JP4282188B2 - 砂落しハンマ装置の打撃確認方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳造品内に残る中子砂を除去する際に用いられる砂落しハンマ装置の打撃確認装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳造品内に残る中子砂は鋳造品の表面をハンマ装置により打撃することにより破砕して剥離除去するものであるが、この鋳造品の中子砂を破砕除去する際に必要とする打撃力や打撃周期および処理時間は鋳造品の大きさや形状から経験的に決定されており、所定周期で所定の打撃力で所定時間行われれば砂落しは完了したものとされる。しかし、ハンマ装置に取り付けられた多数のハンマ機構に供給されるエアは直列に接続されるエア配管により行われるため、近接されたハンマ機構のエア消費量が増大したり、減少したり、あるいは配管用のホースの損傷によりエア圧が変化すると、一部または全部のハンマ機構の打撃力や打撃周期が低下し鋳造品の砂落し不良が発生するという問題があった。しかも、一部のハンマ機構の打撃力や打撃周期が低下したことを発見することは難しく、作業終了後に行われる目視検査で砂落ち不良が発見されるまで、砂落し作業は行われるので砂落ち不良の鋳造品が連続的に発生するという問題があった。さらに、多数のハンマ機構から打撃周期や打撃力が低下しているハンマ機構を発見するにはハンマ装置を停止させてハンマ機構をひとつずつチェックする必要があり、点検作業に時間がかかり生産性を低下させるという問題があった。そこで、チゼルやハンマ等に加速度センサや歪ゲージ等を取り付けて打撃周期や打撃力を検出する方法も提案されているが、チゼルの振動により加速度センサや歪ゲージは短期間で破損するうえに、周囲の衝撃を検出してしまうため正確な打撃周期や打撃力を検出できないという問題があった。また、ハンマの往復運動によりエア供給口のエア圧力が脈動することから、その圧力を検出して打撃周期や打撃力を検出する方法も提案されているが、隣接するハンマ機構のハンマの動きに影響されて圧力が変動するうえに、エア配管の状態が変ると脈動の大きさも変り正しい圧力を検出できなかった。しかも、被加工物の座りの悪さによって生じる打撃力の変化を検出することはできないという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はハンマ機構の打撃状態を高い信頼性で検知できる砂落しハンマ装置の打撃確認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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の目的を達成するため、チゼルガイドに案内されて被加工物に打撃力を加えるチゼルを用いた砂落しハンマ装置の打撃確認方法であって、チゼルガイドの外周面に、内部にコイルが収納された断面略Ｃ字状のヨークを取り付け、該ヨークの下部をチゼルの外周面に臨ませて、該ヨークの空隙からチゼルとチゼルガイドに向かう磁束ループを形成する磁気回路を構成し、打撃によりチゼルとチゼルガイドの突合せ面に生じるギャップにより、磁気回路のコイルに逆起電力を発生させ、該磁気回路のコイルに発生した逆起電力周期から打撃周期を検出するとともに、ギャップの形成状態に基づく逆起電力量から打撃力を検出する砂落しハンマ装置の打撃確認方法を請求項１の発明とし、チゼルガイドに案内されて被加工物に打撃力を加えるチゼルを用いた砂落しハンマ装置の打撃確認装置であって、チゼルガイドの外周面に、内部にコイルが収納された断面略Ｃ字状のヨークを取り付け、該ヨークの下部をチゼルの外周面に臨ませて、該ヨークの空隙からチゼルとチゼルガイドに向かう磁束ループを形成する磁気回路を構成し、打撃によりチゼルとチゼルガイドの突合せ面に生じるギャップにより、磁気回路のコイルに逆起電力を発生させる検出部と、磁気回路のコイルに発生した逆起電力周期から打撃周期を検出するとともに、ギャップの形成状態に基づく逆起電力量から打撃力を検出する検出信号処理部とを設けた砂落しハンマ装置の打撃確認装置を請求項２の発明とし、請求項２の発明において、検出部と検出信号処理部とが分離配置される砂落しハンマ装置の打撃確認装置を請求項３の発明とし、請求項２または３の発明おいて、検出信号処理部に、検出された打撃周期と打撃力を閾値と比較する判定回路が設けられている砂落しハンマ装置の打撃確認装置を請求項４の発明とし、請求項２から４の発明において、検出信号処理部が集中管理される砂落しハンマ装置の打撃確認装置を請求項５の発明とし、請求項２から５の発明において、供給エア圧を検出する圧力センサが検出信号処理部と接続される砂落しハンマ装置の打撃確認装置を請求項６とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
１は枠状フレームであり、該枠状フレーム１は被加工物の載置台２と、砂落しを行う複数のハンマ機構３を垂設する上部取付板４と、載置台２と上部取付板４とを連結する支柱５とからなる。そして、枠状フレーム１の上部取付板４に取り付けられる前記ハンマ機構３は、外部シリンダ６と、外部シリンダ６に昇降動自在に嵌挿される内部シリンダ７と、内部シリンダ７の先方部に形成された磁性体（焼き入れされた鋼）よりなるチゼルガイド７ａに装着される磁性体（焼き入れされた鋼）よりなるチゼル８と、内部シリンダ７内に装着されてチゼル８の後端面を反復打撃するハンマ９とよりなるものである。
【０００６】
１０はハンマ機構３による打撃周期と打撃力を検出する検出手段であり、該検出手段１０はヨーク１２とコイル１４とからなる磁気回路の検出部１０ａと、該検出部１０ａと分離された検出信号処理部１０ｂとからなるものである。検出部１０ａの磁気回路は磁性体よりなるハンマ機構３の突合わせ面１１に向けて磁束ループを形成するとともに、突合わせ面１１にギャップが形成された際、電磁誘導作用により磁気回路のコイル１４に逆起電力を発生させるものである。また、前記検出信号処理部１０ｂは検出部１０ａにより検出された逆起電力周期や逆起電力量からハンマ機構３の打撃周期や打撃力を検出する電子回路である。
【０００７】
前記検出部１０ａを図２に基づいて詳しく説明すれば、ハンマ機構３のチゼル８とチゼルガイド７ａの突合わせ面１１に空隙を位置させた磁性体よりなる断面Ｃ字状のヨーク１２は、チゼルガイド７ａの周囲に装着される環状の上ヨーク１２ａと、該環状の上ヨーク１２ａと組み合せられてチゼル８の周囲に配置される下ヨーク１２ｂとからなるもので、ヨーク１２内に設けられた環状のコイル１４により磁気回路が構成されるものである。また、下ヨーク１２ｂとチゼル８間には０．１〜０．２ｍｍ程の隙間が設けられて相互が接触しないようになっている。この隙間はチゼル８とチゼルガイド７ａ間に生じる動きを邪魔しないようにするためのものである。そして、コイル１４に通電することにより、磁気回路によりヨーク１２の空隙からチゼル８、チゼルガイド７ａに向かう磁束ループが突合わせ面１１を挟んで形成されることとなる。そして、打撃作用により突合わせ面１１にギャップが形成されると、磁束の経路が長くなり磁気抵抗が僅かに増加して磁束が減少する。この磁束の減少により電磁誘導作用が起こり、ギャップの形成状態に基づいた逆起電力がコイル１４に発生することとなる。このようにして発生した逆起電力のピーク電圧（パルス）の大きさはギャップが形成される速度に比例し、ピーク電圧時間（パルス幅）はギャップが形成されている時間（ギャップの大きさ）に関係すると思われる。このため、ピーク電圧（パルス）の大きさ、あるいはピーク電圧時間（パルス幅）の大きさから打撃力を算出することができる。さらに、ピーク電圧時間（パルス幅）が大きすぎる場合には、被加工物の座りが悪かったり、割れが発生していることなどを検知することが可能となる。
【０００８】
また、検出信号処理部１０ｂは図３に示されるように、検出部１０ａの磁気回路のコイル１４に生じた逆起電力を増幅する増幅回路１３と、増幅した逆起電力からピーク電圧とピーク電圧の周期を抽出するフィルタ回路１４と、抽出されたピーク電圧とその周期をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１５と、検出されたピーク電圧のパルス周期から得られた打撃周期とピーク電圧のパルスの大きさ、あるいはピーク電圧時間のパルス幅から算出される打撃力とを閾値となる打撃周期と打撃力とから比較して打撃状態の良否を判断する判定回路１６と、良否表示あるいはピーク電圧とその周期数値を表示する表示部１７とからなるものである。次に、打撃状態の良否判定の基準となるエア圧力とピーク電圧、周期（打撃周期）、打撃力との関係を図４のグラフに示す。このグラフから分かるように、エア圧力が高くなれば、ピーク電圧と打撃力は上がって周期は下がり、エア圧力が低くなれば、ピーク電圧と打撃力は下がって周期は上がる。このことから、エア圧力とピーク電圧または周期、打撃力との間には相関関係があり、この相関関係からピーク電圧または周期、打撃力からエア圧力の異常を予測でき、逆にエア圧力からピーク電圧すなわち打撃力や打撃周期の異常を予測することができる。また、前記判定回路１６はＣＰＵ１６ａと該ＣＰＵ１６ａに接続されるＲＯＭ１６ｂとＲＡＭ１６ｃとからなるものであり、ＲＯＭ１６ｂにはピーク電圧データまたは打撃力データと打撃周期データの閾値が記憶され、ＲＡＭ１６ｃには検出部１０ａにより検出されたピーク電圧またはピーク電圧から算出された打撃力データと打撃周期データが記憶される。そして、ＲＯＭ１６ｂのデータとＲＡＭ１６ｃのデータとをＣＰＵ１６ａにより比較することにより検出部１０ａにより検出されたデータ、すなわち打撃周期や打撃力が正常か否かを判定することができる。
【０００９】
２０は内部シリンダ７を下降動させる圧力エアを外部シリンダ６に供給するためのエア供給口、２１は下降した内部シリンダ７を上昇させる復帰ばね、２２は内部シリンダ７を下降させるとき、内部シリンダ７の下方側にある外部シリンダ６内の空気を排出するための排気口、２３はハンマ９を往復動させるエア切換機構、２４はヨーク１２に取り付けられるＯリングであり、該Ｏリング２４はチゼル８がチゼルガイド７ａから脱落することを防止するためのものである。２５はコイル１４を被覆するボビン、２６は上ヨーク１２ａと下ヨーク１２ｂを連結する取付ボルト、２７はヨーク１２をチゼルガイド７ａに固定するためのストップリング、２８はヨーク１２を空隙を埋めるシール材、２９は検出部１０ａと検出信号処理部１０ｂとを接続するリード線、３０は載置台２に設けられる被加工物用のガイドである。
【００１０】
このように構成されたものは、先ず、圧力エア供給口２０へのエア供給を停止して内部シリンダ７を復帰ばね２１により上昇させた状態とする。内部シリンダ７の上昇によりチゼル８も上方に移動して載置台２上は開放されるので、載置台２に中子を用いて鋳造を行った鋳造品（被加工物）を載置する。このとき、載置台２のガイド３０内に被加工物を位置させる。次いで、圧力エア供給口２０に圧力エアを供給すれば、内部シリンダ７は下降してチゼルガイド７ａに支持されているチゼル８の先端は被加工物に当接して被加工物を押さえ付けることとなる。これにより、圧力が上昇してハンマ９は往復運動を開始することとなる。
【００１１】
ハンマ９の往復運動はチゼル８の上端と当接していたハンマ９の下部にエア圧が加えられることにより上昇し、ハンマ９が所定位置まで上昇するとエア切換機構２３はエアの供給を切り換えてハンマ９の上部にエア圧を加えるので、ハンマ９は下降しチゼル８の上端を打撃することとなる。そして、チゼル８上のハンマ９にエア圧が加えられ再びハンマ９は上昇するという作用を繰り返すものである。この往復運動により下降したときハンマ９はチゼル８の上端を激しく叩き、チゼル８に衝撃を加えることとなる。この衝撃はチゼル８と当接している被加工物に伝えられこととなり、被加工物の中子砂は破砕され、破砕された砂は図示しない側面の孔より排出されて行くものである。
【００１２】
また、ハンマ９によりチゼル８を打撃した際、その打撃により磁性体よりなるチゼル８とチゼルガイド７ａとの突合わせ面１１に一瞬ギャップが形成されることとなる。チゼル８とチゼルガイド７ａとの突合わせ面１１にギャップが形成されると、チゼル８とチゼルガイド７ａの突合わせ面１１を挟んで形成される磁気回路の磁束の経路が長くなり、磁気抵抗は僅かに増加して磁束が減少する。これが瞬時に起こるので、検出部１０ａのコイル１４には磁束変化を抑える方向に逆起電力が発生する。この逆起電力はリード線２９を介して検出信号処理部１０ｂの増幅回路１３に入力されて増幅される。そして、増幅された逆起電力はフィルタ回路１４に入力されてピーク電圧とその周期パターンが抽出され、抽出されたピーク電圧とその周期はＡ／Ｄ変換回路１５によりディジタルデータに変換される。
【００１３】
このとき抽出されたピーク電圧（パルス）の大きさはギャップの形成状態、すなわち磁束変化の速さに比例し、ピーク電圧時間（パルス幅）はギャップが形成されている時間すなわちギャップ距離と関係するので、判定回路１６のＣＰＵ１６ａに入力されたパルスの大きさ、あるいはパルス幅から打撃力が算出され、パルス周期から打撃周期が算出されることとなる。そして、算出された打撃力と打撃周期は判定回路１６のＣＰＵ１６ａに入力されてＲＡＭ１６ｂに書き込まれて、ＣＰＵ１６ａのＲＯＭ１６ｃに書き込まれている基準となる打撃力と打撃周期と比較され、基準値と検出値に基づく打撃力と打撃周期が閾値内にあれば正常な打撃力と打撃周期で打撃が行われた判定し、検出値が閾値を越えたり満たなかった場合は正常な打撃が行われなかったと判定し、表示部１７にＯＫ表示あるいはＮＧ表示を行うか、検出したピーク電圧やその周期（周波数）を表示することとなる。そして、正常な打撃力や打撃周期が得られなかった場合には、装置を停止させて鋳造品（被加工物）の送り出しを停止するとともに、異常のあるハンマ機構３の点検修理を行えばよく、このようにすれば砂落し不良の鋳造品を発生させることを確実に防止できることとなる。また、異常の度合いによっては、装置を停止させず、打撃時間を延長して被加工物の砂落しを完了させてから装置を停止させて点検を行うようにしても良い。
【００１４】
なお、前記好ましい実施の形態では、ハンマ機構３に各検出信号処理部１０ｂを付帯させたものとしているが、各検出信号処理部１０ｂを別設の制御盤等に取り付けて集中管理すれば、どのハンマ機構３が異常となったかを少ない保守要員で瞬時に確認することができることとなる。この場合には、表示部１７にハンマ機構３の識別番号等を表示してどのハンマ機構３が異常となったかを識別できるようにする必要がある。また、前記好ましい実施の形態では、供給エア圧の検出を行っていないが、供給エア圧を圧力センサで検出して、該検出データを検出信号処理部１０ｂに入力することにより、打撃力と打撃周期および供給エア圧の変動とによって砂落し状況をより正確に把握することが可能となる。このように正確に打撃状態が確認できれば、判定回路１６のＣＰＵ１６ａが打撃力および打撃周期の不足分を演算して打撃時間の延長や短縮を行い、装置の異常時にも被加工物の砂落し不良が発生しないようにすることができることとなる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は前記説明によって明らかなように、磁性体部位の突合わせ面に磁束を形成し、突合わせ面に生じるギャップの形成状態に基づく逆起電力周期と逆起電力量からハンマ機構の打撃周期と打撃力を確実に検出することができるから、近接するハンマ機構によるエア消費量の増大や、エア配管の損傷等によりエア圧が下がったことを打撃力の低下や打撃周期の上昇から瞬時に検知できるので、ハンマ機構の打撃異常を確実に検知できるので鋳造品の砂落ち不良を確実に防止できるうえに、ギャップの形成状態に基づく逆起電力量、すなわちピーク電圧時間のパルス幅が大きすぎることが検出されると、鋳造品の座りが悪かったり、割れが発生していることなどを検知することができる。しかも、ハンマ機構に取り付けられる検出部の構造は単純なため、激しい衝撃によっても破損されることがなく長期間耐用できる。さらに、チゼルとチゼルガイドの突合わせ面に検出部を取り付けることにより、従来のハンマ装置にも取り付けることができるので、新たな設備投資をすることなく砂落しを確実に行うことができる。また、請求項３のように、検出部と検出信号処理部とを分離配置し、検出信号処理部をハンマ機構から離すことにより、衝撃に弱い電子回路が損傷を受けることを確実に防止し、検出の信頼性を高めることができる。請求項４のように、検出信号処理部に打撃周期と打撃力を基準値と比較する判定回路を設けたものとすることにより、異常のあるハンマ装置を直ちに検知でき、砂落し不良の発生をより確実に防止できる。請求項５のように、検出信号処理部を集中管理するものとすることにより、多数のハンマ機構から異常のあるものを瞬時に見つけ出すことができるので、砂落し不良品を発生させることがない。また、請求項６のように、供給エア圧を検出する圧力センサを検出信号処理部と接続することにより、より正確に打撃状態が把握できるので、打撃時間を延長したり、短縮してハンマ機構の異常時にも砂落し不良が発生しないようにすることができる等種々の利点を有するものである。
従って、本発明は従来の問題点を解消した砂落しハンマ装置の打撃確認方法およびその装置として業界の発展に寄与するところ大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠正面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態の要部を示す一部切欠正面図である。
【図３】本発明の好ましい実施の形態の検出手段を示すブロック図である。
【図４】本発明における供給エア圧とパルス電圧の周期あるいはパルス電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３ ハンマ機構
７ チゼルガイド
８ チゼル
10a 検出部
10b 検出信号処理部
11 突合わせ面
12 ヨーク
14 コイル
16 判定回路

Claims (6)

1. チゼルガイドに案内されて被加工物に打撃力を加えるチゼルを用いた砂落しハンマ装置の打撃確認方法であって、チゼルガイドの外周面に、内部にコイルが収納された断面略Ｃ字状のヨークを取り付け、該ヨークの下部をチゼルの外周面に臨ませて、該ヨークの空隙からチゼルとチゼルガイドに向かう磁束ループを形成する磁気回路を構成し、打撃によりチゼルとチゼルガイドの突合せ面に生じるギャップにより、磁気回路のコイルに逆起電力を発生させ、該磁気回路のコイルに発生した逆起電力周期から打撃周期を検出するとともに、ギャップの形成状態に基づく逆起電力量から打撃力を検出することを特徴とする砂落しハンマ装置の打撃確認方法。
2. チゼルガイドに案内されて被加工物に打撃力を加えるチゼルを用いた砂落しハンマ装置の打撃確認装置であって、チゼルガイドの外周面に、内部にコイルが収納された断面略Ｃ字状のヨークを取り付け、該ヨークの下部をチゼルの外周面に臨ませて、該ヨークの空隙からチゼルとチゼルガイドに向かう磁束ループを形成する磁気回路を構成し、打撃によりチゼルとチゼルガイドの突合せ面に生じるギャップにより、磁気回路のコイルに逆起電力を発生させる検出部と、磁気回路のコイルに発生した逆起電力周期から打撃周期を検出するとともに、ギャップの形成状態に基づく逆起電力量から打撃力を検出する検出信号処理部とを設けたことを特徴とする砂落しハンマ装置の打撃確認装置。
3. 検出部と検出信号処理部とが分離配置される請求項２に記載の砂落しハンマ装置の打撃確認装置。
4. 検出信号処理部に、検出された打撃周期と打撃力を閾値と比較する判定回路が設けられている請求項２または３に記載の砂落しハンマ装置の打撃確認装置。
5. 検出信号処理部が集中管理される請求項２から４のいずれかに記載の砂落しハンマ装置の打撃確認装置。
6. 供給エア圧を検出する圧力センサが検出信号処理部と接続される請求項２から５のいずれかに記載の砂落しハンマ装置の打撃確認装置。

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