JP4755436B2

JP4755436B2 - 金属原料用のブリケットの圧縮成形機、及び、金属原料用のブリケットの製造装置

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Publication number: JP4755436B2
Application number: JP2005080244A
Authority: JP
Inventors: 弘上野; 雅文瀬堂; 徹雄重見
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP2006255772A

Description

この発明は、金属原料用のブリケットの圧縮成形機、製造装置及び圧縮成形方法に関し、特に研削切粉などの金属粉末を含む再資源化可能な材料からブリケットを得る装置に関する。

軸受鋼や浸炭鋼などの鉄系金属を研削、研磨した際に生じる切粉、研磨スラッジは、水分及び油分を含有する研削液や砥粒などを含む綿状（繊維状）凝集体として回収されている。この綿状凝集体は多量の純鉄を含むことから、環境保護、省資源の観点より、これを製鋼原料として再利用する技術が提案されている。例えば、特許文献１に示すように、綿状凝集体を圧縮成形して成形体を得て、その成形体に固形化補助剤（硬化液）を含浸させ、その後、乾燥させる処理を行ってブリケットを製造している。そして、製造されたブリケットが鉄鋼メーカに回収されて再溶融され、リサイクルされている。

このようなブリケットを製造するための装置として従来知られているものに、例えば、特許文献２に示すようなものがある。この装置は、投入された綿状凝集体を下方の金型（成形室）へ送り込むためのスクリューと、金型に送り込まれた凝集体を圧縮成形するプレス機とを備えている。

特開２００２−１２９２４８号公報登録実用新案第３００９８２９号公報

特許文献２に記載されているプレス機の金型は、装置のフレームに強固に固定されており、この金型のキャビティでブリケットの材料となる綿状の凝集体は圧縮される。圧縮される凝集体はキャビティ内でプレス機の押圧方向に直交する方向である側方に広がって、凝集体は金型の内周面に強く押し付けられる。そのため、凝集体は金型内周面との間で大きな摩擦抵抗（摺動力）を生じさせながら圧縮されていく。従って、プレス機の押圧力は、凝集体を実際に圧縮させる力以外に、この摩擦抵抗に抗する力が必要となり、効率が悪く、大きな容量のプレス機が必要であるという問題点を有している。

また、ブリケットの材料となる綿状凝集体は水分を多量に含んでいるが、リサイクル可能なブリケットとするためには、十分に乾燥させる必要がある。これは、水分除去が不十分であるブリケットが鉄鋼メーカの溶鉱炉にそのまま投入されると、その水分によって突沸（水蒸気爆発）が生じるおそれがあるためである。
特許文献２に示すようなプレス機により、ブリケットの材料となる綿状凝集体に大きな圧縮荷重を作用させて水分を除去する方法が考えられる。しかし、たとえ圧縮荷重を大きくしてこの凝集体を圧縮しても金型からの水の抜けが悪く、十分な水分の除去は困難であると共に、水の抜けが悪いためにプレス機の押圧力にロスが生じてしまう。従来の装置では圧縮荷重を大きくしても水分の除去には限界があり、無駄にプレス機の能力（容量）を大きくさせてしまうという問題点がある。

そこでこの発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、効率良く再資源化用の材料を圧縮成形してブリケットを製造できるブリケットの圧縮成形機、これを備えるブリケットの製造装置、及び、ブリケットの圧縮成形方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するためのこの発明は、金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形するための成形室が内部に形成された金型装置と、前記成形室内に供給された前記材料を圧縮成形すべく前記金型装置に対して同軸心状でかつその軸方向に出退自在に設けられたプランジャーとを備えている金属原料用のブリケットの圧縮成形機において、前記金型装置は、前記プランジャーの先端面に対向する受圧面を構成する軸方向に固定の受圧部材と、前記プランジャーの外周面に摺接する摺接面を内部に有する外側金型と、前記プランジャーの押出方向前方への移動に連動して前記外側金型が同方向前方へ移動するように当該外側金型を支持する支持手段とを備え、前記外側金型は、最大ストローク時の前記プランジャーに貫通される位置に配置された第１型と、最大ストローク時の前記プランジャーで圧縮された成形体が内部に充填される位置に配置された第２型とから、当該プランジャーの押出方向前後に分割構成され、前記支持手段は、前記プランジャーが前記第１型を貫通した後で同第１型と前記第２型の間に隙間が形成されるように、それら両型に対する当該プランジャーの押出方向における移動量に差を発生させる機能を有することを特徴としている。

このような構成によれば、前記支持手段によって外側金型が支持されているため、プランジャーにより材料を金型装置の内部において圧縮成形する際、プランジャーの押出方向前方への移動に連動して外側金型を同押圧方向前方へ移動させることができる。つまり、圧縮されていく材料と共に外側金型が押出方向前方に移動でき、圧縮されていく材料の外周面と、外側金型の摺接面（内周面）との間に生じる摩擦抵抗を逃がす（低減させる）ことができる。これにより、プランジャー側において発生させた押圧力が、前記摩擦抵抗に抗する力として費やされるのを抑えることができ、圧縮成形機における必要な動力（容量）を小さくできる。さらに、金型装置の摺接面の摩耗を低減できる。

そして、この圧縮成形機によるブリケットの圧縮成形方法は、プランジャーの先端面に対向する軸方向に固定の受圧面と同プランジャーの外周面が摺接する摺動面とで構成された成形室内に金属粉末を含む再資源化用の材料を充填し、この成形室に向かって移動する前記プランジャーで前記材料を圧縮することにより、固化された成形体を得るようにした方法であり、前記プランジャーの押出方向前方への移動に連動して前記摺動面を同押圧方向前方へ移動させる方法となる。

また、この発明の圧縮成形機が備えている前記外側金型は、最大ストローク時の前記プランジャーに貫通される位置に配置された第１型と、最大ストローク時の前記プランジャーで圧縮された成形体が内部に充填される位置に配置された第２型とから、当該プランジャーの押出方向前後に分割構成されているので、成形体を第２型の内部から排出させるために、例えば、後述する材料排出用のアクチュエータにより第２型を第１型から離れる方向へ小さなストロークにより移動させれば、成形体を第２型から取り出すことができる。

さらに、この発明の圧縮成形機が備えている前記支持手段が、前記プランジャーが前記第１型を貫通した後で同第１型と前記第２型の間に隙間が形成されるように、それら両型に対する当該プランジャーの押出方向における移動量に差を発生させる機能を有するので、第１型の移動量と第２型の移動量とに差を生じさせて両型の間に隙間を形成することができる。そして、この隙間から、材料が圧縮されることで生ずる当該材料中の余分な水分を金型装置の外部へ排出させることができる。従って、材料中に含まれていた水分を効果的に除去することができる。

そして、この圧縮成形機によるブリケットの圧縮成形方法は、前記プランジャーによる圧縮成形中に、前記成形体の充填部分よりも前記プランジャーの押出方向後方側において前記摺動面を前後に分割させて排水用の隙間を発生させる方法となる。

また、第１型と第２型に対する移動量に差を発生させる前記機能を有している前記支持手段は、具体的には、前記プランジャーの押出方向前方への移動に連動して前記第１型が同押出方向前方へ移動するように当該第１型を支持する第１支持機構と、前記プランジャーが前記第１型を貫通していない時は、前記第２型が前記第１型とともに同プランジャーの押出方向前方へ移動するように当該第２型を支持し、前記プランジャーが前記第１型を貫通した時は、前記第２型が前記第１型よりも更に同プランジャーの押出方向前方側へ移動するように当該第２型を支持する第２支持機構とから構成させることができる。
この構成によれば、第１型及び第２型において、圧縮されていく材料の外周面との間に生じる摩擦抵抗を逃がす（低減させる）ことができ、圧縮成形機における必要な動力（容量）を小さくできる。そして、プランジャーが前記第１型を貫通した時は、第２型は更に移動して第１型と第２型との間に隙間を形成することができる。その隙間から材料中の余分な水分を金型装置の外部へ排出させることができる。

また、前記第２支持機構は、前記第２型を前記プランジャーの押出方向前方側へ移動させて成形体を露出させる材料排出用のアクチュエータを備えているのが好ましい。この構成によれば、成形体を第２型から簡単に取り出すことができる。

また、前記外側金型は、前記第２型から排出された前記成形体を下方から２点で支持する支持部材を、当該第２型の内部に構成されるキャビティの開口端の下方近傍部に有しているのが好ましい。この構成によれば、第２型から取り出された成形体は支持部材により下方から２点で支持されるため、取り出した成形体が傾いたりして姿勢が崩れるのを防止できる。これにより、次工程への成形体の受け渡しが容易となる。金型が支持部材を有しており、構成が簡素化される。

また、前記圧縮成形機を備えさせた金属原料用のブリケットの製造装置は、フレームに取り付けられたホッパーと、このホッパーから投入された前記材料を圧縮成形するための前記記載の圧縮成形機と、圧縮成形された成形体を乾燥しながら搬送する乾燥機能付き搬送機とを備えさせることで構成できる。

本発明によれば、金属粉末を含む再資源化用の材料を金型装置とプランジャーとにより圧縮成形してブリケットを製造する際、プランジャーにより材料を圧縮させるのに必要となる動力を小さくすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る金属原料用のブリケットの製造装置の概略を示す正面図であり、図２はその平面図であり、図３は断面側面図である。
この製造装置により製造されるブリケットは、例えば、熱処理硬化された軸受用鋼や浸炭鋼などの鉄系金属部材を研削加工した際に発生する研削切粉による綿状凝集体（金属粉末を含む再資源化用の材料）が固形化されたものである。

この製造装置は、１つ（１台）のフレーム６に圧縮成形機２、搬送機３、乾燥機５などを搭載させたものであり、フレーム６に取り付けられたホッパー１から投入された綿状凝集体（以下、材料とも言う）を、圧縮成形機２において圧縮成形し、圧縮成形した成形体Ｗを搬送機３により乾燥機５側へ搬送し、その成形体Ｗを乾燥機５において乾燥させて固形化し、ブリケットを製造している。
ホッパー１はフレーム６の上段部８に設けられており、上段部８において上方に開口しているホッパー１の投入口から投入された材料は、ホッパー１中の図示しないスクリューにより、フレーム６の下段部７にある圧縮成形機２の金型装置１２へ供給される。

圧縮成形機２は、ホッパー１から投入された前記材料を圧縮成形して短円柱形状の成形体Ｗを得るものである。圧縮成形された成形体Ｗは搬送機３によりフレーム６の上段部８側へ搬送され、上段部８に設けられた乾燥機５において成形体Ｗを乾燥させる。なお、搬送機３により上段部８へ搬送させた成形体Ｗを、直接乾燥機５が有する乾燥炉３０内へ投入して乾燥させてもよいが、図１に示すように、圧縮成形した成形体Ｗに対して浸漬機４において固形化補助剤を含浸させてから乾燥機５で乾燥させている。浸漬機４は、下段部７の圧縮成形機２と上段部８の乾燥機５との間に設けられており、図１においては、浸漬機４はフレーム６の上段部８側において乾燥機５の入口近傍に設けられている。

本発明のブリケットの製造装置の全体構成についてまず説明する。
図１〜図３に示すように、フレーム６は、例えば直線状の型鋼によって直方体形状に組み立てられたものであり、奥行き寸法（図２の上下方向）よりも幅方向（図２の左右方向）寸法が大きい横長形状とされている。
そして、このブリケットの製造装置は、乾燥機５が横長の直方体形状とされているフレーム６の上段部８に、かつ、圧縮成形機２がフレーム６の下段部７となるよう、乾燥機５と圧縮成形機２とが上下二段配置とされて１つの共通するフレーム６に搭載されている。そして、搬送機３がフレーム６上において下段部７と上段部８との間を連結している。

圧縮成形機２について簡単に説明すると、圧縮成形機２は、プレス機９と、材料を圧縮成形して成形体Ｗを得るための金型装置１２とを有している。プレス機９は例えば押圧ロッド１０を有する油圧シリンダにより構成できる。この押圧ロッド１０が直線的に金型装置１２に向かって前進動作することで、押圧ロッド１０の先端部に設けられたプランジャー１５が金型装置１２内に供給された材料を押圧し、これによって材料が圧縮される。

また、乾燥機５について簡単に説明すると、乾燥機５は、圧縮成形機２により成形し固形化補助剤が含浸された成形体Ｗを温風（熱風）により乾燥させる乾燥炉３０と、乾燥炉３０に温風を供給するための温風発生器３１とを有している。固形化補助剤を含浸させた成形体Ｗは乾燥炉３０内に投入され、乾燥炉３０内におけるコンベア３２により搬送されながら乾燥する。このように、成形体Ｗが乾燥炉３０内を通過することで乾燥した良質のブリケットが得られる。

そして、図１に示しているように、材料を押圧するための前記押圧ロッド１０の軸方向がフレーム６の長手方向（幅方向）の向きとされ、成形体Ｗを搬送しながら乾燥させるための前記乾燥炉３０の搬送方向が、同じ方向であるフレーム６の長手方向（幅方向）の向きとされている。つまりフレーム６の下段部７において、プレス機９と金型装置１２とが当該フレーム６の長手方向に沿って並んで配設されており、その配設方向がプレス機９の押圧ロッド１０の軸方向（プランジャー１５の押出方向）となる。そして、この押圧ロッド１０の軸方向と、上段部８における乾燥炉３０の搬送方向とが平行となる。
これにより、軸方向に長くなるプレス機９がフレーム６の長手方向に一致し、搬送路を長くしている乾燥炉３０がフレーム６の長手方向に一致するため、装置全体をコンパクトにできる。

さらに、圧縮成形機２が有する金型装置１２はフレーム６の長手方向一方側（図１において下段部７の左側部）に設けられており、乾燥機５の乾燥炉３０における成形体Ｗの搬送方向がこの長手方向一方側から長手方向他方側へ向かう方向（図１において上段部８の左側部から右側部へ向かう方向）とされている。
これにより、図１において、フレーム６の下段部７の左側部にある金型装置１２において圧縮成形した成形体Ｗを、搬送機３により上段部８の左側部へ搬送し、ここで成形体Ｗに固形化補助剤を含浸させ、上段部８の乾燥炉３０において、その左側部から右側部へ向かって成形体Ｗを搬送しながら乾燥させ、ブリケットを得ることができる。従って、金型装置１２から乾燥炉３０までの成形体Ｗの移動距離を短くすることができ、装置のコンパクト化が可能となる。

図３に示しているように、フレーム６の下段部７において、プレス機９と金型装置１２とがフレーム６の長手方向に直交する水平方向（以下、奥行き方向という）の手前部（図３の右側部）に配置されており、油圧シリンダからなるプレス機９用の油圧ユニット９ａが奥行き方向の奥側部（左側部）に配置されている。また、図２に示しているように、フレーム６の上段部８において、奥行き方向の手前部にホッパー１の投入口と乾燥機５が有する温風発生器３１とが配置されており、奥行き方向の奥側部に浸漬機４と乾燥機５が有する乾燥炉３０とが配置されている。搬送機３は下段部７の手前部で圧縮成形した成形体Ｗを、鉛直面上に沿って上段部８の奥側部へ短距離で搬送することができる。
さらに、乾燥炉３０と温風発生器３１は全体形状が横長の直方体とされており、装置全体をコンパクトにかつ全高を低くするために、これらの長手方向が平行となるよう上段部８にそれぞれ配設されている。
以上の構成を有するブリケットの製造装置によれば、装置全体のコンパクト化が図れ、従来のように圧縮成形機と乾燥機とを別個独立させて平面的に配設した場合では、これらの必要設置面積が約９ｍ^２であったのに対して、本発明の装置によれば、必要設置面積を３ｍ^２以下にすることができる。

次に、製造装置のフレーム６に搭載されている各機器についてさらに説明する。
圧縮成形機２はプレス機９と金型装置１２とを有しており、プレス機９は例えば押圧ロッド１０を有する油圧シリンダにより構成できる。この押圧ロッド１０が直線的に金型装置１２に向かって前進動作することで、押圧ロッド１０の先端部のプランジャー１５が金型装置１２内の成形室内に供給された材料を圧縮する。つまり、プランジャー１５が金型装置１２に対して同軸心状でかつその軸方向に出退自在に設けられている。

図１と図４に示しているように、金型装置１２は、プランジャー１５の先端面１５ａに対向する受圧面１６ａを構成する受圧部材１６と、プランジャー１５の外周面に摺接する摺接面を内部に有する外側金型４４とを備えている。外側金型４４は、筒状の第１型１３と、この第１型１３の軸方向に隣の筒状の第２型１４とを有しており、外側金型４４は、プランジャーの押出方向前後（軸方向）に分割構成された割り金型とされている。

第１型１３は、その上部にホッパー１側に開口する開口部１３ａが形成されており、ホッパー１側から供給された材料は、第１型１３と第２型１４内に収容される。第２型１４は第１型１３と同じ水平軸上に軸方向に並んで設けられており、第２型１４は第１型１３の空間部と同一断面形状の空間部が形成されている。受圧部材１６は、フレーム６に固定されている架台２２の固定板２３ａに固定されている。
そして、プランジャー１５は、図１に示すようにプレス機９が有する押圧ロッド１０の先端部に形成されており、プランジャー１５はまず第１型１３に挿入状となって前記材料を押圧するよう軸方向に移動（駆動）する。受圧部材１６はロッド形状とすることができ、ロッド部分が第２型１４に挿入状とされており、軸方向に移動してくるプランジャー１５との間で前記材料が圧縮される。
そして、図４（ｃ）に示しているように、外側金型４４において、第１型１３は、プランジャー１５が最大ストローク時に当該プランジャー１５に貫通される位置に配置されており、また、第２型１４は、プランジャー１５が最大ストローク時に当該プランジャー１５で圧縮された成形体Ｗが内部に充填される位置に配置されている。
受圧部材１６の受圧面１６とプランジャー１５の外周面が摺接する摺動面とで構成された空間が、材料を圧縮成形するための成形室とされ、成形室は横断面形状が円形とされている。

外側金型４４の取り付け構造について説明すると、金型装置１２は外側金型４４を支持している支持手段を備えており、この支持手段は、プランジャー１５の押出方向前方への移動に連動して外側金型４４が同方向前方へ移動するよう、当該外側金型４４を支持している。なお、外側金型４４のこの移動（微動）量は、プランジャー１５の前方への移動量よりも十分に小さい。また、前記支持手段は、分割構造とされている外側金型４４のうちの一方側である第１型１３を支持している第１支持機構２１と、他方側である第２型１４を支持している第２支持機構１７とから構成されている。
さらに、この支持手段は、図４（ｃ）に示しているプランジャー１５が圧縮成形工程において第１型を貫通した後で、第１型１３と第２型１４の間に隙間ｇが形成されるように、これら両型１３，１４に対する移動量に差を発生させる機能を有している。

これらについて具体的に説明すると、図１において、フレーム６の下段部７に圧縮成形機２用の架台２２が固定されている。架台２２は、フレーム６の金型装置１２側とプレス機９本体側（シリンダ側）とに立設させた鉛直状の固定板２３ａ，２３ｂと、一対の向かい合うこれら固定板２３ａ，２３ｂの間に水平状に設けられた４本のガイド軸２４とを有している。なお、図１に示しているように、一対の固定板２３ａ，２３ｂの間に４本の水平状の補助ロッド３３を設けても良く、又は、図示しないが、補助ロッド３３を省略して前記ガイド軸２４を補助ロッド３３としても機能させてもよい。

そして、金型装置１２の第１型１３は前記架台２２に、第１支持機構２１としての支持部材（以下、第１支持機構を支持部材２１という）を介して取り付けられており、プランジャー１５の押出方向前方への移動に連動して、第１型１３は同じ方向に移動することが可能となるようされている。つまり、図５に示しているように、第１型１３の外周面の両側方に鉛直板状の支持部材２１がそれぞれ固定されており、この支持部材２１の上下部に形成した取付孔２１ａに前記ガイド軸２４を挿入状として、支持部材２１はこのガイド軸２４に固定されている。これにより、第１型１３は架台２２に取り付けられている。
また、支持部材２１において取付孔２１ａと連続するスリット２１ｂが形成されており、スリット２１ｂの幅をボルト（図示せず）により締め付けて調整することで、支持部材２１の取付孔２１ａにおけるガイド軸２４への締め付け固定力の調整が可能となる。

この第１型１３の取付構造によれば、プランジャー１５により圧縮されていく前記材料の外周面と第１型１３の内周面との間に生じた摩擦抵抗（摩擦力）によって、第１型１３に軸方向荷重が作用するが、第１型１３は鉛直板状の支持部材２１を介して４本のガイド軸２４に取り付けられているため、前記軸方向の荷重により支持部材２１が弾性変形できるため、第１型１３は第２型１４側へ変位（移動）することができる。これにより、前記摩擦抵抗を低減させることができる。

第２型１４の取付構造は、図４に示しているように、第２型１４は架台２２の固定板２３ａに第２支持機構１７を介して支持されており、第２型１４は、プランジャー１５の押し出し方向前方へ移動に連動して同じ方向へ移動するよう第２支持機構１７により支持されている。
第２支持機構１７は、第２型１４に一端部が固定された複数本（４本）の水平状の軸部材２５と、軸部材２５の他端部に固定されてこれら軸部材２５を連結している鉛直状の連結板２６とを有している。軸部材２５が固定板２３ａを貫通しており、軸部材２５は軸方向にスライド可能となっている。これにより、第２型１４は軸方向へ移動可能となる。
そして、第２支持機構１７は、図４（ｂ）に示しているようにプランジャー１５が第１型１３を貫通していない時は、第２型１４が第１型１３とともに同プランジャー１５の押出方向前方へ移動するように、第２型１４を支持している。さらに、第２支持機構１７は、図４（ｃ）に示しているようにプランジャー１５が第１型１３を貫通した時は、第２型１４が第１型１３よりも更に同プランジャー１５の押出方向前方側へ移動するように、第２型１４を支持している。

さらに、第２支持機構１７は、架台２２の固定板２３ａと支持機構１７の連結板２６との間に水平方向の伸縮アクチュエータ１８を有している。このアクチュエータ１８は、油圧シリンダとすることができ、材料が圧縮されて当該材料の外周面との間の摩擦力により第２型１４に第１型１３から離れる軸方向の荷重が作用している際に、固定板２３ａと連結板２６との間隔が開くのを抑えるように作用することができる。つまり、アクチュエータ１８は、第１型１３から離れる軸方向に移動しようとする第２型１４に対して、その軸方向へ移動しようとする方向と反対向きの抵抗力を負荷させる負荷手段として機能している。

第２型１４の軸方向の移動により第１型１３と第２型１４との間に隙間ｇが形成される動作は、以下に示すように、プレス機９が材料に押圧力を作用させることで、圧縮されていく材料と第２型１４との間の摩擦力により自動的に行われる。
つまり、図４（ａ）に示すように、金型装置１２の成形室内に金属粉末を含む再資源化用の材料を充填し、プレス機９の作動によりプランジャー１５がこの成形室に向かって移動して、図４（ｂ）に示すように、プランジャー１５側から受圧部材１６側への押圧力が材料に作用し、材料は圧縮されていく。圧縮されていく材料はキャビティｃ内でプレス機９の（プランジャー１５による）押圧方向に直交する方向である側方に広がって、当該材料は第２型１４の内周面に強く押し付けられる。これにより、材料は第１型１３の内周面、第２型１４の内周面との間で摩擦抵抗を生じさせながら圧縮されていく。この際、第２支持機構１７は、支持部材２１により支持されている第１型１３のこの摩擦抵抗による移動を拘束することないよう、第２型１４を移動可能として支持している。

そして、材料は第１型１３の内周面、第２型１４の内周面との間で摩擦抵抗を生じさせながら、図４（ｃ）に示すように第２型１４のキャビティｃ内まで圧縮されていく。第２型１４は、この圧縮されていく材料からなる圧縮体の外周面との摩擦力によって、第１型１３から離れる軸方向へ、前記アクチュエータ１８による抵抗力に抗して移動することとなる。すなわち、材料に押圧力が付与されて当該材料と第２型１４との間に生じた摩擦力が大きくなり、その摩擦力がアクチュエータ１８による抵抗力よりも大きくなると、第２型１４が移動する。
つまり、この圧縮成形機２により行われる圧縮成形方法は、図４（ｃ）のプランジャー１５による圧縮成形中において、成形体Ｗの充填部分よりもプランジャー１５の押出方向後方側において金型装置１２（の摺動面）を前後に分割させて排水用の隙間ｇを発生させている。

さらに、前記アクチュエータ１８による前記抵抗力の大小を調整することで、第２型１４を移動させるタイミングや移動量を調整することができ、第１型１３と第２型１４との間の隙間ｇの形成時期、隙間量を制御できる。

以上のような第２型１４の取付構造によれば、第２型１４のキャビティｃにおいて、プランジャー１５に押されて圧縮されていく材料と第２型１４との間の摩擦力が大きくなると、その摩擦力を逃がす（解消する）ように第２型１４が移動でき、自動的に第１型１３と第２型１４との間に隙間ｇが形成される。そして、前記摩擦力を逃がすように第２型１４が移動するため、第２型１４の内周面の摩耗を低減させることができる。
そして、材料が圧縮されることで材料内に含まれていた余分な水分が搾り出され、かつ、その圧縮の際に第１型１３と第２型１４との間に隙間ｇが形成されるため、搾り出されて圧力を受けている余分な水分が隙間ｇを通じて、金型装置１２の外部へ勢い良く排出される。

本発明の製造装置が備える圧縮成形機２の上記金型装置１２によれば、金型装置１２が第１型１３と第２型１４とによる割り金型とされており、材料の圧縮成形の際に、相互の間に隙間ｇが形成される。これにより、圧縮された材料から搾り出された水分の金型装置１２外部への水抜き抵抗が小さくなり、水分はその隙間ｇから簡単に抜け出ることができ、水分除去が効果的に行われる。この金型装置１２を用いないで従来のプレス機により完成させたブリケットの水分量は１０％程度が限界であったが、この金型装置１２を用いることにより水分量が３％以下の乾燥したブリケットとすることができる。本発明により製造したこのブリケットを鉄鋼メーカの溶鉱炉にそのまま投入しても、ブリケットは十分乾燥しているため突沸（水蒸気爆発）の発生を防止することができる。

さらに、材料が圧縮成形される際に第１型１３と第２型１４が軸方向に移動可能とされているため、圧縮されていく材料の外周面と、第１型１３と第２型１４の内周面との間に生じる摩擦抵抗をこの移動により逃がすことができる。これにより、プレス機９による押圧力が前記摩擦抵抗に抗する力として費やされるのを抑えることができ、プレス機９における動力を小さくできる。従来における金型がフレームに固定されている装置では、プレス機の容量が８０ｔｏｎ程度必要であったが、本発明の装置によればそれを６０ｔｏｎに低減させることができる。

第２支持機構１７が有する前記アクチュエータ１８についてさらに説明すると、このアクチュエータ１８は金型装置１２において圧縮成形した成形体Ｗをキャビティｃから取り出すための材料排出用として機能することができる。つまり、図４（ｃ）に示すように、材料が圧縮成形されて第２型１４が第１型１３から離れる方向に小さく移動し、圧縮成形を終えて成形体Ｗを得た後、図６に示すように、アクチュエータ１８が伸張動作して第２型１４をさらに第１型１３から離れる軸方向（プランジャー１５の押出方向前方側）へ大きく移動させて、第２型１４を圧縮成形時よりもさらに固定板２３ａに接近した位置とさせ、成形体Ｗを露出させる。第２型１４に挿入状となっている受圧部材１６は固定板２３ａに固定されており、アクチュエータ１８が前記伸張動作することで、第２型１４のキャビティｃにおいて圧縮成形した成形体Ｗは、前記受圧部材１６によりキャビティｃから押し出される。

また、図６と図７に示すように、第２型１４は、第２型１４から排出された成形体Ｗを下方から２点で支持する支持部材１９を有している。支持部材１９は第１型１３と第２型１４との合わせ面の間において、第２型１４の内部に構成されるキャビティｃの開口端２０の下方近傍部に設けられている。
支持部材１９は２本の水平状のピンから構成することができ、これら平行な２本のピンは第２型１４の鉛直合わせ面から水平方向に突出するよう固定されており、第１型１３には、合わせ面同士が接触した状態で、これらピンを収容するための孔部（図示せず）が形成されている。

このような構成によれば、第２型１４が第１型１３から離れるよう大きく後退すると同時に、第２型１４のキャビティｃから成形体Ｗが押し出され、かつ、自動的にピンがキャビティｃの開口端２０の直下に配設されるため、押し出された成形体Ｗは２本のピンにより支持される。そして、ピンにより支持された成形体Ｗは、図示しないチャック装置により図８に示す搬送機３側のトレイ２７へ移される。
なお、短円柱形状である成形体Ｗは、その下部が２本のピンにより２点で支持されているため、取り出された成形体Ｗはその芯の位置が常に一定とされる。これにより、前記チャック装置により成形体Ｗの取り出しが容易となる。

搬送機３は、図８に示しているように、圧縮成形機２により成形した成形体Ｗを上段部８側へ搬送するものであり、成形体Ｗを受けるトレイ２７と、トレイ２７を移動させるための搬送機構とを備えている。搬送機構は、コンベア３４と、このコンベア３４を駆動させるための駆動手段３５とを有している。
コンベア３４は例えばチェーン式のコンベアとすることができ、この場合、駆動手段３５は図示しないがこのチェーンを駆動させるためのモータとスプロケットとすることができる。なお、コンベア３４はチェーン式以外にベルト式などであってもよい。

成形体Ｗを受けるトレイ２７はコンベア３４に取り付けられており、図８に示すように搬送方向に３個並んで設けられている。トレイ２７は一方側に開口する容器として構成されており、この開口部から成形体Ｗを受け取ることができる。そして、トレイ２７の底部がコンベア３４に取り付けられている。

コンベア３４は、搬送方向が高さ方向である第１搬送路３６と、搬送方向が水平方向である第２搬送路３７とを有している。第１搬送路３６は、鉛直面に対して少し傾いているが高さ方向に真っ直ぐとされており、下段部７において成形した成形体Ｗをトレイ２７が受けて上段部８まで搬送している部分である。そして、第２搬送路３７は、第１搬送路３６の上端部から連続している水平方向に真っ直ぐな部分であり、次工程である上段部８の浸漬機４と乾燥機５に対応させるための部分である。

コンベア３４によるトレイ２７の搬送路は、トレイ２７を浸漬機４と乾燥機５側に対応させる上段部８の成形体渡し部３８と、トレイ２７を圧縮成形機２側に対応させる下段部７の成形体受け部３９と、この成形体受け部３９よりもさらに下方位置の異物除去部４０とを有している。そして、前記駆動手段３５はトレイ２７を、成形体受け部３９を挟んで、上方の成形体渡し部３８と下方の異物除去部４０との間を往復動させている。

トレイ２７の動きを具体的に説明すると、第１搬送路３６上の成形体受け部３９にトレイ２７を位置させてトレイ２７が成形体Ｗを受け取ると、駆動手段３５によりコンベア３４を動かし、成形体Ｗを保持しているトレイ２７を第２搬送路３７上の成形体渡し部３８へ移動させ停止させる。ここで浸漬機４が備えている搬送チャック２８（図９参照）により成形体Ｗは引き上げられトレイ２７は空となる。そして、駆動手段３５が反転動作しコンベア３４を反対方向へ動かして空となったトレイ２７を下方へ移動させる。トレイ２７は前記成形体受け部３９を通過して、第１搬送路３６の下端部とされた異物除去部４０まで移動する。この異物除去部４０にあるトレイ２７は下方に開口した姿勢となり、トレイ２７内に残留している異物を自動的に落下させることができる。なお、落下させた異物は、異物除去部４０の下方位置に設けられた異物回収部（図示せず）で回収される。そして、３つのトレイ２７が順に下方開口状態とされると、駆動手段３５が再度反転動作しコンベア３４を反対方向へ動かしてトレイ２７を成形体受け部３９まで移動させる。
トレイ２７は異物除去部４０と成形体渡し部３８とを往復動するため、トレイ２７の通過領域がコンベア３４のほぼ一面側のみとできるため、搬送機３全体の占有空間を小さくでき、装置のコンパクト化が可能となる。

成形体受け部３９において、３つのトレイ２７に成形体Ｗを受け渡す動作は、各トレイ２７に対して順番に１つずつ行われ、３つのトレイ２７に成形体Ｗを載置させると、駆動手段３５が作動する。また、圧縮成形機２側から成形体Ｗを搬送機３側へ移動させる図示しないチャック装置に向かってトレイ２７は開口している姿勢となり、成形体Ｗの受け取りが容易となる。
また、成形体渡し部３８において、浸漬機４が備えている搬送チャック２８（図９参照）によって、３つのトレイ２７から成形体Ｗが取り上げられ、３つのトレイ２７が空になると駆動手段３５が作動する。成形体渡し部３８では３個のトレイ２７が水平方向に等間隔で並び、トレイ２７の開口部が上方を向くため、これらトレイ２７の上方にある前記搬送チャック２８により当該トレイ２７に載置されている成形体Ｗを簡単に取り上げることができる。

図９に示すように、浸漬機４の搬送チャック２８によりトレイ２７から取り上げられた成形体Ｗは、固形化補助剤を含む液（以下、硬化液という）が入れられた液槽２９内へ降下される。搬送チャック２８は成形体Ｗを硬化液中に浸漬させて固形化補助剤を含浸させる。成形体Ｗに固形化補助剤を含浸させることにより、所望の強度を有する固形化が可能となる。なお、ブリケットの材料である油分の付着した研削切粉は相互に密着し難いことから、材料を圧縮成形するのみでは所望の強度に固形化するのが困難である。従って、固形化補助剤を含浸させず圧縮成形のみにより形成したブリケットを溶鉱炉に投入すると、ブリケットはばらばらとなり飛散しながら舞い上がって集塵機に大半が回収されてしまうおそれがある。しかし、固形化補助剤を含浸させることでこれを防止できる。なお、硬化液としては、コロイダルシリカ、珪酸ソーダ、燐酸アルミニウムから選択される少なくとも１種を含む水溶液を用いるのが好ましい。

浸漬機４が有する搬送チャック２８について説明すると、搬送チャック２８は成形体Ｗを両側から挟むよう保持して吊り上げる一対の爪部材４１を有しており、搬送チャック２８は成形体Ｗを水平方向と鉛直方向に移動させることができる。
浸漬機４はマイコンなどからなる制御手段（図示せず）を有しており、この制御手段により搬送チャック２８が動作するよう構成されている。搬送チャック２８は、搬送機３のトレイ２７から爪部材４１により成形体Ｗを掴んで取り出し、成形体Ｗを液槽２９の上方位置に水平移動させる。そして、爪部材４１により掴んだ状態で成形体Ｗを液槽２９内に鉛直方向降下させて硬化液中に所定時間浸漬させ、硬化液を成形体Ｗの表面部に滲みこませる。その後、搬送チャック２８はその成形体Ｗを液槽２９の前記上方位置まで鉛直方向上昇させ、当該上方位置である空中部で所定時間静止させて成形体Ｗから余分な硬化液の水切りを行う。
その後、搬送チャック２８は、固形化補助剤を含浸させた成形体Ｗを爪部材４１により掴んだままの状態で乾燥機５の乾燥炉３０側へ水平方向に移動させる。

乾燥炉３０の投入口３０ａの手前位置には、成形体Ｗを乾燥炉３０内へ投入する前に載置させるための水切り台４２が設けられており、搬送チャック２８による前記水平方向の移動は、成形体Ｗが水切り台４２上に載置した状態になるまで行われる。この水平移動の際、成形体Ｗの下端と水切り台４２の上面との高さはほぼ同一となるよう、水切り台４２は設けられている。これにより、成形体Ｗの下端が水切り台４２の上面を滑るよう成形体Ｗは水平移動することとなり、成形体Ｗの下端に残る硬化液を水切り台４２側へ付着させることができ、下端に残る硬化液の水切りが確実に行われる。

このように、この浸漬機４は、固形化補助剤を含浸させた成形体Ｗから余分な固形化補助剤を除去するために、まず液槽２９の上方位置において成形体Ｗから滴る硬化液の水切りを行う。そして、滴った硬化液はそのまま液槽２９に戻される。次に、水切り台４２に成形体Ｗの下端を接触させることで、成形体Ｗの下端に残る硬化液を除去することができる。この２回の水切り動作により、余分な硬化液が乾燥炉３０内に入るのを防止でき、乾燥炉３０内のコンベア３２がその固形化補助剤により固まってしまうのを防止できる。

図９に示すように、水切り台４２まで成形体Ｗを水平移動させる搬送チャック２８の爪部材４１は、その背面４１ａにより、先に水切り台４２に載置されている成形体Ｗを乾燥炉３０の内部側へ押すことができる。一対の爪部材４１のうち乾燥炉３０側の１本の爪部材４１の背面４１ａによって押された先の成形体Ｗは、乾燥炉３０のコンベア３２上に載置状態となって、先の成形体Ｗは自動的に乾燥炉３０内へ運ばれていく。
水切り台４２上の先の成形体Ｗは、後の成形体Ｗが当該水切り台４２に搬送されてくるまでの間の所定時間、静止状態である。

乾燥機５は、図２に示しているように、乾燥炉３０と、乾燥炉３０内へ温風（熱風）を供給する温風発生器３１と、乾燥炉３０内を通過するコンベア３２とを有している。コンベア３２は例えばチェーンコンベアとすることができ、メッシュベルトによる搬送路が構成されている。
温風発生器３１の温風供給口（図示せず）は、横長の乾燥炉３０のうち成形体Ｗの搬送方向の下流端部に接続されており、温風は乾燥炉３０の搬送方向下流側から上流側への一方向に向かう流れとなるよう構成されている。つまり、乾燥炉３０内において、成形体Ｗの搬送方向と温風が通過していく方向とは逆向きとされている。

また、図１０に示しているように、コンベア３２上に載置されて搬送されていく成形体Ｗは、その外周面をメッシュベルトの載置面に当接させた状態として載置されている。これにより、成形体Ｗは載置面と線接触となって、載置面と成形体Ｗの下端との接触部分（接触面積）が小さくなり、成形体Ｗを乾燥させるための温風を成形体Ｗ全体に効率良く接触させることができる。従って、短時間での乾燥が可能となり製造効率が向上する。
また、このように成形体Ｗの外周面の１箇所を下方に向けて成形体Ｗをコンベア３２に載置させることで、乾燥炉３０内に収容できる成形体Ｗの数量を多くすることが可能となる。

コンベア３２は、複数の成形体Ｗを乾燥炉３０の搬送方向（長手方向）に１列に並ばせて搬送している。ただし、相互の間に隙間を持たせている。さらに、乾燥炉３０内において、この列を、搬送方向に直交する方向に複数列（図１０では３列）として乾燥させている。これにより、乾燥炉３０内にある成形体Ｗの数量を多くすることができ生産性を高めることができる。なお、図１０では説明を容易とするために１行３列の成形体Ｗしか示していない。

また、図１１に示しているように、乾燥炉３０内には下流側から流れてくる温風を部分的に遮断して乱流を発生させる遮断部材４３が形成されている。なお、図１０と図１１において矢印Ａは成形体Ｗの搬送方向であり、矢印Ｂは温風が通過していく方向である。
遮断部材４３は、乾燥炉３０の内壁面（上壁面、下壁面、両側壁面）から温風の上流側（成形体Ｗの搬送方向下流側）へ向かうよう先端部が延伸している板状の部材であり、鉛直面に対して傾斜している。これにより、乾燥炉３０内に供給された温風は乾燥炉３０内を乱れた流れとなりながら通過することができ、成形体Ｗに対していろいろな方向から温風を接触させることができ、乾燥効率を向上させることができる。
そして、コンベア３２に運ばれて乾燥炉３０を通過した成形体Ｗは、乾燥炉３０の排出口３０ｂ（図１参照）から自動的に排出され、回収器（図示せず）に回収されていく。

以上の本発明のブリケットの製造装置によれば、ホッパー１より材料を投入してから、ほぼ１時間で自動的に固形化されたブリケットが乾燥炉３０の排出口３０ｂから得られる。そしてこの装置により得られたブリケットは、トラック輸送、リフティングマグネット搬送が可能となる十分な強度を有している。さらに、鉄鋼メーカの溶鉱炉に直接投入できる乾燥した良質のブリケットを得ることができる。

また、本発明のブリケットの製造装置は、図示する形態に限らずこの発明の範囲内において他の形態のものであっても良く、圧縮成形機２のアクチュエータ１８を押圧シリンダ以外にも電動モータ式として、電動モータにより押圧ロッド１０を軸方向に動作させるよう構成してもよい。また、搬送機３においてはトレイ２７の数を３個以外としてもよく、例えば２個又は４個以上としてもよい。

本発明のブリケットの製造装置の概略を示す正面図である。図１の平面図である。図１の断面側面図である。圧縮成形機が有する金型装置部の説明図である。金型装置が有する第１型の説明図である。成形体の取り出しを説明する金型装置部の説明図である。取り出された成形体を支持する支持部材の説明図である。搬送機を説明する側面図である。浸漬機を説明する説明図である。乾燥機の乾燥炉内の成形体を説明する斜視図である。乾燥炉の断面図である。

符号の説明

１ホッパー
２圧縮成形機
３搬送機
４浸漬機
５乾燥機
１２金型装置
１３第１型
１４第２型
１５プランジャー
１５ａ先端面
１６受圧部材
１６ａ受圧面
１７第２支持機構
１８アクチュエータ
１９支持部材
２０開口端
２１第１支持機構
４４外側金型
ｃキャビティ
ｇ隙間

Claims

金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形するための成形室が内部に形成された金型装置と、前記成形室内に供給された前記材料を圧縮成形すべく前記金型装置に対して同軸心状でかつその軸方向に出退自在に設けられたプランジャーとを備えている金属原料用のブリケットの圧縮成形機において、
前記金型装置は、前記プランジャーの先端面に対向する受圧面を構成する軸方向に固定の受圧部材と、前記プランジャーの外周面に摺接する摺接面を内部に有する外側金型と、前記プランジャーの押出方向前方への移動に連動して前記外側金型が同方向前方へ移動するように当該外側金型を支持する支持手段とを備え、
前記外側金型は、最大ストローク時の前記プランジャーに貫通される位置に配置された第１型と、最大ストローク時の前記プランジャーで圧縮された成形体が内部に充填される位置に配置された第２型とから、当該プランジャーの押出方向前後に分割構成され、
前記支持手段は、前記プランジャーが前記第１型を貫通した後で同第１型と前記第２型の間に隙間が形成されるように、それら両型に対する当該プランジャーの押出方向における移動量に差を発生させる機能を有する
ことを特徴とする金属原料用のブリケットの圧縮成形機。
前記支持手段は、前記プランジャーの押出方向前方への移動に連動して前記第１型が同押出方向前方へ移動するように当該第１型を支持する第１支持機構と、
前記プランジャーが前記第１型を貫通していない時は、前記第２型が前記第１型とともに同プランジャーの押出方向前方へ移動するように当該第２型を支持し、前記プランジャーが前記第１型を貫通した時は、前記第２型が前記第１型よりも更に同プランジャーの押出方向前方側へ移動するように当該第２型を支持する第２支持機構と、から構成されている請求項１に記載の金属原料用のブリケットの圧縮成形機。
前記第２支持機構は、前記第２型を前記プランジャーの押出方向前方側へ移動させて成形体を露出させる材料排出用のアクチュエータを備えている請求項２に記載の金属原料用のブリケットの圧縮成形機。
前記外側金型は、前記第２型から排出された前記成形体を下方から２点で支持する支持部材を、当該第２型の内部に構成されるキャビティの開口端の下方近傍部に有している請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属原料用のブリケットの圧縮成形機。
フレームに取り付けられたホッパーと、このホッパーから投入された前記材料を圧縮成形するための請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧縮成形機と、圧縮成形された成形体を乾燥しながら搬送する乾燥機能付き搬送機とを備えている金属原料用のブリケットの製造装置。