JP5553069B2 - 調整砂の供給システム - Google Patents

Description

本発明は、ダマ砕き装置に関する。より詳しくは、本発明は、鋳造工場において、混練機あるいは混砂機で調整した調整砂をベルトコンベアなどの搬送装置で搬送し、生砂造型機の上部の砂受入口へ投入する際に、調整砂に含まれるダマを砕く装置に関する。また、本発明は、このダマ砕き装置を用いた調整砂の供給システムに関する。

従来、鋳造工場において、鋳型造型に用いる生砂を調整した調整砂には、混練の際に圧力が加えられ、砂粒同士が粘着して、ダマが発生・混在する。この混練砂のダマを砕き、より良い造型用の砂にするため、ダマ砕き装置は公知である（例えば、特開平９−５２１４２号公報参照）。

特開平９−５２１４２号公報に記載されたダマ砕き装置は、垂直に植設した多数の内側ピンと多数の外側ピンが同心円状に配置され、内側のピンを回転させ外側の固定ピンとの隙間で生型砂のダマを砕いている。このダマ砕き装置は、造型用の砂の調整には非常に有効である。
しかしながら、このダマ砕き装置は装置の高さと設置のための高さが必要であり、この装置の導入には、生砂造型機の上方に配置されている既設ベルトコンベヤを１メートルほど嵩上げが必要となる場合があった。そのため、建屋まで改造が必要となり、ダマ砕き装置の導入を断念するケースがあった。更に、改造は不要な場合であっても作業スペースは狭くメンテナンスに苦労をしていた。
一方、造型機としてエアレーション式などの空気を用いる場合においては、空気流により調整砂を鋳型空間、特に狭いポケット等の鋳型空間に均一に充填することができるが、その造型性能を向上・維持するためには、ダマのない調整砂を造型機に供給することがより好ましいので、ダマ砕き装置は重要性を増している。

そこで、上述の事情に鑑み、本発明は、設備装置の高さ及び設置のための高さが低く、かつ、エアレーション式などの空気を用いた造型機の性能を引き出すダマ砕き装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、設備の高さが低く省スペース化を実現する、かつ、メンテナンスが容易となる調整砂の供給システムを提供することを目的とする。

本発明のダマ砕き装置は、両端部が支持される砕き棒であって回転軸の半径方向に向けて延設された複数の羽根を有する第１砕き棒と、該砕き棒と水平面上で平行に間隔をおいて支持されると共に第１砕き棒とは反対方向に回転する回転軸を有する第２砕き棒と、を具備し、前記第１砕き棒と第２砕き棒との間に調整砂を上方から供給すると該調整砂を上から下に向かって梳ってダマを砕くことを特徴とする。

本発明の調整砂の供給システムは、上述のダマ砕き装置を用いた砂供給システムであって、前記ダマ砕き装置でダマを砕いた調整砂を昇降機能を有する造型機に投入し、前記砕き棒を台車フレームに支持すると共に台車上に砕き棒を回転させるモーターを設け、運転時には、前記調整砂投入装置の真下に前記ダマ砕き装置が配置され、メンテナンス時には、前記造型機を下方に移動し、該調整砂投入装置の真下にあった前記ダマ砕き装置を前記台車と共に移動させて、該調整砂投入装置の外側に引き出すことを特徴とする。

本発明によれば、設備高さ及び設置の高さを低くして設備投資コスト削減ができ、かつ、エアレーション式などの造型機の性能を引き出すことができるなどの効果を奏する。
さらに、本発明によれば、調整砂の供給システムの省スペース化とメンテナンスの容易化を実現することができるなどの効果を奏する。

この出願は、日本国で２００９年５月１５日に出願された特願２００９−１１８２５８号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。

本発明のダマ砕き装置の配置を示す正面一部断面概略図である。 本発明のダマ砕き装置の配置を示す側面一部断面概略図である。 本発明のダマ砕き装置のメンテナンスの状態を説明する正面概略図である。 本発明のダマ砕き装置の本体の平面概略図である。 本発明のダマ砕き装置の本体の正面概略図である。 図５のＡ−Ａ矢視断面図である。 （ａ）は、図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。（ｂ）は、（ａ）の左側面断面図である。 図５のＣ−Ｃ矢視図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施の形態にかかわるダマ砕き装置を説明する。
図１、図２は、本発明のダマ砕き装置の配置を示す概略図である。通常運転時の状況を示している。図３はメンテナンスの状態を示している。また、図４はダマ砕き装置の本体の平面概略図である。なお、図１において支柱Ｆ及び梁Ｈが示されている。

図１から図４までにおいて、ダマ砕き装置１は、第１砕き棒Ｂ１と、この砕き棒Ｂ１と水平面上で平行に間隔をおいて支持されると共に第１砕き棒Ｂ１とは反対方向に回転する回転軸３−２を有する第２砕き棒Ｂ２と、を具備している。

そして、各砕き棒Ｂ１、Ｂ２は、両端部が、例えば、台車フレーム８に支持されている。また、各砕き棒Ｂ１、Ｂ２は、回転軸３−１、３−２（３−１、３−２を総称して「３」とする場合もある。）の周方向および軸方向に等間隔に配置された複数の羽根２−１、２−２（２−１、２−２を総称して「２」とする場合もある。）を有している。なお、複数の羽根２−１、２−２は、回転軸３−１、３−２の周方向および軸方向に、必ずしも等間隔に配置されている必要はなく、適宜、任意の間隔で配置するようにしてもよい。ここで、シュートＳｈは、調整砂を搬送するコンベヤの端部の下方に、その上部開口が設けられており、該開口は枠状部を有しており、台車フレーム８に接続されている。また、シュートＳｈは、上部から下部に向けて巾が狭くなっており、その最下部は、造型機の上部のサンドタンクに連通可能になっている。即ち、外観は、長方形、台形、長方形によって構成されているように見える（図８参照）。
ただし、シュートは、調整砂が外にこぼれない構造であれば、その構造は問わない。

ここで、羽根２は、板材の切り出し、丸棒、６角ボルトの植え込み、などで製作可能であり、羽根２は回転軸３の半径方向に向けて延設されている。

また、図４に示すように、ダマ砕き装置１は、第１砕き棒Ｂ１の羽根２−１、２−１の間の間隙４に、前記第２砕き棒Ｂ２の羽根２−２が入り込み、調整砂Ｓを上から下に向かって梳ってダマ砕きするように構成されている。
ここで、羽根２と羽根２の巾方向の隙間は各１３ｍｍ、回転軸３と羽根２との最短距離は７３ｍｍである。この位置関係において、各々の回転軸３の羽根２の長さと、回転軸３同士の距離を調整して、６ｍｍ以上のダマを砕くことができるように構成されている。また、羽根２は、１２０度ごとに角度を変えて、順番に取り付けられている。

この構成により、調整砂を、梳り、或いは、せん断・切断作用により効率的に砕くことができる。

ここで、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２とは、図５で示すように、それらの回転軸３−１、３−２をそれぞれ単独に回転させるモーター５、５を備えている。そして、回転軸３とモーター５はＶベルト１４、１４により連結されている。

なお、２個のモーター５、５を使用するのは、回転軸をそれぞれ単独で独立して回転させることが出来るようにするためである。

更に、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２とを、それらの回転軸３、３の回転数を同じ、又は、別の回転数で制御するために、図示しない、それぞれ別個のインバータを設けている。

ここで、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２の羽根２の周速が、調整砂Ｓの自由落下速度と同等、又は、より速くなるように各々回転数を制御できるようになっている。

このように、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２の羽根２の周速を制御すると、ダマを効率的に砕くことができ、ダマをほぐす効果が得られることが分った。

なお、図１、図２において、調整砂Ｓの通過方向は矢印６で示してある。また、台車１１は台車フレーム８により外形を画成されている。また台車１１は、台車フレーム８に設けられたローラを４箇所に備えており、このローラは、建屋の梁の一部に設けたレール上で移動可能に構成されている。ただし、ダマ砕き装置１を移動可能に構成されていれば、その構造は問わない。必ずしもレールは必須ではなく、その代わりになるものであれば、その構成は問わない。また、メンテナンス時外では、固定できるようにストッパが設けられている。

図２は、本発明のダマ砕き装置１の側面断面配置概略図である。図４及び図６、図７を参照して、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２の回転軸３のスリップを検出するためのスリップ検出手段７が設けられている。スリップ検出手段７は、回転軸３に取り付けたアテ１０を近接スイッチ９でカウントすることにより、近接スイッチ９のカウントが大幅に低下すると、スリップが検出できる。なお、アテ１０の構造は、Ｌ字状の板になっており、台車フレーム８に設けられた近接スイッチ９で、その近接をカウントするが、その構造は問わない。回転軸３の回転数が検出できればよい。

なお、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２の羽根２に耐摩耗材の溶接、又は、セラミックス材料の溶射を行なうことにより、砕き棒の寿命を延ばすことができる。

なお、通常運転時には、図１に示すように、調整砂投入装置１２の真下にダマ砕き装置１は配置されているが、メンテナンス時には、図３に示すように、調整砂投入装置１２の真下にあったダマ砕き装置１を、台車１１と共に、図面左側に移動させ、調整砂投入装置１２の外側に引き出す。
更に、造型機１３の上部は、昇降機能を有している。この昇降機能は、造型機１３の砂投入装置が図示しないシリンダによって伸縮自在に支持されており、このシリンダによって昇降機能を発揮することができ、メンテナンス時には造型機１３をダマ砕き装置１から下方に離すことができる。
以上のように、ダマ砕き装置１は構成されている。

以下、本装置の作動について説明する。図１において、ダマ砕き装置１を作動させ、次いで、第１砕き棒Ｂ１と第２砕き棒Ｂ２との間に調整砂Ｓを調整砂投入装置１２を介して上方から供給すると、調整砂Ｓを上から下に向かって梳ってダマを砕く。すなわち、第１砕き棒Ｂ１は時計回りに、第２砕き棒Ｂ２は反時計回りに回転する。

ダマ砕き効果を検証したところ、本発明のダマ砕き装置１を導入前には、調整砂投入装置１２上で平均ダマ含有率は６．７８％であった。導入後には、ダマ砕き装置１の下流に位置する造型機１３のサンドタンク上で、平均ダマ含有率は３．１８％であった。この結果、ダマ含有率が３．６０％低下した。
この検証で、「ダマ」とは、６ｍｍ以上の砂の塊をいう。
なお、今回の検証では、「ダマ」を、次のようにして測定した。すなわち、各測定点で採取した砂を、目開き６ｍｍの篩で１０回篩い、篩上の砂重量を測定し、篩上の砂重量の採取した砂重量に対する割合であるダマの含有率を計算した。
これにより、エアレーション式の造型機の性能を引き出すことができ、均一な造型鋳型を確保することができた。

なお、スリップ検出は以下のように行なう。ダマ砕き装置１に投入される調整砂が多すぎる場合や、ダマが大量に発生した場合などには、ダマ砕き装置の処理能力を超える場合がある。

この場合は、回転軸３に取り付けたアテ１０を近接スイッチ９でカウントすることにより、近接スイッチ９のカウントが大幅に低下すると、スリップが検出できる。この場合、異常表示や調整砂の投入の中止を行なう。

以下、メンテナンスについて説明する。図１から図４までにおいて、ダマ砕き装置１は、両端部が支持される砕き棒であって回転軸３の半径方向に向けて延設された複数の羽根２を有する第１砕き棒Ｂ１と、砕き棒Ｂ１と水平面上で平行に間隔をおいて支持されると共に第１砕き棒Ｂ１とは反対方向に回転する回転軸３を有する第２砕き棒Ｂ２と、を具備している。そして、砂供給システムは、このダマ砕き装置１を用いた砂供給システムであって、前記砕き棒Ｂ１、Ｂ２を台車フレーム８に支持すると共に台車１１上に前記砕き棒Ｂ１、Ｂ２を回転させるモーター５を設けている。この状態で通常の運転がなされている。なお、砕き棒Ｂ１、Ｂ２を台車フレーム８に支持する場合には、直接支持をしても良いし、別の部材を介して支持しても良い。砕き棒Ｂ１、Ｂ２を台車フレーム８に支持するという場合は、シュートＳｈに支持される場合を含め、いずれの場合でもよい。

ここで、メンテナンスが必要になった場合を、図３に基づき説明する。図３において、調整砂投入装置１２の真下にあったダマ砕き装置１を、台車１１と共に、図面左側に移動させ、調整砂投入装置１２の外側に引き出す。これにより、砕き棒Ｂ１、Ｂ２の交換を容易に行うことができる。なお、必要に応じて移動式のクレーンＫなどを使用して、重筋作業（腕や脚など、身体全体の大きな筋肉を使い、身体のエネルギーを多く消費するもの）を軽減できる。
すなわち、運転時には調整砂投入装置１２の真下にあったダマ砕き装置１を、メンテナンス時には調整砂投入装置１２の外側に引き出すことができるため、本発明の調整砂の供給システムは、メンテナンスが容易である。調整砂投入装置１２の反対の外側に引き出す事が好ましいが、他の方向でも良い。

更に、造型機１３が昇降機能を有している場合には、台車１１を動かすときに、ダマ砕き装置１の下部に設けたシュートＳｈとの緩衝を容易に避けることが出来るため、メンテナンスが更に容易になる。

なお、混練機はマラーを有する場合には、大きなダマが生じやすいことから、造型性能を格段に向上させることができる。一方、混砂機はアジテーターを有する場合には、小さいダマ及び調整砂の運搬過程で出来るダマを除去できるという効果を生じる。
以上のように、本発明のダマ砕き装置１は、設備高さ及び設置の高さを低くして設備投資コスト削減ができ、かつ、エアレーション式などの造型機の性能を引き出すことができるなどの効果を奏する。
さらに、本発明の調整砂の供給システムは、省スペース化とメンテナンスの容易化を実現することができるなどの効果を奏する。

なお、本発明は特定の望ましい実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内で、たとえば、鋳造後の熱影響を受けて固化した鋳型砂のほぐしなど、当業界の通常の知識によって多様な応用が可能であるので、調整砂用に限定されるものではない。

Claims (3)

1. 両端部が支持される砕き棒であって回転軸の半径方向に向けて延設された複数の羽根を有する第１砕き棒と、該砕き棒と水平面上で平行に間隔をおいて支持されると共に第１砕き棒とは反対方向に回転する回転軸を有する第２砕き棒と、を具備し、前記第１砕き棒と第２砕き棒との間に調整砂を上方から供給すると該調整砂を上から下に向かって梳ってダマを砕く、ダマ砕き装置を用いた調整砂の供給システムであって、
   混練機または混砂機で調整した調整砂を前記ダマ砕き装置に供給する調整砂投入装置を備え、
   前記ダマ砕き装置でダマを砕いた調整砂を昇降機能を有する造型機に投入し、
   前記砕き棒を台車フレームに支持すると共に該台車上に砕き棒を回転させるモーターを設け、
   運転時には、前記調整砂投入装置の真下に前記ダマ砕き装置が配置され、メンテナンス時には、前記造型機を下方に移動し、該調整砂投入装置の真下にあった前記ダマ砕き装置を前記台車と共に移動させて、該調整砂投入装置の外側に引き出すことを特徴とする、
   調整砂の供給システム。
2. 請求項１に記載の調整砂の供給システムであって、
   マラーを有する混練機をさらに備える、
   調整砂の供給システム。
3. 請求項１に記載の調整砂の供給システムであって、
   アジテーターを有する混砂機をさらに備える、
   調整砂の供給システム。

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