JPH0571753U - 鋳物砂の圧縮強度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 試料円筒体内で突き固められた砂試料の高さ
がまちまちでも、これを試料円筒体から押し出したと
き、押出し寸法に過不足が生じないようにする。 【構成】 一対の昇降アーム７，７に保持されて試験台
５上で昇降自在にされた試料円筒体６と、該試料円筒体
６の直上に下向きに配設され、ピストンロッド１７が位
置保持可能にされたエアーシリンダ１６と、上記ピスト
ンロッド１７の先端に圧力検出器２０を介して取り付け
られ、試料円筒体６内を昇降可能な加圧板１９と、上記
昇降アーム７の昇降位置を制御する手段とから成り、試
料円筒体６内で試験台５と加圧板１９とにより鋳物砂を
突き固めた後、加圧板１９を固定したまま、試料円筒体
６を所定寸法だけ上昇させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、鋳物砂の圧縮強度を自動的に測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、鋳物砂の変形と強度とをほぼ同時に自動測定する装置として、例えば特 公昭４９−２７３１０号公報のＦＩＧ．４に示すようなものが知られている。こ の装置は、砂試料１０４を上部プランジャ１００と下部プランジャ１３０とで挾 持した上、下部プランジャ１３０に圧力を加え、所定の割合で砂試料１０４を押 圧するものである。そして下部プランジャ１３０と同期上昇可能にされた直線差 動変圧器１８６を介して砂試料１０４の変形を測定し、また上部プランジャ１０ ０を吊持する押圧環部材１９０及び該環部材１９０内に配設された直線差動変圧 器２０２を介して砂試料１０４の圧縮強さを測定するように構成されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする問題点】

ところで、上記装置においては、砂試料１０４を上部プランジャ１００と下部 プランジャ１３０との間で押圧する前段階として、試料円筒体５０内で突き固め られた砂試料１０４を下部プランジャ１３０で押し上げて、該砂試料１０４の上 面を、予め試料円筒体５０の上端から２インチ上方にセットされた上部プランジ ャ１００の下面に当接するようにしている。しかし、砂試料１０４の高さは砂の 性状によってまちまちとなるから、下部プランジャ１３０の上昇距離も砂試料１ ０４の高さに応じて調節されなければならないが、上記下部プランジャ１３０を 駆動する空気式ピストンシリンダ５２では、このような微妙な調節は不可能であ り、このため上部プランジャ１００の下面と砂試料１０４の上面との間に隙間が 空いたり、砂試料１０４に過剰に圧力がかかったりして、正確な測定値が得られ なかった。また上記装置では、試料円筒体５０内で砂試料１０４を作成する工程 から、このようにして作成された砂試料１０４を試料円筒体５０から押し上げる 工程への移行は自動化されておらず、作業者がその都度シリンダ５２を操作して いた。本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、試料円筒体内で突 き固められた砂試料の高さがまちまちでも、これを試料円筒体から押出した時、 その押出し寸法が常に同じになるようにし、以って砂試料の圧縮強度を正確に測 定できる装置を提供することを目的としている。本考案はまた、試料円筒体内で の砂試料作成工程から、該砂試料を試料円筒体から押し出す工程への移行を自動 化することを目的としている。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するため、試料円筒体内で鋳物砂を突き固めて砂試 料を作成し、これを押し出して圧縮する一連の作業の中で、砂試料の押し出しは 試料円筒体を上昇させることにより行うことを要旨としている。すなわち本考案 は、第一に、一対の昇降アームに保持されて試験台上で昇降自在にされた試料円 筒体と、該試料円筒体の直上に下向きに配設されたエアーシリンダと、該シリン ダのピストンロッドの先端に圧力検出器を介して取り付けられ、上記試料円筒体 内を昇降可能にされた加圧板と、上記シリンダのヘッド側管路とロッド側管路と を同時に閉鎖可能な３位置型切替弁と、上記加圧板にかかる圧力が、あらかじめ 設定された値に達した場合に、該加圧板を位置保持するように上記３位置型切替 弁を制御する制御手段と、上記昇降アームを巻き上げ軸、スプロケットホイール 及びチェーンを介して昇降させるモータと、上記昇降アームの昇降位置を検出す るリミットスイッチと、該リミットスイッチの検出結果に基づいて上記モータの 駆動を停止させる制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００５】 本考案は、第二に、一対の昇降アームに保持されて試験台上で昇降自在にされ た試料円筒体と、該試料円筒体の直上に下向きに配設されたエアーシリンダと、 該シリンダのピストンロッドの先端に圧力検出器を介して取り付けられ、上記試 料円筒体内を昇降可能にされた加圧板と、上記シリンダのヘッド側管路とロッド 側管路とを同時に閉鎖可能な３位置型切替弁と、上記加圧板にかかる圧力が、あ らかじめ設定された値に達した場合に、該加圧板を位置保持するように上記３位 置型切替弁を制御する制御手段と、上記昇降アームを巻き上げ軸、スプロケット ホイール及びチェーンを介して昇降させるサーボモータと、該サーボモータの回 転数を検出するエンコーダと、上記サーボモータの回転を制御する回転速度変換 器と、上記エンコーダによって検出された上記サーボモータの回転数があらかじ め設定された値に達した場合に、上記サーボモータに位置保持制御をかけるよう に上記回転速度変換器を制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。

【０００６】

【構成】

以下、本考案を一実施例に基づいて詳細に説明する。図１は本考案に係る鋳物 砂の圧縮強度測定装置の全体構成図である。図１において、１は、基台２と該基 台２の直上に支柱３を介して配設された架台４とから成る機枠であり、基台２上 には、試験台５が設置されている。６は上下方向を指向する試料円筒体であり、 該試料円筒体６は一対の昇降アーム７，７に保持されて上記試験台５上で昇降自 在にされている。該昇降アーム７，７の昇降機構は、機枠１内の上部に左右方向 を指向して設けられ、両端を図示しない軸受に支持された巻き上げ軸８と、上記 支柱３の一側上部に取り付けられ、駆動軸が上記巻き上げ軸８の一端に連結され た正逆回転可能なモータ９と、上記巻き上げ軸８の両端寄りに嵌合固着された２ 個の上部スプロケットホイール１１と、上記機枠１内の下部に上記スプロケット ホイール１１と上下方向に対を成して設けられ、垂直回転自在にされた２個の下 部スプロケットホイール１２と、上部スプロケットホイール１１と下部スプロケ ットホイール１２との間に掛け回され、一側が上記昇降アーム７，７の外側部に 連結されたチェーン１３と、基台２上に試験台５をはさんで左右対称に立設され た一対のガイドロッド１４，１４と、昇降アーム７，７上に固着され、上記ガイ ドロッド１４，１４の各々に摺動自在に嵌合されたガイド筒１５，１５から成っ ており、上記モータ９の正逆回転により、上記昇降アーム７，７が上記試料円筒 体６を保持して垂直昇降するようにされている。

【０００７】 上記架台４上には、上記試料円筒体６の直上に位置して、エアーシリンダ１６ が下向きに取り付けられている。該シリンダ１６のピストンロッド１７の先端に は、円盤状の加圧板１９が、ロードセルから成る圧力検出器２０を介して取り付 けられており、加圧板１９にかかる圧力が該圧力検出器２０によって検出される ように成してある。また該加圧板１９は上記試料円筒体６内を昇降可能にされて いる。上記エアーシリンダ１６は２位置型切替弁２１を介して高圧空気源２２及 び低圧空気源２３に連通しており、低圧空気源２３側の管路には、空気圧を連続 的に変化させるための電空比例弁２４が設けられている。なお３０は、上記管路 内の空気圧を検出して電空比例弁２４へフィードバックする圧力センサである。 上記切替弁２１の下流側管路には、３位置型切替弁２５が設けられており、上記 シリンダ１６のヘッド側管路の開閉、ロツド側管路の開閉及び該両管路の閉鎖が 選択できるように成してある。上記支柱３の一つには３個のリミットスイッチ２ ６，２７，２８が所定レベルで取り付けられており、該リミツトスイッチ２６， ２７，２８の各アクチュエータ３２は、上記昇降アーム７，７の一方の側端部に 接触可能にされている。すなわち該リミットスイッチ２６，２７，２８は、昇降 アーム７，７の昇降下限（試料円筒体６の下端が試験台５に当接するレベル）、 該アーム７，７が昇降下限から所定高さｈ（例えば50±1mm）分上昇したレベル 、及び該アーム７，７の昇降上限（上記加圧板１９が上記試料円筒体６を貫通し て突出するレベル）をそれぞれ検出するようにされている。

【０００８】 図２は、本考案における制御回路のブロック図である。同図において、マイク ロコンピュータ等から成る中央処理部３１には、制御用信号の入力側に、上記圧 力検出器２０及びリミットスイッチ２６，２７，２８が接続されていると共に、 制御用信号の出力側に、上記２位置型切替弁２１、３位置型切替弁２５、モータ ９及び上記加圧板１９にかかる圧力を表示する圧力表示パネル３２が接続されて いる。上記マイクロコンピュータの記憶部には、上記加圧板１９にかかる最大圧 力値が目標値として記憶されており、その演算部は、圧力検出器２０が検出した 加圧板１９にかかる圧力値と上記目標圧力値とを比較し、検出値が目標値に達し たとき、３位置型切替弁２５を作動させ、シリンダ１６のヘッド側管路とロッド 側管路とを同時に閉鎖し、以って加圧板１９をその位置に保持するようにされて いる。また上記リミットスイッチ２６，２７，２８の検出結果に基づいて上記モ ータ９の駆動が停止され、昇降アーム７，７の昇降が停止されるように成してあ る。

【０００９】

【作用】

上記のような装置により鋳物砂の圧縮強度を測定する場合を説明すると、図１ の状態、すなわち、エアーシリンダ１６のロッド側を高圧空気源２２と連通させ てピストンロッド１７を縮引し、その先端の加圧板１９を昇降上限レベルに位置 させると共に、モータ９を逆転駆動して、昇降アーム７，７を昇降下限レベルに 位置させ、試料円筒体６の底部を試験台５上面に当接させた状態で、第一に鋳物 砂Ｓを試料円筒体６内へ、その上端一杯まで投入する。第二に３位置型切替弁２ ５を作動して、エアーシリンダ１６のヘッド側に高圧空気を供給し、ピストンロ ッド１７を伸長させると、加圧板１９が下降して試料円筒体６内の鋳物砂Ｓが加 圧板１９と試験台５との間で突き固められ、砂試料となる。なお加圧板１９は、 その加圧力が砂Ｓの抗圧力と釣り合うところで下降を停止する。この時、加圧板 １９にかかる圧力が最大となり、これが圧力検出器２０にによって検出され、中 央処理部からの信号により３位置型切替弁２５が作動し、シリンダ１６のヘッド 側管路並びにロツド側管路が閉鎖され、ピストンロッド１７並びに加圧板１９が その位置に保持される。

【００１０】 第三にモータ９が正転駆動され、昇降アーム７，７が試料円筒体６と一体とな って上昇すると、試料円筒体６内の砂試料が加圧板１９により相対的に押し出さ れる。昇降アーム７，７並びに試料円筒体６が所定高さｈ分上昇して昇降アーム ７，７がリミットスイッチ２７に接触したとき、該リミットスイッチ２７からの 信号により上記モータ９の駆動が停止され、昇降アーム７，７並びに試料円筒体 ６の上昇が停止される。その結果、試料円筒体６内の砂試料が該円筒体６の上昇 寸法ｈ分だけ押し出される。第四に２位置型切替弁２１を作動してシリンダ１６ を低圧空気源２３と連通させると共に、３位置型切替弁２５を作動して該シリン ダ１６のヘッド側に低圧空気を所定増加割合で供給し、ピストンロツド１７を介 して加圧板１９により砂試料を圧縮する。すなわち、湿態試料のときは約30g/cm ² /sec、乾態試料のときは約30g/cm²/secの速度で砂試料を圧縮する。そして砂試 料が破壊する直前の圧縮強度を圧力表示パネル３２で読み取るものである。第五 に３位置型切替弁２５を作動してピストンロッド１７並びに加圧板１９をその位 置に保持した上、昇降アーム７，７並びに試料円筒体６を昇降上限まで上昇させ ると、加圧板１９が相対的に試料円筒体６を貫通してその下端開口から突出し、 内部の残存砂を押し出す。以上のような諸工程を１サイクルとして同じサイクル を繰り返すことにより、砂試料の作成並びにこれの圧縮強度の測定作業が連続的 に行われるものである。

【００１１】 なお上記実施例では、昇降アーム７，７の昇降位置制御は、リミットスイッチ２ ６，２７，２８及び正逆回転可能な汎用モータ９により行っているが、一般にモ ータの回転数は昇降アーム７，７の昇降距離と対応していることから、モータと して正逆回転可能なサーボモータを使用し、該モータの回転数を制御することに より、昇降アーム７，７の昇降位置を制御するようにしても良い。この場合は、 図３に示すように、サーボモータ３３の回転数を検出するエンコーダ３４と、該 サーボモータ３３の周波数を制御する回転速度変換器３５とを、マイクロコンピ ュータから成る中央処理部３６を介して接続し、上記エンコーダ３４によって検 出された上記サーボモータ３３の回転数がマイクロコンピュータに記憶された値 （すなわち昇降アーム７，７の昇降下限位置から所定レベルまでの距離ｈに対応 するサーボモータ３３の目標回転数）に達した場合に、中央処理部３６からの信 号により、回転速度変換器３５を介してサーボモータ３３に位置保持制御をかけ るようにする。これにより、昇降アーム７，７の上昇距離、すなわち砂試料の試 料円筒体６からの押出し寸法をより高精度に制御することができる。

【００１２】

【考案の効果】

上記のような本考案によれば、試料円筒体内で作成された砂試料の高さが鋳物 砂の性状によりまちまちになっても、常に同じ寸法だけこれを試料円筒体から押 し出すことができると共に、試験台の上面と砂試料の下面との間に隙間が空いた り、砂試料に過剰に圧力がかかったりすることがないから、砂試料の圧縮強度を 正確に測定することができる。また本考案では、試料円筒体内での砂試料作成工 程から、該砂試料を試料円筒体から押し出す工程への移行がマイクロコンピュー タにより自動的に行われるため、作業者がその都度シリンダの操作をする必要が なく、省力化が計られるメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の全体構成図である。

【図２】本考案の電気制御回路のブロック図である。

【図３】本考案の他の実施例における昇降アームの制御
手段を説明するブロック図である。 ５ 試験台 ６ 試料円筒体 ７，７ 昇降アーム ８ 巻き上げ軸 ９ モータ １１，１２ スプロケットホイール １３ チェーン １６ エアーシリンダ １７ ピストンロッド １９ 加圧板 ２０ 圧力検出器 ２５ ３位置型切替弁 ２６，２７，２８ リミットスイッチ ３３ サーボモータ ３４ エンコーダ ３５ 回転速度制御器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の昇降アーム７，７に保持されて試
   験台５上で昇降自在にされた試料円筒体６と、 該試料円筒体６の直上に下向きに配設されたエアーシリ
   ンダ１６と、 該シリンダ１６のピストンロッド１７の先端に圧力検出
   器２０を介して取り付けられ、上記試料円筒体６内を昇
   降可能にされた加圧板１９と上記シリンダ１６のヘッド
   側管路とロッド側管路とを同時に閉鎖可能な３位置型切
   替弁２５と、 上記加圧板１９にかかる圧力があらかじめ設定された値
   に達した場合に、該加圧板１９を位置保持するように上
   記３位置型切替弁２５を制御する制御手段と、上記昇降
   アーム７，７を巻き上げ軸８、スプロケットホイール１
   １，１２及びチェーン１３を介して昇降させるモータ９
   と、 上記昇降アーム７，７の昇降位置を検出するリミットス
   イッチ２６，２７，２８と、 該リミットスイッチ２６，２７，２８の検出結果に基づ
   いて上記モータ９の駆動を停止させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする鋳物砂の圧縮強度測定装置。
2. 【請求項２】 一対の昇降アーム７，７に保持されて試
   験台５上で昇降自在にされた試料円筒体６と、 該試料円筒体６の直上に下向きに配設されたエアーシリ
   ンダ１６と、 該シリンダ１６のピストンロッド１７の先端に圧力検出
   器２０を介して取り付けられ、上記試料円筒体６内を昇
   降可能にされた加圧板１９と上記シリンダ１６のヘッド
   側管路とロッド側管路とを同時に閉鎖可能な３位置型切
   替弁２５と、 上記加圧板１９にかかる圧力があらかじめ設定された値
   に達した場合に、該加圧板１９を位置保持するように上
   記３位置型切替弁２５を制御する制御手段と、 上記昇降アーム７，７を巻き上げ軸８、スプロケットホ
   イール１１，１２及びチェーン１３を介して昇降させる
   サーボモータ３３と、 該サーボモータ３３の回転数を検出するエンコーダ３４
   と、 上記サーボモータ３３の回転を制御する回転速度変換器
   ３５と、 上記エンコーダ３４によって検出された上記サーボモー
   タ３３の回転数が、あらかじめ設定された値に達した場
   合に、上記サーボモータ３３に位置保持制御をかけるよ
   うに上記回転速度変換器３５を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする鋳物砂の圧縮強度測定装置。