(57)【要約】【課題】本発明は、多数の球体の中から異常球を精度よく効率的に分別できる装置を提供する。【解決手段】本発明の異常球分別装置は、単球を保持できる受容部を表部に配設した保持手段を有し、保持手段は、その受容部を配設した表面が水平面に対し所定の角度で傾斜するよう配設したことを特徴としている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単球を主体とした球体の中から異常球を分別する装置であって、単球を保持できる受容部を表部に配設した保持手段を有し、保持手段は、その受容部を配設した表面が水平面に対し所定の角度で傾斜するよう配設したことを特徴とする異常球分別装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常球分別装置であって、長手方向の少なくとも一方に開口端面を備えるとともに厚み方向に開口を備えた樋状の供給部材を具備する供給手段を有し、供給部材は、長手方向の開口端面が保持手段の表面に当接し、厚み方向の開口が略上方を向くよう配設し、保持手段と供給部材が当接した状態を保ちつつ供給部材に対し保持手段が相対的に略上方へ移動することを特徴とする異常球分別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単球を主体とする多数の小さな球体の中から異常球を分別する異常球分別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、樹脂、或いはガラスなどの材料からなり高い真球度を要求される微小な球体は、種々の方法で製造されている。例えば、半田ボールは、溶融した材料を気体中または溶媒中に吐出して冷却することにより製造されている。この製造方法では、所定真球度を有する単一の球体（以下単球という）以外に、単球が複数個連なった球体（以下連球という）や楕円球体などの異常球も形成されるので、多数の球体の中から異常球を分別することが行われている。従来から、多数の球体の中から連球を分別するために、例えば下記特許文献１に記載されているような斜面転がしと呼ばれる方法がとられてきた。この方法は、球体が傾斜面を転がり落ちる時、単球と連球とでは落下時の挙動が異なることを利用したもので、装置を簡素化できるという利点がある。しかし、この方法では、同径の単球同士が連接した連球を検出することはできるが、直径の異なった球が連なった連球（以下、異径連球と呼ぶ）を必ずしも精度良く分別することができないという問題がある。
【０００３】
単球と異径連球を精度よく分別できるようにするために、下記特許文献２に記載された装置が提案されている。この装置は、多数の小さな球体が転がり落ちる傾斜面を有する部材と、球体を傾斜面に供給する供給部と、傾斜面より転がり落ちてくる単球を回収する回収部を備え、供給部と傾斜面との間及び／又は傾斜面の途中に球体の落下方向と平行な溝を設けたものである。即ち、異径連球が溝に入ると、異径連球の中心軸が落下方向に一致するようになり、小径球が溝と大径球との間でくさびとして作用し、回転落下が停止することを利用するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３１９７２８号公報
【特許文献２】特開平１１−３１９７２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記傾斜溝を付加した装置では、分別精度を左右する溝の傾斜角度、形状、寸法などの具体的構成は、分別する単球の個々のケースに合せて予備テストで決めるので、必ずしも効率的ではない。しかも実際の製造では、小径球が大径球とほぼ同じサイズで略同径連球と見なせるようなものから、小径球が極めて小さく単球と見なせるようなものまで種々の形態の連球が発生し、各々回転落下の形態が異なる。このため、中心軸が落下方向に一致しないまま回転して落下するあるいは落下方向に一致してもくさび作用が働かない略同径連球、また、大径球だけが回転して落下する単球に近い連球など、連球の中には途中で停止せずに落下してしまうものがあり、精度よく異常球を分別することは難しい。
本発明は、上記課題を鑑みて行われたものであり、多数の球体の中から異常球を精度よく効率的に分別できる装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の異常球分別装置は、単球を主体とした球体の中から異常球を分別する装置であって、単球を保持できる受容部を表部に配設した保持手段を有し、保持手段は、その受容部を配設した表面が水平面に対し所定の角度で傾斜するよう配設したことを特徴としており、そのような保持手段の表面に供給され、受容部に保持された球体は、重力の作用により単球と異常球に分別されることとなる。
【０００７】
前記異常球分別装置において、長手方向の少なくとも一方に開口端面を備えるとともに厚み方向に開口を備えた樋状の供給部材を具備する供給手段を有し、供給部材は、長手方向の開口端面が保持手段の表面に当接し、厚み方向の開口が略上方を向くよう配設し、保持手段と供給部材が当接した状態を保ちつつ供給部材に対し保持手段が相対的に略上方へ移動するようにすれば、供給手段で球体を保持手段へ供給することにより単球と異常球は連続的に分別されることとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の異常球分別装置について、単球を主体とした半田ボールの中から異常球を分別する本発明の一実施態様を示す図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本実施態様の異常球分別装置を示す概略構成図である。図２は、図１の要部拡大平面図であり、異常球分別装置の備える穿孔部材の平面図である。図３は、図２の要部拡大図であり、半田ボールを保持する状態を説明する図である。図４は、図１の要部拡大図であり、異常球を分別する状態を説明する図である。図５は、異常球分別装置が備える掃出手段と加振手段を説明するための図である。
【０００９】
なお、以下で説明する本実施態様の異常球分別装置では、半田ボールを対象としているが、本発明の異常球分別装置によれば、金属からなる球体である例えば軸受球や銅ボール、樹脂、ガラスなどからなる球体である例えば液晶表示装置に用いられるスペーサボールなどに発生した異常球を分別することが可能となる。加えて、以下の説明では異常球として連球を例にして説明しているが、長軸方向寸法が所定直径寸法より大きな楕円形状の球体、長円形状のような真円度が所定範囲にない球体或いは直径が所定範囲より大きな球体などにも適用することができる。
【００１０】
（実施態様１）
図１に示すように、本実施態様の異常球分別装置１は、軸心廻りに反時計回りに回転する略円柱形状の保持手段１１と、保持手段１１へ半田ボール９を供給する供給部材１２１と供給部材１２１に連結した駆動部材１２２を備えて保持手段１１の外周部の供給領域Ａに配設した供給手段１２と、その外周部単球回収領域Ｂに配設した単球回収容器１４と、供給手段３の下方に配設した異常球回収容器１３とを有している。
【００１１】
上記構成の異常球分別装置１は、保持手段１１の回転方向において上流側の供給領域Ａで半田ボール９を保持手段１１へ供給し、下記で詳細に述べるようにその半田ボール９の中から単球９０と異常球９１を分別し、保持手段１１により単球回収領域Ｂへその単球９０を移送して単球回収容器１４に回収するとともに、供給手段１２により供給領域Ａに残留した異常球９１を落下せしめて異常球回収容器１３に回収するものである。
以下、保持手段１１と供給手段１２の構造について詳細に説明する。
【００１２】
［保持手段］
図１に示すように、保持手段１１は、軸芯が水平となるよう軸受（図示せず）で回転自在に支持した略円筒形状の基体１１２と基体１１２の外周面に密接するよう装着した穿孔部材１１１とを有している。その基体１１２には、回転数調整可能な回転駆動手段（図示せず）が連結し、もって保持手段１１はその軸心廻りに回転することができるとともに、その回転数を調整することができる。
図２に示すように、穿孔部材１１１は、金属、樹脂、またはゴムなどの材料で形成されたシート状部材に、エッチング、レーザ加工あるいは機械加工などの手法で貫通穴１１４を形成したものである。その貫通穴１１４は、貫通穴１１４の位置が数値化できるよう、例えば千鳥状、あるいは格子状などの規則的パターンに従い配置することが好ましい。なお、受容部１１３の平面形状は、楕円形状、長穴形状、三角形状或いは矩形状としてもよい。
【００１３】
図３に示すように、穿孔部材１１１は、基体１１２の外周面に密接するように装着しているので、基体１１２の外周面を底面とした有底孔状の受容部１１３が保持手段１１の外周表部に配置されることとなる。
その受容部１１３の大きさは、基本的には単球９０を収納できるよう形成する。例えば、図３に示すように、単球９０の直径ｄに対して０．５倍以上の直径の小球９２が付いた異径連球状の異常球９１を分別する場合には、受容部１１３の深さは単球９０の直径ｄと略同一に、受容部１１３の直径は単球９０の直径ｄの１．５倍以下とすればよい。
【００１４】
［供給手段］
供給手段１２は、少なくとも長手方向の一方端面が開口し、厚み方向の一方が開口した略コの字状の断面形状である樋状の供給部材１２１と、供給部材１２１に連結し、保持手段１１において半径方向に所定の寸法で直動する駆動手段１２２を有している。
供給部材１２１は、図において保持手段１１の頂部の右方９０度までの範囲に、その開口端面が保持手段１１の外周面に当接するとともに厚み方向の開口が上方を向くよう配設する。なお、供給部材１２１の厚み方向の断面形状はＵ字状、Ｖ字状などでもよく、少なくとも一方が開口していればよい。また、その開口端部は、保持手段１１の外周面に傷を入れないよう例えばゴムやブラシなどの軟質部材により形成することが好ましい。
駆動手段１２２は、保持手段１１の外周面に当接した供給部材１２１の開口端面がその外周面と離合するように配設する。駆動部材１２２には、直動案内部材とモータを組み合わせた直動部材やエアシリンダなど周知の直動機構などを使用することができる。
【００１５】
上述のように構成した異常球分別装置１の動作について、以下説明する。
まず、保持手段１１を反時計方向に回転しつつ供給部材１２１により半田ボール９をその外周面へ供給する。この際、図４に示すように、供給した半田ボール９が、保持手段１１の外周面とその外周面に当接した供給部材１２１の開口端部で形成した空間（以下滞留部と称する。）に滞留するよう半田ボール９の供給量や保持手段１１の回転数を適宜設定する。
【００１６】
供給した半田ボール９の中の単球９０は、受容部１１３に保持されつつ単球回収領域Ｂに向かい搬送されるが、異常球９１は滞留部に残留する。
異常球９１が滞留部に残留する理由は理論的には明らかではないが、次述のように推定する。すなわち、図３に示すように、異常球９１が受容部１１３に収納される場合には、受容部１１３からその一部が突出する状態で異常球９１は収納される。単球９０に比べ異常球９１は重心の位置が高く、重力の作用により受容部１１３から脱落し、もって滞留部に残留することとなる。加えて、図４に示すように、滞留部の中の異常球９１は、周囲の半田ボール９により動きが制限されて滞留部の中を動き難いことも当接部に残留する原因であると考えられる。
【００１７】
上述のように、受容部１１３に保持された異常球９１は重力の作用により滞留部へ向かい脱落する。そのため、半田ボール９は、異常球９１は脱落しやすく、単球９０は脱落しにくいよう保持手段１１の適宜な場所へ供給する必要がある。よって、図１に示すように、供給部材１２１は、保持手段１１の外周面に供給部材１２１が当接する点の接線ｓが水平面に対し３０度〜６０度の角度で交わるような場所に配設することが好ましい。更に、その角度は４５度の場所であれば好適である。
【００１８】
分別された単球９０は、受容部１１３に保持されつつ領域Ａから領域Ｂへ搬送され、単球回収容器１４へ回収される。
滞留部に残留した異常球９１は、適宜なタイミングで駆動手段１２２により供給部材１２１を移動し、保持手段１１の外周面に当接する供給部材１２１の一方の端面とその外周面の間に隙間を形成し、その異常球９１を下方に落下させることにより、異常球回収容器１３へ回収される。そのタイミングは、例えば供給手段１２の近傍の下流側に保持手段１１の外周面を観察できるよう配設した撮像手段により、受容部１１３に保持された単球９０の個数を確認し、決定するようにしてもよい。すなわち、滞留部に異常球９１が多く残留するようになれば、受容部１１３に保持される単球９０の個数が減少する。もって、閾値よりその個数が少なければ、上記した異常球回収容器１３へ異常球を収納する動作を行うようにすればよい。
【００１９】
図３に示すように、上述した保持手段１１の受容部１１３の深さは、単球９０の直径ｄの０．５倍〜１倍としてもよい。また、受容部１１３の開口端面の大きさが底面の直径よりも大きくなるよう、受容部１１３の側壁を略テーパ状としてもよい。以上のように受容部１１３を形成すれば、異常球９１が受容部１１３に保持された場合でも、異常球９１を容易に脱落させることができる。
【００２０】
また、図５に示すように、保持手段１１の外周面に接触する例えばブラシなどを備えた掃出手段１５を保持手段１１の頂部と供給領域Ａの間に配設すれば、異常球９１が受容部１１３で保持されて搬送されてきた場合でも、掃出手段１５により掃出すことができる。
また、エアシリンダなどを備えた加振手段１６を保持手段１１の近傍に配設して保持手段１１へ振動を与えれば、異常球９１が受容部１１３で保持された場合でも、その振動により脱落させることができる。
【００２１】
（実施態様２）
次に、本発明の別の実施態様について、その概略構成を示す図７（ａ）に基づき説明する。
本実施態様の異常球分別装置３は、単球９０を保持できる受容部を表部に形成したエンドレスベルト状の穿孔部材３１１と、穿孔部材３１１の上側を略上方へ駆動するよう穿孔部材３１１の両部に装着した１対の略円柱形状の基体３１２を備えた保持手段３１と、上記供給手段１２と同様な供給手段３２と、下流側の単球回収領域Ｄに配設した単球回収容器３４と、供給手段３２の下方に配設した異常球回収容器３３とを有し、保持手段３１は、穿孔部材３１１の表面が水平面に対して３０度〜６０度、好ましくは４５度の角度となるよう配設し、供給手段３２は、上側の穿孔部材３１１の進行方向において上流側の供給領域Ｃに配設され、長手方向の開口端面が穿孔部材３１１の表面に当接するとともに厚み方向の開口が上方を向くようよう配設した樋状の供給部材３２１と、前記駆動手段１２２と同様な駆動手段３２２を備えている。
本実施態様の異常球分別装置３は、ベルトコンベア状に穿孔部材３１１を駆動することにより、基本的には上記した異常球分別装置１と同様に単球９０と異常球９１を分別するものである。
【００２２】
（実施態様３）
本発明の更に別の実施態様について、その概略構成を示す図７（ｂ）に基づき説明する。
本実施態様の異常球分別装置４は、水平面に対し３０度〜６０度、好ましくは４５度の角度で傾斜するよう配設し、表部に受容部を設けた平板状の穿孔部材４１１を備えた保持手段４１と、上記供給手段１２と同様な供給手段４２と、穿孔部材４１の下方に配設した単球回収容器４４と異常球回収容器４３とを有し、供給手段４２は、長手方向の開口端面が穿孔部材４１１の表面に当接するとともに厚み方向の開口が上方を向くようよう配設した樋状の供給部材４２１を備え、穿孔部材４１１の表面に沿い略上下方向に移動可能になされている。
本実施態様の異常球分別装置４は、穿孔部材４１１の上方端部に供給手段４２を配置し、穿孔部材４１の表面へ半田ボール９を供給し、穿孔部材４１の下方端部まで供給手段４２を移動して単球９０を受容部へ保持するとともに、分別されて供給手段４２に残留した異常球９１を異常球回収容器４４に回収するとともに、穿孔部材４１を傾動するなどして単球９０を単球回収容器４３に回収するものである。
【００２３】
以上（実施態様１）〜（実施態様３）で説明したように、本発明の異常球分別装置は、単球を保持できる受容部を表部に備え、水平面に対し適当な角度で傾斜するよう配設した保持手段を有しているので、保持手段の表面に供給され、受容部に保持された半田ボールの中の異常球は重力の作用により脱落し、単球は受容部に残り、もって単球と異常球を分別することが可能となる。加えて、その保持手段の表面に長手方向の開口端面が当接するとともに厚み方向の開口が略上方に向くよう樋状の供給手段配設し、供給手段に対して保持手段を相対的に略上方へ移動することにより、連続的に単球と異常球を分別することができ、もって異常球９１の混入の少ない半田ボール９を効率的に得ることができる。
【００２４】
（実施態様４）
本発明の異常球分別装置の更に別の実施態様について、その概略構造を示す図６に基づいて説明する。本実施態様の異常球分別装置１´は、基本的には［実施態様１］で説明した異常球分別装置１を一つのユニットとし、そのユニットを２式直列に連結したものである。
すなわち、異常球分別装置２は、上述した保持手段１１と供給手段１２と同様な保持手段２１ａと供給手段２２ａを備えたユニットａと保持手段２１ｂと供給手段２２ｂを備えたユニットｂと、異常球回収容器２３と、単球回収容器２４とを有し、ユニットａは上流側に、ユニットｂはユニットａの下流側に、ユニットａの保持手段２１ａの下流側の領域Ｂａから排出する半田ボール９をユニットｂの供給手段２２ｂが受け止めるよう配設するとともに、異常球回収容器２３は供給手段２２ａ及び２２ｂの下方に、単球回収容器２４はユニットｂの下流側の領域Ｂｂの下方に配設したものである。
上記構成の異常球分別装置２によれば、保持手段２１ａにより異常球９１が保持され、領域Ｂａまで搬送されてしまった場合でも、その異常球９１をユニットｂで分別することができ、もって更に異常球９１の混入量の少ない半田ボール９を効率的に得ることが可能となる。
【００２５】
（実施例）
上述した（実施態様１）と（実施態様４）の異常球分別装置１、２と従来の斜面転がし方式の分別装置を用いて、図３に示すように直径が１００μｍの単球９０を主体とした多数の半田ボール９から小球９２の直径が単球９０より０．５倍以上大きい異径連球状の異常球９１を分別した結果を、それぞれ実施例１，２及び比較例として表１に示す。なお表１における分別精度とは、単球回収容器に回収された半田ボール９に混入していた異常球９１の割合である。
【００２６】
【表１】
2004113929.tif 000003
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の異常球分別装置によれば、その特徴的な構造の保持手段により単球と異常球を精度よく分別することができ、加えてその供給手段により連続的に分別することができ、もって異常球の混入の少ない球体を極めて効率的に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の異常球分別装置の一実施態様を示す概略図である。
【図２】異常球分別装置の備える穿孔部材の平面図である。
【図３】半田ボールを保持する状態を説明する図である。
【図４】異常球を分別する状態を説明する図である。
【図５】異常球分別装置が備える掃出手段と加振手段を説明するための図である。
【図６】本発明の異常球分別装置の別の実施態様を示す概略図である。
【図７】本発明の異常球分別装置の更に別の実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
１：異常球分別装置
１１：保持手段、１１１：穿孔部材、１１２：基体、１１３：受容部
１２：供給手段、１２１：供給部材、１２２：駆動部材
１３：異常球回収容器、１４：単球回収容器
１５：掃出手段、１６：加振手段
９：半田ボール、９０：単球、９１：異常球、９２：小球
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004113929.tif 000009
【図７】
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