特開 2024-173739 測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173739

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   B22C 9/00 20060101AFI20241205BHJP

   B22C 9/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B22C9/00 E

B22C9/02 103A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024083310

(22)【出願日】2024-05-22

(31)【優先権主張番号】P 2023091091

(32)【優先日】2023-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(74)【代理人】

【識別番号】100211052

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 大輔

(72)【発明者】

【氏名】中野 裕

(57)【要約】

【課題】鋳物砂の品質評価の精度を向上させる。
【解決手段】
一側面に係る測定装置は、鋳物砂の強熱減量を測定に用いられる。この測定装置は、鋳物砂を収容する容器であり、鋳物砂を排出位置に排出する排出口を有する、該容器と、容器内の鋳物砂を加熱する加熱装置と、排出口から排出された鋳物砂を排出位置から測定位置に搬送する搬送装置と、測定位置に配置された鋳物砂の重量を測定する秤と、鋳物砂を加熱する炉と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳物砂の強熱減量を測定するための測定装置であって、
前記鋳物砂を収容する容器であり、前記鋳物砂を排出位置に排出する排出口を有する、該容器と、
前記容器内の前記鋳物砂を加熱する加熱装置と、
前記排出口から排出された前記鋳物砂を前記排出位置から測定位置に搬送する搬送装置と、
前記測定位置に配置された前記鋳物砂の重量を測定する秤と、
前記鋳物砂を加熱する炉と、
を備える、測定装置。

【請求項2】

前記排出口を閉鎖する閉位置と前記排出口を開放する開位置との間で移動可能なシャッタを更に備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記加熱装置は、前記容器に取り付けられた第１ヒータを含む、請求項１に記載の測定装置。

【請求項4】

前記第１ヒータを外側から覆う断熱材を更に備える、請求項３に記載の測定装置。

【請求項5】

前記加熱装置は、前記シャッタに取り付けられた第２ヒータを含む、請求項２に記載の測定装置。

【請求項6】

前記排出口から排出された前記鋳物砂を前記排出位置に案内するシュートを更に備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項7】

前記容器内の前記鋳物砂の温度を取得するための温度センサと、
取得された前記鋳物砂の温度に応じて前記加熱装置の動作を制御する制御装置と、
を更に備える、請求項１に記載の測定装置。

【請求項8】

前記閉位置と前記開位置との間での前記シャッタの移動に応じて、前記シャッタを清掃する清掃装置を更に備える、請求項２に記載の測定装置。

【請求項9】

前記容器が円筒形状を有する、請求項１に記載の測定装置。

【請求項10】

前記搬送装置は、前記鋳物砂を鉛直方向に移動させる昇降装置と、前記鋳物砂を水平方向に移動させるシリンダ装置とを含む、請求項１に記載の測定装置。

【請求項11】

前記シリンダ装置は、前記昇降装置の動作に応じて前記鉛直方向に移動可能なように前記昇降装置に連結されている、請求項１０に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、鋳物砂の強熱減量を測定する測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

鋳造用の鋳型として、鋳物砂を造型した砂型が広く利用されている。砂型の一種として、鋳物砂に添加された粘結剤の化学反応によって鋳型を硬化させる自硬性鋳型が知られている。この種の自硬性鋳型では、水ガラス及びセメントといった無機材料、又は、フラン樹脂及びアルカリフェノール樹脂といった有機材料が粘結剤として用いられる。

【0003】

一般的に、鋳造に使用された鋳型は、破砕され、鋳物砂が回収される。回収された鋳物砂は、再生処理によって鋳型造型用の鋳物砂として再生される。再生された鋳物砂の品質は鋳物の精度に影響を与えるため、鋳造工場において鋳物砂の品質は管理されている。再生された鋳物砂の品質は、強熱減量（ＬＯＩ：Ｌｏｓｓ ｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）によって評価されることがある。ＬＯＩは、粘結剤を気化させる焙焼工程の前後での鋳物砂の重量差から取得される。鋳物砂のＬＯＩは、鋳物砂から気化した粘結剤の量に相当するため、測定されたＬＯＩから鋳物砂の品質を評価することができる。

【0004】

鋳物砂のＬＯＩを測定する装置として、下記特許文献１に記載の装置が知られている。特許文献１に記載の装置は、測定対象物を支持する支持体と、測定対象物を加熱する炉と、炉を移動させる昇降機構と、測定対象物の重量を測定する電子秤と、を備え、昇降機構は、支持体に支持された測定対象物を炉内に収容するように炉を移動させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２３－６７７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

鋳物砂の品質を評価するためには、鋳物砂の水分を十分に除去してからＬＯＩを測定することが重要である。鋳物砂に水分が残っていると、測定されるＬＯＩが変化するため、鋳物砂中の粘結剤の量を正確に測定することができず、鋳物砂の品質を正確に評価することが困難となる。

【0007】

そこで本開示は、鋳物砂の品質評価の精度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一側面に係る測定装置は、鋳物砂の強熱減量の測定に用いられる。この測定装置は、鋳物砂を収容する容器であり、鋳物砂を排出位置に排出する排出口を有する、該容器と、容器内の鋳物砂を加熱する加熱装置と、排出口から排出された鋳物砂を排出位置から測定位置に搬送する搬送装置と、測定位置に配置された鋳物砂の重量を測定する秤と、鋳物砂を加熱する炉と、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、鋳物砂の品質評価の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る測定装置の外観を示す斜視図である。

【図2】測定装置の内部構造を概略的に示す図である。

【図3】容器の排出口付近の断面図である。

【図4】シャッタの動作を示す図である。

【図5】測定装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】測定装置の動作を示す図である。

【図7】測定装置の動作を示す図である。

【図8】測定装置の動作を示す図である。

【図9】別の実施形態に係る測定装置の外観を示す斜視図である。

【図10】測定装置の例示的な内部構成を示す斜視図である。。

【図11】測定装置の動作を示す図である。

【図12】測定装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。図面は、理解の容易化のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。

【0012】

図１は、一実施形態に係る測定装置１の外観を示す斜視図である。図２は、測定装置１の内部構成を概略的に示す図である。なお、以下の説明では、互いに直交する三軸方向をそれぞれ「Ｘ方向」、「Ｙ方向」及び「Ｚ方向」として説明する。Ｘ方向及びＹ方向は互いに垂直な水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。以下の説明では、Ｘ方向の一方側を「手前側」といい、Ｘ方向の他方側を「奥側」ということがある。

【0013】

測定装置１は、鋳物砂２の強熱減量（ＬＯＩ：Ｌｏｓｓ ｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）を測定するための装置である。鋳物砂２は、自硬性鋳型の原料であり、鋳型に強度を付与する粘結剤を含んでいる。粘結剤は、例えばフラン樹脂及びアルカリフェノール樹脂といった有機性樹脂であり、時間の経過に応じて鋳型を硬化させる。鋳物砂の品質は鋳物の精度に影響を与えるため、鋳型の造型前に鋳物砂２の一部を採取して当該鋳物砂２に含まれる粘結剤の量が測定される。粘結剤の量の測定は、鋳物砂２のＬＯＩを測定するＬＯＩ試験により行われる。

【0014】

ＬＯＩは、焙焼前後での鋳物砂２の重量差から求められる。鋳物砂２のＬＯＩは、鋳物砂２から気化した粘結剤の量に相当するため、測定されたＬＯＩから鋳物砂２の品質を評価することができる。ＬＯＩ試験の対象となる鋳物砂２に水分が含まれていると、水分の気化量がＬＯＩ試験に反映されるため、粘結剤の気化量を正確に測定することができなくなる。測定装置１は、鋳物砂２の品質を正確に評価することができるように、鋳物砂２の水分を除去する機能を有する。

【0015】

図１及び図２を参照して、一実施形態に係る測定装置１について説明する。図２に示す通り、測定装置１は、供給装置１０、支持体２０、秤３０、炉４０及び搬送装置５０を備えている。支持体２０、秤３０、炉４０及び搬送装置５０は、測定装置１の筐体４内に収容されている。

【0016】

供給装置１０は、ＬＯＩ試験の対象となる鋳物砂２を供給する装置であり、筐体４の外部に配置されている。図１及び図２に示すように、供給装置１０は、容器１１、シャッタ１２及び加熱装置１３を備えている。容器１１は、円筒形状を有する金属性の筒体であり、ＬＯＩの対象となる鋳物砂２を収容する。容器１１は、Ｚ方向に延在し、金具で筐体４に固定されている。なお、容器１１の断面形状は、円形に限定されず、楕円形又は多角形であってもよい。

【0017】

容器１１は、当該容器１１の内部空間に連通する供給口１１ａ及び排出口１１ｂを有している。図１に示すように、供給口１１ａは、容器１１の上端に形成され、筐体４の上面に開口している。供給口１１ａから供給された鋳物砂２は容器１１内に貯えられる。排出口１１ｂは容器１１の下端に形成されている。

【0018】

図３は、容器１１の排出口１１ｂ付近を示す断面図である。図３に示すように、容器１１の排出口１１ｂ付近には、シャッタ１２が設けられている。シャッタ１２は、例えば金属プレートであり、排出口１１ｂを閉鎖する閉位置と、排出口１１ｂを開放する開位置との間で移動可能である。例えば、図４（ａ）は、閉位置に配置されたシャッタ１２を示しており、図４（ｂ）は、開位置に配置されたシャッタ１２を示している。

【0019】

図４（ａ），（ｂ）では、シャッタ１２には、当該シャッタ１２を駆動するシリンダ１４が接続されている。図４（ａ）に示すように、シリンダ１４のロッドが伸長すると、シャッタ１２が閉位置に配置され、排出口１１ｂが閉鎖される。一方、図４（ｂ）に示すように、シリンダ１４のロッドが収縮すると、シャッタ１２が開位置に配置され、排出口１１ｂが開放される。排出口１１ｂが開放されると、容器１１に収容された鋳物砂２が排出口１１ｂから排出される。シリンダ１４の動作は、後述する制御装置６０によって制御される。

【0020】

加熱装置１３は、容器１１内に収容された鋳物砂２を加熱する。図３に示すように、加熱装置１３は、第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂを含んでいる。第１ヒータ１３ａは、例えばパイプヒータ、ノズルヒータ又はバンドヒータであり、容器１１の外周を囲むように当該容器１１に取り付けられている。第２ヒータは、例えば、ラバーヒータ及びプレートヒータ等の面状ヒータであり、シャッタ１２の下面に取り付けられている。

【0021】

第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂは、不図示の電源から電力を受けて発熱する。第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂの発熱により、容器１１内の鋳物砂２が加熱され、鋳物砂２に含まれる水分が蒸発する。なお、蒸発した水分は、容器１１に形成された隙間又は供給口１１ａから容器１１の外部に放出される。鋳物砂２中の水分が蒸発することにより、鋳物砂２が乾燥する。なお、測定装置１は、加熱装置１３として、第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂの一方のみを備えていてもよい。

【0022】

なお、図３に示すように、第１ヒータ１３ａは、その外側から断熱材１６によって覆われていてもよい。断熱材１６としては、セラミック断熱テープ又はマフラーサーモバンテージ等の耐熱性を有する断熱材が使用される。第１ヒータ１３ａが断熱材１６によって覆われることにより、第１ヒータ１３ａからの熱損失が低減される。

【0023】

供給装置１０は、容器１１内に収容された鋳物砂２の温度を取得するための温度センサ１７を含んでいてもよい。例えば、温度センサ１７は、容器１１に取り付けられ、計測された容器１１の温度を鋳物砂２の温度として取得する。なお、図３では、温度センサ１７が容器１１の外面に設けられているが、温度センサ１７は、容器１１内に設けられ、容器１１の内部温度を計測し、当該容器１１の内部温度を鋳物砂２の温度として取得してもよい。また、温度センサ１７は、容器１１内の鋳物砂２に接触して、鋳物砂２の温度を直接計測する熱電対であってもよい。第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂの動作は、鋳物砂２中の水分が蒸発するように、温度センサ１７によって取得された鋳物砂２の温度に応じて制御装置６０によって制御される。

【0024】

図３に示すように、供給装置１０は、シュート１５を更に含んでいてもよい。シュート１５は、排出口１１ｂから排出された鋳物砂２を排出位置Ｐ１に案内する。排出位置Ｐ１は、容器１１の下方に位置し、鋳物砂２を試料皿３で受ける位置である。試料皿３は、鋳物砂２を載置するための耐熱皿である。試料皿３は、例えば浅型のセラミック皿である。シュート１５は、容器１１の下方に設けられ、排出位置Ｐ１に近づくにつれて窄まるテーパ形状を有していてもよい。シュート１５により、排出口１１ｂから排出された鋳物砂２が排出位置Ｐ１に案内されることにより、鋳物砂２の飛散が抑制される。なお、シュート１５の下端は、鋳物砂２の飛散をより抑制するために、排出位置Ｐ１に配置された試料皿３に近接した位置に配置されていてもよい。

【0025】

供給装置１０は、シャッタ１２を清掃する清掃装置１８を更に備えていてもよい。清掃装置１８は、例えば清掃用の刷毛、ブラシ又はヘラである。清掃装置１８は、例えば筐体４に固定され、閉位置と開位置との間でシャッタ１２が移動したときにシャッタ１２の上面を掃いて、シャッタ１２に付着した鋳物砂２を除去する。シャッタ１２が清掃されることにより、前のサイクルのＬＯＩ試験の際にシャッタ１２に付着した鋳物砂２が、次のサイクルのＬＯＩ試験のために容器１１内に投入された鋳物砂２に混入することが防止される。したがって、鋳物砂２の品質評価の正確性を向上させることができる。なお、シャッタ１２を清掃することができれば、清掃装置１８は、刷毛、ブラシ又はヘラでなくてもよい。例えば、清掃装置１８は、空気を噴射してシャッタ１２上の鋳物砂２を除去するブロア、シャッタ１２上の鋳物砂２を吸引して除去する吸引装置、又は、シャッタ１２に振動を加えて鋳物砂２を除去する振動装置であってもよい。

【0026】

図２に示すように、支持体２０は、シャフト２１及び測定台２２を含んでいる。シャフト２１は、筐体４内でＺ方向に立設され、その上端で測定台２２を支持している。シャフト２１の下端は、秤３０に接続されている。測定台２２は、試料皿３を載置するための台座である。測定台２２は、鋳物砂２の重量を測定するための測定位置Ｐ２を提供する。

【0027】

秤３０は、高精度の電子秤であり、測定台２２上、すなわち測定位置Ｐ２に配置された鋳物砂２の重量を測定する。なお、筐体４内には、炉４０を収容する上部空間と秤３０を収容する下部空間とに筐体４の内部空間を区画する区画壁６が設けられていてもよい。区画壁６には、上部空間と下部空間とを連通する貫通孔が形成されている。支持体２０のシャフト２１は、区画壁６の貫通孔を通って下部空間から上部空間に延在しており、測定台２２は上部空間に配置されている。下部空間と上部空間とが区画壁６により区画されることにより、炉４０の熱から秤３０が保護される。その結果、熱による秤３０の測定精度の低下を抑制することができる。

【0028】

炉４０は、鋳物砂２を加熱する。例えば、炉４０は、鋳物砂２を設定温度で焙焼する電気炉である。焙焼とは、鋳物砂２の主体である砂を融解させることなく、鋳物砂２に含まれる粘結剤が気化する温度で鋳物砂２を加熱することをいう。例えば、鋳物砂２に粘結剤としてアルカリフェノール樹脂が含まれている場合には、鋳物砂２を焙焼するための設定温度は、７００℃～１０００℃に設定される。

【0029】

なお、炉４０は、当該炉４０内の温度を検知する温度センサを備えていてもよい。炉４０の温度は、当該温度センサによって検知された温度に応じて、制御装置６０によって制御される。また、図２に示すように、炉４０は、鋳物砂２を炉４０内に収容するための開口を有している。図２では、炉４０は下向きの開口を有している。炉４０の開口は、測定位置Ｐ２に配置された試料皿３を出し入れするための出入口として機能する。

【0030】

搬送装置５０は、供給装置１０から供給された鋳物砂２を排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２まで搬送する装置である。図２に示すように、搬送装置５０は、可動フレーム５１及び昇降装置５２を備えている。可動フレーム５１は、例えば、アウタレール５１ａと、当該アウタレール５１ａに対してスライド可能なインナレール５１ｂとを含むスライドレールであり、鋳物砂２をＸ方向に移動させる機能を有する。アウタレール５１ａは、昇降装置５２に連結されている。インナレール５１ｂは、係合部５３を介して引き出し部５４に脱着可能に連結されている。

【0031】

図１に示すように、引き出し部５４は、取っ手５４ａを有している。係合部５３によって可動フレーム５１及び引き出し部５４が連結された状態で、取っ手５４ａを掴んで引き出し部５４をＸ方向に出し入れすると、可動フレーム５１のインナレール５１ｂがアウタレール５１ａに対してスライドする。

【0032】

図１に示すように、インナレール５１ｂには、支持台５５が支持されている。支持台５５には、開口５５ａが形成されている。開口５５ａの径は、支持体２０の測定台２２の径よりも大きく、試料皿３の径よりも小さくなっている。ＬＯＩ試験の際に、試料皿３は支持台５５の開口５５ａに嵌め込まれ、保持される。

【0033】

図２に示すように、昇降装置５２は、アクチュエータ５６及び連結フレーム５７を含み、鋳物砂２及び炉４０をＺ方向に移動させる機能を有する。アクチュエータ５６は、例えば油圧シリンダ、エアシリンダ又は電動シリンダであり、連結フレーム５７をＺ方向に移動させる。連結フレーム５７は、炉４０及び可動フレーム５１に連結されている。アクチュエータ５６の駆動によって連結フレーム５７がＺ方向に移動すると、連結フレーム５７の移動に伴って炉４０及び可動フレーム５１がＺ方向に移動する。

【0034】

一実施形態では、測定装置１は、制御装置６０を更に備えている。制御装置６０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、測定装置１の全体の動作を制御する。制御装置６０の記憶部には、制御装置６０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムが格納されている。制御装置６０は、供給装置１０、秤３０、炉４０及び搬送装置５０と通信可能に接続され、例えば、温度センサ１７によって検知された容器１１の内部温度を示す情報、及び、秤３０によって計測された鋳物砂２の重量を示す情報を取得する。また、制御装置６０は、制御信号を加熱装置１３、シリンダ１４、炉４０及び昇降装置５２に送出して、これらの装置の動作を制御する。さらに、制御装置６０は、焙焼前後の鋳物砂２の重量に基づいて、鋳物砂２のＬＯＩを測定する。なお、図２では、制御装置６０が筐体４の外部に配置されるように図示されているが、制御装置６０は筐体４内に配置されていてもよい。

【0035】

制御装置６０では、入力装置を用いてオペレータが測定装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができてもよい。例えば、図１に示すように、制御装置６０は、入力装置及び表示装置として機能するタッチパネルディスプレイ６２を備え、タッチパネルディスプレイ６２を操作して、鋳物砂２の水分除去、鋳物砂２の排出、ＬＯＩ測定といった処理の開始を測定装置１に指示することができる。

【0036】

例えば、オペレータから鋳物砂２の水分除去を行う指示を受け付けると、制御装置６０は、加熱装置１３によって容器１１内の鋳物砂２を加熱する。このとき、制御装置６０は、鋳物砂２中の水分が十分に蒸発するように、温度センサ１７の温度に応じて加熱装置１３の動作を制御して、容器１１の内部温度を調整する。例えば、制御装置６０は、容器１１内の鋳物砂２が１４０℃で５分間加熱されるように、加熱装置１３を制御する。なお、測定装置１は、当該測定装置１の起動時、又は、初回に水分除去を行う指示を受け付けたときに加熱装置１３を作動させ、その後は、容器１１の内部が一定の温度になるように加熱装置１３を制御してもよい。

【0037】

オペレータから鋳物砂２を排出する指示を受け付けると、制御装置６０は、シリンダ１４を制御して、シャッタ１２を閉位置から開位置に移動させる。シャッタ１２が開位置に配置されることにより、容器１１の排出口１１ｂから鋳物砂２が排出される。容器１１から排出された鋳物砂２は、排出位置Ｐ１に配置された試料皿３に供給される。

【0038】

オペレータからＬＯＩを測定する指示を受け付けると、制御装置６０は、昇降装置５２を用いて炉４０を下方に移動し、測定位置Ｐ２に配置された鋳物砂２を炉４０内に収容する。次に、炉４０内で鋳物砂２を焙焼すると共に、焙焼前後の鋳物砂２の重量を取得する。そして、制御装置６０は、焙焼前後の鋳物砂２の重量に基づいて、鋳物砂２のＬＯＩを測定し、測定したＬＯＩをタッチパネルディスプレイ６２に表示する。なお、測定装置１は、当該測定装置１の起動時、又は、初回の加熱指示を受け付けたときに炉４０を加熱してもよい。

【0039】

次に、図５～図８を参照して、測定装置１の動作についてより詳細に説明する。図５は、測定装置１を使用して鋳物砂２のＬＯＩを測定する方法を示すフローチャートである。

【0040】

この方法では、まず炉４０が設定温度まで予熱される（ステップＳＴ１）。設定温度は、オペレータによって設定可能である。例えば、制御装置６０は、炉４０内の温度を鋳物砂２中の粘結剤が気化する温度、例えば１０００℃まで加熱する。なお、制御装置６０は、炉４０内の温度が設定温度まで上昇したときに、炉４０の予熱が完了したことを示す情報をタッチパネルディスプレイ６２に表示してもよい。また、制御装置６０は、昇降装置５２を制御して炉４０及び可動フレーム５１を下方に移動させる。炉４０が下方に移動することにより、支持体２０の測定台２２が炉４０内に収容される。

【0041】

次に、ＬＯＩの測定対象である鋳物砂２が供給口１１ａから容器１１内に供給される（ステップＳＴ２）。次に、加熱装置１３が作動し、容器１１内で鋳物砂２が加熱される（ステップＳＴ３）。例えば、制御装置６０は、第１ヒータ１３ａ及び第２ヒータ１３ｂを作動して容器１１の温度を１４０℃まで上昇させ、容器１１内の鋳物砂２を５分間加熱して鋳物砂２の水分を除去する。なお、制御装置６０は、炉４０を予熱と鋳物砂２の水分除去とを同時に行ってもよい。

【0042】

次に、秤３０のゼロ点調整が行われる（ステップＳＴ４）。この時点では、支持体２０の測定台２２上には、何も載置されていないため、秤３０で計測される重量はゼロになるはずである。計測される重量がゼロではない場合には、秤３０は、この時点の重量をゼロに設定する。秤３０のゼロ点調整後に、昇降装置５２によって炉４０が上方に移動される。

【0043】

次に、試料皿３が支持台５５に載置される（ステップＳＴ５）。具体的には、図６（ａ）に示すように、オペレータは、引き出し部５４を手前側にスライドし、筐体４内から引き出された支持台５５の開口５５ａ上に試料皿３を載置する。

【0044】

次に、搬送装置５０によって、支持台５５にセットされた試料皿３が測定位置Ｐ２に移動される（ステップＳＴ６）。例えば、図６（ｂ）に示すように、オペレータは、引き出し部５４を筐体４内に押し込んで、インナレール５１ｂを奥側にスライドさせ、試料皿３を測定台２２の上方に配置する。そして、制御装置６０が、昇降装置５２を制御して炉４０及び可動フレーム５１を下方に移動させる。可動フレーム５１が下方に移動すると、図７（ａ）に示すように、支持体２０の測定台２２が支持台５５の開口５５ａを通過して、支持体２０上の試料皿３が測定台２２に移載される。

【0045】

一方、可動フレーム５１は、測定台２２の下方まで下降する。また、可動フレーム５１と共に炉４０が下方に移動することにより、試料皿３は、炉４０の内部に収容される。試料皿３が炉４０の内部に収容されてから所定時間が経過すると、秤３０によって試料皿３の重量が測定される（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７で測定される重量は、空の試料皿３の重量である。測定された試料皿３の重量を示す情報は、制御装置６０に送られる。

【0046】

次に、試料皿３が排出位置Ｐ１に移動される（ステップＳＴ８）。具体的には、制御装置６０が、昇降装置５２を制御して炉４０及び可動フレーム５１を上方に移動させる。可動フレーム５１が上方に移動すると、測定台２２上に載置された試料皿３が、開口５５ａに嵌め込まれ、支持台５５によって持ち上げられる。また、可動フレーム５１と共に炉４０が上方に移動することにより、試料皿３が炉４０から取り出される。そして、オペレータが、引き出し部５４を手前側に引き出すことにより、測定台２２がＸ方向の手前側に移動し、試料皿３が排出位置Ｐ１に配置される。なお、排出位置Ｐ１は、容器１１の排出口１１ｂの下方の位置である。

【0047】

次に、図７（ｂ）に示すように、容器１１から鋳物砂２が排出され、試料皿３に供給される（ステップＳＴ９）。具体的には、制御装置６０が、シャッタ１２を開位置に移動させて、排出口１１ｂから鋳物砂２をシュート１５に沿って試料皿３に向けて排出する。容器１１から供給される鋳物砂２は、加熱装置１３によって加熱され、水分が除去されている。

【0048】

次に、鋳物砂２入りの試料皿３が排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２に移動される（ステップＳＴ１０）。具体的には、図８（ａ）に示すように、オペレータが引き出し部５４を筐体４内に押し込んで、支持台５５をＸ方向の奥側にスライドさせ、試料皿３を測定台２２の上方に配置する。そして、制御装置６０が、昇降装置５２を制御して炉４０及び可動フレーム５１を下方に移動させる。可動フレーム５１が下方に移動すると、図８（ｂ）に示すように、支持体２０の測定台２２が支持台５５の開口５５ａを通過して、支持台５５上の試料皿３が測定台２２に移載される。一方、可動フレーム５１は、測定台２２の下方まで下降する。また、可動フレーム５１と共に炉４０が下方に移動することにより、試料皿３は、炉４０の内部に収容される。

【0049】

鋳物砂２入りの試料皿３が炉４０の内部に収容されてから所定時間が経過すると、秤３０によって鋳物砂２入りの試料皿３の重量が測定される（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１で測定される重量は、焙焼前の鋳物砂２入りの試料皿３の重量である。測定された重量を示す情報は、制御装置６０に送られる。

【0050】

次に、炉４０内で鋳物砂２入りの試料皿３が焙焼される（ステップＳＴ１２）。鋳物砂２が炉４０内で焙焼されることにより、鋳物砂２中の粘結剤が気化する。鋳物砂２が設定時間に亘って焙焼されると、秤３０によって鋳物砂２入りの試料皿３の重量が再び測定される（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１３で測定される重量は、焙焼後の鋳物砂２入りの試料皿３の重量である。測定された重量を示す情報は、制御装置６０に送られる。

【0051】

次に、昇降装置５２によって炉４０及び可動フレーム５１が上方に移動される。そして、オペレータが、引き出し部５４を手前側に引き出すことで、試料皿３が筐体４から取り出される。次に、引き出し部５４が筐体４内に再び押し込まれる共に、昇降装置５２によって炉４０が下方に移動される。これにより、支持体２０の測定台２２が炉４０内に収容される。次に、測定台２２に何も載置されていない状態で秤３０によって重量が測定される（ステップＳＴ１４）。測定された重量を示す情報は、制御装置６０に送られる。

【0052】

次に、制御装置６０によって鋳物砂２のＬＯＩが測定される（ステップＳＴ１５）。鋳物砂２のＬＯＩは、例えば以下の式（１）により求められる。

【0053】

ＬＯＩ（％）＝｛（ステップＳＴ１１で測定された重量－ステップＳＴ１３で測定された重量－ステップＳＴ１４で測定された重量）／（ステップＳＴ１１で測定された重量－ステップＳＴ７で測定された重量）｝×１００ ・・・（１）

【0054】

制御装置６０は、測定されたＬＯＩをタッチパネルディスプレイ６２に表示する。なお、制御装置６０は、ＬＯＩを記憶装置に記憶してもよいし、外部装置に送信してもよい。

【0055】

他の鋳物砂のＬＯＩを測定する場合には、他の鋳物砂が試料皿３に供給され、ステップＳＴ１～ＳＴ１５の処理が再び行われる。

【0056】

以上説明したように、測定装置１では、容器１１内の鋳物砂２を加熱する加熱装置１３を備えているので、容器１１からは水分が除去された鋳物砂２が排出される。そして、鋳物砂２を排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２まで搬送し、鋳物砂２を炉４０で加熱しながら鋳物砂２の重量を秤３０で測定することにより、鋳物砂２のＬＯＩを測定することができる。この測定装置１では、水分が除去された鋳物砂２のＬＯＩを測定することができるので、鋳物砂２中の粘結剤の量を正確に測定することができる。したがって、鋳物砂２の品質を高い精度で評価することができる。

【0057】

鋳物砂２の水分の除去時間が追加されると、ＬＯＩの測定結果を得るためにかかる時間が長くなり、リアルタイムで鋳物砂２の品質を評価することが困難となる。これに対し、この測定装置１では、炉４０の加熱と加熱装置１３による鋳物砂２の水分除去を同時に行うことができるので、ＬＯＩの測定時間の長期化を抑制することができる。その結果、リアルタイムで鋳物砂の品質を評価することが可能となる。

【0058】

次に、別の実施形態に係る測定装置について説明する。図９は、別の実施形態に係る測定装置１Ａの外観を示す斜視図である。図１０は、測定装置１Ａの例示的な内部構成を示す斜視図である。以下の説明では、上述した測定装置１との相違点について主に説明し、重複する説明は省略する。

【0059】

図１０に示すように、測定装置１Ａは、搬送装置５０に代えて、搬送装置５０Ａを備えている。搬送装置５０Ａは、上述した昇降装置５２に加え、シリンダ装置７０を含んでいる。シリンダ装置７０は、例えば油圧シリンダ、エアシリンダ又は電動シリンダであり、供給装置１０から供給された鋳物砂２をＸ方向（水平方向）に移動させる。

【0060】

一実施形態では、図１０に示すように、シリンダ装置７０は、本体部７１及びスライダ７２を含んでいる。本体部７１は、Ｘ方向に延在している。スライダ７２は、不図示の駆動源からの駆動力によって、Ｘ方向に沿って手前側又は奥側に本体部７１に対してスライド可能である。スライダ７２の動作は、制御装置６０によって制御される。

【0061】

スライダ７２には、スライドプレート７３が連結されている。スライドプレート７３は、例えば金属製のプレートであり、スライダ７２と共にＸ方向に移動する。スライドプレート７３は、支持台５５を支持している。したがって、スライダ７２のＸ方向への移動に伴って、支持台５５及びその上に載置された試料皿３又は鋳物砂２入りの試料皿３はＸ方向に移動する。

【0062】

測定装置１Ａは、ブラケット７５を更に備えている。シリンダ装置７０の本体部７１は、ブラケット７５を介して昇降装置５２の連結フレーム５７に連結されている。昇降装置５２の駆動により連結フレーム５７がＺ方向に移動すると、シリンダ装置７０は連結フレーム５７と共にＺ方向に移動する。支持台５５及びその上に載置された試料皿３又は鋳物砂２入りの試料皿３は、シリンダ装置７０のＺ方向への移動に伴って、Ｚ方向に移動する。上記のように、Ｘ方向及びＺ方向における支持台５５の位置は、昇降装置５２及びシリンダ装置７０の動作によって調整される。

【0063】

図１１及び図１２を参照して、測定装置１Ａの動作について説明する。測定装置１Ａの搬送装置５０Ａは、支持台５５を排出位置Ｐ１と測定位置Ｐ２との間で移動させる機能を有する。

【0064】

例えば、所定の操作が行われると、制御装置６０が、シリンダ装置７０を制御して、スライダ７２をＸ方向にスライドさせ、スライドプレート７３を手前側に移動させる。これにより、図１１（ａ）に示すように、支持台５５がスライドプレート７３と共にＸ方向の手前側に移動され、排出位置Ｐ１に配置される。支持台５５が排出位置Ｐ１に配置されると、タッチパネルディスプレイ６２に引き出し部５４を開いて（引き出して）試料皿３をセットすることを促すメッセージが表示される。なお、支持台５５が排出位置Ｐ１に配置される前に引き出し部５４が開かれた場合には、測定装置１Ａの全てのアクチュエータ又はシャッタ１２を除く全てのアクチュエータの動作が停止されてもよい。引き出し部５４の開閉は、例えばマグネットスイッチによって検知することができる。

【0065】

次に、オペレータによって引き出し部５４が開かれ、排出位置Ｐ１に配置された支持台５５上に試料皿３が載置される。その後、引き出し部５４が閉じられ、鋳物砂２を排出するための操作が行われると、図１１（ｂ）に示すように、制御装置６０が昇降装置５２を制御して連結フレーム５７が上方に移動される。これにより、ブラケット７５を介して連結フレーム５７に連結されたシリンダ装置７０が連結フレーム５７と共に上方に移動する。その後、容器１１の排出口１１ｂから鋳物砂２が排出され、試料皿３に鋳物砂２が供給される。このとき、シリンダ装置７０が上方に移動されることにより、支持台５５上の試料皿３が容器１１の排出口１１ｂに近づけられるので、排出時の鋳物砂２の飛散がより抑制される。

【0066】

次に、制御装置６０が、シリンダ装置７０を制御して、スライダ７２をスライドさせ、スライドプレート７３を奥側に移動させる。これにより、図１２（ａ）に示すように、支持台５５がスライドプレート７３と共に奥側に移動され、試料皿３が測定台２２の上方に配置される。次に、制御装置６０が、昇降装置５２を制御して連結フレーム５７を下方に移動させる。これにより、図１２（ｂ）に示すように、支持台５５がシリンダ装置７０と共に下方に移動し、支持台５５上の試料皿３が測定台２２に移載される。以上のようにして、鋳物砂２入りの試料皿３が排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２に移動される。搬送装置５０Ａは、上述した手順とは反対の手順で鋳物砂２入りの試料皿３を測定位置Ｐ２から排出位置Ｐ１に移動させることも可能である。

【0067】

以上説明したように、測定装置１Ａでは、Ｘ方向及びＺ方向における支持台５５の位置が、昇降装置５２及びシリンダ装置７０の動作に応じて制御される。したがって、試料皿３への鋳物砂２の投入後に支持台５５の位置を制御して、鋳物砂２のＬＯＩを自動的に測定することができる。また、昇降装置５２及びシリンダ装置７０を用いることにより、引き出し部５４を手動で出し入れして支持台５５の位置を調整する場合に比べて、高い精度で支持台５５の位置を調整することができる。したがって、試料皿３又は鋳物砂２入りの試料皿３を排出位置Ｐ１及び測定位置Ｐ２に高い精度で配置することができる。

【0068】

以上、種々の実施形態に係る測定装置１，１Ａについて説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。すなわち、上述した実施形態は例示説明を目的とするものであり、本発明の範囲を制限するものではないことに留意すべきである。

【0069】

例えば、測定装置１では、可動フレーム５１及び昇降装置５２を用いて試料皿３上の鋳物砂２を排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２まで搬送しているが、鋳物砂２を搬送する装置は可動フレーム５１及び昇降装置５２に限定されるものではない。例えば、ロボットアーム等を用いて鋳物砂２を排出位置Ｐ１から測定位置Ｐ２まで搬送してもよい。

【0070】

また、供給装置１０は、シャッタ１２に代えて、手動で開閉可能な蓋を備えていてもよい。上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることが可能である。

【0071】

本開示は以下の内容を含む。

【0072】

［条項１］ 一側面に係る測定装置は、鋳物砂の強熱減量の測定に用いられる。この測定装置は、鋳物砂を収容する容器であり、鋳物砂を排出位置に排出する排出口を有する、該容器と、容器内の鋳物砂を加熱する加熱装置と、排出口から排出された鋳物砂を排出位置から測定位置に搬送する搬送装置と、測定位置に配置された鋳物砂の重量を測定する秤と、鋳物砂を加熱する炉と、を備える。

【0073】

上記測定装置では、容器内の鋳物砂を加熱する加熱装置を備えているので、容器からは水分が除去された鋳物砂が排出される。そして、鋳物砂を排出位置から測定位置まで搬送し、鋳物砂を炉で加熱しながら鋳物砂の重量を秤で測定することにより、鋳物砂の強熱減量を測定することができる。この測定装置では、水分が除去された鋳物砂の強熱減量を得ることができるので、鋳物砂中の粘結剤の量を正確に測定することができる。したがって、鋳物砂の品質を高い精度で評価することができる。また、この測定装置では、炉の加熱と鋳物砂の水分除去を同時に行うことができるので、強熱減量の測定時間の長期化を抑制することができる。その結果、リアルタイムで鋳物砂の品質を評価することが可能となる。

【0074】

［条項２］
条項１に記載の測定装置は、排出口を閉鎖する閉位置と排出口を開放する開位置との間で移動可能なシャッタを更に備えていてもよい。本態様では、シャッタが開位置に配置されると容器から鋳物砂が排出され、シャッタが閉位置に配置されると容器からの鋳物砂の排出が停止される。したがって、シャッタを備えることにより、鋳物砂の供給又は供給停止を切り替えることができる。

【0075】

［条項３］
条項１又は２に記載の測定装置は、加熱装置は、容器に取り付けられた第１ヒータを含んでいてもよい。容器に取り付けられた第１ヒータで容器内の鋳物砂を加熱することにより、鋳物砂の水分を効率的に除去することができる。

【0076】

［条項４］
条項３に記載の測定装置は、第１ヒータを外側から覆う断熱材を更に備えていてもよい。断熱材で第１ヒータを外側から覆うことにより、第１ヒータからの熱損失を低減することができる。

【0077】

［条項５］
条項１～４の何れか一項に記載の測定装置において、加熱装置は、シャッタに取り付けられた第２ヒータを含んでいてもよい。シャッタに取り付けられた第２ヒータで容器内の鋳物砂を加熱することにより、鋳物砂の水分を効率的に除去することができる。

【0078】

［条項６］
条項１～５の何れか一項に記載の測定装置は、排出口から排出された鋳物砂を排出位置に案内するシュートを更に備えていてもよい。シュートを備えることにより、排出口から排出位置に鋳物砂が確実に案内され、鋳物砂の飛散が抑制される。

【0079】

［条項７］
条項１～６の何れか一項に記載の測定装置は、容器内の鋳物砂の温度を取得するための温度センサと、取得された鋳物砂の温度に応じて加熱装置の動作を制御する制御装置と、を更に備えてもよい。容器の内部温度に応じて加熱装置の動作を制御することにより、容器内の鋳物砂の水分を確実に除去することができる。

【0080】

［条項８］
条項１～７の何れか一項に記載の測定装置は、閉位置と開位置との間でのシャッタの移動に応じて、シャッタを清掃する清掃装置を更に備えてもよい。強熱減量試験の対象でない鋳物砂がシャッタに付着していると、その鋳物砂が強熱減量試験の対象となる鋳物砂に混入する恐れがある。清掃装置を用いてシャッタを清掃することにより、試験対象でない鋳物砂の混入が防止され、鋳物砂の品質評価の劣化を抑制することができる。

【0081】

［条項９］
条項１～８の何れか一項に記載の測定装置において、容器が円筒形状を有していてもよい。鋳物砂を容器内に残さずに排出口からスムーズに排出することができる。

【0082】

［条項１０］
搬送装置は、鋳物砂を鉛直方向に移動させる昇降装置と、鋳物砂を水平方向に移動させるシリンダ装置とを含む、条項１～９の何れか一項に記載の測定装置。

【0083】

［条項１１］
シリンダ装置は、昇降装置の動作に応じて鉛直方向に移動可能なように昇降装置に連結されている、条項１０に記載の測定装置。

【符号の説明】

【0084】

１…測定装置、２…鋳物砂、１１…容器、１１ｂ…排出口、１２…シャッタ、１３…加熱装置、１３ａ…第１ヒータ、１３ｂ…第２ヒータ、１５…シュート、１６…断熱材、１７…温度センサ、１８…清掃装置、３０…秤、４０…炉、５０…搬送装置、６０…制御装置、Ｐ１…排出位置、Ｐ２…測定位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】