CN110662628B - 表面处理加工方法和表面处理加工装置 - Google Patents

表面处理加工方法和表面处理加工装置 Download PDF

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Abstract

表面处理加工方法包括:喷丸处理工序,进行对处理对象物投射投射材料的喷丸处理;第一检查工序,对进行了喷丸处理的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查,若该检查结果在预先决定的第一正常范围内则评价为合格,若超出以包含第一正常范围的方式预先决定的第一允许范围则评价为不合格,若超出第一正常范围但在第一允许范围内则评价为追加工对象;以及追加工工序,对评价为追加工对象的处理对象物再次进行喷丸处理。

Description

表面处理加工方法和表面处理加工装置
技术领域
本发明的一方面涉及表面处理加工方法和表面处理加工装置。
背景技术
作为表面处理加工,公知有基于喷丸硬化(shot peening)加工(参照下述专利文献1)和喷丸喷砂(shot blast)加工之类的喷丸处理的加工(以下,简称为“喷丸加工”)。喷丸处理是对处理对象物投射投射材料由此对处理对象物进行加工的处理。在这样对处理对象物进行加工的情况下,为了品质管理,而进行监视喷丸处理装置的运转状态的装置运转管理、进行测定被喷丸加工的处理对象物的表面侧的状态等的制品管理。
专利文献1:日本特开平5-279816号公报
然而,即使适当地进行装置运转管理,例如,也因喷丸加工前的处理对象物的状态不适当等,而可能存在未对喷丸加工的处理对象物赋予所希望的效果的情况。即,在装置运转管理中,无法直接管理被喷丸加工的处理对象物的实际的表面侧的状态等。另外,针对制品管理,例如在伴随着破坏检查的情况下,只能进行局部的检查而非全数检查,从而无法对全部的制品加工的程度进行管理。这在使用试验片等的试验体进行检查的情况下(例如参照上述专利文献1)也可谓相同。
另外,即使假设能够对被喷丸加工的全部的处理对象物管理喷丸加工的程度,但若将未被赋予所希望的效果的处理对象物一律作为废弃对象,则生产率降低。
发明内容
本公开的一方面提供一种能够提高生产率的表面处理加工方法和表面处理加工装置。
本公开的一方面的表面处理加工方法包含:喷丸处理工序,进行对处理对象物投射投射材料的喷丸处理;第一检查工序,对进行了喷丸处理的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查,若其检查结果在预先决定的第一正常范围内则评价为合格,若超出以包含第一正常范围的方式预先决定的第一允许范围则评价为不合格,若超出第一正常范围但在第一允许范围内则评价为追加工对象;以及追加工工序,对评价为追加工对象的处理对象物再次进行喷丸处理。
存在因基于喷丸处理的加工不足而未对处理对象物赋予所希望的效果的情况。在这样的情况下,存在通过重新喷丸处理对处理对象物赋予所希望的效果的可能性。然而,若针对因基于喷丸处理的加工不足以外的原因而未被赋予所希望的效果的处理对象物一律进行重新喷丸处理,则生产率降低。根据上述结构,对进行了喷丸处理的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查。在该检查中,将存在通过重新喷丸处理而被赋予所希望的效果的可能性的处理对象物设为追加工对象。由此,能够抑制不必要的喷丸处理,并且增加赋予所希望的效果的处理对象物的数量。因此,能够提高生产率。
本公开的一方面的表面处理加工方法也可以还包含:基准值重新设定工序,基于第一检查工序中的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制第一检查工序中的检查结果超出第一正常范围的比例的方式重新设定喷丸处理条件的基准值。在该情况下,能够增加在第一检查工序中评价为合格的处理对象物的数量。
在本公开的一方面的表面处理加工方法中,也可以在基准值重新设定工序中,基于第一检查工序中的检查结果的每规定期间的平均值的随时间变化的倾向,预测平均值超出第一正常范围的时期,在该时期之前重新设定基准值。在该情况下,能够有效地增加在第一检查工序中评价为合格的处理对象物的数量。
本公开的一方面的表面处理加工方法也可以还具有保存第一检查工序中的检查结果的保存工序。在该情况下,检查结果的利用性提高。
本公开的一方面的表面处理加工方法也可以还包含:第二检查工序,对进行喷丸处理前的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查,若该检查结果超出预先决定的第二允许范围则评价为不合格。在喷丸处理工序中,也可以对评价为并非不合格的处理对象物进行喷丸处理。在该情况下,对进行喷丸处理之前的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查。在该检查中,若检查结果超出预先决定的第二允许范围则评价为不合格。评价为不合格的处理对象物预先从喷丸处理的对象被排除。因此,能够抑制不必要的喷丸处理。
本公开的一方面的表面处理加工方法也可以还包含:条件设定工序,以在第二检查工序中评价为并非不合格的处理对象物为对象,根据第二检查工序中的检查结果设定喷丸处理条件。在喷丸处理工序中,也可以以在条件设定工序中设定的喷丸处理条件进行喷丸处理。在该情况下,能够进行与处理对象物对应的喷丸处理,因此能够进一步提高生产率。
在本公开的一方面的表面处理加工方法中,第一检查工序和第二检查工序也可以分别为了检查成为检查对象的处理对象物的表面侧的状态,而包含对处理对象物的表面侧的残余应力进行测定的工序、通过涡流对处理对象物的表面侧进行磁性评价的工序、对处理对象物的表面侧的色调进行测定的工序以及对处理对象物的表面粗糙度进行测定的工序中的至少一个。在该情况下,能够对喷丸加工的前后的处理对象物的表面侧的状态进行非破坏检查。
本公开的一方面的表面处理加工装置具备:投射单元,其进行对处理对象物投射投射材料的喷丸处理;第一检查部,其对通过投射单元进行了喷丸处理的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查;以及控制单元,若第一检查部的检查结果在预先决定的第一正常范围内则上述控制单元评价为合格,若超出以包含第一正常范围的方式预先决定的第一允许范围则上述控制单元评价为不合格,若超出第一正常范围但在第一允许范围内则上述控制单元评价为追加工对象。投射单元对通过控制单元评价为追加工对象的处理对象物再次进行喷丸处理。
存在因基于喷丸处理的加工不足而未对处理对象物赋予所希望的效果的情况。在这样的情况下,存在通过重新喷丸处理对处理对象物赋予所希望的效果的可能性。然而,若对因基于喷丸处理的加工不足以外的原因而未被赋予所希望的效果的处理对象物一律进行重新喷丸处理,则生产率降低。根据上述结构,对进行了喷丸处理的处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查。在该检查中,将存在通过重新喷丸处理而被赋予所希望的效果的可能性的处理对象物设为追加工对象。由此,能够抑制不必要的喷丸处理,并且增加赋予所希望的效果的处理对象物的数量。因此,能够提高生产率。
本公开的一方面的表面处理加工装置也可以还具备保存第一检查部的检查结果的保存单元。在该情况下,检查结果的利用性提高。
根据本公开的一方面的表面处理加工方法和表面处理加工装置,能够提高生产率。
附图说明
图1的(A)是表示一系列的处理的流程的流程图。图1的(B)是表示在每天的加工开始前在控制单元启动了时被执行的处理的流程的流程图。
图2是表示第1实施方式的表面处理加工方法所使用的表面处理加工装置的立体图。
图3的(A)是将图2的表面处理加工装置的控制系统的一部分块化而表示的示意图。图3的(B)是简化喷丸硬化加工装置的主要部分而表示的示意图。
图4的(A)是磁性评价装置的电路构成图。图4的(B)是以透视状态表示检查检测器的结构的立体图。
图5是以示意的立体图表示图2的应力测定装置的一部分的简要结构图。
图6是以侧面观察简化表示图2的应力测定装置的一部分的简要结构图。
图7是用于对图2的应力测定装置的检测位置进行说明的示意的图。
图8是用于对通过衍射X射线描绘的衍射环进行说明的图。
图9的(A)是表示残余应力测定前的调整处理的流程图。图9的(B)是表示检查对象物的表面侧的残余应力的测定方法的流程图。
图10是将变形例的表面处理加工装置的控制系统的一部分块化而表示的示意图。
具体实施方式
[第1实施方式]
使用图1的(A)~图9的(B),对本公开的第1实施方式的表面处理加工方法进行说明。图2示出了本实施方式的表面处理加工方法所使用的表面处理加工装置10的立体图。首先,对该表面处理加工装置10进行说明。此外,作为在本实施方式的表面处理加工装置10中被加工的处理对象物W,例如,能够应用金属制品等。在本实施方式中应用汽车的变速箱用的齿轮作为一个例子。另外,对通过塑性加工和机械加工而形成制品形状的处理对象物(制品)进行热处理加工作为一个例子,将进行了热处理加工的处理对象物使用为在表面处理加工装置10中进行喷丸硬化加工(表面处理加工)前的处理对象物W。而且,该处理对象物W应用在搬入表面处理加工装置10的阶段在表面侧存在压缩残余应力的处理对象物来作为一个例子。
(表面处理加工装置10的整体结构)
如图2所示,表面处理加工装置10具备:搬入侧输送带12、处理前检查区域14、两个检查台16A、16B、6轴机器人18、磁性评价装置20以及应力测定装置22。搬入侧输送带12将载置于搬入侧输送带12上的处理对象物W向规定的输送方向(参照箭头X1)输送。在搬入侧输送带12的输送方向中央设置有处理前检查区域14。在该处理前检查区域14以横跨搬入侧输送带12的方式设置有两个检查台16A、16B。在处理前检查区域14的搬入侧输送带12的侧面配置有6轴机器人18。
6轴机器人18是能够将处理对象物W吊起并使其移动的机器人。6轴机器人18能够使处理对象物W移动而配置于检查台16A、16B之上(换句话说,为检查位置)。即,6轴机器人18能够使配置于搬入侧输送带12之上的处理对象物W移动而配置于检查台16A之上、以及使配置于检查台16A之上的处理对象物W移动而配置于检查台16B之上。另外,6轴机器人18能够使配置于检查台16B之上的处理对象物W移动而配置于搬入侧输送带12之上(下游侧)、以及将配置于检查台16B之上的处理对象物W取出至表面处理工序的生产线外。
另外,在一方的检查台16A设置有磁性评价装置20作为检查装置。在另一方的检查台16B邻接配置有应力测定装置22作为检查装置。磁性评价装置20和应力测定装置22构成处理前检查部14E。此外,在本实施方式中,磁性评价装置20配置于比应力测定装置22靠输送方向(参照箭头X1)的上游,但也可以将应力测定装置22配置于比磁性评价装置20靠输送方向(参照箭头X1)的上游。
磁性评价装置20检查配置于检查台16A之上的处理对象物W的加工对象部的整体的表面层的状态。磁性评价装置20例如通过涡流对处理对象物W的不均匀的有无和金属组织的状态进行评价。磁性评价装置20也可以输出表示电压值的信号作为在磁性评价装置20中进行的检查的结果。本实施方式的磁性评价装置20对在磁性评价装置20中进行的检查的结果是否在预先决定的第二正常范围内进行评价(判定)。磁性评价装置20将表示该评价结果的信号输出至后述的控制单元26(参照图3的(A))。应力测定装置22使用X射线衍射法测定配置于检查台16B之上的处理对象物W的残余应力。本实施方式的应力测定装置22测定仅被指定的测定点的残余应力,而不测定处理对象物W的整体的应力状态。应力测定装置22将表示应力值的信号作为其测定结果(检查结果)输出至后述的控制单元26(参照图3的(A))。
如以上那样,为了判断处理对象物W是否适于喷丸硬化加工,而通过磁性评价装置20对处理对象物W的加工对象面整体的均质性进行评价,并且通过应力测定装置22对加工对象范围的局部测定具体的残余应力。此外,磁性评价装置20和应力测定装置22的详情后述。
图3的(A)以示意图示出了将图2的表面处理加工装置10的控制系统的一部分块化的结构。如图3的(A)所示,表面处理加工装置10还具备控制单元26。磁性评价装置20、应力测定装置22以及6轴机器人18连接于控制单元26(控制部)。控制单元26例如具有存储装置和运算处理装置等。虽省略详细图示,但上述运算处理装置例如具备CPU(CentralProcessing Unit)、存储器、存储部以及通信接口(I/F)部,这些经由总线被相互连接。在上述存储部存储有运算处理用的程序。另外,存储装置与运算处理装置能够通过彼此的通信接口(I/F)部进行通信。
控制单元26从磁性评价装置20接收磁性评价装置20的评价结果,从应力测定装置22接收应力测定装置22的检查结果。磁性评价装置20的评价结果是表示磁性评价装置20的检查结果是否在预先决定的第二磁性正常范围(关于磁性的第二正常范围)内的信息。磁性评价装置20的检查结果是否在第二磁性正常范围内的评价由后述的判断机构96进行。控制单元26对应力测定装置22的检查结果是否在预先决定的第二应力允许范围内(关于应力的第二允许范围)、和应力测定装置22的检查结果是否在预先决定的第二应力正常范围内(关于应力的第二正常范围)进行判定(评价)。此外,在本说明书中,“允许范围”预先决定为宽于“正常范围”,并包含“正常范围”。若磁性评价装置20和应力测定装置22的检查结果均在第二正常范围内,则控制单元26评价(判定)为“合格”,换句话说可以以标准的喷丸处理条件(喷丸硬化加工的条件)进行加工。另外,控制单元26对于磁性评价装置20的评价为正常(表面为均质的状态),并且应力测定装置22的检查结果稍低于或者稍高于标准值(第二应力正常范围)但通过变更标准的喷丸处理条件而能够成为正常的处理对象物W,评价(判定)为“有条件的合格”。“有条件的合格”是指可以变更喷丸处理条件而进行加工。另外,在既不符合“合格”也不符合“有条件的合格”的情况下(处理前检查部14E的检查结果超出预先决定的第二允许范围的情况下,即,在本实施方式中,应力测定装置22的检查结果超出第二应力允许范围的情况下),控制单元26评价(判定)为“不合格”(在本实施方式中为废弃对象)。
即,在磁性评价装置20的检查结果在预先决定的第二磁性正常范围内,并且应力测定装置22的检查结果在预先决定的第二应力正常范围内的情况下,控制单元26评价为“合格”。在磁性评价装置20的检查结果在预先决定的第二磁性正常范围内,并且应力测定装置22的检查结果超出预先决定的第二应力正常范围,但在预先决定的第二应力允许范围内的情况下,控制单元26评价为“有条件的合格”。在磁性评价装置20的检查结果在预先决定的第二磁性正常范围外的情况下,或者应力测定装置22的检查结果在预先决定的第二应力允许范围外的情况下,控制单元26评价为“不合格”。
控制单元26在“不合格”的情况下以将处理对象物W向表面处理工序的生产线外取出的方式控制6轴机器人18。控制单元26在“不合格”以外的情况下,即,在“合格”和“有条件的合格”的情况下,以使处理对象物W返回搬入侧输送带12(参照图2)的方式控制6轴机器人18。
如图2所示,表面处理加工装置10还具备搬入搬出装载机28和喷丸硬化加工装置30(喷丸处理装置)。在搬入侧输送带12的下游侧的一侧面(在图中为近前侧)配置有后述的搬出侧输送带66的上游侧。在搬入侧输送带12的下游侧的另一侧面(在图中中为里侧)配置有作为投射单元的喷丸硬化加工装置30(喷丸处理装置)的机壳32。搬出侧输送带66的输送方向(参照箭头X2)设定为与搬入侧输送带12的输送方向(参照箭头X1)相同的方向。机壳32形成为箱状。在机壳32的搬入侧输送带12侧的侧壁形成有搬入搬出用的开口部32A。另外,在搬入侧输送带12的下游侧的上方设置有搬入搬出装载机28(搬入搬出装置)。搬入搬出装载机28将搬入侧输送带12之上的处理对象物W从机壳32的开口部32A搬入机壳32之中,并且将机壳32之中的处理对象物W从机壳32的开口部32A搬出至搬出侧输送带66之上。
搬入搬出装载机28具备一对轨道28A和台车28B。一对轨道28A沿相对于搬入侧输送带12和搬出侧输送带66的各输送方向正交的方向延伸。台车28B能够沿着一对轨道28A行驶。台车28B连接于图3的(A)所示的控制单元26。省略驱动台车28B的机构的图示。台车28B的驱动由控制单元26控制。另外,虽省略详细说明,但在图2所示的台车28B的下表面设置有用于悬吊处理对象物W的悬吊机构(省略图示)。在上述悬吊机构中接受和交接处理对象物W的下部能够升降。
图3的(B)示出了简化喷丸硬化加工装置30的主要部分的示意图。此外,喷丸硬化加工装置30的基本结构与日本特开2012-101304号公报公开的结构大体相同。如图3的(B)所示,喷丸硬化加工装置30具备:喷丸处理室34、制品载置部36以及喷射装置40。在机壳32的内部形成有喷丸处理室34。在喷丸处理室34中,使投射材料(钢球等喷丸)与处理对象物W碰撞,由此进行处理对象物W的喷丸硬化加工(广义上为表面加工)。在喷丸处理室34内的下部设置有供处理对象物W载置的制品载置部36。
另外,在机壳32内的侧部设置有喷射装置(空气喷嘴式喷丸硬化加工机)40的喷嘴64。喷射装置40从喷嘴64喷射包含投射材料的压缩空气而使投射材料相对于喷丸处理室34的处理对象物W碰撞。以下,对喷射装置40简单地进行说明。
如图3的(B)所示,喷射装置40具备:投射材料箱42、定量供给装置44以及加压箱46。投射材料箱42经由定量供给装置44连接于加压箱46。定量供给装置44具有设置于其与加压箱46之间的提升阀44I。提升阀44I连接于控制单元26(参照图3的(A))。另外,在加压箱46安装有检测加压箱46内的投射材料的量的未图示的料面指示器。上述料面指示器连接于控制单元26(参照图3的(A))。控制单元26(参照图3的(A))在上述料面指示器检测出加压箱46内的投射材料的量不足规定值的情况下,以打开定量供给装置44的提升阀44I的方式进行控制。提升阀44I由驱动用缸(省略图示)驱动。提升阀44I的开闭由控制单元26(参照图3的(A))根据上述料面指示器的检测状态进行控制。在提升阀44I打开的状态下,从投射材料箱42经由定量供给装置44向加压箱46输送适量的投射材料。
在加压箱46的上部形成有空气流入口46A。在该空气流入口46A连接有连接配管48的一端部。连接配管48的另一端部连接于连接配管50的流路中间部。连接配管50的流路上游侧(图中右侧)的一端部连接于压缩空气的供给用的压缩机52(压缩空气供给装置)。即,加压箱46经由连接配管48、50连接于压缩机52。压缩机52连接于控制单元26(参照图3的(A))。另外,在连接配管48的流路中间部设置有空气流量控制阀54(电空比例阀)。将该空气流量控制阀54打开,由此将来自压缩机52的压缩空气向加压箱46内供给。由此,能够对加压箱46内进行加压。
另外,在加压箱46的下部形成有设置有截留闸门56的喷丸流出口46B。在该喷丸流出口46B连接有连接配管58的一端部。连接配管58的另一端部连接于连接配管50的流路中间部。在连接配管58的流路中间部设置有喷丸流量控制阀60。作为喷丸流量控制阀60,例如应用电磁阀和混合阀等。连接配管50的与连接配管58的合流部构成混合部50A。在连接配管50中,在比混合部50A靠流路上游侧(图中右侧)且在比与连接配管48的连接部靠流路下游侧(图中左侧)的位置,设置有空气流量控制阀62(电空比例阀)。
即,在将加压箱46内加压的状态下,将截留闸门56和喷丸流量控制阀60打开,并且将空气流量控制阀62打开的情况下,从加压箱46供给的投射材料与从压缩机52供给的压缩空气在混合部50A混合,流向连接配管50的流路下游侧(图中左侧)。
在连接配管50的流路下游侧的端部连接有喷射用(喷丸硬化用)的喷嘴64。由此,流入混合部50A的投射材料在与压缩空气混合的状态下从喷嘴64的前端部喷射。空气流量控制阀54、62、截留闸门56以及喷丸流量控制阀60连接于图3的(A)所示的控制单元26。
在图3的(A)所示的控制单元26预先存储有用于通过喷射装置40对处理对象物W进行喷丸硬化处理(喷丸处理)的程序。表面处理加工装置10还具备连接于控制单元26的操作单元24。操作单元24能够输入对处理对象物W(参照图2)进行喷丸硬化处理时的喷丸处理条件的基准值(标准设定基准值)。操作单元24将与输入操作对应的信号输出至控制单元26。然后,控制单元26基于从操作单元24输出的信号、以及从磁性评价装置20和应力测定装置22输出的检查结果的信号,控制图3的(B)所示的压缩机52、空气流量控制阀54、62、截留闸门56以及喷丸流量控制阀60等。即,图3的(A)所示的控制单元26控制喷射装置40的喷丸处理条件,更具体而言控制投射材料的单位时间的排出量(流量)、喷射投射材料的情况下的喷射压、喷射的时机、或者加工时间等。
在本实施方式中,控制单元26在评价(判定)为不是上述的“不合格”的情况下,根据处理前检查部14E的检查结果设定对该检查对象的处理对象物W投射投射材料时的喷丸处理条件。具体而言,控制单元26对于判定为“合格”的检查对象的处理对象物W设定标准的喷丸处理条件(基准值)作为喷丸处理条件。控制单元26对于判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W设定修正了标准的喷丸处理条件(基准值)的喷丸处理条件。
即,控制单元26以对于判定为“合格”的检查对象的处理对象物W以标准的喷丸处理条件喷射(投射)投射材料的方式控制喷射装置40。控制单元26以对于判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W以修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件喷射(投射)投射材料的方式控制喷射装置40。若补充说明,则对于判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W中的应力测定装置22的检查结果稍微小于标准值(第二应力正常范围)的处理对象物W,为了补偿压缩残余应力,而例如利用以喷射压(投射压)提高的方式修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件喷射投射材料。与此相对,对于判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W中的应力测定装置22的检查结果稍微超过标准值(第二应力正常范围)的处理对象物W,为了避免压缩残余应力的过大的积蓄,而例如利用以喷射压(投射压)降低的方式修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件喷射投射材料。此外,喷射投射材料的情况下的喷射压通过控制图3的(B)所示的作为电空比例阀的空气流量控制阀54、62的输入值(空气流量控制阀54、62的开度)而能够进行增减。
虽省略详细说明,但制品载置部36在本实施方式中作为一个例子具有所谓多工作台的构造。即,在制品载置部36配置有公转工作台36A,并且在公转工作台36A上在公转工作台36A的同心圆上的位置配置有多个自转工作台36B。公转工作台36A具备装置上下方向的旋转轴35X。公转工作台36A能够绕旋转轴35X旋转(公转)。公转工作台36A配置于包含由喷射装置40喷射投射材料的喷射范围与喷射范围以外的非喷射范围的位置。另外,自转工作台36B的直径短于公转工作台36A的直径。自转工作台36B具备与公转工作台36A的旋转轴35X平行的旋转轴35Z。自转工作台36B能够绕旋转轴35Z旋转(自转)。
在自转工作台36B配置有处理对象物W。另外,在公转工作台36A的上述喷射范围的上方设置有未图示的按压机构。上述按压机构的按压部能够从上方按压自转工作台36B上的处理对象物W并与处理对象物W一同旋转。另外,使公转工作台36A旋转(公转)的公转驱动机构(省略图示)和使自转工作台36B旋转(自转)的自转驱动机构(省略图示)分别连接于控制单元26(参照图3的(A))。公转驱动机构和自转驱动机构的工作分别由控制单元26(参照图3的(A))控制。控制这些机构,由此控制作为喷丸处理条件之一的相对于处理对象物W的相对的投射位置。
如图2所示,表面处理加工装置10具备:搬出侧输送带66、处理后检查区域68、两个检查台70A、70B、6轴机器人72、磁性评价装置74以及应力测定装置76。搬出侧输送带66将载置于搬出侧输送带66上的处理对象物W向规定的输送方向(参照箭头X2)输送。搬出侧输送带66的输送方向设定为与搬入侧输送带12的输送方向(参照箭头X1)相同的方向。在搬出侧输送带66的输送方向中央设置有处理后检查区域68。在该处理后检查区域68以横跨搬出侧输送带66的方式设置有两个检查台70A、70B。在处理后检查区域68的搬出侧输送带66的侧面配置有6轴机器人72。
6轴机器人72为能够吊起处理对象物W并使其移动的机器人。6轴机器人72能使处理对象物W移动并配置于检查台70A、70B之上(换句话说检查位置)。即,6轴机器人72能够使配置于搬出侧输送带66之上的处理对象物W移动并配置于检查台70A之上、以及使配置于检查台70A之上的处理对象物W移动并配置于检查台70B之上。另外,6轴机器人72能够使配置于检查台70B之上的处理对象物W移动并配置于搬出侧输送带66之上(下游侧)、以及将配置于检查台70B之上的处理对象物W取出至表面处理工序的生产线外。
另外,在一个检查台70A设置有磁性评价装置74作为检查装置。在另一个检查台70B邻接配置有应力测定装置76作为检查装置。磁性评价装置74和应力测定装置76构成处理后检查部68E(第一检查部)。此外,在本实施方式中,磁性评价装置74配置于比应力测定装置76靠输送方向(参照箭头X2)的上游,但应力测定装置76也可以配置于比磁性评价装置74靠输送方向(参照箭头X2)的上游。
磁性评价装置74检查配置于检查台70A之上的处理对象物W的加工对象部的整体的表面层的状态。磁性评价装置74例如利用涡流对处理对象物W的不均匀的有无和金属组织的状态进行评价。磁性评价装置74也可以输出表示电压值的信号作为在磁性评价装置74进行的检查的结果。本实施方式的磁性评价装置74评价(判定)在磁性评价装置74进行的检查的结果是否在预先决定的第一磁性正常范围(关于磁性的第一正常范围)内。磁性评价装置74将表示其评价结果的信号输出至控制单元26(参照图3的(A))。此外,第一磁性正常范围可以与第二磁性正常范围相同,也可以不同。
应力测定装置76使用X射线衍射法测定配置于检查台70B之上的处理对象物W的残余应力。本实施方式的应力测定装置76仅测定被指定的测定点的残余应力,而不测定处理对象物W的整体的应力状态。应力测定装置76将表示应力值的信号作为其测定结果(检查结果)输出至控制单元26(参照图3的(A))。在本实施方式中,处理后检查区域68的磁性评价装置74具有与处理前检查区域14的磁性评价装置20相同的结构。处理后检查区域68的应力测定装置76具有与处理前检查区域14的应力测定装置22相同的结构。
如图3的(A)所示,磁性评价装置74、应力测定装置76以及6轴机器人72连接于控制单元26。控制单元26从磁性评价装置74接收磁性评价装置74的评价结果,从应力测定装置76接收应力测定装置76的检查结果。磁性评价装置74的评价结果是表示磁性评价装置74的检查结果是否在预先决定的第一磁性正常范围(关于磁性的第一正常范围)内的信息。磁性评价装置74的检查结果是否在第一磁性正常范围内的评价通过后述的判断机构96进行。控制单元26判定(评价)应力测定装置76的检查结果是否在预先决定的第一应力允许范围内(关于应力的第一允许范围)、和应力测定装置76的检查结果是否在预先决定的第一应力正常范围内(关于应力的第一正常范围)。此外,第一应力允许范围可以与第二应力允许范围相同,也可以不同。另外,第一应力正常范围可以与第二应力正常范围相同,也可以不同。第一应力正常范围也被称为应力标准范围。
若磁性评价装置74和应力测定装置76的检查结果均在第一正常范围内(处理后检查部68E的检查结果在预先决定的第一正常范围内),则控制单元26评价(判定)为“合格”。若磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围内,并且应力测定装置76的检查结果虽超出第一应力正常范围但在第一应力允许范围内,则控制单元26评价(判定)为“追加工对象”。若磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围外,或者应力测定装置76的检查结果在第一应力允许范围外,则控制单元26评价(判定)为“不合格”(在本实施方式中为废弃对象)。
即,在磁性评价装置74的检查结果在预先决定的第一磁性正常范围内,并且应力测定装置76的检查结果在预先决定的第一应力正常范围内的情况下,控制单元26评价为“合格”。在磁性评价装置74的检查结果在预先决定的第一磁性正常范围外的情况下,或者在应力测定装置76的检查结果在预先决定的第一应力允许范围外的情况下,控制单元26评价为“不合格”。若磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围内,应力测定装置76的检查结果在第一应力正常范围外,并且在第一应力允许范围内,则控制单元26评价为“追加工对象”。
控制单元26在“合格”的情况下,以使处理对象物W返回搬出侧输送带66(参照图2)的方式控制6轴机器人72。控制单元26在“不合格”的情况下,以将处理对象物W取出至表面处理工序的生产线外的方式控制6轴机器人72。返回搬出侧输送带66(参照图2)的处理对象物W流向下一个工序。控制单元26在“追加工对象”的情况下,以该处理对象物W为对象,根据处理后检查部68E的检查结果,设定修正了标准的喷丸处理条件(基准值)的喷丸处理条件。控制单元26以将判定为“追加工对象”的处理对象物W载置于返回用输送带(省略图示)上的方式控制6轴机器人72。返回用输送带与搬入侧输送带12(参照图2)和搬出侧输送带66(参照图2)平行设置,将载置于返回用输送带上的处理对象物W输送至喷丸硬化加工装置30(参照图2)的正面。被返回用输送带输送的处理对象物W与被搬入侧输送带12输送的未处理的处理对象物W相同,被搬入搬出装载机28(参照图2)搬入机壳32(参照图2)中。控制单元26针对判定为“追加工对象”的处理对象物W,以在修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件下喷射(投射)投射材料的方式控制喷射装置40。由此,喷射装置40针对评价为“追加工对象”的处理对象物W再次进行投射投射材料的喷丸处理。
另外,控制单元26将磁性评价装置74和应力测定装置76的检查结果存储于存储装置。控制单元26针对存储于存储装置的最近的例如几十天(或者几天)或者几周(在本实施方式中作为一个例子为20天)的处理后检查部68E(参照图2,后述的处理后检查工序)的基于应力测定装置76的检查结果(数据),在运算处理装置中运算每一天(广义上为“每个规定期间”)的平均值。以下,将该平均值也简称为“应力平均值”。在运算应力平均值时,排除处理后检查部68E的基于应力测定装置76的检查结果中的进行了后述的重新喷丸处理(经由追加工工序)的处理对象物W的检查结果。此外,也可以不排除进行了重新喷丸处理的处理对象物W的检查结果。
控制单元26进一步在运算处理装置中将应力平均值与应力标准中值(第一应力正常范围的中值)的差运算为偏离量。控制单元26在运算处理装置中,根据日(横轴)与每日偏离量(纵轴)通过最小二乘法计算表示上述偏离量的增减倾向(随时间变化的倾向)的一次式的斜率与截距。控制单元26判断应力测定装置76的检查结果是否处于超出第一应力正常范围(应力的第一正常范围)的倾向,来作为中长期的倾向。控制单元26将预测为应力平均值超出预先设定的第一应力正常范围(应力的第一正常范围)的日期(广义上为“时期”)计算为预测日。而且,控制单元26在后述的规定的时机,基于处理后检查部68E(应力测定装置76)的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制处理后检查部68E(应力测定装置76)的检查结果成为第一应力正常范围外的比例的方式重新设定喷丸处理条件的基准值(标准设定基准值)。此外,第一应力正常范围可以与第二应力正常范围相同,也可以不同。
(磁性评价装置20、74)
接下来,参照图4的(A)和图4的(B),对磁性评价装置20、74进行说明。图4的(A)示出了磁性评价装置20(表面特性检查装置)的电路构成。图4的(B)以透视状态的立体图示出了磁性评价装置20的检查检测器86的结构。此外,图2所示的磁性评价装置20和磁性评价装置74为相同的装置结构,因此对图4的(A)的磁性评价装置代表性地标注附图标记20。
如图4的(A)所示,磁性评价装置20具备:交流电源78、交流电桥电路80以及评价装置90。交流电源78能够向交流电桥电路80供给具有可变频率的交流电。
交流电桥电路80具备:可变电阻器82、以对成为被检体(检查对象)的处理对象物W(以下,适当地省略为“被检体W”)激发涡流的方式配置线圈的检查检测器86以及对成为与来自检查检测器86的输出进行比较时的基准的基准状态进行检测的基准检测器84。可变电阻器82能够将电阻R A以分配比γ分配为电阻R1与电阻R2。分配比γ可变。电阻R1和电阻R2与基准检测器84和检查检测器86一同构成电桥电路。在本实施方式中,点A和点B连接于磁性评价装置20的交流电源78,点C和点D连接于放大器91。点A是分配电阻R1与电阻R2的点。点B位于基准检测器84与检查检测器86之间。点C位于电阻R1与基准检测器84之间。点D位于电阻R2与检查检测器86之间。另外,为了减少噪声,而将基准检测器84和检查检测器86侧接地。此外,可变电阻器82和基准检测器84作为一个例子配置于电路基板88上。
评价装置90具备:放大器91、绝对值电路92、低通滤波器(LPF)93、相位比较器94、频率调整器95、判断机构96、显示机构97以及温度测定机构98。放大器91放大从交流电桥电路80输出的电压信号。绝对值电路92进行全波整流。LPF93进行直流转换。相位比较器94比较从交流电源78供给的交流电压与从放大器91输出的电压的相位。频率调整器95调整从交流电源78供给的交流电压的频率。判断机构96进行将电阻R1与电阻R2的分配最佳化的非平衡调整。另外,判断机构96将来自LPF93的输出作为磁性评价装置20、74的检查结果接收。判断机构96基于该检查结果判断处理对象物W的表面状态的优劣。具体而言,判断机构96评价(判定)该检查结果是否在预先决定的第二磁性正常范围内或者第一磁性正常范围内。若处理对象物W的表面状态为均质的状态,则磁性评价装置20、74的检查结果成为第二磁性正常范围内或者第一磁性正常范围内。显示机构97显示和警告判断机构96的评价结果。温度测定机构98检测评价位置的温度。
放大器91连接于点C和点D。在放大器91输入有点C与点D之间的电位差。放大器91的输出连接于绝对值电路92。绝对值电路92的输出连接于LPF93。LPF93的输出连接于判断机构96。相位比较器94连接于交流电源78、放大器91以及判断机构96。频率调整器95连接于交流电源78和放大器91。另外,判断机构96输出控制信号,由此能够变更交流电桥电路80的点A的位置、即变更电阻R1与电阻R2的分配比γ。
温度测定机构98由非接触式的红外传感器或者热电偶等构成,将被检体W的表面的温度信号输出至判断机构96。判断机构96在由温度测定机构98检测出的被检体W的温度在规定范围内的情况下,判断被检体W的表面处理状态的优劣。判断机构96在由温度测定机构98检测出的温度在规定范围外的情况下,不进行被检体(处理对象物)W的表面处理状态的优劣的判断。
检查检测器86和基准检测器84具有相同的结构。作为这些检查检测器86和基准检测器84,使用在能够供被检体W的评价部插通的芯部的外周卷绕线圈而形成的检测器。该检测器使线圈与被检体W的表面对置并接近,由此能够对被检体W激发涡流。即,该线圈以包围被检体W的表面特性检查区域的方式被卷绕,与被检体W的表面特性检查区域对置。这里,包围被检体W的表面特性检查区域是指包含通过至少包围(以包裹的方式围住)表面特性检查区域的一部分而对表面特性检查区域激发涡流的情况。
如图4的(B)所示,检查检测器86具备芯部86A与线圈86B。芯部86A呈圆筒状,配置为覆盖被检体W(在图中示意性地图示为圆柱体)。线圈86B由卷绕于芯部86A的外周面的漆包铜线构成。此外,在本实施方式中,以包围卷绕有线圈86B的芯部86A的方式,设置有圆筒状的磁屏蔽件86C。芯部86A由非磁性材料,例如树脂形成。此外,芯部86A的形状只要为能够将被检体W配置于内侧的形状,则也可以不是圆筒形状。另外,只要线圈86B能够维持形状,则检查检测器86也可以不具备芯部86A。
以线圈86B包围被检体W的检查对象面(表面特性检查区域),并且线圈86B与被检体W的检查对象面对置的方式配置有检查检测器86。在该状态下,若通过交流电源78(参照图4的(A))向线圈86B供给规定的频率的交流电力,则产生交流磁场。其结果,在被检体W的表面激发在与交流磁场交叉的方向流动的涡流。涡流与残余应力层的电磁特性对应地变化。因此,根据残余应力层的特性(表面处理状态),从放大器91(参照图4的(A))输出的输出波形(电压波形)的相位和振幅(阻抗)发生变化。通过该输出波形的变化,能够检测表面处理层的电磁特性,而进行检查。
即,图4的(A)所示的评价装置90基于来自交流电桥电路80的输出信号,评价被检体W的表面特性。此时,交流电桥电路80处于如下状态,即通过向交流电桥电路80供给交流电力,而检查检测器86检测被检体W的电磁特性,并且基准检测器84检测基准状态。评价装置90的判断机构96连接于控制单元26。判断机构96将与评价结果对应的信号输出至控制单元26。此外,判断机构96在由温度测定机构98检测出的温度在规定范围外而避免判断的情况下,将“无法检查”这样的主旨的信号输出至控制单元26。由此,判断机构96向控制单元26通知无法根据检查得出判定结果。
判断机构96将“无法检查”这样的主旨的信号输出至显示机构97。显示机构97接收该信号,显示和警告“无法检查”这样的主旨,作为判断机构96的评价结果。由此,例如,也可以在作业人员查点磁性评价装置20、74,根据需要改善动作环境后,使磁性评价装置20、74再次动作。另外,例如,作业人员也可以将评价装置90的检查结果无效化,使磁性评价装置20、74再次动作。由此,能够再次评价被检体W的表面特性。
<使用了磁性评价装置20的检查方法>
接下来,对使用了磁性评价装置20的检查方法进行概述。首先,在从交流电源78向交流电桥电路80供给交流电力的状态下,以对被检体W激发涡流的方式,相对于被检体W配置检查检测器86,或者相对于检查检测器86配置被检体W(配置工序)。即,以包围先前配置的被检体W的方式配置检查检测器86,或向先前配置的检查检测器86之中插入被检体W来进行配置。接下来,评价装置90基于从交流电桥电路80输出的输出信号,评价被检体W的表面特性(评价工序)。然后,从评价装置90向控制单元26输出评价出的结果。
此外,针对涡流的磁性评价,例如,能够应用日本特表2013-529286号公报、日本特表2015-525336号公报、或者国际公开第2015/107725号小册子等所公开的装置进行磁性评价。
(针对应力测定装置22、76)
接下来,参照图5~图9的(B),对应力测定装置22、76进行说明。此外,图2所示的应力测定装置22和应力测定装置76为相同的装置结构,因此对图5的应力测定装置代表性地标注附图标记22。
图5以示意的立体图示出了应力测定装置22的一部分。图6以侧视简化示出了应力测定装置22的一部分。如图5所示,应力测定装置22具备装置主体100和控制装置150。
装置主体100为箱状的壳体。在本实施方式中,在装置主体100的内部收容有X射线产生源102。X射线产生源102为具备X射线管并产生规定波长的X射线的装置。在本实施方式中,X射线产生源102固定于装置主体100。在应力测定装置22中,配合检查对象的处理对象物W(以下,适当地省略为“检查对象物W”。)使用适当的波长的X射线。在装置主体100的前表面100F形成有X射线照射用的窗(省略图示)。在X射线产生源102产生的X射线经由上述窗向检查对象物W照射。此外,在图5和图6中,X射线从X射线产生源102向检查对象物W的路径和照射方向(入射方向)由附带箭头的线Xa表示。
装置主体100具备第一检测元件106和第二检测元件108。第一检测元件106和第二检测元件108在这里配置于装置主体100的前表面100F侧。第一检测元件106和第二检测元件108分别检测检查对象物W的衍射X射线的强度。第一检测元件106为0维的X射线强度测定元件。0维是指在元件的配置位置测定X射线的强度。换句话说,第一检测元件106与将多个元件沿着直线配置的1维的生产线传感器和将多个元件配置为平面的二维的成像板不同。第二检测元件108也为0维的X射线强度测定元件。第作为一检测元件106和第二检测元件108,例如使用闪烁计数器。
装置主体100具备使第一检测元件106和第二检测元件108分别沿着与X射线的入射方向正交的方向(参照箭头X3方向)移动的移动机构120。如图6所示,移动机构120具有位移驱动用的电动马达122和滚珠丝杠机构124。
电动马达122固定于装置主体100。滚珠丝杠机构124具有:沿着与X射线的入射方向正交的方向(参照箭头X3方向)延伸的直线状的螺杆126、与该螺杆126旋合的第一螺母128以及第二螺母130。螺杆126被支承为能够绕其轴线旋转。若驱动电动马达122,则经由驱动力传递机构(省略图示)传递驱动力,由此螺杆126绕自身的轴线旋转。此外,螺杆126配置于相对于来自X射线产生源102的入射X射线在横向(图6的与纸面垂直的方向)偏移的位置。在第一螺母128固定有第一滑块132。在第二螺母130固定有第二滑块134。第一滑块132和第二滑块134被一对轨道136(参照图5)支承为能够沿一对轨道136的延伸方向滑动。一对轨道136设置于装置主体100的前表面100F,并沿与螺杆126平行的方向(与X射线的入射方向正交的方向)延伸。此外,在图5中示意性地表示一对轨道136,但一对轨道136能够应用公知的一对轨道。
如图6所示,在第一滑块132固定有第一检测元件106。在第二滑块134固定有第二检测元件108。若驱动电动马达122,则第一螺母128以及第一滑块132、和第二螺母130以及第二滑块134相对于螺杆126沿其轴线方向相对移动。由此,第一检测元件106和第二检测元件108分别同步向与X射线的入射方向正交的方向(参照箭头X3方向)移动。即,通过移动机构120,第一检测元件106和第二检测元件108能够在直线上变更X射线强度的检测位置。
第一检测元件106在第一检测位置检测检查对象物W的衍射X射线的强度。第二检测元件108在与第一检测位置不同的第二检测位置检测检查对象物W的衍射X射线的强度。第一检测位置和第二检测位置例如能够根据检查对象物W的材料和焦距进行变化。在本实施方式中,第一检测元件106和第二检测元件108同步移动预先设定的相同的距离。预先设定的距离是能够获得所需的衍射强度分布的范围的距离。
移动机构120连接于图5所示的控制装置150。控制装置150例如由具备CPU、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)以及HDD(Hard Disk Drive)等的通用的计算机构成。控制装置150具备处理装置152、输入装置154(例如键盘和鼠标)以及输出装置156(例如显示器)。如图6所示,处理装置152具备输入输出部160、移动控制部162、应力计算部164以及存储部166。
输入输出部160是网络卡等的通信设备和图形卡等的输入输出装置。例如,输入输出部160以能够通信的方式与电动马达122连接。输入输出部160例如以能够通信的方式与图5所示的输入装置154和输出装置156连接。另外,图6所示的输入输出部160连接于X射线产生源102、第一检测元件106以及第二检测元件108。后述的移动控制部162和应力计算部164经由输入输出部160与各构成要素进行信息的交换。
移动控制部162使移动机构120驱动(通过控制移动机构120的驱动),由此控制第一检测元件106和第二检测元件108各自的检测位置。移动控制部162预先取得基于构成检查对象物W的材料而决定的峰值出现角度,以包含峰值出现角度的方式控制第一检测元件106和第二检测元件108各自的检测位置。将基于构成检查对象物W的材料而决定的峰值出现位置存储于存储部166。另外,应力计算部164通过移动机构120使第一检测元件106和第二检测元件108分别移动,由此基于分别检测出的衍射X射线的强度峰值,计算检查对象物W的残余应力。以下,对残余应力的计算详细地进行说明。
图7是用于对本实施方式的应力测定装置22的检测位置进行说明的简图。在图7中,示出了相对于检查对象物W照射入射X射线XIN,以衍射角2θ输出衍射X射线的情况。在该情况下,在规定平面PL中通过衍射X射线描绘衍射环R。这里,在本实施方式中,以在与衍射X射线的衍射环的0°对应的检测位置、以及与衍射X射线的衍射环的180°对应的检测位置分别出现强度峰值并取得该部分(换句话说成为对称的点)的衍射强度的情况为例。
图8是用于对衍射环进行说明的简图。如图7和图8所示,在与衍射环R的0°对应的第一检测位置P1,检测衍射X射线XR1。在与衍射环R的180°对应的第二检测位置P2,检测衍射X射线XR2。在该情况下,移动控制部162(参照图6)以第一检测元件106(参照图6)在包含与衍射环R的0°对应的第一检测位置P1的范围移动的方式进行设定。相同地,移动控制部162(参照图6)以第二检测元件108(参照图6)在包含与衍射环R的180°对应的第二检测位置P2的范围移动的方式进行设定。由此,能够通过一次X射线的照射获得2个角度的衍射X射线,而获得两个X射线衍射强度分布。
应力计算部164(参照图6)基于由第一检测位置P1和第二检测位置P2分别检测出的X射线衍射强度分布(角度和强度的关系),取得衍射峰值。这里,能够获得与衍射环R的0°对应的强度峰值以及与衍射环R的180°对应的强度峰值这两个强度峰值。图8所示的双点划线的衍射环RR是在检查对象物W不存在残余应力的情况下的衍射环。在存在残余应力的情况下的衍射环R中,与不存在残余应力的情况下的衍射环RR相比,中心位置根据残余应力偏移。
应力计算部164(参照图6)利用该差计算残余应力值。例如,应力计算部164(参照图6)使用cosα法计算残余应力值。在cosα法中,从ε-cosα线图的斜率获得残余应力。ε-cosα线图表示cosα(α:衍射中心角)、与使用衍射环上的四个位置(α,π+α,-α,π-α)的应变(εα,επ+α,ε-α,επ-α)表示的应变ε的关系。
应力计算部164(参照图6)使用α=0°、α=180°这二点计算ε-cosα线图的斜率(一次函数的斜率)。然后,应力计算部164(参照图6)将一次函数的斜率乘以X射线应力测定乘数而获得残余应力。X射线应力测定乘数是由杨氏模量、泊松比、布拉格角的余角以及X射线入射角而决定的常量,预先存储于图6所示的存储部166。应力计算部164将计算出的残余应力值经由输入输出部160向控制单元26输出。此外,由应力计算部164计算出的残余应力值可以向控制单元26输出,并且存储于存储部166,也可以向输出装置156(参照图5)输出。
<使用了应力测定装置22的残余应力测定方法>
接下来,对使用了应力测定装置22的残余应力测定方法进行说明。图9的(A)和图9的(B)是表示本实施方式的残余应力测定方法的流程图。
首先,执行残余应力测定前的调整处理。图9的(A)是表示残余应力测定前的调整处理的流程图。如图9的(A)所示,首先,执行角度调整处理(步骤S240)。在该处理中,调整入射X射线相对于检查对象物W的角度。例如,如图6所示,使装置主体100倾斜而调整倾斜角θ1,由此调整入射X射线的角度。此外,作为一个例子,使装置主体100倾斜的处理由另外的装置(控制部和促动器)进行。通过图9的(A)所示的角度调整处理(步骤S240),将测定中的入射角度固定为规定角度(单一角度)。
接下来,执行焦点调整处理(步骤S242)。在该处理中,调整入射X射线相对于检查对象物W的焦点。例如,变更装置主体100(参照图6)的位置,由此调整入射X射线的焦点。此外,作为一个例子,变更高度和位置的处理由另外的装置(控制部和促动器)进行。
若图9的(A)所示的流程图结束,则应力测定装置22成为能够测定检查对象物W的表面侧的残余应力的状况。图9的(B)是表示检查对象物W的表面侧的残余应力的测定方法的流程图。
如图9的(B)所示,首先执行X射线照射处理(步骤S250:X射线照射工序)。在该X射线照射处理(步骤S250)中,从X射线产生源102向检查对象物W照射X射线。接下来,在该X射线照射处理(步骤S250)的执行中,执行测定处理(步骤S252:移动控制工序)。在该测定处理(步骤S252)中,通过移动控制部162的控制使移动机构120驱动而使第一检测元件106和第二检测元件108移动(移动控制工序),基于移动中的第一检测元件106和第二检测元件108的检测结果,获得两个X射线衍射强度分布。在该工序中,使第一检测元件106的移动与第二检测元件108的移动同步。也可以在测定处理(步骤S252)结束的情况下,结束X射线的照射。
接下来,执行残余应力计算处理(步骤S254:应力计算工序)。在该残余应力计算处理(步骤S254)中,基于在测定处理(步骤S252:移动控制工序)的执行中第一检测元件106和第二检测元件108分别检测出的检查对象物W的衍射X射线的强度峰值,计算检查对象物W的残余应力。即,在残余应力计算处理(步骤S254)中,通过应力计算部164,基于在移动中获得的两个X射线衍射强度分布,取得两个强度峰值。然后,通过应力计算部164,计算ε-cosα线图的斜率,并乘以X射线应力测定乘数而计算残余应力。最后,将由应力计算部164计算出的残余应力向控制单元26(参照图3的(A))输出(步骤S256)。
以上,图9的(B)所示的流程图结束。执行图9的(B)所示的控制处理,由此能够使用使第一检测元件106和第二检测元件108移动而获得的数据来计算残余应力,将计算出的残余应力向控制单元26(参照图3的(A))输出。
如以上那样,在图6所示的应力测定装置22中,具备在第一检测位置P1(参照图7)检测衍射X射线的强度的第一检测元件106、和在与第一检测位置P1(参照图7)不同的第二检测位置P2(参照图7)检测衍射X射线的强度的第二检测元件108,因此能够以一次的X射线的照射(单一角度的照射)获得两个角度的衍射X射线。另外,第一检测元件106和第二检测元件108分别沿着与X射线的入射方向正交的方向移动,由此能够针对每个元件取得X射线强度分布(衍射峰值)。另外,至少取得两个衍射峰,由此能够计算检查对象物W的残余应力。因此,无需使成像板旋转而取得衍射环的全部的数据。因此,与以往的残余应力测定装置相比,能够实现残余应力的测定时间的缩短。
另外,本实施方式的应力测定装置22无需具备使成像板旋转的机构和读出机构。因此,应力测定装置22与具备这样的机构的残余应力测定装置相比,简化且轻型,因此能够形成容易设置、容易组装于其他的机械的构造。另外,在应力测定装置22中,装置结构简化,由此与以往的残余应力测定装置相比,能够减少装置的制造成本。
另外,移动控制部162使第一检测元件106的移动与第二检测元件108的移动同步,由此与分别控制第一检测元件106与第二检测元件108的情况相比,能够实现残余应力的测定时间的缩短。
(针对使用了表面处理加工装置10的表面处理加工方法)
接下来,参照图1的(A)和图1的(B)所示的流程图、图2等,对使用了图2所示的表面处理加工装置10的表面处理加工方法进行说明。表面处理加工装置10包含图4的(A)等所示的磁性评价装置20、图5等所示的应力测定装置22以及图3的(B)等所示的喷丸硬化加工装置30等。此外,作为搬入到图2所示的表面处理加工装置10前的处理对象物W,以通过塑性加工和机械加工而形成制品形状的处理对象物(制品)为一个例子进行热处理加工。
搬入到图2所示的表面处理加工装置10的处理对象物W载置于搬入侧输送带12上被输送。若处理对象物W到达处理前检查区域14,则通过6轴机器人18配置于检查台16A之上而被磁性评价装置20检查。之后,处理对象物W通过6轴机器人18配置于检查台16B之上并被应力测定装置22检查。
即,在检查台16A、16B之上,执行图1的(A)的步骤S200所示的喷丸处理前的检查,换句话说处理前检查工序(第二检查工序)。在该处理前检查工序中,对进行向处理对象物W投射投射材料的喷丸处理前的该处理对象物W的表面侧的状态进行非破坏检查。在该检查结果超出预先决定的第二允许范围的情况下,评价为“不合格”。
首先,在图2所示的检查台16A之上,进行磁性评价装置20通过涡流对处理对象物W的表面侧进行磁性评价的检查。具体的检查方法如上所述。在磁性评价装置20中,判断机构96基于检查结果判断表面状态的优劣。磁性评价装置20将检查结果(即,判断机构96的评价结果)输出至控制单元26(参照图3的(A))。接下来,在检查台16B之上,应力测定装置22使用X射线衍射法测定处理对象物W的表面侧的残余应力。具体的测定方法如上所述。应力测定装置22将测定结果输出至控制单元26(参照图3的(A))。控制单元26基于磁性评价装置20和应力测定装置22的检查结果,如上所述进行“合格”、“有条件的合格”以及“不合格”中的任一个的评价。
在图1的(A)所示的步骤S202中,控制单元26判定处理对象物W是否为“不合格”。在步骤S202的判定为肯定的情况下,控制单元26的处理移至步骤S206,在步骤S202的判定为否定的情况下移至步骤S204。在步骤S206中,控制单元26以将处理对象物W取出至表面处理工序的生产线外的方式控制图2所示的6轴机器人18。被取出至生产线外的处理对象物W被废弃处理。换句话说,在处理前检查工序中评价为“不合格”的处理对象物W预先从喷丸处理的对象被排除。由此,能够避免不必要的喷丸硬化加工(不良制品的加工)。
在图1的(A)所示的步骤S204中,控制单元26判定处理对象物W是否为“合格”。在步骤S204的判定为否定的情况下,控制单元26的处理移至步骤S210,在步骤S204的判定为肯定的情况下移至步骤S208。在步骤S208和步骤S210中,执行条件设定工序。在处理前检查工序后被执行的条件设定工序中,控制单元26将在处理前检查工序中评价为“并非不合格”的处理对象物W作为对象,根据处理前检查工序中的检查结果设定喷丸处理条件。
在步骤S210中,作为判定为“有条件的合格”的处理对象物W的喷丸处理条件,控制单元26设定(前馈控制)修正了标准的喷丸处理条件的条件(进行了调整的条件)(条件设定工序)。换句话说,与个别的喷丸硬化加工前的处理对象物W(制品)的性状相配合,而个别地(针对每一制品)调整喷丸处理条件。由此,能够将在保持标准的喷丸处理条件来进行加工的情况下可能成为不合格品的处理对象物W设为合格品。由此,能够减少被废弃处置的处理对象物W。因此,能够提高生产率。
对判定为“有条件的合格”的处理对象物W的喷丸处理条件的修正(调整)更加具体地进行说明。在本实施方式中,作为一个例子,对喷丸处理条件中的喷射投射材料的情况下的喷射压设定修正了的条件。该喷丸处理条件的修正条件(修正值)如以下那样被运算。首先,在控制单元26的运算处理装置中,读出预先存储于其存储部的包含运算式的程序,并在存储器中展开。接下来,通过CPU执行在存储器中展开的该程序。由此,运算修正条件。运算式为包含喷丸处理条件的基准值的式子。此外,作为变形例,也可以使包含条件辨别的程序预先存储于控制单元26的运算处理装置,执行该程序,由此决定喷丸处理条件的修正条件。
另一方面,在步骤S208中,作为判定为“合格”的处理对象物W的喷丸处理条件,控制单元26保持原样地设定标准的喷丸处理条件。能够通过步骤S210和步骤S208进行与处理对象物W对应的喷丸加工。
判定为“合格”或者“有条件的合格”的处理对象物W通过图2所示的6轴机器人18从检查台16B之上移动至搬入侧输送带12上。之后,处理对象物W在搬入侧输送带12的下游侧通过搬入搬出装载机28搬入喷丸硬化加工装置30的机壳32之中。
在喷丸硬化加工装置30的机壳32之中,执行图1的(A)所示的步骤S212,即喷丸处理工序。在条件设定工序之后被执行的喷丸处理工序中,进行图3的(B)所示的喷丸硬化加工装置30的喷射装置40对处理对象物W投射投射材料的喷丸处理。喷丸处理工序中的喷丸处理条件将在处理前检查工序中由控制单元26评价为“并非不合格”的处理对象物W作为对象,在条件设定工序中由控制单元26设定。
这里,对喷丸处理进行概述。作为喷丸处理,例如存在喷丸硬化(加工)和喷丸喷砂(加工)。在这些喷丸处理中,例如将几十μm至几mm左右的大致球形的投射材料(喷丸(包含磨粒))朝向处理对象物W以高速撞击。由此,能够获得处理对象物W的部件表面层的改善效果。喷丸硬化加工目的在于用于改善反复承受负载的部件的疲劳强度(耐久性)等。作为反复承受负载的部件,例如列举汽车、飞机、船舶、建筑机械、加工机械以及钢构造物等。喷丸硬化加工若未正确地实施,则不对部件赋予成为目标的表面硬度、硬度分布以及压缩残余应力等,往往部件也会提前破坏。因此,为了维持适当的加工,需要在进行充分的管理的基础上实施喷丸硬化加工。另外,喷丸喷砂加工使用于对相同的加工品,例如除去锈以及鳞片等表面附着物、调整表面粗糙度等的表面形状、提高涂装和涂敷被膜等的紧贴性、或者确保钢构造物的摩擦结合部的适当的摩耗系数。因此,需要与喷丸硬化加工相同地在进行充分的管理的基础上实施喷丸喷砂加工。此外,本实施方式的喷丸处理的加工为喷丸硬化加工。
被喷丸处理了的处理对象物W通过图2所示的搬入搬出装载机28从喷丸硬化加工装置30的机壳32之中搬出至搬出侧输送带66的上游侧。处理对象物W通过搬出侧输送带66输送。若处理对象物W到达处理后检查区域68,则通过6轴机器人72配置于检查台70A之上而被磁性评价装置74检查。之后,处理对象物W通过6轴机器人72配置于检查台70B之上而被应力测定装置76检查。
即,在检查台70A、70B之上,执行图1的(A)的步骤S214所示的喷丸处理后的检查,换句话说处理后检查工序(第一检查工序)。在喷丸处理工序后的处理后检查工序中,对处理对象物W的表面侧的状态进行非破坏检查。若其检查结果在预先决定的第一正常范围内,则评价为“合格”,若超出预先决定的第一允许范围,则评价为“不合格”,若超出上述第一正常范围但在上述第一允许范围内,则评价为“追加工对象”。
在图2所示的检查台70A之上,进行磁性评价装置74通过涡流磁性评价处理对象物W的表面侧的检查。具体的检查方法如上所述。在磁性评价装置74中,判断机构96基于检查结果判断表面状态的优劣。磁性评价装置74将检查结果(即,判断机构96的评价结果)输出至控制单元26(参照图3的(A))。接下来,在检查台70B之上,应力测定装置76使用X射线衍射法测定处理对象物W的表面侧的残余应力。具体的测定方法如上所述。应力测定装置76将测定结果输出至控制单元26(参照图3的(A))。控制单元26基于磁性评价装置74和应力测定装置76的检查结果,如上所述进行“合格”、“不合格”以及“追加工对象”中的任一个的评价。
另外,在图1的(A)所示的步骤S214的接下来的步骤S216中,控制单元26将应力测定装置76的检查结果(测定值)存储于存储装置。在步骤S216的接下来的步骤S218中,控制单元26判定处理对象物W是否为“不合格”(即,处理后检查工序的检查结果是否在第一允许范围内)。在步骤S218的判定为肯定的情况下,控制单元26的处理移至步骤S222,在步骤S218的判定为否定的情况下,移至步骤S219。
在步骤S219中,控制单元26判定处理对象物W是否为“合格”(即,处理后检查工序的检查结果是否在第一正常范围内)。在步骤S219的判定为肯定的情况下,控制单元26的处理移至步骤S220。在步骤S219的判定为否定的情况下,控制单元26将处理对象物W判定为“追加工对象”。然后,控制单元26的处理移至步骤S208。在步骤S208中,执行条件设定工序。在处理后检查工序后被执行的条件设定工序中,以在处理后检查工序中评价为“追加工对象”的处理对象物W为对象,控制单元26设定标准的喷丸处理条件来作为喷丸处理条件。
判定为“追加工对象”的处理对象物W通过6轴机器人72、返回用输送带以及搬入搬出装载机28从检查台70B之上输送至喷丸硬化加工装置30。在喷丸硬化加工装置30中,执行步骤S212,即喷丸处理工序。这里,以在步骤S208的条件设定工序中设定的喷丸处理条件进行喷丸处理。由此,针对判定为“追加工对象”的处理对象物W,执行追加工工序。此外,作为判定为“追加工对象”的处理对象物W的喷丸处理条件,也可以设定修正了标准的喷丸处理条件的条件(前馈控制)。换句话说,在步骤S219的判定为否定的情况下,控制单元26的处理也可以移至步骤S210。在该情况下,与个别的重新喷丸硬化加工前的处理对象物W的性状相配合,个别地进行喷丸处理条件的调整。因此,能够将在保持标准的喷丸处理条件进行了重新喷丸加工的情况下可能成为不合格品的处理对象物W设为合格品。由此,能够减少被废弃处置的处理对象物W,因此能够提高生产率。判定为“追加工对象”的处理对象物W的喷丸处理条件的修正(调整)的详情与判定为“有条件的合格”的处理对象物W的情况相同,因此省略说明。
在步骤S222中,控制单元26以将处理对象物W取出至表面处理工序的生产线外的方式控制图2所示的6轴机器人72。被取出至生产线外的处理对象物W被废弃处理。另外,判定为“合格”的处理对象物W通过6轴机器人72从检查台70B之上移动至搬出侧输送带66上。之后,处理对象物W通过搬出侧输送带66输送,由此向后工序输送。即,执行图1的(A)所示的步骤S220。
这样,根据本实施方式,在喷丸处理工序后被执行的处理后检查工序中,实施实际的处理对象物W的检查而非试验片。由此,能够直接判断是否对处理对象物W赋予喷丸硬化效果(喷丸处理的效果)。而且,能够防止不完全的处理对象物W流向比在表面处理加工装置10中被执行的工序靠后的工序。另外,在本实施方式中,在喷丸处理工序前设置有处理前检查工序。因此,能够在喷丸处理工序前辨别并除去不适于喷丸硬化加工(即,即使进行喷丸硬化加工也无法适当地赋予喷丸硬化效果)的处理对象物W。由此,能够提前地防止或者有效地抑制在喷丸处理工序中产生不合格品。
接下来,参照图1的(B),对喷丸处理条件的基准值(标准设定基准值)的重新设定处理,即基准值重新设定工序进行说明。作为一个例子,该处理在每天的加工开始前在控制单元26启动了时执行。
首先,在图1的(B)所示的步骤S230中,控制单元26判定是否需要重新设定喷丸处理条件的基准值。在本实施方式中作为一个例子,首先,控制单元26基于上述的应力平均值的随日期变化(广义上为“随时间变化”)的倾向,将应力平均值超出预先设定的第一应力正常范围(应力的第一正常范围)的日期(广义上为“时期”)预测为预测日。接下来,控制单元26判定步骤S230执行时是否为相对于预测日提早预先设定的天数(例如3天前)的日期以后。此外,计算预测日的方法如已叙述的那样,因此省略说明。控制单元26的处理在图1的(B)所示的步骤S230的判定为否定的情况下结束,在步骤S230的判定为肯定的情况下移至步骤S232。
在图1的(B)所示的步骤S232的基准值重新设定工序中,基于处理后检查工序中的应力测定装置76的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制在处理后检查工序中未评价为“合格”的比例(处理后检查部68E的检查结果成为第一正常范围外的比例)的方式由控制单元26重新设定喷丸处理条件的基准值。换句话说,在基准值重新设定工序中,将处理后检查工序中的检查结果反馈给喷丸处理条件的基准值。该基准值重新设定工序基于应力平均值的随日期变化的倾向,在预测日前被执行。由此,能够有效地增加在处理后检查工序中评价为“合格”的处理对象物W的数量。预测日的计算方法如上所述,因此省略说明。在本实施方式的基准值重新设定工序中,通过控制单元26重新设定喷丸处理条件中的作为一个例子而喷射投射材料的情况下的喷射压的基准值。
据此,能够进行与图3的(B)等所示的包含喷射装置40的喷丸硬化加工装置30的中长期的变动,即投射材料的粒径的变化、用于使投射材料加速的机构(喷嘴等)的形状变化、从压缩机供给的压缩空气的性状变化等的变动的倾向对应的修正。由此,能够有效地抑制下次以后的处理后检查工序中的“不合格”的比例。因此,能够抑制不必要的喷丸硬化加工。
如以上说明的那样,根据本实施方式的表面处理加工方法和表面处理加工装置10(参照图2),能够抑制不必要的喷丸加工,并且能够管理喷丸加工后的全部的处理对象物W的加工的程度。
这里,对上述实施方式的作用和效果进一步补充说明。作为喷丸硬化加工的品质管理的方法,公知有装置运转管理与制品管理。在装置运转管理中,监视加工装置的运转状态。在装置运转管理中,监视与投射材料的速度相关的参数(具体而言,在空气喷嘴式喷丸硬化加工中为喷射压,在离心式投射装置中为投射用的叶轮的转速)、投射材料的流量、加工时间、旋转工作台上的处理对象物W(制品)的转速以及旋转状态等。在装置运转管理中,加工装置在这些处于固定的规定值内的状态下运转,由此保证喷丸硬化加工的工序。与此相对,在制品管理中,针对实际加工的制品进行喷丸硬化效果的指标即压缩残余应力、硬度以及表面粗糙度等的测定。此外,作为装置运转管理与制品管理的中间角色,存在通过阿尔曼法测定喷丸硬化装置的加工程度的方法。利用阿尔曼法的方法是使用试验片的计测弯曲量的方法,能够推测装置的加工程度的再现性。然而,在利用阿尔曼法的方法中,无法管理对实物制品的加工程度。
然而,在装置运转管理中,止于仅监视装置的运转状况。因此,无法判断是否对被加工的制品赋予喷丸硬化效果。另外,进入喷丸硬化工序的处理对象物W(制品)的大多数被进行热处理等,需要成为能够通过喷丸硬化加工获得充分的效果的状态。然而,也存在因热处理状态的问题,而投入金属组织的状态不适当、不满足必要的表面硬度或者硬度分布的不适当的处理对象物W(制品)的可能性。即便为在装置运转管理中进行了良好的加工的制品,也可能存在不适于作为合格品的情况。另一方面,在制品管理中,喷丸硬化效果在表面和距表面几十μm~几百μm的范围内被赋予。因此,制品管理大多伴随着削出制品的内部来进行测定的破坏检查。另外,测定也耗费时间,因此通常止于检查加工批次中的一部分。
与此相对,在本实施方式的表面处理加工方法中,对处理对象物W进行全数检查。由此,能够管理进行了喷丸加工的全部的处理对象物W的加工的程度。如上述那样,存在因喷丸处理的加工不足,而未对处理对象物W赋予所希望的效果的情况。在这样的情况下,存在通过重新喷丸处理而对处理对象物W赋予所希望的效果的可能性。然而,若对因喷丸处理的加工不足以外的原因而未被赋予所希望的效果的处理对象物W一律进行重新喷丸处理,则生产率降低。根据本实施方式,对进行了喷丸处理的处理对象物W的表面侧的状态进行非破坏检查,将存在通过重新喷丸处理而被赋予所希望的效果的可能性的处理对象物W设为“追加工对象”。由此,能够抑制不必要的喷丸处理,并且增加被赋予所希望的效果的处理对象物W的数量。因此,能够提高生产率。
[第2实施方式]
接下来,引用图2,对第2实施方式的表面处理加工方法进行说明。应用于本实施方式的处理对象物W是板簧和盘簧等的薄物制品。另外,应用于本实施方式的表面处理加工装置的结构与图2所示的第1实施方式的表面处理加工装置10大致相同,但在代替磁性评价装置20、74而配置未图示的非接触式的激光位移仪,并且不配置处理前检查部14E的应力测定装置22这点上,与第1实施方式的表面处理加工装置10的结构不同。其他点与第1实施方式实际相同。
上述激光位移仪对处理对象物W的外形尺寸进行非破坏检查。薄物制品容易因喷丸硬化加工而变形。因此,配置有上述激光位移仪。处理前检查区域14的上述激光位移仪构成处理前检查部。处理后检查区域68的上述激光位移仪和应力测定装置76构成处理后检查部。
在处理前检查工序中,激光位移仪对进行喷丸处理前的处理对象物W的外形尺寸进行非破坏检查(测定初始应变)。在喷丸处理中,对处理对象物W投射投射材料。控制单元26接受激光位移仪的检查结果,在该检查结果超出预先决定的第二允许范围(第二位移允许范围)的情况下评价为“不合格”。在处理前检查工序后的条件设定工序中,以在处理前检查工序中评价为“不合格”的处理对象物W为对象,控制单元26根据处理前检查工序中的检查结果设定喷丸处理条件。具体而言,控制单元26基于成为目标的形状与初始应变量的差,增减喷丸处理条件中的加工时间,由此控制变形量。控制单元26以喷丸硬化加工后的处理对象物W的形状接近成为目标的形状的方式设定喷丸处理条件。在处理前检查工序后的喷丸处理工序中,与第1实施方式相同,进行以在处理前检查工序中评价为并非“不合格”的处理对象物W为对象,以在条件设定工序中设定的喷丸处理条件对处理对象物W投射投射材料的喷丸处理。
在喷丸处理工序后的处理后检查工序中,激光位移仪和应力测定装置76对处理对象物W的表面侧的状态和外形尺寸进行非破坏检查。控制单元26接收其检查结果,若在预先决定的第一正常范围(位移在第一位移正常范围,应力在第一应力正常范围)内,则评价为“合格”。即,在处理后检查工序中,为了辨别喷丸硬化加工后的形状是否适当,而通过上述激光位移仪测定加工后的应变。与此同时,应力测定装置76使用X射线衍射法测定处理对象物W的表面侧的残余应力。控制单元26(参照图3的(A))基于上述激光位移仪和应力测定装置76的检查结果,进行“合格”、“不合格”以及“追加工对象”中任一个的评价。补充说明,若上述激光位移仪和应力测定装置76的检查结果均在预先决定的第一正常范围内,则控制单元26(参照图3的(A))评价(判定)为“合格”。若上述激光位移仪的检查结果和应力测定装置76的检查结果中的至少一个在预先决定的第一允许范围(位移在第一位移允许范围,应力在第一应力允许范围)外,则控制单元26评价(判定)为“不合格”(废弃)。除此之外,控制单元26评价(判定)为“追加工对象”。
此外,在基准值重新设定工序中,与第1实施方式相同地,基于处理后检查工序中的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制在处理后检查工序中不评价为“合格”的比例(处理后检查工序中的检查结果成为第一正常范围外的比例)的方式重新设定喷丸处理条件的基准值。因此,能够增加在处理后检查工序中评价为“合格”的处理对象物W的数量。在本实施方式中,在基准值重新设定工序中重新设定的喷丸处理条件的基准值(标准设定基准值)是针对加工时间的基准值。
根据本实施方式,也能够获得与上述的第1实施方式大致相同的作用和效果。
此外,在处理对象物W的外径尺寸的测定中,只要能够测定每个处理对象物W的管理尺寸即可,也可以应用千分尺等接触式的测距仪等。另外,作为本实施方式的变形例,也可以在处理前检查工序中对处理对象物W的表面侧的状态和外形尺寸进行非破坏检查,在该检查结果超出预先决定的第二允许范围的情况下,控制单元26评价为“不合格”。换句话说,在处理前检查工序中,除了激光位移仪之外,例如,也可以进行磁性评价装置20或者应力测定装置22的非破坏检查。另外,作为本实施方式的其他的变形例,也可以在处理后检查工序中仅对处理对象物W的外形尺寸进行非破坏检查,若该检查结果在预先决定的第一正常范围内,则控制单元26评价为“合格”。
另外,在本实施方式中,不配置图2所示的处理前检查部14E的应力测定装置22,而配置处理后检查部68E的应力测定装置76。也可以不配置图2所示的处理后检查部68E的应力测定装置76,而配置处理前检查部14E的应力测定装置22。
[实施方式的补充说明]
此外,在上述实施方式中,作为投射单元,使用了具备喷射装置40(空气喷嘴式喷丸硬化加工机)的喷丸硬化加工装置30。作为投射单元,例如,也可以使用包含通过叶轮的旋转而以离心力加速投射投射材料的离心式投射装置的喷丸喷砂装置等其他投射单元。离心式投射装置为公知技术,因此省略详细说明。作为一个例子,离心式投射装置具备:校准量规、具备多个叶片的叶轮以及用于使上述叶轮旋转驱动的驱动马达。校准量规形成为圆筒状,向其内部供给投射材料。在校准量规的外周壁贯通形成有开口窗作为投射材料的排出部。多个叶片配置于校准量规的外周侧,绕校准量规的周向旋转。此外,在这样的离心式投射装置的情况下,例如控制驱动马达的每单位时间的转速,由此控制叶轮的每单位时间的转速。
另外,作为上述实施方式的变形例,也可以在处理前检查工序和处理后检查工序中的至少一方包含有测定成为检查对象的处理对象物W的表面侧的色调的检查、和测定成为检查对象的处理对象物W的表面粗糙度的检查中的至少一个。
在处理前检查工序和处理后检查工序中的至少一方中进行测定处理对象物W的表面粗糙度的检查的情况下,除了触针式的表面粗糙度计之外,也可以应用使用了光学系统的非接触激光位移仪等。
另外,在处理前检查工序和处理后检查工序的至少一方中进行测定处理对象物W的表面侧的色调的检查的情况下,例如,只要能够辨别处理对象物W(制品)的色相即可。也可以应用使用了JIS Z8722所示的方法的颜色的计测方法。此外,处理对象物W(对象制品)为金属制的情况较多,因此光泽的程度也可以应用使用了JIS Z8741所示的方法的计测方法等。在该情况下,光泽的程度的测定也可以使用图像传感器或者光泽计等。
此外,在处理前检查工序和处理后检查工序中使用的检查装置,为了记录或者运算测定出的结果,也可以将测定出的结果向外部的运算装置和控制设备输出。
另外,在上述第1实施方式的处理前检查工序和处理后检查工序中,检查相同的检查项目,但也可以如上述第2实施方式的处理前检查工序和处理后检查工序那样,检查不同的检查项目。只要检查与处理对象物W(对象制品)、前工序以及欲获得的喷丸处理效果(喷丸硬化效果)对应的检查项目即可。此外,在处理前检查工序和处理后检查工序中,可以分别检查多个检查项目,也可以检查一个检查项目。检查项目的组合能够应用各种形式。换言之,可以在处理前检查部和处理后检查部分别设置单个检查装置,也可以设置多个检查装置。检查装置的组合能够应用各种形式。
另外,作为控制单元26,能够应用包含PC、定序器或者微型电子计算机等计算机等在内的控制单元。另外,上述计算机等可以设置于投射单元(喷丸硬化加工装置30),也可以设置于处理前检查部14E。
另外,在第1实施方式中,磁性评价装置20、74的判断机构96评价(判定)磁性评价装置20、74的检查结果是否在预先决定的第二磁性正常范围或者第一磁性正常范围内,将该评价结果向控制单元26输出。但是,不局限于此,磁性评价装置20、74也可以将磁性评价装置20、74的检查结果(电压值)向控制单元26输出,由控制单元26评价(判定)该检查结果是否在预先决定的第二磁性正常范围或者第一磁性正常范围内。
另外,应力测定装置22、76也可以具有判断机构。在该情况下,应力测定装置22、76的判断机构也可以对应力测定装置22、76的检查结果进行评价(判定),将该评价结果输出至控制单元26。
另外,控制单元26基于应力测定装置76的检查结果,进行“追加工对象”的评价(判定),但相同地,控制单元26也可以基于磁性评价装置74的检查结果,进行“追加工对象”的评价(判定)。在该情况下,若磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围内,并且应力测定装置76的检查结果在第一应力正常范围内,则控制单元26评价为“合格”。另外,若磁性评价装置74的检查结果超出第一磁性正常范围但在第一磁性允许范围内,并且应力测定装置76的检查结果在第一应力正常范围内,则控制单元26评价(判定)为“追加工对象”。若磁性评价装置74的检查结果在第一磁性允许范围外,或者应力测定装置76的检查结果在第一磁性正常范围外,则控制单元26评价(判定)为“不合格”。
另外,控制单元26也可以基于磁性评价装置74和应力测定装置76的检查结果这双方,进行“追加工对象”的评价(判定)。在该情况下,控制单元26在磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围内,并且应力测定装置76的检查结果在第一应力正常范围内的情况下,评价为“合格”。控制单元26在磁性评价装置74的检查结果在第一磁性正常范围内,并且应力测定装置76的检查结果超出第一应力正常范围但在第一应力允许范围内的情况下,评价为“追加工对象”。另外,控制单元26在磁性评价装置74的检查结果超出第一磁性正常范围但在第一磁性允许范围内,并且应力测定装置76的检查结果在第一应力正常范围内的情况下,也评价为“追加工对象”。另外,控制单元26在磁性评价装置74的检查结果超出第一磁性正常范围但在第一磁性允许范围内,并且应力测定装置76的检查结果超出第一应力正常范围但在第一应力允许范围内的情况下,也评价为“追加工对象”。控制单元26在磁性评价装置74的检查结果在第一磁性允许范围外的情况下,或者应力测定装置76的检查结果在第一应力允许范围外的情况下,评价为“不合格”。
另外,控制单元26基于应力测定装置22的检查结果,进行“有条件的合格”换句话说可变更喷丸处理条件而加工的评价(判定),但相同地,控制单元26也可以基于磁性评价装置20的检查结果,进行“有条件的合格”的评价(判定)。在该情况下,控制单元26在磁性评价装置20的检查结果在第二磁性正常范围内,并且应力测定装置22的检查结果在第二应力正常范围内的情况下,评价为“合格”。另外,若磁性评价装置20的检查结果超出第二磁性正常范围但在第二磁性允许范围内,并且应力测定装置22的检查结果在第二应力正常范围内,则控制单元26评价(判定)为“有条件的合格”。若磁性评价装置20的检查结果在第二磁性允许范围外,或者应力测定装置22的检查结果在第二磁性正常范围外,则控制单元26评价(判定)为“不合格”。
另外,控制单元26也可以基于磁性评价装置20和应力测定装置22的检查结果双方,进行“有条件的合格”的评价(判定)。在该情况下,控制单元26在磁性评价装置20的检查结果在第二磁性正常范围内,并且应力测定装置22的检查结果在第二应力正常范围内的情况下,评价为“合格”。控制单元26在磁性评价装置20的检查结果在第二磁性正常范围内,并且应力测定装置22的检查结果超出第二应力正常范围但在第二应力允许范围内的情况下,评价为“有条件的合格”。另外,控制单元26在磁性评价装置20的检查结果超出第二磁性正常范围但在第二磁性允许范围内,并且应力测定装置22的检查结果在第二应力正常范围内的情况下,也评价为“有条件的合格”。另外,控制单元26在磁性评价装置20的检查结果超出第二磁性正常范围但在第二磁性允许范围内,并且应力测定装置22的检查结果超出第二应力正常范围但在第二应力允许范围内的情况下,也评价为“有条件的合格”。控制单元26在磁性评价装置20的检查结果在第二磁性允许范围外的情况下,或者应力测定装置22的检查结果在第二应力允许范围外的情况下,评价为“不合格”。
控制单元26作为判定为“有条件的合格”的处理对象物W的喷丸处理条件,设定(前馈控制)修正了标准的喷丸处理条件的条件(进行了调整的条件)。由此,能够减少被废弃处置的处理对象物W。补充说明,针对判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W中的磁性评价装置20的检查结果稍微低于第二磁性正常范围的处理对象物W,例如在以增高喷射压(投射压)的方式修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件下喷射投射材料。与此相对,针对判定为“有条件的合格”的检查对象的处理对象物W中的磁性评价装置20的检查结果稍微高于第二磁性正常范围的处理对象物W,例如在以降低喷射压(投射压)的方式修正了标准的喷丸处理条件的喷丸处理条件下喷射投射材料。
另外,针对在处理前检查工序中判定为“有条件的合格”的处理对象物W,除了喷丸处理条件中的例如喷射投射材料的情况下的喷射压和加工时间之外,也可以修正并设定投射材料的每单位时间的排出量、投射材料的投射速度、以及相对于处理对象物W的相对的投射位置中的至少一个。在为通过叶轮的旋转而以离心力加速投射投射材料的离心式投射装置的情况下,也可以修正并设定叶轮的每单位时间的转速。此外,在无法直接变更投射材料的投射速度的情况下,也能够利用与投射速度关系性较深的参数的变化进行代替。作为这样的参数,若为空气喷嘴式喷丸硬化加工机则能够列举喷射压,若为离心式投射装置则能够列举叶轮的每单位时间的转速。另外,相对于处理对象物W的相对的投射位置能够利用空气喷嘴的移动范围、处理对象物W(加工制品)的移动量、或者配置有处理对象物W的旋转工作台(公转工作台、自转工作台)的旋转量等而使其变化。
另外,作为上述实施方式的变形例,也可以基于处理前检查工序中的检查结果按“合格”和“不合格”这两个等级进行评价,并将不合格的处理对象物W(制品)废弃等。换句话说,控制单元26不区别“有条件的合格”和“合格”。若处理前检查工序中的检查结果在第二允许范围内,则控制单元26判定为“合格”,若在第二允许范围外,则控制单元26判定为“不合格”。在该情况下,控制单元26在条件设定工序中,也可以根据处理前检查工序中的检查结果设定喷丸处理条件,而非针对“合格”的处理对象物W一律设定喷丸处理条件的基准值。
另外,在上述实施方式中,将在处理前检查工序中评价为“不合格”的处理对象物W废弃,但若不将在处理前检查工序中评价为“不合格”的处理对象物W流入喷丸处理工序,则可以不进行废弃处置,也可以进行再利用。另外,在再利用的情况下,评价为“不合格”的处理对象物W可以再利用为其他用途的处理对象物,也可以在其他工序中被修正加工后,再次搬入相同的表面处理加工装置10进行加工。
另外,在上述实施方式中,在处理前检查工序中评价为“不合格”的处理对象物W在判定为“不合格”紧后立即废弃,并且仅将评价为“合格”或者“有条件的合格”的处理对象物W流入后工序。例如,也可以鉴于生产线结构的情况等,在使评价为“合格”的处理对象物W与评价为“不合格”的处理对象物W混合的状态下,输送处理对象物W。在该情况下,也可以分别除去评价为“不合格”的处理对象物W,由此仅取出评价为“合格”的处理对象物W,进行喷丸处理。
另外,作为在基准值重新设定工序中能够重新设定的喷丸处理条件的基准值,也可以包含与投射材料的每单位时间的排出量、投射材料的投射速度、喷射投射材料的情况下的喷射压、通过叶轮的旋转而以离心力加速投射投射材料的情况下的叶轮的每单位时间的转速、加工时间以及相对于处理对象物W的相对的投射位置有关的各基准值中的任一个或者多个。此外,在基准值重新设定工序中,除了将基准值重新设定为更高的值的情况之外,也可能存在将基准值重新设定为更低的值的情况。
另外,作为上述实施方式的变形例,图3的(A)所示的控制单元26也可以运算每半天的平均值而非每一天的平均值,作为应力平均值。在该情况下,控制单元基于作为每半天的平均值的应力平均值的随时间变化的倾向,计算预测为应力平均值超出应力标准范围(关于应力的第一正常范围,即第一应力正常范围)的时期。而且,在基准值重新设定工序中,控制单元26在预测的时期之前重新设定喷丸处理条件的基准值。即,“每规定期间的平均值”可以如上述实施方式那样为“每一天的平均值”,也可以如上述实施方式的变形例那样为“每半天的平均值”,也可以为其他的每规定期间的平均值(例如,每一周的平均值等)。
另外,作为上述实施方式的变形例,控制单元26也可以基于处理后检查工序中的磁性评价装置74的检查结果的随时间变化的倾向而非处理后检查工序中的应力测定装置76的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制在处理后检查工序中不评价为“合格”的比例(处理后检查部68E的检查结果成为第一正常范围外的比例)的方式重新设定喷丸处理条件的基准值。换句话说,也可以对喷丸处理条件的基准值反馈磁性评价装置74的检查结果。另外,也可以对喷丸处理条件的基准值反馈磁性评价装置74和应力测定装置76的检查结果这双方。
另外,在上述实施方式中,应力测定装置22、76具备图6等所示的第一检测元件106和第二检测元件108,但应力测定装置22、76也可以具备三个以上的检测元件。
另外,在上述实施方式的应力测定装置22、76(参照图2)中,图6所示的移动机构120为了使第一检测元件106和第二检测元件108分别移动,而具有单一的电动马达122和通过单一的电动马达122工作的单一的滚珠丝杠机构124,但也可以具有与第一检测元件106和第二检测元件108分别对应的电动马达和滚珠丝杠机构。在该情况下,控制装置150控制与第一检测元件106和第二检测元件108分别对应的电动马达,由此能够控制第一检测元件106和第二检测元件108的移动。控制装置150也能够控制两个电动马达而使第一检测元件106和第二检测元件108的移动同步,也能够不使其同步。
另外,在上述实施方式中,对在处理前检查工序中被检查的处理对象物W进行热处理,但在处理前检查工序中被检查的处理对象物W例如也可以是被氮化处理的处理对象物等那样的进行了既不是喷丸处理也不是热处理的处理的处理对象物W。另外,作为上述实施方式的变形例,也可以通过在喷丸处理工序中进行喷丸硬化加工,而对在处理前检查工序的阶段具有拉伸残余应力的处理对象物W的表面侧赋予压缩残余应力。
另外,作为上述实施方式的变形例,如图10所示,表面处理加工装置10也可以还具备保存单元170。保存单元170保存处理前检查部14E的检查结果、处理后检查部68E的检查结果以及喷丸处理条件的至少一个,来作为由表面处理加工装置10取得的数据。此外,保存单元170也可以保存处理前检查部14E的检查结果和处理后检查部68E的检查结果中的至少一方。这里,保存单元170例如保存处理前检查部14E的检查结果、处理后检查部68E的检查结果以及喷丸处理条件的全部。
保存单元170具有内部保存单元172和外部保存单元174。内部保存单元172为表面处理加工装置10专用的保存单元,不与其他的表面处理加工装置10共用。内部保存单元172例如为与控制单元26直接连接的SD卡等闪存或者HDD。外部保存单元174是与其他的表面处理加工装置10共用的保存单元。此外,外部保存单元174只要具有能够与其他的表面处理加工装置10共用的结构即可,也可以实际上不与其他的表面处理加工装置10共用。外部保存单元174例如是经由内联网或者因特网线路连接于控制单元26的机构内(工厂等的设施内)或者外部(工厂等的设施外)的服务器。外部保存单元174只要具有能够与其他的表面处理加工装置10共用的结构,则也可以为表面处理加工装置10内的服务器。服务器也可以为云端服务器。外部保存单元174例如能够保存由多个表面处理加工装置10取得的数据。
在使用了图10所示的表面处理加工装置10的表面处理加工方法中,保存单元170保存处理前检查工序中的检查结果、处理后检查工序中的检查结果以及喷丸处理条件中的至少一个,作为由表面处理加工装置10取得的数据(保存工序)。此外,在保存工序中,保存单元170也可以保存处理前检查工序中的检查结果和处理后检查工序中的检查结果中的至少一方。通过这样的保存单元170和保存工序,提高这些数据的利用性。例如,能够将表面处理加工装置10或者多个表面处理加工装置10的运转状况的倾向等在事后进行数据解析。
由表面处理加工装置10取得的数据例如暂时保存于内部保存单元172。之后,保存于内部保存单元172的数据每隔恒定期间(每次喷丸加工或者每一天)发送至外部保存单元174,保存于外部保存单元174。因此,例如,能够在将这些数据暂时保存于内部保存单元172后,在任意的时机保存于外部保存单元174。在例如如上述那样在每次喷丸加工时保存由表面处理加工装置10取得的数据的情况下,保存工序例如也可以代替图1的(A)的步骤S216的工序而作为步骤S217进行。此外,处理前检查部14E的检查结果可以在步骤S200的处理前检查工序中保存于内部保存单元172,处理后检查部68E的检查结果可以在步骤S214的处理后检查工序中保存于内部保存单元172,喷丸处理条件也可以在步骤S208或者步骤S210的条件设定工序中保存于内部保存单元172。另外,在将这些数据保存于服务器的情况下,也可以经由将数据发送至服务器的发送工序而将数据保存于服务器。即,表面处理加工方法可以包含将处理前检查部14E的检查结果发送至服务器的第一发送工序,可以包含将处理后检查部68E的检查结果发送至服务器的第二发送工序,也可以包含将喷丸处理条件发送至服务器的喷丸处理条件发送工序。
在条件设定工序中,控制单元26也可以根据从服务器接收到的信息设定喷丸处理条件。另外,在基准值设定工序中,控制单元26也可以根据从服务器接收到的信息设定基准值。具体而言,执行从控制单元26的运算处理装置中的存储部读出的程序,由此运算喷丸处理条件的修正条件或者喷丸处理条件的基准值。控制单元26能够通过通信接口部在与服务器之间收发(输出输入)信息。另外,被服务器发送的信息例如也可以为通过数据解析而获得的表面处理加工装置10或者多个表面处理加工装置10的运转状况的倾向等。根据这样的信息,能够使喷丸处理条件最佳化。
此外,除了上述实施方式的结构之外,也可以在处理前检查工序前、或者处理前检查工序后且喷丸处理工序前,相对于处理对象物W以激光打标器标记(打刻)制品识别用的识别信息。在该情况下,控制单元26也可以使与该标志对应的识别信息、处理前检查工序中的检查结果的信息、处理后检查工序中的检查结果的信息存储于外部存储装置(存储部)。由此,能够设置能够使用标记读取用的读取器确认完成品的履历信息的可追溯性系统。在图10所示的上述的变形例的表面处理加工装置10中,也可以由保存单元170保存这些信息(保存工序)。
此外,对处理对象物W赋予追踪码(背码)等识别信息的方法不特别地限定,只要能够通过该识别信息确定处理对象物W即可。作为赋予方法,例如除了上述的标记以外,能够列举直接写入文字、写入具有条形码和二维码等编码的信息的形状、写入能够利用涂料等的色调识别以及贴附和埋入具有信息的IC芯片等。另外,作为保存于外部存储装置或者保存单元170的数据,除了上述的处理对象物W的识别信息和包含检查结果的工件信息数据之外,还列举表面处理加工装置10的运转数据。工件信息数据例如也可以还包含检查时刻、表面处理加工装置10的名称(识别信息)以及加工开始时刻。表面处理加工装置10的运转数据例如包含喷射压(空气压)、加工开始时刻、投射材料的每单位时间的排出量(喷丸喷射量)、空气流量以及工件自转转速。在表面处理加工装置10具有多个空气喷嘴的情况下,表面处理加工装置10的运转数据包含每个空气喷嘴的运转数据。保存单元170例如也可以根据测定的时机将这些数据保存于不同的数据库。
此外,上述实施方式和上述的多个变形例能够适当地组合实施。
以上,对本公开的一个例子进行了说明。本发明不限定于上述。除了上述以外,当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形并实施。
附图标记的说明
10…表面处理加工装置;14E…处理前检查部;20…磁性评价装置;22…应力测定装置;26…控制单元;30…喷丸硬化加工装置(投射单元);68E…处理后检查部;74…磁性评价装置;76…应力测定装置;102…X射线产生源;106…第一检测元件;108…第二检测元件;120…移动机构;162…移动控制部;164…应力计算部;170…保存单元;W…处理对象物。

Claims (8)

1.一种表面处理加工方法,其中,包含:
喷丸处理工序,进行对处理对象物投射投射材料的喷丸处理;
第一检查工序,对在所述喷丸处理工序中进行了所述喷丸处理的所述处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查,若其检查结果在预先决定的第一正常范围内则评价为合格,若超出以包含所述第一正常范围的方式预先决定的第一允许范围则评价为不合格,若超出所述第一正常范围但在所述第一允许范围内则评价为追加工对象;
追加工工序,对在所述第一检查工序中评价为追加工对象的所述处理对象物再次进行所述喷丸处理;以及
第二检查工序,对进行所述喷丸处理之前的所述处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查,若其检查结果超出预先决定的第二允许范围则评价为不合格,
在所述喷丸处理工序中,对在所述第二检查工序中评价为并非不合格的所述处理对象物进行所述喷丸处理,
所述第一检查工序以及所述第二检查工序为了检查成为检查对象的所述处理对象物的表面侧的状态,而包含对所述处理对象物的表面侧的残余应力进行测定的工序。
2.根据权利要求1所述的表面处理加工方法,其中,
还包含:基准值重新设定工序,基于所述第一检查工序中的检查结果的随时间变化的倾向,以抑制所述第一检查工序中的检查结果超出所述第一正常范围的比例的方式重新设定喷丸处理条件的基准值。
3.根据权利要求2所述的表面处理加工方法,其中,
在所述基准值重新设定工序中,基于所述第一检查工序中的检查结果的每个规定期间的平均值的随时间变化的倾向,预测所述平均值超出所述第一正常范围的时期,在该时期之前重新设定所述基准值。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的表面处理加工方法,其中,
还具有保存所述第一检查工序中的检查结果的保存工序。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的表面处理加工方法,其中,
还包含:条件设定工序,以在所述第二检查工序中评价为并非不合格的所述处理对象物为对象,根据所述第二检查工序中的检查结果设定喷丸处理条件,
在所述喷丸处理工序中,以在所述条件设定工序中设定的喷丸处理条件进行所述喷丸处理。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的表面处理加工方法,其中,
所述第二检查工序为了检查成为检查对象的所述处理对象物的表面侧的状态,而还包含通过涡流对所述处理对象物的表面侧进行磁性评价的工序、对所述处理对象物的表面侧的色调进行测定的工序、以及对所述处理对象物的表面粗糙度进行测定的工序中的至少一个。
7.一种表面处理加工装置,其中,具备:
投射单元,其进行对处理对象物投射投射材料的喷丸处理;
第一检查部,其对通过所述投射单元进行了所述喷丸处理的所述处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查;
第二检查部,对被所述投射单元进行了所述喷丸处理之前的所述处理对象物的表面侧的状态和外形尺寸中的至少一方进行非破坏检查;以及
控制单元,若所述第一检查部的检查结果在预先决定的第一正常范围内则所述控制单元评价为合格,若超出以包含所述第一正常范围的方式预先决定的第一允许范围则所述控制单元评价为不合格,若超出所述第一正常范围但在所述第一允许范围内则所述控制单元评价为追加工对象,若所述第二检查部的检查结果超出预先决定的第二允许范围则所述控制单元评价为不合格,
所述投射单元对所述第二检查部的检查结果被所述控制单元评价为并非不合格的所述处理对象物进行所述喷丸处理,对所述第一检查部的检查结果被所述控制单元评价为追加工对象的所述处理对象物再次进行所述喷丸处理,
所述第一检查部以及所述第二检查部为了检查成为检查对象的所述处理对象物的表面侧的状态,而具备对所述处理对象物的表面侧的残余应力进行测定的应力测定装置。
8.根据权利要求7所述的表面处理加工装置,其中,
还具备保存所述第一检查部的检查结果的保存单元。
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