11 砂側端部
12 ハウジング
13 除去側端部
14 チャンバ
16、18 側壁
20 基盤
21 延設部
22 上端
24 下端
26 多孔スクリーン、排出壁
28 リブ
30 下方フレーム
32 スプリング
34 振動駆動装置
36 第一のモータ
38 第二のモータ
39 コントローラ
41 エンコーダ
40、43 両端矢印
44 スクリーンハウジング
46 上方出口スクリーン
48 下方出口スクリーン
50 微粒子用シュート
52 残存粒子用シュート
54 空気取り出し部
56 リフト
58 リフトフレーム
60 エアバッグ

Claims (16)

1. 使用済み鋳物砂および混合材料の塊を含む堆積された材料から鋳物砂を回収するためのアトリッションミルであって、
   前記使用済み鋳物砂および混合材料の塊を受け入れるためのチャンバを画定するハウジングと、
   前記ミルの除去側端部に隣接する除去側出口を画定する上端と、下端とを有する、前記ハウジング内に配設された基盤と、
   前記ミルの砂側端部に隣接する砂側出口を画定する、前記基盤の前記下端に、隣接して設置される排出壁と、
   前記ハウジングに取り付けられた弾力性のある支持部材と、
   偏心負荷が加えられている第一のモータと第二のモータとを有する、前記ハウジングに取り付けられた振動駆動装置と、
   前記第一のモータと前記第二のモータとに作用可能に接続されたコントローラとを備えており、
   前記コントローラは、前記第一のモータおよび前記第二のモータを正常モードと除去モードとから選択されたモードで動作させ、前記正常モードでは、前記第一のモータおよび前記第二のモータを回転させ、前記堆積された材料をおおむね前記砂側出口の方向に移動させる第一の方向の加振力を生成させ、前記除去モードでは、前記第一のモータおよび前記第二のモータのうちの少なくとも一つを動作させ、前記堆積された材料をおおむね前記除去側出口の方向に移動させる第二の方向の加振力を生成させてなる、アトリッションミル。
2. 前記第一のモータおよび前記第二のモータが前記ミルの重心の両横に対向して設置されおり、前記第一のモータが前記重心の除去側端部に設置されるとともに前記第二のモータが前記重心の砂側端部に配置されてなる、請求項１記載のアトリッションミル。
3. 前記コントローラが、前記第二の方向の加振力を生成するために、前記除去モードにおいて前記第二のモータのみを動作させるべくなしてある、請求項２記載のアトリッションミル。
4. 前記コントローラが、前記第一のモータと前記第二のモータとの間の位相角を選択的に調整すべく、前記第一のモータおよび前記第二のモータに作用可能に結合されるモータ駆動装置をさらに備えてなる、請求項１記載のアトリッションミル。
5. 前記モータ駆動装置が、前記第一のモータと前記第二のモータとの間の位相角を変更すべくなしてあり、前記コントローラが、前記第二の方向の加振力を生成するために、前記除去モードにおいて前記第一のモータおよび前記第２のモータを動作させるべくなしてある、請求項４記載のアトリッションミル。
6. 前記弾力性のある支持部材が複数のスプリングを含んでなる、請求項１ないし５いずれかに記載のアトリッションミル。
7. 前記ミルの前記砂側端部を持ち上げるための、前記弾力性のある支持部材に取り付けられるリフトフレームをさらに備えてなる、請求項１ないし６のいずれかに記載のアトリッションミル。
8. 前記コントローラが、前記第一の方向の加振力を生成すべく、前記正常モードにおいて、前記第一のモータおよび前記第二のモータを互いに反対方向に回転させるようになしてある、請求項１ないし７のいずれかに記載のアトリッションミル。
9. 回収砂を排出するための砂側端部および混合材料を排出するための除去側端部を画定する、堆積された材料を受け取るためのハウジングと、偏心荷重を有する第一のモータおよび第二のモータを備えた、該ハウジングに取り付けられた振動駆動装置とを備えるアトリッションミルにおいて、使用済み鋳物砂および混合材料の塊を含む堆積された材料から鋳物砂を回収するための方法であって、
   前記第一のモータおよび前記第二のモータを回転させ、前記堆積された材料を前記砂側出口の方向に移動させる第一の方向の加振力を生成させる正常モードで前記振動駆動装置を動作させることと、
   前記第一のモータおよび前記第二のモータのうちの少なくとも一つを動作させ、前記堆積された材料を前記除去側出口の方向に移動させる第二の方向の加振力を生成させる除去モードで選択的に前記振動駆動装置を動作させること
   を含む、方法。
10. 前記アトリッションミルが重心を画定しており、前記第一モータおよび前記第二のモータが前記アトリッションミルの重心の両横に対向して設置されており、前記第二のモータが前記重心の砂側端部に設置されているとともに前記第一のモータが前記重心の除去側端部に設置されている、請求項９記載の方法。
11. 前記除去モードでの動作が、前記第二の方向の加振力を生成すべく前記第二のモータのみを動作させることを含んでいる、請求項１０記載の方法。
12. 前記アトリッションミルが、前記第一のモータおよび前記第二のモータに作用可能に結合されるモータ駆動装置を備えており、該モータ駆動装置が前記第一モータと前記第二のモータとの間の位相角を選択し調整する、請求項９記載の方法。
13. 前記除去モードでの動作が、前記第一のモータと前記第二のモータとの間の位相角を変更することと、前記第二の方向の加振力を生成すべく前記第一のモータと前記第二のモータを動作させることとを含んでいる、請求項１２記載の方法。
14. 上端と下端とを有する前記チャンバには傾斜した基板が配設されており、前記堆積された材料が前記除去モード中に前記上端に移動させられる、請求項９ないし１３のいずれかに記載の方法。
15. 使用済み鋳物砂および混合材料の塊を有する堆積された材料から鋳物砂を回収するためのアトリッションミルであって、
    前記使用済み鋳物砂および混合材料の塊を受け入れるためのチャンバを画定するハウジングと、
    延設部を有しているとともに上端および下端を画定し、前記ハウジング内に配設され、傾斜状態で支持されている基盤と、
    前記基盤の砂側出口を画定する下端に隣接して設置される排出壁と、
    前記ハウジングに取り付けられる弾力性のある支持部材と、
    おおむね前記砂側出口に向かう第一の方向に前記堆積された材料を移動する加振力を生成するために正常モードで動作可能な、偏心負荷が加えられた第一のモータと第二のモータとを有する、前記ハウジングに取り付けられた振動駆動装置とを備えており、
    前記基盤の延設部は、前記基盤が、前記振動駆動装置の動作中に堆積される材料を前記チャンバ内に保持するための十分なスペースを前記基盤の下端と前記基盤の上端との間に形成できる全長を有するように設定されてなる、アトリッションミル。
16. 前記振動駆動装置が除去モードでさらに動作可能であり、前記第一のモータと前記第二のモータのうちの少なくとも一つが、前記チャンバ内の前記堆積された材料が前記基盤の上端を越えて排出されるよう、前記第一の方向とは反対の第二の方向の加振力を生成すべく動作してなる、請求項１２記載のアトリッションミル。

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