JP2003155505A - 球状ボール製造装置 - Google Patents

球状ボール製造装置

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Industrie des Poudres Spheriques
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面欠陥がない良好な表面状態で、酸化して
いない、完全に球状のボールを得る。 【解決手段】 球状ボールは、不活性ガスが充填された
冷却塔１６内に重力落下した時に凝固する小滴を形成す
べく、溶解材料を粒状化ポット４の振動するオリフィス
８を通過させて製造される。ボール表面状態を改良すべ
く不活性ガスは約１５〜１５０ｐｐｍの酸素を含む。溶
解材料は、粒状化ポット内に供給される直前に超音波攪
拌２１、２２を受ける。ボールは、冷却塔の流出口にて
ポリアミドワイヤのブラシ２５によって勢いをそがれ
る。基準を満たすボールの割合に関連する、振動するオ
リフィスの振動周波数の制御は、産出物を改良する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボールを形成しよ
うとする材料を融合槽内に供給する手段と、溶解した材
料を受け入れるために融合槽と通じている第２の槽と、
第２の槽内に入っている溶解した材料から、少なくとも
一つのオリフィスを通じて射出流を形成する手段と、射
出流を小滴に変換するために、振動をオリフィスへ伝達
する振動手段と、オリフィスの流出口に配置され、不活
性ガスが充填されており、重力によって落下する小滴が
ボールを形成するように凝固する冷却塔と、冷却塔の下
端部でボールを受ける手段とを備える球状ボールを製造
する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの産業界、例えば冶金、化学肥料、
食品あるいは医薬業等に適用される多数の方法及び粒状
化装置がある。それらは全て、大気中又は中性ガス下
で、低粘度、良好な表面張力、良好なオリフィス中の流
動性を有し、かつ冷却によって凝固しやすい、溶解した
材料をボールに変換しようとするものである。
【０００３】具体的には、米国特許第４４２８８９４号
に対応する、国際特許出願ＷＯ−Ａ−８１０１８１１
は、０．１〜５ｍｍの直径の金属製粒状物を溶解金属槽
で製造する方法及び装置について記載している。この既
知の方法によれば、溶解した金属の射出流が形成され、
それが、該射出流を個々の液滴に分割するために、振動
するオリフィスを通過し、該液滴が、該液滴を冷却によ
って凝固させて粒状物にするために、重力により、不活
性ガスの雰囲気を通って該射出流から落下する。
【０００４】しかし、実際には、例えば、良好な産出量
で、非常に良好な表面状態を有する均一な大きさのボー
ルを大規模に製造することができる方法及び口径測定粒
状化装置はほとんどない。また、この種の技術によって
粒状化されたどのような材料（有機生産物、金属等）で
あっても、一定の割合の生産物が、非常に変形したボー
ル、あるいはダンベルと称される組のような、２つがく
っついたボールからなることがたびたび起きる。
【０００５】さらに、ある用途の場合、表面欠陥がな
く、非常に正確な粒度を有するボール、より具体的には
微少ボールを製造することが必要である。これらの微少
ボールは、好ましくは、均一な直径を有するだけでな
く、完全に球状かつ分離されていなければならない。機
械産業においては、ボールが、比較的高い硬度を有する
材料から成る場合、一般に、ホッパー、ローラ等から成
る選別装置又は分類装置が使用される。これは、特に、
ベアリングやペン等のためのボールの場合である。従っ
て、ボールは、その表面に傷などを付けることなく、衝
撃や摩擦に耐えることになる。逆に、ある場合において
は、球形度及びボールの表面状態は、上記選別装置によ
って変更されるべきではない。
【０００６】これは特に、例えばＢＧＡ（ボールグリッ
ドアレイ）型のケーシングのための接続部を形成するた
めに電子機器で使われる溶解合金ボールの場合である。
さらに、溶解合金に用いられる金属は柔らかい金属であ
り、そのような金属から成るボールの表面状態は、容易
に改変することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
欠陥がないボールを得ることである。特に、ボールは、
良好な表面状態で、酸化していない、完全に球状でなけ
ればならない。ボールの成分は、各製造バッチで非常に
安定していなければならず、また許容誤差は、粒度測定
に関して非常に狭くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、上記装置が、融合槽内に流出チャンバを備え、か
つ該流出チャンバ内に入っている溶解した材料を第２の
槽内へ移送する前に超音波攪拌する手段を備え、冷却塔
内の不活性ガスが予め設定された量の酸素を含有すると
いうことによって達成される。
【０００９】本発明の展開によれば、ボールを受ける手
段は、衝撃吸収手段から成る。該衝撃吸収手段は、好ま
しくは、ポリアミドをベースとしたワイヤから成り、冷
却塔内のボールの軌跡と略４５°の角度を形成するブラ
シを備える。また、ブラシの上の、冷却塔の内壁の下部
周辺に、クロスローラを配置することができる。
【００１０】好適な実施の形態によれば、上記装置は、
冷却塔の出口に、ボールの周期的抜き取りのための手段
と、ボールをそのサイズに関する３つの種類に分類する
手段から成る口径測定手段とを備える。上記装置はま
た、各抜き取りシーケンスにおいて得られた各種類のボ
ールの組を計量する手段と、該計量手段によって与えら
れた情報に基づいて予め設定された基準内のボールの割
合を計算する手段と、該割合に関連して振動手段の周波
数を調整する手段とを備えてもよい。
【００１１】本発明の他の目的は、完全に球状でない全
てのボールをはじくために、均一な径のボールを分類す
ることが可能な球状ボールの選別装置を用いて、球状ボ
ールを製造する装置を提供することである。
【００１２】本発明によれば、この目的は、選別装置
が、予め設定された寸法の間隔で離間した、一連の傾斜
面のうちの最初の傾斜面上にボールを供給する手段を備
え、少なくとも最初の傾斜面が、ボールの移動方向に、
その粗さが次に続く傾斜面の粗さよりも粗い表面を有す
るという事実によって達成される。
【００１３】好適な実施の形態によれば、最初の傾斜面
上にボールを供給する手段は、回転面と、停止手段と、
停止手段に載っているボールを回転面から急速にはね出
すはね出し手段とを備える。
【００１４】上記はね出し手段は、好ましくは、横方向
の往復動で動き、湾曲部に沿って均一に配置された複数
の空気エジェクタを備えた中空の湾曲部から成る。
【００１５】本発明の他の特徴によれば、最初の傾斜面
上にボールを供給する手段は、該傾斜面及び面上のボー
ルの回転方向と反対の回転方向と同じ方向に傾斜面を有
するコンベヤベルトを備える。
【００１６】本発明の別の目的は、くっついたボールの
排除に関する。
【００１７】本発明の展開によれば、この別の目的は、
選別装置が、傾斜面の下流側に、傾斜軸周りの回転動で
動き、その大きさが、分離されたボールを回転できるよ
うにし且つくっついた一組のボールが回転するのを防ぐ
長手方向の溝を備える歯状突起のある車輪を備えるとい
う事によって達成される。
【００１８】本発明の他の効果及び特徴は、それに限定
されない、例示目的のために示す、添付図面に提示され
た、本発明の特定の実施の形態の以下の説明からより明
白になるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１に係る装置は、適当な手段
（図示せず）によって加熱される槽又は溶解ポット１を
備え、ボールにする予定の材料を、供給ロック２によっ
て、固形の合金の形で投入することができる。ビレッ
ト、インゴット又は棒３の形で投入された材料は、融合
槽内で溶解される。適当な手段（図示せず）によって加
熱された第２の槽又は粒状化ポット４は、その底部にお
いて、少なくとも一つの移送管５によって溶解ポット１
の底部に接続されている。連結管６は、溶解した材料の
上部の上のガス状雰囲気の圧力Ｐが両ポット内で等しく
なるように、溶解した材料のレベル７の上で、両ポット
１、４の上部を接続する。さらに、ポット１、４内の溶
解した材料のレベルを一定に維持するために、レベル検
知器（図示せず）がインゴットの供給装置に接続されて
いる。
【００２０】粒状化ポット４は、一般に、溶解した合金
がその中を射出流の形で流れる、予め設定された径の少
なくとも一つのオリフィス８をその下部に備えている。
粒状化ポット４の蓋部に取付けられた振動器９は、垂直
方向の上下動で動く振動パレット１０によって振動をオ
リフィス８に伝達する。振動パレット１０が、粒状化ポ
ット４の蓋部１２から狭い通路を貫通する金属製ロッド
１１によって、例えば電磁型の振動器９と接続されてい
ることは既知である。振動器の周波数は、２００Ｈｚ〜
１０，０００Ｈｚ、好ましくは、２００Ｈｚ〜６，００
０Ｈｚの範囲である。
【００２１】材料、例えば融合する金属合金は、溶解ポ
ット１内で溶解した後、液状で、移送管５によって粒状
化ポット４内に移送される。溶解した材料の上部の上の
ガス状雰囲気（例えば窒素）の圧力Ｐは、予め設定され
た速度（好ましくは、オリフィスの口径にしたがって
０．５〜５ｍ／ｓの間）を、粒状化ポットの下部におけ
る各オリフィス８を通り抜ける溶解した材料の射出流に
伝えるために、制御回路１３により永続的かつ規則的に
測定される。振動するパレット１０の振動は、オリフィ
ス８から層流の射出流１４に伝えられる。そして、図２
に示すように、射出流１４は、その直径が主としてオリ
フィス８（好ましくは、８０〜８００μｍ）の直径Ｄに
よって決定される小滴１５に分割される。該小滴は重力
によって、小滴が球状ボールを形成するように凝固する
不活性ガスが充填されている冷却塔１６内に落下する。
３０〜１００ｍｂａｒｓの範囲、好ましくは５０ｍｂａ
ｒｓ程度で±１ｍｂａｒｓに完璧に調整された圧力下で
ヘリウムを使用すると、例えば２〜３秒内にボールを急
速に冷却することができる。冷却塔１６の高さは、一般
に数ｍ、例えば７ｍである。その他の不活性も使用する
ことができる。しかし、窒素又はアルゴンを使用する
と、略２倍の高さの冷却塔が必要となる。
【００２２】円形で直径Ｄの一つ又は数個のオリフィス
８は、好ましくは、オリフィスを通り抜け、その表面張
力が粒状化される材料の表面張力を相殺する溶解した材
料によって濡れ性がない材料で形成されている。具体例
として、オリフィス８は、サファイア又はルビーで形成
されている。図２、３に示した特定の実施の形態におい
ては、粒状化ポット４の壁部１７は、ステンレス鋼で形
成され、かつその下部に、その中に少なくとも一つのオ
リフィス８が形成されている、サファイア又はルビーか
ら成るインサート１８を備えている。各オリフィス８
は、直径Ｄ以下の高さＨの垂直壁によって表わされてい
る。好適な実施の形態においては、Ｄ＝４５０μｍでＨ
＝１９０μｍである。図２及び図３の好適な実施の形態
においては、オリフィス８は、インサート１８の傾斜又
は湾曲壁部１９によって描かれているその下部において
じょうご状に開いている。
【００２３】本発明によれば、溶解ポット１は、溶解し
た材料が超音波攪拌される流出チャンバ２０を備えてい
る。この攪拌は、流出チャンバ２０内に含まれている溶
解した材料内に浸され、かつ振動装置２２、例えば圧電
型の振動装置によって垂直方向に往復動する棒２１によ
って実現することができる。例えば２０〜３０ｋＨｚの
範囲での超音波攪拌は、ボールの表面状態を実質的に改
善できるようにする。この攪拌は、オリフィス８を通過
する溶解した材料の流れを妨げるので、粒状化ポット４
内では実行できない。この攪拌は、粒状化ポット４内に
注入される前に、溶解した材料の均質化を本質的に引き
起こす。この攪拌は、流出チャンバ２０内のみ、例え
ば、粒状化ポット４への溶解した材料の出口の近傍に配
置され、かつその中で材料全体がすでに溶解している溶
解ポット１の一部においてのみ行われる。
【００２４】図４に示す好適な実施の形態においては、
流出チャンバ２０は、溶解ポット１の容積の約２０％よ
りも小さい容積を有する。湾曲することができる壁部２
３は、溶解ポット１の内側で流出チャンバ２０を表わ
す。該壁部２３は、溶解した材料が流出チャンバに入る
ことができるようにするための数ｍｍ（例えば５ｍｍ）
の通路２４を、その下部に備えている。
【００２５】粒状化ポット４内への注入前の溶解した材
料の均質化は、同時に、オリフィスを塞ぐことは言うま
でもなく、溶解した材料の流れのオリフィス８の通過を
妨げる、結晶化の兆しの分散及び溶解した材料内の微少
不純物の浮遊を引き起こす。
【００２６】この超音波攪拌を含まない装置は、電子機
器の使用において不適当な様々な大きさ及び深さのくぼ
みをその表面に備えたボールを形成してしまうことに注
意すべきである。本発明に係る超音波攪拌は、このタイ
プの欠陥を大幅に少なくすることができるようにするだ
けでなく、通常、欠陥を完全に消滅させることができる
ようにする。超音波攪拌は、永続的に行うことができ
る。また、制御回路１３によって断続的に行うことも可
能である。溶解した材料は流出チャンバ２０から粒状化
ポット４へ継続的に移送することができるのに対して、
均質化の効果は、溶解した材料がオリフィス８を通過す
る前に、一定時間、具体的には３０ｍｎまで、粒状化ポ
ット４内で待機していなければならなくても、ボールの
表面状態に反映される。
【００２７】得られたボールの表面状態を改善できるよ
うにするその他の方法は、冷却塔１６内に含まれるガス
の性質に影響を及ぼすことである。実際に、該ガスの性
質は、ボールの球形度、迅速な凝固及び表面状態にとっ
て大変重要である。本発明の別の態様によれば、予め設
定された量の酸素、好ましくは数ｐｐｍ、例えば１５〜
１５０ｐｐｍ程度の酸素が冷却塔１６の不活性ガスに注
入される。冷却塔の不活性ガスに酸素が含まれていない
場合、ボールは、酸素が不活性ガスに注入されていない
場合に消滅する微少切子面をその表面に呈する。しか
し、酸素の量が多すぎる場合には、ボールは所要の球形
度を有しない。
【００２８】溶解した材料の流出チャンバ内での超音波
均質化と、冷却塔内への予め設定された量の酸素の注入
との組合せは、球状ボール、特に融合する金属合金から
形成された微少ボールの表面状態を強化できるようにす
る。
【００２９】冷却塔１６の下端部でのボールの受け取り
は、好ましくは、ボールの表面状態の変質を避けるよう
に減衰される。多くの既知の装置においては、ボールは
液状で受け取られる。このタイプの受け取りは、後の工
程でボールの乾燥を要求されるという欠点を有する。
【００３０】図５、６に示した好適な実施の形態におい
ては、ブラシ２５によって衝撃が本質的に吸収される。
このことは、受け取りゾーンにおけるいかなる液体も排
除できるようにするので、プロセスの全ての段階が乾燥
状態で実行される。各ブラシ２５はポリアミドをベース
としたワイヤから成り、その一端は冷却塔の内壁部の下
方垂直部と受け取り円錐体部２６との接合部の近傍に固
定されている。該ワイヤは冷却塔内のボールの軌跡と約
４５°、例えば、鉛直に対して実質的に４５°の角度を
形成する。特定の実施の形態においては、２つ一組で対
向した、約１０ｃｍ幅の４つのブラシ２５が冷却塔の周
囲に沿って配置されているので、２つの対向するブラシ
のワイヤの自由端は互いに接している。ワイヤの直径
は、ボールの直径より小さい。ブラシの柔軟性は、ボー
ルの表面状態を変質させることなく、一旦衝撃が吸収さ
れると、ボールを通過させる。
【００３１】受け取り円錐体部２６に到達する前の、ブ
ラシ２５によるボールの衝撃吸収は、ブラシの上の、冷
却塔の内壁の下方周辺部に配置された、好ましくはポリ
アミドをベースとするクロスから成るローラ２７を用い
ることによって完全なものとすることができる。ローラ
２７は垂直に配置することができ（図５、６）、ブラシ
のすぐ上に位置している領域を覆う。従って、ブラシ２
５に対して跳ね返るボールによって引き起こすことが可
能な、冷却塔の内壁に対するボールのいかなる衝撃も減
衰される。
【００３２】冷却塔の受け取り円錐体部２６は、両方共
制御回路１３によって操作される流入弁２９及び流出弁
３０を備えたロック２８によって延長されている。該ロ
ックは、受け取り円錐体部２６内に集積したボールの周
期的な抜き取りができるようにする。その後、ボールは
口径測定装置へ移送される。
【００３３】図７の特定の実施の形態においては、（一
般に１００〜３００ｇ／ｍｎの間で）抜き取られたボー
ルは、予め設定された基準よりも大きなサイズのボール
を保持するふるい３１上に、重力によって落下する。上
方のふるい３１を通過したボールは、第１のじょうご部
３２を通って、小さすぎるボールを通過させる下方のふ
るい３３上に落下する。そしてボールは、第２のじょう
ご部３４を通って第１のタブ３５内に落下する。基準に
一致するボールは下方のふるい３３内に保持されてい
る。ふるい３１及び３３をひっくり返すことにより、大
きすぎるボール及び基準を満たすボールは、それぞれ第
３及び第４のじょうご部３６、３７を通って、それぞれ
第２及び第３のタブ３８、３９内に落下する。従って、
ボールは、そのサイズに関連して３つの種類、すなわ
ち、タブ３９内への基準を満たすボールと、第１のタブ
３５内への小さ過ぎるボールと、第２のタブ３８内への
大き過ぎるボールとに分類される。
【００３４】それぞれ第１、第２及び第３のタブ３５、
３８及び３９の下に配置された第１、第２及び第３の重
量計４０、４１及び４２は、それぞれ第１、第２及び第
３のタブ内に集められたボールの重量を表わす信号
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を各抜き取りサイクルの間、制御回路
１３へ供給する。制御回路１３は、この計量情報に基づ
いて、基準に従い、かつ産出物を１００％近くに維持す
るための粒状化パラメータに基づいてふるまう抜き取っ
たボールの割合を計算する。好適な実施の形態において
は、制御回路１３は、振動器９の周波数を調節及び調整
する。振動器９の周波数が増加すると、ボールのサイズ
が小さくなる。具体的には、振動器の定格周波数が５０
０Ｈｚの場合、振動は±５Ｈｚになる。
【００３５】本発明はまた、完全な球形でない全てのボ
ールをはじくために、均一な直径のボールを分類するこ
とができる球状ボールの選別装置を用いて球状ボールを
製造する装置に関する。
【００３６】種々の直径から成り、重大な変形を呈する
球状生産物が傾斜面を用いて分類され、ボールが、異な
るボールによって到達する速度に関して分類されること
は既に提案されてきた。
【００３７】この種の分類法は、分類操作の前に、全て
のボールが狭い許容差内で既に同じ直径を有するが、そ
の球形度が比較的狭い範囲で変化するボールの分類に適
している。従って、分類操作の目的は、完全に球形でな
く、かつその表面状態が完璧でない全てのボールを排除
することである。
【００３８】図８に示した実施の形態においては、装置
は、分類すべきボールが入っている、ホッパー４３の形
のタブを備える。このようなタブは、上述した球状ボー
ルを製造する装置の流出口に配置されている。ボール
は、一連の傾斜面４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ上を
通過する。各傾斜面は、直前の傾斜面よりわずかに下に
位置し、水平間隔ｅ１は２つの連続する傾斜面を分離し
ている。傾斜面間の隙間間隔は、連続する傾斜面の間に
落ちることなく、次の傾斜面上へ通過するために十分な
速度に達することなく、傾斜面の端部に達したボールを
排除できるようにする。
【００３９】全ての傾斜面は、同じでない表面状態を有
しており、その表面は、分類すべきボールの各直径に対
して完全に制御されている。ボールの速度は、何種類か
の負荷、重力、摩擦負荷、空気力学的負荷、回転面との
相互作用等の影響の組合せによる。傾斜面は、好ましく
は、その表面が、少なくとも最初の傾斜面がより大き
な、ボールの移動方向に制御された粗さを有する金属シ
ートから成る。最初の傾斜面４４ａの粗さは、表面欠陥
を有するボールをより著しく減速させるために、次に続
く傾斜面のそれよりも大きい。このようなボールの表面
上での軌跡は、複雑な様相を呈するので、欠陥は明らか
になくなり、ボールは減速しようとし、例えばボールを
傾斜面４４ａ、４４ｂ間に落下させる。制御された粗さ
の存在は、摩擦を増加させず、ボールの表面状態の劣化
を引き起こすが、非平坦性に関してボールの軌跡を動揺
させるかもしれない。このことは、申し分のない球状ボ
ールがより直進的な軌跡をたどることができるように
し、その結果高速の流出速度に達することができるよう
にする。
【００４０】要求された粗さを得るためには、傾斜面の
表面は、適当な手段、例えば研磨、ショットピーニング
又は他の機械的および／または化学的手段によって処理
され、あるいは適切なコーティングにより覆われる。好
適な実施の形態においては、最初の傾斜面４４ａ、４４
ｂは、２番目の傾斜面に対して小さくすることができる
高い粗さを呈する。最後の傾斜面４４ｄ、あるいは傾斜
面４４ｃ及び４４ｄ両者は、完全に平滑な表面を有して
いてもよい。ボールの表面欠陥と傾斜面の表面状態との
間の相互作用は、欠陥のあるボールの速やかな排除を可
能にする。
【００４１】各傾斜面の傾斜度及び連続する２つの傾斜
面間の間隔は、良好な球形度を有するボールが、一つの
傾斜面から次の傾斜面へ通過するのに十分な速度で傾斜
面上を転がるように、ボールの直径に関連して決定され
る。各傾斜面は、その上流部に、傾斜面上でのボールの
受け取り時に衝撃を減衰させ、ボールの跳返りを防ぐた
めの上向きの湾曲部を備えている。
【００４２】具体例として、直径が一般に５００μｍよ
りも小さい、融合合金から成る微少ボールを選別するた
めに、各傾斜面は、１０〜１５ｃｍ程度の長さＬと、１
ｍ程度の幅とを水平方向に有する。連続する２つの傾斜
面間の鉛直方向の間隔ｅ２は、１ｃｍ以下にすることが
できるのに対して、水平方向の間隔ｅ１は、１〜３ｃｍ
程度にすることができる。傾斜面の数は、ボールのサイ
ズに反比例し、好ましくは２〜５の範囲である。さらに
ボールは重ければ重いほど早く動く。従って、傾斜面の
角度は、良好な選別ができるように小さくなければなら
ない。
【００４３】ホッパー４３から来るボールは、ホッパー
４３の底部から伸びる、わずかに傾斜した回転面４５に
よって最初の傾斜面４４ａ上に供給される。ボールは、
回転面上を転がる一層のボールを形成するために、重力
の影響の下で、狭い通路４６を通ってホッパー４３の下
部から出ていく。回転面４５の自由端において、ボール
はストッパ４７に載っている。図８〜図９において、ス
トッパ４７は、少なくとも回転面４５の全幅を覆って、
回転面４５上のボールが流れる方向と直角に配置された
シリンダから成る。従って、ボールはストッパ４７の手
前で整列する。ボールの直径よりも小さい間隔が、回転
面４５の自由端をストッパ４７から隔離している。
【００４４】ストッパ４７の前で整列したボールは、回
転面から急速にはね出される。このはね出しは、好まし
くは、圧縮された乾燥空気又は不活性ガス（窒素、アル
ゴン等）の流れを継続的に循環させる中空管から成る湾
曲部４８によって実現される。湾曲部４８は、回転面４
５の自由端の前方で、ストッパ４７と平行に配置されて
いる。該湾曲部は、回転面の自由端とストッパとの間に
画定された間隔の方に向けられ、湾曲部４８に沿って均
一に配置され、ストッパ４７の前に整列したボールの列
を、好ましくは急速に浮揚させるために設けられたエジ
ェクタを構成する複数のエアノズル４９を備えている。
【００４５】ボールの急速なはね出しを確実にするため
に、湾曲部４８は、回転面４５上のボールの流れ（図１
０、１２、１３において左側から右側）の方向と直角
な、横方向の往復動を有するジャッキ（図示せず）によ
って動く。湾曲部の往復動の間の２つの両端位置の場合
の湾曲部４８及び回転面４５のそれぞれの位置をそれぞ
れ図１２及び１３に示す。回転面４５は、少なくともそ
の自由端に、均一な厚さで（図１１）、上から見て三角
形で、該回転面を幅が漸減する複数のレーン５１に分割
する障害物５０を備えている。障害物５０は、回転面の
自由端において、ごくわずかにはみ出ている。回転面４
５の自由端と平行な、障害物５０の三角形部分の底辺
は、長さｌ１を有し、隣接する２つの障害物の頂点は距
離ｌ２（図１２）だけ離れている。三角形の障害物５０
の底角は、湾曲部４８の両端位置（図１２及び１３）に
おけるエアノズル４９の移動の軌跡を描く。
【００４６】従って、湾曲部４８が２つの両端位置のう
ちの一つにあるとき、道程の終端において、全てのエア
ノズル４９は、障害物５０の端部の下に配置されてい
る。そして、エアノズル４９を介して湾曲部４８から出
てきた空気の噴流は、障害物５０の下に導かれ、回転面
４５上のレーン５１内に配置されたボールをはね出すこ
とができない。逆に、湾曲部４８の移動の間、各レーン
と関連してエアノズルから出てきた空気の噴流は、スト
ッパ４７に載っているボールの列のはね出しを引き起こ
す。はね出しは、エアノズルの移動と歩調を合わせて漸
進的である。両端部における湾曲部の休止時間は、断続
的な急速なはね出しを得ることができるようにし、それ
によりボールの次の列のはね出しの前に、下流のスペー
スを完全に一掃し、かつボールの表面状態を変えそうな
ボール間の相互作用を制限する。従って、各回転ゾーン
上にあるボールの量は規制かつ制限されている。
【００４７】好適な実施の形態８においては、上記障害
物は、７つのレーン５１で描かれている。障害物５０の
三角形の底辺の長さｌ１は、距離ｌ２が１３０ｍｍ程度
の場合、２０〜３０ｍｍ程度にすることができる。両端
位置間の湾曲部の移動の継続時間は、例えば、１〜数秒
（０．１〜１Ｈｚの周波数）の範囲である。
【００４８】はね出されたボールは、コンベヤベルト５
３の傾斜面上のバッフル５２によって方向付けられる。
好ましくは湾曲したバッフル５２は、ストッパ４７と共
に、回転面４５、ストッパ４７、湾曲部４８及びバッフ
ル５２から成るアセンブリの下に配置されたコンベヤベ
ルト５３の傾斜面上に後に落下する、はね出されたボー
ルのための通路を形成する。その上にはね出されたボー
ルが落下するコンベヤベルトの表面は、傾斜面４４ａ〜
４４ｄと同じ方向に傾斜している。コンベヤベルト５３
の回転方向は、コンベヤベルトの表面上のボールの回転
方向の逆である（図８）。
【００４９】良好な球形度を有するボールは、コンベヤ
ベルトの傾斜面上を第１の傾斜面４４ａの方へ転がる。
コンベヤベルトの移動速度は、その傾斜面上をその移動
の逆方向に転がる球状ボールが第１の傾斜面に達するよ
うに選択される。具体例として、コンベヤベルトの速度
は、０．５〜５ｍ／ｍｎ程度、好ましくは２ｍ／ｍｎに
することができる。コンベヤベルトは、最初の選別を行
う。転がることができない、あるいはコンベヤベルトの
傾斜面上を非常にゆっくりと転がる、大きな表面欠陥を
有するボールあるいはくっついたボールは、コンベヤベ
ルトによって後部へ排出されて第１のタブ５４内に落下
するのに対して、球形度を有するボールは、第１の傾斜
面まで逆方向に転がる。
【００５０】最後の傾斜面４４ｄの出口において、選別
されたボールはホッパー５５内に落下する。可動ストリ
ップ５６は、ホッパー内に収容される前のボールの最後
の選別を行うために、最後の傾斜面４４ｄとホッパー５
５との間に配置することができる。図８において、スト
リップ５６は、その一方がより速い速度のボールをホッ
パー５６の方へ向け、その他方が、上方縁部の上流に落
下するより速度の遅いボールを排出する、２つの壁部を
連結する上方縁部を備える。
【００５１】上述した選別装置は、表面状態に関連して
均一な直径の球状ボールを選別することができるように
する。完全な表面状態を有するボールのみがホッパー５
５に到達する。しかし、くっついたボールがホッパー５
５に到達することがあるかもしれない。実際に、約１０
０万個のボールのうち２、３組のくっついたボールがホ
ッパーに到達する。これは、特に、くっついたボールの
組６０がコンベヤベルト５３上、そして複数の傾斜面上
に落下し、ボールの組の回転が減速しない場合であり、
例えば、ボールの組の対称の長軸Ｓ（図１５）がボール
の移動の方向と完全に直角である場合である。また、ホ
ッパー５５に到達するかもしれないくっついたボールを
排除するために、上記選別装置は、好ましくは、意味の
ある直径、例えば３０ｃｍ程度の直径から成る、傾斜面
の下流側に配置された歯状突起のある車輪５７を備えて
いる。
【００５２】図８の特定の実施の形態においては、じょ
うごの形をしたホッパー５５は、ボールが歯状突起のあ
る車輪５７の上部上に流れることができるようにする。
該車輪は、傾斜軸５８周りの回転の遅い動きで動き、そ
の寸法が、分離したボールが転がることができるように
し、かつくっついたボールの組６０が回転するのを防ぐ
ことができる、長手方向の溝５９を備える（図１４、１
５）。欠陥のあるボールは、歯状突起のある車輪の溝５
９内を転がり、歯状突起のある車輪の下流側に配置され
た第２のタブ６１内に集められる。溝内でブロックされ
たくっついたボールの組６０は、軸５８周りに歯状突起
のある車輪と共に回転し、歯状突起のある車輪が半回転
してボールの組６０が位置している溝が、第３のタブ上
の、歯状突起のある車輪の下部に達したときに、重力に
よって第３のタブ６２内に落下する。
【００５３】突起のある車輪５７は、好ましくは、数百
の溝を備えている。溝５９の底部は、ボールの直径の約
１．２〜１．５倍の径を有しているため、くっついたボ
ールの組は、溝と直角に位置することができず、かつ該
溝内を転がることができない。ボールをより速く溝５９
内に落下させるために、歯状突起のある車輪の歯部の頂
点は、好ましくは、わずかに丸みの付いた先端を有する
鋭さとなっている。
【００５４】歯状突起のある車輪の外径と一致する、円
弧状のバッフル（図示せず）を、ホッパー５５の出口に
おける狭い通路の場合の障壁として作用させるために、
溝５９と直角に配置することができる。
【００５５】本発明は、提示した特定の実施の形態に限
定されない。特に、オリフィス８の数及び配置は、図示
したのと異ならせることができる。同様に、冷却塔の流
出口におけるボールの分類及び計量は、基準を満たすボ
ールをその他のボールと分離し、要求された情報を供給
することができる他の適当な手段によっても実行するこ
とができる。ふるい、じょうご及びタブの数及び配置も
提示したものと異ならせることができる。制御回路１３
は、好ましくは、上記装置によって製造されたボールに
影響を与えそうな様々なパラメータを表わす信号を受け
取り、該パラメータに影響を及ぼす様々な部材を制御す
る。従って、該制御回路は、適切な手段を介して、ポッ
ト１、４及び冷却塔１６内の圧力Ｐ及び温度θの測定信
号である、信号Ｍ１、Ｍ２及びＭ３を完全に掌握して受
け取る。また該制御回路は、供給ロック２からの材料３
の供給、ロック２８によるボールの抜き取り、振動装置
２２、振動器９、ポット１、４の加熱、ポット及び冷却
塔内部の気圧及び冷却塔内に含まれる酸素の量を制御す
る。
【００５６】選別装置の形状、大きさ、配置及び数は、
選別すべきボールの大きさに適応させることができる。
ストッパ４７は円筒形である必要はない。鋭い縁部はボ
ールの表面状態を損傷するかもしれないので、湾曲した
形状がやはり有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の特定の実施の形態の断面略
図である。
【図２】図１に係る装置の粒状化ポットの底部の詳細を
示す図である。
【図３】図２に係る粒状化ポットの流出オリフィスの特
定の実施の形態の詳細を示す図である。
【図４】図１に係る溶解ポットの線Ａ−Ａについての断
面図である。
【図５】図１に係る装置の冷却塔の底部に配置された衝
撃吸収装置の特定の実施の形態を示す図である。
【図６】図５の衝撃吸収装置の線Ｂ−Ｂについての断面
図である。
【図７】図１に係る装置の冷却塔の出口に配置された口
径測定及び計量装置の特定の実施の形態の略図である。
【図８】本発明に係る装置の選別装置の特定の実施の形
態の略図である。
【図９】図８に係る選別装置の傾斜面の上流側に配置さ
れた装置の部分の特定の実施の形態を詳細に示す側面図
である。
【図１０】図８に係る選別装置の傾斜面の上流側に配置
された装置の部分の特定の実施の形態を詳細に示す底面
図である。
【図１１】回転面の自由端から見た、図１０に係る装置
のホッパの流出回転面の特定の実施の形態を示す図であ
る。
【図１２】湾曲部の２つの両端位置の場合の、可動湾曲
部の位置及びホッパの流出回転面の位置を示す図であ
る。
【図１３】湾曲部の２つの両端位置の場合の、可動湾曲
部の位置及びホッパの流出回転面の位置を示す図であ
る。
【図１４】図８に係る選別装置の歯状突起のある車輪の
断面図である。
【図１５】図１４に係る歯状突起のある車輪の溝の内部
にブロックされた一組のボールの位置を示す図である。
【符号の説明】
１ 融解ポット ２ 供給ロック ３ 棒 ４ 粒状化ポット ５ 移送管 ６ 連結管 ７ 材料のレベル ８ オリフィス ９、１０、１１ 振動手段 １２ 蓋部 １３ 制御回路 １６ 冷却塔 ２０ 流出チャンバ ２１、２２ 超音波攪拌 ２３ 壁部 ２４ 通路 ２５ ブラシ ２６ 受け取り円錐体部 ２７ ローラ ２８ ロック ２９ 流入弁 ３０ 流出弁 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 情報
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０７Ｂ 1/04 Ｂ０７Ｂ 1/04 Ｚ 9/00 9/00 Ｚ 13/10 13/10 Ｚ 13/11 13/11 Ａ Ｄ 13/16 13/16 Ｂ // Ｂ２３Ｋ 35/40 ３４０ Ｂ２３Ｋ 35/40 ３４０Ｆ (72)発明者 ベルナール、シャルア フランス国サン‐ジュリアン‐アン‐ジュ ヌボワ．シュマン、ド、ラ、プラーユ、ノ ルシエ、25 (72)発明者 ルイ、ベシエ フランス国シエ、レジダンス、ボナトレ Ｆターム(参考） 4D021 AA01 DA13 EA10 JA09 JA15 JB01 JB02 KA01 KA05 KA12 KB10 LA01 NA09 4G004 CA01 4G068 AA01 AB22 AC11 AD01 AD39 4K017 AA04 CA01 CA07 DA01 EC02 FA03 FA07

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボールを形成しようとする材料を融合槽
    （１）内に供給する手段と、 溶解した材料を受け入れるために融合槽（１）と通じて
    いる第２の槽（４）と、 第２の槽内に入っている溶解した材料から、少なくとも
    一つのオリフィス（８）を通じて射出流（１４）を形成
    する手段と、 射出流（１４）を小滴（１５）に変換するために、振動
    をオリフィス（８）へ伝達する振動手段（９、１０、１
    １）と、 オリフィス（８）の流出口に配置され、不活性ガスが充
    填されており、重力によって落下する小滴（１５）がボ
    ールを形成するように凝固する冷却塔（１６）と、 冷却塔（１６）の下端部でボールを受ける手段と、を備
    える球状ボールを製造する装置であって、 流出チャンバ（２０）を融合槽（１）内に備え、かつ流
    出チャンバ（２０）内に入っている溶解した材料を、第
    ２の槽（４）へ送る前に超音波攪拌する手段（２１、２
    ２）を備え、冷却塔（１６）内に入っている不活性ガス
    が予め設定された量の酸素を含有していることを特徴と
    する装置。
  2. 【請求項２】冷却塔（１６）の不活性ガスに含まれる酸
    素の量が１５〜１５０ｐｐｍ程度であることを特徴とす
    る請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】流出チャンバ（２０）の容積が、融合槽
    （１）の容積の略２０％よりも小さいことを特徴とする
    請求項１又は２に記載の装置。
  4. 【請求項４】融合槽（１）が、流出チャンバ（２０）の
    輪郭を表わす壁部（２３）を備え、前記壁部（２３）
    が、溶解した材料が流出チャンバ（２０）に入ることが
    できるようにする通路（２４）をその下部に備えること
    を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装
    置。
  5. 【請求項５】超音波攪拌手段が、流出チャンバの溶解し
    た材料内に浸され、垂直方向の往復動で動く棒（２１）
    を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一
    項に記載の装置。
  6. 【請求項６】オリフィス（８）が、溶解した材料によっ
    て濡れない材料によって形成されていることを特徴とす
    る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 【請求項７】ボールを受ける手段が、衝撃吸収手段を有
    することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に
    記載の装置。
  8. 【請求項８】衝撃吸収手段が、ポリアミドをベースとし
    たワイヤから成り、冷却塔（１６）内のボールの軌跡と
    略４５°の角度を形成するブラシ（２５）を備えること
    を特徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】衝撃吸収手段が、ブラシ（２５）の上の、
    冷却塔（１６）の内壁の下部周辺に配置されたクロスロ
    ーラ（２７）を備えることを特徴とする請求項８に記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】冷却塔（１６）の出口に、ボールの周期
    的抜き取りのための手段（２８、２９、３０）と、ボー
    ルをそのサイズに関する３つの種類に分類する手段（３
    １、３３）を含む口径測定手段と、を備えることを特徴
    とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】各抜き取りシーケンスにおいて得られた
    各種類の全てのボールを計量する手段（４０、４１、４
    ２）と、該計量手段によって与えられた情報（Ｍ１、Ｍ
    ２、Ｍ ３）に基づいて予め設定された基準内のボールの
    割合を計算する手段（１３）と、該割合に関連して振動
    手段（９）の周波数を調整する手段と、を備えることを
    特徴とする請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】予め設定されたサイズの間隔（ｅ１、ｅ
    ２）で離間した、一連の傾斜面（４４ａ、４４ｂ、４４
    ｃ、４４ｄ）のうちの最初の傾斜面（４４ａ）上にボー
    ルを供給する手段から成る選別装置を備え、少なくとも
    最初の傾斜面（４４ａ）が、ボールの移動方向に、その
    粗さが次に続く傾斜面の粗さよりも粗い表面を有するこ
    とを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載
    の装置。
  13. 【請求項１３】少なくとも最後の傾斜面（４４ｄ）が完
    全に平滑な表面を有することを特徴とする請求項１２に
    記載の装置。
  14. 【請求項１４】最初の傾斜面上にボールを供給する手段
    が、回転面（４５）と、停止手段（４７）と、停止手段
    に載っているボールを回転面から急速にはね出すはね出
    し手段（４８、４９）と、を備えることを特徴とする請
    求項１２又は１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】はね出し手段が、横方向の往復動で動
    き、湾曲部に沿って均一に配置された複数の空気エジェ
    クタ（４９）を備えた中空の湾曲部（４８）を有するこ
    とを特徴とする請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】最初の傾斜面（４４ａ）上にボールを供
    給する手段が、該傾斜面及び面上のボールの回転方向と
    反対の回転方向と同じ方向に傾斜面を有するコンベヤベ
    ルト（５３）を備えることを特徴とする請求項１２乃至
    １５のいずれか一項に記載の装置。
  17. 【請求項１７】最初の傾斜面（４４ａ）上にボールを供
    給する手段が、排出されたボールをコンベヤベルト（５
    ３）の傾斜面上に向ける偏向手段（５２）を備えること
    を特徴とする請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】傾斜面（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４
    ｄ）の下流側に、傾斜軸（５８）周りの回転動で動き、
    分離されたボールが回転できるようにし且つくっついた
    一組（６０）のボールが回転するのを防ぐような寸法の
    長手方向の溝（５９）を有する歯状突起のある車輪（５
    ７）を備えることを特徴とする請求項１２乃至１７のい
    ずれか一項に記載の装置。
  19. 【請求項１９】歯状突起のある車輪（５７）の溝（５
    ９）内の回転する欠陥のないボールのための第１の収容
    手段（６１）を備え、溝（５９）内でブロックされたく
    っついたボールの組（６０）が、歯状突起のある車輪
    （５７）の回転中に、重力によって第２の収容手段（６
    ２）内に落下することを特徴とする請求項１８に記載の
    装置。
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