JPH05146698A - 回分式遊星ボールミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高機能の回分式遊星ボールミルを提供する。 【構成】 ミル本体３は１枚の円盤よりなり垂直な主軸
１によって水平に支持され公転する。ミル本体の中心か
ら均等に複数の貫通孔３２を設け、ここへミルケーシン
グ４とミルポット７を回転自在に嵌め込み自転する。さ
らにミルケーシング下方へ合成樹脂製の遊星歯車５を取
り付けて主軸の回りに固定した太陽歯車６と噛み合せ、
主軸は下端でモータ２と直結する。 【作用】 ミルケーシングは従来より回転数を大幅に増
加しても剛性の大きいミル本体の孔側面で負荷を受け止
めて安全である。 【効果】 新材料開発に大きな貢献のできる装置を生み
出した。騒音，振動が少なく調整も殆ど不要で生産性も
高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は遊星ボールミル、特にミ
ルケーシング内へミルポットを内嵌し、粉砕媒体ととも
に砕料を密封して微粉砕を行う回分式遊星ボールミルに
係る。

【０００２】

【従来の技術】遊星ボールミルの一般構造は主軸の回転
を受けて公転する複数のミルポットを主軸の周囲に均等
（２ヶならば対称的に、３ヶ以上ならば主軸から等距離
放射状に）に配設し、該ミルポット自体も自己の回転軸
を中心に自転するものである。具体的には図３Ａ，Ｂに
その原理を示しているように、モータ２ａの駆動力が一
対のスプロケット１０１および伝導チェーン１０２によ
って主軸１ａへ伝えられる。主軸に固定したミル本体３
ａへミルポット７ａに取り付けた自転軸１０３を回転自
在に装着する。一方主軸と同一軸線上に回転しないよう
固定した太陽スプロケット６ａと自転軸に周設した遊星
スプロケット５ａとを伝導チェーン１０４で連結し、自
転軸１０３を公転しつつ自転させ自転軸に固定したミル
ポットを転動する。ミルポット７ａの中に粉砕媒体Ｂと
砕料Ｓとを収容し、モータを回転させるとミルポットが
公転しつつ自転し遠心加速度により粉砕媒体が特有の運
動をして砕料を粉砕する。すなわち通常の転動式ボール
ミルは粉砕媒体のボールと砕料とが１本の転動する円筒
内でカスケード運動を起し、その重力落下による圧潰と
摩滅によって粉砕させるものであるのに対し、遊星ボー
ルミルは高速の公転，自転運動による遠心力と、コリオ
リス力とが相乗的に働いて粉砕速度を抜群に向上させ、
かつ粒度分布の優れた微粉を短時間に得ている。特に、
高速回転による粉砕力は抜群であり、たとえば数ミリサ
イズの珪砂を投入して、僅か数分間稼働しただけで平均
粒径が数ミクロンという微粉を得ることができる。粉砕
が終了すればミルポット７ａだけを取り外してミルポッ
ト内の微粉を回収するのが典型である。

【０００３】一方図４Ａ，Ｂ，Ｃは別の型式の回分式遊
星ボールミルを示し、駆動の伝達を前例のスプロケット
および伝導チェーンの代りに二対のＶプーリ１０５，１
０６とこれらに巻回したＶベルト１０７，１０８を使用
してミルポット７ｂを支持回転盤３ｂの上で公転しつつ
自転をさせる構成である。この従来例ではミルポット７
ｂはワイヤ１０９とねじ１１０で容器架台３ｂの上で固
定し容器架台とともに自転，公転するように設定されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】回分式遊星ボールミル
の特徴は、粉砕媒体と共に比較的少量の粉粒体をミルポ
ット内に装入して、前記の公転，自転運動による遠心力
とコリオリの力との相乗遠心効果で、短時間で手軽に粉
粒体を粉砕，処理できる点にある。図３，図４に示した
遊星ボールミルの相乗遠心効果による相当遠心加速度
は、地球上の重力加速度（１Ｇ）の数十倍（数十Ｇ）に
達し、従来使用されている転動式ボールミルの相当遠心
加速度が１Ｇに過ぎず、振動ボールミルの相当遠心加速
度でもほぼ１０Ｇ程度に留まることを見れば、非常に大
きな負荷のかかっていることが理解できる。

【０００５】回分式遊星ボールミルは公転，自転の回転
数を大きくするほど、遠心力が増加して粉砕力もこれに
伴って増加する。しかし先に述べたとおり従来の他の機
種に比べてはるかに苛酷な条件で運転しているから、従
来の構成のままでさらに遠心力を増加することは安全上
きわめて大きな疑問が投げかけられ、一定の限界内に留
めて安全を保証せざるを得なかった。特に駆動力の伝達
媒体にこれまで以上の負担を強いると、必ず伝導チェー
ンでもＶベルトでも張力調整が不可欠となり、正確に制
御することがますます難しくなる。これと全体の構造が
多くの部材の組み合わせから成り立っていて、それぞれ
の部材の働きが苛酷な負荷に耐えて機能を発揮している
という複雑さが制御の難さをさらに助長している。高速
運転が可能な遊星ボールミルは粒体を短時間で超微粉に
することが可能であり新しい機能材料の開発に欠かせな
いものである。

【０００６】本発明はこの課題を解決するために、ミル
ポットの公転，自転回数を大幅に増し、相乗遠心効果に
よる相当遠心加速度を大きくすると共に、騒音，振動が
少なく、調整作業が殆ど不要で、ミルポットを確実に固
定し、安全に操作できる回分式遊星ボールミルの提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る回分式遊星
ボールミルは、円盤状ミル本体は中心に主軸を固着し、
該円盤面に中心に対して均等に配分した孔に円筒状ミル
ケーシングを回動自在に装着し、該ミルケーシングにミ
ルポットを着脱自在に内嵌し、ミルケーシングの下端に
取り付けた遊星歯車は主軸の外側で軸受台と係合して固
定した太陽歯車と噛合し、該主軸の一端は駆動機軸と接
続する構成とし、さらに金属からなる太陽歯車と噛み合
う遊星歯車の材料を合成樹脂で形成したことによって前
記課題を解決した。

【０００８】

【作用】本発明の回分式遊星ボールミルはミル本体が円
盤状という一体の剛体からなり、この剛体内に穿孔した
貫通孔へミルケーシングを装着し、さらにミルケーシン
グの中空へミルポットを嵌入している。ミル本体自体は
高速で公転し、貫通孔内でミルケーシングとミルポット
が高速で自転して強い遠心力が生じるが、その負荷はす
べて貫通孔の内周面を通じて剛体へ加えられる。ミル本
体がこのように強固な剛性を持っている以上、回転速度
が増加し遠心力が増加しても十分にこれを受け止めて安
全な運転を確保する作用が生じる。一方、ミルポットは
ミルケーシングとともに全高に亘って厚肉のミル本体に
包持されているから、安定し高速回転に十分耐える。ま
たミルポットはミルケーシングの片方から容易に抜き出
せるから、粉粒体の挿入，超微粉の取出，ボールの交換
等の作業は短時間で行うことができる。

【０００９】この基本構成に加え、ミルケーシング下方
で遊星歯車を係着し、太陽歯車と噛合しているから最短
の駆動系路で自転と公転の作用を生ずる。装置の構成が
簡単であるから、高速回転に伴って懸念される駆動系路
のトラブル、たとえばチェン，ベルト等の振動及び伸張
などの調整は不必要となった。また遊星歯車を合成樹脂
で製作したから騒音が低下し複雑な噛合運動部への潤滑
も不要である。さらに主軸を下端でモータの軸と直結し
ているから駆動伝達作用は公転，自転を合せて最小の系
路で短絡される。そのうえに部材の数も最小となり、装
置の小形化を実現し調整作業を必要としない状態で高
速，超微粉砕という高機能を発揮する。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例の縦断正面図、図２は
同じ実施例の平面図(1/2)である。図において主軸１は
軸受台１１と軸受１２，１３によって垂直に軸支され、
モータ２と直結してモータの軸と共に回転する。円盤状
のミル本体３はキー３１を介して主軸１と固着し、主軸
の回転とともに水平に公転する。ミル本体には主軸の周
囲を均等に分割して等距離放射状に４ヶの貫通孔３２を
設け、この孔内へ軸受４１を介して円筒状のミルケーシ
ング４を回転自在に嵌合している。それぞれのミルケー
シングの下端に取り付けた遊星歯車５は主軸１と同一軸
線上の主軸外側に軸受台１１と係合して固定した太陽歯
車６と噛合する。円筒状ミルケーシング４の中空部へミ
ルポット７を嵌め込みピン７１でミルケーシングと一体
になって回転する。この結果、ミルポット７はミルケー
シング内で主軸とともに公転する一方、固定した太陽歯
車と噛合する遊星歯車の相対的な回転力を受けてミルケ
ーシングとともに自転するという複合的な転動を生じ
る。

【００１１】それぞれのミルケーシング４の上部に突き
出した２ヶで一対の角にそれぞれ角孔を穿ち押え金具７
２を挿入横架する。押え金具７２の中央にはねじ孔をあ
けボルト７３を螺合する。ボルト７３の頭部にノブ７４
を取り付けているので手作業でも容易にねじを締め込む
ことができ、ノブ７４を締める方向に回転するとボルト
７３の先端にあるパッド７５がミルポット７を押え込ん
で垂直方向に固定することができる。すなわちミルポッ
ト７の中へ粉砕媒体Ｂ（鋼球，ガラス球など）と砕料Ｓ
とを入れてミルケーシング４内へ嵌入すると、ミルポッ
ト７はピン７１とボルト７３、ノブ７４とパッド７５と
によってミルケーシングと一体状になる。モータ２を作
動すればミルポット内の砕料Ｓは粉砕媒体Ｂに自転と公
転とが加わった卓拔した粉砕作用を受けて短時間内で超
微粉化する。

【００１２】

【発明の効果】本発明の回分式遊星ボールミルは以上に
述べたような特有の構成を具えているため、小形であり
ながら相当遠心加速度を１００Ｇ以上に増加しても安
全，確実に作動して従来は到底望むことのできなかった
高いレベルの粉砕機能を発揮する。したがって従来は高
度な機能が得られないため実施できなかった新しい分野
の材料開発が実施できることとなり、産業分野の基礎を
支える材料学に新しい手法と可能性をもたらすことがで
きる。また運転と取扱に関しても騒音，振動が少なく調
整作業も不必要であり、作業性と安全性の高い作業を約
束する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の縦断正面図である。

【図２】同じ実施例の平面図である。

【図３】Ａ，Ｂによって従来技術の正面図と横断した部
分図を示す。

【図４】別の従来技術の斜視図（Ａ），正面図（Ｂ），
一部切り欠き底面図（Ｃ）を示す。

【符号の説明】

１ 主軸 ２ モータ ３ ミル本体 ４ ミルケーシング ５ 遊星歯車 ６ 太陽歯車 ７ ミルポット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸の回転を受けて公転する複数のミル
   ポットを主軸の周囲に均等に配設し、該ミルポットはそ
   れぞれが自己の回転軸を中心に自転し、該ミルポット内
   へ粉砕媒体とともに密封した砕料を効率的に粉砕する回
   分式遊星ボールミルにおいて、水平円盤状のミル本体
   と、該ミル本体の中心へ垂直に固着した主軸と、ミル本
   体を主軸に対して均等に配分して穿孔した垂直の貫通孔
   へ回動自在に嵌入したミルケーシングと、該ミルケーシ
   ングへ着脱自在に嵌入したミルポットとからなることを
   特徴とする回分式遊星ボールミル。
2. 【請求項２】 請求項１において、ミルケーシング下方
   へ遊星歯車を係着し、主軸の外周に該遊星歯車と螺合す
   る太陽歯車を固着したことを特徴とする回分式遊星ボー
   ルミル。
3. 【請求項３】 請求項２において遊星歯車を合成樹脂で
   形成することを特徴とする回分式遊星ボールミル。
4. 【請求項４】 請求項３において主軸が下端でモータと
   直結していることを特徴とする回分式遊星ボールミル。