JP5119630B2 - 金属原料用のブリケットの製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、金属原料用のブリケットの製造装置に関する。

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、固形化補助剤を含む硬化液が入った液漕に成形体を浸漬させることでこの成形体に固形化補助剤を含浸させる。その後、この成形体を乾燥機内に投入し熱風を利用して乾燥させ、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。

特開２００２−１２９２４８号公報

このようなブリケットの製造において、圧縮成形直後の成形体は、その圧縮成形に伴って３０℃〜５０℃程度上昇する。この成形体を硬化液に浸漬させると、硬化液は常温であるため、成形体の温度は２０℃〜３０℃程度低下する。さらに、液漕中の硬化液は減少するために補充する必要があり、新たな硬化液を補充すると、液漕中の硬化液の温度は、成形体の浸漬により僅かに上昇していても、低下してしまう。温度が低下した硬化液に成形体を浸漬させるとその成形体の温度は低下する。このため、後の乾燥工程において、成形体を加熱して乾燥させるためのエネルギが多く必要になるという問題点がある。

そこでこの発明は、成形体を乾燥させるためのエネルギを低減することができるブリケットの製造装置を提供することを目的とする。

この発明の金属原料用のブリケットの製造装置は、金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して成形体を得る圧縮成形機と、固形化補助剤を含む硬化液に前記成形体を浸漬させる浸漬機と、前記硬化液を溜めると共に前記浸漬機に当該硬化液を供給する硬化液供給機と、を含み、前記圧縮成形機は、内部に成形室が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る油圧圧縮機と、この油圧圧縮機に作動油を供給する油圧発生装置と、を備え、前記油圧発生装置は、モータ、油圧ポンプ、前記油圧ポンプの運転に伴い加熱された作動油が戻るタンク、及び前記作動油を前記タンクに戻す油圧配管からなる熱源要素を有し、前記モータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つが前記硬化液供給機に近接して設置され、当該モータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つの熱を、前記硬化液供給機に伝導させ、当該硬化液供給機に溜められている前記硬化液を加熱する。
これによれば、硬化液供給機は油圧発生装置の熱源要素を構成するモータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つに近接して設置されていることから、油圧発生装置のモータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つからの熱を、硬化液供給機に溜められている硬化液の加熱に利用することができる。加熱された硬化液が浸漬機に供給されることで、浸漬機の硬化液の温度が上昇し、この硬化液に浸漬させた成形体の温度を上昇させたり成形体の温度の低下を抑えたりすることができる。これにより、硬化液に浸漬させた後の成形体の温度を従来よりも高くすることができ、成形体を乾燥させるために当該成形体を迅速に昇温させることができ、成形体を乾燥させるためのエネルギを低減することができる。

また、このブリケットの製造装置において、前記油圧圧縮機は、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軸方向に進退自在に設けられたプランジャーを備え、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ているのが好ましい。
これによれば、前記支持手段が外側金型を支持しているため、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との間で生じる摩擦抵抗を逃がす（低減する）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。

また、このブリケットの製造装置において、前記浸漬機で前記硬化液に浸漬させた前記成形体を乾燥させるための乾燥機と、前記乾燥機が上段部でかつ前記圧縮成形機及び前記硬化液供給機が下段部となるように当該乾燥機と当該圧縮成形機及び前記硬化液供給機とを上下二段配置の状態で搭載した１つのフレームとを備えているのが好ましい。
これによれば、乾燥機と圧縮成形機及び硬化液供給機とを１つのフレームに上下二段配置として搭載しているため、装置の設置面積を小さくできる。そして、下段部を圧縮成形機及び硬化液供給機とし上段部を乾燥機としているため、安全な装置となる。つまり、高温となる乾燥機が圧縮成形機よりも上方位置にあることで、乾燥機による熱が圧縮成形機に与える影響を小さくすることができる。

また、このブリケットの製造装置において、前記硬化液供給機は、前記油圧発生装置の下方に近接して設置されているのが好ましい。これによれば、仮に硬化液供給機から硬化液が漏れたとしても、その硬化液が油圧発生装置に付着することを防ぎ、油圧発生装置の故障を防止できる。

この発明によれば、硬化液供給機で加熱された硬化液を浸漬機に供給することで、浸漬機の硬化液の温度を上昇させることができ、この硬化液に浸漬させた成形体の温度を上昇させたり成形体の温度の低下を抑えたりすることができる。これにより、硬化液に浸漬させた成形体を乾燥させるために当該成形体を迅速に昇温させることができ、成形体を乾燥させるためのエネルギを低減することができる。

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、浸漬機４、乾燥機５などを搭載させたものである。そして、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により浸漬機４へ搬送し、成形体Ｗに固形化補助剤を含浸させた後、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。

前記ホッパー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。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、この成形体Ｗに浸漬機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。

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である。
そして、このブリケットの製造装置では、浸漬機４及び乾燥機５がフレーム６の上段部８に、かつ、圧縮成形機２及び後述する硬化液供給機４５がフレーム６の下段部７となるよう、浸漬機４及び乾燥機５と、圧縮成形機２及び硬化液供給機４５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、内部に成形室が形成された金型装置１２と、この成形室内に供給された材料を圧縮成形する油圧圧縮機９（以下プレス機という）と、このプレス機９に作動油を供給する油圧発生装置（油圧ユニット）９ａとを有している。プレス機９は押圧ロッド１０を有する油圧シリンダを有した構成である。この押圧ロッド１０が金型装置１２に向かって直線的に前進動作することで、押圧ロッド１０の先端部に設けたプランジャー１５が金型装置１２内に供給した材料を押圧し、これによって材料が圧縮成形される。

浸漬機４について簡単に説明すると、図３において、浸漬機４は固形化補助剤を含む硬化液を溜める液漕２９を有しており、この液漕２９の硬化液に成形体Ｗを浸漬させる。さらに、この浸漬機４に硬化液を補充するために供給する硬化液供給機４５を備えている。成形体Ｗは浸漬機４の液漕２９に漬けられ、次の乾燥機５へ送られることによって液漕２９内の硬化液は減少するため、硬化液供給機４５は、浸漬機４の液漕２９に硬化液を補充する。硬化液供給機４５は、硬化液を溜めている補充用液漕４６と、この補充用液漕４６と浸漬機４の液漕２９と結ぶ配管（図示せず）と、当該補充用液漕４６から硬化液を浸漬機４の液漕２９へ送るポンプ（図示せず）とを有している。浸漬機４の液漕２９の水位が低下すると浸漬機４のセンサ（図示せず）がこれを検知し、自動的に前記ポンプを作動させて補充用液漕４６の硬化液が液漕２９に供給される。

また、乾燥機５について簡単に説明すると、図１と図２とにおいて、乾燥機５は、圧縮成形機２により成形し浸漬機４により固形化補助剤が含浸された成形体Ｗを熱風により乾燥させる乾燥炉３０と、乾燥炉３０に熱風を供給するための熱風発生器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。

また、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）の向きであり、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）の向きである。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、その配設方向をプレス機９の押圧ロッド１０の軸方向（プランジャー１５の押出方向）としている。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。
このように、軸方向に長くなるプレス機９がフレーム６の長手方向に一致するように設置され、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ように設置されているため、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）となる。
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、上段部８の左側部に設けた浸漬機４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、フレーム６の上段部８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。このように、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。

さらに、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、プレス機９に作動油を供給する油圧発生装置９ａが奥行き方向の奥側部（図３の左側部）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が有する熱風発生器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と熱風発生器３１は全体形状が横長の直方体であり、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る。なお、従来では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ており、従来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。

さらに、図３において、浸漬機４に硬化液を補充する硬化液供給機４５の補充用液漕４６は、プレス機９に作動油を供給する油圧発生装置９ａの近傍に設置されており、さらに説明すると、油圧発生装置９ａの下方に近接して設置されている。なお、油圧発生装置９ａは、作動油を溜めているタンク９ｂと、モータ（図示せず）の作動により作動油をプレス機９に供給する油圧ポンプ９ｃと、各種バルブを含む油圧配管（図示せず）とを有している。そして、補充用液漕４６は、フレーム６に搭載されており、タンク９ｂの下方に近接して設けられている。これにより、油圧発生装置９ａの稼働に伴って発生した熱を補充用液漕４６の硬化液の加熱に利用することができる。具体的には、プレス機９が材料を圧縮成形するのに要する油圧ポンプ９ｃの運転に伴い作動油が加熱され、この作動油が油圧発生装置９ａのタンク９ｂに戻ることで、このタンク９ｂにある作動油の熱を、補充用液漕４６側へ伝導させ、補充用液漕４６に溜められている硬化液を加熱することができる。

そして、補充用液漕４６に溜められかつ加熱された硬化液が浸漬機４に供給されることで、浸漬機４の液漕２９内の硬化液の温度が上昇する。この液漕２９内の硬化液の温度が圧縮成形を終えた成形体Ｗの温度よりも高い場合では、この硬化液に浸漬させた成形体Ｗの温度を上昇させることができ、また、液漕２９内の硬化液の温度が成形体Ｗの温度よりも低い場合であっても、その硬化液の温度は常温よりも高くされているため、成形体Ｗの温度の低下を抑えることができる。これにより、硬化液に浸漬させた後の成形体Ｗの温度を従来よりも高くすることができ、成形体Ｗを乾燥させるために乾燥機５において当該成形体Ｗを迅速に昇温させることができ、成形体Ｗを乾燥させるための乾燥機５におけるエネルギを低減することができる。また、硬化液の温度を高めることにより、成形体Ｗを硬化させる作用を高めることができる。

さらに、補充用液漕４６は油圧発生装置９ａよりも下にあるため、仮に補充用液漕４６から硬化液が漏れたとしても、その硬化液が油圧発生装置９ａに付着することを防ぐことができ、油圧発生装置９ａの故障を防止できる。また、硬化液供給機４５についてもフレーム６に搭載されていることで、機器すべてがフレーム６に搭載されることとなり、装置の省スペース化が図れる。また、硬化液供給機４５が浸漬機４と同じフレーム６に搭載されているため、硬化液供給機４５をフレーム６の外部に設けた場合（比較例）と比べると、両者を繋ぐ配管を短くすることができる。これにより、硬化液が配管の途中で固化して詰まったり、配管途中の継手が増えることを防ぎその継手から硬化液が漏れて飛び散ったりすることを防止することができる。なお、補充用液漕４６を、油圧発生装置９ａを構成するタンク９ｂに近接配置する例を示したが、同じく油圧発生装置９ａを構成し熱源となるモータ、油圧ポンプ９ｃ、油圧配管等に、補充用液漕４６を近接配置してもよい。

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は押圧ロッド１０を有する油圧シリンダである。この押圧ロッド１０が金型装置１２に向かって直線的に前進動作することで、押圧ロッド１０の先端部に設けたプランジャー１５が金型装置１２内の成形室内に供給された材料を圧縮成形する。これにより、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進退に設けられた構成となる。

図１と図４と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である。

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（図１参照）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の先端部に設けられており、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に軸方向に移動（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との間で前記材料を圧縮する。
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いる。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であり、成形室は横断面形状が円形である。

外側金型４４の取り付け構造について説明する。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、（後に詳しく説明するが）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。前記支持手段は、分割構造である外側金型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、（後に詳しく説明するが）図４（ｃ）に示しているプランジャー１５の最大ストローク時に、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。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において、一対の固定板２３ａ，２３ｂの間に４本の水平状の補助ロッド３３を設けているが、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できる。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、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に取り付けられた状態となる。なお、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。これにより、第１型１３は第２型１４側へ変位（移動）することができる。

また、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。具体的には、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、これら軸部材２５の各他端部に固定されこれら軸部材２５を連結している鉛直状の連結板２６と、伸縮アクチュエータ１８とを有している。軸部材２５は固定板２３ａを貫通しており、軸部材２５は固定板２３ａに対して軸方向にスライド可能であり、第２型１４は軸方向へ移動可能となる。伸縮アクチュエータ１８は固定版２３ａと連結板２６との間に設けられている。

この第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。そして、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。

第２支持機構１７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。

そして、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。この動作は、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（アクチュエータ１８）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がさらに移動する。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の最大ストローク時において、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。

以上のように、この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はその隙間ｇから簡単に抜け出ることができ、その水分の金型装置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。この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とが軸方向に移動可能であるため、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に低減することができる。

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に接近した位置とし、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。

そして、図６と図７に示しているように、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。

図６において、成形体Ｗを第２型１４から取り出すために、アクチュエータ１８が伸張し第２型１４を第１型１３から離反させているが、これと共にプランジャー１５を後退させ成形体Ｗから離反させている。しかし、このプランジャー１５の後退量は小寸法であり、成形体Ｗとプランジャー１５の先端面との間で隙間ｅが生じる程度としている。この隙間ｅは、２本のピンの上に載った成形体Ｗがプランジャー１５側へ倒れようとしても（傾いても）、プランジャー１５の先端面に成形体Ｗが接触して支持される寸法に設定されている。これにより、倒れようとする成形体Ｗはピンから落下することを防止でき、図示しない前記チャック装置によって取り出される。そして、成形体Ｗがピンから取り出されてから、プランジャー１５は大きく後退し、図４（ａ）の状態に戻る。

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に示しているように搬送方向に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。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に示しているように、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硬化液が入れられた液槽２９内へ降ろされる。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３個の成形体Ｗを同時に掴んで取り出し、これら成形体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３個の成形体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３個の成形体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３個の成形体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側の爪部材４１の背面４１ａによって押された先の３個の成形体Ｗは、乾燥炉３０のコンベア３２上に載置状態となって、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。

このように、圧縮成形機２において圧縮成形された成形体Ｗは、複数（３個）が同時に搬送機３によって搬送され、これらが同時に浸漬機４において硬化液に漬けられ、さらにこれらが同時に乾燥機５内へ投入されて搬送される。つまり、乾燥機５内において、図１０に示しているように、複数（３個）の成形体Ｗはコンベア３２の幅方向に並んだ状態となって搬送される。これは、圧縮成形機２での成形工程の時間が約３０秒であり、昇降機３による搬送時間が数秒（３〜５秒）程度であり、浸漬機４による浸漬工程の時間が約３０秒であり、その後の水切り工程の時間が約３０秒必要であるため、一つずつ成形体Ｗを、搬送機３によって搬送し、硬化液に漬け、乾燥機５内へ投入する場合では、圧縮成形機２による成形を終えた成形体Ｗは、その後の各工程で長い待ち時間が発生するためである。しかし、この発明のように、３個の成形体Ｗを同時に搬送し、硬化液に漬け、水切りを行い、乾燥機５に投入することでこれを解消することができる。

乾燥機５は、図１と図２に示しているように、乾燥炉３０と、乾燥炉３０内へ熱風を供給する熱風発生器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。
熱風発生器３１は、横長の乾燥炉３０のうち成形体Ｗの搬送方向の下流部に設けた熱風供給口４７と接続されており、熱風は乾燥炉３０の搬送方向下流側から上流側への一方向（図１の破線矢印方向）に向かう流れとなるように構成されている。つまり、乾燥炉３０内において、成形体Ｗの搬送方向（図１０の矢印Ａ）と熱風が流れる方向（図１０の矢印Ｂ）とは逆向きである。

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熱風を成形体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、成形体Ｗを乾燥炉３０の搬送方向（長手方向）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、搬送方向に直交する幅方向に複数置いた状態（図１０では３つ）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。

また、図１１（ａ）に示しているように、乾燥炉３０は、熱風供給口４７に供給された熱風を乾燥炉３０の搬送方向上流側へ誘導するための整流板４８を有している。整流板４８は熱風供給口４７側から乾燥炉３０の投入口側へ曲げられた構成であり、熱風供給口４７を通過した熱風を乾燥炉３０の投入口側へ向きを変えさせる。これにより、熱風供給口４７を通過した熱風が乾燥炉の排出口３０ｂ（図１参照）側から抜け出ることを抑制することができ、コンベア３２によって搬送されてくる成形体Ｗに熱風を当てることができる。なお、図１１（ａ）は整流板４８を熱風供給口４７の下位置に連続させて設け、整流板４８と熱風供給口４７の内周面の一部とを略連続状とした場合である。また、図１１（ｂ）は整流板４８の変形例であり、熱風供給口４７よりも成形体Ｗの搬送方向下流側の位置に整流板４８の上端部を取り付け、整流板４８を熱風供給口４７の下方位置まで伸ばした形態である。

また、図示しないが、乾燥炉３０内には下流側から流れてくる熱風を部分的に遮断して乱流を発生させる遮断部材を設けてもよい。この遮断部材は、乾燥炉３０の内壁面（上壁面、下壁面、両側壁面）から熱風の上流側（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内に供給された熱風は乾燥炉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熱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から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い。例えば、搬送機３、浸漬機４においては３個の成形体Ｗを同時に処理しているが、これ以外に、例えば２個又は４個以上の成形体Ｗを同時に処理する構成としてもよい。

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。 乾燥炉の下流側部分の断面図である。

符号の説明

２ 圧縮成形機
４ 浸漬機
５ 乾燥機
６ フレーム
７ 下段部
８ 上段部
９ 油圧圧縮機（油圧プレス機）
９ａ 油圧発生装置（油圧ユニット）
１２ 金型装置
１５ プランジャー
１５ａ 先端面
１６ 受圧部材
１６ａ 受圧面
１９ 支持部材
Ｗ 成形体
４５ 硬化液供給機

Claims (4)

1. 金属粉末を含む再資源化用の材料を圧縮成形して成形体を得る圧縮成形機と、固形化補助剤を含む硬化液に前記成形体を浸漬させる浸漬機と、前記硬化液を溜めると共に前記浸漬機に当該硬化液を供給する硬化液供給機と、を含み、
   前記圧縮成形機は、内部に成形室が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る油圧圧縮機と、この油圧圧縮機に作動油を供給する油圧発生装置と、を備え、
   前記油圧発生装置は、モータ、油圧ポンプ、前記油圧ポンプの運転に伴い加熱された作動油が戻るタンク、及び前記作動油をタンクに戻す油圧配管からなる熱源要素を有し、
   前記モータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つが前記硬化液供給機に近接して設置され、当該モータ、油圧ポンプ、タンク及び油圧配管のいずれか一つの熱を、前記硬化液供給機に伝導させ、当該硬化液供給機に溜められている前記硬化液を加熱することを特徴とする金属原料用のブリケットの製造装置。
2. 前記油圧圧縮機は、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軸方向に進退自在に設けられたプランジャーを備え、
   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、を備えている請求項１に記載の金属原料用のブリケットの製造装置。
3. 前記浸漬機で前記硬化液に浸漬させた前記成形体を乾燥させるための乾燥機と、前記乾燥機が上段部でかつ前記圧縮成形機及び前記硬化液供給機が下段部となるように当該乾燥機と当該圧縮成形機及び前記硬化液供給機とを上下二段配置の状態で搭載した１つのフレームと、を備えている請求項１又は２に記載の金属原料用のブリケットの製造装置。
4. 前記硬化液供給機は、前記油圧発生装置の下方に近接して設置されている請求項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製造装置。

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