(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された箱型で下部が水平な円筒の下半分の形状である筐体を設け、この筐体に砂投入口を設け、筐体内部に筐体の円筒部分の中心軸と同心に円筒型の回転式の砥石を回動自在に設け、この砥石外周から所定の隙間（１７）をあけて砥石の周りに所定ピッチで複数枚配置されたガイド羽根を備えたガイド羽根車を独立に回動自在に設け、ガイド羽根車の各ガイド羽根をその先端が筐体の円筒部分内周に沿って動く長さとして、筐体内に投入した砂を回転させたガイド羽根車の各ガイド羽根ですくって回転する砥石に次々と接触させて砂表面の研磨を行う砂研磨装置において、ガイド羽根車の各ガイド羽根を砥石半径方向からガイド羽根車の回転方向に傾けて設けるとともに、前記各ガイド羽根を外周へいくほど回転方向に大きく湾曲した形状としたことを特徴とする砂研磨装置。
【請求項２】
前記各ガイド羽根先端を筐体の円筒部分内周面に所定長さ接触するようにこの内周面に沿って湾曲した形状とした請求項１に記載の砂研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造砂型やコンクリート骨材などに使用する砂の表面研磨および使用済の鋳型砂の研磨による再生を行う砂研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳型やコンクリート骨材に使用する砂の表面を研磨して角を丸く滑らかにし、型枠への充填率を向上させたり、一度鋳型に利用して表面に異物が付着した砂の表面を研磨して再び使用可能な状態にしたりする砂研磨装置としては、従来、箱型で下部が横にした円筒の下半分の形状である筐体を設け、この筐体内部に筐体円筒部分の中心軸と同心に円筒形の回転する砥石を設け、砥石の周りに所定ピッチで放射状に配置されたガイド羽根を備えたガイド羽根車を砥石と同心でかつ独立に回転可能に設け、ガイド羽根車の各ガイド羽根をその先端が筐体の円筒部分内周に沿って動く長さとした装置が一般的に用いられていた。この装置で砥石を高速回転させると共に、ガイド羽根車を砥石と逆方向に１２ｒｐｍ程度のゆっくりした速度で回転させ、筐体内に砂を投入すると、筐体下部の円筒部分およびガイド羽根車のガイド羽根に挟まれた部分にたまった砂が、ガイド羽根車の回転で動くガイド羽根にすくい上げられ、砥石上方まで回転した時にガイド羽根から滑り落ち、回転する砥石と接触して研磨される。砥石と接触した砂は、ガイド羽根と砥石の隙間から下に落ちて筐体下部に戻るため、砥石とガイド羽根車の回転を１０〜１５分継続すると、研磨が繰返し行われて、筐体内の全ての砂が研磨された状態となっていた。
【０００３】
この従来の装置では、ガイド羽根車が回転してガイド羽根が上方に向かう際にガイド羽根上の砂が少しずつこぼれながら回転する砥石と接触していくが、ガイド羽根が砥石の中ほどの高さまで達して初めて砂がこぼれて砥石との接触が始まっていた。それから少し回転が進んでガイド羽根がある程度傾くと、すぐ砂がガイド羽根に沿って一気に滑り落ち、ガイド羽根と砥石間の隙間でほとんど滞留せずに通過してしまっていた。このように一つのガイド羽根からこぼした砂を短い間しか砥石面に接触させられず、砥石の実際に研磨に利用している外周面の区間が狭かった。このため、砥石の使用効率が悪く、研磨の能率があまり高くなかった。また、砥石に当たった砂は各方向に飛びはねるが、砥石に対して遠心方向に飛びはねる分の砂は、そのまま各ガイド羽根間を通り抜けて筐体内に散乱するため、これらの砂が筐体下部まで下がって再度ガイド羽根にすくい上げられるまでに時間がかかり、研磨の能率が低くなるばかりでなく、微細な砂が筐体の隙間からもれて吹き出し、周囲を汚してしまっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、上記した問題点を解消し、ガイド羽根からこぼした砂が接触可能な砥石外周面の区間を広くとれ、砥石を有効に使用できて研磨能力が高い上、砂のガイド羽根車外への散乱を少なくして、砥石の方へ砂を寄せて接触の機会を増やし、能率良く研磨が行えると共に、砂が筐体外にもれず周囲を汚さない、砂研磨装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  密閉された箱型で下部が水平な円筒の下半分の形状である筐体を設け、この筐体に砂投入口を設け、筐体内部に筐体の円筒部分の中心軸と同心に円筒型の回転式の砥石を回動自在に設け、この砥石外周から所定の隙間（１７）をあけて砥石の周りに所定ピッチで複数枚配置されたガイド羽根を備えたガイド羽根車を独立に回動自在に設け、ガイド羽根車の各ガイド羽根をその先端が筐体の円筒部分内周に沿って動く長さとして、筐体内に投入した砂を回転させたガイド羽根車の各ガイド羽根ですくって回転する砥石に次々と接触させて砂表面の研磨を行う砂研磨装置において、ガイド羽根車の各ガイド羽根を砥石半径方向からガイド羽根車の回転方向に傾けて設けるとともに、前記各ガイド羽根を外周へいくほど回転方向に大きく湾曲した形状としたことを特徴とする砂研磨装置
２）  前記各ガイド羽根先端を筐体の円筒部分内周面に所定長さ接触するようにこの内周面に沿って湾曲した形状とした前記１）に記載の砂研磨装置
にある。
【０００６】
【作用】
本発明の砂研磨装置では、筐体内のガイド羽根車をガイド羽根の傾いた向きにゆっくり回転させると共に、内側の砥石を逆方向に高速回転させておいてから、筐体内に研磨したい砂を投入する。砂はガイド羽根上に直接受けとられるほか、筐体下部の円筒部分に達してたまり、ここからガイド羽根にすくい取られる形でガイド羽根と共に上方へ移動し始める。ガイド羽根車の回転が進んで、ガイド羽根の砥石外周に面する端部がそのガイド羽根の中で相対的に一番下になる時と前後して、そのガイド羽根上の砂がこぼれ落ち出し、回転する砥石の外周面と接触を始める。砂を砥石と接触させながらさらにガイド羽根車を回転させていくと、ガイド羽根の傾きが大きくなって砂がまとめて動くが、ガイド羽根上面が砥石外周面に寄った分砂が通りにくく、ガイド羽根と砥石間に滞留してガイド羽根により砥石外周面に押付けられた状態となり、砂を少しずつガイド羽根と砥石間の隙間に通しながら砥石外周面と確実に接触させてとりこぼしなく研磨できる。砂と砥石がより低い位置から接触させられると共に、砂を滞留させて少しずつ隙間を通すことで砥石外周面の上の方まで砂を残して接触させられ、砥石外周面を広い区間に渡って使用でき、ガイド羽根ですくった砂のうち実際に研磨される砂の量が大幅に増えて研磨能力が向上する。研磨された砂は、下方にある他のガイド羽根に直接受け取られるか、すくい取られるかのいずれかなので、砥石とガイド羽根車の回転をしばらく継続すると、砂の研磨が繰返されて筐体内に投入した分が確実に研磨できる。研磨を終えたら、筐体外へ砂を排出する。
【０００７】
ガイド羽根を湾曲させた構成としたので、ガイド羽根にすくい取られた砂が、ガイド羽根車の回転に伴い、湾曲したガイド羽根の上面の傾きの大きい部分から砥石に近い部分へすみやかに移動し、ガイド羽根と砥石間に滞留して少しずつガイドと砥石間の隙間を通り、砥石と接触して研磨される。各ガイド羽根の湾曲により、砂が砥石に接触して勢いよく飛びはねることがあっても、飛びはねた砂が動くガイド羽根のいずれかの部分に当たりやすく、砂のガイド羽根車外への散乱が防がれる。そして、筐体外への微細な砂のもれもほとんど起こらず、周囲を汚したりすることもない。
【０００８】
ガイド羽根先端を筐体円筒部分内周面と接触するよう湾曲させた構成では、たまった砂をガイド羽根ですくい取る際、筐体の円筒部分内周にガイド羽根先端がぴったり沿って動き、砂をすくってガイド羽根上面に移すときの抵抗が少なく、砂をすくい取り易い上、ガイド羽根車をより小さい力で回転せられる。また湾曲させた分、飛びはねた砂が当たりやすく、ガイド羽根車外へ散乱しにくい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるガイド羽根車におけるガイド羽根の数は、砂を継続的に砥石に向けて供給できるよう複数枚にする。砂の効率的な砥石への送り込みと、コストとのバランスで８枚程度とするのが望ましいが、装置の大きさや処理能力、用途によってガイド羽根の枚数の異なるものを用いてもかまわない。
【００１０】
本発明においてガイド羽根車および砥石は、砂を研磨させる際にはそれぞれ逆向きに定速で回転させる。ガイド羽根車は１２ｒｐｍ程度の低速で回転させ、砥石は周速３５ｍ／ｓ程度で高速回転させるのが望ましい。また、研磨時以外の砂を筐体から排出したりする際には、前記に限らず、より砂を排出しやすくするために回転数を落として回転させてもよい。
【００１１】
本発明で使用する砥石としては、硬い砂の表面および砂表面に付着した主に金属質の不純物を削り落とすことが十分可能な硬度を有する、ＣＢＮ砥石やセラミック砥石などが一般的に用いられる。砥石の構成は、円筒形の一体型の他、円板形の砥石を多数連結して、組合せた砥石が円筒面をなすものでもかまわない。
【００１２】
【実施例】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。本実施例は、ガイド羽根車として、回転方向に傾けると共に外周へ向かうほど大きく湾曲させ、さらに先端を筐体円筒部分内周にほとんど接触するよう湾曲させた形状のガイド羽根を八枚所定ピッチで設けたものを使用した、鋳物砂の再生のための砂研磨装置の例を示す。図１は実施例の内部構造を示す説明図、図２は実施例を示す一部切欠した左側面図、図３は実施例のガイド羽根車を示す横断面図、図４は実施例のガイド羽根車を示す縦断面図、図５は実施例の動作状態を示す説明図、図６は実施例の駆動部分を示す説明図である。
【００１３】
本実施例の砂研磨装置１は、筐体２内に砂１６を投入し、筐体２内で回転する砥石３と砂１６を接触させて、砂１６の表面を研磨するものである。筐体２は高さ３．９ｍ、幅・奥行き共に１．４ｍの箱型で、高さ１．２５ｍ、幅１．７ｍ、奥行き１．８ｍの台枠２ａ上部に据付けて設けており、筐体２の下部内側に砂１６研磨用の円筒形の砥石３を水平な回転軸３ａに取付けて回動自在に設けている。砥石３の回転軸３ａは、台枠２ａ上部に設けた軸受１４により支持している。砥石３の周りには、ガイド羽根車４を砥石３と中心を同じくしかつ砥石３と独立して回動自在に設けている。ガイド羽根車４は、台枠２ａ上の支持ローラ１５で回動自在に軸支されるドラム６ａをそれぞれ備えた平行な二つの鏡板６の間に、中心から遠ざかるに従って砥石３の回転方向と逆向きに湾曲しているガイド羽根５を等しい周間隔で八枚取付けると共に、各ガイド羽根５に砥石３外周とガイド羽根５の間の隙間を調節する調整板５ａを所定範囲移動可能に取付けたもので、砥石３と逆方向に回転させて砂１６をガイド羽根５ですくい上げ、砥石３外周にこぼし掛けて次々と接触させる役割を果たす。このガイド羽根車４は、筐体２の内側にあって、両端のドラム６ａのみ筐体２外部に露出した状態で、ドラム６ａと筐体２の間で気密が保たれている。ドラム６ａ内側には砥石３の回転軸３ａが貫通しており、ドラム６ａの両端でドラム６ａ内周と回転軸３ａ間の隙間をふさいで、砥石３とガイド羽根車４の互いに独立な回動を保ちながら気密を保って砂１６のもれを防いでいる。ガイド羽根車４の横の筐体２側面には、砂投入口７および通気口８を設けている。筐体２上部には、筐体２内を負圧にして砂１６を筐体２外へもれにくくするため、筐体２内の空気の吸引口２ｂを設けて、外部から吸引を行う。一方、筐体２の下面となるガイド羽根車４下側の部分は、中心軸を水平にした円筒の下半分の形状であり、その内周を各ガイド羽根５先端が沿うように動いて砂１６をすくい取る。円筒部分内周と、各ガイド羽根５先端および鏡板６の外周との間には９ｍｍの隙間を設けている。また、この円筒部分には、エアシリンダ１０により開閉する出口扉９ａを備えた砂出口９を設けている。この下の台枠２ａ内には、砂出口９から出た砂１６を集めて次の工程に送るための砂回収部１１を設け、円筒部分と気密に連結させており、一番下に砂排出口１２を設けている。この他、台枠２ａには、砥石３を回転させるモータ１３およびガイド羽根車４を回転させるモータ１８をそれぞれ設けている。モータ１３は無端ベルト１９を介して砥石３の回転軸３ａ端のプーリ３ｂに回転力を伝える仕組みとし、もう一方のモータ１８は無端チェーン２０を介してガイド羽根車４のドラム６ａ端のスプロケット６ｂに回転力を伝える仕組みとしている。
【００１４】
本実施例の砂研磨装置１を使用するには、まず、筐体２内のガイド羽根車４をガイド羽根５の湾曲方向に１２ｒｐｍ程度のゆっくりした速度で回転させると共に、内側の砥石３を逆方向に周速３５ｍ／ｓ程度となるように回転させておく。筐体２下面に設けた砂出口９を閉じた状態で、側面の砂投入口７から研磨したい砂１６を所要量投入すると、砂１６はガイド羽根車４のガイド羽根５に直接受け取られるほか、筐体２下面をなす円筒部分に達し、ここから、湾曲したガイド羽根５にすくい取られてガイド羽根５と共に上方へ移動し始める。ガイド羽根車４の回転が進んで、ガイド羽根５の砥石３外周に面する端部がそのガイド羽根５にとって相対的に一番下になる時と前後して、そのガイド羽根５上の砂１６がこぼれ落ち出して砥石３外周面と接触を始める。砂１６を砥石３と接触させながらさらにガイド羽根車４を回転させていくと、ガイド羽根５の傾きが大きくなって砂１６が一気にこぼれ落ちようとするが、ガイド羽根５が砥石３外周面に近づくにつれて互いの間隔が狭まっているため、砂１６がガイド羽根５と砥石３間に適度に滞留し、ガイド羽根車４の回転で砂１６がガイド羽根５により砥石３外周面に押付けられるような状態となって、砂１６が少しずつガイド羽根５と砥石３間の隙間１７を通過しながら砥石３外周面と確実に接触していく。砂１６と砥石３との接触が、砥石３外周の低い位置から始められると共に、砂１６を滞留させて少しずつ接触させ、砂１６を長く砥石３外周面上に保持できることから、砥石３外周面を広い区間に渡って有効に使え、接触して研磨する砂１６の量を大幅に増やして研磨能力が大きく向上する。ガイド羽根５と砥石３の隙間１７を通過して表面を研磨された砂１６は、下方にある他のガイド羽根５に直接受け取られるか、隙間を通り抜けて落下し筐体２下面の円筒部分に達した後、ガイド羽根５にすくい取られるかして、他の砂１６と一緒に前記同様研磨される。このため、砥石３とガイド羽根車４の回転をしばらくの間継続すると、研磨が繰返し行われて、筐体２内に投入した全ての砂１６が研磨された状態となる。砂１６が砥石３に接触して勢いよく飛びはねることがあっても、ガイド羽根が湾曲しているために、飛びはねた砂１６がいずれかのガイド羽根５に当たって砥石３の近くにとどまり、ガイド羽根車４の外に散乱したりせず、時間あたりの砂１６の砥石３との接触の機会を増やして能率良く研磨できる。
【００１５】
筐体２内の砂１６が、表面から角や不純物がとれるまで十分に研磨されたら、砥石３の回転数を落とし、筐体２の砂出口９をふさぐ出口扉９ａをエアシリンダ１０を作動させて開き、ここから砂１６を落下させて砂回収部１１を通じ筐体２外へ排出する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、上記した構成を採用することにより、ガイド羽根からこぼした砂を接触させて実際に砂の研磨に使用する砥石外周面の区間が広く、砂の研磨されないとりこぼし分を大きく減らして研磨能力を高くでき、砂全体の研磨時間が大幅に短縮する。
【００１７】
ガイド羽根を湾曲させた構成を採用しているので、砥石との接触で飛びはねた砂がガイド羽根に当たって、ガイド羽根車の外へ散乱せず、砂の移動を少なくして砥石との接触の機会が増え、研磨の能率が良い。そして、筐体外へ砂がもれ出すこともなくなり、装置の周囲を清浄に保てる。
【００１８】
ガイド羽根先端を筐体円筒部分内周と並行する向きまで湾曲させた構成を採用すると、ガイド羽根で砂をすくい取る際抵抗が少なく、スムーズにすくい取ることができる。ガイド羽根に加わる応力も小さくなり、ガイド羽根の強度を下げられ、さらにガイド羽根車をより小さな力で回転させられることで、装置全体の強度を適度なものとして低コスト化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の内部構造を示す説明図である。
【図２】実施例を示す一部切欠した左側面図である。
【図３】実施例のガイド羽根車を示す横断面図である。
【図４】実施例のガイド羽根車を示す縦断面図である。
【図５】実施例の動作状態を示す説明図である。
【図６】実施例の駆動部分を示す説明図である。
【図７】従来の装置の動作状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１    砂研磨装置
２    筐体
２ａ  台枠
２ｂ  吸引口
３    砥石
３ａ  回転軸
３ｂ  プーリ
４    ガイド羽根車
５    ガイド羽根
５ａ  調整板
５ｂ  補強金具
６    鏡板
６ａ  ドラム
６ｂ  スプロケット
７    砂投入口
８    通気口
９    砂出口
９ａ  出口扉
１０    エアシリンダ
１１    砂回収部
１２    砂排出口
１３    モータ
１４    軸受
１５    支持ローラ
１６    砂
１７    隙間
１８    モータ
１９    無端ベルト
２０    無端チェーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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