JP2019198831A - Kneading device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、混練装置に関する。 The present invention relates to a kneading apparatus.
混練釜内の混練空間に配置された攪拌子を回転させることによって中子材料を混練する装置が知られている。
特許文献1には、攪拌子の回転軸に平行に配置される攪拌ピンと、攪拌ピンを貫通すると共に混練空間において射出口に向かって摺動することができる射出ピストンと、を備える混練装置が開示されている。
There is known an apparatus for kneading a core material by rotating a stirring bar disposed in a kneading space in a kneading pot.
Patent Document 1 discloses a kneading apparatus including a stirring pin arranged in parallel to the rotation axis of a stirrer and an injection piston that passes through the stirring pin and can slide toward the injection port in the kneading space. Has been.
発明者らは、混練装置に関し、以下の課題を見出した。
特許文献1に開示されている混練装置では、攪拌子を回転させることによって中子材料を混練する。混練された中子材料は、中子ペーストを構成する。中子ペーストは、射出ピストンを射出口に向かって摺動されることによって、射出成形型に充填される。充填された中子ペーストは、射出成形型において固化する。固化した中子ペーストは、中子を構成する。また、混練空間には、中子ペーストが射出された後に、次なる中子材料が投入される。
The inventors have found the following problems regarding the kneading apparatus.
In the kneading apparatus disclosed in Patent Document 1, the core material is kneaded by rotating the stirring bar. The kneaded core material constitutes a core paste. The core paste is filled in the injection mold by sliding the injection piston toward the injection port. The filled core paste is solidified in an injection mold. The solidified core paste constitutes the core. Further, after the core paste is injected, the next core material is put into the kneading space.
射出ピストンを射出口に向かって摺動する際に、中子ペーストの一部が、混練空間の射出口側に残留することがある。射出成形型は、中子ペーストが充填されると、加熱されるため、高温になる。混練空間の射出口は、射出成形型のキャビティに連通している。したがって、混練釜の射出口側端部は、射出成形型が加熱されると、高温になる。そのため、混練空間の射出口側に残留している中子ペーストは、高温になる。残留している中子ペーストは、高温になると、乾燥によって水分量が低下する。 When the injection piston slides toward the injection port, part of the core paste may remain on the injection port side of the kneading space. Since the injection mold is heated when the core paste is filled, the temperature becomes high. The injection port of the kneading space communicates with the cavity of the injection mold. Therefore, the injection port side end of the kneading pot becomes hot when the injection mold is heated. Therefore, the core paste remaining on the injection port side of the kneading space becomes high temperature. When the remaining core paste reaches a high temperature, the moisture content decreases due to drying.
残留している中子ペーストは、次なる中子材料と共に混練されて、次なる中子ペーストを構成する。残留している中子ペーストは、次なる中子材料に比較して水分量が少ない。水分量が異なる複数の材料を混練しているため、次なる中子ペーストの動粘度は、ばらつきやすい。残留している中子ペーストと次なる中子材料とを十分に混練することによって、次なる中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる。しかしながら、中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制するためには、混練時間を長くする必要がある。 The remaining core paste is kneaded with the next core material to form the next core paste. The remaining core paste has a lower water content than the next core material. Since a plurality of materials having different moisture contents are kneaded, the kinematic viscosity of the next core paste is likely to vary. By sufficiently kneading the remaining core paste and the next core material, variation in kinematic viscosity of the next core paste can be suppressed. However, in order to suppress variations in kinematic viscosity of the core paste, it is necessary to lengthen the kneading time.
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、短い混練時間で中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる混練装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and it aims at providing the kneading apparatus which can suppress the dispersion | variation in kinematic viscosity of a core paste in short kneading | mixing time.
上記目的を達成する一態様は、混練釜に設けられた混練空間において回転軸中心に回転すると共に、前記回転軸平行に延設された攪拌ピンを有する攪拌子と、前記混練空間において混練された中子ペーストを前記混練釜に隣接する射出成形型に充填する射出ピストンと、を備える混練装置であって、次なる中子材料を混練するよりも前に、前記攪拌子を回転させることによって、前記混練空間の前記射出成形型側に残留している前記中子ペーストの少なくとも一部を前記次なる中子材料を投入する投入口側に移動させる。 One aspect for achieving the above object is that the kneading space provided in the kneading pot rotates around the rotation axis and has a stirring pin extending in parallel with the rotation axis, and is kneaded in the kneading space. An injection piston that fills an injection mold adjacent to the kneading pot with the core paste, and before the next core material is kneaded, by rotating the stirring bar, At least a part of the core paste remaining on the injection mold side of the kneading space is moved to the inlet side into which the next core material is charged.
本発明に係る混練装置では、次なる中子材料を混練するよりも前に、攪拌子を回転させることによって、混練空間の射出成形型側に残留している中子ペーストの少なくとも一部を前記次なる中子材料を投入する投入口側に移動させる。したがって、残留している中子ペースト及び次なる中子材料を、短時間で均一に混練することができる。そのため、短い混練時間で中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる。 In the kneading apparatus according to the present invention, by rotating the stirring bar before kneading the next core material, at least a part of the core paste remaining on the injection mold side of the kneading space is Move to the inlet side where the next core material is charged. Therefore, the remaining core paste and the next core material can be uniformly kneaded in a short time. Therefore, variation in kinematic viscosity of the core paste can be suppressed in a short kneading time.
本発明によれば、短い混練時間で中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる混練装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the kneading apparatus which can suppress the dispersion | variation in kinematic viscosity of a core paste can be provided in short kneading | mixing time.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る混練装置の構成について説明する。混練装置1は、図1に示すように、混練釜2、攪拌子3、リニアアクチュエータ4、及び射出ピストン6を備える。なお、図1においては、中子ペースト7も図示している。また、図1において、一点鎖線は、攪拌子3の回転軸を表す。
First, the configuration of the kneading apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the kneading apparatus 1 includes a
なお、当然のことながら、図1及びその他の図面に示した右手系xyz直交座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。通常、z軸正方向が鉛直上向き、xy平面が水平面であり、図面間で共通である。 As a matter of course, the right-handed xyz orthogonal coordinates shown in FIG. 1 and other drawings are convenient for explaining the positional relationship of the components. Usually, the z-axis positive direction is vertically upward, and the xy plane is a horizontal plane, which is common between the drawings.
混練釜2には、内部に混練空間2aが設けられている。また、混練釜2には、投入口2b及び射出口2cが設けられている。射出口2cは、射出成形型(不図示)のキャビティに連通している。中子材料は、投入口2bから混練空間2aに投入される。投入された中子材料は、混練空間2aにおいて混練される。混練された中子材料は、中子ペースト7を構成する。中子ペースト7は、射出口2cから射出されて、射出成形型のキャビティに充填される。
The
混練空間2aには、図1に示すように、攪拌子3が配置されている。攪拌子3は、図1に示す回転軸を中心として回転することができる。攪拌子3は、攪拌ピン3aと回転ベース3bとを備える。回転ベース3bは、回転軸に垂直に配置された円板状部材である。回転ベース3bの周縁部には、駆動歯車(不図示)が配置されている。駆動歯車は、回転ベース3bの縁部に噛み合わせられている。駆動歯車は、攪拌子用モーター(不図示)に接続されている。攪拌子用モーターが駆動すると、駆動歯車は、攪拌子3の回転軸中心に回転する。駆動歯車の回転に伴って、攪拌子3は、回転軸中心で回転する。
As shown in FIG. 1, a
攪拌ピン3aは、回転ベース3bの射出口2c側の面から回転軸平行に延設されている。攪拌ピン3aが配置される位置は、回転ベース3bの射出口2c側の面であれば、特に限定されない。攪拌ピン3aは、例えば、回転軸を中心として放射状に配置される。また、攪拌ピン3aは、攪拌子3の回転軸を中心点として点対称になるようにS字状に配置されてもよい。攪拌ピン3aの形状は、回転軸に平行に延設される柱状であれば、特に限定されない。攪拌ピン3aは、例えば、断面円形状である。また、攪拌ピン3aは、断面矩形状であってもよい。
The
混練釜2の射出口2cと反対側の端部には、図1に示すように、リニアアクチュエータ4が設置されている。リニアアクチュエータ4は、ボールナット4aと、ボールねじ4bと、ギアドモーター4cと、を備える。ボールナット4aは、ギアドモーター4cを駆動すると、回転軸を中心に回転する。ボールナット4aの中心には、ボールねじ4bが貫通している。
A
ボールねじ4bの側面には、螺旋状の溝が設けられている。ボールねじ4bに設けられた溝は、ボールナット4aと噛み合わされる。したがって、ギアドモーター4cの駆動によってボールナット4aが回転することによって、ボールねじ4bを回転軸中心に回転させることができる。ボールねじ4bは、回転軸中心に回転されると、回転軸平行に進退する。
A spiral groove is provided on the side surface of the
ボールねじ4bの射出口2c側の端には、射出ピストン6が接続されている。図1に示す例では、射出ピストンの中央に回転可能なボールねじ4bが接続されている。つまり、ボールねじ4bは、射出ピストン6の回転を許容することができる。射出ピストン6は、混練釜2内周面、換言すると混練空間2a壁面に常に接している。したがって、射出ピストン6は、ボールねじ4bの進退に伴って、混練空間2a壁面を摺動する。
An
射出ピストン6には、図1に示すように、攪拌ピン3aが貫通している。したがって、攪拌子3が回転すると、射出ピストン6は、攪拌ピン3aと共に回転する。つまり、射出ピストン6は、攪拌子3の回転を妨げない。また、射出ピストン6は、攪拌子3に影響されずに回転軸平行に進退することができる。
As shown in FIG. 1, a stirring
混練装置1において中子材料を混練する際には、まず、射出ピストン6を投入口2bよりもリニアアクチュエータ4側に位置するように配置する。次に、投入口2bから中子材料を混練空間2aに投入する。次に、攪拌子用モーターを駆動することによって、攪拌子3を回転する。混練空間2aに投入された中子材料は、攪拌子3の回転によって混練される。
When kneading the core material in the kneading apparatus 1, first, the
混練された中子材料は、中子ペースト7を構成する。中子材料は、固形材料及び液体材料である。固形材料は、鋳物砂である。鋳物砂は、例えば天然砂である。鋳物砂は、人工砂であってもよい。液体材料は、固形材料のバインダーである。液体材料は、例えば、水ガラスである。中子ペースト7は、中子材料に加えて、添加剤を含有していてもよい。
The kneaded core material constitutes the
中子ペースト7を十分に混練した後、射出ピストン6を射出口2cに向かって摺動する。中子ペースト7は、射出ピストン6の摺動によって射出口2cから射出される。射出口2cから射出された中子ペースト7は、キャビティに充填される。キャビティに充填された中子ペースト7は、固化される。固化された中子ペースト7は、中子を構成する。本発明に係る混練装置を用いて製造された中子は、例えば、車載用エンジン部品の製造に使用される。
After sufficiently kneading the
次に、図2〜4を参照して、本実施の形態に係る混練装置に次なる中子材料を投入する際の動作について説明する。図2は、中子ペーストを射出した、混練装置の断面図である。図3は、攪拌ピンが回転された、混練装置の断面図である。図4は、次なる中子材料が投入された、混練装置の断面図である。なお、図2〜4においては、中子ペースト7や次なる中子材料8も図示している。また、図2〜4に示す一点鎖線は、攪拌子3の回転軸を示す。
Next, with reference to FIGS. 2-4, the operation | movement at the time of throwing in the next core material to the kneading apparatus which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a cross-sectional view of the kneading apparatus in which the core paste is injected. FIG. 3 is a cross-sectional view of the kneading apparatus in which the stirring pin is rotated. FIG. 4 is a cross-sectional view of the kneading apparatus in which the next core material is charged. 2 to 4 also show the
射出ピストン6は、十分量の中子ペースト7を射出した後に、リニアアクチュエータ4に向かって摺動する。そして、投入口2bよりもリニアアクチュエータ4側に位置するように配置される。中子ペースト7の一部は、図2に示すように、射出終了後であっても混練空間2aの射出口2c側に残留している。
The
キャビティに充填された中子ペースト7を固化する際に、射出成形型は加熱される。射出口2cは、キャビティに隣接している。したがって、射出成形型が加熱されると、混練空間2aの射出口2c側は、高温になる。そのため、混練空間2aの射出口2c側に残留している中子ペースト7は、乾燥する。
When the
攪拌子3を回転させることによって、図3に示すように、残留している中子ペースト7の一部又は全てを混練空間2aの投入口2b側に移動させることができる。また、残留している中子ペースト7をほぐすことができる。中子ペースト7を投入口2b側に移動させる際には、例えば、攪拌子3を混練時と反対回りに回転させる。
By rotating the stirring
図3に示した例において攪拌子3は、混練時に中子ペースト7を回転軸に向かって寄せることができるように攪拌ピン3aを配置されている。そこで、攪拌子3を混練時と反対回りに回転させることによって、中子ペースト7を混練空間2a壁面に向けて移動させることができる。
In the example shown in FIG. 3, the
残留している中子ペースト7は、図4に示す次なる中子材料8と共に混練されて次なる中子ペーストを構成する。残留している中子ペースト7は、次なる中子材料8に比較して、水分量が少ない。したがって、次なる中子ペーストの動粘度を均一にするためには、残留している中子ペースト7と次なる中子材料8とを十分に混練する必要がある。
The remaining
残留している中子ペースト7と次なる中子材料8とを混練する前に、攪拌子3の回転によって残留している中子ペースト7を投入口2b側に移動させることによって、短時間の混練で次なる中子ペーストの動粘度を均一にすることができる。動粘度が均一な中子ペーストは、充填不良を起こしにくい。したがって、混練装置1を用いて製造された中子は、車載用エンジンの冷却回路等を精度良く造形することができる。
Before the remaining
攪拌子3の回転による中子ペースト7の移動は、例えば、次なる中子材料8が投入される前に行われる。攪拌子3の回転による中子ペースト7の移動は、次なる中子材料8が投入した後に行われてもよい。また、次なる中子材料8を投入しつつ攪拌子3を回転させてもよい。
The
残留している中子ペースト7を移動する際の攪拌子3の回転速度は適宜決定される。例えば、次なる中子材料8を投入する前に残留している中子ペースト7を移動する場合、中子ペースト7を混練する際よりも速いスピードで攪拌子3を回転させる。また、次なる中子材料8を投入すると共に残留している中子ペースト7を移動する場合、中子ペースト7を混練する際よりも遅いスピードで攪拌子3を回転させる。上記で説明した構成によって、短い混練時間で中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる。
The rotational speed of the
次に、図5及び表1〜2を参照して、本発明の実施例について説明する。図5は、実施例に係る手順を示すフローチャートである。表1は、本発明の実施例に係る手順を示す表である。表2は、本発明の実施例の動粘度を測定した結果を示す表である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart illustrating the procedure according to the embodiment. Table 1 is a table | surface which shows the procedure which concerns on the Example of this invention. Table 2 is a table | surface which shows the result of having measured the kinematic viscosity of the Example of this invention.
本発明の実施例では、図1に示すように、中子ペーストを射出終了した後に、第1の回転工程(ステップS1)を行った。第1の回転工程(ステップS1)を行う際には、攪拌子3を時計回りに200rpmで2秒間回転させた。第1の回転工程(ステップS1)を行うことによって、混練空間2aの射出口2c側に残留している中子ペースト7を混練空間2aの投入口2b側に移動した。
In the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, after the injection of the core paste was completed, the first rotation process (step S1) was performed. When performing the first rotation process (step S1), the
次に、第1の材料投入工程(ステップS2)を行った。第1の材料投入工程(ステップS2)では、固形材料及び液体材料のいずれか一方を投入口2bから混練空間2aに投入する。第1の材料投入工程(ステップS2)は、攪拌子3の回転を停止した状態、又は、攪拌子3を時計回りに15rpmで回転させた状態で行った。
Next, the 1st material injection | throwing-in process (step S2) was performed. In the first material charging step (step S2), either one of a solid material and a liquid material is charged into the kneading
次に、第2の回転工程(ステップS3)を行った。第2の回転工程(ステップS3)を行う際には、攪拌子3を時計回りに200rpmで2秒間回転させた。第2の回転工程(ステップS3)を行うことによって、混練空間2aの射出口2c側に残留している中子ペースト7を混練空間2aの投入口2b側に移動した。
Next, the 2nd rotation process (step S3) was performed. When performing the second rotation step (step S3), the stirring
次に、第2の材料投入工程(ステップS4)を行った。第2の材料投入工程(ステップS4)では、固形材料及び液体材料のうち、第1の材料投入工程(ステップS2)において投入されていない材料を投入口2bから混練空間2aに投入する。第2の材料投入工程(ステップS4)は、攪拌子3の回転を停止した状態、又は、攪拌子3を時計回りに15rpmで回転させた状態で行った。
Next, the 2nd material input process (step S4) was performed. In the second material input process (step S4), the material that has not been input in the first material input process (step S2) out of the solid material and the liquid material is input into the kneading
次に、混練工程(ステップS5)を行った。混練工程(ステップS5)を行う際には、攪拌子3を反時計回りに170rpmで回転させた。混練工程(ステップS5)は、第1の回転工程(ステップS1)及び第2の回転工程(ステップS3)と合計して攪拌子3の回転時間が44秒間となるように行った。
Next, a kneading step (step S5) was performed. When performing the kneading step (step S5), the
実施例1〜5においては、表1に示す条件で、第1の材料投入工程(ステップS2)及び第2の材料投入工程(ステップS4)を行った。実施例1〜5について動粘度を測定した結果を表2に示す。表2に示した数値は、「平均値±3σ」である。固形材料及び液体材料を投入する順番を変更すると、次なる中子ペーストの動粘度のばらつきが変化した。 In Examples 1 to 5, the first material input process (step S2) and the second material input process (step S4) were performed under the conditions shown in Table 1. The results of measuring kinematic viscosity for Examples 1 to 5 are shown in Table 2. The numerical values shown in Table 2 are “average value ± 3σ”. When the order of adding the solid material and the liquid material was changed, the variation in kinematic viscosity of the next core paste changed.
表2に示すように、実施例1〜5のうち、実施例1の条件で混練を行った場合、次なる中子ペーストの動粘度のばらつきが最も抑制された。特に、実施例1の条件で、第1の回転工程(ステップS1)を行わず、かつ、第2の回転工程(ステップS3)を行った場合、次なる中子ペーストの動粘度のばらつきを最も抑制することができた。 As shown in Table 2, when kneading was performed under the conditions of Example 1 among Examples 1 to 5, variation in kinematic viscosity of the next core paste was most suppressed. In particular, when the first rotating step (Step S1) is not performed and the second rotating step (Step S3) is performed under the conditions of Example 1, the variation in kinematic viscosity of the next core paste is the most. I was able to suppress it.
以上で説明した本実施の形態に係る発明により、短い混練時間で中子ペーストの動粘度のばらつきを抑制することができる混練装置を提供することができる。 With the invention according to the present embodiment described above, it is possible to provide a kneading apparatus capable of suppressing variations in kinematic viscosity of the core paste in a short kneading time.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記では、鋳造用中子ペーストを混練する技術に本発明を適用した場合について説明した。しかしながら、本発明は、装置内で材料を混練する混練装置であればどのような技術にも適用することができる。例えば本発明は、食品を混練する混練装置や、コンクリートを混練する混練装置に適用することができる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the above, the case where this invention was applied to the technique which knead | mixes the core paste for casting was demonstrated. However, the present invention can be applied to any technique as long as it is a kneading apparatus for kneading materials in the apparatus. For example, the present invention can be applied to a kneading apparatus for kneading food or a kneading apparatus for kneading concrete.
1 混練装置
2 混練釜
2a 混練空間
2b 投入口
2c 射出口
3 攪拌子
3a 攪拌ピン
3b 回転ベース
4 リニアアクチュエータ
4a ボールナット
4b ボールねじ
4c ギアドモーター
6 射出ピストン
7 中子ペースト
8 次なる中子材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記混練空間において混練された中子ペーストを前記混練釜に隣接する射出成形型に充填する射出ピストンと、を備える混練装置であって、
次なる中子材料を混練するよりも前に、前記攪拌子を回転させることによって、前記混練空間の前記射出成形型側に残留している前記中子ペーストの少なくとも一部を前記次なる中子材料を投入する投入口側に移動させる、
混練装置。 A stirrer having a stirring pin that rotates around the rotation axis in a kneading space provided in the kneading pot and extends parallel to the rotation axis;
An injection piston for filling an injection mold adjacent to the kneading pot with the core paste kneaded in the kneading space,
Prior to kneading the next core material, by rotating the stirrer, at least a part of the core paste remaining on the injection mold side of the kneading space is removed from the next core. Move to the inlet side where the material is charged,
Kneading device.
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