(57)【要約】【課題】スラリタンクから粒子を除去するシステムおよびその方法を提供する。【解決手段】スラリタンク１４から粒子を除去するシステム１０は、フィルタ装置１２とコントローラ１８を含む。フィルタ装置１２はスラリタンク１４内に溜まった粒子を収集して除去し、コントローラ１８はスラリタンク１４に対するフィルタ装置１２の位置と動作を制御する。フィルタ装置１２は、第一のロッド２０ａ、第二のロッド２０ｂ、第三のロッド２０ｃ、上部パネル２２、下部パネル２４、フィルタ２６、コネクタ２８および収集トレイ３０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリタンク内に溜まった粒子を収集および除去するためのフィルタ装置と、
スラリタンクに対するフィルタ装置の位置と動作を制御するコントローラと、
を含むことを特徴とするスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項２】
前記フィルタ装置が、
各々が第一の端部と第二の端部を有する、概ね互いに平行に配設された複数のロッドと、
前記ロッドの各々の前記第一の端部に取り付けられた第一のパネルと、
前記ロッドの各々の前記第二の端部に取り付けられた第二のパネルと、
前記第一のパネルと前記第二のパネルとの間に配設され、前記スラリタンク内の粒子を収集するフィルタと、
前記フィルタによって集積された粒子を収集する収集装置と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項３】
前記フィルタが、メッシュ状のスクリーンであることを特徴とする請求項２に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項４】
前記収集装置が、前記第二のパネルに取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項５】
前記ロッドが、前記第一および第二のパネルの外縁に沿って配設されることを特徴とする請求項２に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項６】
前記フィルタ装置を外部システムに取り付けるために、前記第一のパネルから延びる突起を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項７】
前記コントローラが、前記フィルタ装置を前記タンク内に入れる頻度と時間の長さを制御することを特徴とする請求項１に記載のスラリタンクから粒子を除去するシステム。
【請求項８】
フィルタ装置が、前記タンク内の粒子を収集するように前記タンク内に配置することができ、
コントローラが、前記フィルタ装置を前記タンク内に入れる頻度と時間の長さを制御する、
ことを特徴とするタンクから粒子を除去する方法。
【請求項９】
前記フィルタ装置が、
各々が第一の端部と第二の端部を有する複数のロッドと、
前記複数のロッドの各々の第一の端部に結合された第一のパネルと、
前記複数のロッドの各々の第二の端部に結合された第二のパネルと、
前記第一のパネルと第二のパネルとの間において前記複数のロッドの周囲に結合されたフィルタスクリーンと、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１０】
前記フィルタ装置の前記第一のパネルが、半円形の形状を有し、かつ前記フィルタ装置の前記第二のパネルがアーチ形状を有することを特徴とする請求項９に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１１】
前記フィルタ装置の前記複数のロッドが、前記第一および第二のパネルの外縁に沿って配設されていることを特徴とする請求項９に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１２】
前記装置が、前記フィルタスクリーンによって収集された粒子を収集する収集トレイを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１３】
プログラムが、前記タンクの大きさおよび前記フィルタ装置の大きさに部分的に基づくことを特徴とする請求項８に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１４】
所定の時間に収集装置をタンク内に導入するように自動化システムをプログラムするステップと、
前記収集装置を前記タンク内に入れるステップと、
前記収集装置内に前記タンクから粒子を収集するステップと、
前記タンクから前記収集装置を取り出すステップと、
を含むことを特徴とするタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１５】
前記タンクが、直径約３０インチ（約７６ｃｍ）であり深さが約３０インチ（約７６ｃｍ）であることを特徴とする請求項１４に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１６】
前記収集装置が、約２〜３分の間、前記タンク内に入れられることを特徴とする請求項１５に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１７】
前記タンクから粒子を収集するステップが、メッシュ状のスクリーンの使用するステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１８】
前記タンクからの粒子の除去が、収集トレイの使用を含むことを特徴とする請求項１４に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項１９】
前記タンクが、インベストメント鋳造に使用されるスラリタンクであることを特徴とする請求項１４に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【請求項２０】
前記自動化システムが、前記スラリタンクが２回から４回使用されるごとに１回、前記収集装置を前記タンク内に入れるようにプログラムされていることを特徴とする請求項１４に記載のタンクから粒子を除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般にインベストメント鋳造の分野に関する。より詳しくは、本発明はインベストメント鋳造用スラリタンク内の粒子を収集および除去することに関する。
【背景技術】
【０００２】
インベストメント鋳造業界では、射出成型されたワックスのパターンにセラミックの被覆をするために、内部をセラミックスラリが循環する大型のスラリタンクを使用する。これらのスラリタンクは環境に曝されており、１回の使用が何週間か継続するのが普通である。ワックスのパターンを組み立てて金型アセンブリとする。通常、このようなアセンブリはゲーティング（湯道）、ワックスパターンおよび鋳込みコーンを含む。次に手動または自動的な浸漬方法を使用して、このアセンブリをスラリタンク内に何度も浸漬する。ワックスパターンの上にセラミックシェルを作るのに十分なセラミックスラリとスタッコを被覆できたら、ワックスを取り除き、ワックスの後に残ったセラミックシェル内の空洞の中に金属を鋳込む。鋳造後、セラミックシェルを除去すると鋳造された金属部品が残る。
【０００３】
スラリタンクは環境に曝されるので、時間の経過と共に生じる１つの問題は、スラリタンク中の水が蒸発し始めることである。するとセラミック粒子が互いに凝集し乾燥して、スラリタンクの壁面およびスラリタンクのミキサーの羽根（Ｚバー）の上に乾燥したセラミック凝集物の層が形成される。水分が引き続き放出されると、乾燥したセラミックが壁面に蓄積し、セラミック凝集物が支えきれないほど重くなってセラミックスラリ内に落下し、スラリタンク内でデブリとなる。スラリタンク内に蓄積した乾燥した乾燥セラミックデブリは時間と共に増大し、しかもスラリタンクがセラミックスラリを循環させるので、乾燥したデブリはセラミックスラリ内に再度分散することなくスラリタンク内で攪拌される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、金型が最初にセラミックスラリ内に浸漬されるときに、凝集物もワックスパターンの表面に付着して、欠陥が生じることとなる。これらの欠陥は、凝集物のためにセラミックスラリが金型の表面を滑らかに被覆しない結果である。これらの凝集物によって、限定する趣旨ではないが、過大な表面粗さ、金属ファイニング（清澄）、ポジティブメタルおよび異物の混入などの欠陥が生じる可能性がある。欠陥を無くして滑らかにするために、金型を鋳造した後の仕上げ工程で追加の処理を行うことが必要であった。そのため、最初にセラミックスラリ内に浸漬する際に、滑らかで一様な表面を得ることが重要である。
【０００５】
スラリタンクからセラミックデブリを収集しかつ除去するための現在の方法は、小さなスクリーンを手で持って、セラミックスラリからセラミックデブリを人手で掬い取ることである。凝集物が大量に蓄積するために、セラミックスラリを捨てて新しいセラミックスラリに交換するまでの、スラリタンク内のセラミックスラリの寿命は３ヶ月ほどである。スラリタンクからセラミックスラリを抜き取らなければならなくなるたびに、スラリタンクを清掃しなければならず、時間と労働コストがかさむ。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
スラリタンクから粒子を取り除くシステムは、フィルタ装置とコントローラを含む。フィルタ装置はスラリタンク内にたまった粒子を収集して除去し、コントローラはフィルタ装置のスラリタンクに対する位置と運動を制御する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
粒子除去システムは、スラリタンクからセラミックデブリを収集して除去する。セラミックスラリの寿命を延ばすために、コントローラによって制御されたフィルタ装置により、セラミックデブリはセラミックスラリ中から除去される。コントローラは、フィルタ装置をスラリタンクに対して上下に移動させる浸漬装置に接続される。スラリタンクを清掃する必要が無いときは、フィルタ装置はスラリタンクの外に置かれる。スラリタンクを清掃する必要があるときは、コントローラは浸漬装置に信号を送り、一定期間フィルタ装置をスラリタンク内に降ろさせる。フィルタ装置はセラミックスラリ中に浮遊するデブリを集め、スラリタンクから引き上げられたときにデブリを排出する。コントローラは、限定する趣旨ではないが、スラリタンクの大きさ、フィルタ装置の大きさ、スラリタンクがセラミックスラリを循環させる速度、およびスラリタンクが使用される頻度などの様々なパラメータに基づいて、フィルタ装置をスラリタンクに対して上下に移動するようにプログラムされている。
【０００８】
図１Ａは、タンク１４から粒子を収集して除去するフィルタ装置１２を有する粒子除去システム１０の模式図である。システム１０は一般にフィルタ装置１２、タンク１４、浸漬装置１６およびコントローラ１８を含む。フィルタ装置１２は浸漬装置１６によってコントローラ１８に動作可能に接続される。コントローラ１８は、フィルタ装置１２がタンク１４内に置かれる頻度と時間の長さを制御する。システム１０は、金型を作成するための仕上げ工程に要する作業量を軽減し、セラミックスラリの寿命を延ばし、かつセラミックスラリの品質を向上する。システム１０をインベストメント鋳造用スラリタンクとの関連で説明するが、システム１０はタンクから粒子を収集して除去することが望まれるあらゆる場所で使用することができる。
【０００９】
フィルタ装置１２はタンク１４の上方に位置し、タンク１４の外（すなわち上方、側方、など）の上昇位置とタンク１４内の下降位置との間において、いつでも移動できる。タンク１４はインベストメント鋳造に使用されるセラミックスラリを収容し、セラミックスラリを常時循環させる。一実施形態においては、タンク１４はセラミックスラリを毎分約３０回転の速さで循環させる。浸漬装置１６はフィルタ装置１２をコントローラ１８に動作可能に接続し、フィルタ装置１２のタンク１４に対する運動を制御する。フィルタ装置１２がタンク１４からセラミックデブリを集めて除去するために使用されていないときは、図１Ａに示すようにフィルタ装置１２をタンク１４の上方に位置させて置けばよい。
【００１０】
コントローラ１８は、浸漬装置１６がフィルタ装置１２を上昇位置にするかまたは下降位置にするかを制御するようにプログラムすることができる。運転に際しては、タンク１４の必要に応じてコントローラ１８が浸漬装置１６に信号を送る。タンク１４を清掃する必要が無いときは、コントローラ１８は浸漬装置１６に信号を送ってフィルタ装置１２をタンク１４の外の上昇位置に保持させる。タンク１４を清掃する必要があるときは、コントローラ１８は浸漬装置１６に信号を送ってフィルタ装置１２をタンク１４内に降ろさせる。図１Ａではタンク１４を清掃する必要が無いときにフィルタ装置１２がタンク１４の真上に位置するように示しているが、フィルタ１２はタンク１４内のセラミックスラリ中に浸漬される以外の、タンク１４に関する任意の位置に置くことができる。
【００１１】
図１Ｂはフィルタ装置１２がタンク１４内の下降位置にある状態のシステム１０を模式的に示す。タンク１４に所定の量のセラミックデブリがたまると、フィルタ装置１２を使用してタンク１４からセラミックデブリが収集され除去される。コントローラ１８が浸漬装置１６にフィルタ装置１２を下降させるための信号を送ると、フィルタ装置１２はタンク１４内に下げられる。フィルタ装置１２は、コントローラ１８にプログラムされた設定時間の間、タンク１４内に留まる。タンク１４内のセラミックスラリからセラミックデブリを取り除くことにより、セラミックスラリの寿命が延ばされる。一実施形態においては、セラミックスラリの寿命が約３週間から約６週間長くなる。
【００１２】
コントローラ１８は、フィルタ装置１２をタンク１４内に置かれる頻度および時間の長さを制御するようにプログラムされている。フィルタ装置１２がタンク１４内に置かれる頻度および時間の長さを決定する要因には、タンク１４の寸法および容量、タンク１４内でセラミックスラリが循環する速度、フィルタ装置１２の寸法およびタンク１４が使用される頻度を含むが、これらに限定されない。例えば直径約３０インチ、深さ約３０インチで毎週約２〜４回の範囲で使用されるタンクの場合、フィルタ装置１２を１週間に約２〜３分間、タンク１４内に入れればよい。一実施形態において、フィルタ装置１２は、ワックスパターンをセラミックスラリ内に浸漬してセラミックモールドを形成するために使用されるゲーティングアセンブリである。すなわち、フィルタ装置１２は、ワックスパターンをタンク１４内に浸漬するゲーティングアセンブリとして、ならびにタンク１４からデブリを収集して除去するためのフィルタ装置として、機能するように、浸漬装置１６およびコントローラ１８と共に使用される。
【００１３】
図２および図３は、システム１０と共に使用されるフィルタ装置１２の非限定的な一実施形態における正面図および背面図であり、互いの関係は以下に記載する。フィルタ装置１２は一般に第一のロッド２０ａ、第二のロッド２０ｂ、第三のロッド２０ｃ、上部パネル２２、下部パネル２４、フィルタ２６、コネクタ２８および収集トレイ３０を含む。ロッド２０ａ〜２０ｃは実質的に互いに平行に配設すればよく、またロッド２０ａ〜２０ｃは各々第一の端部３２および第二の端部３４を有する。ロッド２０ａ〜２０ｃの第一の端部３２は上部パネル２２に結合され、ロッド２０ａ〜２０ｃの第二の端部３４は下部パネル２４に結合される。上部パネル２２は第一の端部３６、中間点３８、第二の端部４０および外縁４２を有する半円形とすることができる。下部パネル２４は第一の端部４４、中間点４６、第二の端部４８、外縁５０および内縁５２を有する尖った形状とすることができる。上部パネル２２の外縁４２と下部パネル２４の外縁４０は実質的に同じ曲率を持っていてよい。上部パネル２２は半円の形状を有し、下部パネル２４は尖った形状を有するとして説明するが、上部パネル２２と下部パネル２４は本発明の所期の範囲から逸脱することなく、その他の形状とすることもできる。例えば上部パネル２２と下部パネル２４はくさび形としてもよい。
【００１４】
ロッド２０ａ〜２０ｃは上部パネル２２と下部パネル２４との間に結合される。ロッド２０ａ〜２０ｃの第一の端部３２は、上部パネル２２の外縁４２に沿って等間隔に配置され、第一のロッド２０ａは上部パネル２２の第一の端部３６で結合され、第二のロッド２０ｂは上部パネル２２の中間点３８で結合され、第三のロッド２０ｃは上部パネル２２の第二の端部４０で結合される。同様に、ロッド２０ａ〜２０ｃの第二の端部３４は下部パネル２４の外縁５０に沿って等間隔に配置され、第一のロッド２０ａは下部パネル２４の第一の端部４４で結合され、第二のロッド２０ｂは下部パネル２４の中間点４６で結合され、第三のロッド２０ｃは下部パネル２４の第二の端部４８で結合される。ロッド２０ａ〜２０ｃは、限定する趣旨ではないが、溶接、ボルトなどの当該技術で周知の任意の手段で、上部パネル２２と下部パネル２４に結合することができる。
【００１５】
フィルタ２６は上部パネル２２の外縁４２および下部パネル２４の外縁５０に沿って、それぞれ上部パネル２２および下部パネル２４の間に配設される。フィルタ２６は第一の端部５４と第二の端部５６を有し、上部パネル２２の第一の端部３６および下部パネル２４の第一の端部４４の側から、それぞれ上部パネル２２の第二の端部４０および下部パネル２４の第二の端部４８の側まで延びる。フィルタ２６の第一の端部５４は第一のロッド２０ａの周囲に巻きつけ、かつ任意の適切な固定具（ボルト５８）によって所定の位置に保持することができる。フィルタ２６の第二の端部５６は、第二のロッド２０ｂを回り込んで第三のロッド２０ｃまで強く張られ、かつ第二の端部５６は第三のロッド２０ｃの周囲に巻きつけることができる。フィルタ２６の第二の端部５６は、任意の適切な固定具（ボルト５８）によって第三のロッド２０ｃに結合することができる。さらに、フィルタ２６が第二のロッド２０ｂと接するところで、任意の適切な固定具（ボルト５８）によってフィルタ２６を第二のロッド２０ｂに結合してもよい。フィルタ２６が第一および第三のロッド２０ａ，２０ｃの周囲に巻きつけることによりロッド２０ａ〜２０ｃに結合され、かつロッド２０ａ〜２０ｃにボルト結合されると述べたが、フィルタ２６は当該技術で知られている任意の手段でロッド２０ａ〜２０ｃに結合することができる。一実施形態において、フィルタ２６はセラミックスラリを通過させるがセラミックデブリを捕捉するメッシュ状のスクリーンである。
【００１６】
いくつかの実施形態では、フィルタ装置１２の上部パネル２２において、コネクタ２８によってフィルタ装置１２を浸漬装置１６（図１Ａおよび１Ｂに図示）に結合することができる。コネクタ２８はシャフト６０とピン６２を含み、上部パネル２２の中央の点６４において上部パネル２２に取り付けられる。シャフト６０は上部パネル２２の平面から垂直に延び、ピン６２はシャフト６０を垂直に貫通するように位置する。次に、フィルタ装置１２をピン６２によって浸漬装置１４に結合することができる。図２は、シャフト６０およびピン６２からなる構造としてコネクタ２８を示すが、コネクタ２８は、限定する趣旨ではないが溶接などの当該技術で周知の任意の手段で浸漬装置１６に結合することができる。
【００１７】
図４はフィルタ装置１２の収集トレイ３０の拡大した上面図である。図４に示す実施形態からわかるように、収集トレイ３０は半円形の形状を有し、下部パネル２４の内縁５２に結合される。収集トレイ３０は一般に基部シート６６および壁６８を含む。壁６８は底部縁７０と上部縁７２を有する。基部シート６６は壁６８の底部縁７０に沿って壁６８に結合される。壁６８の寸法は、上部縁７２の外縁７４が下部パネル２４の内縁５２とほぼ同じ曲率を有するように、設定できる。これにより収集トレイ３０は、壁６８の外縁７４において下部パネル２４の内縁５２に結合される。一実施形態においては、基部シート６６は、セラミックスラリは収集トレイ３０を通すが、セラミックデブリは通さないメッシュ状のスクリーンである。収集トレイ３０は、限定する趣旨ではないが、溶接またはボルト締めなどの任意の既知の手段で、下部パネル２４に結合することができる。
【００１８】
図５はタンク１４内に置かれたフィルタ装置１２を示す。運転に際しては、タンク１４からセラミックデブリを収集して除去する必要があるとき、セラミックスラリを常時循環させているタンク１４の中にフィルタ装置１２が降ろされる。フィルタ装置１２は、収集トレイ３０がタンク１４の底部と接触しないように、またフィルタ装置１２の下部パネル２４の内縁５２（図２および図３に示す）および収集トレイ３０がタンク１４内のセラミックスラリの流れに対向するように、タンク１４の中に降ろされる。フィルタ装置１２がタンク１４内に沈められると、浸漬装置１６（図１Ａおよび１Ｂに示す）はフィルタ装置１２をタンク１４の中心点７６からタンクの外壁７８まで移動し、次に再度タンク１４の中心点７６まで戻すことができる。タンク１４から最大量のセラミックデブリを収集するために、フィルタ装置１２がタンク１４内にある間、浸漬装置１６はタンク１４の中心点７６と外壁７８との間において前後にフィルタ装置１２を絶えず動かすことができる。セラミックスラリがタンク１４内で回転し、またタンク１４の中心点７６と外壁７８との間において、フィルタ装置１２が移動すると、セラミックスラリ内で浮遊するセラミックデブリがフィルタ装置１２のフィルタ２６に捕捉される。フィルタ装置１２がタンク１４から引き上げられると、フィルタ２６に捕捉されたセラミックデブリは収集トレイ３０内に落下して、収集除去される。セラミックデブリが収集トレイ３０から排出された後、フィルタ装置１２は次の使用が可能となる。
【００１９】
フィルタ装置１２は、少なくともタンク１４の高さにわたって延びる高さを有するが、タンク１４の底には接触しないように設計すればよい。フィルタタンク１４がほとんどタンク１４の高さにわたって延びる場合に、フィルタ装置１２はタンク１４内に浸漬されたときに最大量のセラミックデブリを収集する。一実施形態において、フィルタ装置１２は高さが３５インチで幅が１２インチであり、タンクは直径が約３６インチであり高さが約３６インチである。図２〜図５を参照してフィルタ装置１２の実施形態を説明してきたが、フィルタ装置１２はタンク１４からデブリを効率的に収集して除去することができる限り、本発明の範囲から逸脱することなく任意の形状および寸法を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】タンクから粒子を除去するためのフィルタ装置を有するシステムの模式図。
【図１Ｂ】前記フィルタ装置がタンク内に位置する状態の前記システムの模式図。
【図２】前記フィルタ装置の１実施形態の正面図。
【図３】前記フィルタ装置の背面図。
【図４】前記フィルタ装置の収集トレイの上面図。
【図５】前記タンク内に位置する状態の前記フィルタ装置の上面図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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