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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kugelstrahlvorrichtungen und auf Verfahren zum Kugelstrahlen, insbesondere auf Techniken zum Durchführen des Kugelstrahlens unter Bedingungen, in welchen eine Feder belastet wird.
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Stand der Technik
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Eine Tellerfeder kann z. B. als Vorspannmittel und Stoßdämpfmittel im Bereich von Industriemaschinen, Fahrzeugen und dergleichen eingesetzt werden. In den letzten Jahren ist mit der Notwendigkeit, das Gewicht der oben genannten Vorrichtungen zu reduzieren, auch die Nachfrage nach hochbelastbaren Tellerfedern gestiegen. Daher wird konventionell eine plastische Verformung auf eine Zugfläche einer Tellerfeder aufgebracht, auf die während der elastischen Verformung eine Zugspannung wirkt. Indem man der Zugfläche durch plastische Verformung eine Druckeigenspannung verleiht, kompensiert die Druckeigenspannung die Zugspannung, die bei der elastischen Verformung der Tellerfeder entsteht, und eine solche Tellerfeder kann unter hoher Belastung eingesetzt werden.
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Um die Spannung einer Tellerfeder weiter zu erhöhen, wird eine Technik vorgeschlagen, bei welcher eine plastische Verformung in einem Zustand herbeigeführt wird, in dem die Tellerfeder unter Spannung steht (siehe Patentdokument 1). In dem Patentdokument 1 wird die Tellerfeder in einer axialen Richtung durch eine Vorrichtung so gespannt, dass sie elastisch verformt wird, und in diesem Zustand wird eine plastische Verformung auf eine Zugfläche der Tellerfeder durch ein Werkzeug ausgeübt. Anschließend kehrt durch Entlasten der Tellerfeder die durch Zug verformte Zugfläche in einen ursprünglichen Zustand zurück, Druckspannung, die durch Schrumpfen der Zugfläche erzeugt wird, wird zu der Druckeigenspannung addiert, die durch plastische Verformung aufgebracht wird, und daher kann auf die Zugfläche eine noch größere Druckeigenspannung aufgebracht werden.
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Das Patentdokument lautet wie folgt.
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Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2008-2683
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Zusammenfassung der Erfindung
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In dem Patentdokument 1 wird anstelle der plastischen Verformung der Tellerfeder durch ein Werkzeug das Kugelstrahlen vorgeschlagen. In dem Patentdokument 1 ist jedoch nicht offenbart, wie ein von einer Vorrichtung abgedeckter Abschnitt der Tellerfeder bearbeitet werden kann, um eine elastische Verformung zu bewirken.
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Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kugelstrahlen bzw. Verfestigungsstrahlen bereitzustellen, die das Kugelstrahlen auch an dem Abschnitt der Feder durchführen können, der von einer Vorrichtung zum Bewirken einer elastischen Verformung abgedeckt ist.
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Eine Kugelstrahlvorrichtung bzw. Verfestigungsstrahlvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst: eine Basis zum Platzieren einer Feder, auf die eine Biegebelastung von einer Seite der Feder wirkt und die auf der Basis in einem Zustand platziert ist, in dem sich eine Zugfläche der Feder an einer Oberseite befindet; ein Pressmittel zum Stauchen der Feder in Bezug auf die Basis; ein Schussmittel zum Schießen eines Kugelstrahls auf die Feder; und ein Tragmittel zum Tragen der Feder und des Pressmittels relativ in einer horizontalen Ebene zumindest vom Beginn des Kugelstrahlens bis zum Ende des Kugelstrahlens.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch das Tragen der Feder und des Pressmittels relativ in einer horizontalen Ebene und das anschließende Schießen des Kugelstrahls der Kugelstrahl auf den durch das Pressmittel abgedeckten Bereich der Feder geschossen werden. Daher kann die Druckeigenspannung gleichmäßig auf die Zugfläche der Feder übertragen werden.
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Es ist wünschenswert, dass das Pressmittel einen Rahmenkörper und mehrere Pressabschnitte umfasst, die sich radial von einer inneren Umfangsfläche des Rahmenkörpers zum Zentrum hin erstrecken. Weiterhin ist es wünschenswert, dass ein Hebemittel, die die Basis in einer Auf- und Abwärtsrichtung bewegt, enthalten ist, und dass das Tragmittel die Feder um eine axiale Linie dreht, die sich in einer Auf- und Abwärtsrichtung als Zentrum erstreckt. Gemäß einer solchen Struktur kann der durch die Pressabschnitte abgedeckte Abschnitt der Tellerfeder in Bezug auf das Schussmittel lediglich durch Drehen der Feder freigelegt werden. Darüber hinaus können durch eine Auf- und Abwärtsbewegung der Basis durch das Hebemittel und durch den Antrieb des Tragmittels aufeinanderfolgende Prozesse, bestehend aus dem Zusammendrücken der Tellerfeder, dem Schießen des Kugelstrahls, dem Entladen, dem Drehen der Tellerfeder, dem Zusammendrücken der Tellerfeder, dem Schießen des Kugelstrahls, dem Entladen und dem Aufnehmen der Tellerfeder D, kontinuierlich durchgeführt werden, und diese Prozesse können leicht automatisiert werden. Außerdem kann der Aufbau des Tragmittels erleichtert werden, wenn es ein Ritzel, das die Basis trägt, und eine Zahnstange, die mit dem Ritzel in Eingriff steht, umfasst. Des Weiteren kann das Pressmittel durch eine Düse des Schussmittels gebildet werden.
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Es ist wünschenswert, dass das Pressmittel ein erstes Pressmittel, das mehrere Stufen aufweist, die durch einen Rahmenkörper horizontal und mehrfach geteilt sind, und ein zweites Pressmittel, das bei dem ersten Pressmittel angeordnet ist und das mehrere Stufen aufweist, die durch einen Rahmenkörper horizontal und mehrfach geteilt sind, umfasst, und dass das erste Pressmittel mehrere erste Pressabschnitte umfasst, die sich von einem inneren Umfang einer Stufe zum Zentrum der Stufe in jeder Stufe erstrecken, das zweite Pressmittel mehrere zweite Pressabschnitte umfasst, die sich von einem inneren Umfang einer Stufe zum Zentrum der Stufe in jeder Stufe erstrecken, und der erste Pressabschnitt und der zweite Pressabschnitt an einer Position angeordnet sind, an der sich die Projektionsform des ersten Pressabschnitts zur Feder und die Projektionsform des zweiten Pressabschnitts zur Feder nicht überlappen.
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Gemäß einer solchen Struktur kann der Kugelstrahl auf den Abschnitt der Tellerfedern geschossen werden, der von den ersten Pressabschnitten bedeckt ist, indem die Tellerfedern zum zweiten Pressmittel getragen werden. Da außerdem mehrere Stufen in jeder der ersten und zweiten Pressmittel angeordnet sind, kann das Kugelstrahlen an mehreren Tellerfedern gleichzeitig durchgeführt werden, wodurch die Produktivität verbessert werden kann.
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In einem Fall, in dem eine Feder eine Tellerfeder ist, ist es wünschenswert, dass ein Führungsabschnitt, der sich nach oben und konisch erstreckt, in einem Zentrum des Pressabschnitts angeordnet ist. Gemäß einer solchen Struktur, da der Kugelstrahl, der auf eine zentrale Seite der Tellerfeder geschossen wird, durch den Führungsabschnitt geführt wird und dadurch auf einen anderen Abschnitt als einen Lochabschnitt der Tellerfeder geschossen wird, wird die Effizienz des Kugelstrahlens erhöht.
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Es kann auch eine Struktur gewählt werden, bei der das Pressmittel zwei runde, zueinander parallele Stäbe umfasst, das Schussmittel intermittierend den Kugelstrahl auf die Feder schießt und das Tragmittel die Feder um eine Achse dreht, die sich in einer Auf- und Abwärtsrichtung während eines Schussintervalls des Kugelstrahls erstreckt, so dass der Kugelstrahl auf die gesamte Oberfläche der Feder geschossen wird. Gemäß einer solchen Struktur kann der Aufbau des Pressmittels stark vereinfacht werden.
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Es kann auch eine Struktur gewählt werden, bei der das Pressmittel mehrere Stäbe umfasst, die radial mit einem äußeren Umfang einer Stützsäule verbunden sind, das Schießmittel intermittierend den Kugelstrahl auf die Feder schießt und das Tragmittel die Feder um eine Achse dreht, die sich in einer Auf- und Abwärtsrichtung während eines Schussintervalls des Kugelstrahls erstreckt, so dass der Kugelstrahl auf die gesamte Oberfläche der Zugfläche der Feder geschossen wird.
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Darüber hinaus kann auch eine Struktur gewählt werden, bei der mehrere konkave Abschnitte an äußeren Endabschnitten der Zugfläche der Feder angeordnet sind und das Pressmittel in die konkaven Abschnitte eingreift. In diesem Fall kann die äußere Umfangsfläche durch maschinelle Bearbeitung der äußeren Umfangsfläche der Feder nach dem Kugelstrahlen flach gemacht werden, und zusätzlich kann das Kugelstrahlen weiter in Richtung der maschinell bearbeiteten äußeren Umfangsfläche durchgeführt werden.
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Es kann eine Struktur gewählt werden, bei der die Basis und das Tragmittel ein Förderer sind, der die Basis trägt, wobei das Pressmittel eine Walze bzw. Rolle ist, die die Feder von der Oberseite staucht, und der Förderer einen Eingriffsabschnitt umfasst, der in ein in der Feder ausgebildetes Loch eingreift. Die Feder kann zwischen der Walze und dem Förderer gestaucht bzw. zusammengedrückt werden, während die Feder durch die Walze läuft. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass das Schussmittel den Kugelstrahl auf die gestauchte Feder an einer Stelle an einer Vorderseite der Walze in einer Transportrichtung des Förderers und an einer Stelle an einer Rückseite der Walze in einer Transportrichtung des Förderers schießt.
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Die vorliegende Erfindung kann auf Federn wie Tellerfedern, Plattenfedern und dergleichen angewendet werden.
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Effekte der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, um der Feder eine elastische Verformung zu verleihen, das Kugelstrahlen auf einem Abschnitt durchgeführt werden, der von einer Vorrichtung abgedeckt ist, und Druckeigenspannung kann gleichmäßig auf die gesamte Zugfläche der Feder übertragen werden.
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Figurenliste
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- 1A und 1B sind schematische Darstellungen, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, 1A ist ihre teilweise gebrochene Seitenansicht, und 1B ist eine schematische Darstellung von Pfeil B in 1A ausgesehen.
- 2A und 2B sind Draufsichten, die die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 3A und 3B sind schematische Darstellungen, die die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, 3A ist ihre teilweise gebrochene Seitenansicht, und 3B ist eine schematische Darstellung von Pfeil B in 3A ausgesehen.
- 4A und 4B sind Seitenansichten, die die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 5A bis 5C sind Draufsichten, die die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 6 ist eine Draufsicht, die eine Variante der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 7A und 7B sind schematische Darstellungen, die die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, 7A ist ihre teilweise gebrochene Seitenansicht, und 7B ist eine schematische Darstellung von Pfeil B in 7A ausgesehen.
- 8A bis 8C sind Seitenansichten, die die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
- 9A bis 9E sind Draufsichten und Seitenansichten, die die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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(1) Erste Ausführungsform
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Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1A und 1B erläutert. 1A ist eine Seitenansicht, die eine Kugelstrahlvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt, und 1B ist eine Ansicht aus einer Pfeil-B-Richtung in 1A. In den 1A und 1B ist das Bezugszeichen 1 ein Rahmen. Ein Kolbenzylinder (Hebemittel) 2 ist an dem Rahmen 1 angebracht und hält einen Kolben 2a in einem nach oben gerichteten Zustand. Ein Kopf 3 ist am oberen Ende des Kolbens 2a angebracht. Auf der oberen Seite des Kopfes 3 ist eine Basis 7 angebracht. Eine Tellerfeder D ist auf einer oberen Fläche der Basis 7 in einem Zustand angeordnet, in dem ihre Zugfläche Da nach oben weist.
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Oberhalb der Basis 7 ist eine am Rahmen 1 angebrachte Pressvorrichtung (Pressmittel) 10 angeordnet. Die Pressvorrichtung 10 umfasst einen rechteckigen Rahmenkörper 11 und mehrere (in dieser Ausführungsform sechs) Pressabschnitte 12, die sich radial von einer inneren Umfangsfläche des Rahmenkörpers 11 zum Zentrum hin erstrecken. Oberhalb der Pressvorrichtung 10 ist ein Schussmechanismus 14 angeordnet, der einen Kugelstrahl nach unten schießt. Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen 15 in der Figur eine Roboterhand (Tragmittel) ist, die die Tellerfeder D trägt.
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Als nächstes wird die Funktionsweise der oben erwähnten Kugelstrahlvorrichtung erklärt.
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Zunächst wird die Tellerfeder D von der Roboterhand 15 auf die Basis 7 in einem Zustand platziert, in dem die Zugfläche Da nach oben zeigt. Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Pressvorrichtung 10 gedrückt, so dass sie gestaucht wird. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 in Richtung der Tellerfeder D geschossen. Der Kugelstrahl passiert einen Spalt zwischen den Pressabschnitten 12 und kollidiert mit der Zugfläche Da der Tellerfeder D. Das Schießen des Kugelstrahls auf die Tellerfeder D wird fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) erreicht ist, dann wird das Schießen beendet. Der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 senkt sich ab, um die Tellerfeder D zu entlasten. Anschließend wird die Tellerfeder D von der Roboterhand 15 um einen vorgegebenen Winkel (z. B. 30 Grad) gedreht.
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Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Pressvorrichtung 10 gedrückt, so dass sie wieder zusammengedrückt wird. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 auf die Tellerfeder D geschossen. Das Schießen des Kugelstrahls wird fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) an einem Abschnitt der Tellerfeder D erreicht ist, der von den Pressabschnitten 12 bedeckt ist. Dann wird die Tellerfeder D, die das Kugelstrahlen beendet hat, von der Basis 7 durch die Roboterhand 15 aufgenommen, und als nächstes wird eine andere Tellerfeder D auf der Basis 7 platziert, und ein ähnlicher Vorgang wird wiederholt.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann, da die Tellerfeder D und die Pressvorrichtung 10 relativ zueinander in einer horizontalen Ebene bewegt werden und dann der Kugelstrahl geschossen wird, der Kugelstrahl auf den Abschnitt der Tellerfeder D geschossen werden, der von den Pressabschnitten 12 der Pressvorrichtung 10 bedeckt ist. Daher können Druckeigenspannungen gleichmäßig auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D aufgebracht werden.
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Insbesondere kann in der obigen Ausführungsform, da die Pressvorrichtung 10 den Rahmenkörper 11 und die mehreren Pressabschnitte 12 umfasst, die sich radial von der inneren Umfangsfläche des Rahmenkörpers 11 zum Zentrum hin erstrecken, der von den Pressabschnitten 12 abgedeckte Abschnitt der Tellerfeder D in Bezug auf den Schussmechanismus 14 lediglich durch Drehen der Pressvorrichtung 10 freigelegt werden. Außerdem können durch eine Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens 2a des Kolbenzylinders 2 und den Antrieb der Roboterhand 15 aufeinanderfolgende Vorgänge, bestehend aus Zusammendrücken der Tellerfeder D, Schießen des Kugelstrahls, Entladen, Drehen der Tellerfeder D, Zusammendrücken der Tellerfeder D, Schießen des Kugelstrahls, Entladen und Aufnehmen der Tellerfeder D, kontinuierlich durchgeführt werden, und diese Vorgänge können leicht automatisiert werden.
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Es ist zu erkennen, dass sich der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 während der relativen Drehung der Tellerfeder D in Bezug auf die Pressvorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform absenkt; die Tellerfeder D kann jedoch von der Roboterhand 15 gedreht werden, während der Kolben 2a angehoben bleibt (wobei die Tellerfeder gestaucht bleibt). Wenn die Tellerfeder D gedreht wird, kann sie nach Beendigung des Kugelstrahlens des ersten Schritts gedreht werden; alternativ kann sie während der Durchführung des Kugelstrahlens gedreht werden. Darüber hinaus kann ein in 3 gezeigter Führungsabschnitt 43, der später erläutert wird, am zentralen Teil der Pressabschnitte 12 angeordnet sein.
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(2) Zweite Ausführungsform
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Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 2 erläutert. In der zweiten Ausführungsform sind eine erste Pressvorrichtung 20 und eine zweite Pressvorrichtung 30, die jeweils mehrere (in dieser Ausführungsform drei) Stufen aufweisen, parallel zueinander angeordnet, und die anderen Strukturen, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, sind an jeder der Stufen angeordnet. Die erste und zweite Pressvorrichtung 20 und 30 sind an dem Rahmen 1 angebracht.
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Wie in 2A gezeigt, sind in der ersten Pressvorrichtung 20 zwei Querträger 21 a zwischen längeren Seiten eines rechteckigen Rahmenkörpers 21 installiert, um drei Stufen 20a, ... anzuordnen. Darüber hinaus erstrecken sich mehrere (in dieser Ausführungsform sechs) Pressabschnitte 22 radial von dem Rahmenkörper 21 und dem Querträger 21 a zum Zentrum der Stufe 20a.
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Andererseits sind in der zweiten Pressvorrichtung 30, die benachbart zu der ersten Pressvorrichtung 20 ist, zwei Querträger 31a zwischen den längeren Seiten eines rechteckigen Rahmenkörpers 31 installiert, um drei Stufen 30a, ... anzuordnen. Darüber hinaus erstrecken sich mehrere (in dieser Ausführungsform sechs) Pressabschnitte 32 radial von dem Rahmenkörper 31 und dem Querträger 31a zum Zentrum der Stufe 30a. Die Phase dieser Pressabschnitte 32 unterscheidet sich um 30 Grad von der der Pressabschnitte 22 der Pressvorrichtung 20. Es sollte beachtet werden, dass das Bezugszeichen 25 in der Figur ein Übergabemechanismus (Tragmittel) ist, um die Tellerfeder D zu tragen. Zwei Arme des Übergabemechanismus 25 sind in Richtungen zueinander und voneinanderweg beweglich, in einer Auf- und Abwärtsrichtung (Richtung senkrecht zur Zeichenpapieroberfläche) und in einer horizontalen Richtung (Auf- und Abwärtsrichtung in 2).
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Als nächstes wird die Funktionsweise der oben erwähnten Kugelstrahlvorrichtung unter Bezugnahme auf 1A und 2 erläutert. Zunächst werden die drei Tellerfedern D, ... auf den Basen 7, ... unterhalb der ersten Pressvorrichtung 20 durch den Übergabemechanismus 25 in einem Zustand platziert, in dem die Zugflächen Da, ... nach oben zeigen. Als nächstes werden die Kolben 2a, ... der Kolbenzylinder 2, ... angehoben, und die drei Tellerfedern D, ... werden gleichzeitig in Richtung der ersten Pressvorrichtung 20 gedrückt, so dass sie zusammengedrückt werden. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl von den Schussvorrichtungen 14, ... in Richtung der Tellerfedern D, ... geschossen. Der Kugelstrahl passiert einen Spalt zwischen den Pressabschnitten 22 und kollidiert mit der Zugfläche Da der Tellerfeder D. Das Schießen des Kugelstrahls auf die Tellerfedern D, ... wird fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z.B. 100% oder mehr) erreicht ist, dann wird das Schießen gestoppt. Die Kolben 2a, ... der Kolbenzylinder 2, ... senken sich ab, um sich von den Tellerfedern D, ... zu entlasten. Anschließend werden die drei Tellerfedern D, ... gleichzeitig von den beiden Armen des Übergabemechanismus 25 gehalten, zur zweiten Pressvorrichtung 30 transportiert und auf den Basen 7, ... unterhalb der Stufen 30a, ... abgelegt.
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Dann werden die Kolben 2a, ... der Kolbenzylinder 2, ... angehoben, und die Tellerfedern D, ... werden in Richtung der zweiten Pressvorrichtung 30 gedrückt, um wieder zusammengedrückt zu werden. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl von den Schussvorrichtungen 14, ... in Richtung der Tellerfedern D, ... geschossen. Der Kugelstrahl passiert einen Spalt zwischen den Pressabschnitten 32 und kollidiert mit der Zugfläche Da der Tellerfeder D. Das Schießen des Kugelstrahls wird fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z.B. 100% oder mehr) an einem Abschnitt der Tellerfedern D, ... erreicht ist, der von den Pressabschnitten 22, ... der ersten Pressvorrichtung 20 abgedeckt wird. Dann werden die Tellerfedern D, ..., die fertig kugelgestrahlt sind, von den Basen 7, ... durch den Übergabemechanismus 25 aufgenommen, und die nächsten anderen Tellerfedern D, ... werden auf die Basen 7, ... gesetzt, und ein ähnlicher Vorgang wird wiederholt.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit der oben erwähnten Struktur kann, da die zweite Pressvorrichtung 30 die Pressabschnitte 32 enthält, die eine um 30 Grad unterschiedliche Phase in Bezug auf die Pressabschnitte 22 der ersten Pressvorrichtung 22 haben, der Kugelstrahl auf den Abschnitt der Tellerfedern D, ... geschossen werden, der von den Pressabschnitten 22 bedeckt ist. Daher kann auf die Zugflächen Da, ... der Tellerfedern D, ... gleichmäßig eine Druckeigenspannung aufgebracht werden.
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Insbesondere können in der obigen zweiten Ausführungsform, da der Kugelstrahl auf den Teil der Tellerfedern D, ... geschossen werden kann, der durch die Pressabschnitte 22 abgedeckt ist, indem die Tellerfedern D, ... zur zweiten Pressvorrichtung 30 getragen werden, die Tellerfedern D, ... relativ zur ersten Pressvorrichtung 20 in einer horizontalen Ebene durch eine einfache Aktion des Übergabemechanismus 25 getragen werden, ohne die Roboterhand 15 der ersten Ausführungsform zu verwenden. Außerdem kann in der obigen zweiten Ausführungsform, da die mehreren Stufen 20a, ..., 30a, ... in den ersten und zweiten Pressabschnitten 20 bzw. 30 angeordnet sind, das Kugelstrahlen an mehreren Tellerfedern D, ... gleichzeitig durchgeführt werden, und somit kann die Produktivität verbessert werden.
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(3) Dritte Ausführungsform
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Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 erläutert. 3A ist eine Seitenansicht, die eine Kugelstrahlvorrichtung der dritten Ausführungsform zeigt, und 3B ist eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils B in 3A. In dieser dritten Ausführungsform ist die gleiche Bezugszeichennummerierung für ein konstituierendes Element gegeben, das dem in der ersten Ausführungsform ähnlich ist, und die Erklärung dazu entfällt.
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In 3 ist ein Ritzel 5 (Tragmittel) über ein Lager 4 an einem oberen Ende des Kopfes 3 angebracht, und eine Zahnstange 6 greift in das Ritzel 5 ein. Die Zahnstange 6 ist entlang einer Tangentenlinienrichtung (eine Richtung senkrecht zur Papieroberfläche der Figur) des Ritzels 5 beweglich, und das Ritzel 5 dreht sich dadurch. In ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform ist die Basis 7 an einer oberen Fläche des Ritzels 5 angebracht, und die Tellerfeder D ist auf einer oberen Fläche der Basis 7 in einem Zustand angeordnet, in dem die Zugfläche Da nach oben weist.
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Oberhalb der Basis 7 ist eine Düse 40 (Pressmittel) des am Rahmen 1 befestigten Schussmechanismus 14 angeordnet. Die Düse 40 umfasst einen Rahmenkörper 41, der annähernd ringförmig ist und dessen Durchmesser nach oben hin leicht abnimmt, sowie mehrere (in dieser Ausführungsform sechs) Pressabschnitte 42, von denen sich jeder radial von einer inneren Umfangsfläche des unteren Endes des Rahmenkörpers 41 zum Zentrum hin erstreckt, und einen Führungsabschnitt 43, der sich von dem Zentrum des Pressabschnitts 42 nach oben hin erstreckt und konisch ist.
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Als nächstes wird die Funktionsweise der oben erwähnten Kugelstrahlvorrichtung erklärt.
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Zunächst wird die Tellerfeder D, in einem Zustand, in dem die Zugfläche Da nach oben zeigt, durch einen Übergabemechanismus 45 auf die Basis 7 gelegt. Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Pressvorrichtung 40 gedrückt, um zusammengedrückt zu werden. Während dieser Zeit gleiten Zähne des Ritzels 5 in Bezug auf Zähne der Zahnstange 6. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 in Richtung der Tellerfeder D geschossen. Der Kugelstrahl passiert einen Spalt zwischen den Pressabschnitten 42 und kollidiert mit der Tellerfeder D. Der Kugelstrahl, der auf die zentrale Seite der Tellerfeder D geschossen wird, wird durch den Führungsabschnitt 43 geführt und wird dadurch auf einen anderen Abschnitt als den Lochabschnitt der Tellerfeder D geschossen. Dadurch wird die Effizienz des Kugelstrahlens erhöht.
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Das Schießen des Kugelstrahls auf die Tellerfeder D wird fortgesetzt, bis eine vorgegebene Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) erreicht ist, und dann wird das Schießen beendet. Der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 senkt sich, um sich von der Tellerfeder D zu entlasten. Während dieser Zeit gleiten die Zähne des Ritzels 5 in Bezug auf die Zähne der Zahnstange 6. Anschließend wird das Ritzel 5 durch Verschieben der Zahnstange 6 um einen vorgegebenen Winkel (z. B. 30 Grad) gedreht. Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Pressvorrichtung 40 gedrückt, so dass sie zusammengedrückt wird. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 auf die Tellerfeder D geschossen. Das Schießen des Kugelstrahls wird fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) an einem Abschnitt der Tellerfeder D erreicht ist, der von den Druckabschnitten 42 bedeckt ist.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann, da die Tellerfeder D und die Düse 40 in einer horizontalen Ebene relativ zueinander bewegt werden und dann der Kugelstrahl geschossen wird, der Kugelstrahl auf den Abschnitt der Tellerfeder D geschossen werden, der von dem Pressabschnitt 42 der Düse 40 bedeckt ist. Daher kann eine Druckeigenspannung gleichmäßig auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D übertragen werden.
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Insbesondere in der dritten Ausführungsform, da die Basis 7 durch das Ritzel 5 und die Zahnstange 6 gedreht wird, ist die komplizierte Struktur der Roboterhand 15 zum Drehen der Tellerfeder D und der zweiten Pressvorrichtung 30 in der zweiten Ausführungsform nicht erforderlich, und die Tellerfeder D kann durch eine einfache Struktur relativ zur ersten Pressvorrichtung 20 bewegt werden.
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Es ist zu beachten, dass sich der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 während der relativen Drehung der Basis 7 in Bezug auf die Düse 40 in der dritten Ausführungsform absenkt; die Basis 7 kann jedoch auch durch das Ritzel 5 und die Zahnstange 6 in einen Zustand gedreht werden, in dem der Kugelstrahl geschossen wird, während der Kolben 2a angehoben gehalten wird (wobei die Tellerfeder D zusammengedrückt bleibt). Wenn die Basis 7 gedreht wird, kann sie nach dem Stoppen des Kugelstrahlens des ersten Schritts gedreht werden.
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(4) Vierte Ausführungsform
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Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert. In der vierten Ausführungsform wird eine Pressvorrichtung 50 durch zwei runde, zueinander parallele, am Rahmen 1 befestigte Stäbe gebildet. Der weitere Aufbau ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der oben erwähnten Kugelstrahlvorrichtung unter Bezugnahme auf die 1, 4 und 5 erläutert. Zunächst wird die Tellerfeder D von der Roboterhand 15 auf der Basis 7 in einem Zustand platziert, in dem die Zugfläche Da nach oben zeigt. Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Pressvorrichtung 50 gedrückt, um zusammengedrückt zu werden. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl vom Schussmechanismus 14 auf die Tellerfeder D geschossen. In diesem Fall wird der Kugelstrahl, der auf die Tellerfeder D geschossen wird, auf einen Abschnitt der Tellerfeder D geschossen, der nicht von der Pressvorrichtung 50 abgedeckt ist.
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Das Schießen des Kugelstrahls auf die Tellerfeder D wird fortgesetzt, bis eine vorgegebene Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) erreicht ist, dann wird das Schießen beendet. Der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 senkt sich ab, um sich von der Tellerfeder D zu entlasten. Als nächstes wird die Tellerfeder D durch die Roboterhand 15 in 5A um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 60 Grad) gedreht. Der Einfachheit halber seiangemerkt, dass in den 5B und 5C die Pressvorrichtung 50 gedreht dargestellt ist. Wie in 5B gezeigt, verbleibt auf der Zugfläche Da der Tellerfeder D ein Abschnitt, den die Pressvorrichtung 50 abdeckt, ein Abschnitt Db, an dem das Kugelstrahlen noch nicht durchgeführt wurde.
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Dann wird der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 angehoben, und die Tellerfeder D wird in Richtung der Druckvorrichtung 50 gedrückt, so dass sie wieder gestaucht wird. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 in Richtung der Tellerfeder D geschossen. Das Schießen des Kugelstrahls wird so lange fortgesetzt, bis eine vorbestimmte Überdeckung (z. B. 100% oder mehr) an einem Abschnitt der Tellerfeder D erreicht ist, der beim Kugelstrahlen des ersten Schritts von der Pressvorrichtung 50 bedeckt wurde. Nachdem das Kugelstrahlen des zweiten Schritts auf diese Weise beendet wurde, wird die Tellerfeder D um einen vorbestimmten Winkel (z. B. 60 Grad) in die gleiche Richtung gedreht, wie oben erwähnt. Dieser Zustand ist in dargestellt. Durch das oben beschriebene zweimalige Kugelstrahlen der Gesamtheit wird ein Abschnitt Dc, an dem das Kugelstrahlen noch nicht durchgeführt wurde, weil er von der Pressvorrichtung 50 abgedeckt war, vollständig freigelegt, und in diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 abgegeben. Dann, nach Beendigung des Kugelstrahlens, wird die Tellerfeder D von der Basis 7 durch die Roboterhand 15 aufgenommen.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau kann, da die Tellerfeder D und die Pressvorrichtung 50 in einer horizontalen Ebene relativ zueinander bewegt werden, und dann der Kugelstrahl auf den Abschnitt der Tellerfeder D geschossen wird, der von den Pressabschnitten 50 abgedeckt wurde. Daher kann eine Druckeigenspannung gleichmäßig auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D übertragen werden.
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Insbesondere in der vierten Ausführungsform, da das Kugelstrahlen auf der gesamten Zugfläche durch die Drehung der Tellerfeder D unter Verwendung der Pressvorrichtung 50, die eine sehr erleichternde Struktur mit den beiden runden Stäben aufweist, durchgeführt werden kann, können die Kosten der Vorrichtung reduziert werden.
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6 ist eine schematische Darstellung, die eine Variation der vierten Ausführungsform zeigt. In dieser Variante umfasst eine Pressvorrichtung 60 vier runde Stäbe 61, die kreuzförmig angeordnet sind, und eine Stützsäule 62, der sich in vertikaler Richtung erstreckt und die runden Stäbe an ihren Endabschnitten verbindet. Es ist zu beachten, dass die Stützsäule 62 an dem Rahmen angebracht ist. In dieser Variante ist ein Schussmechanismus 64 an einer Stelle angeordnet, die die Stützsäule 62 umgeht.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit der obigen Struktur wird der Kugelstrahl ähnlich wie bei der vierten Ausführungsform intermittierend von dem Schussmechanismus 64 auf die Tellerfeder D geschossen, und die Tellerfeder D wird während eines Intervalls des Schießens des Kugelstrahls um ihre axiale Linie gedreht, um den Kugelstrahl auf die gesamte Oberfläche der Zugfläche Da der Tellerfeder D zu schießen. Daher kann die Druckeigenspannung gleichmäßig auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D übertragen werden. Es ist zu beachten, dass in dieser Variante ein bzw. ein einziger Schussmechanismus 64 angeordnet ist; es können jedoch auch zwei oder mehr angeordnet werden.
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(5) Fünfte Ausführungsform
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Die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 7 erläutert. Die fünfte Ausführungsform unterscheidet sich von derdritten Ausführungsform dadurch, dass die Pressvorrichtung 70 anders ist. Daher wird in der folgenden Erläuterung nur die Pressvorrichtung 70 erläutert. Die anderen Strukturen sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und ihre Erläuterung wird weggelassen.
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Wie in 7 gezeigt, umfasst die Pressvorrichtung 70 Halterungen 71, die an dem Rahmen 1 angebracht sind. Die Halterungen 71 sind in gleichmäßigen Abständen entlang einer Umfangsrichtung an mehreren Stellen (in dieser Ausführung vier Stellen) um die Tellerfeder D herum angeordnet. An jeder Halterungen 71 ist über einen Halter 72 eine Klaue 73 befestigt. Eine Vorsprungsform der Klaue 73 überlappt einen Endabschnitt der Tellerfeder D.
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In der Kugelstrahlvorrichtung mit dem obigen Aufbau wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 auf die Tellerfeder D geschossen, während die Tellerfeder D durch den Antrieb des Ritzels 5 und der Zahnstange 6 gedreht wird, und zwar in einem Zustand, in dem die Tellerfeder D durch die Basis 7 und die Klaue 73 zusammengedrückt wird. Daher kann der Kugelstrahl auf die gesamte Zugfläche Da der Tellerfeder D geschossen werden, und die Druckeigenspannung kann gleichmäßig auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D übertragen werden. Es ist zu beachten, dass auch in dieser fünften Ausführungsform der Kugelstrahl intermittierend auf die Tellerfeder D geschossen werden kann, wobei die Tellerfeder D wiederholt zusammengedrückt und entlastet wird.
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(6) Sechste Ausführungsform
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Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 8 erläutert. Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der in 7 gezeigten fünften Ausführungsform dadurch, dass die Pressvorrichtung 80 eine andere ist. Daher wird in der folgenden Erläuterung nur die Pressvorrichtung 80 erklärt.
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Wie in 8 gezeigt, umfasst die Pressvorrichtung 80 Halterungen 81, die am Rahmen 1 (siehe 7) angebracht sind. Die Halterungen 81 sind in gleichmäßigen Abständen entlang einer Umfangsrichtung an mehreren Stellen (in dieser Ausführungsform vier Stellen) um die Tellerfeder D herum angeordnet. An jeder Halterung 81 ist ein Druckstück 83 angebracht, das sich in einer Auf- und Abwärtsrichtung erstreckt. An einem unteren Endabschnitt des Druckstücks 83 ist ein Stufenabschnitt 83a ausgebildet, in dem eine der Tellerfeder D zugewandte Fläche eingeschnitten ist. An einem äußeren Umfang der Zugfläche Da der Tellerfeder D ist dagegen ein konkaver Abschnitt Dd ausgebildet, in dem in Umfangsrichtung gedreht wird. Der konkave Abschnitt Dd greift in den Stufenabschnitt 83a des Druckstücks 83 ein.
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Als nächstes wird die Wirkungsweise der oben erwähnten Kugelstrahlvorrichtung unter Bezugnahme auf die 7 und 8 erläutert. Der Kolben 2a des Kolbenzylinders 2 wird so angehoben, dass der konkave Abschnitt Dd der Tellerfeder D an den Stufenabschnitten 83a der Pressabschnitte 83 anliegt. Der Kolben 2a wird weiter angehoben, so dass die Tellerfeder D zusammengedrückt wird. In diesem Zustand wird der Kugelstrahl aus dem Schussmechanismus 14 auf die Tellerfeder D geschossen.
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Als nächstes wird, wie in gezeigt, ein unterer Abschnitt des konkaven Abschnitts Dd der Tellerfeder D durch maschinelle Bearbeitung plan gemacht. Als nächstes wird, wie in 8C gezeigt, ein Kugelstrahlen an einer äußeren Umfangsfläche durchgeführt, während die Tellerfeder D gedreht wird. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall das Kugelstrahlen auch an einer inneren Umfangsfläche des Lochs der Tellerfeder D durchgeführt werden kann.
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Auch bei der sechsten Ausführungsform kann der Kugelstrahl auf die gesamte Zugfläche Da der Tellerfeder D geschossen werden, und es können gleichmäßig Druckeigenspannungen in die Zugfläche Da der Tellerfeder D eingebracht werden.
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Insbesondere in der sechsten Ausführungsform, da die Pressvorrichtung 80 die Zugfläche Da der Tellerfeder D nicht abdeckt, ist es möglich, dass das Kugelstrahlen des ersten Schritts auf der gesamten Oberfläche der Zugfläche Da durchgeführt wird, so dass die Druckeigenspannung gleichmäßig eingebracht wird.
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(7) Siebte Ausführungsform
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Die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 erläutert. In dieser siebten Ausführungsform ist eine Walze 90 als Pressmittel und ein Förderband (ein Förderer) 91 als Basis und Pressmittel ausgebildet. Wie in 9 gezeigt, ist die drehbare Walze 90 oberhalb des Förderbandes 91 angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Walze 90 mit dergleichen Umfangsgeschwindigkeit rotieren kann wie das Förderband 91. Weiterhin ist ein Stift 92 am Förderband 91 angebracht. Der Stift 92 greift in ein Loch De der Tellerfeder D ein und verhindert, dass sich die Tellerfeder D gegenüber dem Förderband 91 verschiebt. Der Abstand zwischen der Unterseite der Walze 90 und dem Förderband 91 ist so eingestellt, dass er kleiner ist als die Dicke der Tellerfeder D im unbelasteten Zustand. Daher befindet sich die Tellerfeder D in einem zusammengedrückten bzw. komprimierten Zustand, wenn sich die Tellerfeder D unter der Walze 90 befindet.
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Als nächstes wird die Wirkungsweise der Kugelstrahlvorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur erklärt. Wenn ein vorderes Ende der Tellerfeder D eine äußere Umfangsfläche der Walze 90 berührt, geht das vorderste Ende unter die Walze 90, und die Tellerfeder D wird nach vorne geneigt (siehe 9B). Dann wird die Tellerfeder D zwischen der Walze 90 und dem Förderband 91 zusammengedrückt, da die Tellerfeder D von dem Stift 92 getragen wird, und wie in gezeigt, wird ihr vorderer Neigungszustand gelockert. Die Tellerfeder D wird weiterhin von dem Stift 92 getragen, ein Endabschnitt der Vorderseite in Förderrichtung des Lochs De der Tellerfeder D kommt unter die Walze 90, wie in 9D gezeigt, und die Tellerfeder D befindet sich in einem vorbestimmten zusammengedrückten Zustand, in dem die Tellerfeder D ohne Spalt auf dem Förderband 91 angeordnet ist. Dann wird das Förderband 91 angehalten, und der Kugelstrahl wird vom Schussmechanismus 14 in einen Bereich A geschossen, der eine Rückseite in einer Förderrichtung der Walze 90 ist.
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Nachdem eine vorbestimmte Überdeckung auf einem Abschnitt der Rückseite in einer Förderrichtung der Tellerfeder D durch Kugelstrahlen erreicht wurde, wird das Förderband 91 angetrieben. Dann bewegt sich, wie in 9E gezeigt, ein Endabschnitt der Rückseite in einer Förderrichtung des Lochs De der Tellerfeder D unter die Walze 90, das Förderband 91 wird angehalten, und der Kugelstrahl wird vom Schussmechanismus 14 zu einem Bereich B geschossen, der eine Vorderseite in einer Förderrichtung der Walze 90 ist. Nachdem eine vorbestimmte Überdeckung auf einem Abschnitt einer Vorderseite in einer Förderrichtung der Tellerfeder D durch Kugelstrahlen erreicht ist, wird das Förderband 91 angetrieben, und die Tellerfeder D wird vom Förderband 91 aufgenommen.
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Auch in der siebten Ausführungsform ist es möglich, dass das Kugelstrahlen auf der gesamten Oberfläche der Zugfläche Da der Tellerfeder D durchgeführt wird, so dass eine gleichmäßige Druckeigenspannung auf die Zugfläche Da der Tellerfeder D aufgebracht wird.
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Insbesondere in der siebten Ausführungsform, da das Kugelstrahlen auf der gesamten Zugfläche De in einem Zustand durchgeführt werden kann, in dem die Spannung auf die Tellerfeder D durch eine sehr erleichternde Struktur, d.h. das Förderband 91 und die Walze 90, geladen wird, können die Kosten der Vorrichtung stark reduziert werden.
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Es ist zu beachten, dass das Förderband 91 in der siebten Ausführungsform intermittierend angetrieben wird; das Kugelstrahlen kann jedoch auch bei kontinuierlichem Antrieb durchgeführt werden. Darüber hinaus ist auch ein Aufbau möglich, bei dem die Walze 90 in einer Auf- und Abwärtsrichtung beweglich ist und die Walze sich absenkt, um die Tellerfeder D zusammenzudrücken, wenn die Tellerfeder D in die in 9D gezeigte Position kommt.
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Da in den gesamten Bereich der Zugfläche der Feder eine hohe Druckeigenspannung eingebracht werden kann, ist die vorliegende Erfindung auf dem Gebiet der höher beanspruchten Federn von Nutzen.
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Bezugszeichenliste
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- 2:
- Kolbenzylinder (Hebemittel),
- 2a:
- Kolben,
- 5:
- Ritzel (Tragmittel),
- 7:
- Basis,
- 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80:
- Pressvorrichtung (Pressmittel),
- 14:
- Schussmechanismus (Schussmittel),
- 15:
- Roboterhand (Tragmittel),
- 25:
- Übergabemechanismus (Tragmittel),
- 45:
- Übergabemechanismus,
- 90:
- Walze (Pressmittel),
- 91:
- Förderband (Basis, Tragmittel),
- D:
- Tellerfeder (Feder),
- Da:
- Zugfläche.
