(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選別対象の球体を載せて転がり落とす前下り傾斜の平板のシュータと、この平板のシュータ上を正常に転がり下ってシュータの前方に放物線を描いて落ちる良品の球体と前記シュータ上を滑落してシュータ近くに落ちる不良球体を両球体の落下点間に配置して分別する分別板と、前記シュータを前後に振動させるバイブレータを有し、前記シュータの上面に球体が入り込む縦溝を並列に複数条設けてその縦溝で移動する球体に方向性を与えるようにした球体の選別装置。
【請求項２】
前記縦溝をＶ溝にし、そのＶ溝の溝底部を円弧面又はフラット面で形成した請求項１に記載の球体の選別装置。
【請求項３】
隣り合う縦溝間にランドを有し、そのランドに、縦溝に向かって下り降りる傾斜をつけた請求項１に記載の球体の選別装置。
【請求項４】
シュータの傾斜角を１度以上、３０度以下にした請求項１〜３のいずれかに記載の球体の選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、良品の球体の中に混入している不良球体を、転がりと滑りによる飛距離差を利用して選り分ける球体の選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直径が１ｍｍに満たない金属の極小球は、ほとんどがアトマイズ法で製造されている。アトマイズ法は、溶融金属を不活性雰囲気中に霧状に噴射し、散乱した粒子を表面張力で球にする加工法である。
【０００３】
このアトマイズ法で得られる極小球の中には、Ｗボールと称される不良品が含まれている。Ｗボールは、凝固途中の粒子が２個以上溶着し合って出来るいびつな形のボールである。図１０に、そのＷボールの主な形態を示す。
【０００４】
アトマイズ法で製造される極小球が、例えば電子部品用のボンディングチップである場合、体積の異なる前述のＷボールが含まれていると不良接合を生じさせる原因となるので、これを取り除くことが要求される。
【０００５】
ところが、図１０に示す３つの形態のＷボールは、特定方向の外径が良品径と等しいものが多く、メッシュスクリーンを用いるふるい選別機やローラ間の隙間を利用して選り分けを行うローラ選別機では除去できないことがある。
【０００６】
また、図１１に示すように、平板の傾斜板Ａ上での球体Ｂの転がり方向の違いでＷボールを選別する方法（傾斜選別法）もあるが、この方法でも完全な選別は難しい。この傾斜選別法では、真球は図１１（ａ）に示すように、傾斜板Ａ上を真っ直ぐに転がり落ちる。これに対し、Ｗボールは、傾斜板に対する２箇所の接触部に周長差がある場合や、図１１（ｂ）に示すように傾斜板Ａ上に斜めに置かれたときには横向きに転がる。この転がり方向の違いでＷボールを選別するが、この方法は、図１１（ｃ）に示すように、双子の球の直径が等しく、かつ全体の姿勢が傾いていない場合には、円筒を転がすときと同じ状況になって真っ直ぐに転がり落ち、その選別が行えない。
【０００７】
そこで、この発明は、傾斜選別法の欠点を無くしてこの方法で不良球体を確実に選別できるようにすることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、選別対象の球体を載せて転がり落とす前下り傾斜の平板のシュータと、この平板のシュータ上を正常に転がり下ってシュータの前方に放物線を描いて落ちる良品の球体と前記シュータ上を滑落してシュータ近くに落ちる不良球体を両球体の落下点間に配置して分別する分別板と、前記シュータを前後に振動させるバイブレータとを組合わせて選別装置を構成し、この装置のシュータの上面に球体が入り込む縦溝を並列に複数条設けてその縦溝で移動する球体に方向性を与えるようにしたのである。
【０００９】
かかる選別装置の好ましい形態を以下に列挙する。
（イ）縦溝をＶ溝にし、そのＶ溝の溝底部を円弧面又はフラット面で形成して溝に流入する球体の表面から溝底までの距離を縮める。
（ロ）隣り合う縦溝間にランドが有るときには、そのランドに、縦溝に向かって下り降りる傾斜をつける。
（ハ）シュータの傾斜角を１度以上、３０度以下にする。
【００１０】
【作用】
シュータに縦溝を設けると、溝による案内効果で球体の移動方向が一方向に規制され、良品の球は真っ直ぐに転がり落ち、Ｗボール等の不良球体は転がらずに滑り落ちる。球体が転がる速度に比べると滑落する速度は遅く、その速度差によって良品の球体と不良球体の飛距離に差が出る。不良球体はシュータ近くに落ち、良品は不良球体よりも遠地点に落ちる。従って、両者の落下点間に分別板を配置することによって不良球体を選別することができる。
【００１１】
なお、シュータを振動させると、シュータの傾斜角が小さくても不良球体の滑落が起こる。このときの振動は、上下方向にするとシュータ上で球体が跳ね上る虞れがあるので、前後方向にする。
【００１２】
また、縦溝は、選別する球体の径変動に対応できるＶ溝が好ましい。特に、前述の（ロ）の構成を採用して溝底を球体の表面に近づけたＶ溝は、図１０（ｂ）の形状のＷボールも転動を阻止して確実に選り分けることができる。
【００１３】
さらに、縦溝の数を多くするほど、同時進行で選別される球体の数が多くなって作業能率が高まる。また、縦溝を間隔をあけて複数条設ける場合、溝間に生じるランドの幅が大きいと球体が溝に流入せずに落ちることが考えられるので、ランドに縦溝に向かって下り降りる傾斜をつけてランド上の球体を縦溝に強制誘導するようにしておくのがよい。
【００１４】
このほか、シュータの傾斜角は、上限を３０〜３５度程度にするのが好ましい。その傾斜角が３５度を越えると良品と不良品の落下点に距離差がつかず、選別が困難になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に、この発明の選別装置の実施形態を示す。この選別装置は、シュータ１と、分別板２と、シュータ１を前後に微振動させるバイブレータ３とから成る。
【００１６】
シュータ１は、平板の本体４上に直線のＶ溝５を並列配置にして複数条設けて成る。本体４は、前縁を除く３辺に起立した囲い壁６を有するものを用いている。また、例示のシュータ１は、前脚７と後脚８の上端にピボット結合して取付け、後脚８の高さをアジャスタ９で変化させて傾斜角θを調整し得るようにしている。
【００１７】
分別板２は、シュータ１から所定距離離れた前方に設けている。この分別板２は、定位置に固定してもよいし、シュータからの離反距離を微調整できるようにしてもよい。
【００１８】
このように構成した選別装置は、好ましくは、分別板２の前後に不良球体の回収箱１０と良品の球体の回収箱１１を配置して使用する。
【００１９】
シュータ１をバイブレータ３で振動させながら本体４上に選別対象の球体を供給すると、図３、図４に示すように球体ＢがＶ溝５に流入し、その溝に案内されて落下する。このとき、良品の真球は早い速度で転がり落ち、溝による転がり規制を受けた不良球体は転がらずにゆっくりと滑り落ちる。このときの速度差により良品の球体と不良球体の飛距離にＸの差がつく。
【００２０】
その距離差Ｘを調べるために実験を行った。それを以下に記す。
【００２１】
実験は、転がり面の長さＬが１００ｍｍのシュータにバイブレータで振動を加え、そのシュータのＶ溝に球体を流し入れて転がり落とす方法で行った。選別対象は、アトマイズ法で製造された電子部品ボンディング用の合金球である。その合金球はシュータ１の傾斜角θが１〜２度程度で転がり出し、傾斜角が同一ならシュータ先端での転がり速度がほぼ等しくなって真球は全て放物線を描いて遠地点に落ちた。一方、不良球（Ｗボール）は真球に比べてかなり遅い速度で滑り、近地点に落ちた。このときの傾斜角θと落下高さＨ＝１００ｍｍでの飛距離差Ｘの関係を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0004130936.tif 000002
粒径１００μｍ、２００μｍ、３００μｍ、７６０μｍの各合金球について同様の実験を行ったところ、得られたデータは表１に示すものと大差がなかった。
【００２３】
なお、傾斜角が３５°以上では、球体の転がり速度と滑り速度がほぼ同じになり、飛距離差が殆どつかなかった。
【００２４】
この実験から、シュータの傾斜角θは１〜３０度程度がよく、中でも５度±１度前後で最も安定した選別が行えることが判った。また、シュータの転がり面は、研磨面と同程度の面粗度を持つ面が好ましいと思われた。転がり面の材質は、プラスチック、アルミニウム、ステンレス鋼のいずれでも遜色の無い結果が得られ、効果にはあまり関係が無いことも判った。転がり面の硬度はＨＲＣ３０以上あれば問題無いと思われる。
【００２５】
図５は、Ｖ溝５の拡大断面である。２面が鋭角に交わった一般的なＶ溝では、図示の形状のＷボールの場合、付着した微小球ＳＢが溝底部の隙間をすり抜けて正常に転がることが考えられるが、図６、図７に示すように、Ｖ溝５の溝底部を円弧面やフラット面で形成して溝底を球体Ｂの表面に近づけると、微小球ＳＢが溝底に当たるため、図示の形のＷボールも回転せずに確実に滑落する。
【００２６】
図８は、隣り合うＶ溝間のランド１２をランド幅方向に傾斜させた例を示している。図のように、ランド１２の表面がＶ溝５に向かって下り降りていると、ランド１２の幅が広くても球体は必ずＶ溝に流れ込む。
【００２７】
図９は、市販のＬ型アングル材で形成したシュータである。シュータ１はこのようなものや、１条の縦溝を有する部材を複数本密に横に並べて一体的に固定したものなどであってもよい。
【００２８】
なお、この発明の装置は、実験に用いた合金球よりも更に小さい球体の選別にも利用できる。また、欠け等を生じた欠陥ベアリング球などの選別にも利用でき、選別対象がアトマイズ法で得られる球体に限定されることもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の選別装置は、シュータに設けた縦溝で球体に方向性を与えるようにしたので、真球は早い速度で転がり落ち、Ｗボール等の不良球体は遅い速度で滑り落ちる。このようにして両球体の飛距離に差を生じさせ、その飛距離差を利用して不良球体を選り分けるので、ふるい選別機やローラ選別機で選別できなかった微小球のＷボール等も確実に除去でき、選別後の球体を使用する製品の不良率低減、信頼性向上等に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の選別装置の実施形態を示す縦断側面図
【図２】同上の装置の要部を示す斜視図
【図３】選別原理の説明図
【図４】図３のシュータを正面から見た図
【図５】Ｖ溝の拡大断面図
【図６】Ｖ溝の好ましい形状を示す図
【図７】Ｖ溝の他の好ましい形状を示す図
【図８】Ｖ溝間のランドを傾斜させた例を示す図
【図９】アングル材で形成したシュータの正面図
【図１０】Ｗボールの主な形態を示す図
【図１１】従来の傾斜選別法の原理を示す図
【符号の説明】
１  シュータ
２  分別板
３  バイブレータ
５  Ｖ溝
６  囲い壁
１０、１１  回収箱
１２  ランド
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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