JPH0330846A - 材料の分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は材料の分離に関する。

〔発明の技術的背景及び発明が解決しようとする課題〕

多くの対象物の生産に関連する共通の産業上の問題の１
つに、それらの製造に発生する不用の関連原材料から生
産した特定の対象物を分離することを必要とする場合が
ある。同様に永続的な聞届として、種々のスクラップそ
の他の不要となった原材料間の一般的な分類・仕分は方
法がある。斯かる材料の磁性体の部分をその磁気的性質
に依って分離することの可能であることは認められてい
るが、非磁性体の材料を分離し、区分することは、未だ
に重要な問題を提起している。

〔発明の構成〕 本発明は、特に非磁性材料用の材料分離方法に関する。

殊に対象物がその構成材料自体が導電性であるか、また
は導電性塗膜もしくは挿入物に依って可成りの導電性を
有する対象物の集合体である場合の分離に関する。

本発明の目的は、前記の聞届を全て解決するか、あるい
は少なくとも大部分を解決することのできる、簡単にて
有効、且つ操作効率の高い、導電性対象物用の材料分離
方法を提供することにある。

本発明に従って、所定の非磁性導電性対象物を含む非磁
性導電性材料の流れから前記非磁性導電性対象物を分離
する方法に於て、電磁場発生装置に近接して材料の流れ
を通過せしめて前記装置に発生した電磁乗場を制御し、
発生した前記電磁乗場と反応する所定の導電性対象物内
に電流を発生せしめ、前記導電性対象物に対して一定方
向の力を作用せしめて材料の流れから前記導電性対象物
のみを移動分離する段階より成ることを特徴とする分離
方法が提示されている。

電磁場発生装置は、たとえば、誘導ヒータに構造上の設
計変更があるような場合、固定電磁乗場を発生する電磁
誘導装置より成る。あるいはまた、好ましい具体例とし
て、前記電磁場発生装置はそれに近接して材料の移動方
向に対し斜めに移動する電磁乗場を発生せしめるよう配
列される。かかる移動電磁乗場は本発明の作業工程に於
て、非常に効果的であることがわかった。このように、
大変好都合なことには、誘導型リニアモータの固定子が
電磁場発生装置として用いられる。

リニアモータに関しては、（誘導電流が電磁束密度およ
び場の移動速度に依存するため私の発明の具体例の中で
も重要であると思われる）電磁乗場の移動速度が電源周
波数および磁極ピッチに直接関係あることは注目すべき
ことである。

リニアモータの場合、モータの設計に適した磁極ピッチ
を選択した後に、導電性対象物を必要なだけ移動せしめ
るための電磁乗場の制御は必要な入力および／もしくは
電源周波数の決定によって行なわれることがわかった。

材料の流れから比較的小さい導電性対象物（たとえば、
２０ｃｍぐらいから１ｍｍ以下までに及ぶ寸法を有する
対象物）を分離することに関して、本発明の分離方法は
小さい磁極ピッチ（たとえば、６ｃｍ以下）および高い
電磁束密度（たとえば、０．３テスラ以上）を有するリ
ニアモータの固定子が用いられる場合に特に効果的であ
ることが実際上わかった。

本方法には可変端子電圧を単独制御の変数に組み入れ、
電磁束密度を決定せしめる誘導型リニアモータ用制御系
が用いられる。かかる電源−周波数系には単相および三
相のいずれかがある。

前記誘導型リニアモータは本方法に於て、周波数と電磁
束密度間で制御されうるところの可変周波数制御系が備
えられ、それは三相インバータによって制御される。

本方法の使用によって主装置の費用は増加するが、（三
相インバータ方式である）可変周波数電源によって、誘
導型リニアモータに発生する周波数と電磁束密度のいず
れもが制御されることを可能にする。単相電源は、たと
えば、既知のスタインメッツ接続によって三相系で作動
せしめるために供給される。

本発明は、少なくとも部分的にある意味では以前には評
価されなかった方法である以下の実現化による。即ち適
正な電磁場発生装置の設計および電源の選択であり、そ
れらにより、他の導電性対象物と共に、所定の対象物を
含む混合的流れに存する形状もしくは寸法に基づく前記
導電性対象物の分離を警戒的に可能ならしめた。

−殻内には、本発明による分離効果は流れに於ける他の
対象物の電気的性質に比較し、分離されるべき対象物に
特有な電気的性質およびそれらのコンベヤ表面に於ける
摩擦に依存する。前述の通り、使用可能な関連した性質
としては寸法および形状があり、その他には対象物の材
料、その物理的性質（たとえば、積層の含有）および導
電性が挙げられる。ここに於て、典型的な割れ表面を有
する切りくずは低導電体であったことは興味深い特記事
項である。これらの一般条件は同一材料より成る異なっ
た形状もしくは寸法の対象物を分離するのに本発明が特
に有効であり、ダイカスト、打抜き、穿孔および切断な
どの多くの金属成形もしくは準成形作業からの生産物に
使用可能である。

電磁場発生装置の設計、およびいかなる特定対象物に関
する電源条件も大した困難もなく試行錯誤により決定さ
れ得るものであり、それらは選択された発生装置に種々
の電源が供給されるように調整がなされた場合は確かに
容易′に行なわれることが可能であるということがわか
った。

本発明を適用できる典型的な問題は、適当な金型もしく
は鋳型から離され、かつ対象物が成形される材料の凝固
部分から分離された後、供給部分および／もしくはオー
バーフロ一部分から鋳造された導電性対象物を分離する
ことにある。このようにして、完全な例示方法によって
、導電性合金部品であるダイカストに問題が生じる。か
かる導電性合金部品は湯口、供給部分およびオーバーフ
ロ一部分の凝固金属から金型が壊された後に部品自体を
分離するために鋳造機械から取り出される。

かかる状況下では、多少分離は困難でかつ高価なものと
なりがちである。何故なら、特に湯口成形材料の鏡角度
、および−殻内には各種製品の不適当な寸法が電動式ス
クリーン分離技術の利用を困難でかつ高価なものにして
おり、その結果、結合された金属のスクラップ部分から
の対象物の分離は通常手作業によって行なわれることを
必要とするためである。このこと６体が高価でかつ非効
率的な仕分は方法であり、特に対象物および金属スクラ
ップのかなりの冷却を必要とするためである。

このことは特に再利用のために金属スクラップを直ちに
再融解せしめることを常に意図しているような場合、追
加の再加熱費用が必要なために不利となる。

本発明が好適な材料分離のその他の典型的な例としては
、切りくずを伴ない、特に小さい対象物を作る旋盤もし
くは機械加工センターで製造される対象物の分離が挙げ
られる。但し、かかる状況下での通常の分離技術は時間
浪費と費用高になる。

一方、誘導型リニアモータはかなりの距離に渡り特定方
向に導電性対象物を移動せしめるように調整できること
が有利であり、誘導加熱に使用されるものと同様の単純
誘導型装置は適当な配置と電源調整により、前記特定対
象物に関し、混合された材料の集合から特定の対象物を
容易に分離することに関係する「投棄」力を供給するこ
とが可能である。

本発明の１つの便利な形態に於ては、対象物から分離す
べき材料を適当な誘導装置の上面を横断走行するおよび
／または振動するコンベヤに依って移動することが出来
る。場合に依っては、コンベヤの振動は所定の対象物の
除去を促進するために特に有利である。コンベヤはその
上面を傾斜させて、適当な誘起力を受けない材料がコン
ベヤの傾斜表面上を横方向に滑動して適当な容器中に入
る様に巻線と出力を構成せしめ、同時に規定の対象物が
、別の方向に、例えば傾斜部を上昇して適当な第２の容
器内に投入されるようにすることも可能である。

この様な配置が、既に説明した様に、微細な金属対象物
、例えば真鍮もしくは軽合金、を金属の切削屑またはそ
の他のこれと関係のある適当なめっき材料またはスクラ
ップ材料から分離するために特に適していることは、既
に認められている。

さらに連続コンベヤの下に配置される一連の誘導装置の
出力を適当に選ぶことによって、導電性スクラップを逐
次界なる寸法、および／もしくは形状、および／または
材料に分離することが出来る。

（実施例） 本発明を理解しやすいように、本発明の１つの実施態様
を図面を参照して説明する。

第１図は、軽合金からベルト用バックルのようなファッ
ション・アクセサリ−を製造しているダイカスト機１を
図示している。ダイカスト動作は標準的なもので、成形
後にダイを開くと、ベルト用バックルとして使用する部
品から成る固体金属、スプルーおよび部品へのフィーダ
ー内で固体化した金属から成るスクラップ、および、ス
プルーやフィーダーからオーバーフローしたものは、ダ
イの合せ目の隙間から押出されたパリとともに、１つの
流れに合流する。ベルトの部品は自動的かつ物理的にス
クラップと分かれ、これらすべての原材料は熱いうちに
振動コンベヤ２に排出される。

このコンベヤは、このように混じり合った状態の金属部
品とスクラップを小型誘導型リニアモータ３の方へ運ん
でゆく。このモータは平面で２５Ｘ５０ｃｍ程度のもの
でよいが、実用上のサイズは一定ではなく、１５（至）
と６０国の範囲内の寸法であればよい。巻線を適切に構
成して適切な誘導効果を生ぜしめた状態で、部品内に電
流を発生させてバックルに対して適切な力を作用させ、
バックルをリニアモータから一方の側に取り除いて適切
な受器４に集める。一方、モータ上のスクラップ金属は
、寸法および質量が異なるため同じ効果は生じない。リ
ニアモータは、その上面が水平に対して傾斜角をもつよ
うに設置し、選択した部品がこの傾斜を上昇するように
して、選択性を向上させることもできる。ベルト部品が
引き上げられるとコンベヤ上に残ったスクラップは、コ
ンベヤ端部に設置されたコンテナ５の中に滑り落とされ
るか、またはダイカスト機に関連した融解炉に直接送り
戻される。モータについての適切な構成および出力設定
を試験した結果、部品を移動させるが、スプルーもしく
はフィーダーから固体化した金属やダイカストのオーバ
ーフロー金属を移動させないことが可能であることを強
調する。これらスクラップ金属類は、実際上、常に、ベ
ルトの部品に対し、サイズおよび／または形ならびに寸
法が異なっている。設計および実施した試験を検討する
ことは、本発明の評価と理解に役立つ。

モータの操作面の真上の配置から対象物を移動させる特
定の誘導型リニアモータ・ステータを多数にわたり試験
し、その最適特性を確かめた。第２．３および４図は、
特定の関連対象物の例で、みぞ付バー１１、中空フラン
ジ植込みボルト１２、および座金１３から成る。

第５．６および７図は、関連対象物がモータ上を移動す
る磁束密度および周波数の変度効果を示す。

この実験グループに関連した対象物は、本質的には、旋
盤から取りはずしてコンベヤ上を移動する小さな対象物
を分離させるのに適したような対象物であった。たとえ
ば、機械加工したアルミ製品を、同じように旋盤から除
去した同じアルミ材の各種の金属削りくずから分離でき
るようにするためである。

試験の際、まずモータの設計に関する検討を行ない、特
に、磁極ピッチ（ステータ面にそって測定した隣接する
南北２極間の距離）の効果を測定した。磁極ピッチ、各
５．　６ｃｍ、１１．２ｃ＋ｎおよび１７ｃｍの３種の
機械のうち、コンベヤの模擬装置としてステータの上部
にハードボード（約２ｍｍ厚）を１枚置いてその上に対
象物を載せると、すべての対象物を移動させるための低
入力電流および電源の周波数は、５．６磁極ピツチのモ
ータに生じることがわかった。したがって、明らかに、
形およびサイズの試験を実施した結果、かかる材料の部
品の場合、磁極ピッチの小さい機械が著しく好ましい結
果を示した。磁極ピッチが最も小さい機械についてさら
に以下に研究検討する。

モータへの電力供給には、（入力電流により）周波数と
電磁束密度の双方を制御できるような可変周波数を提供
出来るような三相インバータを用いた。

このような配置で、試験は、長さ約１８ｍｍ・直径的１
０１の溝付き捧１１、長さ約２１．５ｍｍ・直径的１１
ｍ嘗の中空フランジ植込ボルト１２および幅約２７＋＊
ｍＸ約１９．５０龍・厚さ２．４０ｍ＋ｓの座金より成
る３個のアルミニウム対象物上で実施した。本試験の結
果は、それぞれ第５、第６および第７図の位相平面図に
示されており、無作為運動の開始を示す下方の曲線６．
７および８を表わす。この曲線の下側では、何なる種類
の関連原材料の運動形態も観察されなかった。上方の曲
線９および１０より上の領域により、有効な運動が行わ
れる周波数および電磁束密度の組合せが決定される。即
ち部品は電磁乗場の移動方向にモータに沿って推進され
、初期位置もしくは方位とは無関係に、最後に排出され
る。

上方の曲線と下方の曲線の間の領域は、連続運動が発生
すると思われるが、その運動が満足すべき程度以下の周
波数／電磁束の組合せを示している。この領域内では、
最初の方位に依って、旋回するか、回転しながら飛び回
るか、またはモータの下方向へ動き、コンベヤが揺動し
ているか否かには関係しない。

第５図には、上方の曲線は示されておらず、またこの特
殊部品（対象物１１）については、シュミレートしたコ
ンベヤが動かない状態では部品には有用な運動が生じな
いことが示されている。従ってこの部品については、コ
ンベヤの運動または振動もしくは揺動かなければ、対象
物の有用な運動を生じるためには、この試験に用いた特
殊なモータが必要である。

第５図、第６図および第７図の位相平面図の結果は、導
電性材料が同一金属である場合に於ても、その異なる寸
法および形状間の分離を行なうことが適当な電磁場発生
装置に依って可能となる本発明者の発明方法の図解であ
ることが理解されるべきである。しかし図示した特定の
周波数と磁束密度は、特定の関連対象物について使用す
る場合に於て、モータの設計に可成りの改良を行なえる
ことが容易に推定され得ることから、本発明の可能性を
示すものとしてのみ認めることが出来る。

上記に関連して、同様の試験（図示されていない）を長
さ約２　ａｒｍ　ｓ直径１龍の細長いアルミニウム棒に
ついて行なったことを挙げることも出来る。

下方の曲線は得られたが、上方の曲線は得られず、また
有用な運動をシュミレートされたコンベヤの振動によっ
て誘起させることが出来た。

この用途に関する発明は、磁性材料に対しては、その常
磁性効果に依り電磁誘導装置に対して、別の反応を有す
る恐れがあるために、適用することは出来ない。磁性材
料を非磁性材料から分離する方法としては、種々の方式
が多年に渡って開発されている。実際には、磁性材料の
非磁性材料からの分離に成功すれば、本発明が＾度に適
した種類の、非磁性材料を含まない場合の分離を満足す
べき程度に実施するという問題により適確に対応するこ
とが出来る。

上で述べ、説明された本発明によって、われわれは、同
一もしくは他の導電性材料から成る種々の対象物の混合
から特定の金属もしくは他の導電性対象物を分離するこ
とに関し、最も利便性が高く、かつ効果的な方法を提示
した。

上述のものは本発明に従った分離方法の単なる例示であ
り、それに関する修正は本発明の一定の範囲内で行なわ
れ得ることが理解される。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイカスト製品をスクラップ金属から分離する
ための本発明の応用の略図である。 第２図、第３図および第４図は、所定の各種の試験対象
物の説明図である。 第５図、第６図および第７図は、それぞれ第２図、第３
図および第４図の試験結果である。 ５・・・コンテナー、１１・・・対象物（製品、みぞ付
き捧）、１２・・・中空フランジ植込みボルト、１３・
・・座金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の非磁性導電性対象物を含む非磁性導電性材料
   の流れから前記非磁性導電性対象物を分離する方法に於
   いて、電磁場発生装置に近接して材料の流れを通過せし
   めて前記装置に発生した電磁束場を制御し、発生した前
   記電磁束場と反応する所定の導電性対象物内に電流を発
   生せしめ、前記導電性対象物に対して一定方向の力を作
   用せしめて材料の流れから前記導電性対象物のみを移動
   分離する段階より成ることを特徴とする分離方法。 ２、請求項１に記載の方法に於て、材料の流れを誘導型
   リニアモータに密接して通過せしめることを特徴とする
   方法。 ３、請求項２に記載の方法に於て、誘導型リニアモータ
   が三相電源によって作動せしめられることを特徴とする
   方法。 ４、請求項３に記載の方法に於て、誘導型リニアモータ
   用三相電源が、単相インバータを用いることによって、
   交流電源から供給されることを特徴とする方法。 ５、請求項２から４のうちの何れか１つに記載の方法に
   於て、誘導型リニアモータへの電源の周波数が、除去を
   目的として特別に前もって設定された材料に関して、最
   適性能を獲得できるように調整できることを特徴とする
   方法。 ６、請求項２から５のうちの何れか１つに記載の方法に
   於て、誘導型リニアモータの電磁束密度が、除去を目的
   として特別に前もって設定された材料に関して、最適性
   能を獲得できるように変更できることを特徴とする方法
   。 ７、前記請求項のうちの何れか１つに記載の方法に於て
   、電磁場発生装置に近接して通過するときに材料を振動
   させる段階を含むことを特徴とする方法。 ８、請求項７に記載の方法に於て、材料が、電磁場発生
   装置に近接して移動するときに振動を受けるベルトコン
   ベヤに従って通過せしめられることを特徴とする方法。 ９、前記請求項のうち何れか１つに記載の方法を行なう
   ことを目的とする装置。