JP4353596B2

JP4353596B2 - Casting sand kneading adjustment method

Info

Publication number: JP4353596B2
Application number: JP33224199A
Authority: JP
Inventors: 啓介籔花; 徹梅沢; 慎一長松軒; 茂小林; 良彦近藤
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Nippon Eirich Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd; Nippon Eirich Co Ltd
Priority date: 1999-11-24
Filing date: 1999-11-24
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2019-11-24
Also published as: JP2001150092A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧混練機を利用した鋳物砂の混練調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳造用の生型を造形する生型造形ラインにおいては、鋳物砂を混練して調整する工程と、調整後の鋳物砂を造型する工程とがある。通常、造型された型が用いられて鋳込みが行われた後、そこで使用された型は、ばらばらにされ、回収される。そして、その回収後の鋳物砂（回収砂）は、再度次回以降の鋳物砂として混練調整工程へと供される。このように、鋳物砂は、上記一連の循環サイクルを通じて何度も使用されるのである。もちろん、必要に応じて新砂が加えられる場合もある。
【０００３】
上記の回収砂を再度混練調整工程に用いる場合、回収砂は、その回収時においてはかなりの高温となっている。このため、近年では、混練機内を所定の真空度に維持した状態で混練を行うことのできる減圧混練機を用いた技術が開発されている。かかる減圧混練機が用いられた場合、高温の回収砂を混練機内で急速に４０℃程度にまで冷却することができる。このように、４０℃程度或いはそれ以下まで、回収砂の温度を下げてしまえば、所望の水分比率を保持することが可能となる。
【０００４】
また、これに加えて、減圧混練機を用いることにより、次のようなメリットもある。すなわち、砂粒の周囲には、添加剤としてのベントナイトが付着しており、該ベントナイトは水分の存在によってはじめて粘性を発揮し、砂粒同士が結合しうる。このベントナイトには、液体としての水よりも水蒸気の方が吸収されやすく、このため、水蒸気の方が水よりも粘着力を発現しやすい。その点、上記減圧混練機によれば、ベントナイト内に水蒸気が浸透しやすく、結果として、比較的少ない水分量であっても、造型したときには、型の保持強度をより高くすることができる。また、鋳込み時においても、溶湯の水分がベントナイトに吸収されやすいため、ガス欠陥が発生しにくいという利点もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記技術では、次に記すような課題があった。すなわち、混練終了時点においては、鋳物砂は、造型に際し好適な特性を有している必要があり、その特性の１つとして水分（水分比率）が挙げられる。つまり、混練後の水分が目標水分に近い方が望ましい。従来では、混練前に回収砂の水分が測定されるとともに、目標水分との差分が考慮された上で、加水量が算出され、その分だけ混練時に水が投入されることとなっていた。
【０００６】
しかし、実際には混練に際しての水分の蒸発分を考慮しなければならない。例えば、混練前の回収砂の温度が４０℃よりもはるかに高温の場合には、混練に際しては温度が大きく低下するため、その分蒸発量も多くなると考えられる。一方、混練前の回収砂の温度が４０℃より低温であったとしても、混練に際しての蒸発量を無視すると、安定した混練砂特性を得ることができない。そのため、混練に際しては、上記蒸発分を十分に考慮した上で、加水量を決定し、投入する必要があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、減圧混練機を利用した鋳物砂の混練調整に際し、混練調整後の鋳物砂の著しい安定化を図ることの可能な鋳物砂の混練調整方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、混練機内に混練前鋳物砂及び添加剤を投入する工程と、前記添加剤を含有した混練前鋳物砂、又は前記混練前鋳物砂の水分及び温度を測定する工程と、前記測定された水分に基づき混練後の水分を目標水分に近づけるべく第１の補正水分を算出するとともに、蒸発分を考慮した上で前記測定された温度に基づき第２の補正水分を算出し、これら第１及び第２の補正水分に基づく総合加水量の水を、前記混練機内に投入する工程と、前記混練機内を減圧状態に維持し、かつ、その減圧状態で混練機内の鋳物砂、添加剤及び水を混練する工程とを備え、前記第２の補正水分の算出に際して、前記測定された温度がどの温度域に属するかによって算出される第２の補正水分の相関を相違させ、前記測定された温度の属する温度域によって算出に際し考慮される検量線の勾配を異ならせたことを特徴とする鋳物砂の混練調整方法をその要旨としている。ここで、水分、目標水分とあるのは、水分率であってもよいし、これに準ずるパラメータ（例えばＣＢ値）であってもよいし、また、砂重量を勘案した絶対量としての水分量であってもよい（以下同様）。なお、ＣＢ値というのは、コンパクタビリティ指数とも称され、砂中の含有水分との間には密接な関係がある。より詳しくは、ＣＢ値というのは、鋳物砂を篩（３〜４ｍｍ目）に通して所定寸法の容器（高さ１００ｍｍ）に入れ、３回付き固めるか、加圧して、その沈む深さを最初の容器内の高さで除した値をパーセンテージで表した圧縮変形量である。
【０００９】
上記請求項１に記載の発明によれば、混練機内に混練前鋳物砂及び添加剤が投入される。また、添加剤を含有した混練前鋳物砂、又は混練前鋳物砂のみの水分及び温度が測定される。そして、前記測定された水分に基づき混練後の水分を目標水分に近づけるべく第１の補正水分が算出されるとともに、蒸発分が考慮された上で前記測定された温度に基づき第２の補正水分が算出され、これら第１及び第２の補正水分に基づく総合加水量の水が、混練機内に投入される。さらに、混練機内が減圧状態に維持され、かつ、その減圧状態で混練機内の鋳物砂、添加剤及び水が混練される。従って、混練前に測定された添加剤を含有した混練前鋳物砂、又は混練前鋳物砂の温度によって、投入される水の量が、蒸発分が考慮された上で微調整されることとなる。そのため、混練後における鋳物砂特性のばらつきが少なくなる。
また、第２の補正水分の算出に際して、前記測定された温度がどの温度域に属するかによって算出される第２の補正水分の相関が相違している。このため、温度に応じたより一層精度の高い補正水分を得ることができる。さらに、第２の補正水分の算出に際して、検量線が考慮される。そして、その検量線は前記測定された温度の属する温度域によって、その勾配が異なる。そのため、温度に応じたさらに一層精度の高い補正水分を得ることができる。
【００１０】
併せて、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の鋳物砂の混練調整方法において、前記測定された温度が、前記混練機内が減圧状態に維持されたときの温度よりも低い場合であっても、前記第２の補正水分を考慮するようにしたことをその要旨としている。
【００１１】
上記請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記測定された温度が、前記混練機内が減圧状態に維持されたときの温度よりも低い場合であっても、第２の補正水分が考慮される。このため、微妙な水分蒸発についても適切な対応が可能となる。
【００１２】
加えて、請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の鋳物砂の混練調整方法において、前回分以前の混練調整後の鋳物砂の水分に基づき前記目標水分を補正することと、前回分以前の混練調整後の鋳物砂の抗圧力に基づき前記添加剤投入量を調整することのうち、少なくとも一方を行うようにしたことをその要旨としている。ここで、「前回分以前」とあるのは、前回分のみを考慮してもよいし、それ以前の数回分のデータ（例えば平均値）を考慮してもよいという趣旨である。
【００１３】
上記請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２に記載の発明の作用に加えて、前回分以前の混練調整後の鋳物砂の水分に基づき前記目標水分が補正された場合には、混練調整工程毎の水分のばらつきの低減を図ることができる。また、前回分以前の混練調整後の鋳物砂の抗圧力に基づき前記添加剤投入量が調整された場合には、混練調整工程毎の抗圧力のばらつきの低減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、鋳物砂の混練調整方法及び混練調整装置を具体化した一実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１においては、鋳物砂を混練調整するための混練調整装置が模式的に示されている。同図に示すように、本実施の形態における混練調整装置は、バキューム混練機１を備えており、該バキューム混練機１には、その槽内に連通するようにバキューム配管２を介してバキュームポンプ３が接続されている。
【００１６】
前記バキューム混練機１の上部には砂計量器４、添加剤計量器５及び水計量器６がそれぞれ設けられている。添加剤計量器５には添加剤としてのベントナイトが投入されるようになっており、そこで、ベントナイトの重量が図示しないロードセルによって計量されるようになっている。また、砂計量器４には、回収された鋳物砂（及び場合によっては新砂：以下ここでは便宜上「回収砂」と称する）並びに前記計量されたベントナイトが投入されるようになっており、そこで、回収砂及びベントナイトの重量がロードセルによって計量されるようになっている。
【００１７】
また、前記バキューム混練機１には、砂温・水分測定センサ（以下、ＦＫセンサと称する）７が設けられている。該ＦＫセンサ７は、シリンダ等によってバキューム混練機１の槽内に出没可能に配設されており、槽内の回収砂等の温度及び水分を測定することができるようになっている。
【００１８】
さらに、バキューム混練機１の下部には、混練砂ホッパ８ー及び切出しフィーダー９が設けられている。そして、混練後において、混練砂が前記バキューム混練機１から混練砂ホッパー８へと排出され、該ホッパー８から切出しフィーダー９へと案内されるようになっている。また、切出しフィーダー９の下方には、ベルトコンベア１１が設けられており、該ベルトコンベア１１によって、混練砂が図示しない造型機の方へと案内されるようになっている。
【００１９】
併せて、ベルトコンベア１１の途中には、砂特性値測定センサ１２が設けられている。そして、該砂特性値測定センサ１２によりＣＢ値及び抗圧力が測定され、これらの砂特性値が前バッチのデータとして今回の混練に際して考慮されるようになっている。ここで、上述したように、ＣＢ値というのは、コンパクタビリティ指数とも称されるものであって、圧縮変形量を表す指標である。該ＣＢ値と、水分値との間には密接な相関関係がある（水分値が高ければＣＢ値も大きくなる）。また、抗圧力というのは、混練砂が造型された場合の型の強度、堅さを表す指標である。該抗圧力と、添加剤（ベントナイト）の添加量との間には密接な相関関係がある（ベントナイトの添加量が多ければ抗圧力も大きくなる）。
【００２０】
上記混練調整装置には、各センサ７，１２から入力されるデータや各種信号に基づいて各種フィーダ、バキュームポンプ３等のアクチュエータを制御するために、図示しない制御装置が設けられている。次には、混練調整に際して、制御装置によって実行される各種処理内容について、図２，３のフローチャートに従って説明する。
【００２１】
混練調整工程に際して、制御装置はまず混練の前段階に、前バッチのデータに基づいてフィードバック補正を行う。すなわち、ステップＳ１０１において前バッチのＣＢ値に基づき今回の目標水分値を設定する。より詳しくは、例えばＣＢ値の管理幅が３８％以上４２％以下であったとする。前バッチにおけるＣＢ値が上記範囲内にある場合には、今回の処理において、目標水分値を変更せずに前回の目標水分値がそのまま用いられる。また、例えば前バッチにおけるＣＢ値が４２％を上回る場合には、今回の処理において目標水分値がその分だけ低く設定され、逆に前バッチにおけるＣＢ値が３８％を下回る場合には、今回の処理において目標水分値がその分だけ高く設定されることとなる。
【００２２】
また、続くステップＳ１０２において、制御装置は、前バッチの抗圧力に基づき今回の添加剤投入量を設定する。より詳しくは、例えば抗圧力の管理幅が０．９以上１．１以下であったとする。前バッチにおける抗圧力が上記範囲内にある場合には、今回の処理において、添加剤投入量を変更せずに前回の投入量がそのまま用いられる。また、例えば前バッチにおける抗圧力が１．１を上回る場合には、今回の処理において添加剤投入量がその分だけ低く設定され、逆に前バッチにおける抗圧力が０．９を下回る場合には、今回の処理において添加剤投入量がその分だけ高く設定されることとなる。
【００２３】
次に、ステップＳ１０３において、制御装置は、砂フィーダを駆動制御して砂計量器４に回収砂を投入し、所定重量となるよう計量する。
【００２４】
また、続いて、ステップＳ１０４においては、前記ステップＳ１０２で設定された投入量となるよう添加剤計量器５で計量された添加剤を砂計量器４に投入する。
【００２５】
その後、ステップＳ１０５において、制御装置は、混練開始信号があったか否かを判定し、否定判定された場合には、肯定判定されるまで当該処理を繰り返す。これに対し、混練開始信号があった場合には、ステップＳ１０６において、バキューム混練機１に対し、前記砂計量器４に投入済みの回収砂及び添加剤の混合物を投入する。
【００２６】
続いて、ステップＳ１０７においては、シリンダを駆動制御してＦＫセンサ７をバキューム混練機１の槽内へと延出せしめるとともに、該ＦＫセンサ７を用いて槽内に投入された回収砂及び添加剤の混合物（ほとんどが回収砂）の温度（砂温ｔ）及び水分を測定する。
【００２７】
また、続くステップＳ１０８において、今回検出された水分及びステップＳ１０１で設定された目標水分値に基づき主たる補正水分である第１の補正水分を設定する。例えば、目標水分値が４％であり、今回検出された水分が１％である場合には、その差分の３％が、第１の補正水分として設定される。
【００２８】
さらに、次のステップＳ１０９において、砂温ｔに基づいて第２の補正水分を設定する。ここで、第２の補正水分の算出に際しては、図４に示す検量線が用いられる。本実施の形態において、検量線は、第１検量線Ｌ１、第２検量線Ｌ２、第３検量線Ｌ３、及び、第４検量線Ｌ４によって構成されている。各検量線Ｌ１〜Ｌ４はそれぞれ切片及び勾配が異なっており、高温になるほど勾配が大きくなるよう実際のデータに基づいて経験的に設定されている。
【００２９】
また、用いられる（参酌される）検量線Ｌ１〜Ｌ４は、前記砂温ｔの属する温度域によって相違している。すなわち、砂温ｔがｔ１（例えばｔ１＝２７℃）からｔ２（例えばｔ２＝３３℃）の温度域にある場合には、第１の検量線Ｌ１が参酌されて第２の補正水分（ａ≦第２の補正水分≦ｂ）が設定される。また、砂温ｔがｔ２からｔ３（例えばｔ３＝４０℃：本実施の形態の減圧状態下における水の沸点）の温度域にある場合には、第２の検量線Ｌ２が参酌されて第２の補正水分（ｂ≦第２の補正水分≦ｃ）が設定される。さらに、砂温ｔがｔ３からｔ４（例えばｔ４＝７０℃）の温度域にある場合には、第３の検量線Ｌ３が参酌されて第２の補正水分（ｃ≦第２の補正水分≦ｄ）が設定される。併せて、砂温ｔがｔ４以上の温度域にある場合には、第４の検量線Ｌ４が参酌されて第２の補正水分（ｄ≦第２の補正水分）が設定される。
【００３０】
そして、次のステップＳ１１０においては、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９で設定された第１の補正水分及び第２の補正水分、並びに、今回の砂重量に基づいて総合加水量を設定するとともに、当該総合加水量分の水を水計量器６で計量し、その水をバキューム混練機１の槽内へ投入する。
【００３１】
次に、ステップＳ１１１において、制御装置はバキュームポンプ３を駆動制御して、バキューム混練機１内を減圧状態にする。なお、このとき、上述したように混練機１内の温度がほぼ４０℃に設定されるよう、バキューム混練機１槽内の圧力は、７４ｈＰａに維持される。そして、ステップＳ１１２において、前記減圧状態が維持されたまま、所定時間バキューム混練機１内の砂等を混練する。
【００３２】
さらに、所定時間が経過した後、ステップＳ１１３において、減圧状態を解除するとともに、ステップＳ１１４において、混練砂ホッパー８に混練砂を排出する。続いて、ステップＳ１１５において、切出フィーダー９を駆動制御して、混練砂ホッパー８内の混練砂をベルトコンベア１１上に切出す。また、これとともに、ベルトコンベア１１を作動させ、切り出された混練砂を造型機へと搬送せしめる。
【００３３】
併せて、ベルトコンベア１１上の混練砂に関しては、ステップＳ１１６において、砂特性値測定センサ１２に到達した時点で、ＣＢ値及び抗圧力が測定される。そして、ここで測定されたＣＢ値及び抗圧力が次回の混練調整工程に際し、前バッチのデータとして採用されることとなる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、今回検出された回収砂の水分及び目標水分値に基づき主たる補正水分である第１の補正水分を算出することとし、併せて、砂温ｔに基づいて蒸発分を考慮した第２の補正水分を算出し、これらに基づいて加水量を設定することとした。このため、投入される水の量が、蒸発分が考慮された上で適切に微調整されることとなり、結果として、混練後における鋳物砂特性（特に水分）のばらつきが少なくなり、著しい安定化を図ることができる。
【００３５】
特に、本実施の形態では、砂温ｔの属する温度域によって相関の相違する４つの検量線Ｌ１〜Ｌ４を参酌することにより、第２の補正水分を算出することとした。そのため、砂温ｔに応じたより一層精度の高い補正水分を得ることができ、ひいては上記作用効果をより確実に奏せしめることができる。
【００３６】
さらに、本実施の形態では、４０℃以下の温度域においても第２の補正水分を考慮することとしたため、回収砂の温度が比較的低い場合であっても、適切な加水量を確保することができ、鋳物砂特性の著しい安定化を図ることができる。
【００３７】
次に、上述した効果を確認するべく、従来例と比較した実験を行ったので、その結果を以下に示す。まず、上述した本実施の形態の調整方法を採用して、種々の回収砂温度（砂温ｔ）を有する回収砂に関し、混練調整を行った。一方で、従来例として、従来の方法（回収砂の水分と目標水分との差に基づいて加水量を決定する方法）を用いて、種々の回収砂温度を有する回収砂に関し混練調整を行った。
【００３８】
そのときの回収砂温度（砂温ｔ）に対する混練後の砂のＣＢ値の関係を図５に示す。同図に示すように、従来例では、ＣＢ値のばらつきが非常に大きいのに対し、本実施の形態ではさほどばらつきがないことがわかる。特に、本実施の形態では、回収砂温度が４０℃以下の温度域にある場合であってもＣＢ値にばらつきがない（４０％前後）のに対し、従来例では、かかる低温域において特に大きくばらつきが生じることがわかる。以上のことから明らかなように、本実施の形態によれば、回収砂の温度にかかわらず、混練後の鋳物砂に関し、常時安定した水分特性を得ることができるといえる。
【００３９】
また、図６は、回収砂温度（砂温ｔ）に対する水分差（目標水分値と実測値との差）を示す、従来例と本実施の形態とを比較するグラフである。同図に示すように、本実施の形態では、水分差があらゆる温度域において０．８％以内に収まっているのに対し、従来例では、ほとんどのケースにおいて水分差に０．８％以上のばらつきが生じていることがわかる。従って、本実施の形態によれば、回収砂がいかなる温度を有していたとしても、温度混練後の鋳物砂の水分を目標水分に近づけることができるといえる。
【００４０】
さらに、図７は、図５及び図６から導き出されるＣＢ値と水分差との関係を示すグラフである。同図に示すように、ＣＢ値にばらつきがなければ、水分差にもばらつきが生じないことがわかる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の鋳物砂の混練調整方法及び混練調整装置によれば、バキューム混練機１を利用した鋳物砂の混練調整に際し、混練調整後の鋳物砂の著しい安定化を図ることができるといえる。
【００４２】
尚、上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
【００４３】
（ａ）上記実施の形態では、４本の検量線Ｌ１〜Ｌ４を参酌することとしたが、５本、６本・・・といった具合にさらに多くの検量線を用いることとしてもよい。また、ｔ１以下の低温域、或いはさらなる高温域でも対応可能なように、別途の検量線を考慮してもよい。
【００４４】
（ｂ）検量線は、上記実施の形態のような直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。
【００４５】
（ｃ）上記実施の形態では、第１の補正水分及び第２の補正水分をそれぞれパーセンテージで算出することとしたが、これら各水分を算出するに際し、砂重量をも加味して、絶対量としての加水量を算出してもよい。
【００４６】
（ｄ）上記実施の形態におけるフィードバック補正（ステップＳ１０１，１０２）を省略することとしてもよい。また、いずれか一方のフィードバック補正を省略してもよい。
【００４７】
（ｅ）上記実施の形態では、回収砂及び添加剤を投入した後に、その混合物の砂温ｔ及び水分を測定することとしたが、事前に回収砂のみの砂温及び水分を測定することとしてもよい。
【００４８】
（ｆ）上記実施の形態では、１つのＦＫセンサ７により砂温ｔ及び水分を測定することとしたが、砂温測定用センサと、水分測定センサとをそれぞれ別に用意して測定することとしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態から把握できるさらなる技術的思想の創作について記載する。
【００５０】
（１）混練機内に混練前鋳物砂及び添加剤を投入する工程と、前記添加剤を含有した混練前鋳物砂、又は前記混練前鋳物砂の水分及び温度を測定する工程と、前記測定された水分に基づき混練後の水分を目標水分に近づけるべく第１の補正水分を算出するとともに、前記測定された温度に基づき第２の補正水分を算出し、これら第１及び第２の補正水分に基づく総合加水量の水を、前記混練機内に投入する工程と、前記混練機内を減圧状態に維持し、かつ、その減圧状態で混練機内の鋳物砂、添加剤及び水を混練する工程とを備えた鋳物砂の混練調整方法において、第２の補正水分の算出に際して、前記測定された温度の属する温度域毎に算出される第２の補正水分の相関に特性を付与せしめたことを特徴とする鋳物砂の混練調整方法。
【００５１】
（２）請求項１〜３、上記付記（１）のいずれかにおいて、前記添加剤はベントナイトであることを特徴とする。
【００５２】
（３）請求項１〜３、上記付記（１）、（２）のいずれかにおいて、前記第２の補正水分の算出に際しては、前記混練機内が減圧状態に維持されたときの温度を境に、算出される第２の補正水分の相関特性を相違させたことを特徴とする。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の鋳物砂の混練調整方法によれば、減圧混練機を利用した鋳物砂の混練調整に際し、混練調整後の鋳物砂の著しい安定化を図ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態における鋳物砂の混練調整装置を示す模式図である。
【図２】制御装置により実行される混練調整工程を示すフローチャートである。
【図３】図２の続きを示すフローチャートである。
【図４】砂温に対する第２の補正水分の関係（検量線）を示す図である。
【図５】本実施の形態の効果を示す図であって、回収砂温度に対する混練砂のＣＢ値の関係を示すグラフである。
【図６】回収砂温度に対する水分差の関係を示すグラフである。
【図７】ＣＢ値と水分差との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…バキューム混練機、３…バキュームポンプ、４…砂計量器、５…添加剤計量器、６…水計量器、７…ＦＫセンサ、８…混練砂ホッパー、１２…砂特性測定センサ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a kneading adjust how the molding sand using the vacuum kneader.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a green molding line for modeling a green mold for casting includes a process of kneading and adjusting foundry sand and a process of molding the adjusted foundry sand. Usually, after the molded mold is used and casting is performed, the mold used therein is separated and collected. Then, the recovered foundry sand (recovered sand) is supplied again to the kneading adjustment step as the next foundry sand. Thus, the foundry sand is used many times through the above series of circulation cycles. Of course, fresh sand may be added as needed.
[0003]
When the recovered sand is used again in the kneading adjustment step, the recovered sand is at a considerably high temperature at the time of recovery. For this reason, in recent years, a technique using a reduced-pressure kneader capable of kneading while maintaining the inside of the kneader at a predetermined degree of vacuum has been developed. When such a vacuum kneader is used, the high temperature recovered sand can be rapidly cooled to about 40 ° C. in the kneader. Thus, if the temperature of the recovered sand is lowered to about 40 ° C. or less, a desired moisture ratio can be maintained.
[0004]
In addition to this, there are the following merits by using a vacuum kneader. That is, bentonite as an additive adheres around the sand grains, and the bentonite exhibits viscosity only by the presence of moisture, and the sand grains can be bonded to each other. In this bentonite, water vapor is more easily absorbed than water as a liquid. For this reason, water vapor is more likely to exhibit adhesive strength than water. In that respect, according to the above-described reduced-pressure kneader, water vapor easily penetrates into the bentonite, and as a result, even when the amount of water is relatively small, the holding strength of the mold can be further increased. In addition, even during casting, there is an advantage that gas defects are less likely to occur because bentonite easily absorbs the water content of the molten metal.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above technique has the following problems. That is, at the end of the kneading, the foundry sand needs to have suitable characteristics for molding, and one of the characteristics is moisture (moisture ratio). That is, it is desirable that the moisture after kneading is close to the target moisture. Conventionally, the water content of the collected sand is measured before kneading, the amount of water added is calculated in consideration of the difference from the target water content, and water is added by that amount during kneading.
[0006]
However, in practice, the amount of moisture evaporated during kneading must be taken into consideration. For example, when the temperature of the recovered sand before kneading is much higher than 40 ° C., the temperature is greatly reduced during kneading, and it is considered that the amount of evaporation increases accordingly. On the other hand, even if the temperature of the recovered sand before kneading is lower than 40 ° C., stable kneading sand characteristics cannot be obtained if the evaporation amount during kneading is ignored. Therefore, in kneading, it is necessary to determine and add the amount of water after fully considering the above-mentioned evaporation.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the purpose thereof is to significantly stabilize the foundry sand after kneading adjustment when adjusting the kneading of the foundry sand using a vacuum kneader. and to provide a kneading adjustment how the foundry sand.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, the step of introducing pre-kneading foundry sand and additive into a kneader, the pre-kneading foundry sand containing the additive, or the pre-kneaded cast A step of measuring the moisture and temperature of the sand, and calculating the first corrected moisture to bring the kneaded moisture closer to the target moisture based on the measured moisture, and the measured temperature in consideration of evaporation Calculating the second corrected moisture based on the above, a step of adding the total amount of water based on the first and second corrected moisture into the kneader, maintaining the inside of the kneader in a reduced pressure state, and A step of kneading the foundry sand, additive, and water in the kneading machine in the reduced pressure state, and calculating the second corrected moisture according to which temperature range the measured temperature belongs to Correlation of corrected moisture correlation It is allowed, and the measured kneading method of adjusting casting sand, characterized in that with different slope of the calibration curve to be considered upon calculating the temperature range belonging temperature as its gist. Here, the water content and the target water content may be a water content, a parameter equivalent to this (for example, a CB value), or a water content as an absolute amount in consideration of the sand weight. (The same applies hereinafter). In addition, CB value is also called a compactability index | exponent, and there exists a close relationship between the moisture content in sand. More specifically, the CB value refers to the depth by which casting sand is passed through a sieve (3 to 4 mm) and placed in a container (height 100 mm) of a predetermined size, solidified three times, or pressurized to reduce its sinking depth. This is the amount of compressive deformation expressed as a percentage of the value divided by the height in the first container.
[0009]
According to the first aspect of the present invention, the pre-kneading foundry sand and the additive are introduced into the kneader. Further, the moisture and temperature of the pre-kneading foundry sand containing additives or the pre-kneading foundry sand are measured. Then, the first corrected moisture is calculated based on the measured moisture so as to bring the water after kneading closer to the target moisture, and the second corrected moisture is calculated based on the measured temperature in consideration of evaporation. Is calculated, and a total amount of water based on the first and second corrected moistures is charged into the kneader. Further, the inside of the kneader is maintained in a reduced pressure state, and the foundry sand, additive, and water in the kneader are kneaded in the reduced pressure state. Therefore, the amount of water to be added is finely adjusted in consideration of the amount of evaporation depending on the temperature of the pre-kneading foundry sand containing the additive measured before kneading or the temperature of the pre-kneading foundry sand. . Therefore, the variation in the foundry sand characteristics after kneading is reduced.
Further, when calculating the second corrected moisture, the correlation of the second corrected moisture calculated depending on which temperature range the measured temperature belongs to is different. For this reason, it is possible to obtain correction moisture with higher accuracy according to the temperature. Furthermore, a calibration curve is taken into account when calculating the second corrected moisture. The gradient of the calibration curve varies depending on the temperature range to which the measured temperature belongs. Therefore, it is possible to obtain corrected moisture with higher accuracy according to the temperature.
[0010]
In addition, in the invention according to claim 2 , in the method for adjusting kneading of foundry sand according to claim 1 , when the measured temperature is lower than the temperature when the inside of the kneader is maintained in a reduced pressure state However, the gist is that the second correction moisture is taken into consideration.
[0011]
According to the invention of the second aspect , in addition to the action of the invention of the first aspect , the measured temperature is lower than the temperature when the inside of the kneader is maintained in a reduced pressure state. Even if so, the second corrected moisture is taken into account. For this reason, it is possible to appropriately cope with subtle moisture evaporation.
[0012]
In addition, in the invention according to claim 3 , in the kneading adjustment method for foundry sand according to claim 1 or 2 , the target moisture is corrected based on the moisture of the foundry sand after kneading adjustment before the previous time. The gist is that at least one of the additive input amounts is adjusted based on the coercive force of the foundry sand after the previous kneading adjustment. Here, “before the previous time” means that only the previous time may be taken into consideration, or data (for example, an average value) for several times before that may be taken into consideration.
[0013]
According to the third aspect of the invention, in addition to the effects of the first and second aspects of the invention, when the target moisture is corrected based on the moisture of the foundry sand after kneading adjustment before the previous time. Can reduce variation in moisture in each kneading adjustment step. Moreover, when the additive addition amount is adjusted based on the coercive force of the foundry sand after kneading adjustment before the previous time, it is possible to reduce variation in coercive pressure for each kneading adjustment process.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying a kneading adjusting method and a kneading adjusting device for foundry sand will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 schematically shows a kneading adjusting device for kneading and adjusting foundry sand. As shown in the figure, the kneading adjusting apparatus in the present embodiment is provided with a vacuum kneader 1, and the vacuum kneader 1 is connected to a vacuum pump 2 through a vacuum pipe 2 so as to communicate with the inside of the tank. 3 is connected.
[0016]
A sand meter 4, an additive meter 5, and a water meter 6 are provided on the vacuum kneader 1. The additive meter 5 is fed with bentonite as an additive, and the weight of bentonite is measured by a load cell (not shown). The sand meter 4 is fed with the recovered foundry sand (and sometimes new sand: hereinafter referred to as “recovered sand” for convenience) and the weighed bentonite, The weight of recovered sand and bentonite is measured by a load cell.
[0017]
Further, the vacuum kneader 1 is provided with a sand temperature / moisture measurement sensor (hereinafter referred to as FK sensor) 7. The FK sensor 7 is disposed in a tank of the vacuum kneader 1 so as to be able to appear and retract by a cylinder or the like, and can measure the temperature and moisture of the collected sand and the like in the tank.
[0018]
Further, a kneading sand hopper 8 and a cutting feeder 9 are provided at the lower part of the vacuum kneader 1. After kneading, the kneaded sand is discharged from the vacuum kneader 1 to the kneaded sand hopper 8 and guided from the hopper 8 to the cutting feeder 9. A belt conveyor 11 is provided below the cutting feeder 9, and the kneaded sand is guided by the belt conveyor 11 toward a molding machine (not shown).
[0019]
In addition, a sand characteristic value measuring sensor 12 is provided in the middle of the belt conveyor 11. Then, the CB value and the coercive pressure are measured by the sand characteristic value measuring sensor 12, and these sand characteristic values are taken into consideration in the current kneading as data of the previous batch. Here, as described above, the CB value is also referred to as a compactability index, and is an index representing the amount of compressive deformation. There is a close correlation between the CB value and the moisture value (the higher the moisture value, the larger the CB value). The coercive pressure is an index representing the strength and hardness of a mold when the kneaded sand is formed. There is a close correlation between the coercive pressure and the amount of additive (bentonite) added (the more the amount of bentonite added, the greater the coercive pressure).
[0020]
The kneading adjusting device is provided with a control device (not shown) in order to control actuators such as various feeders and vacuum pump 3 based on data and various signals input from the sensors 7 and 12. Next, the contents of various processes executed by the control device during kneading adjustment will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[0021]
In the kneading adjustment process, the control device first performs feedback correction based on the data of the previous batch in a stage before kneading. That is, in step S101, the current target moisture value is set based on the CB value of the previous batch. More specifically, for example, it is assumed that the management range of the CB value is 38% or more and 42% or less. When the CB value in the previous batch is within the above range, the previous target moisture value is used as it is without changing the target moisture value in the current process. Further, for example, when the CB value in the previous batch exceeds 42%, the target moisture value is set to be lower by that amount in this process, and conversely, when the CB value in the previous batch is lower than 38%, In the process, the target moisture value is set higher by that amount.
[0022]
Further, in the subsequent step S102, the control device sets the current additive charging amount based on the coercive pressure of the previous batch. More specifically, for example, it is assumed that the coercive force management width is 0.9 or more and 1.1 or less. When the coercive pressure in the previous batch is within the above range, the previous input amount is used as it is without changing the additive input amount in the current process. Also, for example, when the coercive pressure in the previous batch exceeds 1.1, the additive input amount is set to be lower by that amount in the current process, and conversely, In this process, the additive charge amount is set higher by that amount.
[0023]
Next, in step S103, the control device drives and controls the sand feeder, throws the collected sand into the sand meter 4, and measures it to a predetermined weight.
[0024]
Subsequently, in step S104, the additive weighed by the additive meter 5 is introduced into the sand meter 4 so as to be the amount set in step S102.
[0025]
Thereafter, in step S105, the control device determines whether or not there is a kneading start signal. If a negative determination is made, the control device repeats the processing until an affirmative determination is made. On the other hand, if there is a kneading start signal, in step S106, the mixture of the collected sand and additive that has already been put into the sand meter 4 is put into the vacuum kneader 1.
[0026]
Subsequently, in step S107, the cylinder is driven and controlled to extend the FK sensor 7 into the tank of the vacuum kneader 1, and the recovered sand and additive introduced into the tank using the FK sensor 7 are used. The temperature (sand temperature t) and moisture of the mixture (mostly recovered sand) are measured.
[0027]
In the subsequent step S108, the first corrected moisture, which is the main corrected moisture, is set based on the moisture detected this time and the target moisture value set in step S101. For example, when the target moisture value is 4% and the moisture detected this time is 1%, 3% of the difference is set as the first corrected moisture.
[0028]
Further, in the next step S109, the second corrected moisture is set based on the sand temperature t. Here, the calibration curve shown in FIG. 4 is used in calculating the second corrected moisture. In the present embodiment, the calibration curve is composed of a first calibration curve L1, a second calibration curve L2, a third calibration curve L3, and a fourth calibration curve L4. Each of the calibration curves L1 to L4 has a different intercept and gradient, and is empirically set based on actual data so that the gradient increases as the temperature increases.
[0029]
Further, the calibration curves L1 to L4 used (considered) are different depending on the temperature range to which the sand temperature t belongs. That is, when the sand temperature t is in the temperature range from t1 (eg, t1 = 27 ° C.) to t2 (eg, t2 = 33 ° C.), the first calibration curve L1 is taken into consideration and the second corrected moisture (a ≦ Second corrected moisture ≦ b) is set. In addition, when the sand temperature t is in the temperature range from t2 to t3 (for example, t3 = 40 ° C .: the boiling point of water in the decompressed state of the present embodiment), the second calibration curve L2 is considered and the second Correction moisture (b ≦ second correction moisture ≦ c) is set. Furthermore, when the sand temperature t is in the temperature range from t3 to t4 (for example, t4 = 70 ° C.), the third calibration curve L3 is taken into consideration and the second corrected moisture (c ≦ second corrected moisture ≦ d ) Is set. In addition, when the sand temperature t is in the temperature range equal to or higher than t4, the fourth calibration curve L4 is taken into consideration and the second corrected moisture (d ≦ second corrected moisture) is set.
[0030]
In the next step S110, the total amount of water added is set based on the first corrected moisture and the second corrected moisture set in step S108 and step S109, and the current sand weight, and the total added water is added. Water corresponding to the amount of water is weighed by the water meter 6 and the water is put into the tank of the vacuum kneader 1.
[0031]
Next, in step S111, the control device drives and controls the vacuum pump 3 to bring the inside of the vacuum kneader 1 into a reduced pressure state. At this time, the pressure in the vacuum kneader 1 tank is maintained at 74 hPa so that the temperature in the kneader 1 is set to approximately 40 ° C. as described above. In step S112, sand or the like in the vacuum kneader 1 is kneaded for a predetermined time while the reduced pressure state is maintained.
[0032]
Further, after a predetermined time has elapsed, in step S113, the reduced pressure state is released, and in step S114, the kneaded sand is discharged to the kneaded sand hopper 8. Subsequently, in step S115, the cutting feeder 9 is driven and controlled to cut the kneaded sand in the kneaded sand hopper 8 onto the belt conveyor 11. At the same time, the belt conveyor 11 is operated, and the kneaded sand cut out is conveyed to the molding machine.
[0033]
At the same time, regarding the kneaded sand on the belt conveyor 11, the CB value and the coercive pressure are measured when the sand characteristic value measuring sensor 12 is reached in step S116. The measured CB value and coercive pressure are used as data for the previous batch in the next kneading adjustment step.
[0034]
As described above, according to the present embodiment, the first corrected moisture, which is the main corrected moisture, is calculated based on the moisture of the collected sand detected this time and the target moisture value, and the sand temperature t is also calculated. Based on this, the second corrected moisture in consideration of evaporation was calculated, and the amount of water added was set based on these. For this reason, the amount of water to be added is finely adjusted appropriately in consideration of the amount of evaporation, and as a result, there is less variation in casting sand characteristics (especially moisture) after kneading and significant stabilization. Can be achieved.
[0035]
In particular, in the present embodiment, the second corrected moisture is calculated by considering four calibration curves L1 to L4 having different correlations depending on the temperature range to which the sand temperature t belongs. Therefore, it is possible to obtain corrected moisture with higher accuracy according to the sand temperature t, and as a result, the above-described effects can be more reliably achieved.
[0036]
Furthermore, in this embodiment, since the second corrected moisture is taken into consideration even in a temperature range of 40 ° C. or lower, an appropriate amount of water is ensured even when the temperature of the recovered sand is relatively low. The casting sand characteristics can be significantly stabilized.
[0037]
Next, in order to confirm the above-described effects, an experiment was performed in comparison with the conventional example, and the results are shown below. First, the adjustment method of the present embodiment described above was employed, and kneading adjustment was performed for recovered sand having various recovered sand temperatures (sand temperature t). On the other hand, as a conventional example, kneading adjustment was performed on recovered sand having various recovered sand temperatures using a conventional method (method of determining the amount of water added based on the difference between the water content of the recovered sand and the target water content). .
[0038]
The relationship of the CB value of the sand after kneading with respect to the recovered sand temperature (sand temperature t) at that time is shown in FIG. As shown in the figure, it can be seen that the CB value variation is very large in the conventional example, whereas there is not much variation in the present embodiment. In particular, in the present embodiment, the CB value does not vary even when the recovered sand temperature is in the temperature range of 40 ° C. or less (around 40%), whereas the conventional example is particularly large in the low temperature range. It can be seen that variation occurs. As is clear from the above, according to the present embodiment, it can be said that a stable moisture characteristic can be always obtained with respect to the cast sand after kneading regardless of the temperature of the recovered sand.
[0039]
FIG. 6 is a graph comparing a conventional example and the present embodiment, showing a moisture difference (difference between a target moisture value and an actual measurement value) with respect to the recovered sand temperature (sand temperature t). As shown in the figure, in the present embodiment, the moisture difference is within 0.8% in all temperature ranges, whereas in the conventional example, the moisture difference is 0.8% or more in most cases. It can be seen that variation occurs. Therefore, according to the present embodiment, it can be said that the water content of the foundry sand after the temperature kneading can be brought close to the target water regardless of the temperature of the recovered sand.
[0040]
Further, FIG. 7 is a graph showing the relationship between the CB value derived from FIGS. 5 and 6 and the moisture difference. As shown in the figure, if there is no variation in the CB value, it can be seen that there is no variation in the moisture difference.
[0041]
As described above, according to the foundry sand kneading adjustment method and the kneading adjustment apparatus of the present embodiment, when the foundry sand is kneaded and adjusted using the vacuum kneader 1, the foundry sand after kneading adjustment is significantly stabilized. It can be said that it is possible.
[0042]
In addition, it is not limited to the description content of the said embodiment, For example, you may implement as follows.
[0043]
(A) In the above embodiment, the four calibration curves L1 to L4 are taken into account, but more calibration curves may be used, such as five, six, and so on. Further, a separate calibration curve may be taken into consideration so that it can be used in a low temperature range of t1 or less, or even in a higher temperature range.
[0044]
(B) The calibration curve may be linear as in the above embodiment, or may be curved.
[0045]
(C) In the above embodiment, the first corrected moisture and the second corrected moisture are calculated as percentages. When calculating these moisture values, the sand weight is also taken into account as an absolute amount. The amount of water added may be calculated.
[0046]
(D) The feedback correction (steps S101 and S102) in the above embodiment may be omitted. Further, either one of the feedback corrections may be omitted.
[0047]
(E) In the above embodiment, after the collected sand and additives are added, the sand temperature t and moisture of the mixture are measured. However, the sand temperature and moisture of only the collected sand are measured in advance. Also good.
[0048]
(F) In the above embodiment, the sand temperature t and the moisture are measured by one FK sensor 7. However, the sand temperature measuring sensor and the moisture measuring sensor may be separately prepared and measured. Good.
[0049]
Moreover, it describes about the creation of the further technical idea which can be grasped | ascertained from the said embodiment.
[0050]
(1) A step of introducing pre-kneading foundry sand and additives into a kneader, a step of measuring water and temperature of the pre-kneaded foundry sand containing the additive, or the pre-kneaded foundry sand, and the measurement Based on the moisture, the first corrected moisture is calculated to bring the kneaded moisture closer to the target moisture, and the second corrected moisture is calculated based on the measured temperature. Based on the first and second corrected moisture, A step of charging a total amount of water into the kneader, and a step of maintaining the inside of the kneader in a reduced pressure state and kneading the foundry sand, additive, and water in the kneader in the reduced pressure state. In the kneading adjustment method for foundry sand, when calculating the second corrected moisture, a characteristic is imparted to the correlation of the second corrected moisture calculated for each temperature range to which the measured temperature belongs. Sand kneading adjustment method.
[0051]
(2) In any one of claims 1 to 3 and the above supplementary note (1), the additive is bentonite.
[0052]
(3) In any one of claims 1 to 3 and the above supplementary notes (1) and (2), when calculating the second corrected moisture, the temperature when the inside of the kneader is maintained in a reduced pressure state is a boundary. The correlation characteristics of the calculated second corrected moisture are made different.
005 3 ]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the kneading adjust how the foundry sand of the present invention, when kneading adjustment of foundry sand using the vacuum kneader, to be understood that significant stabilization of foundry sand after kneading adjustment Excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a foundry sand kneading adjusting device according to an embodiment.
FIG. 2 is a flowchart showing a kneading adjustment process executed by a control device.
FIG. 3 is a flowchart showing a continuation of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing a relationship (calibration curve) of the second corrected moisture with respect to the sand temperature.
FIG. 5 is a graph showing the effect of the present embodiment, and is a graph showing the relationship between the recovered sand temperature and the CB value of the kneaded sand.
FIG. 6 is a graph showing the relationship of moisture difference to recovered sand temperature.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between CB value and moisture difference.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum kneading machine, 3 ... Vacuum pump, 4 ... Sand meter, 5 ... Additive meter, 6 ... Water meter, 7 ... FK sensor, 8 ... Kneading sand hopper, 12 ... Sand characteristic measurement sensor.

Claims

混練機内に混練前鋳物砂及び添加剤を投入する工程と、
前記添加剤を含有した混練前鋳物砂、又は前記混練前鋳物砂の水分及び温度を測定する工程と、
前記測定された水分に基づき混練後の水分を目標水分に近づけるべく第１の補正水分を算出するとともに、蒸発分を考慮した上で前記測定された温度に基づき第２の補正水分を算出し、これら第１及び第２の補正水分に基づく総合加水量の水を、前記混練機内に投入する工程と、
前記混練機内を減圧状態に維持し、かつ、その減圧状態で混練機内の鋳物砂、添加剤及び水を混練する工程と
を備え、
前記第２の補正水分の算出に際して、前記測定された温度がどの温度域に属するかによって算出される第２の補正水分の相関を相違させ、前記測定された温度の属する温度域によって算出に際し考慮される検量線の勾配を異ならせたことを特徴とする鋳物砂の混練調整方法。 A step of introducing the molding sand and additive before kneading into the kneader;
A step of measuring the moisture and temperature of the pre-kneading foundry sand containing the additive or the pre-kneading foundry sand;
Calculating the first corrected moisture based on the measured moisture to bring the water after kneading closer to the target moisture, and calculating the second corrected moisture based on the measured temperature in consideration of evaporation Adding a total amount of water based on the first and second corrected moisture into the kneader;
Maintaining the inside of the kneading machine in a reduced pressure state, and kneading the foundry sand, additive and water in the kneading machine in the reduced pressure state ,
In calculating the second corrected moisture, the correlation of the second corrected moisture calculated according to which temperature range the measured temperature belongs to is different, and is considered in the calculation according to the temperature range to which the measured temperature belongs. A method for adjusting kneading of foundry sand, wherein the gradient of the calibration curve is different.

請求項１に記載の鋳物砂の混練調整方法において、
前記測定された温度が、前記混練機内が減圧状態に維持されたときの温度よりも低い場合であっても、前記第２の補正水分を考慮するようにしたことを特徴とする鋳物砂の混練調整方法。In the kneading adjustment method of the foundry sand according to claim 1 ,
Casting sand kneading characterized in that the second corrected moisture is taken into account even when the measured temperature is lower than the temperature when the inside of the kneading machine is maintained in a reduced pressure state. Adjustment method.

請求項１又は２に記載の鋳物砂の混練調整方法において、
前回分以前の混練調整後の鋳物砂の水分に基づき前記目標水分を補正することと、前回分以前の混練調整後の鋳物砂の抗圧力に基づき前記添加剤投入量を調整することのうち、少なくとも一方を行うようにしたことを特徴とする鋳物砂の混練調整方法。In the kneading adjustment method of foundry sand according to claim 1 or 2 ,
Of correcting the target moisture based on the moisture of the foundry sand after kneading adjustment before the previous minute, and adjusting the additive input amount based on the coercive force of the foundry sand after kneading adjustment before the previous minute, A method for adjusting kneading of foundry sand, characterized in that at least one of them is performed.