JP6635192B2 - 混練砂の性状調整システム及び性状調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、混練砂の性状調整システム及び性状調整方法に関するものである。

周知のように、砂を型として使用した鋳造方法である砂型鋳造が、広く行われている。砂型鋳造においては、砂型の中に鋳込まれた溶湯金属が凝固した後に型ばらしがなされて、鋳物から、型として使用された砂が分離される。分離された砂は、回収砂として回収され、異物除去や砂冷却が行われた後に混練調整されて、砂型の造型に再度使用される。

特に生型鋳型においては、生型砂の混練調整は主にバッチ式混練機で行われる。鋳型に注湯して、高温の溶湯が生型砂に接触することにより、生型砂に添加されているベントナイトなどの添加剤が消費される。混練機においては、消費された添加剤を補給するととともに、水を加えて造型に適した生型砂になるように混練調整される。造型に適した生型砂の指標としては、コンパクタビリティ（以降ＣＢと呼称する）値あるいは砂水分値が多く用いられている。これら指標の測定や制御のために、ＣＢコントローラー、水分コントローラー等が使用されている。

これらのコントローラーを用いて混練調整された混練砂が、造型機に搬送される。混練機と造型機が離れた位置に設けられている場合においては、混練機から排出された混練砂がベルトコンベアによって搬送されて、ホッパ内に一旦貯蔵された後に、ホッパから造型砂として造型機に供給される。このような、混練砂を搬送している間や、造型砂を貯蔵している間に、水分の蒸発や時間経過によって生型砂の性状が変化する。

このような性状変化に対応するために、混練機に投入する砂の温度に応じて混練目標ＣＢ値を設定する方法が、特許文献１に開示されている。

また、特許文献２には、次のような砂性状安定化方法が開示されている。まず、混練機排出時の砂性状測定時刻および砂性状測定値と、造型機前の砂性状測定時刻および砂性状測定値とを測定して記憶しておく。次に、前回造型機前の砂性状測定時刻と、混練機から造型機までの砂輸送時間から、その相当砂の混練時刻を算出し、算出混練時刻における混練機排出時の砂性状測定値を検索し読み出す。算出した混練時刻における混練機排出時の砂性状測定値と前回造型機前の砂性状測定値とから、砂輸送経路による砂性状測定値の変化量を算出する。この変化量を基に、混練機を制御する。

［特許文献１］特開２０００−５８４１号公報
［特許文献２］特許第４１２９７２８号公報

特許文献１においては、混練砂が混練機から造型機に至るまでの過程において、例えば造型機前において造型砂の性状を測定することが開示されていない。すなわち、特許文献１に記載されている方法では、混練砂の混練機から造型機までの過程における性状の、実際の変化が測定されないため、混練目標ＣＢ値を精度良く設定することができず、したがって、混練制御を精度よく行うことができない。

特許文献２に記載の方法では、砂輸送時間が一定の固定値とされている。したがって、例えば混練システムに不具合が発生して一時的にシステムが停止することにより、混練砂が想定された時間で混練機から造型機へ搬送されなかった場合においては、相当砂の混練時刻が適切に算出されないため、造型機前の砂性状測定値と、混練機排出時の砂性状測定値が正しく対応付けられない。すなわち、このような場合においては、砂輸送経路による砂性状測定値の変化量を精度よく算出することができず、したがって、混練制御を精度よく行うことができない。

本発明が解決しようとする課題は、混練制御を精度よく行うことができる混練砂の性状調整システム及び性状調整方法を提供することである。

本発明による混練砂の性状調整システムは、バッチ式の混練装置と、混練中の前記混練砂の性状を測定する混練砂性状測定器と、該混練装置へ水を注入する注水装置と、前記混練装置から排出された前記混練砂を貯留する混練砂貯留ホッパと、該混練砂貯留ホッパから排出、搬送された前記混練砂を、造型砂として使用して造型を行う造型装置と、前記混練装置内の前記混練砂の性状が、混練砂目標性状を満たすまで、前記注水装置を注水制御する制御装置と、前記混練砂貯留ホッパに貯留されている前記混練砂の量を測定する混練砂量測定器と、前記造型装置に投入される前記造型砂の性状を測定する造型砂性状測定器と、を備え、前記制御装置は、各混練バッチのバッチ数と、当該混練バッチにおける前記混練砂性状測定器により測定された混練砂性状を、関連付けて記憶する記憶部と、前記混練砂量測定器によって測定された前記混練砂の量を基に、前記造型砂性状測定器によって性状が測定されている造型砂に対応する前記混練バッチのバッチ数を算出する造型砂バッチ数算出部と、算出された前記バッチ数を基に、前記造型砂性状測定器により測定された造型砂性状と、前記記憶部に記憶された前記混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、前記混練砂目標性状を補正する補正部とを備える。

また、本発明による混練砂の性状調整方法は、バッチ式の混練装置内の前記混練砂の性状が混練砂目標性状を満たすまで、前記混練装置へ水を注入しながら、前記混練装置により前記混練砂を混練し、混練された前記混練砂の性状を測定して、混練バッチのバッチ数と、測定された混練砂性状を、関連付けて記憶し、前記混練装置から排出された前記混練砂を混練砂貯留ホッパに貯留し、該混練砂貯留ホッパから排出、搬送された前記混練砂を、造型砂として使用して造型装置にて造型を行い、前記造型装置に投入される前記造型砂の性状を測定し、前記混練砂貯留ホッパに貯留されている前記混練砂の量を測定し、測定された前記混練砂の量を基に、性状が測定されている造型砂に対応する前記混練バッチのバッチ数を算出し、算出された前記バッチ数を基に、測定された前記造型砂の性状と、記憶された前記混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、前記混練砂目標性状を補正する。

本発明によれば、混練制御を精度よく行うことができる混練砂の性状調整システム及び性状調整方法を、提供することが可能となる。

本発明の実施形態として示した混練砂の性状調整システムの概略構成図である。 本発明の実施形態として示した混練砂の性状調整システムにおける制御装置のブロック図である。 本発明の実施形態として示した混練砂の性状調整方法の説明図である。 図３の拡大図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態として示した混練砂の性状調整システム１の概略構成図である。砂型鋳造においては、砂型の中に鋳込まれた溶湯金属が凝固した後に、型として使用された砂が鋳物から分離され、回収砂として回収される。回収砂は、異物除去や砂冷却が行われた後に混練調整されて、混練砂となる。混練砂は造型装置に搬送されて、造型砂として、砂型の造型に再度使用される。この一連の再生工程において、混練砂の性状調整システム１は、特に生型鋳型における生型回収砂を混練し、混練砂の性状を調整する。

混練砂の性状調整システム１は、バッチ式の混練装置６と、混練中の混練砂の性状を測定する混練砂性状測定器７と、混練装置６へ水を注入する注水装置９と、混練装置６から排出された混練砂を貯留する混練砂貯留ホッパ１０と、混練砂貯留ホッパ１０から排出、搬送された混練砂を、造型砂として使用して造型を行う造型装置２４と、混練装置６内の混練砂の性状が、混練砂目標性状を満たすまで、注水装置９を注水制御する制御装置２５と、混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量を測定する混練砂量測定器１１、１２、１３、１４と、造型装置２４に投入される造型砂の性状を測定する造型砂性状測定器２３と、を備えている。

混練砂の性状調整システム１は、更に、造型装置２４に投入される造型砂を貯留する造型砂貯留ホッパ１８と、造型砂貯留ホッパ１８に貯留されている造型砂の量を測定する造型砂量測定器１９、２０、２１と、混練装置６への投入前の砂の温度を測定する、砂温度測定器４を備えている。

一般に生型砂の性状とは、水分、ＣＢ、圧縮強度、通気度、温度等を指す。造型性に最も大きく影響を及ぼすのは、ＣＢあるいは水分であるが、後述するように水分が同一でもＣＢが変化することから、本実施形態においては、混練砂の性状調整システム１の制御に使用する性状は、ＣＢ値であるものとする。

以下、混練砂の性状調整システム１を詳細に説明する。混練砂の性状調整システム１は、回収砂ホッパ２とベルトフィーダー３を備えている。回収砂ホッパ２には、鋳物から分離され、異物除去や砂冷却が行われた回収砂が貯留されている。ベルトフィーダー３は、回収砂ホッパ２の下に設けられている。回収砂ホッパ２内に貯留されている回収砂は、一定量が計量されて切り出され、回収砂ホッパ２に設けられた回収砂排出口（図示無し）から、ベルトフィーダー３に対して排出される。ベルトフィーダー３に排出された回収砂は、後述する回収砂計量ホッパ５へと搬送される。

砂温度測定器４は、本実施形態においては、回収砂水分温度測定器４である。回収砂水分温度測定器４は、ベルトフィーダー３上に設けられている。ベルトフィーダー３上を搬送される回収砂は、回収砂水分温度測定器４によって、水分量と温度が測定される。回収砂水分温度測定器４には、後述する制御装置２５が電気的に接続されており、回収砂水分温度測定器４によって測定された回収砂の水分量と温度は、制御装置２５に送信される。

混練砂の性状調整システム１は、回収砂計量ホッパ５を備えている。ベルトフィーダー３によって搬送された回収砂は、回収砂計量ホッパ５に供給されて、貯留される。回収砂計量ホッパ５が一杯になると、回収砂計量ホッパ５は、貯留された回収砂を一回の混練バッチとして、図示しない排出口から、回収砂計量ホッパ５の下方に設けられている混練装置６へ排出する。

混練装置６は、上部に設けられた図示しない開口を介して、回収砂計量ホッパ５の排出する一回の混練バッチ分の回収砂を受領し、混練して、混練砂を生成する。混練砂の性状調整システム１は、水源８を備えている。この水源８は、注水装置９を介して混練装置６に接続されており、混練装置６において混練を開始するに際し、混練装置６は、水源８から供給される水により注水される。本実施形態において、注水装置９は注水弁である。注水装置９には、後述する制御装置２５が電気的に接続されている。注水装置９は、水源８から混練装置６に供給される水の量が、制御装置２５の算出した適切な水量となるように、制御装置２５によって制御されている。

混練砂性状測定器７は、混練装置６の側面に取り付けられている。混練砂性状測定器７は、混練装置６において混練が開始されて所定時間経過した後に、混練中の混練砂を採取し、混練砂の性状を測定する。混練砂性状測定器７には、後述する制御装置２５が電気的に接続されており、混練砂性状測定器７によって測定された混練砂の性状は、制御装置２５に送信される。

混練装置６と注水装置９は、後述するように、混練砂性状測定器７によって測定された混練砂の性状が、制御装置２５が管理する混練砂目標性状となるまで、注水、性状測定と混練を繰り返すように、制御装置２５によって制御されている。これにより、混練装置６は、制御装置２５が管理する混練砂目標性状を混練砂が満たすまで、混練を続ける。混練中の砂の性状が混練砂目標性状に達すると、混練砂性状測定器７がその時の測定値を制御装置２５に送信した後、混練装置６の下方に設けられた図示しない排出口から、混練が終了した混練砂を、混練装置６の下方に設けられている混練砂貯留ホッパ１０へ排出する。

混練装置６は、後述する混練砂貯留ホッパ１０内に貯留された混練砂の量が１回の混練バッチ分に満たない場合、すなわち、後述する混練砂レベル計Ｍ１２よりも貯留されている混練砂の上面が低い位置にある場合に、制御装置２５から混練要求を受信して、回収砂計量ホッパ５から１回の混練バッチ分の回収砂を受領して混練し、混練砂貯留ホッパ１０へ混練砂を排出するように、制御装置２５によって制御されている。

混練砂貯留ホッパ１０は、上部に設けられた図示しない開口を介して、混練が終了した混練砂を受領し、貯留する。混練砂の性状調整システム１は、ベルトコンベア１５、１６を備えている。混練砂貯留ホッパ１０とベルトコンベア１５、１６は、後述する造型砂貯留ホッパ１８内に格納された造型砂が造型砂貯留ホッパ１８の半分よりも少なくなった場合、すなわち、後述する造型砂レベル計Ｍ２０よりも造型砂の上面が低い位置にある場合に、混練砂貯留ホッパ１０が図示しない混練砂供給口から一定量だけの混練砂をベルトコンベア１５上に排出し、ベルトコンベア１５が排出された混練砂を搬送するように、制御装置２５によって制御されている。ベルトコンベア１５によって搬送された混練砂は、更にベルトコンベア１６によって搬送される。

混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量は、混練装置６からの混練砂の受領と、ベルトコンベア１５に対する混練砂の排出により、刻々と変化する。混練砂量測定器１１、１２、１３、１４は、この混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量を測定する。すなわち、混練砂量測定器１１、１２、１３、１４は、混練砂貯留ホッパ１０内に貯留された混練砂の上面の位置を測定するレベル計である。

より詳細には、混練砂量測定器１１、１２、１３、１４は、混練砂レベル計Ｈ１１、混練砂レベル計Ｍ１２、混練砂レベル計ＭＬ１３、及び、混練砂レベル計Ｌ１４を備えている。これらの混練砂レベル計１１、１２、１３、１４は、混練砂貯留ホッパ１０の側面の、各々異なる高さに配設されており、貯留された混練砂の上面が、各混練砂レベル計１１、１２、１３、１４に対応する高さ位置よりも上に位置するか否かを検出することにより、混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量を測定する。

混練砂貯留ホッパ１０は、２回分の混練バッチに相当する量の混練砂を格納可能な容量を備えており、混練砂レベル計Ｈ１１は、混練砂貯留ホッパ１０内に２回分の混練バッチ相応の混練砂が格納されている時に砂を検出可能な高さ位置に設けられている。混練砂レベル計Ｍ１２は、混練砂貯留ホッパ１０内に１回分の混練バッチ相応の混練砂が格納されている時に砂を検出可能な高さ位置に設けられている。混練砂レベル計ＭＬ１３は、混練砂レベル計Ｍ１２の高さ位置から、後述する造型砂貯留ホッパ１８に設けられた造型砂レベル計Ｈ１９に相当する量よりも少なく造型砂レベル計Ｍ２０に相当する量よりも多い量を減じた位置に、設けられている。混練砂レベル計Ｌ１４は、混練砂貯留ホッパ１０が空になったことを検出可能な高さ位置に設けられている。

混練砂レベル計１１、１２、１３、１４には、後述する制御装置２５が電気的に接続されており、混練砂レベル計１１、１２、１３、１４の各々によって測定された混練砂の量は、制御装置２５に送信される。

混練砂の性状調整システム１は、ベルトコンベア１６の終端の下方に、解砕装置１７を備えている。混練砂貯留ホッパ１０に貯留された混練砂は、上記のように、ベルトコンベア１５、１６によって搬送されて、解砕装置１７に供給される。解砕装置１７は、供給された混練砂の砂塊を解砕する。混練砂の砂塊とは、混練時あるいは搬送時に混練砂が突き固められて握り拳大程度の大きさになったもので、他の混練砂と同様の砂性状を備えている。解砕装置１７は、解砕装置１７の下方に設けられた図示しない排出口から、解砕した混練砂を、解砕装置１７の下方に設けられている造型砂貯留ホッパ１８へ、造型砂として排出する。

造型砂貯留ホッパ１８は、上部に設けられた図示しない開口を介して、造型砂を受領し、貯留する。混練砂の性状調整システム１は、ベルトコンベア２２を備えている。造型砂貯留ホッパ１８内に貯留されている造型砂は、造型砂貯留ホッパ１８に設けられた造型砂排出口（図示無し）から、一回の造型に必要な量の造型砂が適切な間隔を置いて切り出されて、このベルトコンベア２２に対して順次供給される。ベルトコンベア２２は、造型砂貯留ホッパ１８に貯留された造型砂の量が、後述する造型砂レベル計Ｌ２１以上であって、造型装置２４から砂の要求があった場合に、造型装置２４に対して砂を排出するように、制御装置２５によって制御されている。

造型砂貯留ホッパ１８に貯留されている造型砂の量は、解砕装置１７からの造型砂の排出と、ベルトコンベア２２に対する造型砂の供給により、刻々と変化する。造型砂量測定器１９、２０、２１は、この造型砂貯留ホッパ１８に貯留されている造型砂の量を測定する。すなわち、造型砂量測定器１９、２０、２１は、造型砂貯留ホッパ１８内に貯留された造型砂の上面の位置を測定するレベル計である。

より詳細には、造型砂量測定器１９、２０、２１は、造型砂レベル計Ｈ１９、造型砂レベル計Ｍ２０、及び、造型砂レベル計Ｌ２１を備えている。これらの造型砂レベル計１９、２０、２１は、造型砂貯留ホッパ１８の側面の、各々異なる高さに配設されており、貯留された造型砂の上面が、各造型砂レベル計１９、２０、２１に対応する高さ位置よりも上に位置するか否かを検出することにより、造型砂貯留ホッパ１８に貯留されている造型砂の量を測定する。

造型砂貯留ホッパ１８は、１回分の混練バッチに相当する量の１／４程度の造型砂を格納可能な容量を備えている。造型砂レベル計Ｈ１９は、ベルトコンベア１５上を搬送される混練砂が造型砂貯留ホッパ１８に投入されて、造型砂貯留ホッパ１８が一杯になった時に、砂を検出可能な高さ位置に設けられている。造型砂レベル計Ｍ２０は、造型砂貯留ホッパ１８内の砂の量が半分になった時に、砂を検出可能な高さ位置に設けられている。造型砂レベル計Ｌ２１は、造型砂貯留ホッパ１８が空になったことを検出可能な高さ位置に設けられている。

造型砂レベル計１９、２０、２１には、後述する制御装置２５が電気的に接続されており、造型砂レベル計１９、２０、２１の各々によって測定された造型砂の量は、制御装置２５に送信される。

造型砂性状測定器２３は、ベルトコンベア２２上に設けられている。造型砂性状測定器２３は、上記のように、造型装置２４に投入される造型砂の性状を測定する。本実施形態においては特に、造型砂性状測定器２３は、造型砂貯留ホッパ１８から排出された時点における、すなわち、ベルトコンベア２２上を搬送される造型砂の性状を測定している。造型砂性状測定器２３には、後述する制御装置２５が電気的に接続されており、造型砂性状測定器２３によって測定された造型砂の性状は、制御装置２５に送信される。

造型装置２４は、ベルトコンベア２２の終端の下方に設けられている。造型砂貯留ホッパ１８に貯留された造型砂は、上記のように、ベルトコンベア２２によって搬送されて、造型装置２４に供給される。造型装置２４は、供給された造型砂を用いて造型する。

上記したように、回収砂水分温度測定器４によって測定された回収砂の水分量と温度、混練砂性状測定器７によって測定された混練砂の性状、混練砂レベル計１１、１２、１３、１４の各々によって測定された混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量、造型砂レベル計１９、２０、２１の各々によって測定された造型砂貯留ホッパ１８に貯留されている造型砂の量、及び、造型砂性状測定器２３によって測定された造型砂の性状は、制御装置２５に送信される。制御装置２５は、これらの測定値を受信し、後述する演算を行い、その結果を基に、注水装置９、混練装置６、混練砂貯留ホッパ１０、及び、ベルトコンベア１５、１６、２２を制御する。

図２は、制御装置２５のブロック図である。制御装置２５は、各混練バッチのバッチ数と、当該混練バッチにおける混練砂性状測定器７により測定された混練砂性状を、関連付けて記憶する記憶部３０と、混練砂量測定器１１、１２、１３、１４によって測定された混練砂の量を基に、造型砂性状測定器２３によって性状が測定されている造型砂に対応する混練バッチのバッチ数を算出する造型砂バッチ数算出部３１と、算出されたバッチ数を基に、造型砂性状測定器２３により測定された造型砂性状と、記憶部３０に記憶された混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、混練砂目標性状を補正する補正部３２とを備える。

記憶部３０は、回収砂計量ホッパ５から混練装置６へ回収砂が供給された回数を計測する等の方法によって、内部で混練バッチ数を計測している。混練砂性状測定器７は、混練中の適切な時間に、及び、混練中の混練砂の性状が混練砂目標性状に達した際に、その測定値を混練砂性状として制御装置２５に送信する。記憶部３０は、混練中の混練砂の性状が混練砂目標性状に達した際に混練砂性状測定器７から送信された混練砂性状と、混練バッチ数を、関連付けて保持している。

記憶部３０は、更に、各混練バッチのバッチ数と、当該混練バッチにおける、砂温度測定器、すなわち回収砂水分温度測定器４により測定された温度を、更に関連付けて記憶する。回収砂水分温度測定器４は、１回分の混練バッチに対して複数回、水分量と温度を測定し、制御装置２５へ測定結果を送付する。記憶部３０は、この１回分の混練バッチに対応する複数の水分量と温度に対して、水分量の平均値と温度の平均値を算出し、これらの平均値を、当該混練バッチに対応する水分量と温度として、混練バッチ数と関連付けて保持している。

これにより、記憶部３０は、混練バッチ数、当該混練バッチ数における混練砂性状、及び、当該混練バッチ数に対応する回収砂の水分量と温度を、対応付けて保持している。記憶部３０は、更に、次に説明する造型砂バッチ数算出部３１によって算出される、造型砂性状測定器２３によって性状が測定された造型砂に対応する混練バッチ数を基にして、造型砂性状測定器２３によって測定された造型砂性状を混練バッチ数と関連付けて保持している。

造型砂バッチ数算出部３１は、造型砂貯留ホッパ１８から排出されてベルトコンベア２２上に位置し、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されている造型砂が、記憶部３０に記憶されたどの混練バッチに相当するのかを算出する。

背景技術において説明したように、水分の蒸発や時間経過によって、砂の性状は変化する。そのため、造型砂性状測定器２３で造型砂の性状を測定する時点における実際の測定値、すなわち造型砂性状は、造型砂の目標とされる性状とは異なる値となることが多く、すなわち、両者には差異が発生する。この差異を補正するには、造型砂性状測定器２３で測定対象とされている造型砂が、混練装置６で混練された時点における性状を特定し、それらの変化量を把握する必要がある。造型砂バッチ数算出部３１は、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されている造型砂に対応する混練バッチ数を算出することで、上記の変化量の把握を可能としている。

造型砂バッチ数算出部３１における、造型砂に対応する混練バッチ数の算出は、上記のように、混練砂量測定器１１、１２、１３、１４によって測定された混練砂の量を基に行われる。

まず、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されているときに、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂レベル計ＭＬ１３未満である場合を説明する。上記のように、混練砂レベル計Ｍ１２は、混練砂貯留ホッパ１０内に１混練バッチ分の混練砂が貯留されている時に砂を検出可能な高さ位置に設けられており、混練砂レベル計ＭＬ１３は、混練砂レベル計Ｍ１２の少し低い位置に設けられている。つまり、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂レベル計ＭＬ１３よりも少ない状態は、混練砂貯留ホッパ１０に一時的に、ある１回分の混練バッチ分の砂が入った状態から、この１回分の混練バッチの一部分の混練砂がベルトコンベア１５、１６を介して排出された結果、混練砂貯留ホッパ１０にはこの１回分の混練バッチ分より少ない分量の砂しか入っていない状態である。したがって、ベルトコンベア１５、１６、２２上に位置して現在性状が測定されている造型砂は、現在混練砂貯留ホッパ１０に貯留している混練砂、及び、造型砂貯留ホッパ１８から造型装置２４に供給される造型砂と同じ混練バッチに属するもの、すなわち、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチであると推定することができる。

他方、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されているときに、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂レベル計ＭＬ１３以上である場合は、以下のとおりである。後述するように、混練装置６は、混練砂レベル計Ｍ１２よりも混練砂の上面が低い位置にある場合に、次の混練バッチを混練して混練砂貯留ホッパ１０へ混練砂を供給するように、制御装置２５によって制御されている。すなわち、混練砂貯留ホッパ１０内に、混練砂レベル計Ｍ１２よりも混練砂の上面が上に位置する場合においては、ベルトコンベア１５、１６、２２上に位置して現在性状が測定されている造型砂、及び、造型砂貯留ホッパ１８から造型装置２４に供給される造型砂と同じ混練バッチに属する、混練砂貯留ホッパ１０内の下側に貯留されている混練バッチに属する砂と、当該混練バッチの後に新たに混練された、混練砂貯留ホッパ１０の上側に貯留されている混練バッチに属する砂が混在している。したがって、この場合には、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチ、すなわち上側に貯留されている混練バッチの、一回前に混練された混練バッチ、すなわち下側に貯留されている混練バッチに属する混練砂であると推定することができる。

実際には、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂貯留ホッパ１０の半分以上ある場合の判定は、混練砂レベル計Ｍ１２ではなく、混練砂レベル計ＭＬ１３を用いて、混練砂レベル計ＭＬ１３の上に混練砂の上面が位置しているか否かで行っている。これは、混練砂貯留ホッパ１０から造型装置２４に投入されるまでの貯留砂量を考慮したものである。

補正部３２は、上記のように、造型砂バッチ数算出部３１によって算出されたバッチ数を基に、造型砂性状測定器２３により測定された造型砂性状と、記憶部３０に記憶された混練砂性状を関連付ける。すなわち、補正部３２は、記憶部３０に記憶されている混練バッチ数の値を介して、造型装置２４に供給されている造型砂の造型砂性状と、当該造型砂が混練装置６で混練されていた時の混練砂性状、及び、当該造型砂が回収砂計量ホッパ５に供給される時点における水分量と温度を関連付けて把握し、造型砂性状を関連付けられた混練バッチ数に関連付けて記憶部３０に記憶させる。

これにより、砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されている造型砂の、混練装置６において混練されていた時からの性状の変化量を把握することができる。補正部３２は、この変化量を基に、混練装置６における混練砂目標性状を補正する。すなわち、補正部３２は、造型砂性状と混練砂性状の差分を、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で除して補正係数を算出し、補正係数に対して次に混練する混練バッチの砂の温度を乗じた値を基に、次に混練する混練バッチの混練砂目標性状を補正する。

より詳細には、補正部３２は、対応付けられた造型砂性状と混練砂性状との差分を求め、同様に対応付けられている、回収砂水分温度測定器４によって測定された温度でこの差分を除して、回収砂水分温度測定器４による温度測定時の回収砂の温度と、混練砂が造型されるまでの間の変化量との関係を変化関数として求め、保持する。次回の混練においては、その次回の混練バッチの回収砂水分温度測定器４において測定された回収砂温度に、変化関数を乗じた値を、補正係数として造型砂目標性状に加算して新たな混練砂目標性状とし、この新たな混練砂目標性状を基に混練する。

ここで、回収砂水分温度測定器４で測定した回収砂の温度を、補正係数の算出に使用している。これは、以下のような理由に基づいている。上記のように、生型砂の混練から造型までにおける砂性状の変化要因としては、水分の蒸発と時間経過が挙げられる。

水分の蒸発に関しては、砂の温度、雰囲気の温度・湿度、経過時間が影響する。混練砂の搬送過程において、水分が多く蒸発するのは、混練砂が雰囲気空気と多く接触するベルトコンベア上である。混練砂を貯蔵するホッパは概ね密閉構造で内部の空気の湿度は１００％に近いため、ホッパにおける水分の蒸発は少ない。ベルトコンベア上における水分蒸発は、雰囲気の温度・湿度よりも、砂の温度により大きく影響される。水分が蒸発すると、生型砂の粘結材であるベントナイトの水分量が低下し、ベントナイトの粘結力が低下する。ベントナイトの粘結力が低下すると砂粒子の拘束力も低下して、鋳型の型欠け、溶湯への砂の巻き込みによる砂カミなどの原因となる。なお、混練砂の温度変化は、混練機に投入される回収砂の温度に大きく依存するが、混練にはそれほど依存しない。

また、時間経過による変化については、水を加えて混練した生型砂は、時間経過とともに水分量が変化しなくとも、ＣＢ値が低下し圧縮強度が上昇することが「熟成」効果として広く知られている。この変化は、混練時の水分添加率が多いほど大きくなることが知られている。混練時の水分添加率が多くなるのは、混練機に投入される回収砂の水分が低いためである。回収砂の水分が低くなるのは、回収砂の温度が高く混練機に到達するまでに多くの水分が蒸発したためである。この場合、混練機に到達した回収砂の温度が高い傾向にある。

以上のように、砂性状の２つの変化要因の双方とも、回収砂の温度の影響が大きい。したがって、本実施形態においては、造型砂性状と混練砂性状との差分を、混練機に投入した回収砂の温度で除することにより、回収砂の温度を反映した補正係数を使用している。

補正部３２は、より詳細には、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で差分を除した値の移動平均を算出し、移動平均を補正係数として使用する。すなわち、本実施形態においては、造型砂性状と混練砂性状との差分を回収砂の温度で除した後、この値の移動平均を算出したものを、実際には補正係数として使用している。本実施形態においては、特に混練機がバッチ式であるため、造型砂性状測定器２３による造型砂の性状の測定を、１回分の混練バッチに対して複数回行うことになる。すると、１回分の混練バッチに対しても、混練砂の性状測定時から造型砂の性状測定時までの時間が異なってしまう。上記したように、混練から造型までの経過時間によっても砂性状の変化度合いが異なるため、補正係数の移動平均をとり、経過時間の影響を低減している。

移動平均を算出する対象となるデータ数は、３〜２０回程度の混練バッチ回数が好ましく、１回分の混練バッチで例えば４回造型砂性状を測定するとすればデータ数は、１２〜８０個データとなる。移動平均を算出するデータの混練バッチ数が３回より少ないと、長時間付着していた砂が落下して混入した場合などの特異な砂性状の影響が大きくなり精度のよい補正ができない。また、移動平均を算出するデータの混練バッチ数が２０回より多いと、鋳込み溶湯量、中子使用量の変化などにより変動する砂性状への追従が遅れ、精度のよい補正ができない。

補正係数の移動平均の算出に対応して、変化関数も、補正係数の移動平均の算出と対応する範囲で履歴を残し、使用している。例えば８１個目等の、使用上限を超えた、古い補正係数や変化関数は、試用されないため破棄される。

なお、本実施形態においては、混練砂目標性状は、混練装置６である混練バッチの混練を開始するにあたり、その混練バッチの混練開始以前のデータのみを用いて算出される。その混練バッチの混練中に、新たな造型砂性状に関する測定データが制御装置２５に送信されたとしても、現在混練中の混練バッチの混練砂目標性状は更新されない。新たな測定データは、次の混練バッチの混練砂目標性状の算出において、初めて使用される。また、混練砂の性状調整システム１を起動した直後においては、混練砂の性状調整システム１の起動時に、すなわち前回停止した時に記憶されているデータのうち、上記範囲内の最新のデータを使用して、混練砂目標性状が算出される。

制御装置２５は、制御部３３を備えている。制御部３３は、注水装置９、混練装置６、混練砂貯留ホッパ１０、及び、ベルトコンベア１５、１６、２２を制御する。制御装置２５は、混練装置６に対する注水制御と、混練砂の性状調整システム１全体を通した砂の搬送制御の、主に２種類の制御を行っている。

まず、注水制御について説明する。制御部３３は、混練装置６における混練の開始に際し、注水装置９を制御して水源８から水を混練装置６に注水する。この時の柱水量は、混練対象となる混練バッチに対して、回収砂水分温度測定器４で測定した回収砂の水分量、温度の測定値を記憶部３０から検索し、この砂を目標となる混練砂性状にするための水量を算出することで導出される。

また、混練装置６における混練開始から所定の時間が経過した後、混練砂性状測定器７によって混練砂性状が測定されて、制御装置２５に送信される。制御部３３は、この測定値が、補正部３２が算出した混練砂目標性状に未達の場合に、未達分の注水量を演算し、注水装置９を制御して追加注水を行う。その後、再度、所定の時間が経過した後、混練砂性状測定器７で混練砂性状を測定する。この制御を混練砂性状が目標値に達するまで繰り返す。

次に、砂搬送制御について説明する。制御部３３は、混練装置６における混練が終了して、混練砂の混練砂貯留ホッパ１０への排出が完了した時点以降において、混練砂貯留ホッパ１０における混練砂の量が混練砂レベル計Ｍ１２に満たない場合には、次のバッチを混練するように、混練装置６を制御する。

また、制御部３３は、ベルトコンベア１５、１６を次のように制御する。制御部３３は、混練砂貯留ホッパ１０の混練砂レベル計Ｌ１４以上に混練砂の上面の高さが位置しており、すなわち、混練砂貯留ホッパ１０が空ではない状態であって、かつ、造型砂貯留ホッパ１８内の造型砂の上面の高さが、造型砂レベル計Ｍ２０より低い位置にあるときに、ベルトコンベア１５、１６を起動する。

制御部３３は、混練砂が解砕装置１７を経て造型砂貯留ホッパ１８に導入されて貯留され、造型砂貯留ホッパ１８の造型砂の上面の高さが造型砂レベル計Ｈ１９に達すると、混練砂貯留ホッパ１０からの混練砂の排出を停止する。混練砂貯留ホッパ１０からの混練砂の排出が停止すると、ベルトコンベア１５、１６へ混練砂が供給されなくなるため、所定の時間が経過した後、ベルトコンベア１５、１６上の混練砂の搬送が完了した時点で、ベルトコンベア１５、１６を停止するように、制御部３３はベルトコンベア１５、１６を制御する。

更に、制御部３３は、ベルトコンベア２２を次のように制御する。制御部３３は、造型砂貯留ホッパ１８に貯留された造型砂の上面の高さが、造型砂レベル計Ｌ２１以上である場合に、造型装置２４から砂の要求があると、砂の要求がなくなるまで、造型装置２４に造型砂を供給するよう、ベルトコンベア２２を制御する。

造型装置２４は、ベルトコンベア２２を介して供給された造型砂が１回の造型分に達すると、造型砂の要求を停止し、造型を行う。造型が進み、次の造型に使用する造型砂の受け入れが可能になると、造型装置２４が再度、造型砂を要求するので、制御部３３は、ベルトコンベア２２を再度稼働させて、造型装置２４に造型砂を供給するように制御する。

造型が繰り返し行われ、造型砂貯留ホッパ１８内の造型砂の上面の高さが造型砂レベル計Ｍ２０を下回ると、上記したようにベルトコンベア１５、１６を稼働させて、造型砂貯留ホッパ１８へ混練砂を搬送するように制御する。

次に、上記の混練砂の性状調整システム１を使用して、混練砂の性状を調整する方法を説明する。

本実施形態における混練砂の性状調整方法は、バッチ式の混練装置６内の混練砂の性状が混練砂目標性状を満たすまで、混練装置６へ水を注入しながら、混練装置６により混練砂を混練し、混練された混練砂の性状を測定して、混練バッチのバッチ数と、測定された混練砂性状を、関連付けて記憶し、混練装置６から排出された混練砂を混練砂貯留ホッパ１０に貯留し、混練砂貯留ホッパ１０から排出、搬送された混練砂を、造型砂として使用して造型装置２４にて造型を行い、造型装置２４に投入される造型砂の性状を測定し、混練砂貯留ホッパ１０に貯留されている混練砂の量を測定し、測定された混練砂の量を基に、性状が測定されている造型砂に対応する混練バッチのバッチ数を算出し、算出されたバッチ数を基に、測定された造型砂の性状と、記憶された混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、混練砂目標性状を補正する。以下、本方法を、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。

図３は、混練砂の性状調整方法の説明図である。本図は、左側に列挙した回収砂計量ホッパ５、混練装置６、混練砂貯留ホッパ１０、造型砂貯留ホッパ１８、及び、造型装置２４の各装置の動作過程における、砂の量の推移を表すものである。図３の横軸は時間の経過を、縦軸は貯留されている砂の量を、それぞれ示している。図３において、Ｂ１乃至Ｂ４は、混練バッチ数を示しており、Ｂ１は１つめの混練バッチ数に相当する砂を、Ｂ２は２つめの混練バッチ数に相当する砂を、それぞれ示している。Ｂ３、Ｂ４も同様である。また、Ｍ１乃至Ｍ１８は、造型砂性状測定器２３における造型砂性状の測定タイミングを示すものであり、Ｍ１は１回目の測定、Ｍ２は２回目の測定を、それぞれ示している。Ｍ３以降も同様である。図４は、図３の、混練砂の性状調整システム１稼動開始直後における、造型砂貯留ホッパ１８と造型装置２４に関連する部分の拡大図である。

まず、回収砂ホッパ２が、回収砂ホッパ２に貯留されている回収砂を一定量計量して切り出し、ベルトフィーダー３に供給する。回収砂水分温度測定器４は、ベルトフィーダー３に供給された回収砂の水分量と温度を測定する。ベルトフィーダー３は、回収砂を回収砂計量ホッパ５へ搬送する。回収砂計量ホッパ５は、混練装置６の１回分の混練バッチに相当する回収砂を計量して、回収砂計量ホッパ５が一杯になると、ベルトフィーダー３を停止して、回収砂ホッパ２からの回収砂の切り出しを停止する。図３においては、回収砂計量ホッパ５の混練バッチＢ１乃至Ｂ４の、砂量が徐々に上昇している部分が、本工程に相当する。

回収砂水分温度測定器４は、測定した回収砂の水分量と温度を、１回分の混練バッチに当たり複数回、制御装置２５に送信する。制御装置２５の記憶部３０は、内部で計測している混練バッチ数と、当該混練バッチ数に対応する複数の水分量及び温度の各々の平均値を、関連付けて記憶する。記憶部３０は、更に、後述するように、混練砂性状測定器７によって測定された当該バッチ数に対応する混練砂性状と、造型砂性状測定器２３によって測定された当該バッチ数に対応する造型砂性状を、混練バッチ数と関連付けて保持している。

回収砂計量ホッパ５は、一杯になると、その状態を維持し、混練砂貯留ホッパ１０の砂の量が混練砂レベル計Ｍ１２よりも少ない場合に、混練装置６からの要求に応じて、貯留された回収砂を一回の混練バッチとして混練装置６へ供給する。図３においては、混練砂貯留ホッパ１０において砂の量が混練砂レベル計Ｍ１２よりも低くなる３回のタイミングで、制御部３３が混練装置６に混練要求を送信し、それに応じて混練バッチＢ２、Ｂ３、Ｂ４の混練が開始されている部分が、本工程に相当する。

回収砂計量ホッパ５が空になると、混練装置６が連続混練する設定とされている場合においては、次の混練バッチ分の回収砂を、回収砂計量ホッパ５が計量する。回収砂水分温度測定器４は、次の混練バッチ分の測定を行い、結果を制御装置２５に送信する。図３においては、回収砂計量ホッパ５に貯留されている混練バッチＢ１乃至Ｂ４の各々が、混練装置６へ搬送されている部分、及び、例えば混練バッチＢ１が搬送されて空になっている回収砂計量ホッパ５に対して、混練バッチＢ２が投入され、砂量が再度、徐々に上昇している部分が、本工程に相当する。

次に、制御装置２５の造型砂バッチ数算出部３１が、現在造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されている造型砂に対応する混練バッチ数を算出し、補正部３２がこの結果を基に補正係数を算出して、混練砂目標性状を策定する。図３の、混練バッチＢ１、Ｂ２の場合においては、混練砂の性状調整システム１が起動された直後であり、混練バッチＢ１、Ｂ２の混練が開始される時点において、現在造型砂性状測定器２３による測定が一度もなされていないため、混練砂の性状調整システム１の起動時に、すなわち前回停止した時に記憶されているデータを使用して、混練砂目標性状を算出する。ここでは、混練開始前に造型砂性状測定器２３による造型砂性状の測定が行われ、混練砂目標性状の算出に造型砂性状が使用されている、混練バッチＢ３、Ｂ４の場合を詳説する。

上記したように、造型砂バッチ数算出部３１は、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されているときに、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂レベル計ＭＬ１３未満である場合には、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチであると推定する。また、造型砂バッチ数算出部３１は、造型砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されているときに、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が混練砂レベル計ＭＬ１３以上である場合には、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチの、一回前に混練された混練バッチであると推定する。

まず、Ｍ１においては、Ｍ１の測定時点において、混練砂貯留ホッパ１０における混練砂の上面の位置が、混練砂レベル計ＭＬ１３より低くなっているため、造型砂バッチ数算出部３１は、Ｍ１において測定中の造型砂は、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチ、すなわち混練バッチＢ１であると推定する。Ｍ２乃至Ｍ５においては、これらの測定時点において、混練砂貯留ホッパ１０における混練砂の上面の位置が、混練砂レベル計ＭＬ１３より高くなっているため、造型砂バッチ数算出部３１は、Ｍ２乃至Ｍ５において測定中の造型砂は、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチＢ２の、１回前に混練された混練バッチ、すなわち混練バッチＢ１であると推定する。

Ｍ６においては、Ｍ６の測定時点において、混練砂貯留ホッパ１０における混練砂の上面の位置が、混練砂レベル計ＭＬ１３より低くなっているため、造型砂バッチ数算出部３１は、Ｍ６において測定中の造型砂は、最も近い時間に混練装置６から排出された混練バッチ、すなわち混練バッチＢ２であると推定する。

以降、同様に、造型砂バッチ数算出部３１は、Ｍ７乃至Ｍ９は混練バッチＢ２に、Ｍ１０乃至Ｍ１３は混練バッチＢ３に、及び、Ｍ１４乃至Ｍ１８は混練バッチＢ４に、各々対応されるものと、Ｍ１乃至Ｍ１８における各測定値が造型砂バッチ数算出部３１に送信された時点で随時、推定する。

その後、補正部３２が、造型砂バッチ数算出部３１によって算出されたバッチ数を基に、造型砂性状測定器２３により測定された造型砂性状と、記憶部３０に記憶された混練砂性状を関連付ける。すなわち、補正部３２は、記憶部３０に記憶されている混練バッチ数の値を介して、造型装置２４に供給されている造型砂の造型砂性状と、当該造型砂が混練装置６で混練されていた時の混練砂性状、及び、当該造型砂が回収砂計量ホッパ５に供給される時点における水分量と温度を関連付けて把握し、造型砂性状を対応付けられた混練バッチ数に関連付けて記憶部３０に記憶させる。補正部３２は、更に、造型砂性状と混練砂性状の差分を、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で除して補正係数を算出し、補正係数に対して次に混練する混練バッチの砂の温度を乗じた値を基に、次に混練する混練バッチの混練砂目標性状を補正する。

より詳細には、補正部３２は、対応付けられた造型砂性状と混練砂性状との差分を求め、同様に対応付けられている、回収砂水分温度測定器４によって測定された温度でこの差分を除して、回収砂水分温度測定器４による温度測定時の回収砂の温度と、混練砂が造型されるまでの間の変化量との関係を変化関数として求め、保持する。次回の混練においては、その混練バッチの回収砂水分温度測定器４において測定された回収砂温度に、変化関数を乗じた値を、補正係数として造型砂目標性状に加算して新たな混練砂目標性状とし、この新たな混練砂目標性状を基に混練する。

補正部３２は、より詳細には、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で差分を除した値の移動平均を算出し、移動平均を補正係数として使用する。すなわち、本実施形態においては、造型砂性状と混練砂性状との差分を回収砂の温度で除した後、この値の移動平均を算出したものを補正係数として使用している。

例えば、混練バッチＢ３は、その混練を開始する時点において、造型砂性状測定器２３はＭ１乃至Ｍ４の４回にわたり、造型砂性状の測定結果を制御装置２５に送信している。したがって、補正部３２は、この４回分の造型砂性状の各々に対し、造型砂バッチ数算出部３１によって算出された混練バッチ数を基に対応する混練砂性状と回収砂の温度を検索し、Ｍ１乃至Ｍ４の各測定結果に対して、造型砂性状と混練砂性状の差分を、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で除した後に、必要に応じて混練砂の性状調整システム１の前回停止時に記憶されたデータを併せて使用して、移動平均を算出することにより、補正係数を算出する。この補正係数を、造型砂目標性状に加算して、混練バッチＢ３の混練砂目標性状とする。

また、例えば、混練バッチＢ４は、その混練を開始する時点において、造型砂性状測定器２３はＭ５乃至Ｍ１０の６回にわたり、造型砂性状の測定結果を制御装置２５に送信している。したがって、補正部３２は、この６回分の造型砂性状の各々に対し、対応する混練砂性状と回収砂の温度を検索し、Ｍ５乃至Ｍ１０の各測定結果に対して、造型砂性状と混練砂性状の差分を、算出された混練バッチ数に関連付けられた温度で除した後に、必要に応じて混練砂の性状調整システム１の前回停止時に記憶されたデータや、混練バッチＢ３の混練砂目標性状の算出において使用したＭ１乃至Ｍ４に関する結果を併せて使用して、移動平均を算出することにより、補正係数を算出する。この補正係数を、造型砂目標性状に加算して、混練バッチＢ４の混練砂目標性状とする。

上記のように補正部３２が混練砂目標性状を策定した後、混練装置６が混練を行う。混練の開始に際し、制御装置２５の制御部３３は注水装置９を制御して、水源８から水を混練装置６に注水する。この時の柱水量は、混練対象となる混練バッチに対して、回収砂水分温度測定器４で測定した回収砂の水分量、温度の測定値を記憶部３０から検索し、この砂を、補正部３２で算出した、目標となる混練砂性状にするための水量を算出することで導出される。

混練装置６における混練開始から所定の時間が経過した後、混練砂性状測定器７が混練砂性状を測定し、制御装置２５に送信する。制御部３３は、この測定値が、補正部３２が算出した混練砂目標性状に未達の場合に、未達分の注水量を演算し、注水装置９を制御して追加注水を行う。その後、再度、所定の時間が経過した後、混練砂性状測定器７で混練砂性状を測定する。この制御を混練砂性状が目標値に達するまで繰り返す。

混練砂性状が目標値に達すると、制御部３３は混練装置６の混練を停止する。また、記憶部３０は、混練砂性状が目標値に達した時点における混練砂の性状を、混練バッチ数と関連付けて保持する。その後、混練装置６は、混練が終了した混練砂を、混練砂貯留ホッパ１０へ供給する。図３においては、混練装置６で混練されている混練バッチＢ１乃至Ｂ４の各々が、混練砂貯留ホッパ１０へ排出されている部分が、本工程に相当する。

混練砂貯留ホッパ１０は、混練が終了した混練砂を貯留する。上記のように、混練装置６は、２回分の混練バッチに相当する混練砂を格納可能な容量を備えており、混練砂貯留ホッパ１０内の混練砂の量が混練砂レベル計Ｍ１２よりも少ない場合に回収砂を受領して混練するため、混練砂貯留ホッパ１０の容量を超えて混練砂が混練砂貯留ホッパ１０に供給されることはない。

制御部３３は、混練砂貯留ホッパ１０の混練砂レベル計Ｌ１４以上に混練砂の上面の高さが位置しており、すなわち、混練砂貯留ホッパ１０が空ではない状態であって、かつ、造型砂貯留ホッパ１８内の造型砂の上面の高さが、造型砂レベル計Ｍ２０より低い位置にあるときに、ベルトコンベア１５、１６を起動する。混練砂貯留ホッパ１０は、ベルトコンベア１５、１６上に混練砂を排出し、ベルトコンベア１５、１６は混練砂を解砕装置１７へと搬送する。

解砕装置１７は、供給された混練砂の砂塊を解砕し、造型砂貯留ホッパ１８へ、造型砂として供給する。制御部３３は、混練砂が解砕装置１７を経て造型砂貯留ホッパ１８に導入されて貯留され、造型砂貯留ホッパ１８の造型砂の上面の高さが造型砂レベル計Ｈ１９に達すると、混練砂貯留ホッパ１０からの混練砂の排出を停止する。制御部３３は、所定の時間が経過した後、ベルトコンベア１５、１６上の混練砂の搬送が完了した時点で、ベルトコンベア１５、１６を停止する。図３においては、造型砂貯留ホッパ１８の砂量が造型砂レベル計Ｈ１９から造型砂レベル計Ｍ２０へと減少した際に送信された要求に応じて、混練砂貯留ホッパ１０の砂量が減少し、造型砂貯留ホッパ１８の砂量が増加している部分、及び、造型砂貯留ホッパ１８の砂量が造型砂レベル計Ｈ１９に達すると、混練砂貯留ホッパ１０の砂量の減少が停止している部分が、本工程に相当する。

造型砂貯留ホッパ１８は、ベルトコンベア２２に対して造型砂を順次供給する。制御部３３は、造型砂貯留ホッパ１８に貯留された造型砂の量が、後述する造型砂レベル計Ｌ２１以上であって、造型装置２４から砂の要求があった場合に、造型装置２４に対して砂を供給するように、ベルトコンベア２２を制御する。造型砂性状測定器２３は、ベルトコンベア２２上を搬送される造型砂の性状を測定し、測定結果を制御装置２５に送信する。制御装置２５の造型砂バッチ数算出部３１は、上記したように、受信した性状を有する造型砂に対応する混練バッチ数を算出し、造型砂性状を対応する混練バッチに関連付けて記憶部３０に記憶させる。

造型装置２４は、ベルトコンベア２２を介して供給された造型砂が１回の造型分に達すると、造型砂の要求を停止し、造型を行う。造型が進み、次の造型に使用する造型砂の受け入れが可能になると、造型装置２４が再度、造型砂を要求するので、制御部３３は、ベルトコンベア２２を再度稼働させて、造型装置２４に造型砂を供給するように制御する。

造型が繰り返し行われ、造型砂貯留ホッパ１８内の造型砂の上面の高さが造型砂レベル計Ｍ２０を下回ると、上記したようにベルトコンベア１５、１６を稼働させて、造型砂貯留ホッパ１８へ混練砂を搬送するように制御する。

次に、上記の混練砂の性状調整システム１及び性状調整方法の効果について説明する。

上記の混練砂の性状調整システム１及び性状調整方法においては、砂性状測定器２３によって造型砂性状が測定されている造型砂に関して、この造型砂に対応する混練バッチ数を、混練砂貯留ホッパ１０に設けられた混練砂量測定器１１、１２、１３、１４によって測定した混練砂の量を基に、造型砂バッチ数算出部３１によって算出する。更に、算出された混練バッチ数を基に、造型砂性状と、混練砂性状、及び、混練装置６に投入される前の温度と関連付けている。すなわち、ある混練バッチの混練砂が造型砂として造型に供されるタイミングを搬送過程に貯留される砂量から求めることにより、砂性状が混練から造型までの間に変化する量を明確に把握することが可能となるため、その変化量によって混練砂の性状を制御することで、精度のよい混練制御が可能となる。

また、搬送過程に貯留する混練砂量を、混練砂貯留ホッパ１０に設けられた、砂の上面の位置を測定するレベル計である、混練砂量測定器１１、１２、１３、１４によって把握するため、上記した造型砂性状と混練砂性状の対応付けを正確に行うことが可能となり、これにより、精度のよい混練制御が可能となる。

また、造型砂性状と混練砂性状との差を、混練装置６に投入した回収砂の温度で除した補正係数を用いて混練砂目標性状を補正し、この混練砂目標性状に混練砂の性状が達するように混練を行うため、回収砂の温度に起因した砂の性状の変化に適切に対応することができ、したがって、精度のよい混練制御が可能となる。

また、性状として、造型性に最も影響を及ぼすＣＢ値を使用しているため、造型機に供給する生型砂の造型性の安定化を図ることができる。

また、混練砂目標性状を補正する補正係数の移動平均をとり、その移動平均を補正係数として混練砂目標性状を補正するので、異常な砂性状測定値の影響を低減し、精度のよい混練制御が可能となる。

なお、本発明の混練砂の性状調整システム１及び性状調整方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、性状は、ＣＢ値ではなく、水分量であってもよい。
また、上記実施形態においては、回収砂水分温度測定器４は、ベルトフィーダー３のベルト上に設置されているが、回収砂計量ホッパ５に設置しても構わない。
また、上記実施形態においては、回収砂計量ホッパ５は混練装置６の上方に設けられているが、下方に設置して、バケットエレベータで切り出した砂を上方に位置する混練装置６へと運搬しても構わない。他のホッパについても同様である。

また、上記実施形態においては、混練砂貯留ホッパ１０と造型装置２４が離れた位置に設けられており、混練砂貯留ホッパ１０からの混練砂を、ベルトコンベア１５、１６、解砕装置１７、造型砂貯留ホッパ１８、ベルトコンベア２２を介して、造型装置２４に供給している。これに替えて、混練砂貯留ホッパ１０の直下に造型装置２４の配置が可能な場合においては、混練砂貯留ホッパ１０から切り出された混練砂を受領するベルトコンベア１５上に造型砂性状測定器２３を設置して、ベルトコンベア１５から直接、造型装置２４に混練砂を供給するような構成も可能である。
この場合においては、動作過程における砂量の推移を示す図３においても、造型砂貯留ホッパ１８に関する部分を削除し、混練バッチの判定基準を混練砂レベル計Ｍ１２とすれば、混練砂と造型砂のバッチの整合性をとることができる。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ 混練砂の性状調整システム
２ 回収砂ホッパ
３ ベルトフィーダー
４ 回収砂水分温度測定器（砂温度測定器）
５ 回収砂計量ホッパ
６ 混練装置
７ 混練砂性状測定器
８ 水源
９ 注水装置
１０ 混練砂貯留ホッパ
１１ 混練砂レベル計Ｈ（混練砂量測定器）
１２ 混練砂レベル計Ｍ（混練砂量測定器）
１３ 混練砂レベル計ＭＬ（混練砂量測定器）
１４ 混練砂レベル計Ｌ（混練砂量測定器）
１５ ベルトコンベア
１６ ベルトコンベア
１７ 解砕装置
１８ 造型砂貯留ホッパ
１９ 造型砂レベル計Ｈ（造型砂量測定器）
２０ 造型砂レベル計Ｍ（造型砂量測定器）
２１ 造型砂レベル計Ｌ（造型砂量測定器）
２２ ベルトコンベア
２３ 造型砂性状測定器
２４ 造型装置
２５ 制御装置
３０ 記憶部
３１ 造型砂バッチ数算出部
３２ 補正部
３３ 制御部

Claims (8)

1. 混練砂の性状調整システムであって、
   バッチ式の混練装置と、
   混練中の前記混練砂の性状を測定する混練砂性状測定器と、
   該混練装置へ水を注入する注水装置と、
   前記混練装置から排出された前記混練砂を貯留する混練砂貯留ホッパと、
   該混練砂貯留ホッパから排出、搬送された前記混練砂を、造型砂として使用して造型を行う造型装置と、
   前記混練装置内の前記混練砂の性状が、混練砂目標性状を満たすまで、前記注水装置を注水制御する制御装置と、
   前記混練砂貯留ホッパに貯留されている前記混練砂の量を測定する混練砂量測定器と、
   前記造型装置に投入される前記造型砂の性状を測定する造型砂性状測定器と、
   を備え、前記制御装置は、
   各混練バッチのバッチ数と、当該混練バッチにおける前記混練砂性状測定器により測定された混練砂性状を、関連付けて記憶する記憶部と、
   前記混練砂量測定器によって測定された前記混練砂の量を基に、前記造型砂性状測定器によって性状が測定されている造型砂に対応する前記混練バッチのバッチ数を算出する造型砂バッチ数算出部と、
   算出された前記バッチ数を基に、前記造型砂性状測定器により測定された造型砂性状と、前記記憶部に記憶された前記混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、前記混練砂目標性状を補正する補正部とを備える、混練砂の性状調整システム。
2. 前記造型装置に投入される前記造型砂を貯留する造型砂貯留ホッパと、
   前記造型砂貯留ホッパに貯留されている前記造型砂の量を測定する造型砂量測定器と、
   を更に備え、
   前記造型砂性状測定器は、前記造型砂貯留ホッパから排出された前記造型砂の性状を測定する、請求項１に記載の混練砂の性状調整システム。
3. 前記混練砂量測定器が、前記混練砂貯留ホッパ内の砂の上面の位置を測定するレベル計である、請求項１または２に記載の混練砂の性状調整システム。
4. 前記混練装置への投入前の砂の温度を測定する、砂温度測定器を更に備え、
   前記記憶部は、各混練バッチの前記バッチ数と、当該混練バッチにおける、前記砂温度測定器により測定された温度を、更に関連付けて記憶し、
   前記補正部は、前記造型砂性状と前記混練砂性状の差分を、算出された前記バッチ数に関連付けられた前記温度で除して補正係数を算出し、該補正係数に対して次に混練する混練バッチの砂の温度を乗じた値を基に、次に混練する混練バッチの混練砂目標性状を補正する、請求項１から３のいずれか一項に記載の混練砂の性状調整システム。
5. 前記補正部は、算出された前記バッチ数に関連付けられた前記温度で前記差分を除した値の移動平均を算出し、該移動平均を前記補正係数として使用する、請求項４に記載の混練砂の性状調整システム。
6. 前記性状がコンパクタビリティ値である、請求項１から５のいずれか一項に記載の混練砂の性状調整システム。
7. 前記性状が水分量である、請求項１から５のいずれか一項に記載の混練砂の性状調整システム。
8. 混練砂の性状調整方法であって、
   バッチ式の混練装置内の前記混練砂の性状が混練砂目標性状を満たすまで、前記混練装置へ水を注入しながら、前記混練装置により前記混練砂を混練し、
   混練された前記混練砂の性状を測定して、混練バッチのバッチ数と、測定された混練砂性状を、関連付けて記憶し、
   前記混練装置から排出された前記混練砂を混練砂貯留ホッパに貯留し、
   該混練砂貯留ホッパから排出、搬送された前記混練砂を、造型砂として使用して造型装置にて造型を行い、
   前記造型装置に投入される前記造型砂の性状を測定し、
   前記混練砂貯留ホッパに貯留されている前記混練砂の量を測定し、
   測定された前記混練砂の量を基に、性状が測定されている造型砂に対応する前記混練バッチのバッチ数を算出し、
   算出された前記バッチ数を基に、測定された前記造型砂の性状と、記憶された前記混練砂性状を関連付けて、これら性状値を基に、前記混練砂目標性状を補正する、混練砂の性状調整方法。

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