配合充填方法
【課題】充填対象の金型が、特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均等な密度で充填する配合充填方法を提供する。
【解決手段】円筒状のケーシング１５と、ケーシング１５の中心軸回りで回転する撹拌手段（回転腕１７、攪拌棒１８）を有するチャージャー１４に配合を入れて、チャージャー１４を金型に向けて水平移動させて、ケーシング１５内の配合を金型の空間部２７に落下させる配合充填方法において、ケーシング１５の回転軸１６が前記空間部２７に被らない第１の停止位置で、チャージャー１４を停止させて、ケーシング１５内の配合を金型の空間部２７に落下させる。
【解決手段】円筒状のケーシング１５と、ケーシング１５の中心軸回りで回転する撹拌手段（回転腕１７、攪拌棒１８）を有するチャージャー１４に配合を入れて、チャージャー１４を金型に向けて水平移動させて、ケーシング１５内の配合を金型の空間部２７に落下させる配合充填方法において、ケーシング１５の回転軸１６が前記空間部２７に被らない第１の停止位置で、チャージャー１４を停止させて、ケーシング１５内の配合を金型の空間部２７に落下させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火れんが等を成形する金型に配合を充填する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火れんがの製造工程は、耐火物やバインダーを秤量する秤量工程、秤量された耐火物とバインダーを混練して配合を得る混練工程、配合を金型に充填・圧縮して成形体を得る成形工程、成型体を乾燥する乾燥工程、乾燥された成型体を焼成して焼成体を得る焼成工程、および焼成体を切削加工する加工工程から構成されている（非特許文献１）。
【０００３】
成形工程で使用される成形機は、待機位置と充填位置の間を往復して、金型に配合を充填するチャージャーを備えている（特許文献１）。また、配合は混練工程から供給されて、チャージャーが待機位置にある時にチャージャーに投入される。配合の投入を受けたチャージャーは充填位置に移動し、金型に配合を充填し、充填が完了したら、待機位置に戻る。その後、金型に充填された配合はプレスされて成形体になり、成形体は金型から取り出されて、乾燥工程に送られ、その後、焼成工程に送られる。
【０００４】
また、特許文献２には、チャージャーの内部に攪拌羽根を備えることが提案されている。また、特許文献３には、回転軸回りに回転するロッドと、ロッドから垂下して回転軸方向に延びる攪拌棒体からなる攪拌羽根を備えるチャージャーが提案されている。いずれも、配合を攪拌してチャージャー内の配合を均質化するので、均質な配合を金型に充填することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−８０８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３１７７１８号公報
【特許文献３】特開２００６−２８９６５８号公報
【特許文献４】特開平０９−０５２１６７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】加山恒夫 他、「最近の耐火物製造技術」（新日鉄技報 第３８８号 Ｐ２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、成形機で成形される成形体の形状は、直方体のような単純なものばかりではない。例えば、スライドゲート（特許文献４）に用いる内孔付耐火れんがを成形する金型は、内孔を成形する芯棒を備える。この金型の芯棒の近傍は摩擦抵抗が大きいので、特許文献２，３に開示されたような攪拌羽根付のチャージャーを用いても、配合を芯棒の近傍に十分に充填できないという問題があった。つまり、配合の充填密度を均一にできないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような背景の下でなされたものであり、特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均一の密度で充填できる配合充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る配合充填方法は、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心軸回りで回転する撹拌手段を有するチャージャーを待機位置と充填位置の間で往復させて、前記充填位置で前記ケーシング内の配合を金型の空間部に落下させる配合充填方法において、前記チャージャーを前記待機位置から前記充填位置に向けて前進させて、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形よりも前記待機位置寄りに位置する第１の停止位置で前記チャージャーを停止させて、前記第１の停止位置で前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させることを特徴とする。
【００１０】
前記第１の停止位置は、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に円形をなす前記ケーシングの平面形のうち、前記充填位置寄りの半円の範囲に、前記空間部の平面形の全ての範囲が入る位置であってもよい。
【００１１】
前記金型は、前記空間部の中にあって前記金型に対して相対的に昇降するライナーを備えて、前記第１の停止位置において前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる間に、前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させるようにしてもよい。
【００１２】
前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させた後で、前記チャージャーを前記第１の停止位置から前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形の中心に重なる第２の停止位置まで前進させて、そこで前記チャージャーを停止させるようにしてもよい。
【００１３】
前記第２の停止位置から前記チャージャーを前記待機位置方向へ後退させて、前記ケーシングの平面形の一部が前記空間部の平面形の一部と重なる所定の位置で前記チャージャーを停止させて、その後に、前記ライナーを所定高さだけ前記金型に対して相対的に上昇させて、更にその後に、前記チャージャーを前記待機位置に戻すようにしてもよい。
【００１４】
前記攪拌手段は、前記ケーシングの中心軸から放射状に伸びて、互いに直交する回転腕を備えるとともに、前記ケーシング内の配合を前記金型の前記空間部に落下させる間に、前記攪拌手段を１／４回転ずつ交互に逆回転させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内孔付耐火れんが用の金型のような特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均等な密度で充填することができるので、精度の高い成形体が得られる。そのため、加工工程における切削量を小さくできる。また、耐火れんがの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を示す成形機の概念的な構成図である。
【図２】下型の平面図である。
【図３】耐火れんがの形状を示す斜視図である。
【図４】チャージャーの形状を示す平面図である。
【図５】チャージャーに配合を投入する段階の成形機の概念的な側面図である。
【図６】配合充填の第１の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図７】配合充填の第２の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図８】配合充填の第２の段階における下型とチャージャーの相対位置を示す平面図である。
【図９】配合充填の第３の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１０】配合の抜き取りの第１の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１１】配合の抜き取りの第２の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１２】プレスを開始する段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１３】プレスが完了した段階における成形機の概念的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の一例を具体的に説明する。
【００１８】
図１は、後述するような形状の耐火れんが（図３参照）を成形する成形機１の概念的な構成図である。なお、図１は概念図であり、図が煩雑になるのを防ぐために、成形機１の構成要素のうち、配合充填方法の説明に不要な要素は図示を省略している。
【００１９】
さて、図１に示すように、成形機１は、ベース２、下型保持フレーム３、下型４及び上型５を備える。
【００２０】
下型保持フレーム３は、下型４を保持するとともに、図示しない昇降手段によって駆動されて、ベース２に対して相対的に昇降する。なお、本明細書において、「昇降」とは図１に矢印Ｖで示した方向の移動をいい、「水平移動」とは矢印Ｈで示した方向の移動をいう。
【００２１】
下型４は、外枠７、外枠ライナー８、下型ライナー９、ダボライナー１０及び芯棒１１から構成される。外枠７は下型４の外郭を構成する枠であって、下型保持フレーム３に直接固定される。外枠ライナー８は外枠７の内側に取り付けられる型である。下型ライナー９は外枠ライナー８の中にあって、ベース２に固定された昇降シリンダー１２によって駆動される型である。また、ダボライナー１０はベース２に固定されている。また、芯棒１１は外枠７に固定され、外枠７と一緒に昇降する。
【００２２】
上型５は、下型４の上方に配置され、図示しない油圧装置で駆動されて、下型４に押し当てられる。また、上型５の下面には上型ライナー６が取り付けられている。
【００２３】
このように構成されているので、下型保持フレーム３が昇降すると、外枠７と外枠ライナー８は、下型ライナー９及びダボライナー１０に対して相対的に昇降する。また、昇降シリンダー１２を駆動すると、下型ライナー９は外枠７、外枠ライナー８、ダボライナー１０及び芯棒１１に対して相対的に昇降する。なお、下型４をＡ方向から見た平面形は、図２に示すようになる。
【００２４】
なお、成形機１で成形される耐火れんが２０は、図３に示すような貫通穴２１を有する内孔付耐火れんがであり、スライドゲート等に使用される。なお、前述した下型４の芯棒１１はこの貫通穴２１を成形する型である。また、貫通穴２１の周囲は上面２２から隆起して、ダボ２３を形成しているが、ダボ２３の頂面２４は下型４のダボライナー１０によって成形される。また、上面２２は下型ライナー９によって、側面２５は外枠ライナー８によって成形される。なお、説明の便宜のために、図３では、耐火れんが２０の上下を反転した状態を示している。つまり、耐火れんが２０が成形機１の中にある時は、ダボ２３は耐火れんが２０の下方に位置する。
【００２５】
再び図１に戻って、成型機１の構成の説明を続ける。下型保持フレーム３の側方には、チャージャーテーブル１３が取付けられている。チャージャーテーブル１３の上面は、下型保持フレーム３の上面と同一平面になっていて、チャージャー１４が載置される。チャージャー１４は、図示しない駆動手段によって駆動されて、待機位置（図１に示す位置）と下型４の直上（充填位置）の間を往復して下型４に配合を充填する装置であり、配合は、待機位置において、図示しないホッパーから投入される。なお、本明細書では、チャージャー１４が待機位置から充填位置方向に進むことを「前進」といい、充填位置から待機位置方向に進むことを「後退」ということにする。
【００２６】
チャージャー１４は、上下が開放された円筒状のケーシング１５と、ケーシング１５の内部にあって、図示しない回転機によって回転駆動されて、回転軸１６回りに回転する回転腕１７を備え、回転腕１７からは攪拌棒１８が垂下している。この回転腕１７と攪拌棒１８は、チャージャー１４内に保持された配合を攪拌して、その組成を均一にする攪拌羽根として機能する。なお、図４に示すように、チャージャー１４をＢ方向から視ると、回転軸１６を中心に４本の回転腕１７が９０°ピッチで放射状に配置され、十字型をなしている。なお、本実施形態のケーシング１５の直径は約８５０ｍｍである。
【００２７】
また、チャージャー１４の上方には、レベルセンサ１９があって、チャージャー１４内の配合の高さを検出する。
【００２８】
次に、成形機１を運転して、耐火れんが２０を成形する手順を説明する。なお、言うまでもないことであるが、成形機１は図示しない制御装置によって制御されて、以下に説明する手順を自動的に実行する。
【００２９】
［チャージャーへの配合投入］
まず、図５に示すように、待機位置に置かれたチャージャー１４に、図示しないホッパーから配合が投入される。また、チャージャー１４に配合が投入される間、回転腕１７は２０ＲＰＭの速度で回転して、チャージャー１４内に投入された配合を攪拌して、その組成を均一にする。そして、チャージャー１４内の配合の高さが所定に達した事を、レベルセンサ１９が検出したら、配合の投入は停止される。
【００３０】
配合の投入が停止されたら、回転腕１７をさらに１回転して、その後停止する。チャージャー１４内の配合を最終的に平らに均すためである。また、この時、４本の回転腕１７の内のいずれか２本がチャージャー１４の移動方向（待機位置から充填位置に向かう方向）に対して、±４５°をなすような位置で回転腕１７を停止する（図４参照）。なお、チャージャー１４に配合を投入している間は、下型保持フレーム３は最低位置に下降している。また、下型ライナー９も最低位置に下降している（昇降シリンダー１２も下降している）。
【００３１】
［配合充填１］
チャージャー１４に、配合が投入されたら、図６に示すように、下型保持フレーム３を所定の高さ（＝原料充填開始高さ、本実施形態では２０ｍｍ〜３０ｍｍ）だけ上昇させて、外枠ライナー８と下型ライナー９の間に空間部２７を生じさせる。
【００３２】
また、同時に、昇降シリンダー１２を駆動して、下型ライナー９を上昇させて、ダボライナー１０を下型ライナー９に対して下降させる。このため、空間部２７のダボ２３に相当する部分の容積が大きくなり、その結果、ダボ２３に充填される配合が増える。
【００３３】
［配合充填２］
下型保持フレーム３が原料充填開始高さまで上昇したら、チャージャー１４を図７に示す位置（第１の停止位置）まで水平移動させて、そこで停止させて、チャージャー１４内部の配合を、空間部２７の内部に落す。つまり、空間部２７へ配合を充填する。なお、空間部２７へ配合を充填する間は、回転腕１７を９０°ずつ、交互に回転させる。つまり回転腕１７を時計回りに１／４回転させたら、次に反時計回りに１／４回転させ、また時計回りに１／４回転させて、というように回転方向を切替ながら配合の攪拌を続ける。
【００３４】
この時（図７に示す状態、つまりチャージャー１４が第１の停止位置にある時）の下型４とチャージャー１４の相対位置を平面図で示すと、図８のようになる。つまり、チャージャー１４の回転腕１７の回転軸１６は、空間部２７の平面形の手前（待機位置寄り）にあって、空間部２７の平面形は、ケーシング１５の平面形の前半分（充填位置寄り）の半円の範囲にある。このような位置でチャージャー１４を停止するのは、回転軸１６が空間部２７の平面形の直上に来ることを避けるためである。なぜならば、回転軸１６の近傍では、回転腕１７の回転によって移動する配合の量が少ないので、回転軸１６が空間部２７の平面形の直上にあると空間部２７に十分な量の配合を充填できないからである。
【００３５】
また、チャージャー１４を図７及び図８に示した位置（第１の停止位置）に止めている間、下型保持フレーム３をゆっくり上昇させる。そのため、下型ライナー９は外枠ライナー８に対して相対的に下降するから、下型保持フレーム３の上昇とともに、空間部２７の容積がゆっくり拡大し、その拡大に見合う配合がチャージャー１４から落ちて、空間部２７に充填される。また、この時も攪拌棒１８は回転して配合の充填を助勢する。
【００３６】
［配合充填３］
次に、図９に示すように、チャージャー１４を、回転腕１７の回転軸１６が空間部２７の中心の直上（第２の停止位置）に来るまで低速で水平移動（前進）させて、そこで停止させ、充填を続ける。
【００３７】
［配合の一部抜き取り１］
図９に示した位置（第２の停止位置）でチャージャー１４を所定時間だけ止めたら、チャージャー１４を低速で待機位置方向に所定距離だけ後退させて、図１０に示すような位置で止める。つまりチャージャー１４の一部が空間部２７の一部と上下に重なるような所定の位置でチャージャー１４を停止させる。そして、昇降シリンダー１２を駆動して、下型ライナー９を所定高さだけ上昇させて、空間部２７に充填された配合の一部を、外枠７の上面に突出させる。
【００３８】
［配合の一部抜き取り２］
その後、図１１に示すように、チャージャー１４を低速で待機位置に戻すと、外枠７の上面に突出した配合の一部がチャージャー１４に掻き取られる。つまり、空間部２７に充填された配合の一部が抜き取られる。
【００３９】
前述したように、成形機１は、チャージャー１４を前進（図の左方向へ移動）させながら、空間部２７に配合を充填するが、チャージャー１４が前進する時、チャージャー１４内の配合は、下型４から受ける摩擦抵抗によって後に引き戻される。そのため、空間部２７の前方の領域（芯棒１１の左側の領域）は、後方の領域（芯棒１１の右側の領域）に比べて配合が充填されにくい。つまり、前方の領域に十分に配合を充填しようとすれば、後方の領域には配合が過剰に充填される。そのため、芯棒１１の前後で配合の充填密度が不均一になる。そこで、芯棒１１の後側に充填された配合の一部を除去して、空間部２７に充填される配合の密度が芯棒１１の前後で均等になるようにしている。
【００４０】
なお、言うまでもない事であるが、配合の一部を抜き取るためにチャージャー１４を待機位置方向に戻す距離（図９に示すチャージャー１４の位置と図１０に示す位置との差異）、及び図１０に示すような配合の外枠７の上面からの突出高さは、空間部２７に充填される配合の密度が芯棒１１の前後で均等になるように実験的、経験的に決定される。
【００４１】
［成形］
配合の充填が終わったら、図１２に示すように、下型保持フレーム３を上昇させ、その後、上型５を下降させて、上型ライナー６を下型４に押し当てる。そして、図１３に示すように、下型保持フレーム３及び下型ライナー９は初期の位置まで下降し、上型ライナー６は所定の位置まで下降して、配合が成形される。
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、内孔付耐火れんが用の金型のような、特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均一な密度で充填することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、成形機１を運転して、下型４に配合を充填して、耐火れんが２０を成形するプロセスを具体的に説明したが、本発明は成形機１でのみ実施されるものではない。待機位置と充填位置の間を往復するチャージャーを備える成形機ならば、形式や規模を問わず、本発明を適用することができる。また、下型４の構成は例示であって、金型の構成や寸法、形状を問わず、本発明を適用することができる。また、本発明は耐火れんが２０のような内孔付耐火れんがの成形にのみに適用されるものではない、内孔を備えないれんがを含む各種多様な形状のれんがの成形に広く適用することができる。また、れんが以外の成形品の成形に適用することもできる。
【００４４】
また、言うまでもないことだが、本発明は、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自由に変形、応用あるいは改良して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、れんが等の成形工程において、金型に配合を充填する方法として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１成形機
２ベース
３下型保持フレーム
４下型
５上型
６上型ライナー
７外枠
８外枠ライナー
９下型ライナー
１０ダボライナー
１１芯棒
１２昇降シリンダー
１３チャージャーテーブル
１４チャージャー
１５ケーシング
１６回転軸
１７回転腕
１８攪拌棒
１９レベルセンサ
２０耐火れんが
２１貫通穴
２２上面
２３ダボ
２４頂面
２５側面
２６配合
２７空間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火れんが等を成形する金型に配合を充填する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火れんがの製造工程は、耐火物やバインダーを秤量する秤量工程、秤量された耐火物とバインダーを混練して配合を得る混練工程、配合を金型に充填・圧縮して成形体を得る成形工程、成型体を乾燥する乾燥工程、乾燥された成型体を焼成して焼成体を得る焼成工程、および焼成体を切削加工する加工工程から構成されている（非特許文献１）。
【０００３】
成形工程で使用される成形機は、待機位置と充填位置の間を往復して、金型に配合を充填するチャージャーを備えている（特許文献１）。また、配合は混練工程から供給されて、チャージャーが待機位置にある時にチャージャーに投入される。配合の投入を受けたチャージャーは充填位置に移動し、金型に配合を充填し、充填が完了したら、待機位置に戻る。その後、金型に充填された配合はプレスされて成形体になり、成形体は金型から取り出されて、乾燥工程に送られ、その後、焼成工程に送られる。
【０００４】
また、特許文献２には、チャージャーの内部に攪拌羽根を備えることが提案されている。また、特許文献３には、回転軸回りに回転するロッドと、ロッドから垂下して回転軸方向に延びる攪拌棒体からなる攪拌羽根を備えるチャージャーが提案されている。いずれも、配合を攪拌してチャージャー内の配合を均質化するので、均質な配合を金型に充填することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−８０８２１号公報
【特許文献２】特開２０００−３１７７１８号公報
【特許文献３】特開２００６−２８９６５８号公報
【特許文献４】特開平０９−０５２１６７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】加山恒夫 他、「最近の耐火物製造技術」（新日鉄技報 第３８８号 Ｐ２９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、成形機で成形される成形体の形状は、直方体のような単純なものばかりではない。例えば、スライドゲート（特許文献４）に用いる内孔付耐火れんがを成形する金型は、内孔を成形する芯棒を備える。この金型の芯棒の近傍は摩擦抵抗が大きいので、特許文献２，３に開示されたような攪拌羽根付のチャージャーを用いても、配合を芯棒の近傍に十分に充填できないという問題があった。つまり、配合の充填密度を均一にできないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような背景の下でなされたものであり、特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均一の密度で充填できる配合充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る配合充填方法は、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心軸回りで回転する撹拌手段を有するチャージャーを待機位置と充填位置の間で往復させて、前記充填位置で前記ケーシング内の配合を金型の空間部に落下させる配合充填方法において、前記チャージャーを前記待機位置から前記充填位置に向けて前進させて、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形よりも前記待機位置寄りに位置する第１の停止位置で前記チャージャーを停止させて、前記第１の停止位置で前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させることを特徴とする。
【００１０】
前記第１の停止位置は、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に円形をなす前記ケーシングの平面形のうち、前記充填位置寄りの半円の範囲に、前記空間部の平面形の全ての範囲が入る位置であってもよい。
【００１１】
前記金型は、前記空間部の中にあって前記金型に対して相対的に昇降するライナーを備えて、前記第１の停止位置において前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる間に、前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させるようにしてもよい。
【００１２】
前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させた後で、前記チャージャーを前記第１の停止位置から前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形の中心に重なる第２の停止位置まで前進させて、そこで前記チャージャーを停止させるようにしてもよい。
【００１３】
前記第２の停止位置から前記チャージャーを前記待機位置方向へ後退させて、前記ケーシングの平面形の一部が前記空間部の平面形の一部と重なる所定の位置で前記チャージャーを停止させて、その後に、前記ライナーを所定高さだけ前記金型に対して相対的に上昇させて、更にその後に、前記チャージャーを前記待機位置に戻すようにしてもよい。
【００１４】
前記攪拌手段は、前記ケーシングの中心軸から放射状に伸びて、互いに直交する回転腕を備えるとともに、前記ケーシング内の配合を前記金型の前記空間部に落下させる間に、前記攪拌手段を１／４回転ずつ交互に逆回転させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内孔付耐火れんが用の金型のような特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均等な密度で充填することができるので、精度の高い成形体が得られる。そのため、加工工程における切削量を小さくできる。また、耐火れんがの品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を示す成形機の概念的な構成図である。
【図２】下型の平面図である。
【図３】耐火れんがの形状を示す斜視図である。
【図４】チャージャーの形状を示す平面図である。
【図５】チャージャーに配合を投入する段階の成形機の概念的な側面図である。
【図６】配合充填の第１の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図７】配合充填の第２の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図８】配合充填の第２の段階における下型とチャージャーの相対位置を示す平面図である。
【図９】配合充填の第３の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１０】配合の抜き取りの第１の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１１】配合の抜き取りの第２の段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１２】プレスを開始する段階における成形機の概念的な側面図である。
【図１３】プレスが完了した段階における成形機の概念的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の一例を具体的に説明する。
【００１８】
図１は、後述するような形状の耐火れんが（図３参照）を成形する成形機１の概念的な構成図である。なお、図１は概念図であり、図が煩雑になるのを防ぐために、成形機１の構成要素のうち、配合充填方法の説明に不要な要素は図示を省略している。
【００１９】
さて、図１に示すように、成形機１は、ベース２、下型保持フレーム３、下型４及び上型５を備える。
【００２０】
下型保持フレーム３は、下型４を保持するとともに、図示しない昇降手段によって駆動されて、ベース２に対して相対的に昇降する。なお、本明細書において、「昇降」とは図１に矢印Ｖで示した方向の移動をいい、「水平移動」とは矢印Ｈで示した方向の移動をいう。
【００２１】
下型４は、外枠７、外枠ライナー８、下型ライナー９、ダボライナー１０及び芯棒１１から構成される。外枠７は下型４の外郭を構成する枠であって、下型保持フレーム３に直接固定される。外枠ライナー８は外枠７の内側に取り付けられる型である。下型ライナー９は外枠ライナー８の中にあって、ベース２に固定された昇降シリンダー１２によって駆動される型である。また、ダボライナー１０はベース２に固定されている。また、芯棒１１は外枠７に固定され、外枠７と一緒に昇降する。
【００２２】
上型５は、下型４の上方に配置され、図示しない油圧装置で駆動されて、下型４に押し当てられる。また、上型５の下面には上型ライナー６が取り付けられている。
【００２３】
このように構成されているので、下型保持フレーム３が昇降すると、外枠７と外枠ライナー８は、下型ライナー９及びダボライナー１０に対して相対的に昇降する。また、昇降シリンダー１２を駆動すると、下型ライナー９は外枠７、外枠ライナー８、ダボライナー１０及び芯棒１１に対して相対的に昇降する。なお、下型４をＡ方向から見た平面形は、図２に示すようになる。
【００２４】
なお、成形機１で成形される耐火れんが２０は、図３に示すような貫通穴２１を有する内孔付耐火れんがであり、スライドゲート等に使用される。なお、前述した下型４の芯棒１１はこの貫通穴２１を成形する型である。また、貫通穴２１の周囲は上面２２から隆起して、ダボ２３を形成しているが、ダボ２３の頂面２４は下型４のダボライナー１０によって成形される。また、上面２２は下型ライナー９によって、側面２５は外枠ライナー８によって成形される。なお、説明の便宜のために、図３では、耐火れんが２０の上下を反転した状態を示している。つまり、耐火れんが２０が成形機１の中にある時は、ダボ２３は耐火れんが２０の下方に位置する。
【００２５】
再び図１に戻って、成型機１の構成の説明を続ける。下型保持フレーム３の側方には、チャージャーテーブル１３が取付けられている。チャージャーテーブル１３の上面は、下型保持フレーム３の上面と同一平面になっていて、チャージャー１４が載置される。チャージャー１４は、図示しない駆動手段によって駆動されて、待機位置（図１に示す位置）と下型４の直上（充填位置）の間を往復して下型４に配合を充填する装置であり、配合は、待機位置において、図示しないホッパーから投入される。なお、本明細書では、チャージャー１４が待機位置から充填位置方向に進むことを「前進」といい、充填位置から待機位置方向に進むことを「後退」ということにする。
【００２６】
チャージャー１４は、上下が開放された円筒状のケーシング１５と、ケーシング１５の内部にあって、図示しない回転機によって回転駆動されて、回転軸１６回りに回転する回転腕１７を備え、回転腕１７からは攪拌棒１８が垂下している。この回転腕１７と攪拌棒１８は、チャージャー１４内に保持された配合を攪拌して、その組成を均一にする攪拌羽根として機能する。なお、図４に示すように、チャージャー１４をＢ方向から視ると、回転軸１６を中心に４本の回転腕１７が９０°ピッチで放射状に配置され、十字型をなしている。なお、本実施形態のケーシング１５の直径は約８５０ｍｍである。
【００２７】
また、チャージャー１４の上方には、レベルセンサ１９があって、チャージャー１４内の配合の高さを検出する。
【００２８】
次に、成形機１を運転して、耐火れんが２０を成形する手順を説明する。なお、言うまでもないことであるが、成形機１は図示しない制御装置によって制御されて、以下に説明する手順を自動的に実行する。
【００２９】
［チャージャーへの配合投入］
まず、図５に示すように、待機位置に置かれたチャージャー１４に、図示しないホッパーから配合が投入される。また、チャージャー１４に配合が投入される間、回転腕１７は２０ＲＰＭの速度で回転して、チャージャー１４内に投入された配合を攪拌して、その組成を均一にする。そして、チャージャー１４内の配合の高さが所定に達した事を、レベルセンサ１９が検出したら、配合の投入は停止される。
【００３０】
配合の投入が停止されたら、回転腕１７をさらに１回転して、その後停止する。チャージャー１４内の配合を最終的に平らに均すためである。また、この時、４本の回転腕１７の内のいずれか２本がチャージャー１４の移動方向（待機位置から充填位置に向かう方向）に対して、±４５°をなすような位置で回転腕１７を停止する（図４参照）。なお、チャージャー１４に配合を投入している間は、下型保持フレーム３は最低位置に下降している。また、下型ライナー９も最低位置に下降している（昇降シリンダー１２も下降している）。
【００３１】
［配合充填１］
チャージャー１４に、配合が投入されたら、図６に示すように、下型保持フレーム３を所定の高さ（＝原料充填開始高さ、本実施形態では２０ｍｍ〜３０ｍｍ）だけ上昇させて、外枠ライナー８と下型ライナー９の間に空間部２７を生じさせる。
【００３２】
また、同時に、昇降シリンダー１２を駆動して、下型ライナー９を上昇させて、ダボライナー１０を下型ライナー９に対して下降させる。このため、空間部２７のダボ２３に相当する部分の容積が大きくなり、その結果、ダボ２３に充填される配合が増える。
【００３３】
［配合充填２］
下型保持フレーム３が原料充填開始高さまで上昇したら、チャージャー１４を図７に示す位置（第１の停止位置）まで水平移動させて、そこで停止させて、チャージャー１４内部の配合を、空間部２７の内部に落す。つまり、空間部２７へ配合を充填する。なお、空間部２７へ配合を充填する間は、回転腕１７を９０°ずつ、交互に回転させる。つまり回転腕１７を時計回りに１／４回転させたら、次に反時計回りに１／４回転させ、また時計回りに１／４回転させて、というように回転方向を切替ながら配合の攪拌を続ける。
【００３４】
この時（図７に示す状態、つまりチャージャー１４が第１の停止位置にある時）の下型４とチャージャー１４の相対位置を平面図で示すと、図８のようになる。つまり、チャージャー１４の回転腕１７の回転軸１６は、空間部２７の平面形の手前（待機位置寄り）にあって、空間部２７の平面形は、ケーシング１５の平面形の前半分（充填位置寄り）の半円の範囲にある。このような位置でチャージャー１４を停止するのは、回転軸１６が空間部２７の平面形の直上に来ることを避けるためである。なぜならば、回転軸１６の近傍では、回転腕１７の回転によって移動する配合の量が少ないので、回転軸１６が空間部２７の平面形の直上にあると空間部２７に十分な量の配合を充填できないからである。
【００３５】
また、チャージャー１４を図７及び図８に示した位置（第１の停止位置）に止めている間、下型保持フレーム３をゆっくり上昇させる。そのため、下型ライナー９は外枠ライナー８に対して相対的に下降するから、下型保持フレーム３の上昇とともに、空間部２７の容積がゆっくり拡大し、その拡大に見合う配合がチャージャー１４から落ちて、空間部２７に充填される。また、この時も攪拌棒１８は回転して配合の充填を助勢する。
【００３６】
［配合充填３］
次に、図９に示すように、チャージャー１４を、回転腕１７の回転軸１６が空間部２７の中心の直上（第２の停止位置）に来るまで低速で水平移動（前進）させて、そこで停止させ、充填を続ける。
【００３７】
［配合の一部抜き取り１］
図９に示した位置（第２の停止位置）でチャージャー１４を所定時間だけ止めたら、チャージャー１４を低速で待機位置方向に所定距離だけ後退させて、図１０に示すような位置で止める。つまりチャージャー１４の一部が空間部２７の一部と上下に重なるような所定の位置でチャージャー１４を停止させる。そして、昇降シリンダー１２を駆動して、下型ライナー９を所定高さだけ上昇させて、空間部２７に充填された配合の一部を、外枠７の上面に突出させる。
【００３８】
［配合の一部抜き取り２］
その後、図１１に示すように、チャージャー１４を低速で待機位置に戻すと、外枠７の上面に突出した配合の一部がチャージャー１４に掻き取られる。つまり、空間部２７に充填された配合の一部が抜き取られる。
【００３９】
前述したように、成形機１は、チャージャー１４を前進（図の左方向へ移動）させながら、空間部２７に配合を充填するが、チャージャー１４が前進する時、チャージャー１４内の配合は、下型４から受ける摩擦抵抗によって後に引き戻される。そのため、空間部２７の前方の領域（芯棒１１の左側の領域）は、後方の領域（芯棒１１の右側の領域）に比べて配合が充填されにくい。つまり、前方の領域に十分に配合を充填しようとすれば、後方の領域には配合が過剰に充填される。そのため、芯棒１１の前後で配合の充填密度が不均一になる。そこで、芯棒１１の後側に充填された配合の一部を除去して、空間部２７に充填される配合の密度が芯棒１１の前後で均等になるようにしている。
【００４０】
なお、言うまでもない事であるが、配合の一部を抜き取るためにチャージャー１４を待機位置方向に戻す距離（図９に示すチャージャー１４の位置と図１０に示す位置との差異）、及び図１０に示すような配合の外枠７の上面からの突出高さは、空間部２７に充填される配合の密度が芯棒１１の前後で均等になるように実験的、経験的に決定される。
【００４１】
［成形］
配合の充填が終わったら、図１２に示すように、下型保持フレーム３を上昇させ、その後、上型５を下降させて、上型ライナー６を下型４に押し当てる。そして、図１３に示すように、下型保持フレーム３及び下型ライナー９は初期の位置まで下降し、上型ライナー６は所定の位置まで下降して、配合が成形される。
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、内孔付耐火れんが用の金型のような、特殊な形状の金型であっても、均質な配合を均一な密度で充填することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、成形機１を運転して、下型４に配合を充填して、耐火れんが２０を成形するプロセスを具体的に説明したが、本発明は成形機１でのみ実施されるものではない。待機位置と充填位置の間を往復するチャージャーを備える成形機ならば、形式や規模を問わず、本発明を適用することができる。また、下型４の構成は例示であって、金型の構成や寸法、形状を問わず、本発明を適用することができる。また、本発明は耐火れんが２０のような内孔付耐火れんがの成形にのみに適用されるものではない、内孔を備えないれんがを含む各種多様な形状のれんがの成形に広く適用することができる。また、れんが以外の成形品の成形に適用することもできる。
【００４４】
また、言うまでもないことだが、本発明は、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲において、自由に変形、応用あるいは改良して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、れんが等の成形工程において、金型に配合を充填する方法として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１成形機
２ベース
３下型保持フレーム
４下型
５上型
６上型ライナー
７外枠
８外枠ライナー
９下型ライナー
１０ダボライナー
１１芯棒
１２昇降シリンダー
１３チャージャーテーブル
１４チャージャー
１５ケーシング
１６回転軸
１７回転腕
１８攪拌棒
１９レベルセンサ
２０耐火れんが
２１貫通穴
２２上面
２３ダボ
２４頂面
２５側面
２６配合
２７空間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心軸回りで回転する撹拌手段を有するチャージャーを待機位置と充填位置の間で往復させて、前記充填位置で前記ケーシング内の配合を金型の空間部に落下させる配合充填方法において、
前記チャージャーを前記待機位置から前記充填位置に向けて前進させて、
前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形よりも前記待機位置寄りに位置する第１の停止位置で前記チャージャーを停止させて、前記第１の停止位置で前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる
ことを特徴とする配合充填方法。
【請求項２】
前記第１の停止位置は、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に円形をなす前記ケーシングの平面形のうち、前記充填位置寄りの半円の範囲に、前記空間部の平面形の全ての範囲が入る位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の配合充填方法。
【請求項３】
前記金型は前記空間部の中にあって、前記金型に対して相対的に昇降するライナーを備えて、
前記第１の停止位置において前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる間に、前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配合充填方法。
【請求項４】
前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させた後で、
前記チャージャーを前記第１の停止位置から、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形の中心に重なる第２の停止位置まで前進させて、そこで前記チャージャーを停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の配合充填方法。
【請求項５】
前記第２の停止位置から前記チャージャーを前記待機位置方向へ後退させて、前記ケーシングの平面形の一部が前記空間部の平面形の一部と重なる所定の位置で前記チャージャーを停止させて、
その後に、前記ライナーを所定高さだけ前記金型に対して相対的に上昇させて、
更にその後に、前記チャージャーを前記待機位置に戻す
ことを特徴とする請求項４に記載の配合充填方法。
【請求項６】
前記攪拌手段は、前記ケーシングの中心軸から放射状に伸びて、互いに直交する回転腕を備えるとともに、
前記ケーシング内の配合を前記金型の前記空間部に落下させる間に、前記攪拌手段を１／４回転ずつ交互に逆回転させる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の配合充填方法。
【請求項１】
円筒状のケーシングと、前記ケーシングの中心軸回りで回転する撹拌手段を有するチャージャーを待機位置と充填位置の間で往復させて、前記充填位置で前記ケーシング内の配合を金型の空間部に落下させる配合充填方法において、
前記チャージャーを前記待機位置から前記充填位置に向けて前進させて、
前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形よりも前記待機位置寄りに位置する第１の停止位置で前記チャージャーを停止させて、前記第１の停止位置で前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる
ことを特徴とする配合充填方法。
【請求項２】
前記第１の停止位置は、前記ケーシングと前記空間部を直上から見下ろした場合に円形をなす前記ケーシングの平面形のうち、前記充填位置寄りの半円の範囲に、前記空間部の平面形の全ての範囲が入る位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の配合充填方法。
【請求項３】
前記金型は前記空間部の中にあって、前記金型に対して相対的に昇降するライナーを備えて、
前記第１の停止位置において前記ケーシング内の配合を前記空間部に落下させる間に、前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配合充填方法。
【請求項４】
前記ライナーを前記金型に対して相対的に下降させた後で、
前記チャージャーを前記第１の停止位置から、前記ケーシングの中心軸が前記空間部の平面形の中心に重なる第２の停止位置まで前進させて、そこで前記チャージャーを停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の配合充填方法。
【請求項５】
前記第２の停止位置から前記チャージャーを前記待機位置方向へ後退させて、前記ケーシングの平面形の一部が前記空間部の平面形の一部と重なる所定の位置で前記チャージャーを停止させて、
その後に、前記ライナーを所定高さだけ前記金型に対して相対的に上昇させて、
更にその後に、前記チャージャーを前記待機位置に戻す
ことを特徴とする請求項４に記載の配合充填方法。
【請求項６】
前記攪拌手段は、前記ケーシングの中心軸から放射状に伸びて、互いに直交する回転腕を備えるとともに、
前記ケーシング内の配合を前記金型の前記空間部に落下させる間に、前記攪拌手段を１／４回転ずつ交互に逆回転させる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の配合充填方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−５６７３２（Ｐ２０１１−５６７３２Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０７５７８（Ｐ２００９−２０７５７８）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００１７０７１６）黒崎播磨株式会社 (314)
【出願人】（５０８３５８０８１）株式会社三石深井 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００１７０７１６）黒崎播磨株式会社 (314)
【出願人】（５０８３５８０８１）株式会社三石深井 (2)
【Ｆターム（参考）】
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