JPWO2006004147A1 - 鋳物砂の水分値測定用電極機構、鋳物砂の水分値の測定装置、鋳物砂混練機への注水方法および注水装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、鋳物砂の水分値測定用電極機構、鋳物砂の水分値の測定装置、鋳物砂混練機への注水方法および注水装置に関する。電極機構を測定場所にセットするに当たり、セット空間の広さや形態について大きな制約を受けるため、本発明においては、鋳物砂に電流を流す電極機構を以下の構成とした。即ち、上下方向に相互に適宜の間隔をおき同心にして配置した複数の環状の導電部材２．３と、複数の導電部材２．３を保持しかつ外径が導電部材２．３とそれと同一である筒状の絶縁性保持部材４と、複数の導電部材２．３が２極を構成するようにこれら複数の導電部材を一つおきに一端が接続しかつ絶縁部材保持部材４の空洞内を貫通する２本の電導線５・６と、を備えようにした。【選択図】 図１

Description

本発明は、鋳物砂の水分値測定用電極機構、鋳物砂の水分値の測定装置、鋳物砂混練機への注水方法および注水装置に関する。

従来、鋳物砂に電流を流して鋳物砂の水分値を測定するようにした装置においては、鋳物砂に電流を流す電極機構の一つとして、導電性を有する角棒状を成しかつ相互に適宜の間隔をおいてほぼ平行して配設された複数の電極部材と、これら複数の電極部材をこれらの長手方向の各上面を露出させて保持する絶縁性の保持部材と、複数の電極部材のうち一つおきのもの同士を相互に接続して複数の電極部材が２極を構成できるようにした導電性の連結手段と、から成るものがある。

しかし、このように構成された従来の鋳物砂の水分値測定用電極機構では、例えば、鋳物砂を貯蔵したホッパ内に配設しようとすると、比較的広いスペースが必要であった。

なお、鋳物砂の水分値とは、鋳物砂に含まれる水分量であって単位重量に含まれる水分重量を百分率で示したものである。そして、鋳物砂の水分値を測定することにより、鋳型の造型に最適な鋳物砂とすべく回収砂を調整することができる。

特許文献１: ＷＯ ２００４/００３５３４ Ａ１

解決しようとする問題点は、電極機構を測定場所にセットするに当たり、セット空間の広さや形態について大きな制約を受ける点である。

上記の問題点を解決するために請求項１における鋳物砂の水分値測定用電極機構は、鋳物砂に電流を流して鋳物砂の水分値を測定するに当たり、前記鋳物砂に電流を流す電極機構であって、上下方向に相互に適宜の間隔をおき同心にして配置した複数の環状の導電部材と、これら複数の導電部材を保持しかつ外径が前記導電部材のそれと同一である筒状の絶縁性保持部材と、前記複数の導電部材が２極を構成するようにこれら複数の導電部材を一つおきに一端が接続しかつ前記絶縁性保持部材の空洞内を貫通する２本の電導線と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電極機構は全体として棒状を成すとともに２本の電導線が内部を通るため、小型のコンパクトなものなり、それに伴って、取付のためのスペースは比較的狭いものとなる。

以上の説明から明らかなように請求項１における鋳物砂の水分値測定用電極機構は、鋳物砂に電流を流して鋳物砂の水分値を測定するに当たり、前記鋳物砂に電流を流す電極機構であって、上下方向に相互に適宜の間隔をおき同心にして配置した複数の環状の導電部材と、これら複数の導電部材を保持しかつ外径が前記導電部材とそれと同一である筒状の絶縁性保持部材と、前記複数の導電部材が２極を構成するようにこれら複数の導電部材を一つおきに一端が接続しかつ前記絶縁性保持部材の空洞内を貫通する２本の電導線と、を備えたから、セット用空間の広さや形態について本電極機構は制約をほとんど受けることがないなどの優れた実用的効果を奏する。

本発明を適用した鋳物砂の水分値測定用電極機構の最良の形態について図面に基づき詳細に説明する。図１に示すように、本鋳物砂の水分値測定用電極機構１は、上下方向に相互に適宜の間隔をおき同心にして配置した複数の円環状の導電部材２・２、３・３と、これら複数の導電部材２・２、３・３を保持しかつ外径が前記導電部材２・２、３・３のそれと同一である円筒状の絶縁性保持部材４と、前記複数の導電部材２・２、３・３が２極を構成するようにこれら複数の導電部材２・２、３・３を一つおきに一端が接続しかつ前記絶縁性保持部材４の空洞内を貫通する２本の電導線５・６と、前記絶縁性保持部材４に内装した電気ヒータ７と、前記絶縁性保持部材４にこれを貫通させて内装した温度センサとしての熱電対８とで構成してある。

そして、前記導電部材２・２、３・３は耐腐食性に優れた金属製である。また、前記絶縁性保持部材４は、管状の芯部９と、芯部９の大部分に環装した複数の短尺環部１０・１０と、これら短尺環部１０・１０より若干長くかつ前記芯部９の上・下両部分にそれぞれ環装した長尺環部１１・１１と、前記芯部９の上・下両部に螺着して前記短尺環部１０・１０および前記長尺環部１１・１１を上下両側から把持する中空円錐状の上・下把持部１２・１３とで構成してある。そして、前記短尺環部１０、前記長尺環部１１および前記上・下把持部１２・１３は、例えば、超高分子ポリエチレンやアルミナセラミックスを材料にして切削加工あるいは成型後焼成して製作してある。

また、前記電気ヒータ７はテープ状を成しておりかつ加熱手段１６が電気的に接続してある。また、前記熱電対８は、前記上把持部１２の上部に挿着した支持部材１４を介して装着してあり、かつ、前記絶縁性保持部材４の下端から５０ｍｍ下方へ延びている。このように、前記熱電対８の下端を下方へ３０ｍｍ以上延ばすことにより、前記電気ヒータ７による熱の影響を受けない。前記２本の電導線５・６は、その先端が前記複数の導電部材２・２、３・３のうち一つおきのものと交互に接続されることで複数の導電部材２・２、３・３が２極を構成できるようにされている。また、この他にも前記２本の電導線５・６の先端を最上部の前記導電部材２、３に接続するとともに、当該複数の導電部材２・２、３・３のうち一つおきのもの同士を導電部材２・３と同一の材質のねじなどによって相互に締結して複数の導電部材２・２、３・３が２極を構成できるようにすることも可能である。

なお、本電極機構１は、既設のホッパに取り付けること、ホッパ内鋳型砂の水分値を代表すること、などを考慮して次のように寸法を決定してある。前記導電部材２・３は外径３０ｍｍ〜１００ｍｍ、高さ５〜２０ｍｍとしてある。また、前記絶縁性保持部材４の前記短尺環部１０は前記導電部材２・３の間隔を適宜として絶縁性を確保するための高さを５〜２０ｍｍとしてある。

このように構成したものは、全体としては円柱体状を成すとともに２本の電導線５・６が内部を通るため、小型のコンパクトなものとなり、それに伴って、取付のためのスペースは比較的狭いものとなる。そして、加熱手段１６を稼動して電気ヒータ７による導電部材２・２、３・３の加熱により、導電部材２・２、３・３への結露を防止することができる。また、熱電対８を絶縁性保持部材４にこれを貫通させて内装することにより、従来、別途に設けていた砂温度測定手段を電極機構１と一体化でき、コンパクトな構成とすることができる。

次に、上述の電極機構１を制御して鋳物砂の水分値を測定する制御装置２１について図１に基づき説明する。図示するように、前記電極機構１は前記制御装置２１に電気的に接続してあり、この制御装置２１は、電極機構１の前記導電部材２・３に前記２本の電導線５・６を介して低周波矩形波定電流を供給する矩形波定電流供給手段２２と、鋳物砂を介して前記導電部材２・２、３・３間に流れる電流により前記２本の電導線５・６間に生じる電圧を平滑化するとともに測定する電圧平滑測定手段２３と、この電圧平滑測定手段２３から得た平滑電圧値を鋳物砂の温度の測定結果に基づき補正する電圧値補正手段２４と、この電圧値補正手段２４によって補正された前記平滑電圧値に基づき鋳物砂の水分値を換算する水分値換算手段２５とを備えている。

水分値を測定すべき鋳物砂の中に電極機構１を配置した後、制御装置２１の矩形波定電流供給手段２２により電極機構１の導電部材２・２、３・３に低周波矩形波定電流を供給して導電部材２・２、３・３間に鋳物砂を介して電流を流すとともに、２本の電導線５・６間に生じる電圧を制御装置２１の電圧平滑測定手段２３によって平滑化するとともに測定する。次いで、熱電対８からの信号による鋳物砂温度の測定結果に基づき、制御装置２１の電圧値補正手段２４が電圧平滑測定手段２３から得た平滑電圧値を補正し、この補正した平滑電圧値に基づき制御装置２１の水分値換算手段２５が鋳物砂の水分値を換算する。こうして換算した水分値は、例えば、図２で示すようなものになる。

ここで、図２で示すものは、枠ばらし後回収した生型砂の水分値の測定結果であって、生型砂の加熱により蒸発した水分量を測定して得た水分値（％ 実測水分値）を横軸に、また、本制御装置２１で得た水分値（％ 本発明による計測水分値）を縦軸にそれぞれ示している。この図２からは、生型砂の水分値が０．５〜３％程度までは、実測水分値と本発明による計測水分値との間に良好な相関関係があることが分かる。

次に、図３に基づき、上述の電極機構１と制御装置２１から成る制御ユニット２０により、水源３３と連通するデジタル流量計３４と電磁開閉弁３２を直列に連結した回路を有する注水装置３０を制御して、混練機３１の鋳物砂に所要量の水を添加する方法について説明する。制御ユニット２０からの指令により注水装置３０の電磁開閉弁３２が開閉されて混練機３１に水が添加される。そして、電磁開閉弁３２を貫流する水量はデジタル流量計３４によって積算されるが、電磁開閉弁３２の閉鎖時における作動遅延による漏れ量を予め測定しておいて、この測定結果に基づき電磁開閉弁３２の閉鎖時刻を早くした指令が制御ユニット２０の制御装置２１から電磁開閉弁３２に発信される。

また、図４に示すように、図３における水源３３と連通するデジタル流量計３４と電磁開閉弁３２を直列に連結した回路に、電磁開閉弁３２と並列させて電磁開閉弁３５を接続するとともに、２個の電磁開閉弁３２・３５の流量比を１：２から１：１０の間に設定する。そして、注水開始時は上述の制御ユニット２０の制御装置２１からの指令により電磁開閉弁３２・３５が共に開かれるとともに、デジタル流量計３４の計測値が積算されて、その値が当初予定した必要注水量に対する設定注水量に達した時、大流量が流れている電磁開閉弁３５が閉じられて、少流量が流れている電磁開閉弁３２だけで注水が継続される。その後、電磁開閉弁３５の閉鎖時における作動遅延による漏れ量を予め測定しておいて、制御ユニット２０からの指令を補正して電磁開閉弁３２の閉鎖時刻が早められる。こうして混練機３１の鋳物砂への注水が完了する。これらの工程により、注水装置３０における水圧の変化や配管の詰まりが生じても正確な注水が可能になる。

図１は、本発明である電極機構の最良の形態の縦断面図と、この電極機構を制御する装置のブロック図である。 図２は、本発明である鋳物砂水分値の測定装置を用いて得た測定値の一例を示すグラフである。 図３は、本発明である電極機構と制御装置を適用した注水装置を用いた鋳物砂混練設備の一実施例を示すブロック図である。 図４は、本発明である電極機構と制御装置を適用した注水装置を用いた鋳物砂混練設備の他の実施例を示すブロック図である。

Claims (8)

1. 鋳物砂に電流を流して鋳物砂の水分値を測定するに当たり、前記鋳物砂に電流を流す電極機構であって、
   上下方向に相互に適宜の間隔をおき同心にして配置した複数の環状の導電部材と、
   これら複数の導電部材を保持しかつ外径が前記導電部材のそれと同一である筒状の絶縁性保持部材と、
   前記複数の導電部材が２極を構成するようにこれら複数の導電部材を一つおきに一端が接続しかつ前記絶縁性保持部材の空洞内を貫通する２本の電導線と、
   を備えたことを特徴とする鋳物砂の水分値測定用電極機構。
2. 前記保持部材の空洞内に電気ヒータを配設したことを特徴とする請求項1に記載の鋳物砂の水分値測定用電極機構。
3. 先端が保持部材から突出する温度センサを前記保持部材に内設したことを特徴とする請求項1または２に記載の鋳物砂の水分値測定用電極機構。
4. 前記温度センサの先端が前記保持部材から長さ３０ｍｍ以上突出することを特徴とする請求項３に記載の鋳物砂の水分値測定用電極機構。
5. 請求項1〜４のうちいずれか１項に記載の鋳物砂の水分値測定用電極機構を用いて鋳物砂の水分値を測定する装置であって、
   前記鋳物砂の水分値測定用電極機構と、
   この電極機構の前記導電部材に前記２本の電導線を介して低周波矩形波定電流を供給する矩形波定電流供給手段と、
   鋳物砂を介して前記導電部材間に流れる電流により前記２本の電導線間に生じる電圧を平滑化するとともに測定する電圧平滑測定手段と、
   この電圧平滑測定手段から得た平滑電圧値を鋳物砂の温度の測定結果に基づき補正する電圧値補正手段と、
   この電圧値補正手段によって補正された前記平滑電圧値に基づき鋳物砂の水分値を換算する水分値換算手段と、
   を具備したことを特徴とする鋳物砂の水分値の測定装置。
6. 請求項５に記載した鋳物砂の水分値の測定装置を適用しかつ水源と連通するデジタル流量計と電磁開閉弁を直列に連結した回路を有する注水装置を用いて鋳物砂の混練機に注水する方法であって、
   前記鋳物砂の水分値の測定装置により混練前の鋳物砂の水分値を測定するとともに、測定結果に基づき混練前の鋳物砂の水分値と混練後に要求される鋳物砂の水分値との差を演算する工程と、
   演算した水分値の差に基づき前記混練機への必要注水量を算出する工程と、
   前記電磁開閉弁を開いて注水を始める工程と、
   前記デジタル流量計によって前記混練機への注水量を積算する工程と、
   積算した注水量が前記必要注水量に達した時、前記電磁開閉弁を閉じる工程と、
   を有することを特徴とする鋳物砂混練機への注水方法。
7. 請求項６に記載の鋳物砂混練機への注水方法において、
   前記電磁開閉弁の閉鎖時における作動遅延による漏れ量を予め測定しておいて、前記必要注水量に達する時点の所要時間前に閉鎖指令を前記電磁開閉弁に発信することを特徴とする鋳物砂混練機への注水方法。
8. 請求項６に記載の鋳物砂混練機への注水方法における注水装置であって、
   前記注水装置の回路に、前記電磁開閉弁と並列させて電磁開閉弁を接続するとともに、２個の電磁開閉弁の流量比を１：２から１：１０の間に設定することを特徴とする鋳物砂混練機への注水方法における注水装置。
   

Images