JP4900880B2 - 鋳型造型設備 - Google Patents
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Description
本発明は鋳型造型設備に関する。さらに詳しくは、混練装置から配砂コンベヤに切り出された、１つの型（上鋳型、下鋳型または上下鋳型）を造型するのに必要な量の混練砂を貯蔵するサンドホッパを造型機の上方に配設し、造型時該サンドホッパに貯蔵される１つの型を造型するのに必要な量の混練砂を造型機に供給するとともに、前記混練砂から切り出された混練砂が配砂コンベヤ上に滞留させないようにして造型に使用される混練砂の劣化を防ぎ鋳型の品質の安定を図る鋳型造型設備に関する。
従来より、特許文献１に記載されているように、混練装置により適度な分量の鋳物砂と添加剤を混練し調整された混練砂は、ベルトコンベヤに切り出され一旦造型機の上方に配設されるサンドホッパ（サンドストレージ）に貯蔵される。また、このサンドホッパには、複数個の型を造型できる分量の混練砂が貯蔵されている。たとえば図３に示されるように、従来の鋳型造型設備では、サンドホッパ１０１内に１つの型としての上下鋳型１０２を造型するのに必要な量の混練砂Ｓ１と、混練機（図示せず）から切り出されサンドホッパに送り込まれるまでの補給時間（砂待ち時間）分の混練砂とつぎの１型以上の型を連続して造型するのに必要な量の混練砂とを合わせた混練砂Ｓ２を貯蔵し、造型に際し、サンドホッパ１０１の下に配置されるベルトフィーダ（図示せず）から１型分の混練砂を順次切り出して造型機に供給している。なお、図３において、符号１０３はベルトコンベヤ、符号１０４は１型分の混練砂がサンドホッパ１０１に満たされていない空状態を知らせるレベル計および符号１０５は複数個の型分の混練砂がサンドホッパ１０１に満たされている満状態を知らせるレベル計である。
しかしながら、従来の造型設備では、サンドホッパ１０１として、複数個の型を造型できる分量の混練砂が貯蔵されているため、砂貯蔵量が大きなサンドホッパが用いられているとともに、該サンドホッパ１０１から１型分の混練砂を切り出すベルトフィーダが必要であることから、造型設備の設置スペースが広いという問題がある。
また、たとえば造型機が何らかの原因で停止する場合、ベルトコンベヤ１０３を停止すると、このベルトコンベヤ１０３上の混練砂の水分が蒸発して混練砂の性状が変動してしまうので、再稼動時以降の鋳型造型の品質が劣るおそれがある。このため、造型機が停止する場合には、図３に示されるようにベルトコンベヤ１０３上に混練砂を滞留させないように、この滞留分の混練砂Ｓ３をサンドホッパ１０１に送り込むようにしている。
しかし、停止時間が長期化すると、サンドホッパ１０１内であっても混練砂の水分蒸発を防ぐことができず、再稼動時以降の鋳型造型の品質を安定させることは難しい。
また、たとえば造型機が何らかの原因で停止する場合、ベルトコンベヤ１０３を停止すると、このベルトコンベヤ１０３上の混練砂の水分が蒸発して混練砂の性状が変動してしまうので、再稼動時以降の鋳型造型の品質が劣るおそれがある。このため、造型機が停止する場合には、図３に示されるようにベルトコンベヤ１０３上に混練砂を滞留させないように、この滞留分の混練砂Ｓ３をサンドホッパ１０１に送り込むようにしている。
しかし、停止時間が長期化すると、サンドホッパ１０１内であっても混練砂の水分蒸発を防ぐことができず、再稼動時以降の鋳型造型の品質を安定させることは難しい。
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、設置スペースを狭くできるとともに、造型に使用される混練砂の劣化を防ぎ鋳型の品質を安定化させることができる鋳型造型設備を提供することを目的とする。
本発明の鋳型造型設備は、鋳物砂を混練し調整して混練砂を作る混練装置と、鋳型を造型する造型機と、該造型機の上方に配設され１つの鋳型を造型するのに必要な量の混練砂を貯蔵するサンドホッパと、前記混練装置から該サンドホッパの側部を通過して配設される配砂コンベヤと、該配砂コンベヤの下流端部に連通される廃砂シュートと、前記配砂コンベヤの上方に配設され該配砂コンベヤ上の混練砂を前記サンドホッパに供給または廃砂シュートに排出する可動スクレーパと、前記サンドホッパ内に貯蔵される混練砂が１つの鋳型を造型するのに必要な量であることを示す満状態を検知する満検出レベルスイッチと、前記造型機への混練砂の供給途中でサンドホッパ内の混練砂が減少して空状態であることを検知する空検出レベルスイッチと、前記サンドホッパへの混練砂の供給を制御する制御装置とを備えてなることを特徴としている。
本発明によれば、造型機の上方に配設されるサンドホッパとして混練砂の貯蔵量が１つの鋳型を造型するのに必要な量を貯蔵する大きさのサンドホッパが用いされている。このため、本発明は、大きなサンドホッパおよびこの大きなサンドホッパの下方に配置されるベルトフィーダを必要としないので、造型設備の高さを削減でき、設置スペースを狭くすることができる。
また、本発明によれば、サンドホッパには、混練砂の仕掛品に相当する余分な造型待ちの混練砂が貯蔵されていないので、サンドホッパ内の混練砂の劣化を防ぐことができるとともに、造型の度に作りたての混練砂で鋳型を造型できるため、鋳型の品質を安定化させることができる。
以下、添付図面に基づいて本発明の鋳型造型設備を説明する。本発明の一実施の形態にかかわる鋳型造型設備は、図１〜２に示されるように、鋳物砂を混練し調整して混練砂を作る混練装置（図示せず）と、鋳型を造型する造型機Ａと、該造型機Ａの上方に配設されるサンドホッパ１と、前記混練装置から該サンドホッパ１の側部を通過して配設される配砂コンベヤ２と、該配砂コンベヤ２の下流端部２ａに連通される廃砂シュート３と、前記配砂コンベヤ２の上方に配設される可動スクレーパＢと、前記サンドホッパ１内の混練砂Ｓの状態を検知する満検出レベルスイッチ４と空検出レベルスイッチ５と、前記サンドホッパ１への混練砂Ｓの供給を制御する制御装置（図示せず）とが備えられている。また、前記廃砂シュート３の下流端部３ａは、前記造型機Ａの下方のピット内に配置されるスピルサンドコンベヤ６に連通されている。
なお、図１における矢印Ｈ１は配砂コンベヤ２上の混練砂の流れ、矢印Ｈ２は廃砂シュート３に排出された混練砂の流れ、矢印Ｈ３は造型機Ａからのくぐり砂やこぼれ砂の不用砂の流れおよび矢印Ｈ４は前記排出される混練砂とともに不用砂を回収するスピルサンドコンベヤ６上の砂の流れを示す。
なお、図１における矢印Ｈ１は配砂コンベヤ２上の混練砂の流れ、矢印Ｈ２は廃砂シュート３に排出された混練砂の流れ、矢印Ｈ３は造型機Ａからのくぐり砂やこぼれ砂の不用砂の流れおよび矢印Ｈ４は前記排出される混練砂とともに不用砂を回収するスピルサンドコンベヤ６上の砂の流れを示す。
前記混練装置としては、適度な分量の鋳物砂と添加剤を混練し調整された混練砂を作り、必要に応じて混練砂を切り出すことができるのであれば、本発明においては、とくに限定されるものではなく、たとえば混練槽内で縦軸を回転させることにより一対のローラを公転と自転させるとともにスクレーパを回転させて鋳物砂を混練調整する混練機と該混練機の下部に配置され混練砂を切り出すベルトフィーダとから構成することができる。
また、前記造型機Ａは、本発明では、とくに限定されるものではないが、本実施の形態ではトップ・アンダーブロー方式の造型機であって、上下鋳枠Ｆ１、Ｆ２を載置するとともに水平面内で所要角度往復旋回可能な上下ターンテーブルＴ１、Ｔ２と、これら上下鋳枠Ｆ１、Ｆ２間に入出可能に設けられるマッチプレートＰと、下端部にスクイズ部を形成した上砂吹込み機構Ｃ１と、該上砂吹込み機構Ｃ１の下方位置に上端部にスクイズ部を形成した下砂吹込み機構Ｃ２と、前記上下砂吹込み機構Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ混練砂を供給する砂タンクＤとを用いて無枠状の上下鋳型を同時に造型するようにした無枠鋳型造型機が用いられている。また、本実施の形態では、造型機Ａが３台併設されているが、併設する数は、本発明において、とくにこれに限定されるものではなく、３台以外の複数台を併設したり１台とすることもできる。なお、この造型機Ａの下流後方には、図示しない注湯ライン、冷却ラインおよび解型ラインが接続されている。
また、前記可動スクレーパＢは、本発明においては、とくに限定されるものではないが、たとえば配砂コンベヤ２から混練砂が搬送されてくる方向に先端がＶ字状に突出するスクレーパまたは混練砂が搬送されてくる方向に傾斜した板状のスクレーパＢ１などをシリンダにより上下方向に可動な機構を用いて該スクレーパＢ１を下降させて混練砂を前記サンドホッパ１に供給し、上昇させて混練砂を廃砂シュート３に排出する構造にすることができる。
また、前記造型機Ａは、本発明では、とくに限定されるものではないが、本実施の形態ではトップ・アンダーブロー方式の造型機であって、上下鋳枠Ｆ１、Ｆ２を載置するとともに水平面内で所要角度往復旋回可能な上下ターンテーブルＴ１、Ｔ２と、これら上下鋳枠Ｆ１、Ｆ２間に入出可能に設けられるマッチプレートＰと、下端部にスクイズ部を形成した上砂吹込み機構Ｃ１と、該上砂吹込み機構Ｃ１の下方位置に上端部にスクイズ部を形成した下砂吹込み機構Ｃ２と、前記上下砂吹込み機構Ｃ１、Ｃ２にそれぞれ混練砂を供給する砂タンクＤとを用いて無枠状の上下鋳型を同時に造型するようにした無枠鋳型造型機が用いられている。また、本実施の形態では、造型機Ａが３台併設されているが、併設する数は、本発明において、とくにこれに限定されるものではなく、３台以外の複数台を併設したり１台とすることもできる。なお、この造型機Ａの下流後方には、図示しない注湯ライン、冷却ラインおよび解型ラインが接続されている。
また、前記可動スクレーパＢは、本発明においては、とくに限定されるものではないが、たとえば配砂コンベヤ２から混練砂が搬送されてくる方向に先端がＶ字状に突出するスクレーパまたは混練砂が搬送されてくる方向に傾斜した板状のスクレーパＢ１などをシリンダにより上下方向に可動な機構を用いて該スクレーパＢ１を下降させて混練砂を前記サンドホッパ１に供給し、上昇させて混練砂を廃砂シュート３に排出する構造にすることができる。
前記サンドホッパ１は、本実施の形態では前記上下鋳枠Ｆ１、Ｆ２により１つの鋳型として、上下鋳型を同時に造型するのに必要な量（貯蔵量）の混練砂を貯蔵する大きさのサンドホッパである。なお、この必要な量（貯蔵量）は、１つの鋳型を造型する量よりわずかに多い量であり、厳密な造型空間に相当する量ではない。これは、造型機Ａに供給する際にサンドホッパ１の内壁に付着する砂の量などを考慮してあらかじめ大目に設定される量である。
また、このサンドホッパ１の側壁部には、バイブレータ１１が設けられているとともに、下部にゲート１２が設けられている。このサンドホッパ１から造型機Ａへの上下鋳型分の混練砂の供給は、ゲート１２を開き、バイブレータ１１を振動させることにより、直接行う。
また、このサンドホッパ１の側壁部には、バイブレータ１１が設けられているとともに、下部にゲート１２が設けられている。このサンドホッパ１から造型機Ａへの上下鋳型分の混練砂の供給は、ゲート１２を開き、バイブレータ１１を振動させることにより、直接行う。
また、前記満検出レベルスイッチ４と空検出レベルスイッチ５は、それぞれ１つの上下鋳型を造型するのに必要な量であることを示す満状態を検知するとともに、前記造型機Ａへの混練砂の供給途中でサンドホッパ１内の混練砂が減少して空状態であることを検知することができれば、本発明においては、とくに限定されるものではない。
前記制御装置は、可動スクレーパＢや配砂コンベヤ２を用いてサンドホッパへ１の混練砂の供給を制御することができれば、本発明においては、とくに限定されるものではない。
たとえば前記制御装置には、前記満検出レベルスイッチ４の信号に基づいて造型時、前記サンドホッパ１へ混練砂を供給させる前記可動スクレーパＢの下降動作と前記廃砂シュート３へ混練砂を排出させる前記可動スクレーパＢの上昇動作とを切替える切替え回路が具備されている。
また、この可動スクレーパＢの上昇動作としては、たとえば１台の造型機Ａが何らかの原因で停止して、この造型機Ａのサンドホッパ１に混練砂を供給できない場合、混練装置の下部に設置したホッパからの混練砂切出し装置を停止させるとともに配砂コンベヤ２上に混練砂を滞留させないように、サンドホッパ１に混練砂が満状態になるまでは、隣接する他の造型機Ａ上のサンドホッパ１に混練砂を供給し、満状態になったのちに、可動スクレーパＢのスクレーパＢ１を上昇させ混練砂をサンドホッパ１の上方を通過させて廃砂シュート３に排出する。これにより、混練装置により作りたての混練砂がサンドホッパ１に供給され鋳型を造型する状態が維持される。そして、排出された混練砂は、前記スピルサンドコンベヤ６により前記造型機Ａの不用砂とともに回収し、再生処理される。
また、本実施の形態においては、鋳物製品の生産量に合わせ、それぞれの造型機Ａをそれぞれ単独で稼動させたり、またはいずれかの造型機Ａを休止させ残りの造型機Ａを稼動させることができる。
この場合、前記制御装置は、稼動させる造型機Ａの台数に合わせ、前記配砂コンベヤ２の搬送速度をインバータにて速度変更する速度制御回路を具備している。これにより、混練砂の供給量を制御することができる。
たとえば前記制御装置には、前記満検出レベルスイッチ４の信号に基づいて造型時、前記サンドホッパ１へ混練砂を供給させる前記可動スクレーパＢの下降動作と前記廃砂シュート３へ混練砂を排出させる前記可動スクレーパＢの上昇動作とを切替える切替え回路が具備されている。
また、この可動スクレーパＢの上昇動作としては、たとえば１台の造型機Ａが何らかの原因で停止して、この造型機Ａのサンドホッパ１に混練砂を供給できない場合、混練装置の下部に設置したホッパからの混練砂切出し装置を停止させるとともに配砂コンベヤ２上に混練砂を滞留させないように、サンドホッパ１に混練砂が満状態になるまでは、隣接する他の造型機Ａ上のサンドホッパ１に混練砂を供給し、満状態になったのちに、可動スクレーパＢのスクレーパＢ１を上昇させ混練砂をサンドホッパ１の上方を通過させて廃砂シュート３に排出する。これにより、混練装置により作りたての混練砂がサンドホッパ１に供給され鋳型を造型する状態が維持される。そして、排出された混練砂は、前記スピルサンドコンベヤ６により前記造型機Ａの不用砂とともに回収し、再生処理される。
また、本実施の形態においては、鋳物製品の生産量に合わせ、それぞれの造型機Ａをそれぞれ単独で稼動させたり、またはいずれかの造型機Ａを休止させ残りの造型機Ａを稼動させることができる。
この場合、前記制御装置は、稼動させる造型機Ａの台数に合わせ、前記配砂コンベヤ２の搬送速度をインバータにて速度変更する速度制御回路を具備している。これにより、混練砂の供給量を制御することができる。
つぎに、本実施の形態の制御装置におけるインバータによる制御の一例を説明する。
まず、1台の造型機Ａを砂待ち無く、連続稼動させるためには、造型機Ａの造型工程時間の1サイクル以下の時間にて、１つの鋳型分に必要な混練砂の量を造型機Ａ上のサンドホッパ１に供給する必要がある。
そして、２台の造型機Ａを砂待ち無く、連続稼動させるためには、造型機Ａの造型工程時間の1サイクル以下の時間にて、１つの鋳型分に必要な混練砂の量を２台の造型機Ａ上のサンドホッパ１に供給する必要があるため、配砂コンベヤ２の搬送速度を、1台稼動時の２倍にする必要がある。
たとえば、１台の造型機Ａを稼動させる場合の配砂コンベヤ２の搬送速度を１０（ｍ／ｍｉｎ）とすると、２台の造型機Ａを稼動させる場合は２０（ｍ／ｍｉｎ）、３台の造型機Ａを稼動させる場合は３０（ｍ／ｍｉｎ）に変更する必要がある。
ここで、1つの鋳型サイズの造型機Ａ上のサンドホッパ１の満空制御は、前記満検出レベルスイッチ４と空検出レベルスイッチ５にて行う。
まず、1台の造型機Ａを砂待ち無く、連続稼動させるためには、造型機Ａの造型工程時間の1サイクル以下の時間にて、１つの鋳型分に必要な混練砂の量を造型機Ａ上のサンドホッパ１に供給する必要がある。
そして、２台の造型機Ａを砂待ち無く、連続稼動させるためには、造型機Ａの造型工程時間の1サイクル以下の時間にて、１つの鋳型分に必要な混練砂の量を２台の造型機Ａ上のサンドホッパ１に供給する必要があるため、配砂コンベヤ２の搬送速度を、1台稼動時の２倍にする必要がある。
たとえば、１台の造型機Ａを稼動させる場合の配砂コンベヤ２の搬送速度を１０（ｍ／ｍｉｎ）とすると、２台の造型機Ａを稼動させる場合は２０（ｍ／ｍｉｎ）、３台の造型機Ａを稼動させる場合は３０（ｍ／ｍｉｎ）に変更する必要がある。
ここで、1つの鋳型サイズの造型機Ａ上のサンドホッパ１の満空制御は、前記満検出レベルスイッチ４と空検出レベルスイッチ５にて行う。
前記満検出レベルスイッチ４がＯＮするまで、可動スクレーパＢのスクレーパＢ１を降ろし、混練砂を供給し、満検出レベルスイッチ４がＯＮにて、このスクレーパＢ１を上げる。
そして、稼動している全ての造型機Ａ上サンドホッパ１の満検出レベルスイッチ４がＯＮしている場合は、配砂コンベヤ２への混練砂の供給を停止して、配砂コンベヤ２上の混練砂は、配砂コンベヤ２の下流側の先端部の廃砂シュート３から、スピルサンドコンベヤ６へ回収する。
なお、満検出レベルスイッチ４のＯＮを、造型機Ａの運転開始条件とする。また、満検出レベルスイッチ４のＯＦＦを、砂待ちとして、造型機Ａを運転開始しない。
また、造型機Ａへの砂供給途中で、空検出レベルスイッチ５がＯＦＦした場合は、１鋳型分の混練砂が造型機Ａ内に供給できなかったとして、造型運転を停止する。
そして、稼動している全ての造型機Ａ上サンドホッパ１の満検出レベルスイッチ４がＯＮしている場合は、配砂コンベヤ２への混練砂の供給を停止して、配砂コンベヤ２上の混練砂は、配砂コンベヤ２の下流側の先端部の廃砂シュート３から、スピルサンドコンベヤ６へ回収する。
なお、満検出レベルスイッチ４のＯＮを、造型機Ａの運転開始条件とする。また、満検出レベルスイッチ４のＯＦＦを、砂待ちとして、造型機Ａを運転開始しない。
また、造型機Ａへの砂供給途中で、空検出レベルスイッチ５がＯＦＦした場合は、１鋳型分の混練砂が造型機Ａ内に供給できなかったとして、造型運転を停止する。
以上、説明したとおり、本実施の形態では、造型機Ａ上のサンドホッパ１から造型機Ａへの混練砂の供給において、ベルトフィーダを用いず、サンドホッパ１から造型機Ａへ、直接、１つの鋳型を造型するのに必要な量の混練砂を供給している。
これにより、大きなサンドホッパを用いていないので、造型設備の高さを削減でき、設置スペースを狭く（小さく）できる。
混練砂の仕掛品に相当する造型待ちの混練砂の貯蔵量を削減でき、作りたての混練砂で鋳型を造型できるため、鋳型の品質の安定化が図れる。
これにより、大きなサンドホッパを用いていないので、造型設備の高さを削減でき、設置スペースを狭く（小さく）できる。
混練砂の仕掛品に相当する造型待ちの混練砂の貯蔵量を削減でき、作りたての混練砂で鋳型を造型できるため、鋳型の品質の安定化が図れる。
また、大きなサンドホッパを用いていないため、終業時に造型機上のサンドホッパに残った砂を排出する作業を必要としない。
造型機を複数台併設して生産量に合わせ、それぞれの造型機を単独で稼動またはいずれかを休止させ、稼動させる造型機への混練砂の供給を制御することが可能である。また、既設の造型機の台数に新たに造型機を増設させて混練砂の供給を制御することも容易である。
そのため、生産量に合わせた、ランニングコストの低減や、省エネが図れる。
造型機を複数台併設して生産量に合わせ、それぞれの造型機を単独で稼動またはいずれかを休止させ、稼動させる造型機への混練砂の供給を制御することが可能である。また、既設の造型機の台数に新たに造型機を増設させて混練砂の供給を制御することも容易である。
そのため、生産量に合わせた、ランニングコストの低減や、省エネが図れる。
Ａ 造型機
Ｂ 可動スクレーパ
Ｂ１ スクレーパ
Ｓ 混練砂
１ サンドホッパ
２ 配砂コンベヤ
２ａ 配砂コンベヤの下流端部
３ 廃砂シュート
３ａ 廃砂シュートの下流端部
４ 満検出レベルスイッチ
５ 空検出レベルスイッチ
６ スピルサンドコンベヤ
１１ バイブレータ
１２ ゲート
Ｂ 可動スクレーパ
Ｂ１ スクレーパ
Ｓ 混練砂
１ サンドホッパ
２ 配砂コンベヤ
２ａ 配砂コンベヤの下流端部
３ 廃砂シュート
３ａ 廃砂シュートの下流端部
４ 満検出レベルスイッチ
５ 空検出レベルスイッチ
６ スピルサンドコンベヤ
１１ バイブレータ
１２ ゲート
Claims (4)
- 鋳物砂を混練し調整して混練砂を作る混練装置と、
鋳型を造型する造型機と、
該造型機の上方に配設され１つの鋳型を造型するのに必要な量の混練砂を貯蔵するサンドホッパと、
前記混練装置から該サンドホッパの側部を通過して配設される配砂コンベヤと、
該配砂コンベヤの下流端部に連通される廃砂シュートと、
前記配砂コンベヤの上方に配設され該配砂コンベヤ上の混練砂を前記サンドホッパに供給または廃砂シュートに排出する可動スクレーパと、
前記サンドホッパ内に貯蔵される混練砂が１つの鋳型を造型するのに必要な量であることを示す満状態を検知する満検出レベルスイッチと、
前記造型機への混練砂の供給途中でサンドホッパ内の混練砂が減少して空状態であることを検知する空検出レベルスイッチと、
前記サンドホッパへの混練砂の供給を制御する制御装置
とを備えてなる鋳型造型設備。 - 前記制御装置が、前記満検出レベルスイッチの信号に基づいて前記サンドホッパへ混練砂を供給させる前記可動スクレーパの下降動作と前記廃砂シュートへ混練砂を排出させる前記可動スクレーパの上昇動作とを切替える切替え回路を具備する請求項１記載の鋳型造型設備。
- 前記廃砂シュートの下流端部が前記造型機の下方に配置されるスピルサンドコンベヤに連通されており、該スピルサンドコンベヤにより前記造型機および配砂コンベヤから排出される不用砂を回収する請求項１または２記載の鋳型造型設備。
- 前記造型機を複数併設する鋳型造型設備において、前記制御装置が、稼動させる造型機の台数に合わせ、前記配砂コンベヤの搬送速度をインバータにて速度変更する速度制御回路を具備する請求項１、２または３記載の鋳型造型設備。
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