JP5088645B2 - 自動溶解システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の試料を連続的に自動溶解することができる自動溶解システムに関し、より詳しくは、ルツボを加熱する溶解炉とルツボを炉内で移送する手段、溶解炉にルツボを出し入れする手段とを有し、ルツボが炉内を移送される間にルツボ内の試料が加熱溶融され、複数のルツボを連続的に溶解炉内に装入して自動的に溶解することができる溶解システムに関する。

金属試料などの被処理物を加熱処理する溶解炉として各種形式のものが従来から知られている。例えば、特許文献１には細長い炉内に搬送ローラを設け、ローラの軸受けに水冷ジャケットを設けたローラハース式真空迂炉が開示されている。また、特許文献２には、例えば連続鋳造設備のローラハース加熱炉において、ファーネスローラに冷却手段を設けた炉構造が開示されている。また、特許文献３には還元鉄製造用ロータリーハース型炉において、排ガスの熱を回収して熱効率を高める炉構造が開示されている。

特許第２８６０９９８号公報 特開２００２−１７２４５３号公報 特開平１１−２２２６１７号公報

従来の上記加熱炉は搬送ローラの熱負荷を軽減し、あるいは熱効率を高める試みがなされているが、何れも炉内部の構造に関するものであり、被処理物を炉内に装入し、または炉内から取り出す手段については記載されておらず、被処理物の炉内への装入から炉内での加熱、および炉内からの取り出しに至る一連の動作を連続して制御する技術構成は示されていない。

本発明は、従来の加熱炉における上記問題を解決したものであり、ルツボを加熱する溶解炉と共に、炉内の移送手段、溶解炉にルツボを出し入れする手段を設け、被処理物の炉内への装入から加熱および炉内からの取り出しに至る一連の動作を連続して行うことができるようにし、ルツボが炉内を移送される間にルツボ内の試料が加熱溶融され、複数のルツボを連続的に溶解炉内に装入して自動的に溶解することができる自動溶解システムを提供する。

本発明は、以下の構成によって上記改題を解決した自動溶解システムに関する。
〔１〕ルツボ内の試料を溶解する溶解炉、試料を入れたルツボを溶解炉に装入し又は溶解炉から取り出すアーム装置を有し、上記溶解炉は、環状に形成されており、回転自在な円形の炉底部と、該炉底部を回動する手段と、該炉底部を覆う環状トンネルを形成するハウジング部を有しており、該環状トンネルの炉内には加熱手段が一定間隔ごとに設けられており、溶解炉の搬入口と搬出口とがアーム装置のアーム回動範囲内であって、一台のアーム装置が上記搬入口と上記搬出口との近傍に設置されてルツボの装入手段と取出手段とを兼用しており、溶解炉に装入されたルツボが炉底部に載せられ、炉底部の回動によってルツボが炉内を移送される間に試料が加熱溶解されて溶解炉から取り出されることを特徴とする自動溶解システム。
〔２〕アーム装置には回動自在なアームと、該アーム先端のチャック手段とが設けられており、試料が入ったルツボが上記チャック手段によって把持され、アームの回動によって溶解炉に装入し又は溶解炉から取り出される上記[１]に記載する自動溶解システム。
〔３〕アーム装置が縦方向のアームと、該縦アームの先端に連結された横方向のアームとを有し、上記縦アームおよび横アームは上下左右に回動自在であり、該横アームの先端に回動自在なチャック手段が設けられている上記[１]または上記[２]の何れかに記載する自動溶解システム。
〔４〕試料を入れた複数のルツボがアーム装置によって溶解炉に順次装入され、該ルツボが炉内を通過する間に試料が加熱溶解され、試料が溶解したルツボが上記アーム装置によって連続的に溶解炉から取り出される一連の動作が自動化されており、連続溶解が自動的に行われる上記[１]〜上記[３]の何れかに記載する自動溶解システム。

本発明の自動溶解システムは、ルツボを加熱する溶解炉と共に、炉内の移送手段、溶解炉にルツボを出し入れする手段を有するので、ルツボが炉内を移送される間にルツボ内の試料が加熱溶融されると共に、ルツボの装入から加熱および取り出しに至る一連の動作を連続して行うことができ、複数のルツボを連続的に溶解炉内に装入して自動的に溶解することができる。従って、試料の溶解作業を簡略化することができると共に作業効率を大幅に高めることができる。

本発明の自動溶解システムは、上記溶解炉が環状に形成されており、その搬入口と搬出口とが上記アーム装置のアーム回動範囲内になるように一台の上記アーム装置が設置され、該アーム装置にルツボの装入手段と取出手段とを兼用しているので、装置構成がコンパクトであり、限られた作業場所においても設置することができ、限られた作業空間を有効に利用することができる。

本発明に係る自動溶解システムの溶解炉は、回動自在な円形の炉底部と、該炉底部を回動する手段と、該炉底部を覆う環状トンネル状の固定ハウジング部と、炉内を加熱する手段とを設け、ルツボを炉底部の回動によって炉内を移送する構成であり、駆動手段が炉内に設置されないので、駆動手段の熱負担が少なく、耐久性の良い自動溶解システムを形成することができる。

本発明に係る自動溶解システムのアーム装置は、例えば、上下左右に回動自在な縦アームとこれに連結した横アームとによって形成することができ、該アームの回動範囲内にルツボの搬入工程と搬出工程とを接続することによって、一台のアーム装置によって一連の動作を行うことができ、効率よく連続的な自動溶解作業を実施することができる。

本発明に係る自動溶解システムによれば、試料を入れた複数のルツボを上記アーム装置によって溶解炉に順次連続して装入し、ルツボが炉内を通過する間に試料を加熱溶解し、ルツボが炉内を移送される間にルツボ内の試料が加熱溶融されるので、試料が溶解したルツボを上記アーム装置によって連続的に溶解炉から順次取り出す連続溶解を実施することができる。

本発明の自動溶解システムは、ルツボが炉内を移送する間に加熱されるので加熱温度にムラができない。因みに、大型の溶解炉では発熱体に近いほど温度が高くなるなど炉内の加熱ムラが生じることがある。本発明の自動溶解システムは溶解炉の加熱が均一であるので精度の良い分析結果を得ることができる。

本発明に係る自動溶解システムは、連続的に融解を行うので融解時間が待ち時間にならず、ルツボの処理数を大幅に増やすことができる。具体的には、従来、ルツボの処理数が２２００個であるものを、３３００個程度に処理数を増やすことができる。さらに、本発明の自動溶解システムは、一連の操作をすべて自動化することができるので、鉛を扱う作業環境に人員が直接立ち入らなくとも作業を進めることができる。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
本発明の自動溶解システムの一例を図１〜図６に示す。図示する装置構成において、円形の溶解炉２０と、該溶解炉２０にルツボを出し入れするアーム装置３０とが設けられている。該アーム装置３０の周りにルツボの搬入部４０と搬出部４１とがおのおの設置されている。

図２〜図４に示すように、該溶解炉２０は、回動自在な円形の炉底部２１と、該炉底部２１を覆う環状トンネルを形成するハウジング部２２と有している。炉底部２１は円形の台座２１Ａと、該台座２１Ａの上面に設けた耐火材の炉材２１Ｂによって形成されている。さらに該台座２１Ａの外周面には該台座２１Ａを回動する手段２１Ｃが設けられている。

図示する例では回動手段２１Ｃのチェーンが台座２１Ａの外周に巻着されている。該チェーン２１Ｃは駆動手段（図示省略）に連結されており、該チェーン２１Ｃを移動して上記台座２１Ａが中心軸周りに回動される。

上記炉底部２１の上部にハウジング部２２が設けられている。該ハウジング部２２は支柱２２Ｆによって固定支持されている。該ハウジング部２２は炉底部２１の上部を覆う環状トンネル２２Ａを形成している。ハウジング部２２の外周部２２Ｄの下端は台座２１Ａの外側に伸びており、台座２１Ａとハウジング部２２との間には隙間２２Ｅが設けられている。該隙間２２Ｅを通じて外部の空気が自然対流によって炉内に流入できるように形成されている。

溶解炉２０の環状トンネル２２Ａは耐火性炉材２２Ｂによって内張されており、炉内壁にヒータ２２Ｃが一定間隔ごとに設置されている。

溶解炉２０は、図２〜図３に示す正面位置に搬入口２２Ｇが設けられており、該搬入口２２Ｇから環状炉内を３／４だけ進行した位置（搬入口２２Ｇに対して２７０度の位置）に搬出口２２Ｈが設けられている。

溶解炉２０の近傍にアーム装置３０が設置されている。該アーム装置３０は回動自在なアームを有しており、該アームの回動範囲内に溶解炉の搬入口と搬出口が位置するように配置されている。図示する装置例では、溶解炉２０に対して装入手段と取出手段とを兼用する一台の上記アーム装置が搬入口と搬出口との近傍に設置されている。

上記アーム装置３０は、台座３１を有し、該台座３１の上に縦方向のアーム（縦アームと云う）３２と、該縦アーム３２の先端に連結された横方向のアーム（横アームと云う）３３とを有している。該縦アーム３２は複数の軸受手段によって台座３１に軸支されており、上下左右に回動自在に形成されている。また、横アーム３３は縦アーム３２の先端に回動自在に連結されている。さらに、該横アーム３３の先端にチャック手段３４が回動自在に軸支されている。該チャック手段３４は開閉自在な爪部材３５を有している。

アーム装置３０の周りには、溶解炉２０の搬入口２２Ｇの近傍に搬入部４０が設置されており、搬出口２２Ｈの近傍に搬出部４１が設置されている。搬入部４０および搬出４１には多数のルツボ４３を並べた台車４２が出入りするように形成されている。

上記装置構成において、搬入部４０の台車３２に向かってアーム装置３０の縦アーム３２および横アーム３３が回動し、横アーム３３のチャック手段３４によって台車４２のルツボ４３を把持し、この状態で縦アーム３２および横アーム３３が溶解炉２０に向かって回動し、ルツボ４３を搬入口２２Ｇから炉内に装入する。

炉内に装入されたルツボ４３は台座２１Ａの炉底部を形成する炉材２１Ｂの上面に設置され、台座２１Ａがチェーン２１Ｃによって回動されることによって、ルツボ４３が環状トンネル２２Ａの炉内を搬出口２２Ｈに向かって移送される。環状トンネル２２Ａの内部にはヒータ２２Ｃが一定間隔ごとに設置されているので、炉内温度を段階的に制御することができる。環状ルツボ４３が環状トンネル２２Ａの炉内を移送される間に最適な温度に加熱され、ルツボ内部の試料が溶解される。

搬出口２２Ｈに到達したルツボ４３はアーム装置３０によって炉外に取り出される。アーム装置３０の縦アーム３２および横アーム３３が搬出口２２Ｈに向かって回動し、搬出口２２Ｈのルツボ４３をチャック手段３４によって把持し、この状態で縦アーム３２および横アーム３３が搬出部４１に向かって回動し、搬出部４１で待機している台車４２にルツボ４３を載置する。

上記装置構成によれば、試料を入れた複数のルツボを上記アーム装置によって一定間隔ごとに溶解炉に連続して装入し、ルツボが炉内を通過する間に試料を加熱溶解し、試料が溶解したルツボを上記アーム装置によって連続的に溶解炉から順次取り出して連続溶解を行うことができる。

また、炉内を複数の温度制御可能なブロックに分け、乾式試金分析を実施するのに必要なルツボ加熱条件を制御することができる。さらに、上記自動溶解システム全体を排気ドラフトのフード下に設置し、発生ガスを外部に導き、スクラバーなどを経由し洗浄し、除去することにより、作業環境に優れた溶解システムを形成することができる。

本発明の自動溶解システムの配置図 本発明の自動溶解システムに用いる溶解炉の平面図 図２の溶解炉の正面図 図２の溶解炉の概略部分断面図 本発明の自動溶解システムに用いるアーム装置の概略図 図５のアーム装置の平面図

２０−溶解炉、２１−炉底部、２１Ａ−台座、２１Ｂ−炉材、２１Ｃ−回動手段（チェーン）、２２−ハウジング部、２２Ａ−環状トンネル、２２Ｂ−炉材、２２Ｃ−ヒータ、２２Ｄ−ハウジング下端部、２２Ｅ−隙間、２２Ｆ−支柱、２２Ｇ−搬入口、２２Ｈ−搬出口、３０−アーム装置、３１−台座、３２−縦アーム、３３−横アーム、３４−チャック手段、４０−搬入部、４１−搬出部、４２−台車、４３−ルツボ。

Claims (4)

1. ルツボ内の試料を溶解する溶解炉、試料を入れたルツボを溶解炉に装入し又は溶解炉から取り出すアーム装置を有し、
   上記溶解炉は、環状に形成されており、回転自在な円形の炉底部と、該炉底部を回動する手段と、該炉底部を覆う環状トンネルを形成するハウジング部を有しており、
   該環状トンネルの炉内には加熱手段が一定間隔ごとに設けられており、
   溶解炉の搬入口と搬出口とがアーム装置のアーム回動範囲内であって、一台のアーム装置が上記搬入口と上記搬出口との近傍に設置されてルツボの装入手段と取出手段とを兼用しており、
   溶解炉に装入されたルツボが炉底部に載せられ、炉底部の回動によってルツボが炉内を移送される間に試料が加熱溶解されて溶解炉から取り出されることを特徴とする自動溶解システム。
2. アーム装置には回動自在なアームと、該アーム先端のチャック手段とが設けられており、試料が入ったルツボが上記チャック手段によって把持され、アームの回動によって溶解炉に装入し又は溶解炉から取り出される請求項１に記載する自動溶解システム。
3. アーム装置が縦方向のアームと、該縦アームの先端に連結された横方向のアームとを有し、上記縦アームおよび横アームは上下左右に回動自在であり、該横アームの先端に回動自在なチャック手段が設けられている請求項１または請求項２の何れかに記載する自動溶解システム。
4. 試料を入れた複数のルツボがアーム装置によって溶解炉に順次装入され、該ルツボが炉内を通過する間に試料が加熱溶解され、試料が溶解したルツボが上記アーム装置によって連続的に溶解炉から取り出される一連の動作が自動化されており、連続溶解が自動的に行われる請求項１〜請求項３の何れかに記載する自動溶解システム。

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