(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の材料を収容する収容手段と、
該収容手段を揺動させて、材料を加工する加工装置の投入口に向けて前記収容手段を傾斜させ、収容した材料を当該投入口に落下させて投入する駆動手段と、
前記投入口又はその近傍に配設され、前記収容手段から投入された材料の通過を検知する検知手段と、
該検知手段が材料の通過を検知したことを条件として前記駆動手段を所定時間停止させることにより前記収容手段を断続的に揺動させる制御手段と、
を具備するとともに、前記収容手段は、収容した材料が前記投入口に落下した直後の傾斜角度が一旦維持され、前記検知手段により材料の落下が検知されなくなってから所定時間後再び揺動することにより、収容した材料を順次投入し得ることを特徴とする材料投入装置。
【請求項２】
前記収容手段で収容される材料がアルミ材とされ、前記加工装置はバーナによる加熱にてアルミ材を溶解するための溶解室を有した溶解装置から成るとともに、前記投入口から溶解室に至るまでの供給通路に前記検知手段が配設され、且つ、アルミ材を収容手段に対して水平方向横向きに整列させつつ載置して収容させたことを特徴とする請求項１記載の材料投入装置。
【請求項３】
前記検知手段は、投入されるアルミ材の通過の検知に加え、溶解室に対する投入量の上限を検知し得ることを特徴とする請求項２記載の材料投入装置。
【請求項４】
前記収容手段を上昇させ、前記駆動手段による揺動動作にて材料を投入口に投入した後、当該収容手段を待機位置まで下降させる昇降手段を具備したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の材料投入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルミ材を溶解加工する溶解装置などの加工装置における投入口に材料を投入させる材料投入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミ材を溶解する溶解装置は、例えば特許文献１にて開示されているように、バーナによる加熱にてインゴット等のアルミ材を溶解させる溶解室と、当該アルミ材を溶解室に投入可能な投入口と、アルミ材の溶解状態を保持する保持室とを主に有しており、かかる溶解装置の投入口には、例えば作業員による手作業にてインゴット等のアルミ材が投入されていた。
【特許文献１】特開２００４−５８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の如く従来においては、溶解装置へのアルミ材の投入が手作業とされていたが、作業性の向上や作業員の安全性確保等の観点から、アルミ材の投入から溶解作業、及び溶解状態の保持作業から成る一連の工程を自動化する必要性が高まっている。然るに、本出願人は、所定量の材料を収容する収容手段をモータ等の駆動によって投入口に向けて揺動させ、当該材料を自動的に投入する材料投入装置を検討するに至った。
【０００４】
しかしながら、モータ等の駆動により収容手段を揺動した場合、インゴット等の材料が当該収容手段から勢い良く飛び出すことがあり、その場合、投入口の周囲に飛散してしまったり或いは投入口から溶解室に至る供給通路の壁面に衝突して損傷してしまう虞があった。特に、供給通路の壁面は、比較的高価な耐火材等から構成されており、破損して修理又は交換が必要となった場合の経済的損失は大きい。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、投入口に対する材料の投入の自動化を図りつつ、投入される材料の周囲への飛散や投入口に通じる供給通路等への衝突を抑制することができる材料投入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、所定量の材料を収容する収容手段と、該収容手段を揺動させて、材料を加工する加工装置の投入口に向けて前記収容手段を傾斜させ、収容した材料を当該投入口に落下させて投入する駆動手段と、前記投入口又はその近傍に配設され、前記収容手段から投入された材料の通過を検知する検知手段と、該検知手段が材料の通過を検知したことを条件として前記駆動手段を所定時間停止させることにより前記収容手段を断続的に揺動させる制御手段とを具備するとともに、前記収容手段は、収容した材料が前記投入口に落下した直後の傾斜角度が一旦維持され、前記検知手段により材料の落下が検知されなくなってから所定時間後再び揺動することにより、収容した材料を順次投入し得ることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の材料投入装置において、前記収容手段で収容される材料がアルミ材とされ、前記加工装置はバーナによる加熱にてアルミ材を溶解するための溶解室を有した溶解装置から成るとともに、前記投入口から溶解室に至るまでの供給通路に前記検知手段が配設され、且つ、アルミ材を収容手段に対して水平方向横向きに整列させつつ載置して収容させたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の材料投入装置において、前記検知手段は、投入されるアルミ材の通過の検知に加え、溶解室に対する投入量の上限を検知し得ることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の材料投入装置において、前記収容手段を上昇させ、前記駆動手段による揺動動作にて材料を投入口に投入した後、当該収容手段を待機位置まで下降させる昇降手段を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、検知手段が材料の通過を検知したことを条件として駆動手段を所定時間停止させることにより収容手段を断続的に揺動させるので、収容手段から投入口に向かって材料が勢い良く飛び出すのを回避でき、投入口に対する材料の投入の自動化を図りつつ、投入される材料の周囲への飛散や投入口に通じる供給通路等への衝突を抑制することができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、アルミ材を収容手段に対して水平方向横向きに整列させつつ載置して収容させたので、当該収容手段から溶解室又は供給通路に投入されたアルミ材の充填密度を高くすることができ、より効率的なアルミ材の溶解を行わせることができる。また、バーナの配置及び供給通路の形状によっては、バーナと対向する溶解室の壁面と当該バーナとの離間寸法を小さくすることができ、溶解残りを抑制することができる。
【００１２】
請求項３の発明によれば、検知手段が投入されるアルミ材の通過の検知に加え、溶解室に対する投入量の上限を検知し得るので、当該投入量の上限を検知した時点で駆動手段による収容手段の揺動を停止させることができる。また、通常のアルミ材の溶解装置においては、供給通路の途中にアルミ材の投入量の上限を検知するセンサが配設されているので、かかるセンサを流用してアルミ材の通過の検知を行わせることができる。
【００１３】
請求項４の発明によれば、昇降手段により、収容手段を上昇させ、駆動手段による揺動動作にて材料を投入口に投入した後、当該収容手段を待機位置まで下降させるので、比較的重量物から成る材料を比較的高い位置の投入口近傍まで搬送することができ、その後、自動的に当該材料を投入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る材料投入装置は、バーナによる加熱にてアルミ材を溶解するための溶解室を有した溶解装置に対するアルミ材の投入装置に適用されたものである。まず、適用される溶解装置について図１〜図３に基づいて説明する。本溶解装置２（加工装置）は、図１〜図３に示すように、アルミ材の投入口２ａと、溶解室２ｃと、投入口２ａから溶解室２ｃに至るまでの供給通路２ｂと、保持室２ｄと、汲出し口２ｅとから主に構成されている。
【００１５】
溶解室２ｃは、材料を加熱可能なバーナＢ１が配設されたものであり、ここで投入されたインゴット等のアルミ材の溶解が行われる。また、溶解室２ｃは、保持室２ｄと連なって形成されており、かかる保持室２ｄには溶解バーナＢ１よりも加熱の程度が比較的低い保持バーナＢ２が配設されている。更に、保持室２ｄは汲出し口２ｅと連なって形成されており、溶解室２ｃで溶解されたアルミ材が、その溶解状態を保持室２ｄにて維持されつつ汲出し口２ｅから汲出し可能とされている。
【００１６】
一方、投入口２ａには、蓋部３が配設されており、この蓋部３を動作させるシリンダＳにより開閉可能とされている。また、投入口２ａは、図１に示すように、横寸法ａ及び縦寸法ｂの矩形状の開口とされており、ここからインゴット等のアルミ材が投入されると、下方に落下して、供給通路２ｂを介して溶解室２ｃに当該アルミ材が至るよう構成されている。尚、投入口２ａの開口形状は、横寸法ａの方が、縦寸法ｂよりも長く設定されており、材料の投入方向に対して横方向（同図中左右方向）に長い長方形とされている。
【００１７】
ここで、溶解装置２における投入口２ａ側近傍には、図３に示すように、材料投入装置１が配設されている。この材料投入装置１は、図４〜図６に示すように、収容手段５と、駆動手段としてのモータＭと、検知手段としての光センサ４ａ、４ｂと、制御手段９とから主に構成されるとともに、収容手段５を上昇及び下降させるための昇降手段６を有して成るものである。
【００１８】
収容手段５は、インゴット等の断面矩形長尺状のアルミ材を所定量収容する上方に開口した箱状あるいはコの字型の部材から成り、台車Ｄ上に載置可能とされてその搬送が容易とされている。具体的には、図６に示すように、収容手段５は、同図中横方向に長い略直方体の箱状あるいはコの字型の部材とされており、その内部には水平方向横向きに複数のインゴット等のアルミ材Ｗが載置されている。ここで、水平方向横向きに載置とは、投入方向に対して材料の長手方向が左右を向いた状態の載置をいう。
【００１９】
更に、収容手段５の両側面には、略水平方向に孔が形成された挿通部５ａが形成されており、かかる挿通部５ａは後述する連結手段７から延設された連結部７ａを挿通して両者を連結し得るようになっている。然るに、台車Ｄは汎用的な搬送用台車であり、車輪及びハンドルが形成され、作業者による搬送が容易とされている。尚、同図中符号Ｆは、台車を所定位置にロックするロック手段を示している。
【００２０】
昇降手段６は、上下に延びた金属製フレームの上端側のスプロケットＲ及び下端側のスプロケットＲと、これら上端側及び下端側のスプロケットＲに懸架させたチェーン８と、上端側で投入口２ａ側に屈曲した案内レール６ａと、下端側のスプロケットＲを回転駆動させるモータＭと、収容手段５の上部と連結して一体的に上昇及び下降可能な連結手段７とを有している。
【００２１】
かかる連結手段７の両側からは、既述の如き収容手段５の挿通部５ａに挿通して両者を連結するための連結部７ａが延設されており、その上端及び下端が開口して収容手段５を傾斜させた際に内部のアルミ材Ｗが排出され得るよう構成されている。更に、連結手段７には、連結手段７及び収容手段５の上部側に配設されるとともに案内レール６ａに沿って案内される被案内部７ｂと、チェーン８と連結された被駆動部７ｃとを有している。
【００２２】
これにより、モータＭを駆動させてチェーン８を変位させると、それに伴い被案内部７ｂが案内レール６ａにて案内されつつ被駆動部７ｃを介して連結手段７が収容手段５と共に上昇又は下降することとなる。しかして、連結手段７及び収容手段５が昇降手段６の上端側近傍に達すると、上昇していた被案内部７ｂが案内レール６ａの屈曲により略水平方向に移動しつつ、被駆動部７ｃの上昇が維持されるので、図４中二点鎖線で示したように、収容手段５が揺動することとなる。
【００２３】
すなわち、連結手段７及び収容手段５は、被案内部７ｂが水平方向に移動することにより、その上部の高さが一定とされる一方、被駆動部７ｃの上昇維持により、下部の高さが次第に高くなるので、全体として揺動し、投入口２ａに向けて傾斜するのである。従って、収容手段５内に収容されたアルミ材は、連結手段７を介して投入口２ａに落下するので、当該アルミ材を溶解装置２に投入することができる。
【００２４】
尚、チェーン８を駆動するモータＭは、収容手段５（連結手段７を含む）を上昇又は下降させるための駆動手段であるとともに、収容手段５（同）を揺動して投入口２ａに向けて傾斜させ、アルミ材を投入させる駆動手段も兼ねているが、収容手段５を上昇又は下降させる駆動手段と、当該収容手段５を揺動させる駆動手段とを別個に具備させるようにしてもよい。
【００２５】
光センサ４ａ、４ｂは、溶解装置２における投入口２ａ又はその近傍に配設され、収容手段５から投入されたアルミ材の通過を検知するためのもので、例えば供給通路２ｂの壁面から径方向に光を照射可能な投光手段４ａと、当該投光手段４ａと対向した壁面に配設され、その照射された光を受光可能な受光手段４ｂとから構成される。即ち、投入口２ａにアルミ材が投入されると、溶解室２ｃまで落下する過程で投光手段４ａから照射された光を遮って受光手段４ｂに到達しなくなるため、それを検知することにより、アルミ材が供給通路２ｂを通過するのが検知できるのである。
【００２６】
制御手段９は、図７に示すように、光センサ４ａ、４ｂ及びモータＭと電気的に接続された例えばマイコン等から成り、当該光センサ４ａ、４ｂがアルミ料の通過を検知したことを条件としてモータＭを所定時間停止させることにより収容手段５（既述の如く連結手段７含む）を断続的に揺動させるためのものである。これにより、収容手段５は、収容したアルミ材が投入口２ａに落下した直後の傾斜角度が一旦維持され、アルミ材の落下が検知されなくなってから所定時間後再び揺動するので、収容したアルミ材が順次投入されることとなる。かかる断続的な揺動は、収容手段５が揺動端に到達するまで続けられることとなる。
【００２７】
具体的には、図８に示すように、光センサ４ａ、４ｂがアルミ材の通過を検知すると、その検知信号が送信された制御手段９は、モータＭに対して停止信号を送信する。これにより、モータＭの揺動信号は一定時間オフするとともに、当該一定時間経過後、再びオンして収容手段５の揺動が開始される。一方、図示しないセンサにて収容手段５の揺動端が検知されると、揺動信号がオフして一連の収容手段５に対する揺動動作が停止することとなる。
【００２８】
また、制御手段９は、投光手段４ａから受光手段４ｂに至る光が瞬間的（所定時間内）に遮られた場合と、継続的（所定時間以上）に遮られた場合とを判別し、瞬間的に遮られたときはアルミ材の通過と判断し、上記の如き収容手段５の断続的な揺動を行わせるとともに、継続的に遮られたときは溶解室２ｃに対するアルミ材の投入量の上限に達したと判断し、割り込み制御し、収容手段５の揺動動作を直に停止するようになっている。
【００２９】
すなわち、投光手段４ａ及び受光手段４ｂから成る検知手段は、投入口２ａに投入されたアルミ材の通過を検知可能とされるとともに、溶解室２ｃに対する投入量の上限をも検知可能とされているのである。然るに、通常のアルミ材の溶解装置においては、供給通路２ｂの途中にアルミ材の投入量の上限を検知するセンサが配設されているので、かかるセンサを流用してアルミ材の通過の検知を行わせることができる。尚、本実施形態の如く光の投受光にてアルミ材を検知するものに代え、他の形態のアルミ材の検知手段としてもよく、例えばアルミ材の通過検知用の検知手段とは別に投入量の上限を検知するセンサを具備させてもよい。
【００３０】
上記本実施形態によれば、光センサ４ａ、４ｂがアルミ材の通過を検知したことを条件としてモータＭを所定時間停止させることにより収容手段５を断続的に揺動させるので、収容手段５から投入口２ａに向かってアルミ材が勢い良く飛び出すのを回避でき、投入口２ａに対するアルミ材の投入の自動化を図りつつ、投入されるアルミ材の周囲への飛散や供給通路２ｂへの衝突を抑制することができる。
【００３１】
また、アルミ材を収容手段５に対して水平方向横向きに整列させつつ載置して収容させたので、当該収容手段５から溶解室２ｃ又は供給通路２ｂに投入されたアルミ材の充填密度を高くすることができるとともに、アルミ材が供給通路２ｂ途中で引っ掛かってしまうタナ吊り状態を回避でき、より効率的なアルミ材の溶解を行わせることができる。
【００３２】
更に、収容手段５に対してアルミ材を横方向に載置するので、投入口２ａの開口形状において横寸法ａの方が縦寸法ｂよりも長く設定することができ、溶解バーナＢ１と対向する溶解室２ｃの壁面（図７における符号２ｃａ近傍）と当該溶解バーナＢ１との離間寸法を小さくすることができる。よって、溶解バーナＢ１の加熱が及びにくい位置（壁面２ｃａ近傍）にあるアルミ材に対しても確実に溶解でき、溶解残りを抑制することができる。
【００３３】
昇降手段６により、収容手段５を連結手段７と共に上昇させ、モータＭによる揺動動作にてアルミ材を投入口２ａに投入した後、当該収容手段５及び連結手段７を下端の待機位置まで下降させるので、比較的重量物から成る材料を比較的高い位置の投入口２ａ近傍まで搬送することができ、その後、自動的に当該アルミ材を投入することができると同時に清掃時間の短縮が可能となる。
【００３４】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばアルミ材の他、リターン材等を収容手段５に収容させて自動的に投入口に投入し得るものとしてもよい。また、本実施形態においてはアルミ材を溶解させる溶解装置に適用されているが、投入口を有して材料を加工するものであれば他の加工装置（勿論その場合は投入される材料がアルミ材と異なるものであってもよい）にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
検知手段が材料の通過を検知したことを条件として駆動手段を所定時間停止させることにより収容手段を断続的に揺動させて材料を投入口に投入させる材料投入装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る材料投入装置及び適用される溶解装置を示す上面図
【図２】同溶解装置を示すべく一部破断した正面図
【図３】同材料投入装置及び溶解装置を示す側面図
【図４】同材料投入装置を示す側面図
【図５】同材料投入装置を示す正面図
【図６】同材料投入装置における収容手段が台車上に載置された状態を示す上面図及び正面図
【図７】同材料投入装置における検知手段、制御手段及び駆動手段の電気的接続を示す模式図
【図８】同材料投入装置における制御手段の制御内容を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００３７】
１    材料投入装置
２    溶解装置（加工装置）
２ａ  投入口
２ｂ  供給通路
２ｃ  溶解室
２ｄ  保持室
２ｅ  汲出し口
３    蓋部
４ａ、４ｂ  光センサ（検知手段）
５    収容手段
６    昇降手段
７    連結手段
８    チェーン
９    制御手段
Ｂ１  溶解バーナ
Ｂ２  保持バーナ
Ｍ    モータ（駆動手段）
【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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【図８】
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