JP4230459B2 - 振動式コンベヤ - Google Patents

Description

本発明は、振動式プロセス装置に関するものであり、特に、らせん軌道に従って工作物を移動させるための振動式らせん状コンベヤに関するものである。

振動式らせん状コンベヤは当該技術分野において一般的に公知のものである。通常、このような装置は、へリックス形状に形成されたらせん状デッキと、このデッキに作用可能に接続された信号源とを備えている。このらせん状コンベヤは、キャリア（Ｃａｒｒｉｅｒ）に対して発行された米国特許第2,927,683号に開示されているようなブルートフォー
スシステム（ｂｒｕｔｅ ｆｏｒｃｅ ｓｙｓｔｅｍ）であってもよいし、またはマシュート（Ｍｕｓｓｃｈｏｏｔ）に対して発行された米国特許第5,024,320に開示されている
２質点システム（ｔｗｏ−ｍａｓｓ ｓｙｓｔｅｍ）であってもよい。

らせん状コンベヤは工作物または粒状材料の加熱または冷却に用いられることが多い。たとえば、鋳物の場合には、（約１０００°Ｆ以上の温度を有しうる）真っ赤に焼けた鋳物がらせん状コンベヤに流される。鋳物がらせん状コンベヤを上の方向に移動するときに冷気を鋳物に対して当てることにより、鋳物の温度を低下させている。従来のらせん状コンベヤでは、空気はコンベヤの中央軸から外側の方向に案内されており、鋳物の方向に空気を案内するためのノズルを用いる場合もあれば用いない場合もある。空気はらせん状コンベヤの外側へと排出される。

一つの従来の設計では、空気は、おおむね、らせん状コンベヤを横切って中央コアインレットから外周アウトレットへと放射線状に案内される。この場合、鋳物の内面側（または、コンベヤに複数の列の鋳物が供給される場合には内側の列）は、外面側（または、外側の列）に比べて低温度の空気を受ける。

他の従来の設計では、空気インレットおよび空気アウトレットはらせん状コンベヤの外周の位置に設けられる。らせん状コンベヤの領域に空気が入ると、中央コアの周りにおいて少なくとも二つの別々のサブストリームとなる。次いで、空気は共通のアウトレットを通過してらせん状コンベヤから排出される。

鋳物は、冷気流に混入しうる鋳物砂を含有している場合がある。通常、小さな砂粒またはスプルー（ｓｐｒｕｅ）粒の如き非常に軽い粒子が空気流の中に吸い込まれる。したがって、通常は、この空気を大気中に排出するまえに粒子を収集するために、濾過ハウスがアウトレット空気流と繋がれる。この濾過ハウスは、通常、別のユニットとしてらせん状コンベヤの外側の位置に設けられるため、さらなるコンベヤ装置用の空間が必要となる。

図１および図２には、らせん状デッキ16を支持するフレーム12を備えたらせん状コンベヤ10が示されている。本明細書において用いられる場合、用語「らせん」は、へリックス形状およびヘリコイド形状を含むものとする。フレーム12は、スプリング18の如き分離手段により地面からまたは設置面から上方に弾性的に支持されている。励振質量20および振動発生器22は、スプリング25の如き弾性体を通じてトラフフレーム12に結合されている（図２）。偏心重りを回す回転シャフトを有するモータの如きいかなる一般的に公知な振動発生器を用いてもよい。

らせん状デッキ16を取り囲むとともにコンベヤチャンバ17を形成するためにハウジング15が設けられている。図３により最も分かりやすく示されているように、らせん状デッキは、内側縁19と外側縁21とを備えている。ハウジング15は、らせん状デッキの内側縁19に結合された円筒状の内壁38と、らせん状デッキの外側縁21と結合された円筒状の外壁50とを備えている。また、ハウジング15は、上壁23（図２）を備えており、これにより、ハウジングインレット24およびハウジングアウトレット26を除いて、らせん状デッキ16が完全に取り囲まれる構成となっている。このように構成すると、ハウジング15とらせん状デッキ16とでコンベヤチャンバ17が形成される。このコンベヤチャンバ17は、例示の実施形態では、らせん構造を有している。コンベヤチャンバ17およびらせん状デッキ16にアクセスするために、ハウジングの外壁50には複数のアクセス用ドア52（図１）が形成されている。

例示の実施形態では、らせん状デッキ16は、赤く焼けた鋳物の如き工作物を上方にインレット24からアウトレット26まで移動させるような配向構造になっている。工作物は、モールドラインの如き出発点からインレット24まで、線形振動式コンベヤまたは他のタイプのコンベヤ（図示せず）の如きいかなる搬送手段によって搬送されてもよい。らせん状デッキ16は、工作物がデッキのまわりを円周状に移動するにつれて上方にも移動するように、へリックス状に形成されている。アウトレット26では、工作物は流出用搬送機（図示せず）に移される。この流出用搬送機もまたコンベヤであってもよい。コンベヤ10は、本明細書では工作物を上下方向のうちの上方向に搬送させるものとして記載されているが、インレットとアウトレットとを逆にすることによりらせん状デッキ16に沿って上下方向のうちの下方向に搬送させてもよい。

図２に示されているように、断面図でみると、らせん状デッキ16は、複数の階層セグメント14が積層されることによって形成されている。隣接するこれらの階層セグメント14によりコンベヤチェンバ17の断面領域の上方境界および下方境界の範囲が定められるように、当該階層セグメント14は垂直方向に位置調整されている。

振動発生器22は、トラフフレーム12に所望の振動運動を生成させるいかなる公知の方法で制御されてもよいし、らせん状デッキ16に沿って工作物を進めるためにらせん状デッキ16と結合されてもよい。たとえば、上記のモータが、互いに反対方向（すなわち、互いに逆回転の方向）に回転され、偏心重りの間で、所望の位相角を維持するために制御されてもよい。例示の実施形態では２質点システムが示されているが、いうまでもなく、コンベヤ10が１質点システムとしてまたはブルートフォースシステムとして提供されてもよい。

工作物がらせん状デッキ16に沿って移動するにつれこれらの工作物に対して空気を案内するために空気分配システムが提供されている。図２により最も分かりやすく示されているように、プレナムハウジング29内には流入空気用プレナム30が形成されており、当該流入空気用プレナム30は、らせん状デッキ16の頂部近傍にのうちの、ハウジング内壁38の内側に形成されている中央チャンバ56内の部分に形成されている。図２に示されているように、一対の空気流入用ダクト32が可撓性ジョイント34を介してプレナムハウジング29に接続されている。これに代えて、単一の流入用ダクト32または三つ以上の流入用ダクト32が流入空気用プレナム30と連通されてもよい。流入空気用プレナム30から下方の方向には、複数の空気用垂直導管36が延びている。図３において最も分かりやすく示されているように、ハウジング内壁38により各導管36の外側部分が形成されており、凹形状のチャンバ壁40により導管36のその他の部分が形成されている。

複数の空気分配用チャンバ42が、らせん状デッキ16の底側に取り付けられ、各空気用垂直導管36と連通している。この空気分配用チャンバ42は、おおむね水平線方向に延びるように配向され、図３において最も分かりやすく示されているように、ハウジング内壁38とハウジング外壁50との間でおおむね放射線状に並べられている。示されている実施形態では、各らせん状デッキ階層部14上における一組の空気分配用チャンバ42は、それに対応する空気用垂直導管36と連通している。これに代えて、各空気用導管36が、各らせん状デッキ階層部14上で単一の空気分配用チャンバ42と連通していてもよいし、または三つ以上の空気分配用チャンバ42と連通していてもよい。図３によりらせん状デッキ16の単一の階層部14が示されているが、いうまでもなく、空気分配用チャンバ42の同様のセットをらせん状デッキ階層セグメントの各々の上に構築してもよい。この場合、各導管36は、複数の垂直レベルにおいて空気分配用チャンバ42と連通しうる。

空気分配用チャンバ42の各々は、複数の離隔されたノズル44を備えており、これらのノズルは、一つ下の階層に向かって空気の流れを下方に案内するように配向されている。これらのノズル44は、空気分配用チャンバ42の底に形成された開口部であってもよい。これらの開口部は、ある種の空気分布パターンを形成するためにらせん状デッキ16の横方向の幅「Ｗ」のうちの少なくとも一部を横切るように配置されている。示されている実施形態では、これらの開口部は、らせん状デッキ16の横方向の幅「Ｗ」全体を横切っておおむね均等に離隔されている。

空気用垂直導管36および水平方向の空気分配用チャンバ42は、らせん状コンベヤ10の構造を支持するために、チャネルおよびアングルの如き構造用鋼部材から形成されてもよい。この場合、導管36およびチャンバ42は、空気分布と構造支持との二つの機能を提供する。

振動式コンベヤ10はコンベヤチャンバからの空気の排出をさらに可能としている。図３において最も分かりやすく示されているように、複数の流出用開口部54がハウジング内壁38内に形成されている。各流出用開口部54は、隣接する空気用垂直導管36の間の位置に設けられている。これらの流出用開口部54は、上記ハウジング内壁により形成される中央チャンバ56と連通している。空気排出用アウトレット58が中央チャンバ56と連通しているとともに、たとえば可撓性ジョイント60を介して、排出用ダクト62と結合されている。この排出用ダクト62は、空気が空気分布システムを通って流れるようにするために、排出用ファンの如き（図２に模式的に示されている）空気吸引源（ａｉｒ ｖａｃｕｕｍ ｓｏｕｒｃｅ）63と連通しうる。示されている実施形態では、プレナムハウジング29は、おおむね環状であるので、プレナムハウジング29の内縁31により排出アウトレット58が形成されている。

動作において、上記の空気吸引源63は、空気を、流入用ダクト32から流入空気用プレナム30まで吸い込む。空気流は、このプレナムから、空気用垂直導管36および空気分配用チャンバ42を通過して、ノズル44から排出される。これらのノズル44により、らせん状デッキ16の横幅「Ｗ」全体にわたり空気が均等に分布される。好ましくは、空気吸引源は、各ノズル44から排出される空気流が工作物のまわりに非層流を形成するのに足りる十分に高い速度を有するような大きさに形成される。非層流の空気流を形成することにより、上記のシステムの熱伝導係数が上昇し、よって、熱伝導が上昇する。このことは、加熱用途および冷却用途に好都合である。この空気は、流出用開口部54を通ってコンベヤチェンバ17から中央チェンバ56へと排出される。中央チェンバ56で、上記の空気は、排出用アウトレット58から排出される。

コンベヤ10は、コンベヤチェンバ17を通る空気流に混入している微粉を収集するための微粉収集システムを備えうる。コンベヤ10に積載される対象物または工作物は、砂、スプルー、または他の微粉物質の如き不必要な破片を含みうる。この破片を空気流から取り除くために、微粉収集システムは、中央チャンバ56の底部を横切って延びているとともに最下部にある流出用開口部54の下方の位置においてハウジング15と結合する捕獲用床70を備えうる。示されている実施形態では、この捕獲用床70は、裁頭円錐状外部74に取り付けられた円錐状中央部72を備えている。裁頭円錐形外部74の外周面には、微粉排出用開口部76が、形成され、微粉排出用シュート（図１）と連通している。この微粉排出用開口部76は、シュート78を通じて大気と連通しているので、中央チェンバ56内の負圧により、当該中央チェンバ56内に微粉を保持しようとする差圧が生じる。図１に模式的に示されているように、シュートからの微粉の排出を可能とし、制御するために、シュート78内に空気ロック80が設けられてもよい。

動作において、空気が比較的に高速度でノズル44から排出されるので、微粉が工作物から取り除かれ空気流に混入される場合がある。次いで、この空気流が流出用開口部54を通過して中央チェンバ56内に入ると、圧力降下が生じ、それに伴って、当該空気流の速度が低下する。速度の減衰により、空気流に混入されている微粉が捕獲用床70に落ちる。らせん状デッキ16および取り付けられた捕獲用床70が振動運動すると、上記の粒子が捕獲用床の外部74の外周面に向かって移動する。振動運動の円成分により、粒子が排出用開口部76に到達するまで捕獲用床の外周面の周辺に搬送される。排出用開口部76では、これらの粒子は、排出用シュート78を下方に移動し、空気ロック80内に至る。この空気ロック80は、シュート78と中央チェンバ56との間の連通を周期的に中断させることにより１バッチの微粉をシュート78から排出し収集するように動作させられうる。

微粉収集システムは、空気流内に混入されている粒子を収集、排出するために、らせん状コンベヤの既存の内部構造を用いる。この結果、濾過ハウスが別々に必要でなくなるばかりでなく、らせん状コンベヤ装置にとって必要とされていたスペースが削減される。

本発明の教示に従って構築される振動式らせん状コンベヤを示す側面図である。 図１のコンベヤを示す拡大断面図である。 図１の３−３線に沿った拡大断面図である。

Claims (18)

1. 対象物を搬送するための振動式らせん状コンベヤであって、
   内側縁と外側縁とを有しているとともに、前記対象物を支えるための搬送面を形成しているらせん状デッキと、
   前記らせん状デッキの内側縁と結合している内壁と前記らせん状デッキの外側縁と結合している外壁とを有しているとともに、内部にコンベヤチェンバが形成されているハウジングと、
   流入空気用プレナムと、
   前記コンベヤチェンバの内側に設けられているとともに、前記流入空気用プレナムと連通している複数の空気分配用チャンバと、
   前記複数の空気分配用チャンバに形成され、空気分配パターンに合わせて配置されている複数の開口部と、
   前記コンベヤチェンバと大気との間を連通させ、空気吸引源と連通するように構成された排出用アウトレットと
   を備え、
   前記ハウジング内壁が、前記コンベヤチャンバ及び前記排出用アウトレットと連通する中央チャンバを形成するように構成されている、コンベヤ。
2. 前記複数の空気分配用チャンバが、略水平線方向に延びるように配向されてなる、請求項１記載のコンベヤ。
3. 前記複数の空気分配用チャンバが、前記ハウジング内壁と前記ハウジング外壁との間を略放射線状に延びるように構成されている、請求項２記載のコンベヤ。
4. 前記インレット用ダクトと空気分配用チャンバとの間を延びる複数の流入空気用導管をさらに備えてなる、請求項１記載のコンベヤ。
5. 前記流入空気用プレナムおよび流入空気用導管が、前記中央チャンバ内に配置されてなる、請求項１記載のコンベヤ。
6. 前記コンベアチャンバと前記排出用アウトレットとの間を前記中央チャンバを介して連通させるために、複数の流出用開口部が前記内壁に形成されてなる、請求項５記載のコンベヤ。
7. 前記流入空気用プレナムがおおむね環状のプレナムハウジング内に形成されており、前記プレナムハウジングの内縁が前記排出用アウトレットを形成してなる、請求項６記載のコンベヤ。
8. 前記らせん状デッキが、複数の垂直方向に積層された階層セグメントを形成してなる、請求項１記載のコンベヤ。
9. 前記空気分配用チャンバが、前記らせん状デッキの底面に取り付けられてなる、請求項８記載のコンベヤ。
10. 各開口部が、隣接する下側の階層部分の搬送面の方向に向かっておおむね下向きに配向されてなる、請求項９記載のコンベヤ。
11. 前記開口部が、前記らせん状デッキを少なくとも部分的に横切って延びる空気分布パターンに従って配置されてなる、請求項１記載のコンベヤ。
12. 前記空気吸引源が、前記対象物のまわりに非層流の空気流を形成するのに足りる十分な高い速度を有する空気流を各ノズルから生成するための大きさに形成されてなる、請求項１記載のコンベヤ。
13. 破片を含む対象物を搬送するための振動式コンベヤであって、
    内側縁と外側縁とを有しているとともに前記対象物を支えるための搬送面を形成している湾曲デッキと、
    前記デッキの前記内側縁と結合している内壁と前記デッキの前記外側縁と結合している外壁とを有し、該内壁が中央チャンバを形成し、内部にコンベヤチェンバが形成されているハウジングと、
    前記コンベヤチェンバと前記中央チェンバとの間を連通させている流出用開口部と、
    前記コンベヤチェンバから前記流出用開口部を通って前記中央チェンバへと流れるとともに前記対象物から前記破片が混入される空気流を形成するために前記中央チェンバと連通している空気吸引源と、
    前記中央チェンバを横切って延びているとともに前記流出用開口部の下方に設けられている、前記空気流内に混入されている前記破片を受け取るための捕獲用床と、
    前記捕獲用床に形成されている排出用開口部と、
    振動力を生成するために前記デッキに結合されている振動生成装置を有する励振質量組立体とを備えており、
    前記起振力により、前記対象物が前記デッキに沿って搬送され、前記捕獲用床の上の前記破片が前記排出用開口部の方向に搬送されるように構成されている、コンベヤ。
14. 前記流出用開口部は、前記空気流が前記中央チャンバに流入するときに該空気流の速度を減衰させる圧力降下を引き起こすように構成されている、請求項１３記載のコンベヤ。
15. 前記捕獲用床が、円錐状中央部と裁頭円錐状外部とを備えてなる、請求項１３記載のコンベヤ。
16. 前記排出用開口部が、前記捕獲用床の前記外部の外周に形成されてなる、請求項１５記載のコンベヤ。
17. 前記排出用開口部と連通する排出用シュートをさらに備えてなる、請求項１３記載のコンベヤ。
18. 前記排出用シュートが空気ロックをさらに備えてなる、請求項１７記載のコンベヤ。

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