(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミルフレーム１１に回転テーブル１３を設け、この回転テーブル１３にその回転軸心と同心円上の粉砕容器１４を自転自在に支持し、前記ミルフレーム１１に前記回転テーブル１３の回転軸心と同心で前記粉砕容器１４が内接する外固定環２６、２６ａを設け、前記回転テーブル１３を回すことにより、前記粉砕容器１４を公転させるとともに、その公転による前記外固定環２６、２６ａへの内接により粉砕容器１４を自転するようにした遊星ボールミルにおいて、
上記ミルフレーム１１に駆動機により回転される回転軸１２を設けて、この回転軸１２に上記回転テーブル１３をその中心でもって固定し、さらに、前記ミルフレーム１１に上記粉砕容器１４に外接する内固定環３３ａを設けて、上記公転による前記内固定環３３ａへの外接により粉砕容器１４を自転するようにし、かつ、前記外固定環２６、２６ａ及び内固定環３３ａを着脱可能として、その一方を選択的に取付けるようにしたことを特徴とする遊星ボールミル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被砕物と粉砕媒体が投入された粉砕容器に、自転と公転作用を与えて、被砕物を微粉砕する遊星ボールミルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遊星ボールミルは、粉砕容器の自転と公転運動により、被砕物が、粉砕媒体（ボール）から、衝撃、圧縮、剪断、摩砕などの粉砕作用を受けて微粉に粉砕されるものである。この遊星ボールミルの粉砕能力は他の粉砕機より大きく、メカニカルアロイイングによる粉体の合金化、アモルファス化等、メカノケミカル効果による粉体の加工処理も同時に行うことができる。
【０００３】
この様な遊星ボールミルとして、例えば、特開平５−１４６６９８号公報記載のものを挙げることができる。このものは、図９に示すように、ミルフレーム１に支持された回転軸２に剛体のテーブル３を固定し、このテーブル３にその同心円上の粉砕容器４を自転自在に支持するとともに、各粉砕容器４の遊星歯車５にフレーム１に固定の太陽歯車６を外接で噛み合わせた構成である。なお、粉砕容器４は、ミルケーシング４ａと、そのミルケーシング４ａ内に着脱自在に装入されたミルポット４ｂよりなる。
【０００４】
この遊星ボールミルは、駆動機７により回転軸２を回すと、テーブル３の回転により粉砕容器４が公転するとともに、その公転による遊星歯車５の太陽歯車６への外接転動により粉砕容器４が自転し、この公転と自転により、被砕物ａが相互及び粉砕媒体ｂによって粉砕作用を受ける。
【０００５】
また、別の遊星ボールミルとして、特公平２−３２０２１号公報記載のものを挙げることができる。このものは、図１０に示すように、ミルフレーム１に回転軸２を設けるとともにその回転軸２の周りに粉砕容器４を設け、その粉砕容器４の遊星歯車５を回転軸２の駆動歯車３ａに外接で噛み合わすとともにミルフレーム１に固定の大歯車６ａに内接で噛み合わせた構成である。なお、粉砕容器４には回転子（回転皿）８が設けられ、この回転子８の歯車８ａが回転軸２の歯車８ｂに噛み合って、回転軸２により回転子８が自転するようになっている。
【０００６】
この遊星ボールミルは、駆動機により回転軸２を回すと、駆動歯車３ａにより粉砕容器４が自転するとともに、その自転による遊星歯車５の大歯車６ａへの外接により公転する。この自転と公転により被砕物ａが相互及び粉砕媒体ｂによって粉砕作用を受ける。
【０００７】
因みに、この種の遊星ボールミルにおいては、その粉砕力は、粉砕容器４の自転・公転の回転数の増加に伴って大きくなり、その粉砕に要する時間は回転速度（自転又は公転）の３乗に比例して短縮されると言われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この種の遊星ボールミルで、被砕物ａが粉砕媒体ｂから受ける粉砕作用には、上述のように、衝撃、圧縮、剪断、摩砕等の作用があり、運転条件により、衝撃作用を強く受けたり、圧縮作用を強く受けたりする。このため、被砕物ａに適した粉砕作用を与えるために、粉砕条件、すなわち、回転速度、回転速度の比（公転速度と自転速度の比）、自公転方向（同方向回転と逆方向回転）、粉砕媒体の大きさと比重、粉砕容器４への充填量などを適宜に変更できることが、優れた遊星ボールミルの条件となる。
【０００９】
上述の前者の遊星ボールミルは、そのほとんど全ての粉砕条件に対応できるが、自公転方向は同方向回転だけであり、逆方向に回転させることができない。
【００１０】
因みに、この遊星ボールミルにおいて、遊星歯車５と太陽歯車６とを噛み合わせずにチェーンにより巻き回せば、自公転方向が逆方向になる。しかし、チェーンで高速回転を行うには、その張力調整を厳密に行う必要がある。その調整方法として、チェーンの長さを変更する方法と、遊星歯車５と太陽歯車６の距離を変更する方法が考えられるが、チェーンの長さを微妙に変更することができないから、遊星歯車５と太陽歯車６との距離を変更することになる。
【００１１】
このとき、太陽歯車６は、遊星ボールミル（ミルフレーム１）の中心に設けているので、必然的に、各遊星歯車５の位置を変更することになる。しかも遊星歯車５（粉砕容器４）は、同一円上に複数設けられており、チェーンの張力調整により、各粉砕容器４の位置が同一円上からずれることがある。ずれれば、粉砕容器４のダイナミックバランスが崩れ、粉砕容器４を高速回転できなくなる。
【００１２】
また、後者の遊星ボールミルは、チェーンを用いておらず、しかも自公転方向が逆である。しかし、自公転する粉砕容器４の支持はリング状の軸受９だけで行っており、この様な構造では粉砕容器４を高速で回転させることができない。さらに、粉砕容器４の公転は駆動歯車３ａと遊星歯車５の噛合並びに遊星歯車５と大歯車６ａの噛合と、２回の噛合により行っており、歯車の伝達効率が悪い。このため、騒音が発生し、また大能力のモータ（駆動機）が必要となる。
【００１３】
この発明は、これらの問題を解決し、粉砕容器４を高速で回転でき、その自転と公転が逆方向の遊星ボールミルを提供することを課題とする。さらには、自転と公転の方向を同方向と逆方向に切り換えられる遊星ボールミルとすることも課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述前者の課題を達成するために、この発明は、上述の粉砕容器を回転テーブルで支持する構成を採用するとともに、粉砕容器が内接する外固定環を設けて粉砕容器を内接で自転するようにしたのである。
【００１５】
粉砕容器を回転テーブルで支持すれば、その支持を強固とし得るため（剛性が高まるため）、上述のように粉砕条件の変更に対応し易く、また、内接とすれば、公転と自転は逆方向となる。さらに、内接構造は、外固定環が各粉砕容器の外側全周にあって、それらを包むように配置されるため、粉砕容器に加わる遠心力を全周で均一に支えて円滑な公転及び自転を確保する。
【００１６】
上記後者の課題を達成するために、この発明は、粉砕容器をテーブルで支持するとともに、粉砕容器の自転を内接と外接に選択的にし得るようにしたのである。内接であれば、公転と自転が逆方向になり、外接であれば、同方向となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上記前者の課題を達成する発明の実施形態としては、ミルフレームに回転テーブルを設け、この回転テーブルにその回転軸心と同心円上の粉砕容器を自転自在に支持し、前記ミルフレームに前記回転テーブルの回転軸心と同心で前記粉砕容器が内接する外固定環を設け、前記回転テーブルを回すことにより、前記粉砕容器を公転させるとともに、その公転による前記外固定環への内接により粉砕容器を自転するようにした構成を採用し得る。
【００１８】
この構成において、回転テーブルの回転構造としては、上記ミルフレームに駆動機により回転される回転軸を設けて、この回転軸に上記回転テーブルをその中心でもって固定した構成などを採用し得る。
【００１９】
また、後者の課題を達成する発明の実施形態としては、上記の各実施形態において、上記ミルフレームに上記粉砕容器に外接する内固定環を設けて、上記公転による前記内固定環への外接により粉砕容器を自転するようにし、かつ、前記外固定環及び内固定環を着脱可能として、その一方を選択的に取付けるようにした構成を採用し得る。
【００２０】
上記粉砕容器の内外接の構造は、歯車の噛み合い転動、摩擦車の摩擦転動などを採用し得る。
【００２１】
【実施例】
図１、図２に一実施例を示し、図において、１０は遊星ボールミルで、ミルフレーム１１内に回転軸１２と、その回転軸心と同心円上に配置される複数の粉砕容器１４と、回転軸１２に固定され、粉砕容器１４を回動自在に軸支する回転テーブル１３を備えている。粉砕容器１４の数は任意であり、テーブル周囲同一円上等間隔に配置する。
【００２２】
上記回転軸１２は、支持筒２１の上下に設けられた軸受２２により回転自在に軸支され、この支持筒２１はフレーム１１に固定されている。また、回転軸１２の下端には、プーリ２５が設けられており、図示省略した駆動装置とＶベルトやタイミングベルト２３により接続されている。
【００２３】
上記粉砕容器１４は、内筒１５とその内筒１５を保護する外筒１６と蓋１７よりなり、外筒１６には上下２箇所に軸受１８が外嵌されている。また、回転テーブル１３は、上部テーブルと下部テーブルより成り、各テーブル１３には、粉砕容器１４を装入するための貫通孔１９が形成され、その貫通孔１９に軸受１８を介して粉砕容器１４が支持される。
【００２４】
ミルフレーム１１の上部には、径の大きな大固定環（外固定環）２６が固定され、この大固定環２６の内側は、ゴム製のタイヤ２７となっており、このタイヤ２７に粉砕容器１４の外筒１６の外面が内接して摩擦転動する。
【００２５】
この実施例は以上の構成であり、つぎにその作用を説明する。粉砕容器１４の内筒１５内に粉砕媒体（ボール）ｂと被砕物ａを充填し、蓋１７を閉じて密閉する。そして、図示省略した駆動装置により、回転軸１２を、例えば、図２矢印のごとく時計方向に回転させると、回転軸１２に固定されているテーブル１３も時計方向に回転し、テーブル１３の上の粉砕容器１４も時計方向に公転する。
【００２６】
このとき、粉砕容器１４（外筒１６）は、大固定環２６のタイヤ２７と当接し、各外筒１６には軸受１８が外嵌されて回動自在となっているから、粉砕容器１４は、その公転に伴って自転する。その自転は、内接により、粉砕容器１４は、図２矢印のように反時計方向に自転する。すなわち、自転と公転は逆方向に行われる。
【００２７】
この実施例において、図３（ａ）、（ｃ）に示すように、粉砕容器１４の外面に小固定環３６を設け、この小固定環３６にタイヤ２７を設けて、大固定環２６に内接するようにし得る。また、同図（ｂ）、（ｄ）に示すように大小固定環２６、３６を大歯車２６ａ、遊星歯車３６ａとした噛み合い構造ともし得る。さらに、粉砕容器１４の回転テーブル１３への支持は、同図（ｃ）のように、下側を皿受け状としたり、同図（ｄ）のように、上下のテーブル１３を一体形とし得る。
【００２８】
図４、図５にはさらに他の実施例を示し、この実施例は、上記実施例において、回転軸１２を中空軸とし、その中にミルフレーム１１に固定の軸３１を軸受３２を介して貫通し、その固定軸３１に太陽歯車３３ａを着脱可能に固定し、粉砕容器１４及びミルフレーム１１にはその太陽歯車３３ａに噛み合う遊星歯車３６ａ及びその歯車３６ａに噛み合う大歯車２６ａを着脱自在に固定したものである。大歯車２６ａ、太陽歯車３３ａの取付けは、嵌め合い、ねじ止めなどの種々の構成を採用する。
【００２９】
この実施例においては、図４に示すように、大歯車２６ａを外して、太陽歯車３３ａを取り付けた場合は、粉砕容器１４は、自転と公転が同方向になり、図５に示すように太陽歯車３３ａを外して大歯車２６ａを取り付けた場合は逆方向になる。この様に、太陽歯車３３ａと大歯車２６ａを取り換えるだけで、粉砕容器１４の自公転方向を変えることができ、被砕物ａに適した自公転方向を選ぶことができる。
【００３０】
この実施例において、粉砕容器１４の自公転が同一方向又は逆方向における自転・公転比が、同一方向：１．３６（黒丸）と１．９２（黒三角）、逆方向：−１．３６（白丸）と−１．９０（白三角）の場合の公転回転数と衝撃エネルギーの関係図を図８に示す。このとき、運転条件の遠心場は１５０Ｇであり、自転回転数＝公転回転数×（１＋Ｒ）、Ｒ＝（大歯車２６ａ、太陽歯車３３ａの歯数）／（遊星歯車３６ａの歯数）となる（Ｒは同方向「正の数」、逆方向「負の数」）。
【００３１】
この実施例において、太陽歯車（内固定環）３３ａのフレーム１１への固定手段としては、図６（ａ）に示すように、支持筒２１に太陽歯車３３ａを着脱可能に固定し、その太陽歯車３３ａに噛み合う遊星歯車３６ａを粉砕容器１４の下部に固定したり、同図（ｂ）に示すように、フレーム１１上部にアーム１１ａを設け、そのアーム１１ａに太陽歯車３３ａを着脱可能に固定した構成などを採用し得る。同図（ａ）の実施例では、二点鎖線で示すように、大歯車２６ａ’をフレーム１１下部に着脱可能に設けることもできる。さらに、同図（ｃ）に示すように、支持筒２１に内固定環となるタイヤ２７を設け、このタイヤ２７を粉砕容器１４下部の円柱状摩擦体２７ａに圧接する構成ともし得る。
【００３２】
なお、これらの図４、図６（ａ）（ｂ）に示す実施例においては、請求の範囲でいう外固定環を大歯車２６ａ、２６ａ’で、内固定環を太陽歯車３３ａで構成し、その歯車２６ａ、２６ａ’、３３ａにより、遊星歯車３６ａを介して粉砕容器１４を自転するようにしたが、それらの歯車２６ａ、２６ａ’、３３ａ、３６ａに代えて、図１の大固定環２６のような摩擦環を採用することができ、また、「噛み合い」と「摩擦」を併用することもできる。このとき、例えば、粉砕容器１４に図３（ｂ）に記載の小固定環３６を設けてもよいが、各固定環２６（２６ａ、２６ａ’、３３ａ）の径を調節して粉砕容器１４の外筒１６に直接に当接するようにし得る。また、図３（ｃ）、（ｄ）の態様を適宜に採用し得る。
【００３３】
回転テーブル１３の回転構造としては、図７（ａ）に示すように、下面と側面をローラ４１で支持したものなども採用でき、そのとき、及び同図（ｂ）に示すように、テーブル１３の側面と駆動歯車４２との噛み合い、又は駆動車との摩擦などで回転力を与えるようにもし得る。また、その噛み合い、摩擦に代えてベルトなどともし得る。さらに、この発明は、回転テーブル１３が水平状態のものに限らず上下方向（回転軸１２が横方向）の構成のものも採用し得る。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は、粉砕容器をテーブルで支持し、かつ内接により自転させるようにしたので、ミル全体の剛性が高まり、各種の粉砕条件への対応が容易となる。また、内外接を切換え得るようにすることにより、その対応もより向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の概略切断正面図
【図２】同実施例の概略平面図
【図３】他の各実施例の概略要部切断正面図
【図４】他の実施例の概略切断正面図
【図５】他の実施例の概略切断正面図
【図６（ａ）】他の実施例の概略切断正面図
【図６（ｂ）】他の実施例の概略切断正面図
【図６（ｃ）】他の実施例の概略切断正面図
【図７】他の各実施例の概略切断正面図
【図８】図４、５の実施例における粉砕容器の回転数と衝撃エネルギーの関係図
【図９】（ａ）は従来例の概略切断正面図、（ｂ）は同概略平面図
【図１０】（ａ）は従来例の概略切断正面図、（ｂ）は同概略平面図
【符号の説明】
１０  遊星ボールミル
１１  ミルフレーム
１２  回転軸
１３  回転テーブル
１４  粉砕容器
２６  大固定環（外固定環）
２６ａ  大歯車
２７  タイヤ
３１  固定軸
３３ａ  内固定環（太陽歯車）
３６  小固定環
３６ａ  小固定環（遊星歯車）
ａ  被砕物
ｂ  粉砕媒体
【図１】
0003683173.tif 000002
【図２】
0003683173.tif 000003
【図３】
0003683173.tif 000004
【図４】
0003683173.tif 000005
【図５】
0003683173.tif 000006
【図６（ａ）】
0003683173.tif 000007
【図６（ｂ）】
0003683173.tif 000008
【図６（ｃ）】
0003683173.tif 000009
【図７】
0003683173.tif 000010
【図８】
0003683173.tif 000011
【図９】
0003683173.tif 000012
【図１０】
0003683173.tif 000013