Устройство для регенерации формовочного песка

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ФОРМОВОЧНОГО ПЕСКА Целью изобретения является создание устройства для регенерации формовочного песка, с помощью которого можно повысить качество переработанного формовочного песка. Устройство для регенерации формовочного песка содержит участок 1 подачи формовочного песка,имеющий отверстие для сбрасывания песка, расположенное на дне, вращающийся барабан 2,расположенный ниже участка 1 подачи формовочного песка и выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, электродвигательное приводное средство 4 для вращения вращающегося барабана 2 электродвигателем 3, ролик 5, расположенный во вращающемся барабане 2 и отстоящий от него, и цилиндр 6, соединенный с роликом 5 и прижимающий его к вращающемуся барабану 2. Устройство дополнительно содержит датчик А потока песка,расположенный возле отверстия для сбрасывания песка участка подачи формовочного песка и предназначенный для определения потока песка, подаваемого во вращающийся барабан, датчик В тока для определения тока электродвигательного приводного средства, контроллер С давления для управления давлением цилиндра и контроллер D для управления усилием, с которым цилиндр 6 прижимает ролик 5, на основе потока песка, определенного датчиком А потока песка. 016605 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к устройству для регенерации формовочного песка. Более конкретно, оно относится к устройству для регенерации формовочного песка, позволяющему повысить качество регенерированного формовочного песка. Уровень техники Известно стандартное устройство для регенерации формовочного песка, например, описанное в патенте Японии 3125276. Оно содержит желоб для сбрасывания песка. На дне желоба выполнено отверстие для сбрасывания песка. Устройство содержит вращающийся барабан, расположенный под желобом и вращающийся в горизонтальной плоскости. Он имеет наклонную периферийную стенку, продолжающуюся от круглой пластины дна в направлении наружу вверх. От верхнего конца наклонной периферийной стенки внутрь продолжается кольцевой участок (проход). Устройство также содержит ролик, расположенный горизонтально во вращающемся барабане и немного отстоящий от наклонной периферийной стенки. Устройство также содержит механизм для прижимания ролика к наклонной периферийной стенке с заранее определенным давлением. В устройстве применяется система для удаления отложений с поверхности песка за счет прессования песка роликом. Песок непрерывно подается во вращающийся барабан и скапливается на внутренней поверхности наклонной периферийной стенки барабана под действием центробежной силы. Ролик прессует скопившийся песок для удаления отложений. Поскольку такое устройство не имеет функции управления давлением ролика, свойства песка изменяются в широких пределах в зависимости от производственной линии. Когда поток песка, подаваемого в устройство, изменяется, ток на электродвигателе, приводящем во вращение барабан, также меняется. Поэтому, если приводное усилие электродвигателя не соответствует потоку песка, трудно поддерживать адекватное качество формовочного песка, регенерированного таким устройством. В то же время в японской заявке на патент 2000-126633 был предложен способ управления работой вертикальной дробильной машины. Согласно этому способу осуществляют постоянный мониторинг удельного давления. Удельное давление - это отношение давления, приложенного дробильным валком к планшайбе, к толщине частиц материала, обрабатываемого между дробильным валком и планшайбой. Когда количество подаваемого на планшайбу материала меняется, удельное давление поддерживают равномерным путем сравнения определенного при мониторинге удельного давления с заранее определенной величиной. За счет этого вибрации машины снижаются и появляется возможность эффективного получения требуемого размера зерен. Краткое описание изобретения Однако в этом способе управления работой в качестве параметров используют толщину материала и давление. Поскольку применяются разные процессы литья, трудно вывести определенную формулу или коэффициент, который был бы связан с качеством регенерированного формовочного песка для такого процесса. В этом и заключается проблема. Поток песка, подаваемого в машину, можно измерить только, когда машина остановлена. Поэтому любые изменения потока песка, которые могут возникнуть во время работы, измерить нельзя. Поэтому режим работы может не соответствовать потоку песка, подаваемого в машину, когда поток меняется внутри или иным образом. В этом и заключается проблема. Для решения этих проблем целью настоящего изобретения является создание устройства для регенерации формовочного песка, которое повышает его качество. Устройство для регенерации формовочного песка по настоящему изобретению содержит участок подачи формовочного песка. Этот участок имеет отверстие для сбрасывания песка, расположенное на его дне, вращающийся барабан, расположенный ниже участка подачи формовочного песка, который выполнен с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, приводной электродвигатель для вращения вращающегося барабана электродвигателем, ролик, расположенный во вращающемся барабане и отстоящий от него, и средство цилиндра, имеющее цилиндр, соединенный с роликом и прижимающий ролик к вращающемуся барабану. Устройство отличается тем, что дополнительно содержит датчик потока песка, расположенный в выходном отверстии для формовочного песка участка подачи формовочного песка. Он определяет поток песка, подаваемого во вращающийся барабан. Устройство дополнительно содержит датчик тока для определения тока электродвигателя; контроллер давления для цилиндра и контроллер для управления усилием, с которым цилиндр прижимает ролик на основе потока песка, определенного датчиком потока. Благодаря настоящему изобретению, поскольку усилием цилиндра, прижимающего ролик, управляют на основе тока приводного электродвигателя, которое меняется в соответствии с потоком песка,определяемым датчиком потока, работой можно управлять так, чтобы она велась в соответствии с количеством отложений, таких как старое и разрушившееся связующее, которые остаются на поверхности песка. Таким образом, повышается качество регенерированного формовочного песка. Базовые заявки на патент Японии 2007-316797, поданная 7 декабря 2007 г., и 2008-094592, поданная 1 апреля 2008 г., полностью включены в настоящее описание посредством ссылки. Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего подробного описания. Однако это-1 016605 подробное описание и конкретные варианты осуществления являются иллюстрациями предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения и описаны только в разъяснительных целях. На базе подробного описания специалистам будут очевидны различные возможные изменения и модификации. Заявитель не имеет намерения делать публичным достоянием какой-либо описанный вариант осуществления. Те описанные изменения и модификации, которые могут не входить буквально в объем формулы изобретения, образуют, таким образом, часть настоящего изобретения в смысле доктрины эквивалентов. Применение в настоящем описании и в формуле терминов в единственном числе следует считать включающим и множественное число, если в тексте не указано иное или если это не противоречит контексту. Использование всех и любых примеров и указаний на пример (например, "такой как") предназначено лишь для лучшего освещения настоящего изобретения и не ограничивает объем настоящего изобретения, если на указано иное. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления Ниже следует описание устройства для регенерации формовочного песка со ссылками на чертежи. Как показано на фиг. 1, один вариант осуществления является устройством для регенерации формовочного песка, которое содержит участок 1 подачи формовочного песка. Этот участок имеет отверстие для сбрасывания песка, расположенное на его дне, вращающийся барабан 2, расположенный ниже участка подачи формовочного песка, который выполнен с возможностью вращения в горизонтальной плоскости,электродвигательное приводное средство 4 для привода вращающегося барабана 2 электродвигателем 3,ролики 5, расположенные во вращающемся барабане 2 и отстоящие от него, и средство 7 цилиндра,имеющее цилиндры 6, соединенные с роликами 5 и прижимающие ролики 5 к вращающемуся барабану 2. Устройство дополнительно содержит датчик А потока песка для определения потока песка, подаваемого во вращающийся барабан, датчик В тока для электродвигательного приводного средства 4, контроллер С давления для цилиндров 6 и контроллер D. Вариант осуществления настоящего изобретения не ограничен устройством по фиг. 1. Вращающийся барабан 2 имеет круглую донную пластину 2 а, наклонную периферийную стенку 2b,продолжающуюся от обода круглой донной пластины 2 а в направлении вверх и наружу, и кольцевой участок (проход) 2 с, продолжающийся вовнутрь от верхнего конца наклонной периферийной стенки 2b. Эти части интегрированы друг с другом. Ролики 5 расположены так, чтобы между ними и наклонной периферийной стенкой 2b оставался небольшой зазор. Желоб 8 установлен таким образом, что охватывает вращающийся барабан 2. Таким образом, песок(регенерируемый песок) течет над кольцевым участком (проходом) 2 с и собирается в желобе 8 после регенерации сдвигающим усилием при равномерном давлении, приложенном роликами 5. Затем он собирается в технологический бак (не показан). Электродвигательное приводное средство 4 может быть выполнено так, чтобы вращающийся барабан 2 приводился во вращение электродвигателем 3 и ремнем, но такая конфигурация не является ограничивающей. В одном варианте осуществления к центру нижней поверхности круглой донной пластины 2 а вращающегося барабана 2 прикреплен вращающийся вал 13. Вал 13 удерживается с возможностью вращения подшипником 12. Подшипник 12 закреплен на портальной раме 11. На нижнем конце вращающегося вала 13 установлен шкив 14. Электродвигатель 3 прикреплен к раме 15 за пределами главного корпуса, такого как вращающийся барабан 2, устройства для регенерации формовочного песка. На вращающемся валу 16 электродвигателя 3 установлен шкив 17. Шкив 14 и шкив 17 соединены ремнем 18. Таким образом, вращающийся барабан 2 приводится во вращение электродвигателем 3. Средство 7 цилиндра может иметь любую конфигурацию, если цилиндры 6 могут прижимать ролики 5 к внутренней поверхности вращающегося барабана 2. В этом варианте осуществления оно содержит фитинги 21, прикрепленные к верхней поверхности роликов 5, валы 22, вставленные в соответствующие фитинги 21 для их удержания, рычаги 23, соединенные с соответствующими валами 22, и цилиндры 6,соединенные с соответствующими рычагами 23. Штоки цилиндров 6 соединены с возможностью вращения с верхними концами рычагов 23. Хотя в этом варианте осуществления показаны два ролика, количество роликов 5 выбирается произвольно. В качестве датчика А потока песка можно использовать любой датчик, если его можно разместить в точке сбрасывания формовочного песка участка 1 подачи формовочного песка и который может определять поток песка, который подается во вращающийся барабан 2. Например, в качестве такого датчика можно использовать устройство, измеряющее изменение момента песка, сбрасываемого с постоянной высоты, в котором используется тензодатчик. В качестве датчика В тока можно использовать любой датчик, если он может определять ток электродвигательного приводного средства 4. Например, можно использовать устройство для преобразования сигнала от трансформатора тока в цифровые данные. Трансформатор тока используется для индикации тока. В качестве контроллера С давления можно использовать любые устройства, которые могут управлять давлением в цилиндрах 6. В этом варианте осуществления каждое из них содержит электромагнит-2 016605 ный селекторный клапан 32, соединенный с гидравлическим трубопроводом 31, нагнетательный клапан 33, гидравлический насос 34 и бак 35 для подачи масла под давлением. Нагнетательный клапан 33 управляет давлением поступающего масла так, чтобы оно было пропорционально сигналу, выводимому контроллером D. Затем масло подается в цилиндр 6. Хотя в этом варианте осуществления цилиндр 6 является гидравлическим, он может быть любым цилиндром, например пневматическим цилиндром, цилиндром, в котором используется давление и масла, и воздуха, или электрическим цилиндром. В таком случае механизм регулирования давления, создаваемого цилиндром, может быть адаптирован к типу используемого цилиндра. Контроллер D выполнен с возможностью управления давлением роликов 5, создаваемым цилиндрами 6 в зависимости от потока песка, определенного датчиком А потока песка. В этом варианте осуществления контроллер D содержит участок расчетов требуемого тока, участок сравнения и участок управления. Участок расчетов требуемого тока рассчитывает ток электродвигателя 3 на основе потока песка, определенного датчиком А потока песка так, чтобы поддерживать заранее определенное отношение между потоком песка, подаваемым во вращающийся барабан 2, и током электродвигателя 3, который должен соответствовать потоку песка. Участок сравнения сравнивает фактический ток электродвигателя 3 с требуемым током, соответствующим потоку песка. Участок управления управляет давлением роликов 5, создаваемым цилиндрами 6 так, чтобы изменить фактический ток электродвигателя 3 ближе к требуемому току на основе сравнения, выполняемого на участке сравнения. В частности, рассчитывается величина отрицательной обратной связи. Т.е. определяется необходимость увеличения напряжения, уменьшения напряжения или поддержания текущего напряжения для того, чтобы изменить имеющийся ток ближе к требуемому току. Для этого отношения требуемый ток - это ток электродвигателя 3, который необходим для регенерации песка из потока, подаваемого во вращающийся барабан 2. Требуемый ток зависит от потока, определяемого рабочими условиями устройства для регенерации формовочного песка. Он также зависит от тока, соответствующего степени полировки регенерированного формовочного песка. Например, ток составляет 80-100 А для легко полируемого песка и 100-120 А для песка, полируемого с трудом. В качестве примера рассматривается устройство с производительностью 2-5 т/ч. Как показано на фиг. 2, ток электродвигателя 3, требуемый для регенерации песка из потока 5 т/ч, предполагается равным 100 А. Когда поток песка, подаваемый во вращающийся барабан 2, составляет 4 т/ч, требуемый ток электродвигателя 3, соответствующий потоку песка, составляет 88 А. В этом примере, когда поток песка уменьшается с 5 до 4 т/ч, давлением роликов 5, создаваемым цилиндрами 6, управляют так, чтобы ток двигателя 3 был близок к требуемому току, составляющему 88 А. Хотя отношение между потоком песка и током представлено линейным, управление может осуществляться аналогично и для нелинейного отношения. Участок сравнения предпочтительно содержит участок расчета увеличения или уменьшения давления роликов 5, создаваемого цилиндрами 6 после сравнения измеренного тока работающего электродвигателя 3 с требуемым током, соответствующим потоку песка. Например, увеличение или уменьшение,рассчитанное в соответствии с уравнением (1), рассчитывается каждую секунду для управления давлением, создаваемым цилиндрами 6. "Коэффициент чувствительности" в уравнении (1) - это коэффициент для смягчения изменений величины увеличения или уменьшения. Этот коэффициент может быть задан, например, равным 0,2. Далее приводится конкретный пример расчета. Предположим, что требуемый ток равен 88 А, измеренный ток равен 80 А, коэффициент чувствительности равен 0,2, тогда величина увеличения/уменьшения составит (88/80-1)0,2+1=1,02. Когда требуемое давление составляет 100 кПа, то через секунду оно составит 1001,02=102 кПа. В этом варианте осуществления в качестве дополнительной функции контроллер D содержит средство для расчета суммарного веса регенерированного песка. Это средство рассчитывает суммарный вес регенерированного песка, интегрируя поток песка за время работы. Поток песка измеряют датчиком А потока песка. Пример способа интегрирования измеренного потока песка за время работы показан в уравнении(2). Период квантования потока задан как одна секунда. Промежуточный итог веса песка в момент начала регенерации задан как ноль. Промежуточный итог рассчитывается каждую секунду по уравнению (2). После интегрирования промежуточного итога песка за каждую операцию суммарный вес регенерированного песка по завершении операции (накопление песка) вычисляют по уравнению (3).-3 016605 Процесс расчета накопления разделен на два этапа, чтобы поддержать высокую точность расчета. Например, предположим, регенерация песка производится в количестве 2-5 т/ч. Поток песка составляет 0,6-1,4 кг/с. При работе 2000 ч в год количество песка составит (0,6-1,4)36002000=432000010080000 кг. При выполнении вычислений с плавающей десятичной запятой и используя семь значащих разрядов результат будет точным и для меньших количеств. Результат расчета может превышать максимальное значение семиразрядного формата, если нарастающий итог не сбрасывать на ноль в течение длительного времени. В этом случае любые разряды ниже значащих игнорируются. Таким образом, к нарастающему итогу ничего не прибавляется. Следовательно, промежуточный итог рассчитывается для каждой операции для увеличения величины на три разряда или около того. Затем величину прибавляют к нарастающему итогу для поддержания высокой точности расчета. Рассчитанный суммарный вес регенерированного песка затем выводится на дисплей, например,персонального компьютера или графической сенсорной панели или вводится в модуль памяти. В этом варианте осуществления информация (данные) о суммарном весе регенерированного песка может использоваться для управления количеством песка в процессе изготовления формы или для управления синхронизацией для замены изнашиваемых деталей, таких как ролики 5 или вращающийся барабан 2. Ниже со ссылками на фиг. 2 и 3 приведен рабочий пример настоящего изобретения. Этот пример не ограничивает объем настоящего изобретения. Пример. В примере использовано устройство, способное регенерировать песок, поступающий в количестве 5 т/ч. Требуемый ток электродвигателя задан как 100 А. Отношение между потоком песка, подаваемого во вращающийся барабан, и требуемым током электродвигателя, соответствующим этому потоку, показано на фиг. 2. Затем устанавливают и сохраняют отношение между потоком песка, подаваемого во вращающийся барабан, и требуемым током электродвигателя, соответствующим потоку (шаг 1). Далее, запускают устройство для регенерации формовочного песка. Начинают подачу формовочного песка (шаг 2). Далее, с помощью датчика потока формовочного песка, расположенного на участке подачи формовочного песка, рассчитывают поток формовочного песка в момент запуска цикла (шаг 3). Затем, используя отношение, рассчитывают требуемый ток электродвигателя, соответствующий потоку формовочного песка (шаг 4). Затем измеряют ток работающего электродвигателя в этот момент (шаг 5). Его сравнивают с требуемым током электродвигателя, соответствующим потоку формовочного песка (шаг 6). Затем рассчитывают значение увеличения или уменьшения давления роликов, создаваемого цилиндром (шаг 7). Затем требуемое давление, создаваемое цилиндром, увеличивают или уменьшают, используя величину увеличения или уменьшения, рассчитанную с помощью уравнения (1) для периода квантования,например одна секунда. Ток электродвигателя увеличивают или уменьшают. Например, коэффициент чувствительности может быть задан как 0,2 (шаг 8). В этом варианте осуществления, поскольку управление давлением, создаваемым цилиндром, осуществляют в соответствии с требуемым током электродвигателя, соответствующим потоку формовочного песка, качество регенерированного формовочного песка повышается. В этом варианте осуществления некоторые существенные данные, касающиеся устройства для регенерации формовочного песка, сохраняют в процессе работы. Условия работы устройства и любые изменения свойств формовочного песка подвергаются мониторингу путем анализа таких данных. Если они выходят за допустимые пределы, звучит сигнал тревоги. Таким образом, предотвращается возникновение крупных проблем и поддерживается высокое качество регенерированного формовочного песка. Для мониторинга данных они выводятся на экран. Если они выходят за допустимые пределы, отображается причина и стратегия ее устранения. Существенные данные включают поток формовочного песка, подаваемого во вращающийся барабан, ток электродвигателя, требуемое выдвижение цилиндра и заданное давление в цилиндре. Например, экстремальное снижение потока формовочного песка может привести к быстрому перегреву роликов и их поломке. Поэтому осуществляется мониторинг потока песка. Поскольку ток работающего электродвигателя отличается от требуемого тока, его значение сохраняется и подвергается мониторингу для управления флуктуацией тока. Если при выдвижении цилиндра за пределы допустимого диапазона (например, 70-100 мм) на дисплей выводится лишь индикация о неисправности, история остается неизвестной. Поэтому данные о выдвижении сохраняются. Если цилиндр выдвигается, в то время как свойства песка и давление роликов не изменяются, ролики или вращающийся барабан подвергаются повышенному износу. Поэтому выдвижение цилиндра подвергается мониторингу. Его можно измерять, установив датчик положения, например-4 016605 датчик 41 линейных перемещений, на штоке цилиндра. Поскольку управление давлением роликов осуществляется так, чтобы находиться в допустимых пределах, оно также подвергается мониторингу. Таким образом, устройство по описанному варианту осуществления предпочтительно содержит участок для сохранения существенных данных на протяжении времени работы, участок для определения,находятся ли сохраненные данные в допустимых пределах, и участок для вывода сигнала тревоги, чтобы выполнить регулировку, когда участок определения показывает, что какие-либо данные вышли за допустимые пределы. Краткое описание чертежей Фиг. 1 - блок-схема устройства для регенерации формовочного песка по варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 2 - схема, показывающая отношение потока песка, подаваемого во вращающий барабан, и требуемого тока электродвигателя. Фиг. 3 - диаграмма последовательности способа регенерации формовочного песка по настоящему изобретению. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для регенерации формовочного песка, содержащее участок подачи формовочного песка, имеющий отверстие для сбрасывания песка, расположенное на дне участка подачи формовочного песка, вращающийся барабан, расположенный ниже участка подачи формовочного песка и выполненный с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, электродвигательное приводное средство для вращения вращающегося барабана электродвигателем, ролик, расположенный во вращающемся барабане и отстоящий от него, и цилиндр, соединенный с роликом и прижимающий ролик к вращающемуся барабану, при этом устройство дополнительно содержит датчик потока песка, расположенный возле отверстия для сбрасывания песка участка подачи формовочного песка и определяющий поток песка, подаваемого во вращающийся барабан; датчик тока для определения тока электродвигательного приводного средства; контроллер давления для управления давлением цилиндра; контроллер для управления усилием, с которым цилиндр прижимает ролик, на основе потока песка,определенного датчиком потока песка, причем контроллер содержит участок расчетов для расчета требуемого тока электродвигательного приводного средства, необходимого для регенерации песка, на основе потока песка, определенного датчиком потока песка; участок сравнения для сравнения измеренного тока работающего электродвигателя с требуемым током, соответствующим потоку песка; участок управления для регулировки давления ролика, создаваемого цилиндром для изменения тока работающего электродвигателя ближе к требуемому току на основе сравнения, выполненного участком сравнения. 2. Устройство для регенерации формовочного песка по п.1, в котором участок сравнения содержит участок расчета для расчета увеличения или уменьшения давления ролика, создаваемого цилиндром после сравнения измеренного тока работающего электродвигателя с требуемым током, соответствующим потоку песка. 3. Устройство для регенерации формовочного песка по любому из пп.1 или 2, содержащее участок для хранения на протяжении работы существенных данных, данных о потоке песка, подаваемого во вращающийся барабан, о токе электродвигателя, о выдвижении цилиндра и о давлении, создаваемом цилиндром; участок для определения, находится ли каждый элемент существенных данных в допустимых пределах; участок для вывода сигнала тревоги, если определение покажет, что любые из существенных данных вышли за допустимые пределы. 4. Устройство для регенерации формовочного песка по любому из пп.1 или 2, в котором контроллер содержит средство для расчета суммарного веса регенерированного песка путем интегрирования величины, определенной датчиком потока песка за время работы. 5. Устройство для регенерации формовочного песка по п.4, содержащее устройство для отображения и хранения данных о суммарном весе регенерированного песка.