WO2023090430A1 - セラミックスボール収納トレイおよびそれを用いたセラミックスボールの収納方法 - Google Patents

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亮 酒井
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晴彦 山口
晃裕 山田
光 佐藤
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    • F16C43/00—Assembling bearings
    • F16C43/04—Assembling rolling-contact bearings

Definitions

  • the embodiments described later relate to a ceramic ball storage tray and a ceramic ball storage method using the same.
  • Ceramic balls are used in fields such as bearings.
  • Various materials such as silicon nitride, aluminum oxide, and zirconium oxide are used as ceramics.
  • Patent Document 1 discloses a bearing ball made of a silicon nitride sintered body.
  • the ceramic ball of Patent Document 1 has excellent wear resistance even if it is as large as 20 mm in diameter.
  • the bearing has a structure in which multiple bearing balls are installed between the outer ring and the inner ring. In other words, a plurality of bearing balls are required to manufacture one bearing. Along with this, it has become necessary to transport a plurality of ceramic balls.
  • Patent Document 2 discloses a paper container for containing bearing balls.
  • Patent Literature 2 discloses a container using cardboard in which at least two corrugated cardboard liners are laminated and interleaved. The paper container of Patent Document 2 shows that even if a plurality of bearing balls are accommodated, the container will not be damaged.
  • Patent Document 3 discloses a ceramic ball having a belt-like portion. When a plurality of ceramic balls having band-shaped portions were put into one container, many cracks and chips were generated. This is because the banding portions are likely to be damaged when they collide with each other.
  • the problem to be solved by the ceramic ball storage tray and the ceramic ball storage method using the same according to the embodiment is to reduce the breakage of the ceramic balls stored in the ceramic ball storage tray in order to deal with such problems. It is to be.
  • the ceramic ball storage tray according to the embodiment has a storage section for storing ceramic balls.
  • the storage portion of the ceramic ball storage tray has a convex portion in which the center of the bottom surface of the storage portion is hollow. Also, the height of the outer peripheral surface of the projection with respect to the diameter of the ceramic ball is within the range of 0.05 or more and 0.30 or less.
  • FIG. 1 is a top view showing an example of a ceramic ball storage tray according to an embodiment
  • FIG. (A) is a side view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment
  • (B) is a BB cross-sectional view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment
  • (C) is the ceramic according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing the BB cross section of the storage portion of the ceramic ball storage tray according to the embodiment
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the BB cross section of the storage unit in which the ceramic ball storage trays according to the embodiment are vertically stacked.
  • the ceramic ball storage tray according to the embodiment has a storage section for storing ceramic balls.
  • the storage portion of the ceramic ball storage tray has a convex portion in which the center of the bottom surface of the storage portion is hollow. Also, the height of the outer peripheral surface of the projection with respect to the diameter of the ceramic ball is within the range of 0.05 or more and 0.30 or less.
  • FIG. 1 is a top view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment.
  • FIG. 2A is a side view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment.
  • FIG. 2B is a BB cross-sectional view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment.
  • FIG. 2(C) is a CC sectional view showing an example of the ceramic ball storage tray according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing the BB cross section of the storage portion of the ceramic ball storage tray according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing the BB cross section of the storage portion in which the ceramic ball storage trays according to the embodiment are vertically stacked.
  • reference numeral 1 is a ceramic ball storage tray
  • reference numeral 2 is a storage portion
  • reference numeral 3 is ceramic balls
  • reference numeral 4 is a convex portion
  • reference numeral 5 is the height of the outer peripheral surface of the convex portion 4
  • reference numeral 6 is the inside of the convex portion 4.
  • FIG. 7 is the diameter of the ceramic ball 3; 8 is the height of the storage portion 2; 9 is the diameter of the outer peripheral surface of the convex portion 4; 10 is the diameter of the inner peripheral surface of the convex portion 4; Reference numeral 11 denotes a bottom portion, reference numeral 12 denotes a peripheral portion of the storage portion 2, reference numeral 13 denotes a diameter of the storage portion 2, and reference numeral 14 denotes a recess of the peripheral portion 12.
  • FIG. FIG. 1 illustrates that the ceramic ball storage tray 1 has 15 storage portions 2 .
  • the tray 1 is not limited to this, and the number of storage units 2 can be increased or decreased.
  • FIG. 1 illustrates that the ceramic ball storage tray 1 has 15 storage portions 2 .
  • the tray 1 is not limited to this, and the number of storage units 2 can be increased or decreased.
  • FIG. 1 illustrates that the ceramic ball storage tray 1 has 15 storage portions 2 .
  • the tray 1 is not limited to this, and the number of storage units 2 can be increased or decreased.
  • the ceramic ball storage tray 1 is exemplified by arranging 3 storage units in the vertical direction and 5 storage units in the horizontal direction, but the number of storage units can also be increased or decreased as appropriate.
  • the ceramic ball storage tray 1 may also be called storage tray 1 or tray 1 .
  • the ceramic balls 3 are sometimes simply called balls 3 .
  • FIG. 1 two rows of storage portions 2 on the right side show a state in which ceramic balls 3 are stored therein.
  • the storage tray 1 has a storage section 2.
  • the storage part 2 can store the ceramic balls 3 .
  • the storage portion 2 has a convex portion 4 in which the center C of the bottom portion 11 is hollow.
  • a bottom portion 11 of the storage portion 2 is designed so that the ceramic balls 3 do not fall off.
  • the opposite side of the bottom portion 11 that is, the ceiling side
  • the convex portion 4 of the bottom portion 11 of the storage portion 2 has a shape that protrudes downward from the bottom portion 11 .
  • the presence of the projections 4 makes it possible to absorb the impact during transportation of the tray 1 (that is, during transportation of the ceramic balls 3). Further, as will be described later, by having the projections 4 in the storage portion 2, when the storage trays 1 are vertically stacked, it is possible to prevent the vertically adjacent ceramic balls 3 from coming into direct contact with each other.
  • the convex portion 4 has a hollow cylindrical shape in which the center C of the bottom portion 11 is hollow. Since the projection 4 is a hollow cylinder, the strength of the projection 4 can be improved.
  • the convex portion 4 is a hollow cylinder that is circular when viewed from above will be described below, but the present invention is not limited to this case.
  • the convex portion 4 may have a polygonal shape when viewed from above.
  • the diameter 7 of the ceramic ball 3 is called a ball diameter 7 .
  • the ceramic ball 3 may be a ceramic ball having a belt-like portion. When the ceramic ball is manufactured using mold molding, it becomes a ceramic ball having a band-shaped portion. A spherical ceramic ball is obtained by polishing a ceramic ball having a band-shaped portion.
  • the storage tray 1 may store either spherical ceramic balls or ceramic balls provided with band-shaped portions. In other words, the ceramic ball 3 includes both a spherical shape and a shape having a band-like portion. Also, the ceramic ball before polishing is sometimes called a bare ball.
  • a ball diameter 7 is the maximum diameter of the ceramic ball 3 . If the ceramic ball 3 is truly spherical, the maximum diameter will be any diameter. When the ceramic ball 3 has a belt-like portion, the diagonal line of the belt-like portion is the maximum diameter.
  • the convex portion 4 is a hollow convex shape, it has an outer peripheral surface 41 and an inner peripheral surface 42 that rise in the height direction. Assume that the height of the outer peripheral surface 41 is 5, and the height of the inner peripheral surface 42 is 6. The height 5 of the outer peripheral surface 41 of the convex portion 4 is sometimes referred to as the outer peripheral height 5 . The height 6 of the inner peripheral surface 42 of the convex portion 4 is sometimes called the inner peripheral height 6 .
  • the height 6 of the inner peripheral surface 42 is preferably lower than the height 5 of the outer peripheral surface 41 so that the ceramic balls 3 to be accommodated are held on the ceiling side of the inner peripheral surface 42 .
  • the height 6 of the outer peripheral surface 41 of the convex portion 4 with respect to the ball diameter 7, that is, "peripheral height of convex portion 5/ball diameter 7" is within the range of 0.05 or more and 0.30 or less. be.
  • the vertically adjacent ceramic balls 3 are in direct contact with each other when a plurality of storage trays 1 are vertically stacked. you can avoid it.
  • peripheral height 5/ball diameter 7 is less than 0.05, the effect of providing the convex portion 4 cannot be obtained. Further, if the ratio of "peripheral height 5/ball diameter 7" exceeds 0.30, the projection 4 becomes too high. If the convex portion 4 is high, there is a possibility that the stability when the trays 1 are stacked one on top of the other is lowered. Therefore, it is preferable that the ratio of "peripheral height 5/ball diameter 7" is in the range of 0.05 or more and 0.30 or less, more preferably 0.10 or more and 0.25 or less.
  • the height 6 of the inner peripheral surface 42 of the convex portion 4 with respect to the diameter 7 of the ceramic ball 3, ie, "the inner peripheral height of the convex portion 6/the ball diameter 7" is within the range of 0.01 or more and 0.10 or less. Preferably. Moreover, it is desirable that the height 6 of the inner peripheral surface 42 is lower than the height 5 of the outer peripheral surface 41 .
  • the inner peripheral height 6 of the convex portion 4 is the height of the inner peripheral side of the hollow convex portion 4 .
  • the ratio of "inner peripheral height of convex portion 6/ball diameter 7" is set to within the range of 0.01 or more and 0.10 or less, when a plurality of trays 1 are vertically stacked, the inner peripheral side of the convex portion 4
  • the ceramic balls 3 stored in the lower tray 1 can be suppressed. Even if a plurality of trays 1 are stacked and transported, movement of the stored ceramic balls 3 can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the ceramic balls 3 from being damaged when the tray 1 is transported.
  • the inner circumference height 6 of the convex portion/the ball diameter 7 is less than 0.01, the inner circumference height 6 of the convex portion 4 is small.
  • the bottom portion 11 of the storage portion 2 of the upper tray 1 will come into direct contact with the ceramic balls 3 of the lower tray 1 .
  • the stress applied to the ceramic balls 3 increases and the possibility of breakage increases.
  • the ratio of "inner peripheral height of convex portion 6/ball diameter 7" exceeds 0.10, the convex portion 4 may be too high.
  • the ratio of the height of the storage portion 2 to the diameter 7 of the ceramic ball 3, ie, "the height of the storage portion 8/the diameter of the ball 7" is within the range of 1.05 or more and 2.00 or less.
  • the height 8 of the storage portion 2 is the length from the bottom surface portion 11 of the storage portion 2 to the opening on the opposite side. First, a vertical line is drawn vertically from the center of the bottom surface portion 11 of the storage portion 2 . Next, a horizontal line (perpendicular to the vertical line) is drawn so as to connect the opening of the storage unit 2 from end to end. A height 8 of the storage section 2 is defined as a length from the center of the bottom surface portion 11 of the storage section 2 to the intersection of the vertical line and the horizontal line.
  • the height of the storage portion 8/the ball diameter 7 within the range of 1.05 to 2.00, it is possible to prevent the ceramic balls 3 from moving too much when the tray 1 is transported. Therefore, it is possible to prevent the ceramic balls 3 from being damaged when the tray 1 is transported. Moreover, even the ceramic ball 3 having a band-like portion can be prevented from being damaged.
  • the ratio of "height of storage portion 8/ball diameter 7" is in the range of 1.05 to 2.00, more preferably in the range of 1.08 to 1.60.
  • diameter 13 of the storage portion 2 to the diameter 7 of the ceramic ball 3, ie, "diameter 13 of the storage portion/ball diameter 7" is within a range of 1.05 or more and 1.70 or less. If the ratio of "diameter of storage portion 13/ball diameter 7" is less than 1.05, it may be difficult for the ball 3 to enter during storage. Also, if the "diameter of storage portion/ball diameter" exceeds 1.70, there is a possibility that the balls 3 will move too much when the tray 1 is transported.
  • FIG. 1 An example of stacking storage trays 1 is shown in FIG.
  • the structure is such that when a plurality of storage trays 1 are stacked vertically, the balls stored in the lower tray 1 are held down by the projections 4 of the upper tray 1. ⁇ Thereby, movement of the balls 3 can be suppressed when the tray 1 is conveyed.
  • the outer peripheral height 5 of the convex portion 4 is greater than the inner peripheral height 6 of the convex portion 4 .
  • the fact that the outer peripheral height 5 of the protrusion 4 is greater than the inner peripheral height 6 of the protrusion indicates that the bottom surface portion 11 of the storage portion 2 has a step. Thereby, one ceramics ball 3 can be supported at a plurality of locations. As a result, movement of the ceramic balls 3 during transportation of the tray 1 can be suppressed.
  • the outer peripheral height 5 of the projection 4 is 3 mm or more. By setting the outer peripheral height 5 of the protrusion 4 to 3 mm or more, it becomes easy to form a step on the bottom surface portion 11 of the storage portion 2 .
  • the projections 4 play a role of preventing misalignment.
  • the inner peripheral surface of the storage portion 2 can take various shapes such as a spherical shape and a stepped shape.
  • the inner peripheral surface of the storage portion 2 may be spherical, and the convex portion 4 may be hollow. The hollow part becomes a step.
  • the projections 4 hollow it is possible to enhance the cushioning property to the ceramic balls 3 when a plurality of trays 1 are vertically stacked. Also, the weight of the tray 1 can be reduced.
  • the diameter 9 of the outer peripheral surface 41 of the protrusion 4 with respect to the diameter 7 of the ceramic ball 3 is within the range of 0.3 or more and 0.8 or less.
  • the diameter 10 of the inner peripheral surface 42 of the convex portion 4 with respect to the diameter 7 of the ceramic ball 3, ie, "the inner peripheral diameter of the convex portion 10/the ball diameter 7" is within the range of 0.1 or more and 0.6 or less. is preferred. It goes without saying that the inner diameter 10 is smaller than the outer diameter 9 .
  • the outer diameter 9 of the convex portion 4 is the outer diameter based on the tip portion (that is, the lower end portion) of the convex portion 4 .
  • the inner circumference diameter 10 of the convex portion 4 is the inner diameter based on the tip portion (that is, the lower end portion) of the convex portion.
  • the ratio of "peripheral diameter 9 of convex portion/ball diameter 7" is less than 0.3, the outer peripheral diameter 9 of convex portion 4 may become too small. If the outer diameter 9 of the protrusion 4 is small, the difference between the outer diameter 9 and the inner diameter 10 may become small. As the difference between the outer diameter 9 and the inner diameter 10 becomes smaller, the area of the projections 4 contacting the ceramic balls 3 stored in the lower tray 1 becomes smaller when the trays 1 are vertically stacked. Vibration during transportation of the tray 1 sharply contacts the protrusions 4 with the ceramic balls 3, which may cause damage. Further, if the ratio of "peripheral diameter of convex portion 9/ball diameter 7" exceeds 0.8, the outer diameter of convex portion 4 may become too large.
  • the inner circumference diameter of the convex portion 10/the ball diameter 7 when “the inner circumference diameter of the convex portion 10/the ball diameter 7" is within the range of 0.1 or more and 0.6 or less, the plurality of trays 1 are stored in the lower tray 1 when stacked vertically. The effect of suppressing the ceramic balls 3 can be further obtained. Also, if the ratio of "inner peripheral diameter of convex portion 10/ball diameter 7" is less than 0.1, inner peripheral diameter 10 may become too small. Further, if the ratio of "inner peripheral diameter of convex portion 10/ball diameter 7" exceeds 0.6, the width of the convex portion 4 may become too narrow. If the width of the protrusions 4 is too narrow, when the plurality of trays 1 are stacked vertically, the protrusions 4 sharply hit the ceramic balls 3 stored in the lower tray 1, causing damage. there is a possibility.
  • both the ratio of "peripheral diameter of convex portion 9/ball diameter 7" of 0.3 to 0.8 and the ratio of "internal diameter of convex portion 10/ball diameter 7" of 0.1 to 0.6 are required. preferably fulfilled.
  • a peripheral portion 12 is provided around the storage portion 2 .
  • the peripheral portion 12 connects adjacent storage portions 2 .
  • the peripheral portion 12 may be a housing that covers the side surface of the storage portion 2 .
  • the surrounding portions 12 may be provided further outside the storage portions 2 at the ends of the plurality of storage portions 2 (for example, the upper end, the lower bridge, and the right end in FIG. 1).
  • the storage tray 1 is preferably made of plastic.
  • Plastic is also called synthetic resin.
  • a plastic is a plastic material whose main raw material is a polymer material derived from petroleum or the like. Plastics can be molded by applying heat and pressure. Since plastic can be molded, it is suitable for forming the housing portion 2 as described above.
  • Materials for the tray 1 include plastic, rubber, paper, glass, and ceramics. Of these, plastic is suitable from the viewpoint of strength and weight reduction. Plastics include polyethylene terephthalate (PET), polypropylene (PP), polyethylene (PE), and the like. Among these, polyethylene terephthalate is preferred. This is because polyethylene terephthalate has good recyclability.
  • the diameter 7 of the ceramic balls 3 stored in the storage tray 1 is 10 mm or more. That is, the storage portion 2 has a size and shape that can store the ceramic balls 3 having a diameter of 10 mm or more. As the diameter of the ceramic balls 3 increases, the area of contact with the storage tray 1 due to vibration during transportation also increases. Further, as the diameter of the ceramic ball 3 increases, the weight also increases. As the weight increases, so does the stress it encounters due to vibration. By using the storage tray 1 according to the embodiment, the influence of vibration during transportation can be suppressed. In other words, it can be said that the storage tray 1 is a tray effective for storing the ceramic balls 3 having a diameter of 10 mm or more. Although the upper limit of the diameter of the ceramic ball 3 is not particularly limited, it is preferably 100 mm or less. Moreover, the storage tray 1 according to the embodiment may also be applied to the ceramic balls 3 having a diameter of less than 10 mm.
  • the ceramic balls 3 may be one or more selected from silicon nitride sintered bodies, sialon sintered bodies, aluminum oxide sintered bodies, zirconium oxide sintered bodies, and algyl sintered bodies.
  • An algyl sintered body is a sintered body obtained by mixing aluminum oxide and zirconium oxide.
  • the silicon nitride sintered body includes a sintered body containing 85% by mass or more of silicon nitride.
  • the ceramic ball 3 is preferably a silicon nitride sintered body.
  • a silicon nitride sintered body is more expensive than an aluminum oxide sintered body. If the ceramic balls 3 are damaged during transportation of the tray 1, the economic loss is large. Therefore, it is preferable to apply the storage tray 1 of the embodiment to the ceramic balls 3 made of a silicon nitride sintered body.
  • silicon nitride sintered bodies, sialon sintered bodies, zirconium oxide sintered bodies, and algyl sintered bodies have a three-point bending strength of 800 MPa or more.
  • the aluminum oxide sintered body has a three-point bending strength of about 300 to 500 MPa. Even if the ceramic balls 3 stored in the storage tray 1 of the embodiment are low-strength aluminum oxide ceramic balls, breakage can be suppressed.
  • the storage tray 1 as described above is used for storing the ceramic balls 3, and the ceramic balls 3 are stored in the storage process.
  • the storing step includes a step of inserting a finger or a robot arm holding the ceramic balls 3 from the opening of the storage tray 1 toward the storage portion 2, and setting and storing the balls 3 in the storage portion 2. and a step of vertically stacking a plurality of storage trays 1 in which ceramic balls 3 are stored.
  • a plurality of storage trays 1 are transported in a state of being vertically stacked. Due to the configuration of the storage tray 1, it is possible to suppress damage to the ceramic balls 3 due to vibration during transportation of the storage tray 1.
  • the storage tray 1 when the storage tray 1 is provided with a plurality of storage portions 2 , the storage tray 1 does not have to store the ceramic balls 3 in all the storage portions 2 .
  • the ceramic ball 3 having a belt-like portion is polished to become a true spherical ceramic ball 3 .
  • the spherical ceramic balls 3 can be used as bearing balls.
  • a plurality of bearing balls are used to assemble the bearing. In completing the bearing, a process of transporting the tray 1 occurs. It is important to prevent damage to the ceramic balls 3 during transportation of the tray 1 .
  • a plurality of storage trays 1 storing balls 3 may be vertically stacked.
  • the vertically adjacent ceramic balls 3 can be prevented from coming into contact with each other.
  • vertically adjacent ceramic balls 3 may be in contact with each other via convex portions 4 . If a plurality of storage trays 1 can be piled up, the work of transporting the trays 1 can be carried out efficiently. Further, by providing the convex portion 4 as described above, it is possible to adopt a structure in which the upper and lower trays 1 are fitted. When a plurality of trays 1 are stacked and transported, it is possible to prevent the upper and lower trays 1 from being misaligned.
  • the storage tray 1 as described above can prevent the ceramic balls 3 from being damaged due to vibration or dropping. Performance evaluation of the storage tray 1 can be performed by a vibration test and a drop test according to JIS-Z-0200 (2013). JIS-Z-0200 corresponds to ISO4180.
  • level 1 of the JIS-Z-0200 vibration test and level 1 of the drop test 1 are performed, breakage of the ceramic balls 3 can be suppressed.
  • the vibration test has levels, and level 1 is the most severe condition.
  • the drop test has levels, and level 1 is the most severe condition.
  • the storage tray 1 has no damage to the tray itself even when subjected to level 1 vibration test and level 1 drop test. Further, even if the level 1 vibration test is performed on the tray 1 containing the ceramic balls 3, the breakage of the ceramic balls 3 can be reduced to 0% or more and 1% or less. Similarly, even if the level 1 drop test is performed using the tray 1 containing the ceramic balls 3, the breakage of the ceramic balls 3 can be reduced to 0% or more and 1% or less. Therefore, it is possible to prevent the ceramic balls 3 from being damaged during transportation.
  • Example 1 (Examples 1 to 10, Comparative Examples 1 to 4)
  • Storage trays 1 according to Examples 1 to 10 and storage trays according to Comparative Examples 1 to 4 were made of plastic and had a width of 523 mm and a length of 415 mm.
  • a storage portion 2 is provided in the storage tray 1 according to Examples 1 to 10.
  • FIG. On the other hand, the storage trays according to Comparative Examples 1 and 4 were not provided with the storage portion 2 , and the storage trays according to Comparative Examples 2 and 3 were provided with storage portions outside the range of the storage portion 2 .
  • Table 1 shows the shapes of the ceramic balls to be stored and the shape of the storage portion.
  • the ceramic balls stored in the storage trays according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3 were made of silicon nitride sintered bodies. Further, the ceramic balls stored in the storage trays according to Examples 9 to 10 and Comparative Example 4 were made of sintered aluminum oxide.
  • the silicon nitride sintered ceramic balls used had a three-point bending strength of 950 MPa. Also, the aluminum oxide ceramic balls used had a three-point bending strength of 400 MPa.
  • Comparative Examples 1 and 4 a square-shaped container with a width of 523 mm and a length of 415 mm was used. For this reason, Comparative Example 1 does not have a storage portion. Moreover, Comparative Example 2 was the same as Example 1 except that no convex portion was provided. In Comparative Example 3, the outer peripheral height/ball diameter was 0.5.
  • the outer circumference height of the convex part/ball diameter, the inner circumference height of the convex part/ball diameter, the outer circumference diameter of the convex part/ball diameter, and the inner circumference diameter of the convex part/ball diameter , the height of the container/ball diameter, and the number of the containers in one container tray are shown in Table 2.
  • Ceramic balls were stored in all the storage portions of the storage trays according to Examples and Comparative Examples. Also, in Comparative Examples 1 and 4, 20 ceramic balls were stored in one storage portion.
  • a vibration test and a drop test were performed on each of the storage trays according to the example and the comparative example. The test was carried out by vertically stacking storage trays storing ceramic balls in three stages. A sample was prepared by packing storage trays stacked in three stages with corrugated cardboard and fixing them with binding bands. The binding band was fixed at two locations in the vertical direction and at two locations in the horizontal direction.
  • the vibration test was conducted according to level 1 of random vibration test of JIS-Z-0200 (2013).
  • the vibration frequency was 6 Hz
  • the vibration direction was vertical
  • the vibration was performed for 180 minutes.
  • the drop test was conducted in accordance with JIS-Z-0200 (2013) Level 1.
  • the drop height was 60 cm.
  • the falling order is 2-3-5 corners, 3-5 corners, 2-3 corners, 2-5 corners, 2-3-6 corners, 3-6 corners, 2-6 corners, 5 sides, 6 sides , 2nd, 3rd, and 1st.
  • the test was conducted by preparing 10 samples for each.
  • the proportion of ceramic balls damaged in the vibration test and drop test was determined as the damage rate (%).
  • a square box without a storage section, such as Comparative Examples 1 and 4 had a high breakage rate.
  • the breakage rate increased significantly.
  • Comparative Example 2 in which there is no convex portion in the storage portion, the breakage rate was high because the ball was not sufficiently restrained by the convex portion when the trays were stacked one on top of the other.
  • Comparative Example 3 when the trays were stacked one on top of the other, the stress on the balls accommodated in the lower tray increased, resulting in an increased breakage rate.

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Abstract

セラミックスボール収納トレイは、セラミックスボールを収納する収納部を有する。当該セラミックスボール収納トレイの収納部は、収納部の底面部の中央が中空で形成される凸部を有する。また、セラミックスボールの直径に対する凸部の外周面の高さは０．０５以上０．３０以下の範囲内である。セラミックスボールの直径に対する収納部の高さは１．０５以上２．００以下の範囲内であることが好ましい。また、セラミックスボールの直径に対する凸部の内周面の高さは０．０１以上０．１０以下の範囲内であることが好ましい。

Description

セラミックスボール収納トレイおよびそれを用いたセラミックスボールの収納方法
　後述する実施形態は、セラミックスボール収納トレイおよびそれを用いたセラミックスボールの収納方法に関するものである。
　セラミックスボールは、ベアリングなどの分野で用いられている。セラミックスは窒化珪素、酸化アルニウム、酸化ジルコニウムなど様々な材料が用いられている。例えば、特許第５４８７０９９号公報（特許文献１）には、窒化珪素焼結体からなるベアリングボールが開示されている。特許文献１のセラミックスボールは直径２０ｍｍ程度の大きなものであっても、優れた耐摩耗性を有している。
　ベアリングは、外輪と内輪の間に複数のベアリングボールを設置した構造となっている。つまり、１つのベアリングを製造するには、複数個のベアリングボールが必要になる。これに伴い、複数個のセラミックスボールを運搬する必要が生じていた。
　例えば、特開２００４－１８０５０号公報（特許文献２）には、ベアリングボールを収納する紙製容器が開示されている。特許文献２では、段ボール用ライナを少なくとも二枚以上積層合紙した厚紙を用いた容器である。特許文献２の紙製容器は、ベアリングボールを複数個収納したとしても、容器が破損しないことを示している。
特許第５４８７０９９号公報 特開２００４－１８０５０号公報 特許第４７６１６１３号公報
　特許文献２の容器で複数のベアリングボールを運搬する際は、容器内に複数のベアリングボールを容器にまとめて収納していた。一つの容器に複数個のベアリングボールを収納すると運搬時にボール同士が接触して割れやカケが発生するといった問題が生じていた。また、セラミックス製ベアリングボールは研磨加工して球体となる。研磨加工前は帯状部を有するセラミックスボールとなる。例えば、特許第４７６１６１３号公報（特許文献３）には帯状部を有するセラミックスボールが開示されている。帯状部を有するセラミックスボールを一つの容器に複数個入れると、割れおよびカケが多く発生していた。帯同部同士がぶつかると破損し易かったためである。
　実施形態に係るセラミックスボール収納トレイおよびそれを用いたセラミックスボールの収納方法が解決しようとする課題は、このような問題に対処するために、セラミックスボール収納トレイに収納されたセラミックスボールの破損を低減することである。
　実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイは、セラミックスボールを収納する収納部を有する。当該セラミックスボール収納トレイの収納部は、収納部の底面部の中央が中空で形成される凸部を有する。また、セラミックスボールの直径に対する凸部の外周面の高さは０．０５以上０．３０以下の範囲内である。
実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示す上面図。 （Ａ）は実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示す側面図、（Ｂ）は実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示すＢ－Ｂ断面図、（Ｃ）は実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示すＣ－Ｃ断面図。 実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの収納部のＢ－Ｂ断面を示す拡大図。 実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイを上下に重ねた状態の収納部のＢ－Ｂ断面を示す拡大図。
実施形態
　以下、図面を参照しながら、セラミックスボール収納トレイおよびそれを用いたセラミックスボールの収納方法の実施形態について詳細に説明する。
　実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイは、セラミックスボールを収納する収納部を有する。当該セラミックスボール収納トレイの収納部は、収納部の底面部の中央が中空で形成される凸部を有する。また、セラミックスボールの直径に対する凸部の外周面の高さは０．０５以上０．３０以下の範囲内である。
　図１は実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示す上面図である。また、図２（Ａ）は、実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示す側面図である。また、図２（Ｂ）は、実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示すＢ－Ｂ断面図である。図２（Ｃ）は、実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの一例を示すＣ－Ｃ断面図である。図３は実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイの収納部のＢ－Ｂ断面を示す拡大図である。図４は、実施形態にかかるセラミックスボール収納トレイを上下に重ねた状態の収納部のＢ－Ｂ断面を示す拡大図である。
　図中、符号１はセラミックスボール収納トレイ、符号２は収納部、符号３はセラミックスボール、符号４は凸部、符号５は凸部４の外周面の高さ、符号６は凸部４の内周面の高さ、符号７はセラミックスボール３の直径、符号８は収納部２の高さ、符号９は凸部４の外周面の直径、符号１０は凸部４の内周面の直径、符号１１は底面部、符号１２は収納部２の周囲部、符号１３は収納部２の直径、符号１４は周囲部１２のくぼみである。図１では、セラミックスボール収納トレイ１が、１５個の収納部２を備えるものを例示している。トレイ１は、これに限定されるものではなく、収納部２の数は増減させることができる。また、図１では、セラミックスボール収納トレイ１が、収納部が縦方向３個×横方向５個に配置されるものを例示したが、こちらも適宜、増減可能である。また、セラミックスボール収納トレイ１のことを、収納トレイ１またはトレイ１と呼ぶこともある。また、セラミックスボール３を単にボール３と呼ぶこともある。なお、図１において、右側２列の収納部２は、その中にセラミックスボール３が収納された状態を示す。
　収納トレイ１は収納部２を有している。収納部２はセラミックスボール３を収納することができる。収納部２は、底面部１１の中央Ｃが中空で形成される凸部４を有している。収納部２の底面部１１はセラミックスボール３が抜け落ちないようになっている。また、底面部１１の反対側（つまり、天井側）は、セラミックスボール３が収納し易いように開口部となっている。
　収納部２の底面部１１の凸部４は、底面部１１から下側に向かって凸状になった形状を有している。凸部４があることにより、トレイ１の搬送時（つまり、セラミックスボール３の搬送時）の衝撃を吸収することができる。また、後述するように、収納部２に凸部４を有することにより、収納トレイ１を上下に重ねたときに上下で隣り合うセラミックスボール３同士が直接接触するのを防ぐことができる。また、凸部４は、底面部１１の中央Ｃが中空で形成される中空円筒形状であることが好ましい。凸部４が中空円筒になっていることにより、凸部４の強度を向上させることができる。以下、凸部４が、上方から見た場合に円状となる中空円筒である場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。例えば、凸部４は、上方から見た場合に多角形状である場合であってもよい。
　また、セラミックスボール３の直径７をボール直径７と呼ぶ。セラミックスボール３は帯状部を具備したセラミックスボールであってもよいものとする。セラミックスボールは、金型成型を用いて製造すると、帯状部を具備したセラミックスボールとなる。帯状部を具備したセラミックスボールを研磨加工することにより、真球状のセラミックスボールとなる。収納トレイ１は、真球状のセラミックスボール、帯状部を具備したセラミックスボールのどちらを収納してもよいものとする。言い換えると、セラミックスボール３は、真球状、帯状部を具備する形状の両方を含むものである。また、研磨加工前のセラミックスボールのことを素球と呼ぶこともある。
　また、ボール直径７はセラミックスボール３の最大径である。セラミックスボール３が真球状であれば、最大径は任意の直径となる。セラミックスボール３が帯状部を具備する場合は、帯状部の対角線が最大径となる。
　（凸部の外周面の高さおよび内周面の高さ）
　また、凸部４は中空の凸状であるため、高さ方向にせり立つ外周面４１および内周面４２を有している。外周面４１の高さを５、内周面４２の高さを６とする。凸部４の外周面４１の高さ５のことを、外周高さ５と呼ぶこともある。凸部４の内周面４２の高さ６を、内周高さ６と呼ぶこともある。収容されるセラミックスボール３を内周面４２の天井側で保持するようにするため、内周面４２の高さ６は、外周面４１の高さ５より低いことが望ましい。
　例えば、ボール直径７に対する凸部４の外周面４１の高さ６である「凸部の外周高さ５／ボール直径７」が０．０５以上０．３０以下の範囲内であることが好適である。「外周高さ５／ボール直径７」が０．０５以上０．３０以下の範囲内であると、複数の収納トレイ１を上下に重ねたときに、上下に隣接するセラミックスボール３同士が直接接しないようにすることができる。また、トレイ１の搬送時の振動によりセラミックスボール３に破損するのを防ぐことができる。
　「外周高さ５／ボール直径７」が０．０５未満であると、凸部４を設ける効果が得られない。また、「外周高さ５／ボール直径７」が０．３０を超えると、凸部４が高くなりすぎる。凸部４が高いと、トレイ１を上下に重ねたときの安定性が低下する可能性がある。このため、「外周高さ５／ボール直径７」は０．０５以上０．３０以下、さらには０．１０以上０．２５以下の範囲内であることが好ましい。
　また、セラミックスボール３の直径７に対する凸部４の内周面４２の高さ６である「凸部の内周高さ６／ボール直径７」が０．０１以上０．１０以下の範囲内であることが好ましい。また、内周面４２の高さ６は外周面４１の高さ５より低いことが望ましい。凸部４の内周高さ６は中空の凸部４の内周側の高さである。「凸部の内周高さ６／ボール直径７」が０．０１以上０．１０以下の範囲内であることにより、複数のトレイ１を上下に重ねたときに凸部４の内周側で下側のトレイ１に収納したセラミックスボール３を抑えることができる。複数のトレイ１を重ねて搬送したとしても、収納されたセラミックスボール３が動くのを抑制することができる。このため、トレイ１の搬送時にセラミックスボール３が破損するのを抑制することができる。
　「凸部の内周高さ６／ボール直径７」が０．０１未満であると、凸部４の内周高さ６が小さくなる。複数のトレイ１を上下に重ねたときに、上のトレイ１の収納部２の底面部１１が下のトレイ１のセラミックスボール３に直接接触する可能性が高くなる。トレイ１の底面が直接接する面積が増えると、セラミックスボール３に掛る応力が大きくなり、破損する可能性が高くなる。また、「凸部の内周高さ６／ボール直径７」が０．１０を超えると、凸部４が高くなり過ぎる可能性がある。
　（収納部２の高さ）
　また、セラミックスボール３の直径７に対する収納部２の高さである「収納部の高さ８／ボール直径７」が１．０５以上２．００以下の範囲内であることが好ましい。収納部２の高さ８とは、収納部２の底面部１１から、反対側の開口部までの長さである。
　まず、収納部２の底面部１１の中心から上下に鉛直線を引く。次に、収納部２の開口部を端から端につながるように水平線（鉛直線の直交線）を引く。収納部２の底面部１１の中心から、前記垂直線と前記水平線が交点までの長さを収納部２の高さ８とする。
　「収納部の高さ８／ボール直径７」を１．０５以上２．００以下の範囲内にしておくと、トレイ１の搬送時にセラミックスボール３が動き過ぎるのを抑制することができる。このため、トレイ１の搬送時にセラミックスボール３は破損するのを抑制することができる。また、帯状部を具備するセラミックスボール３であっても破損を抑制することができる。
　「収納部の高さ８／ボール直径７」が１．０５未満であると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに上のトレイ１の凸部４が、下のトレイ１に収納したセラミックスボール３に必要以上に応力を与えてしまう可能性がある。また、「収納部の高さ８／ボール直径７」が２．００を超えると、複数のトレイ１を上下に重ねたとしても搬送時にセラミックスボール３が動き過ぎるのを抑制する効果が低下する可能性がある。このため、「収納部の高さ８／ボール直径７」の比は１．０５以上２．００以下、さらには１．０８以上１．６０以下の範囲内であることが好ましい。
　（収納部２の直径）
　また、セラミックスボール３の直径７に対する収納部２の直径１３である「収納部の直径１３／ボール直径７」は１．０５以上１．７０以下の範囲内であることが好ましい。「収納部の直径１３／ボール直径７」が１．０５未満であると、収納時にボール３が入り難くなる可能性がある。また、「収納部の直径／ボール直径」が１．７０を超えると、トレイ１の搬送時にボール３が動き過ぎる可能性がある。
　図４に収納トレイ１を重ねたときの一例を示した。複数の収納トレイ１を上下に重ねたときに、下側のトレイ１に収納したボールを上側のトレイ１の凸部４が抑える構造となっている。これにより、トレイ１の搬送時にボール３が動くことを抑制できる。
　また、凸部４の外周高さ５が凸部４の内周高さ６より大きいことが好ましい。凸部４の外周高さ５が凸部の内周高さ６より大きいということは収納部２の底面部１１に段差があることを示している。これにより、１つのセラミックスボール３を複数個所で支えることができる。この結果、トレイ１の搬送時にセラミックスボール３が動くことを抑制することができる。また、凸部４の外周高さ５は３ｍｍ以上であることが好ましい。凸部４の外周高さ５を３ｍｍ以上とすることにより、収納部２の底面部１１に段差を形成し易くなる。また、複数のトレイ１を上下に重ねたとき、凸部４が位置ずれ防止の役割を果たす。また、収納部２の内周面は、球面形状、段差形状など様々な形状を取ることができる。例えば、収納部２の内周面を球面形状とし、凸部４を空胴としてもよいものとする。空洞となった部分は段差となる。また、凸部４を空洞とすることにより、複数のトレイ１を上下に重ねた際のセラミックスボール３へのクッション性を高めることができる。また、トレイ１の軽量化も行うことができる。
　（外周面４１の直径および内周面４２の直径）
　セラミックスボール３の直径７に対する凸部４の外周面４１の直径９である「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．３以上０．８以下の範囲内であることが好ましい。また、セラミックスボール３の直径７に対する凸部４の内周面４２の直径１０である「凸部の内周直径１０／ボール直径７」が０．１以上０．６以下の範囲内であることが好ましい。なお、内周直径１０が外周直径９より小さいことは言うまでもない。凸部４の外周直径９は凸部４の先端部（すなわち、下端部）を基準とする外径とする。また、凸部４の内周直径１０は凸部の先端部（すなわち、下端部）を基準とする内径とする。
　「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．３以上０．８以下の範囲内であると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに、凸部４にて下のトレイ１に収納されたセラミックスボール３を抑える効果を得ることができる。同様に、「内周直径１０／ボール直径７」が０．１以上０．６以下の範囲内であると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに、凸部４にて下のトレイ１に収納されたセラミックスボール３を抑える効果を得ることができる。
　「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．３未満であると、凸部４の外周直径９が小さくなりすぎる可能性がある。凸部４の外周直径９が小さいと外周直径９と内周直径１０の差が小さくなる可能性がある。外周直径９と内周直径１０の差が小さくなると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに下側のトレイ１に収納されたセラミックスボール３に接する凸部４の面積が小さくなる。トレイ１の搬送時の振動で凸部４がセラミックスボール３への当たり方が鋭くなり、破損の原因となる可能性がある。
　また、「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．８を超えると、凸部４の外径が大きくなる過ぎる可能性がある。凸部４の外径が大きくしたとしても、それ以上の効果が得られない。また、「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．８以下であると収納トレイ１を軽量化する効果がある。
　他方、「凸部の内周直径１０／ボール直径７」が０．１以上０．６以下の範囲内であると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに下側のトレイ１に収納したセラミックスボール３を抑える効果をさらに得ることができる。
　また、「凸部の内周直径１０／ボール直径７」が０．１未満であると、内周直径１０が小さくなり過ぎる可能性がある。また、「凸部の内周直径１０／ボール直径７」が０．６を超えると、凸部４の幅が狭くなり過ぎる可能性がある。凸部４の幅が狭くなり過ぎると、複数のトレイ１を上下に重ねたときに下側のトレイ１に収納したセラミックスボール３への凸部４の当たり方が鋭くなり、破損の原因となる可能性がある。
　このため、「凸部の外周直径９／ボール直径７」が０．３以上０．８以下および「凸部の内周直径１０／ボール直径７」が０．１以上０．６以下の両方を満たすことが好ましい。
　（周囲部１２）
　収納部２の周囲には周囲部１２がある。この周囲部１２は隣り合う収納部２同士をつないでいる。周囲部１２は収納部２の側面を覆うような筐体であってもよい。なお、複数の収納部２のうち端（例えば、図１では上端、下橋および右端）の収納部２のさらに外側にも周囲部１２を設けてもよい。また、収納部２の周囲の周囲部１２にトレイ１の開口部側から底面部１１側に向かってくぼみ１４を設けることが好ましい。くぼみ１４を介してボール３を保持した指またはロボットアームをトレイ１の開口部から収納部２に向かって挿入し易くなるため、収納部２にボール３をセットし易くすることができる。また、くぼみ１４を介して指またはロボットアームで収納部２に収納されたボール３を掴みやすくなるので、収納部２に収納されたボール３をトレイ１から取り出し易くすることができる。
　（収納トレイ１の材料）
　収納トレイ１はプラスチックからなることが好ましい。プラスチックは合成樹脂とも呼ばれている。プラスチックは、石油などに由来する高分子材料を主原料とした可塑性を有する物質のことである。プラスチックは、熱や圧力を加えることにより成形加工を行うことができる。プラスチックは成形加工が可能なため、前述のような収納部２を形成するのに適している。トレイ１の材質としては、プラスチック、ゴム、紙、ガラス、セラミックスなどが挙げられる。この中ではプラスチックが強度と軽量化の観点から適している。また、プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などが挙げられる。この中では、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。ポリエチレンテレフタレートはリサイクル性が良いためである。
　（セラミックスボール３）
　収納トレイ１に収納されるセラミックスボール３の直径７は１０ｍｍ以上であることが好ましい。つまり、収納部２は、直径が１０ｍｍ以上であるセラミックスボール３を収納可能なサイズ及び形状を備える。セラミックスボール３は直径が大きくなると、収納トレイ１の搬送時の振動で接触する面積も大きくなる。また、セラミックスボール３の直径が大きくなると重量も増えていく。重量が増えると、振動でぶつかる応力も増える。実施形態にかかる収納トレイ１を用いることにより、搬送時の振動の影響を抑制できる。言い換えると、収納トレイ１は、直径１０ｍｍ以上のセラミックスボール３を収納することに効果的なトレイであると言える。なお、セラミックスボール３の直径の上限は特に限定されるものではないが、１００ｍｍ以下が好ましい。また、実施形態にかかる収納トレイ１は直径が１０ｍｍ未満のセラミックスボール３にも適用してもよいものである。
　また、セラミックスボール３は、窒化珪素焼結体、サイアロン焼結体、酸化アルミニウム焼結体、酸化ジルコニウム焼結体、アルジル焼結体から選ばれる１種または２種以上が挙げられる。アルジル焼結体とは酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムを混合した焼結体である。例えば、窒化珪素焼結体とは、窒化珪素を８５質量％以上含有した焼結体が挙げられる。
　セラミックスボール３は窒化珪素焼結体であることが好ましい。窒化珪素焼結体は、酸化アルニウム焼結体などと比べて高価である。トレイ１の搬送時にセラミックスボール３に破損があると、経済的な損失は大きい。このため、実施形態の収納トレイ１は窒化珪素焼結体からなるセラミックスボール３に適用するのが好ましい。
　また、窒化珪素焼結体、サイアロン焼結体、酸化ジルコニウム焼結体およびアルジル焼結体は、３点曲げ強度８００ＭＰａ以上のものが存在する。一方、酸化アルミニウム焼結体は、３点曲げ強度３００～５００ＭＰａ程度である。実施形態の収納トレイ１に収納されるセラミックスボール３が強度の低い酸化アルミニウム製セラミックスボールであったとしても、破損を抑制することができる。
　（セラミックスボール３の収納方法）
　セラミックスボール３の収納方法は、以上のような収納トレイ１を用い、収納工程において、セラミックスボール３を収納する。具体的には、収納工程は、セラミックスボール３を保持した指またはロボットアームを収納トレイ１の開口部から収納部２に向かって挿入し、収納部２にボール３をセットして収納する工程と、セラミックスボール３が収納された複数の収納トレイ１を上下に重ねる工程とを含む。次いで、セラミックスボール３の収納方法は、搬送工程おいて、複数の収納トレイ１を上下に重ねた状態で搬送する。収納トレイ１の構成により、収納トレイ１の搬送時の振動によりセラミックスボール３が破損するのを抑制することができる。
　なお、収納トレイ１に複数の収納部２を設けたとき、収納トレイ１はすべての収納部２にセラミックスボール３が収納されていなくてもよいものとする。例えば、帯状部を具備するセラミックスボール３は研磨加工を施すことにより、真球状のセラミックスボール３となる。真球状のセラミックスボール３はベアリングボールとして使用できる。また、複数個のベアリングボールを用いてベアリングを組み立てる。ベアリングを完成させるにあたって、トレイ１の搬送工程は発生する。トレイ１の搬送時におけるセラミックスボール３の破損抑制は重要である。
　（振動試験および落下試験の要領）
　実施形態にかかる収納トレイ１は、ボール３を収納した複数の収納トレイ１を上下に重ねてもよいものとする。収納部２が上記構成を具備することにより、複数の収納トレイ１を上下に重ねたとき、上下で隣り合うセラミックスボール３が接触しないようにすることができる。また、複数の収納トレイ１を上下に重ねたとき、凸部４を介して、上下で隣り合うセラミックスボール３同士が接触していてもよい。複数の収納トレイ１を重ねることができると、トレイ１の搬送作業を効率的に行うことができる。また、前述のように凸部４を設けることにより、上下のトレイ１をはめ合わせる構造を取ることができる。複数のトレイ１を重ねて搬送する際に、上下のトレイ１が位置ずれを起こすことを抑制することができる。
　以上のような収納トレイ１は、振動や落下により、セラミックスボール３が破損するのを抑制することができる。収納トレイ１の性能評価はＪＩＳ－Ｚ－０２００（２０１３）にある振動試験および落下試験で行うことができる。なお、ＪＩＳ－Ｚ－０２００はＩＳＯ４１８０に対応している。
　ＪＩＳ－Ｚ－０２００の振動試験のレベル１および落下試験１のレベル１を行ったとしても、セラミックスボール３の破損を抑制することができる。振動試験はレベルがあり、レベル１が最も厳しい条件である。同様に、落下試験もレベルがあり、レベル１が最も厳しい条件である。
　実施形態にかかる収納トレイ１は、振動試験のレベル１、落下試験のレベル１を行ったとしてもトレイ自体の破損がない。また、振動試験のレベル１をセラミックスボール３を収納したトレイ１に対して行ったとしても、セラミックスボール３の破損を０％以上１％以下にすることができる。同様に、落下試験のレベル１をセラミックスボール３を収納したトレイ１で行ったとしても、セラミックスボール３の破損を０％以上１％以下にすることができる。このため、セラミックスボール３が搬送時に破損するのを抑制することができる。
　（実施例）
　（実施例１～１０、比較例１～４）
　実施例１～１０にかかる収納トレイ１と、比較例１～４に係る収納トレイは、横５２３ｍｍ×縦４１５ｍｍのプラスチック製のものを用意した。実施例１～１０にかかる収納トレイ１には収納部２を設けた。一方で、比較例１、４に係る収納トレイには収納部２を設けず、比較例２、３に係る収納トレイには収納部２の範囲外の収納部を設けた。収納されるセラミックスボールと収納部の形状は表１に示したものとした。
　また、実施例１～８および比較例１～３にかかる、収納トレイに収納されるセラミックスボールは窒化珪素焼結体からなるものとした。また、実施例９～１０および比較例４にかかる、収納トレイに収納されるセラミックスボールは酸化アルミニウム焼結体からなるものとした。窒化珪素焼結体製セラミックスボールは３点曲げ強度９５０ＭＰａのものを用いた。また、酸化アルミニウム製セラミックスボールは３点曲げ強度４００ＭＰａのものを用いた。
　［表１］
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　比較例１および比較例４は横５２３ｍｍ×縦４１５ｍｍの四角形状の容器とした。このため、比較例１は収納部を設けていないものである。
　また、比較例２は凸部を設けない以外は実施例１と同じものとした。また、比較例３は外周高さ／ボール直径が０．５になるものとした。
　実施例および比較例にかかる収納トレイに関し、凸部の外周高さ／ボール直径、凸部の内周高さ／ボール直径、凸部の外周直径／ボール直径、凸部の内周直径／ボール直径、収納部の高さ／ボール直径、１つの収納トレイ内の収納部の個数を表２に示した。
　［表２］
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　実施例および比較例にかかる収納トレイのすべての収納部に、セラミックスボールを収納した。また、比較例１、４には、１つの収納部に２０個のセラミックスボールを収納した。
　実施例および比較例にかかるそれぞれの収納トレイに対して、振動試験および落下試験を行った。試験は、セラミックスボールを収納した収納トレイを上下方向に３段重ねて行った。３段重ねた収納トレイをダンボールで梱包し、結束バンドで固定したものを供試品とした。結束バンドの固定は、縦方向に２か所、横方向に２か所行った。
　振動試験はＪＩＳ－Ｚ－０２００（２０１３）のランダム振動試験のレベル１に準拠して行った。振動周波数は６Ｈｚ、振動方向は垂直方向とし、１８０分間行った。
　落下試験はＪＩＳ－Ｚ－０２００（２０１３）のレベル１に準拠して行った。落下高さは６０ｃｍとした。また、落下順序は、２－３－５角、３－５りょう、２－３りょう、２－５りょう、２－３－６角、３－６角、２－６りょう、５面、６面、２面、３面、１面、の順とした。
　振動試験後と、落下試験後とでそれぞれセラミックスボールの破損の有無を調べた。試験は供試品をそれぞれ１０個ずつ用意して行った。
　振動試験および落下試験で破損したセラミックスボールの割合をそれぞれ破損率（％）として調べた。破損率（％）は、次の式から求められる。
　破損率（％）＝（破損した個数／収納部に収納した個数）×１００
　その結果を表３に示す。
　［表３］
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　表３から分かる通り、実施例１～１０にかかる収納トレイ１を用いた場合は、セラミックスボールの破損は確認されなかった。実施例９～１０にかかる収納トレイ１のように、強度の低い酸化アルミニウム焼結体製セラミックスボールであっても破損はなかった。
　比較例１、４のように収納部を具備しない四角い箱では、破損率が大きくなった。特に、比較例４に示す強度の低い酸化アルミニウム焼結体製セラミックスボールの場合は、破損率の上昇は顕著であった。また、比較例２のように収納部に凸部がないものは、トレイを上下に重ねたときに凸部でボールを抑えきれていないため破損率が高くなった。また、比較例３のように凸部が高すぎると、トレイが上下に重ねられた際、下側のトレイに収納されたボールへの応力が大きくなるため破損率が上昇した。
　以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、セラミックスボール収納トレイに収納されたセラミックスボールの割れおよびカケ等の破損を低減することができる。
　以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態はその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

Claims (15)

  1. 　セラミックスボールを収納する収納部を有するセラミックスボール収納トレイであって、
    　前記収納部は、前記収納部の底面部の中央が中空で形成される凸部を有し、
    　前記セラミックスボールの直径に対する前記凸部の外周面の高さが０．０５以上０．３０以下の範囲内であることを特徴とするセラミックスボール収納トレイ。
  2. 　前記セラミックスボールの直径に対する前記収納部の高さが１．０５以上２．００以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  3. 　前記セラミックスボールの直径に対する前記凸部の内周面の高さが０．０１以上０．１０以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項２のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  4. 　前記セラミックスボールの直径に対する前記凸部の外周面の直径が０．３以上０．８以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  5. 　前記セラミックスボールの直径に対する前記凸部の内周面の直径が０．１以上０．６以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  6. 　前記収納部は、直径が１０ｍｍ以上である前記セラミックスボールを収納可能なサイズ及び形状を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  7. 　前記凸部の外周面の高さは３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  8. 　前記セラミックスボール収納トレイはプラスチックからなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  9. 　前記凸部は、前記底面部の前記中央が中空で形成される中空円筒形状であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイ。
  10. 　請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のセラミックスボール収納トレイを用いて、前記セラミックスボールを収納した複数の前記セラミックスボール収納トレイを上下に重ねることを特徴とするセラミックスボールの収納方法。
  11. 　前記複数のセラミックスボール収納トレイを上下に重ねたとき、上下で隣り合うセラミックスボール同士が接触しないことを特徴とする請求項１０に記載のセラミックスボールの収納方法。
  12. 　前記複数のセラミックスボール収納トレイを上下に重ねたとき、前記凸部を介して、上下で隣り合うセラミックスボール同士が接触していることを特徴とする請求項１０に記載のセラミックスボールの収納方法。
  13. 　前記複数のセラミックスボール収納トレイのそれぞれに帯状部を具備する前記セラミックスボールを収納し、前記複数のセラミックスボール収納トレイを上下に重ねることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載のセラミックスボールの収納方法。
  14. 　前記複数のセラミックスボール収納トレイのそれぞれに窒化珪素焼結体からなる前記セラミックスボールを収納し、前記複数のセラミックスボール収納トレイを上下に重ねることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載のセラミックスボールの収納方法。
  15. 　前記セラミックスボールが収納された前記複数のセラミックスボール収納トレイを上下に重ねた状態で搬送を行うことを特徴とする請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載のセラミックスボールの収納方法。
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