(57)【要約】【課題】原料砂へのレジンの被着・冷却・硬化を最適なタイミングで行うことができる鋳物砂製造方法およびその装置を目的とするものである。【解決手段】混練槽温度ｔ１に基いて混練槽3内に原料砂投入を行い、砂温度st１に基いて砂中へのレジン供給を行い、攪拌用モータ6のピーク負荷電流ｉ１に基いてヘキサ水供給を行い、砂温度st２に基いてステカル供給を行い、低下負荷電流ｉ２と砂温度st３とに基いて鋳物砂の排出を行う方法及び原料砂の投入口1a、レジン供給口7、ステカル供給口8、ヘキサ水供給口および鋳物砂の排出口1bを設けた混練槽3の天板部に、攪拌羽根4と混練ローラ5を駆動する攪拌用モータ6を取り付け、混練槽温度ｔ１の検出と砂温度st１、st２、st３とを検出する温度検出手段と、攪拌用モータ6のピーク負荷電流ｉ１および前記砂温度st３条件に加えられる低下負荷電流ｉ２を検出する攪拌用モータ6の負荷電流検出手段とを設けた装置である。【選択図】図１
2008012552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度調整自在な筒状の混練槽に設けられた温度検出手段により検出された混練槽温度ｔ１に基いて混練槽内に原料砂投入を行い、また、前記温度検出手段により検出された砂温度st１に基いて砂中へのレジン供給を行い、負荷電流検出手段により検出された攪拌用モータのピーク負荷電流ｉ１に基いてヘキサ水供給を行い、さらに、前記温度検出手段により検出された砂温度st２に基いてステカル供給を行うとともに、前記負荷電流検出手段により検出された低下負荷電流ｉ２と温度検出手段により検出された砂温度st３とに基いて混練処理を完了し鋳物砂の排出を行うことを特徴とする鋳物砂製造方法。
【請求項２】
ステカル供給が砂温度st２と混練槽湿度ht１とに基くことを特徴とする請求項１に記載の鋳物砂製造方法。
【請求項３】
原料砂の投入口、レジン供給口、ステカル供給口、ヘキサ水供給口および鋳物砂の排出口を設けた筒状の混練槽の天板部に、槽内に配置させた攪拌羽根と混練ローラを駆動する攪拌用モータを取り付け、また、砂投入時期を決定する混練槽温度ｔ１の検出とレジンとステカルの供給時期を決定する砂温度st１、st２と混練処理を完了して鋳物砂の排出を決定する一つの条件となる砂温度st３とを検出する温度検出手段と、ヘキサ水の供給時期を決定する攪拌用モータのピーク負荷電流ｉ１および混練処理を完了して鋳物砂の排出を決定する前記砂温度st３条件に加えられる低下負荷電流ｉ２を検出する攪拌用モータの負荷電流検出手段とを設けたことを特徴とする鋳物砂製造装置。
【請求項４】
混練槽に混練槽湿度ht１を検出する湿度検出手段が設けられることを特徴とする請求項２に記載の鋳物砂製造装置。
【請求項５】
混練ローラが混練槽に投入される原料砂の供給レベルより高位置に配置されるばね材よりなる取付ブラケットを介して攪拌用モータに取り付けられることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の鋳物砂製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
新砂や再生砂等の原料砂にレジンを溶融被覆させて鋳物砂を得る鋳物砂製造方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋳物砂の再生する際、攪拌機の攪拌負荷値を測定し、測定された攪拌負荷値を所望値とするように、所定量の補給材を混練槽に添加して混練するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、駆動モータの負荷動力値を検出し、負荷動力値が所定値以下に達したことを所定時間連続して検出されることにより必要な混練度合いが得られた鋳物砂を排出させるものがある。（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１では攪拌負荷値、すなわち鋳物砂の流動性に基き補給材を添加して最適な流動性を得るものであり、鋳物砂の混練処理工程のタイミングを決定するものではありません。また、特許文献２では、駆動モータの負荷動力値は初期砂、中間砂、混練終了砂全ての混練度合いに基くため、鋳物砂の排出タイミングが必ずしも最適化されないという問題があり、鋳物砂の混練処理工程全体のタイミングを最適化して効率よく鋳物砂を製造する装置の開発が要望されていた。
【特許文献１】特開平７−２３２２３３号公報
【特許文献２】特開平８−２５７６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、原料砂へのレジンの被着・冷却・硬化を最適なタイミングで行うことができる鋳物砂製造方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、温度調整自在な筒状の混練槽に設けられた温度検出手段により検出された混練槽温度ｔ１に基いて混練槽内に原料砂投入を行い、また、前記温度検出手段により検出された砂温度st１に基いて砂中へのレジン供給を行い、負荷電流検出手段により検出された攪拌用モータのピーク負荷電流ｉ１に基いてヘキサ水供給を行い、さらに、前記温度検出手段により検出された砂温度st２に基いてステカル供給を行うとともに、前記負荷電流検出手段により検出された低下負荷電流ｉ２と温度検出手段により検出された砂温度st３とに基いて混練処理を完了し鋳物砂の排出を行う鋳物砂製造方法と、原料砂の投入口、レジン供給口、ステカル供給口、ヘキサ水供給口および鋳物砂の排出口を設けた筒状の混練槽の天板部に、槽内に配置させた攪拌羽根と混練ローラを駆動する攪拌用モータを取り付け、また、砂投入時期を決定する混練槽温度ｔ１の検出とレジンとステカルの供給時期を決定する砂温度st１、st２と混練処理を完了して鋳物砂の排出を決定する一つの条件となる砂温度st３とを検出する温度検出手段と、ヘキサ水の供給時期を決定する攪拌用モータのピーク負荷電流ｉ１および混練処理を完了して鋳物砂の排出を決定する前記砂温度st３条件に加えられる低下負荷電流ｉ２を検出する攪拌モータの負荷電流検出手段とを設けた鋳物砂製造装置であり、該鋳物砂製造方法において、ステカル供給が砂温度st２と混練槽湿度ht１とに基くものとすればより好ましいものとなる。また、鋳物砂製造装置において、混練槽に混練槽湿度ht１を検出する湿度検出手段を設たり、混練ローラが混練槽に投入される原料砂の供給レベルより高位置に配置されるばね材よりなる取付ブラケットを介して攪拌用モータに取り付けたものとすればより好ましいものとなる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、負荷電流検出手段により攪拌用モータに流れるピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２を検出するとともに、温度検出手段により混練槽温度ｔ１または砂温度st１、st２、st３を検出し、検出された該混練槽温度ｔ１または砂温度st１、st２、st３および検出された攪拌用モータのピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２に基いて原料砂投入や、レジン供給、ヘキサ水供給、ステカル供給および混練処理を完了して鋳物砂の排出を制御するものであるから、各処理を最適なタイミングで行うことができ鋳物砂を効率よく短時間で製造することができるものとなる。しかも、ステカルによる砂処理が完了したら直ちに鋳物砂を排出するから、混練を必要以上繰り返すことにより砂に被着されたレジンの剥離が生じることを防止できる。このため鋳造システムに組み込めば鋳物砂の供給が安定し成形品を効率よく生産することができる。しかも、鋳物砂の供給が安定するため大量の鋳物砂をバックアップ用に保管する必要がなくなるので省スペースとなる。
【０００７】
請求項２のように、ステカル供給が砂温度st２と混練槽湿度ht１とに基くものとすれば、砂中の水分量をステカル処理に最適なものとすることができるので効率よく砂を分散して流動性を与えることができるものとなる。
【０００８】
請求項５のように、混練ローラが混練槽に投入される原料砂の供給レベルより高位置に配置されるばね材よりなる取付ブラケットを介して攪拌用モータに取り付けられるものとすることにより、取付ブラケットは原料砂に触れることがないので、攪拌用モータの負荷電流値の変動が主に攪拌羽根が受ける砂の粘性によるものに限定され、より高い精度で砂の粘性を検出することができる。
【０００９】
また、取付ブラケットが砂による抵抗を受けないので攪拌用モータへの負荷が減り電力消費を低減できるうえに、取付ブラケットは砂と接触することがないので砂による摩耗がなく長期耐用でき、ランニングコストを低減できるものとなる。また、取付ブラケットはばね材のため混練ローラにより砂に必要以上の押圧力が加えられることがないので、砂を破砕することを防止できるうえに、槽に付着固化した砂にぶつかってもばね材により混練ローラは逃げるので攪拌用モータに大きな負荷が加わることがなく、攪拌モータの負荷電流変動を抑えられるうえに電力消費を低減できるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図１〜４に基づいて詳細に説明する。
図中、１は原料砂にコーティング用のレジンを溶融被覆する混練機であり、該混練機１には混練槽３の底部と側部に滞留する砂を分散させる攪拌羽根４と、混練槽３の周胴壁に沿って回転して砂を押圧してレジンを被着させる混練ローラ５と、攪拌羽根４と混練ローラ５を回動させる攪拌モータ６とが設けられている。
【００１１】
また、混練槽３には混練槽温度ｔ１または砂温度st１、st２、st３検出する図示しない温度検出手段と、攪拌用モータ６のピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２等の負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、混練槽湿度ht１を検出する湿度検出手段とが設けられており、該混練槽温度ｔ１または砂温度st１、st２、st３とピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２、および混練槽湿度ht１等に基いて原料砂の投入、レジン、ヘキサ水、ステカル等の添加剤の供給から混練処理を完了して鋳物砂の排出等までの工程が制御される。
【００１２】
前記攪拌モータ６は混練槽３の天板部に取り付けられる軸受６ａを介して槽上部に設けられるものとしているため、原料砂の微紛等が軸受６ａ内に浸入することを的確に防止できる。
【００１３】
該混練槽３は天板部上面に設けられる原料砂の投入口１ａと周胴壁に形成される鋳物砂の排出口１ｂとが設けられるとともに、天板部上面にはレジン供給口７、ステカル供給口８、排気ダクト９、点検窓１０が設けられる。また、混練槽３の側壁や底部には図示しない冷却用パイプや冷却用空間等よりなる冷却手段が設けられて混練槽温度や砂温度を冷却できるようになっている。２は排出口１ｂに設けられる開閉蓋、２ａは鋳物砂の排出をガイドするシュートである。なお、ステカル供給口８は滑剤としてのステアリン酸カルシウム（ステカル）が計量されて混練槽３内に供給されるもので、ステカルにより鋳物砂にレジンが被覆された砂を分散させて流動性が付与される。
【００１４】
前記混練槽３の槽体はステンレスや鉄等のライニング用金属薄板３ａと、ステンレスや鉄等よりなる構造用金属板３ｂとからなるものであり、ライニング用金属薄板３ａと構造用金属板３ｂ間に図示しない水冷用の冷却用パイプや冷却用空間等を配設して冷却手段が構成されるものである。
【００１５】
また、ライニング用金属薄板３ａは薄いため摩耗は早くなるが、混練槽３の底部を着脱自在とすることにより、ライニング用金属薄板３ａの交換は迅速に行えるので、摩耗によるライニング用金属薄板３ａの交換頻度を高めても稼働率の低下は抑えられる。さらに、混練槽３の底部を着脱自在とすることにより、混練ローラ、攪拌ばね等の保守点検作業は勿論、これらの交換作業も極めて簡便なものとなりメンテナンス時間を短縮でき短時間で再稼動できるので稼働率の低下を抑えることができるものとなる。
【００１６】
さらに、前記混練ローラ５は混練槽３内に垂設される攪拌用モータ６の出力回転軸１５に位置決めブロック２０および取付ブラケット１６を介して１８０°間隔に配設される一対のものであり、前記取付ブラケット１６はばね材により構成されていて混練ローラ５に砂を破砕する力が加わりそうになると、ばね材の弾性により混練ローラ５を逃がして砂が破砕されることがないようにしている。この逃げにより攪拌用モータ６に大きな負荷が加わることがないので、攪拌用モータ６の負荷電流が大きく変動することを抑えられるうえに電力消費を低減できるものとなる。
【００１７】
また、図５に示されるように、負荷電流検出手段により検出される攪拌用モータ６の負荷電流値は主に混練被着されるレジンの被着による砂の粘性上昇あるいはステカルによる砂の粘性低下に基くため、この負荷電流値と温度検出手段により検出された砂温度に基いてヘキサ水の供給や鋳物砂の排出を制御する。
【００１８】
さらに、取付ブラケット１６は混練槽３内に投入された砂の供給レベルより上方に配置されるように出力回転軸１５に取り付けられ、砂中に埋没されることがないので、前記した負荷電流検出手段により検出される攪拌用モータ６のピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２等の負荷電流値は主に砂中に浸漬される攪拌羽根４にかかる砂の粘性によるものとなる。
【００１９】
しかも、取付ブラケット１６は砂中に浸漬されないので攪拌用モータ６の電力消費を低減することができるうえに、砂により取付ブラケット１６が損耗することが防止される。また、混練ローラ５は砂を側壁に押圧させて圧縮作用と剪断作用を与えることによりレジンの被着混練を行なうもので、砂中に深く浸漬されることがないので砂の粘性の影響を受け難く、攪拌用モータ６の負荷電流値を大きく変動させることがない。
【００２０】
前記攪拌羽根４は槽側部に滞留する砂を中央に寄せる内寄せ羽根４ａと槽底部に滞留する砂を上方に掻き上げる一対の掻き上げ羽根４ｂとからなるものであるため、砂の粘性による影響を直接的に受けるものである。攪拌羽根４の内寄せ羽根４ａは混練槽３内に垂設される攪拌用モータ６の出力回転軸１５に１８０°間隔に配設される一対のものである。また、掻き上げ羽根４ｂも混練槽３内に垂設される攪拌用モータ６の出力回転軸１５に１８０°間隔に配設される一対のものであり、これらにより砂を攪拌することにより砂の密度が偏ることがないようにしている。
【００２１】
掻き上げ羽根４ｂと混練ローラ５とは約６０°配置位置がずらされている。内寄せ羽根４ａは掻き上げ羽根４ｂと混練ローラ５との間に取り付けられるもので、出力回転軸１５の略中心に向かって取り付けられている。
【００２２】
３０は常温風、冷風、熱風あるいはこれらを適宜組み合わせて噴射させて混練槽３や原料砂を加熱したり冷却したりする噴射装置であり、該噴射装置３０は混練槽下部寄りの胴壁に取り付けられ常温風や冷風等の媒体を斜め下向きの接線方向に噴射して原料砂内に直噴するノズル３０ａと、混練槽下部寄り胴壁に取り付けられヒータにより加熱された熱風を噴射するノズル３０ｂと、槽底部に取り付けられ常温風または冷風を上方に噴射させて原料砂内に直噴するノズル３０ｃとよりなり、該噴射装置３０は初期起動時、冷え過ぎの混練槽３を昇温させたり、予め加熱された砂を処理温度まで冷却したりするものである。
【００２３】
前記ノズル３０ａは槽胴壁に等間隔で４個配設され、媒体を略接線方向の斜め下向きに噴出させることにより、槽底部の砂を攪拌浮遊させるとともに攪拌羽根４の回転方向への流動を促進することにより、砂を拡散流動させて媒体が砂粒に確実に接触するようにして所定温度への移行が急速に行われるようにしている。また、ノズル３０ａの一つは常温風・冷風供給ラインをヘキサ水供給ラインと切り換えてヘキサ水を原料砂中に噴射供給するヘキサ水供給口としている。ヘキサ水は硬化剤としてのヘキサメチレンテトラミンと冷却水とを混合したものであり、砂にレジンが溶融被着された後、ヘキサ水を噴射することによりレジンの硬化と冷却を促進するものである。
【００２４】
また、ノズル３０ｂは槽胴壁下方部に出力回転軸１５を挟んで対向して２個配設され、ヒータにより加熱された空気を混練槽３内送り込んで混練槽３や砂の温度を昇温させるものである。なお、ノズル３０ｂの取付位置は槽胴壁下方部に限らず混練槽胴壁の上部や天板部としてもよい。これは取付位置を槽胴壁下方部に限定した場合、混練槽３を昇温させるときには問題とならないが、砂の温度調整を熱風と常温風あるいは冷風を吹き込んで行う場合、砂中に熱風を直噴すると部分的に砂の温度が上昇し、砂温度が均一になり難いからである。
【００２５】
さらに、ノズル３０ｃは出力回転軸１５を挟んで配設される一対のもので、槽底部から砂中に常温風または冷風を直噴して砂を攪拌浮遊させつつ所定温度に移行させるものであるが、混練処理の初期、混練槽３に原料砂が少量投入された時点で常温風を砂中に直噴して砂を流動させ、該砂をショットブラストとして働かせ混練槽内面や攪拌羽根４や混練ローラ５に付着している砂やレジン等を除去すれば混練槽内面や攪拌羽根４に付着堆積した砂やレジンが剥離して処理中の砂内に混入した不良の鋳物砂が製造されることを防止できる。
【００２６】
４０は温度検出手段としての熱電対であり、該熱電対４０は混練槽３の胴壁と底部に取り付けられている。温度検出手段としての熱電対４０を介して混練槽温度や砂温度をモニタリングして、噴射装置３０より噴射される常温風や冷風、熱風等の噴射流量を設定したり、砂温度st１、st２、st３と前記した攪拌用モータ６のピーク負荷電流ｉ１や低下負荷電流ｉ２等の負荷電流値あるいは混練槽湿度ht１とに基いて、原料砂の投入時期、ヘキサ水の供給時期、ステカルの供給時期および鋳物砂の排出時期等は制御される。低下負荷電流ｉ２は滑剤としてのステカルが砂中に供給されて攪拌混練されることにより、砂が分散され流動性が高まることにより得られるもので、時間当たりの低下電流や電流低下を微分することにより得られるものである。
【００２７】
このように構成されたものは、先ず、温度検出手段により混練槽温度を検出し、混練槽温度ｔ１となるよう冷却手段または噴射装置３０を用いて混練槽３を冷却または加熱する。混練槽３が混練槽温度ｔ１に達したら、予め予熱された原料砂を混練槽３の投入口１ａより投入する。このとき投入口１ａより投入される砂の投入量は混練ローラ５の取付ブラケット１６が浸漬されないものとする。砂は予め予熱されているので混練槽３の冷却手段あるいは噴射装置３０のノズル３０ａや３０ｃより常温風または冷風を直噴して鋳物砂を攪拌流動させながら所定の砂温度st１まで冷却する。
【００２８】
温度検出手段により砂温度st１が検出されるとレジン供給口７より所定量のレジンが供給される。混練槽３内に供給されたレジンと砂は攪拌用モータ６により回転されている内寄せ羽根４ａと掻き上げ羽根４ｂとよりなる攪拌羽根４により攪拌される。そして、攪拌用モータ６により回転されている混練ローラ５により溶融したレジンは砂に押し付けられて被着される。
【００２９】
このレジンの被着混練時、砂温度st１が維持されるよう温度検出手段としての熱電対４０により検出される砂温度に基づいて混練槽３の冷却手段や噴射装置３０が作動される。噴射装置３０のノズル３０ａや３０ｃにより常温風、冷風、熱風あるいはこれらが砂中に噴射されると砂は攪拌流動されるので、常温風、冷風、熱風等は砂粒に接触することとなり砂温度を急速に所定温度に移行させことができる。
【００３０】
また、混練処理時、取付ブラケット１６は原料砂中に浸漬されないの攪拌用モータ６に対する負荷を低減できるので省電力となるうえ、砂により摩耗されることがなく長期耐用できるものとなる。しかも、混練ローラ５はばね材よりなる取付ブラケット１６により取り付けられているので、混練ローラ５がライニング用金属薄板３ａ等に付着固化した砂に乗り上げても砂を破砕することがないうえに、ばね材よりなる取付ブラケット１６により混練ローラ５は逃げるので攪拌用モータ６に過剰な負荷がかかることがない。このため負荷電流検出手段に検出される負荷電流値が大きく変動して実際の砂の粘度と大きく異なる負荷電流値を示すことがない。
【００３１】
このようにして砂の混練を行うことにより、砂にレジンが被着されて攪拌用モータ６にかかる負荷は増大する。そして、砂粒にレジンが被着されて砂の粘性が最大となり攪拌用モータ６に流れるピーク負荷電流ｉ１が負荷電流検出手段により検出される。
【００３２】
このようにしてレジンの被着完了が検知されると、ヘキサ水供給口としてのノズル３０ａからヘキサ水が砂中に噴射供給されレジンを冷却硬化させる。このとき噴射装置３０の他のノズル３０ａやノズル３０ｃより常温風または冷風を噴射してレジンが被着された砂の冷却を促進することにより、冷却時間を短縮できるものとなる。また、ヘキサ水の噴射により砂の温度が低下し過ぎる場合は、噴射装置３０より熱風を若干噴射する。
【００３３】
このようにして、レジンの冷却硬化が行われ砂温度st３が温度検出手段の熱電対４０により検出されるとともに、湿度検出手段により検出された混練槽湿度ht１に基いてステカル供給口８より計量された滑剤としてのステアリン酸カルシウム（ステカル）が供給される。
【００３４】
ステカルをレジンが被着された砂中に投入することにより、レジンにより塊状となっている砂は分散され、且つ自由流動性が付与されるので、攪拌用モータ６の負荷電流は急速に低下し、負荷電流検出手段によりその低下負荷電流ｉ２が検出されるとともに、砂温度st３が検出されたらステカルによる処理は完了したことになるので、混練槽３の排出口１ｂを開放し鋳物砂を排出口１ｂより排出する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す正面図である。
【図２】同じく側面図である。
【図３】同じく平面図である。
【図４】同じく横断面図である。
【図５】攪拌用モータの負荷電流を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
1a  投入口
1b  排出口
３  混練槽
４  攪拌羽根
５  混練ローラ
６  攪拌モータ
７  レジン供給口
８  ステカル供給口
16  ばね材よりなる取付ブラケット
30  噴射装置
30a  ヘキサ水供給口としてのノズル
【図１】
2008012552.tif 000003
【図２】
2008012552.tif 000004
【図３】
2008012552.tif 000005
【図４】
2008012552.tif 000006
【図５】
2008012552.tif 000007