JP6948090B2 - 鋳物砂の再生システムと鋳物砂の再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳物砂の再生システムと鋳物砂の再生方法に係り、再生精度と再生歩留まりの向上を図る技術に関する。

鋳造に使用された自硬性砂型から回収された使用済みの鋳物砂（以下、適宜に「回収砂」と記す。）の表面にはバインダが付着している。このようなバインダが付着している砂を、そのまま砂型に再利用すると、鋳物の品質を低下させるおそれがある。このため回収砂におけるバインダの付着量を特定することは、再生効率を評価する際の大きなバロメータとなっており、例えば特許文献１、２に係る鋳物砂の再生方法では、回収砂に含まれる可燃物を燃焼させたときの減量値（灼熱減量）を得て、当該灼熱減量に基づいてバインダの付着量を特定して、再生効率を評価している。

再生処理後の鋳物砂の状態を測定して、再生条件にフィードバックすることも公知である。例えば特許文献３に記載の鋳物砂の再生方法では、再生処理後の鋳物砂の清浄度等を測定し、この測定結果に基づいて、破砕具の回転速度や処理容器内の滞留時間等を調整することが示されている。特許文献４には、再生処理の途中で鋳物砂の再生度を測定し、この測定結果に基づき再生処理時間を調整することが開示されている。本特許出願人は、鋳物砂の静電容量を測定し、これを灼熱減量に換算する方法を開発している（特許文献５）。

特開平０６−１５４９４１号公報 特開２０１４−２４０９７号公報 特開昭５９−１６９６４４号公報 特開平１１−１２３４９８号公報 特許第５７６１６５２号公報

本出願人は、相互研磨作用を加えることで回収砂に付着のバインダを剥離するバッチ式の研磨装置と、研磨装置から供給される回収砂の砂粒群に圧縮空気を送給することで、再生砂となる砂粒成分とバインダを含む微粒成分とに比重選別する連続式の選別装置とを備える鋳物砂の再生システムを製造しており、当該再生システムに特許文献５の鋳物砂の静電容量の測定方法を適用したフィードバック制御を行うことを考えた。つまり、上記のような再生システムにおいて、再生処理前後の鋳物砂の静電容量を測定し、両静電容量の変化に基づいてフィードバック制御を行うことで、再生処理条件を最適化することを考えた。しかし、上記再生システムの研磨装置による研磨直後の回収砂には、砂粒成分である再生砂と微粒成分であるバインダとが混在しているため、研磨装置から送出される回収砂の静電容量を測定しても、再生処理後の再生砂の状態を正確に把握することはできない。一方、選別装置による分離後の砂粒成分の静電容量を測定すれば、再生砂の状態を正確に把握することは可能となるが、当該選別装置は研磨装置による複数回のバッチ処理を受け入れて、連続的に再生砂を送出するものであって、研磨装置からの回収砂の投入順序とは無関係にランダムに再生砂を送出するものであるために、研磨装置に投入された回収砂と、選別装置から送出された再生砂との対応関係が不明瞭となることが避けられず、研磨装置に投入された回収砂が再生砂とされたときの研磨具合等を正確に把握することは不可能である。

本発明の目的は、相互研磨作用を加えることで回収砂に付着のバインダを剥離するバッチ式の研磨装置と、研磨装置から供給される回収砂の砂粒群に圧縮空気を送給することで、再生砂となる砂粒成分とバインダを含む微粒成分とに比重選別する連続式の選別装置とを備える鋳物砂の再生システム、および当該システムを用いた再生方法において、研磨装置がバッチ式であるのに対して選別装置が連続式であるために、研磨装置に投入された回収砂と、選別装置から送出された再生砂との対応関係が不明確となることに由来して、再生処理後の再生砂に対する静電容量測定が不能になる問題を解消することにある。加えて、本発明は、静電容量の測定結果に基づいて再生処理前後における鋳物砂の性状を正確に捉えることが可能であり、以て鋳物砂の再生精度と再生歩留まりの向上に貢献できる鋳物砂の再生システム、および当該システムを用いた再生方法を提供することを目的とする。

本発明は、回収砂１ａの表面に付着のバインダを剥離して再生砂１ｂを得るための鋳物砂の再生システムを対象とする。再生システムは、回収砂１ａが貯留されるバッファ装置６と、駆動手段３４により回転される回転体３３を有し、回収砂１ａに相互研磨作用を加えることで、回収砂１ａに付着のバインダを剥離する研磨装置７と、バッファ装置６と研磨装置７との間に配されて、バッファ装置６から研磨装置７への回収砂１ａの供給状態を制御する供給制御装置２７と、送風手段５０を有し、研磨装置７から供給される回収砂１ａの砂粒群に圧縮空気を送給して、再生砂１ｂとなる砂粒成分８と、バインダを含む微粒成分９とに比重選別する選別装置１０と、研磨装置７の上流側に配されて、回収砂１ａの静電容量を測定する上流側静電容量測定装置７０と、選別装置１０の下流側に配されて、再生砂１ｂの静電容量をサンプル測定する下流側静電容量測定装置７１と、両静電容量測定装置７０・７１による静電容量の測定結果に基づいて、供給制御装置２７による回収砂１ａの研磨装置７への供給量、研磨装置７を構成する回転体３３の回転速度、研磨装置７による研磨時間、及び選別装置１０を構成する送風手段５０の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック制御を行う制御装置８０と、を備える。研磨装置７は、バッファ装置６から送られてきた所定の処理量（Ａ（ｋｇ））の回収砂１ａに対して間欠的に処理を行うバッチ式の装置である。選別装置１０は、バッチ式の研磨装置７による１回の処理量（Ａ（ｋｇ））のＮ倍（Ｎは２以上の整数値）の回収砂１ａに対する比重選別処理能力を有する連続式の装置である。下流側静電容量測定装置７１は、バッファ装置６から研磨装置７への回収砂１ａの供給動作に応じた所定のタイミングで、選別装置１０から供給される再生砂１ｂの静電容量をサンプル測定している。そして、研磨装置７による（ｎ）回目のバッチ式の研磨処理に先立って行われた上流側静電容量測定装置７０による測定結果を「ＲＵ（ｎ）」、（ｎ）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定装置７１による測定結果を「ＲＤ（ｎ）」、（ｎ＋１）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定装置７１による測定結果を「ＲＤ（ｎ＋１）」、（ｎ＋ｂ）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定装置７１による測定結果を「ＲＤ（ｎ＋ｂ）」と規定したとき、制御装置８０が、「ＲＵ（ｎ）」の値と、｛「ＲＤ（ｎ＋１）」＋「ＲＤ（ｎ＋２）」＋・・・「ＲＤ（ｎ＋Ｎ）」｝／Ｎにより算出される「ＲＤ（ｎ）の平均値」との比較とに基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする。なお、研磨装置７による処理量と、比重選別装置１０による比重選別処理能力量との比率が整数値である場合には、当該整数値が「Ｎ」の値となるが、当該比率が整数値でない場合には、当該比率の小数点以下を四捨五入することによって得られる整数値や、当該比率の小数点以下を切り下げたり切り上げたりすることで得られる整数値を「Ｎ」の値とすることができる。

制御装置８０は、「ＲＵ（ｎ）」の値と、「ＲＤ（ｎ）の平均値」とに基づいて、再生処理前後の静電容量の変化割合を算出し、当該変化割合に基づいてフィードバック制御を行うものとする。

鋳物砂１が流れる砂流路１６を有し、当該砂流路１６上に、バッファ装置６、研磨装置７、及び選別装置１０が記載順に配されている。上流側静電容量測定装置７０と下流側静電容量測定装置７１は、砂流路１６内を流れる鋳物砂１の一部をサンプルとして抽出する抽出手段７２と、抽出手段７２により抽出された鋳物砂１を受ける上流側分岐流路７３と、上流側分岐流路７３から供給された所定量の鋳物砂１に対して静電容量を測定する測定部７４とを備えている。そして、制御装置８０からの検出指令を受けると、抽出手段７２が駆動されて砂流路１６から上流側分岐流路７３に所定量の鋳物砂１が抽出されて当該鋳物砂１に対する測定部７４による静電容量の測定動作が行われるように構成されている。

上流側静電容量測定装置７０と下流側静電容量測定装置７１が、測定部７４による測定後の鋳物砂１を受けて、これを砂流路１６に還流させる下流側分岐流路７５を含む。

また本発明は、回収砂１ａの表面に付着のバインダを剥離して再生砂１ｂを得るための鋳物砂の再生方法を対象とする。この再生方法は、研磨処理に先立って回収砂１ａの静電容量をサンプル測定する第１の静電容量測定工程（Ｓ１）と、バッチ式の研磨装置７を用いて、所定量の回収砂１ａに相互研磨作用を加えることで、回収砂１ａに付着のバインダを剥離する研磨処理を行う研磨工程（Ｓ２）と、送風手段５０を有する選別装置１０を用いて、研磨装置７から供給される回収砂１ａの砂粒群に圧縮空気を送給して、再生砂１ｂとなる砂粒成分８と、バインダを含む微粒成分９とに比重選別処理を行う選別工程（Ｓ３）と、選別後の再生砂１ｂの静電容量をサンプル計測する第２の静電容量測定工程（Ｓ４）と、第１の静電容量測定工程（Ｓ１）における測定値と、第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定値とに基づいて、研磨処理を担う研磨装置７に対する回収砂１ａの供給量、研磨装置７を構成する回転体３３の回転速度、研磨装置７による研磨時間、及び比重選別処理を担う選別装置１０を構成する送風手段５０の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック工程（Ｓ５）と、を含む。選別装置１０は、バッチ式の研磨装置７による１回の処理量（Ａ（ｋｇ））のＮ倍の回収砂（１ａ）に対する比重選別処理能力を有する連続式の装置である。第２の静電容量測定工程（Ｓ４）においては、研磨装置７への回収砂１ａの供給動作に応じた所定のタイミングで、選別装置１０から供給される再生砂１ｂの静電容量をサンプル測定している。そして、研磨装置７による（ｎ）回目のバッチ式の研磨処理に先立って行われた第１の静電容量測定工程（Ｓ１）における測定結果を「ＲＵ（ｎ）」、研磨装置７による（ｎ）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ）」、研磨装置７による（ｎ＋１）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ＋１）」、研磨装置７による（ｎ＋ｂ）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ＋ｂ）」と規定したとき、フィードバック工程（Ｓ５）においては、「ＲＵ（ｎ）」の値と、｛「ＲＤ（ｎ＋１）」＋「ＲＤ（ｎ＋２）」＋・・・「ＲＤ（ｎ＋Ｎ）」｝／Ｎにより算出される「ＲＤ（ｎ）の平均値」との比較とに基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする。

フィードバック工程（Ｓ５）においては、「ＲＵ（ｎ）」の値と、「ＲＤ（ｎ）の平均値」とに基づいて、再生処理前後の静電容量の変化割合を算出し、当該変化割合に基づいてフィードバック制御を行うように構成する。

本発明に係る再生システムにおいては、（ｎ＋１）回目〜（ｎ＋Ｎ）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定装置７１による計Ｎ回の測定結果の平均値「ＲＤ（ｎ）の平均値」を算出するようにしたので、連続式の選別装置１０を採用しながら、バッチ式の研磨装置７により研磨処理された各回のバッチにより生成された再生砂１ｂの静電容量を近似的に得ることが可能となる。つまり、本発明の再生システムにおいては、研磨装置７による各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂが選別装置１０内に残留している可能性が極めて高い状態において、当該選別装置１０から送出される多数回（Ｎ回）の下流側静電容量測定装置７１による測定結果を総和し、当該総和値を研磨装置７と比較した選別装置１０の比重選別処理能力値に係る値（Ｎ）で除算することで、当該下流側静電容量測定装置７１による測定結果の平均値を算出するようにしたので、研磨装置７による各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂの静電容量を、平均値という形で近似的に再現することができる。以上より、本発明によれば、研磨装置７がバッチ式であるのに対して選別装置１０が連続式であるために、研磨装置７に投入された回収砂１ａと、選別装置１０から送出された再生砂１ｂとの対応関係が不明確となることに由来して、再生処理後の再生砂１ｂに対する静電容量測定が不能になる問題を解消して、近似的に再生砂１ｂの静電容量を得ることができる。

そのうえで本発明においては、研磨装置７の上流側と下流側で測定された鋳物砂１（回収砂１ａと再生砂１ｂ）の静電容量の測定結果に基づいてフィードバック制御を行うようにしたので、再生処理直前の回収砂１ａに付着しているバインダの付着量や再生処理直後の再生砂１ｂに付着しているバインダの残留量など、鋳物砂１の性状を的確に捉えることが可能となり、より適切な再生処理条件（鋳物砂１に対する研磨条件や選別条件）で、回収砂１ａに対して再生処理を実行することができる。これにより、バインダの剥離が不十分となる研磨不良や、再生砂１ｂとバインダとの分離が不十分となる選別不良などが生じることを防ぐことができるので、再生精度の向上を図ることができる。また、研磨処理時に回収砂１ａを削り過ぎて再生砂１ｂが微細化することも防ぐこともできるので、再生歩留まりの向上を図ることもできる。回転体３３等の磨耗に由来する研磨装置７の研磨能力の低下などを捉えることができるので、回転体３３等の交換時期を的確に知ることが可能となり、再生システムのメンテナンス性の向上にも貢献できる。

再処理前後の鋳物砂１の静電容量の変化割合に基づいてフィードバック制御を行うようにしたので、例えば、前段の処理前後における鋳物砂１の静電容量の変化割合と、次段処理における処理前の回収砂１ａの静電容量とに基づいて、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量を予測することが可能となり、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量が最適値となるように、再生処理条件を変更することができる。また、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量が目標値の上限値に近付くように再生処理条件を変更することで、回収砂１ａを削りすぎて、得られた再生砂１ｂが微細化することを防ぐことができるので、再生歩留まりが低下することを抑えることもできる。

静電容量測定装置７０・７１が、砂流路１６内を流れる鋳物砂１の一部をサンプルとして抽出する抽出手段７２と、抽出手段７２により抽出された鋳物砂１を受ける上流側分岐流路７３と、上流側分岐流路７３から供給された所定量の鋳物砂１の静電容量を測定する測定部７４とを備えるものとし、検出指令を受けると、抽出手段７２が駆動されて砂流路１６から上流側分岐流路７３に所定量の鋳物砂１が抽出されて当該鋳物砂１に対する測定部７４による静電容量の測定動作が行われるように構成されていると、鋳物砂１に対する静電容量の測定動作を自動化することができるので、フィードバック制御を含む再生システムの全体を自動化することができる。これにより、再生システムによる再生処理を迅速且つスピーディに進めることができる。

静電容量測定装置７０・７１が、測定部７４による測定後の鋳物砂１を受けて、これを砂流路１６に還流させる下流側分岐流路７５を含むと、測定部７４による測定後に下流側分岐流路７５を介して砂流路１６に鋳物砂１を還流させることができる。これにより、静電容量測定時にサンプルとして抽出された鋳物砂１が廃棄されることはなく、当該抽出された鋳物砂１も再生砂として利用することができるので、静電容量測定装置７０・７１により抽出されることで鋳物砂１が減少することを防いで、再生歩留まりの低下を抑えることができる。

本発明に係る再生方法においては、（ｎ＋１）回目〜（ｎ＋Ｎ）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）による計Ｎ回の測定結果の平均値「ＲＤ（ｎ）の平均値」を算出するようにしたので、連続式の選別装置１０を採用しながら、バッチ式の研磨装置７により研磨処理された各回のバッチにより生成された再生砂１ｂの静電容量を近似的に得ることが可能となる。つまり、本発明の再生方法においては、研磨装置７による各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂが選別装置１０内に残留している可能性の高い状態において、当該選別装置１０から送出される多数回（Ｎ回）の第２の静電容量測定工程（Ｓ４）による測定結果を総和し、これを研磨装置７と比較した選別装置１０の比重選別処理能力値に係る値（Ｎ）で除算することで、当該第２の静電容量測定工程（Ｓ４）による測定結果の平均値を算出するようにしたので、各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂの静電容量を近似的に再現することができる。以上より、研磨装置７がバッチ式であるのに対して選別装置１０が連続式であるために、研磨装置７に投入された回収砂１ａと、選別装置１０から送出された再生砂１ｂとの対応関係が不明確となることに由来して、再生処理後の再生砂１ｂに対する静電容量測定が不能になる問題を解消して、近似的に再生砂１ｂの静電容量を得ることができる。

そのうえで本発明においては、研磨装置７の上流側と下流側で測定された鋳物砂１（回収砂１ａと再生砂１ｂ）の静電容量の測定結果に基づいてフィードバック制御を行うようにしたので、再生処理直前の回収砂１ａに付着しているバインダの付着量や再生処理直後の再生砂１ｂに付着しているバインダの残留量など、鋳物砂１の性状を的確に捉えることが可能となり、より適切な再生処理条件（鋳物砂１に対する研磨条件や選別条件）で、回収砂１ａに対して再生処理を実行することができる。これにより、バインダの剥離が不十分となる研磨不良や、再生砂１ｂとバインダとの分離が不十分となる選別不良などが生じることを防ぐことができるので、再生精度の向上を図ることができる。また、研磨処理時に回収砂１ａを削り過ぎて再生砂１ｂが微細化することも防ぐこともできるので、再生歩留まりの向上を図ることもできる。研磨装置７の研磨能力の低下などを捉えることができるので、研磨装置７のメンテナンス性の向上にも貢献できる。

再処理前後の鋳物砂１の静電容量の変化割合に基づいてフィードバック制御を行うようにしので、例えば、前段の処理前後における鋳物砂１の静電容量の変化割合と、次段処理における処理前の回収砂１ａの静電容量とに基づいて、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量を予測することが可能となり、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量が最適値となるように、再生処理条件を変更することができる。また、当該次段処理における処理後の再生砂１ｂの静電容量が目標値の上限値に近付くように再生処理条件を変更することで、回収砂１ａを削りすぎて、得られた再生砂１ｂが微細化することを防ぐことができるので、再生歩留まりが低下することを抑えることもできる。

本発明の実施例１に係る鋳物砂の再生システムの概略構成図である。 鋳物砂の再生システムを構成する再生装置を示す概略構成図である。 鋳物砂の再生システムの制御系統を示すブロック図である。 「ＲＤ（ｎ）の平均値」の算出方法を説明するための再生システムの模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、「ＲＤ（ｎ）の平均値」の算出方法を説明するための再生システムの模式図であり、（Ａ）は２０バッチ目（ｎ＝２０）の研磨処理を行う状態、（Ｂ）は２１バッチ目（ｎ＝２１）の研磨処理を行う状態、（Ｃ）は２５バッチ目（ｎ＝２５）の研磨処理を行う状態を示している。 フィードバック制御を説明するための図である。 フィードバック制御を説明するための図である。 フィードバック制御を説明するための図である。 フィードバック制御を説明するための図である。 フィードバック制御を説明するための図である。 本発明の実施例１に係る鋳物砂の再生方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例２に係る鋳物砂の再生システムの概略構成図である。

（実施例１） 図１ないし図１１に、本発明に係る鋳物砂の再生システムおよび再生方法の実施例１を示す。本実施例に示す再生システムは、鋳物砂１を処理対象とするものであり、使用済みで回収された鋳物砂１（以下「回収砂１ａ」と記す。）に対して再生処理を行って、再生砂１ｂを得るものである。図１において再生システムは、砂塊として投入される回収砂１ａに対して粉砕処理を行うサンドクラッシャー３と、振動により回収砂１ａに含まれる鋳ばり等の異物を篩い分けるバイブラスクリーン４と、磁力により回収砂１ａに含まれる鉄片などを分離するマグネットセパレータ５と、回収砂１ａが貯留される砂貯留用のバッファホッパ（バッファ装置）６と、回収砂１ａに相互研磨作用を加えることで、回収砂１ａに付着のバインダを剥離する研磨装置７と、研磨装置７から流出された回収砂１ａを、再生砂１ｂとなる砂粒成分８とバインダを含む微粒成分９（図２参照）とに比重選別する選別装置１０と、再生砂１ｂを冷却するサンドクーラ１１と、冷却された再生砂１ｂが貯留されるサンドタンク１２などを備える。図１において、符号１４は、サンドクラッシャー３により破砕された回収砂１ａをバイブラスクリーン４に送る第１のバケットエレベータ、符号１５は、選別装置１０で選別された再生砂１ｂをサンドクーラ１１に送給する第２のバケットエレベータを示す。再生システムには、これら第１・第２のバケットエレベータ１４・１５を含む鋳物砂１（回収砂１ａ、再生砂１ｂ）が流れる砂流路１６が設けられており、当該砂流路１６上に、上流側から下流側に向って、サンドクラッシャー３、バイブラスクリーン４、マグネットセパレータ５、バッファホッパ６、研磨装置７、選別装置１０、サンドクーラ１１、およびサンドタンク１２が記載順に配列されている。

図１に拡大して示すように、バッファホッパ６は、サンドクラッシャー３、第１のバケットエレベータ１４、バイブラスクリーン４、マグネットセパレータ５を介して供給された回収砂１ａを仮受けして、一定時間回収砂１ａを貯留したのち、砂流路１６の下流側に設けられた研磨装置７に回収砂１ａを供給するものであり、上方側の径寸法が均一なストレート部２０と、下方側の下窄まり状のテーパー部２１とを有するハウジング２２と、ハウジング２２の上方開口を封するカバー体２３とで構成される。バッファホッパ６は、供給された回収砂１ａから順に装置外部に送出する先入れ先出し方式の貯留装置であり、上方側から供給された回収砂１ａを下方側に配置された研磨装置７に向けて順に送り出す。テーパー部２１の下端の出口には、研磨装置７に至る回収砂１ａの供給流路２６が連結されており、この供給流路２６に、バッファホッパ６から研磨装置７への回収砂１ａの供給状態を制御する供給制御装置２７が配置されている。

供給制御装置２７は、供給流路２６を閉じる閉姿勢と、供給流路２６を開く開姿勢との間で出退自在に構成された弁体２８と、弁体２８を出退制御するアクチュエータ２９とで構成される。常態において弁体２８は閉姿勢とされており、後述する制御装置８０からの制御信号を受けてアクチュエータ２９がオン操作されて弁体２８が開姿勢とされると、バッファホッパ６内の回収砂１ａが研磨装置７に向けて自重で落下される。このときの弁体２８の開時間を長短に変化させることで、バッファホッパ６から研磨装置７への回収砂１ａの供給量を制御することができる。

図２において、符号３０は、研磨装置７と選別装置１０とを一体に備える再生装置を示す。研磨装置７はバッチ式の遠心研磨機であり、ケーシング３１と、ケーシング３１の内部に設けられてバッファホッパ６から供給された回収砂１ａに対して相互研磨作用を加える研磨室３２と、研磨室３２を構成するローター（回転体）３３に駆動力を付与するローターモータ（駆動手段）３４と、ローターモータ３４の駆動力をローター３３に付与する伝動機構３５と、供給流路２６から供給された回収砂１ａを研磨室３２内に導くガイド筒３６などで構成される。研磨室３２は、下方側に位置して回転軸３８を中心に回転するローター３３と、ローター３３の周縁を囲むように配された不動のブレード体３９と、上方側に位置するリングフード４０とで構成される。ローター３３は、上方開口を有する容器状のローター本体４１と、ローター本体４１の中央部に配されたセンターコーン４２などで構成される。ローター本体４１の内面は階段状に形成されており、最外周縁にはローターエッジが配されている。伝動機構３５は、ローターモータ３４側の出力軸４３と回転軸３８のそれぞれに装着されたプーリー４４・４４と、両プーリー４４・４４の間に掛け渡されたタイミングベルト４５などで構成される。

リングフード４０は、上下方向に開口を有する下拡がりの無底筒状に形成されており、下方の開口縁がブレード体３９に接して研磨室３２を封止する下方位置と、開口縁とブレード体３９との間に間隙が形成される上方位置との間で、図外のアクチュエータにより上下動可能に構成されている。図２においては、下方位置にあるリングフード４０を実線で示し、上方位置にあるリングフード４０を仮想線で示している。リングフード４０の上方開口は、ガイド筒３６の進入を許す通孔とされている。ローターモータ３４をオンとしてローター３３を回転させた状態で、ガイド筒３６から研磨室３２内に所定量の回収砂１ａを供給し、これにより、回収砂１ａに対して相互研磨作用を加えて、回収砂１ａに付着のバインダを剥離することができる。このとき、ローターモータ３４の回転数を制御することで、ローター３３の回転速度を制御することができる。また、研磨処理後にローターモータ３４を回転させたままリングフード４０を下位置から上位置に移動させることにより、研磨処理後の回収砂１ａを研磨室３２の外部に送り出すことができる。したがって、当該リングフード４０の上方位置への移動タイミングを制御することで、１回のバッチ処理における研磨時間を制御することができる。本実施例において、研磨装置７による１回のバッチ処理における最大処理量は３０ｋｇに設定されている。すなわち、１回のバッチ処理において研磨装置７が研磨処理を行うことができる最大の回収砂１ａの量は、３０ｋｇに設定されている。

選別装置１０は、圧縮空気を生成するブロワ５０（送風手段）と、ブロワ５０の駆動源となるブロワモータ５１と、送風管５２を介してブロワ５０により生成された圧縮空気を受ける風室５３と、風室５３の上方に設けられた選別室５４と、圧縮空気により舞い上げられた微粒成分９が浮遊する浮遊室５５と、選別室５４と風室５３とを分離する隔壁５６とで構成される。選別装置１０は、バッチ式の研磨装置７による１回の処理量（Ａ（ｋｇ））のＮ倍の回収砂１ａに対する比重選別処理能力を有する連続式の装置である。本実施例では、上述のように研磨装置７による１回のバッチ処理における最大処理量は３０ｋｇに設定されているのに対して、選別装置１０による最大の比重選別処理能力は１５０ｋｇに設定されており、上記のＮの値は「５」に設定されている。

選別室５４と風室５３とは横長の下部ハウジング５７内に形成されており、浮遊室５５は、研磨装置７のケーシング３１と並設するように設けられた上部ハウジング５８内に形成されている。隔壁５６には、多数個の空気噴射孔が設けられている。選別室５４の下流側には、再生砂１ｂを次工程に送り出すための砂排出流路５９が形成されており、選別室５４と砂排出流路５９との境界には、図外のアクチュエータで開閉操作される開閉ゲート６０が設けられている。浮遊室５５の上端には、図外の集塵機に至る集塵口６１が開設されている。

ブロワ５０により生成された圧縮空気は、送風管５２、風室５３、および隔壁５６の空気噴射孔を介して選別室５４に送風され、この圧縮空気により選別室５４内の鋳物砂１に上昇力が作用される。このとき再生砂１ｂとなる砂粒成分８は重力により隔壁５６上に沈降され、バインダを含む微粒成分９は浮遊室５５を浮遊して集塵口６１から排出される。つまり比重の大きな再生砂１ｂとなる砂粒成分８は、自重により選別室５４内に留まり、比重の小さなバインダを含む微粒成分９は、浮遊室５５内を浮遊して集塵口６１から排出される。これにより、研磨処理後の鋳物砂１を再生砂１ｂとバインダとに比重選別することができる。このときブロワモータ５１の回転数を制御することで、ブロワ５０からの圧縮空気の送給量を変更して、砂粒成分８と微粒成分９に作用する上昇力を変更することができるので、集塵機により集塵される微粒成分９の上限比重を大小に調節することができる。より詳しくは、ブロワ５０からの圧縮空気の送給量を小さくした場合には、より比重の小さな砂粒成分８まで再生砂１ｂに含めることが可能となるため、再生歩留まりの向上が期待できる一方、比重の大きなバインダを含む微粒成分９が再生砂１ｂに含まれるため再生砂１ｂとバインダとの分離が不十分となることもある。逆に、ブロワ５０からの圧縮空気の送給量を大きくした場合には、より比重の大きな微粒成分９まで集塵することが可能となるため、再生砂１ｂとバインダとの分離効率が向上する一方、比重の小さな砂粒成分８が集塵機に集塵されるため、再生歩留まりが低下するおそれがある。

再生砂１ｂとなる砂粒成分８は、隔壁５６上に沈降されたのち、開閉ゲート６０が開操作されると砂排出流路５９から排出される。砂排出流路５９から排出された再生砂１ｂは、第２のバケットエレベータ１５を介してサンドクーラ１１に送られて冷却されたのち、サンドタンク１２内に貯留される。

そのうえで本実施例に係る再生システムでは、砂流路１６における再生装置３０の上流側と下流側のそれぞれに静電容量測定装置７０・７１を配置して、再生処理前の回収砂１ａの静電容量と、再生処理後の再生砂１ｂの静電容量とを測定し、これら測定結果に基づいて、供給制御装置２７による回収砂１ａの研磨装置７への供給量、研磨装置７を構成するローター３３の回転速度、研磨装置７による研磨時間、及び選別装置１０を構成するブロワ５０の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック制御を行うことが着目される。

図１に示すように、バッファホッパ６には、当該バッファホッパ６内に貯留されている回収砂１ａの静電容量をサンプル測定する第１測定装置（上流側静電容量測定装置）７０が配置されている。選別装置１０の砂排出流路５９には、選別装置１０による選別後の再生砂１ｂの静電容量をサンプル測定する第２測定装置（下流側静電容量測定装置）７１が配置されている。第１測定装置７０は、バッファホッパ６内から回収砂１ａの一部をサンプルとして抽出する抽出機構（抽出手段）７２と、抽出機構７２により抽出された回収砂１ａを受ける上流側分岐流路７３と、上流側分岐流路７３から供給された所定量の回収砂１ａの静電容量を測定する測定部７４と、測定部７４による測定後の回収砂１ａを受けて、これをバッファホッパ６に流させる下流側分岐流路７５とで構成される。

抽出機構７２は、上流側分岐流路７３に連通する開口を封する閉姿勢と、当該開口を開く開姿勢との間で、開閉可能に構成された開閉弁７８と、この開閉弁７８を開閉制御する図外のアクチュエータとからなり、開閉弁７８が所定時間（数秒程度）だけ開姿勢となることで、所定量の回収砂１ａをサンプルとして上流側分岐流路７３内に流すことができる。上流側分岐流路７３は下り傾斜されており、抽出機構７２によりサンプルとして抽出された回収砂１ａを測定部７４に案内する。測定部７４は、回収砂１ａに対して加熱処理を施して含水率を０．１％以下に低下させたのち、回収砂１ａの静電容量を測定するものであり、回収砂１ａが収容される測定容器、測定容器内の回収砂１ａに対して熱風を供給するヒータ、測定後に下流側分岐流路７５に回収砂１ａを送り出す送出機構などを備える。測定後の回収砂１ａは、下流側分岐流路７５を介してバッファホッパ６内に還流される。第２測定装置７１の構成は、第１測定装置７０の構成と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

以上のようにバッファホッパ６内に貯留されている回収砂１ａを第１測定装置７０により測定する態様では、サンプル測定により測定された回収砂１ａを含む砂群と、実際に研磨装置７に投入される回収砂１ａの砂群とが異なるものとなるおそれがある。このようにサンプル測定により測定された回収砂１ａを含む砂群と、実際に研磨装置７に投入される回収砂１ａの砂群とが異なるものであると、研磨装置７に投入される回収砂１ａに対して的確な再生処理を行うことができず、処理精度が低下することが避けられない。そこで、本実施例では、後述する制御装置８０の演算制御部８２により、第１測定装置７０によるバッファホッパ６内のサンプル採取位置から回収砂１ａが研磨装置７に投入されるまでのタイムラグを算出し、当該タイムラグと第１測定装置７０による静電容量とに基づいて再生処理条件をフィードバック制御しており、第１測定装置７０によりサンプル測定された回収砂１ａを含む砂群と、研磨装置７に投入される回収砂１ａの砂群とを一致させている。

図３に、本実施例に係る再生システムのブロック図を示す。再生システムの制御を担う制御装置８０は、制御プログラムが格納されたＲОＭ８１と、制御プログラムに基づいてシステム全体を制御する演算制御部８２と、演算制御部８２の作業領域となるＲＡＭ８３と、各種センサからの入力信号を受けるとともに、演算制御部８２による演算結果に基づいて、再生システムを構成する各装置に対して制御信号を発する入出力部８４などで構成される。

フィードバック制御に関する制御装置８０の制御対象としては、供給制御装置２７を構成する弁体２８の開閉制御、研磨装置７を構成するローターモータ３４の回転数制御、研磨装置７を構成するリングフード４０の上下動制御、ブロワ５０を構成するブロワモータ５１の回転数制御、測定装置７０・７１の開閉弁７８の開閉制御などを挙げることができる。これら各装置は、演算制御部８２からの制御指令を受けて入出力部８４から発せられる制御信号に基づいて制御される。上述したように、供給制御装置２７の弁体２８の開時間を長短に変化させることで、バッファホッパ６から研磨装置７への回収砂１ａの供給量を制御することができる。ローターモータ３４の回転数を制御することで、ローター３３の回転速度を制御することができる。リングフード４０の上方位置への移動タイミングを制御することで、研磨装置７における１回のバッチ処理における研磨時間を制御することができる。ブロワモータ５１の回転数を制御することで、ブロワ５０からの圧縮空気の送風量を制御することができる。

入出力部８４には、先の第１測定装置７０、および第２測定装置７１により測定された静電容量に係る検出信号が入力される。これら測定装置７０・７１により測定された静電容量は、ＲＡＭ８３に格納され、演算制御部８２は、これら静電容量に基づいて、バッファホッパ６から研磨装置７への回収砂１ａの供給量、ローター３３の回転速度、研磨装置７における１回のバッチ処理における研磨時間、ブロワ５０からの圧縮空気の送風量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック制御を行う。本実施例においては、先の第１測定装置７０、および第２測定装置７１により測定された静電容量を変換器により直流電圧に変換しており、当該変換器から出力された電圧値に基づいて入出力部８４は、フィードバック制御を行っている。なお、変換器は計測された静電容量に比例した電圧を出力する。

図１１に、本実施例の鋳物砂の再生方法を説明するためのフローチャートを示す。図１１に示すように、この再生方法では、第１測定装置７０による第１の静電容量測定工程（Ｓ１）、研磨装置７による研磨工程（Ｓ２）、選別装置１０による選別工程（Ｓ３）、第２測定装置７１による第２の静電容量測定工程（Ｓ４）、そして、これら第１の静電容量測定工程（Ｓ１）と第２の静電容量測定工程（Ｓ４）の測定結果（変換器により静電容量から変換された電圧値）に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック工程（Ｓ５）の順に鋳物砂１の再生を行う。

図４および図５（Ａ）〜（Ｃ）を使って、第２測定装置７１による計Ｎ回の測定結果の平均値「ＲＤ（ｎ）の平均値」の算出方法を説明する。図４は、研磨装置７によるｎバッチ目（Ｂ（ｎ））の研磨処理が実行されているときの再生システムの状態を模式的に示す図である。図４において、ＲＵ（ｎ）は、研磨装置７によるｎ回目のバッチ式の研磨処理に先立って行われた第１測定装置７０による測定結果を示し、ＲＤ（ｎ）は、（ｎ）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２測定装置７１による測定結果を示す。上述のように、研磨装置７による１回のバッチ処理における最大処理量は３０ｋｇに設定されているのに対して、選別装置１０による最大の比重選別処理能力は１５０ｋｇに設定されており、上記のＮの値は「５」に設定されているため、選別装置１０内には、Ｂ（ｎ−１）〜Ｂ（ｎ−５）の計５バッチ分の研磨処理後の再生砂１ｂが、再生砂１ｂとなる砂粒成分８とバインダを含む微粒成分９とが混在する状態で収容されている。尤も、選別装置１０内から砂排出流路５９を介して送出される再生砂１ｂは、Ｂ（ｎ−５）〜Ｂ（ｎ−１）の順に、先入れ先出し方式で送出されるのではなく、投入順序とは無関係に（ランダムに）再生砂１ｂは送出される。

図５（Ａ）に、研磨装置７による２０回目のバッチ式の研磨処理（ｎ＝２０）が行われるときの再生システムの状態を模式的に示す。同図（Ａ）に示すように、研磨装置７内に投入される２０バッチ目の回収砂１ａの砂群に対しては、予め第１測定装置７０により静電容量が測定されており、その測定結果は「ＲＵ２０」と規定されている。また、研磨装置７による２０バッチ目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２測定装置７１による測定結果は「ＲＤ２０」と規定されている。上述のように、Ｎの値は「５」に設定されているため（Ｎ＝５）、選別装置１０内には、Ｂ１９〜Ｂ１５の計５バッチに相当する分量の研磨処理後の回収砂１ａが、再生砂１ｂとなる砂粒成分８とバインダを含む微粒成分９とが混在する状態で収容されている。

図５（Ｂ）は、研磨装置７による２１回目のバッチ式の研磨処理（ｎ＝２１）が行われるときの再生システムの状態を模式的に示す図である。同図（Ｂ）に示すように、研磨装置７内に投入される２１バッチ目の回収砂１ａの砂群に対しては、予め第１測定装置７０により静電容量が測定されており、その測定結果は「ＲＵ２１」と示すことができる。また、研磨装置７による２１バッチ目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２測定装置７１による測定結果は「ＲＤ２１」と示すことができる。先の２０バッチ目の回収砂の砂群（Ｂ２０）は、研磨装置７から選別装置１０内に投入済みであること、および上述のように選別装置１０内から砂排出流路５９を介して送出される再生砂１ｂは、先入れ先出し方式で送出されるのではなく、投入順序とは無関係に（ランダムに）送出されると推測されることから、先の第２測定装置７１によるＲＤ２１の値には、２０バッチ目の回収砂１ａの砂群（Ｂ２０）に由来する再生砂１ｂに対する測定結果を含むものとなっている。

図５（Ｃ）は、研磨装置７による２５回目のバッチ式の研磨処理（ｎ＝２５）が行われるときの再生システムの状態を模式的に示す図である。同図（Ｃ）に示すように、研磨装置７内に投入される２５バッチ目の回収砂１ａの砂群に対しては、予め第１測定装置７０により静電容量が測定されており、その測定結果は「ＲＵ２５」と示すことができる。また、研磨装置７による２５バッチ目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２測定装置７１による測定結果は「ＲＤ２５」と示すことができる。このＲＤ２５の値には、２５バッチ目の回収砂１ａの砂群（Ｂ２０）に由来する再生砂１ｂに対する測定結果を含むものとなっている。

以上のように、第２測定装置７１によるＲＤ２１〜ＲＤ２５の値には、研磨装置７により研磨処理が施された２０バッチ目の回収砂１ａの砂群（Ｂ２０）の回収砂１ａに由来する再生砂１ｂに対する測定結果が含まれる。そこで本実施例では、これらＲＤ２１〜ＲＤ２５の測定結果の平均値を「ＲＤ２０の平均値」として算出することで、当該平均値を研磨装置７による２０回目のバッチ式の研磨処理により生成された再生砂１ｂの静電容量として近似的に再現している。具体的には、（ＲＤ２１＋ＲＤ２２＋ＲＤ２３＋ＲＤ２４＋ＲＤ２５）の総和をＮ値である「５」で除算することで、「ＲＤ２０の平均値」を算出している。

図６は、上記のような「ＲＵ（ｎ）」と「ＲＤ（ｎ）の平均値」とを用いた演算制御部による具体的なフィードバック制御の一例を説明するための図であり、ここでは、再生処理後（研磨処理および選別処理後）の再生砂１ｂの静電容量の電圧への変換値（以下、単に「電圧値」と記す）が０．５５Ｖ（ＬОＩ＝０．５％）〜０．８Ｖ（ＬОＩ＝１．０％）の範囲を目標値としてフィードバック制御を行う。なお、「ＬОＩ」は「Loss of Ignition（鋳物砂の強熱減量）」の略記号である。同図において、「ｎ回目」で示す直線は、当該第ｎ回目の再生装置３０によるバッチ処理前の第１測定装置７０のよる回収砂１ａの電圧値である１．５Ｖ（ＲＵ（ｎ）＝１．５Ｖ）と、当該ｎ回目のバッチ処理に対応する第２測定装置７１による再生砂１ｂの電圧値の平均値である０．６Ｖ（ＲＤ（ｎ）の平均値＝０．６Ｖ）とを結んだものである。つまり、同図は、第ｎ回目のバッチ処理前の第１測定装置７０による回収砂１ａの電圧値が１．５Ｖであり、当該ｎ回目のバッチ処理後の第２測定装置７１による再生砂１ｂの電圧値（ＲＤ（ｎ）の平均値）が０．６Ｖであることを示している。上述のように、本実施例におけるＮ値は「５」であるため、ＲＤ（ｎ）の平均値の算出後の次段のバッチ処理は、ｎ＋６回目のバッチ処理となり、当該ｎ＋６回目のバッチ処理における再生処理条件を、ｎ回目のバッチ処理と同じ再生処理条件とした場合には、当該ｎ＋６回目のバッチ処理における電圧値の変化割合（直線の傾き）は、ｎ回目におけるバッチ処理における電圧値の変化割合（直線の傾き）と同様となると推定できる。このため、例えばｎ＋６回目のバッチ処理前の第１測定装置７０による回収砂１ａの電圧値が１．８Ｖである場合には、先の第ｎ回目のバッチ処理と同じ条件で再生処理を行った場合には、バッチ処理後の第２測定装置７１による再生砂１ｂの電圧値は０．９Ｖとなり（図４の二点鎖線参照）、目標値である０．５５Ｖ〜０．８Ｖの上限値を超えるおそれがある。そこで演算制御部８２は、ｎ＋６回目のバッチ処理後の再生砂１ｂの電圧値が目標値の範囲内におさまるようにフィードバック制御を行う。

上記フィードバック制御の具体例としては、ローター３３の回転速度を上昇させることが考えられ、これにより、回収砂１ａにより大きな相互研磨作用を与えることができるので、各回収砂１ａの表面をより確実に研磨することができ、バッチ処理後の再生砂１ｂの静電容量の電圧への変換値（電圧値）をより大きく低下させることができる。図６の破線は、フィードバック制御後のｎ＋６回目のバッチ処理における第２測定装置７１により計測された再生砂１ｂの電圧値を示しており、そこでは、電圧値の変化割合をｎ回目のバッチ処理における電圧値の変化割合よりも大きくして、バッチ処理後の電圧値を０．７Ｖとして、電圧値を目標値の範囲内に収めている。

一方、図７の破線に示すように、ｎ＋６回目のバッチ処理において、ローター３３の回転速度を上昇させた場合に、バッチ処理後の電圧値（平均値）が目標値の下限値（０．５５Ｖ）を下回る場合もある。そして、例えばｎ＋１２回目のバッチ処理前の第１測定装置７０による回収砂１ａの電圧値が、ｎ＋６回目のバッチ処理前の第１測定装置７０による回収砂１ａの電圧値と同じ１．８Ｖである場合には、ｎ＋１２回目のバッチ処理においては、ｎ＋６回目のバッチ処理よりもローター３３の回転速度を低下させるようなフィードバック制御を行う。図７の一点鎖線は、ｎ＋１２回目のバッチ処理における電圧値の変化割合を示しており、ここでは、ローター３３の回転速度を低下させたフィードバック制御を行うことで、バッチ処理後の再生砂１ｂの電圧値を目標値の範囲内に収めている。

再生処理後の再生砂１ｂの電圧値が小さいことは、バインダが確実に剥離されたことを意味するが、同時に回収砂１ａを削りすぎて、得られた再生砂１ｂが微細化しており、再生歩留まりが低下しているおそれがある。このため、再生処理後の再生砂１ｂの電圧値は、目標値の上限値（０．８Ｖ）に近付けることが望ましく、本実施例に係る再生システムによれば、フィードバック制御により再生処理条件を変更することで、再生処理後の再生砂１ｂの電圧値を目標値の上限値に近付けて、再生歩留まりの低下を抑えることができる。具体例を挙げると、図８の実線はｎ回目のバッチ処理前後の電圧値の変化を示しており、そこではバッチ処理前の電圧値は１．５Ｖ、バッチ処理後の電圧値（平均値）は、目標値の下限値（０．５５Ｖ）に近い０．６Ｖとなっている。そして、ｎ＋６回目のバッチ処理前の電圧値が、ｎ回目のバッチ処理前の電圧値と同じ１．５Ｖである場合には、当該ｎ＋６回目のバッチ処理において、ｎ回目のバッチ処理よりもローター３３の回転速度を低下させたフィードバック制御を行う。図８の破線は、ｎ＋６回目のバッチ処理における電圧値の変化割合を示しており、そこでは、バッチ処理後における電圧値が目標値の上限値（０．８Ｖ）に近い０．７５Ｖとなったことを示しており、これにより、再生砂１ｂが微細化して、再生歩留まりが低下することを抑えることができる。

尤も、再生処理の対象となる回収砂１ａは、山砂、天然珪砂、人工珪砂など多様であること、回収砂１ａの粒形、粒径、硬度などは、その種別等により異なっており、均一ではないこと、しかも回収砂１ａに付着しているバインダには、無機系、有機系、酸性、アルカリ性などの多種多用な種類のバインダが存在しており、剥離しやすさが異なることなどに鑑みれば、上述のようなローター３３の回転速度を変更させるフィードバック制御を行うだけでは、再生処理後の再生砂１ｂの静電容量や、当該静電容量を変換して得られる電圧値を目標値の範囲内に収めることは困難である。このため、例えば、硬度の低い回収砂１ａに対して再生処理を行う場合には、１回のバッチ処理において研磨装置７に供給される回収砂１ａの量を多くするとともに、ローター３３の回転速度を落として、回収砂１ａに作用される相互研磨力を小さくすることが考えられる。また、回収砂１ａに付着しているバインダが剥離し難いものである場合には、研磨装置７における１回のバッチ処理における研磨時間を長くすることや、ブロワ５０からの圧縮空気の送給量を大きくするようなフィードバック制御を行うことが考えられる。

より詳しくは、上記のフィードバック制御の対象となる各要素は、それを大小に変更することで、再生処理前後の鋳物砂の静電容量の変化割合を大きくする方向にも小さくする方向にも働く。一般的には、供給制御装置２７による回収砂１ａの研磨装置７への供給量を少なくすること、研磨装置７を構成するローター３３の回転速度を上げること、研磨装置７による研磨時間を長くすること、選別装置１０を構成するブロワ５０の圧縮空気の送給量を多くすることなどは、静電容量の変化割合を大きくする方向に働く。逆に、供給制御装置２７による回収砂１ａの研磨装置７への供給量を多くすること、研磨装置７を構成するローター３３の回転速度を下げること、研磨装置７による研磨時間を短くすること、選別装置１０を構成するブロワ５０の圧縮空気の送給量を少なくすることなどは、静電容量の変化割合を小さくする方向に働く。

なお、上記の図６から図８では、再生処理前後の鋳物砂の静電容量の変換器による電圧への変換値（電圧値）の変化割合に基づいてフィードバック制御を行っていたが、電圧への変換を行わず、静電容量に基づいてフィードバック制御を行うようにしてもよい。当該静電容量から換算されるＬОＩ値に基づいて、フィードバック制御を行ってもよい。図９、図１０は、ＬОＩ値に基づく、フィードバック制御を示しており、その詳細は先の図６、図８と同様であるので、その説明は省略する。

以上のように本実施例に係る再生システムにおいては、（ｎ＋１）回目〜（ｎ＋５）回目の研磨装置７による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２測定装置７１による計５回の測定結果の平均値「ＲＤ（ｎ）の平均値」を算出するようにしたので、連続式の選別装置１０を採用しながら、バッチ式の研磨装置７により研磨処理された各回のバッチにより生成された再生砂１ｂの静電容量を近似的に得ることが可能となる。つまり、本実施例の再生システムにおいては、研磨装置７による各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂが選別装置１０内に残留している可能性が極めて高い状態において、当該選別装置１０から送出される多数回（５回）の第２測定装置７１による測定結果を総和し、当該総和値を研磨装置７と比較した選別装置１０の比重選別処理能力値に係る数値（５）で除算することで、当該第２測定装置７１による測定結果の平均値を算出するようにしたので、研磨装置７による各回のバッチの研磨処理による再生砂１ｂの静電容量を、平均値という形で近似的に再現することができる。以上より、本実施例によれば、研磨装置７がバッチ式であるのに対して選別装置１０が連続式であるために、研磨装置７に投入された回収砂１ａと、選別装置１０から送出された再生砂１ｂとの対応関係が不明確となることに由来して、再生処理後の再生砂１ｂに対する静電容量測定が不能になる問題を解消して、近似的に再生砂１ｂの静電容量を得ることができる。

加えて、本実施例に係る再生システムにおいては、再生装置３０の上流側と下流側に鋳物砂１の静電容量を測定する測定装置７０・７１を配置し、これら測定装置７０・７１による静電容量の測定結果に基づいて、供給制御装置２７による回収砂１ａの研磨装置７への供給量、研磨装置７を構成するローター３３の回転速度、研磨装置７による研磨時間、及び選別装置１０を構成するブロワ５０の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック制御を行うようにしたので、回収砂１ａに付着しているバインダの付着量や再生処理後の再生砂１ｂに付着しているバインダの残留量など、鋳物砂１の性状を的確に捉えて、より適切な再生処理条件（鋳物砂１に対する研磨条件や選別条件）で、回収砂１ａに対して再生処理を実行することができる。以上より、バインダの剥離が不十分となる研磨不良や、再生砂１ｂとバインダとの分離が不十分となる選別不良などが生じることを防ぐことができるので、再生精度の向上を図ることができる。また、研磨処理時に回収砂１ａを削り過ぎて再生砂１ｂが微細化することも防ぐことができるので、再生歩留まりの向上を図ることもできる。

また、再生処理前後の静電容量の変化割合に基づいてフィードバック制御を行うようにしたので、例えば、前段の処理前後における鋳物砂１の静電容量の変化割合と、次段処理における処理前の鋳物砂１の静電容量とに基づいて、当該次段処理における再生砂１ｂの静電容量を予測することが可能となり、当該次段処理における再生砂１ｂの静電容量が最適値となるように、再生処理条件を変更することが可能となる。また、当該次段処理における再生処理後の再生砂１ｂの静電容量が目標値の上限値に近付くように再生処理条件を変更することで、回収砂１ａを削りすぎて微細化することを防ぐことができるので、再生歩留まりが低下することを抑えることもできる。

測定装置７０・７１を、砂流路１６内を流れる鋳物砂１の一部をサンプルとして抽出する抽出機構７２と、抽出機構７２により抽出された鋳物砂１を受ける上流側分岐流路７３と、上流側分岐流路７３から供給された所定量の鋳物砂１に対して静電容量を測定する測定部７４とを備えるものとし、検出指令を受けると、抽出機構７２が駆動されて砂流路１６から上流側分岐流路７３に所定量の鋳物砂１が抽出されて当該鋳物砂１に対する測定部７４による静電容量の測定動作が行われるように構成したので、鋳物砂１に対する静電容量の検出動作を自動化して、フィードバック制御を含む再生システムの全体を自動化することができる。したがって、再生システムによる再生処理を迅速且つスピーディに進めることができる。

測定装置７０・７１を、測定部７４による測定後の鋳物砂１を受けて、これを砂流路に還流させる下流側分岐流路７５を含むものとしたので、測定部７４による測定後に下流側分岐流路７５を介して砂流路１６に鋳物砂１を還流させることができる。これにより、静電容量測定時にサンプルとして抽出された鋳物砂１が廃棄されることはなく、当該抽出された鋳物砂１も再生砂１ｂとして利用することができる。以上より、測定装置７０・７１により抽出されることで鋳物砂１が減少することを防ぐことができるので、鋳物砂１の再生歩留まりの低下を抑えることができる。

（実施例２） 図１２に、本発明に係る鋳物砂の再生システムの実施例２を示す。そこでは、第２測定装置７１をサンドクーラ１１の上端に設けて、冷却前の再生砂１ｂに対して静電容量の測定を行うようにした点が先の実施例１と相違する。それ以外の点は先の実施例１と同様であるので、同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

上記の実施例においては、選別装置１０による最大の比重選別処理能力が、研磨装置７による１回のバッチ処理における最大処理量の５倍であり、Ｎ＝５である例を示したが、本発明におけるＮ値は、上記実施例１に挙げたものに限られず、２以上であればよい。本発明に係る再生システムの構成要素は上記実施例に挙げたものに限られない。

１ 鋳物砂
１ａ 回収砂
１ｂ 再生砂
６ バッファ装置（バッファホッパ）
７ 研磨装置
８ 砂粒成分
９ 微粒成分
１０ 選別装置
１６ 砂流路
２７ 供給制御装置
３３ 回転体（ローター）
３４ 駆動手段（ローターモータ）
５０ ブロワ（送風手段）
７０ 静電容量測定装置（第１測定装置）
７１ 静電容量測定装置（第２測定装置）
７２ 抽出手段（抽出機構）
７３ 上流側分岐流路
７４ 測定部
７５ 下流側分岐流路
８０ 制御装置

Claims (6)

1. 回収砂（１ａ）の表面に付着のバインダを剥離して再生砂（１ｂ）を得るための鋳物砂の再生システムであって、
   回収砂（１ａ）が貯留されるバッファ装置（６）と、
   駆動手段（３４）により回転される回転体（３３）を有し、回収砂（１ａ）に相互研磨作用を加えることで、回収砂（１ａ）に付着のバインダを剥離する研磨装置（７）と、
   バッファ装置（６）と研磨装置（７）との間に配されて、バッファ装置（６）から研磨装置（７）への回収砂（１ａ）の供給状態を制御する供給制御装置（２７）と、
   送風手段（５０）を有し、研磨装置（７）から供給される回収砂（１ａ）の砂粒群に圧縮空気を送給して、再生砂（１ｂ）となる砂粒成分（８）と、バインダを含む微粒成分（９）とに比重選別する選別装置（１０）と、
   研磨装置（７）の上流側に配されて、回収砂（１ａ）の静電容量を測定する上流側静電容量測定装置（７０）と、
   選別装置（１０）の下流側に配されて、再生砂（１ｂ）の静電容量をサンプル測定する下流側静電容量測定装置（７１）と、
   両静電容量測定装置（７０・７１）による静電容量の測定結果に基づいて、供給制御装置（２７）による回収砂（１ａ）の研磨装置（７）への供給量、研磨装置（７）を構成する回転体（３３）の回転速度、研磨装置（７）による研磨時間、及び選別装置（１０）を構成する送風手段（５０）の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック制御を行う制御装置（８０）と、
   を備え、
   研磨装置（７）は、バッファ装置（６）から送られてきた所定の処理量（Ａ（ｋｇ））の回収砂（１ａ）に対して間欠的に処理を行うバッチ式の装置であり、
   選別装置（１０）は、バッチ式の研磨装置（７）による１回の処理量（Ａ（ｋｇ））のＮ倍の回収砂（１ａ）に対する比重選別処理能力を有する連続式の装置であり、
   下流側静電容量測定装置（７１）は、バッファ装置（６）から研磨装置（７）への回収砂（１ａ）の供給動作に応じた所定のタイミングで、選別装置（１０）から供給される再生砂（１ｂ）の静電容量をサンプル測定しており、
   研磨装置（７）による（ｎ）回目のバッチ式の研磨処理に先立って行われた上流側静電容量測定装置（７０）による測定結果を「ＲＵ（ｎ）」、（ｎ）回目の研磨装置（７）による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定結果（７１）による測定結果を「ＲＤ（ｎ）」、（ｎ＋１）回目の研磨装置（７）による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定結果（７１）による測定結果を「ＲＤ（ｎ＋１）」、（ｎ＋ｂ）回目の研磨装置（７）による研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される下流側静電容量測定結果（７１）による測定結果を「ＲＤ（ｎ＋ｂ）」と規定したとき、
   制御装置（８０）は、「ＲＵ（ｎ）」の値と、｛「ＲＤ（ｎ＋１）」＋「ＲＤ（ｎ＋２）」＋・・・「ＲＤ（ｎ＋Ｎ）」｝／Ｎにより算出される「ＲＤ（ｎ）の平均値」との比較とに基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする鋳物砂の再生システム。
2. 制御装置（８０）が、「ＲＵ（ｎ）」の値と、「ＲＤ（ｎ）の平均値」とに基づいて、再生処理前後の静電容量の変化割合を算出し、当該変化割合に基づいてフィードバック制御を行う、請求項１記載の鋳物砂の再生システム。
3. 鋳物砂（１）が流れる砂流路（１６）を有し、当該砂流路（１６）上に、バッファ装置（６）、研磨装置（７）、及び選別装置（１０）が記載順に配されており、
   上流側静電容量測定装置（７０）と下流側静電容量測定装置（７１）が、砂流路（１６）内を流れる鋳物砂（１）の一部をサンプルとして抽出する抽出手段（７２）と、抽出手段（７２）により抽出された鋳物砂（１）を受ける上流側分岐流路（７３）と、上流側分岐流路（７３）から供給された所定量の鋳物砂（１）に対して静電容量を測定する測定部（７４）とを備えており、
   制御装置（８０）からの検出指令を受けると、抽出手段（７２）が駆動されて砂流路（１６）から上流側分岐流路（７３）に所定量の鋳物砂（１）が抽出されて当該鋳物砂（１）に対する測定部（７４）による静電容量の測定動作が行われるように構成されている、請求項１又は２記載の鋳物砂の再生システム。
4. 上流側静電容量測定装置（７０）と下流側静電容量測定装置（７１）が、測定部（７４）による測定後の鋳物砂（１）を受けて、これを砂流路（１６）に還流させる下流側分岐流路（７５）を含む、請求項３記載の鋳物砂の再生システム。
5. 回収砂（１ａ）の表面に付着のバインダを剥離して再生砂（１ｂ）を得るための鋳物砂の再生方法であって、
   研磨処理に先立って回収砂（１ａ）の静電容量をサンプル測定する第１の静電容量測定工程（Ｓ１）と、
   バッチ式の研磨装置（７）を用いて、所定量の回収砂（１ａ）に相互研磨作用を加えることで、回収砂（１ａ）に付着のバインダを剥離する研磨処理を行う研磨工程（Ｓ２）と、
   送風手段（５０）を有する選別装置（１０）を用いて、研磨装置（７）から供給される回収砂（１ａ）の砂粒群に圧縮空気を送給して、再生砂（１ｂ）となる砂粒成分（８）と、バインダを含む微粒成分（９）とに比重選別処理を行う選別工程（Ｓ３）と、
   選別後の再生砂（１ｂ）の静電容量をサンプル計測する第２の静電容量測定工程（Ｓ４）と、
   第１の静電容量測定工程（Ｓ１）における測定値と、第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定値とに基づいて、研磨処理を担う研磨装置（７）に対する回収砂（１ａ）の供給量、研磨装置（７）を構成する回転体（３３）の回転速度、研磨装置（７）による研磨時間、及び比重選別処理を担う選別装置（１０）を構成する送風手段（５０）の圧縮空気の送給量から選択される、いずれかひとつ又は２以上の要素を変更するフィードバック工程（Ｓ５）と、を含み、
   選別装置（１０）は、バッチ式の研磨装置（７）による１回の処理量（Ａ（ｋｇ））のＮ倍の回収砂（１ａ）に対する比重選別処理能力を有する連続式の装置であり、
   第２の静電容量測定工程（Ｓ４）においては、研磨装置（７）への回収砂（１ａ）の供給動作に応じた所定のタイミングで、選別装置（１０）から供給される再生砂（１ｂ）の静電容量をサンプル測定しており、
   研磨装置（７）による（ｎ）回目のバッチ式の研磨処理に先立って行われた第１の静電容量測定工程（Ｓ１）における測定結果を「ＲＵ（ｎ）」、研磨装置（７）による（ｎ）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ）」、研磨装置（７）による（ｎ＋１）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ＋１）」、研磨装置（７）による（ｎ＋ｂ）回目の研磨処理に応じた所定のタイミングで実行される第２の静電容量測定工程（Ｓ４）における測定結果を「ＲＤ（ｎ＋ｂ）」と規定したとき、
   フィードバック工程（Ｓ５）においては、「ＲＵ（ｎ）」の値と、｛「ＲＤ（ｎ＋１）」＋「ＲＤ（ｎ＋２）」＋・・・「ＲＤ（ｎ＋Ｎ）」｝／Ｎにより算出される「ＲＤ（ｎ）の平均値」との比較とに基づいてフィードバック制御を行うことを特徴とする鋳物砂の再生方法。
6. フィードバック工程（Ｓ５）においては、「ＲＵ（ｎ）」の値と、「ＲＤ（ｎ）の平均値」とに基づいて、再生処理前後の静電容量の変化割合を算出し、当該変化割合に基づいてフィードバック制御を行う、請求項５記載の鋳物砂の再生方法。

Images