JP2003159651A - ショットピ−ニング条件の設定方法及びショットピ−ニングマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネルギにすぐれたョットピ−ニング条件
の設定方法およびその方法を用いたショットピ−ニング
マシンを提供する。 【解決手段】 最適評価に対する最適管理値を決定する
工程と、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投射材
毎に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関係を予め計
測する工程と、前記投射圧力、投射材流量及び管理値の
関係から、前記最適管理値に対応する投射圧力を最低に
する投射材流量を決定する工程と、を具備するショット
ピ−ニング条件の設定方法およびその方法を用いたショ
ットピ−ニングマシン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ショットピ−ニン
グされたワ−クに対して最適の評価を付与する省エネル
ギに優れたショットピ−ニング条件の設定方法及びショ
ットピ−ニングマシンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ショットピ−ニングの条件を設定
するには、ワ−クに対して最適の残留応力を付与するア
−クハイトとカバレッジを用いて、これらを最適にする
設定条件が決定されていた。しかし、アークハイトはシ
ョットピーニング処理の強度を表す指標として用いられ
るが処理の強度が大きくなるにつれ、反り量の増加が小
さくなるため強度の大きい範囲では差が出にくい。一
方、カバレージは１００％に近くなるにつれ重畳打痕が
多くなり投射密度の大きい範囲では単位投射密度あたり
の被打面積比の増加が少なくなるため、投射量の多い範
囲では差が出にくい。よって、実用でよく使われる範囲
では処理の強度（圧力、投射量）を変化させてもアルメ
ンストリップに現れる変化量が少ないため条件の比較が
難しかった。したがって、最適なア−クハイトとカバレ
ッジの条件を選択しても省エネルギの点では不十分であ
った。

【０００３】また、ショットピ−ニングにおいて投射さ
れる投射材の衝突強さと衝突数を必要下限に調整し得る
ショット投射条件の決定方法として、投射されたショッ
トが衝突することにより弾性波を発生するショット衝突
部と前記弾性波を伝播し、減衰する伝播部と前記弾性波
を受信して高周波電気信号に変換する変換部と前記高周
波電気信号に基づきショットの衝突強さと衝突数を検出
する計測回路とを内蔵し、ショット衝突部のみを外部に
表出して耐摩耗性のケ−スで被った検出器と、テスト処
理製品とを同時にテストブラスト又はテストピ−ニング
して処理製品が必要とする最小衝突強さと、最小衝突数
をあらかじめモデル処理で求めて処理管理値とし、実際
の製品処理において前記検出器を用いて常時または一定
タイムサイクルで衝突強さと衝突数を測定し前記管理値
と比較してその過不足をチェックして投射条件を必要下
限にするショット投射条件の決定方法も公知である（特
開平７−２１４４７２号公報）。

【０００４】この公報に記載された方法ではテストピ−
ニングして処理製品が必要とする最小衝突強さと、最小
衝突数をあらかじめモデル処理で求めて処理管理値を決
定するが、この処理管理値の決定方法は、ピ−ニング処
理において、前記検出器Ｅを用いた投射条件決定方法で
ある。これについて説明する。まず繰り返し応力を受け
る機械部品等のテスト処理製品を前記検出器Ｅとを同時
にテストピ−ニングして、テスト処理製品の寿命目標管
理値を設定し寿命目標管理値に対する実際値の比率が１
００％になる投射強さから必要とする処理投射強さとす
る。次にテスト処理製品と前記検出器Ｅをテストピ−ニ
ングしてテスト処理製品のある一定の任意の位置での寿
命目標管理値に対して累計投射材数を決定し、その値か
ら処理投射量とする。これらの処理投射強さと処理投射
量をショットピ−ニングの処理管理値とする。

【０００５】したがって、この公報に記載のショットピ
−ニングの処理管理値の決定方法においては、処理投射
強さと処理投射量をショットピ−ニングの処理管理値と
しているが、ショットピ−ニングマシンを省エネルギに
運転しているとは限らない。即ち、同じ処理管理値であ
っても、処理投射強さと処理投射量の関係によってはエ
ネルギは常に同じであるとは限らないからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
に鑑みて成されたもので、本発明の目的は、処理管理値
の決定に際して、省エネに優れたショットピ−ニングの
設定条件を決定する方法及びショットピ−ニングマシン
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するのための手段】上記の目的を達成する
ために本発明におけるショットピ−ニング条件の設定方
法は、ショットピ−ニングされたワ−クに対して最適評
価を付与するショットピ−ニング条件の設定方法であっ
て、最適評価に対する最適管理値を決定する工程と、シ
ョットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投射材毎に、投射
圧力、投射材流量及び管理値の関係を予め計測する工程
と、前記投射圧力、投射材流量及び管理値の関係から、
前記最適管理値に対応する投射圧力を最低にする投射材
流量を決定する工程と、を具備することを特徴とする。
すなわち、本発明は、ワ−クに対する最適管理値が同じ
であっても、ショットピ−ニングマシンの消費エネルギ
が異なることに着目し、鋭意検討を重ねた結果、本発明
に至ったものである。

【０００８】本発明によれば、ワ−クに対して最適評価
を付与できるのみならず、ショットピ−ニングマシンの
省エネ運転が実現できるのである。したがって、ショッ
トピ−ニングマシンの運転においては低コストを実現で
きる。

【０００９】また、上記の目的を達成するために本発明
におけるショットピ−ニングマシンは、最適評価に対す
る最適管理値を入力する入力手段と、該最適管理値から
予め計測した、ワ−ク及び投射材毎に、投射圧力、投射
材流量及び管理値の関係に基づき、投射圧力を最低にす
る投射材流量を演算し投射材を選択する演算手段と、該
演算手段の結果に基づき、投射圧力及び投射材流量を調
整する調整手段と、を具備する。また、このショットピ
−ニングマシンに、さらに選択された投射材の供給装置
を備えたことを特徴とする。

【００１０】本発明によれば、ワ−クに対して最適評価
を付与できるのみならず、省エネ運転が実現できるショ
ットピ−ニングマシンを提供する。

【００１１】本発明において、最適評価とは、残留応力
又は疲労試験により最適なワ−ク処理ができたときのワ
−ク評価をいう。たとえば、最適な残留応力又は最適な
疲労試験結果をいう。管理値とは、ショットピ−ニング
マシンを管理するための投射材の運動に関する管理値を
いう。この上述したピ−ニングセンサは、新東工業製商
品名ピ−ニングセンサとして市販されているもので、シ
ョットピ−ニングの衝撃エネルギをＡＥセンサにより計
測する計測装置をいう。また、管理値とは、具体的に
は、ピ−ニングセンサにより計測された運動量、衝撃運
動量等の出力値をいう。さらに、管理値は、たとえば、
高速度カメラで撮影した投射材の投射速度と投射材の質
量を乗じた値でもよい。したがって、最適管理値とは、
上記最適評価に対応するショットピ−ニングマシンを管
理するための投射材の運動に関する管理値をいう。

【００１２】さらに投射材は、投射材の大きさ（粒度分
布）及び投射材の材質により特定される。投射圧力と
は、投射材を投射する際の空気圧力をいう。投射材流量
とは、時間当たりに投射ノズルに向かって流れる投射材
の量をいう。

【００１３】さらに、最適評価に対する最適管理値を入
力する入力手段とは、最適管理値を入力する手段であっ
て、テンキ−操作入力装置でよく、通信により入力でき
る入力手段でも良い。該最適管理値から予め計測した、
ワ−ク及び投射材毎に、投射圧力、投射材流量及び管理
値の関係とは、たとえば、図１のようなグラフの関係を
ワ−ク及び投射材毎に作成した物である。この関係は、
ショットピ−ニングマシン内部若しくは外部の記憶装置
に記憶しておく。記憶手段は、その種類を問わない。

【００１４】投射圧力を最低にする投射材流量を演算し
投射材を選択する演算手段とは、ショットピ−ニングマ
シンに内蔵された演算手段である。該演算手段の結果に
基づき、投射圧力及び投射材流量を調整する調整手段
と、空気圧力の調整手段と投射材の投入量を変える調整
手段をいう。

【００１５】選択された投射材の自動選択供給装置と
は、異なる投射材が別々に貯蔵された多種投射材貯留供
給タンクを有し、それぞれ投射材タンクのゲ−トを指令
信号により開くことができる投射材の自動選択供給装置
を用いて、投射材を選択する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき発明を説明す
る。図２は、本発明の実施の形態のフロ−チャ−トの一
部を示す一例である。図２において、まず、最適評価に
対する最適管理値を決定する（図２参照）。具体的に
は、第１工程として、最適評価として最適残留応力、管
理値としてピ−ニングセンサ出力値である運動量を使用
する場合について説明する。即ち、ワ−クに最適な残留
応力を付与するピ−ニングセンサ出力値を決定する。

【００１７】このためには、任意の投射条件でワ−クを
処理し、そのワ−クを評価し、最適残留応力であればワ
−ク側の最適残留応力が得られる条件でのピ−ニングセ
ンサ出力値を計測する。最適残量応力でなければ投射条
件を変えてワ−クを処理し最適残留応力評価となる、運
動量、即ちピ−ニングセンサ出力値が最適管理値として
決められる。

【００１８】次いで、第２工程として、図３に示すよう
に、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投射材毎
に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関係を予め計測
する。この投射圧力、投射材流量及び管理値の関係は、
具体的には、たとえば、特定されたショットピ−ニング
マシン、ワ−ク及び投射材毎に、投射圧力及び投射材流
量を変更してピ−ニングセンサの出力値を測定する。そ
して、これらの測定値から前記投射圧力、投射材流量及
びピ−ニングセンサの出力値の関係を求める（図１参
照）。また、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投
射材毎に、投射圧力、投射材流量及びピ−ニングセンサ
の出力値の関係が記憶手段に記憶される。

【００１９】そして、第３工程として、図４に示すよう
に、前記投射圧力、投射材流量及び管理値の関係から、
前記最適管理値に対応する投射圧力を最低にする投射材
流量を決定する。即ち、記憶手段に記憶した投射圧力、
投射材流量及びピ−ニングセンサの出力値の関係から、
前記最適ピ−ニングセンサ出力値を満足し、かつ最も省
エネルギな条件となる投射圧力を最低にする投射材流量
を決定する。

【００２０】そして、このようにショットピ−ニング条
件が設定された後、ショットピ−ニングマシンが、投射
圧力及び投射材流量を調整し、さらに、供給装置から選
択された投射材を供給してワ−クにショットピ−ニング
がされるのである。

【００２１】尚、第１工程と第２工程は別個独立になさ
れるものであり、その順番を変えても良い。また、同時
になされてもよい。また、前記最適ピ−ニングセンサの
出力値に対応する投射圧力を最低にする投射材流量を決
定には、演算装置を使用しなくともよい。さらに、選択
された投射材の供給装置を備えない場合には、ショット
ピ−ニングマシンの指示に従って、供給装置に投射材を
投入しても良い。自動選択供給装置の場合は、異なる投
射材が別々に貯蔵された投射材タンクを複数有し、それ
ぞれ投射材タンクのゲ−トを指令信号により開くことが
できる投射材の自動選択供給装置を用いて、投射材を選
択する。

【００２２】また、図５は本発明に係るショットピ−ニ
ングマシンの構成図であり、上述のショットピ−ニング
条件を設定する方法を実施する装置である。図５におい
て、本発明に係るショットピ−ニングマシンは、投射材
貯蔵タンク１０１と、圧縮エア供給装置１０２の間をつ
なぐ配管に設けられた、投射エア検出装置１０３aを付
属した投射エア電空比例弁１０３ｂ及び、投射材流量検
出装置１０４ａ及び投射材流量検出バルブ１０４ｂを有
する投射材排出装置１０４及び、前記投射エア検出装置
１０３a及び投射材流量検出装置１０４ａの値を入力し
て投射エア電空比例弁１０３ｂ及び投射材流量検出バル
ブ１０４ｂに指令する 処理条件制御装置１０５が調整
手段として設けられている。さらに、投射材・圧縮エア
混合装置１０６が、投射エア電空比例弁１０３ｂ及び投
射材流量検出バルブ１０４ｂの下流の配管の途中に設け
られており、さらに下流にはノズルが設けられている。
尚、ワ−クＷは、被処理品回転モ−タにより、回転され
ている。一方、最適ピ−ニングセンサ出力選択装置１１
０が図示していない外部記憶装置及び処理条件制御装置
１０５に内蔵される演算手段に電気的に接続されてい
る。さらに、最適ピ−ニングセンサ出力選択装置１１０
は多種投射材貯留供給タンク１１１に連結されて、これ
らにより投射材の自動選択供給装置を構成している。

【００２３】このように構成された本発明のショットピ
−ニングマシンの動きについて説明する。あらかじめ該
最適管理値から予め計測したワ−ク及び投射材毎に、投
射圧力、投射材流量及び管理値の関係が記憶装置に記憶
されいるショットピ−ニングマシンは、図２の工程に沿
って、最適評価に対して決定された最適管理値を入力手
段に入力する。そうすると、演算手段により、投射圧力
を最低にする投射材流量を演算され、投射材を選択され
る。そして、該演算手段の結果に基づき、投射圧力及び
投射材流量を調整する調整手段に信号が送られショット
ピ−ニングの条件が設定されるのである。なお、選択さ
れた投射材の自動選択供給装置をさらに備えた場合に
は、演算装置から、最適ピ−ニングセンサ出力値選択装
置に信号１１０が送られ、その信号により多種投射材貯
留供給タンク１１１から自動的に投射材が選択されて投
射材貯留タンク１０１に投射材が送られる。このように
して、最低のエネルギでショットピ−ニングが実現でき
る。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上記の説明から明らかなよう
に、本発明はショットピ−ニングされたワ−クに対して
最適評価を付与するショットピ−ニング条件の設定方法
であって、最適評価に対する最適管理値を決定する工程
と、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投射材毎
に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関係を予め計測
する工程と、前記投射圧力、投射材流量及び管理値の関
係から、前記最適管理値に対応する投射圧力を最低にす
る投射材流量を決定する工程と、を具備することから、
省エネに優れたショットピ−ニングの設定条件を決定で
きる。また、本発明は最適評価に対する最適管理値を入
力する入力手段と、該最適管理値から予め計測した、ワ
−ク及び投射材毎に、投射圧力、投射材流量及び管理値
の関係に基づき、投射圧力を最低にする投射材流量を演
算し投射材を選択する演算手段と、該演算手段の結果に
基づき、投射圧力及び投射材流量を調整する調整手段
と、を具備することから、省エネに優れたショットピ−
ニングを実施できるなど産業界に与える効果は著大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】各投射圧、投射材流量におけるピ−ニングセン
サ出力値の関係を示すグラフである。

【図２】本発明の方法の一部を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図３】本発明の方法の一部を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図４】本発明の方法の一部を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図５】本発明に係るショットピ−ニングマシンの構成
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 恭一 愛知県豊川市穂ノ原３丁目１番地 新東工 業株式会社豊川製作所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショットピ−ニングされたワ−クに対
   して最適評価を付与するショットピ−ニング条件の設定
   方法であって、最適評価に対する最適管理値を決定する
   工程と、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及び投射材
   毎に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関係を予め計
   測する工程と、前記投射圧力、投射材流量及び管理値の
   関係から、前記最適管理値に対応する投射圧力を最低に
   する投射材流量を決定する工程と、を具備するショット
   ピ−ニング条件の設定方法。
2. 【請求項２】 ショットピ−ニングされたワ−クに対
   して最適の評価を付与するショットピ−ニング条件の設
   定方法であって、ショットピ−ニングマシン、ワ−ク及
   び投射材毎に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関係
   を予め計測する工程と、最適評価に対する最適管理値を
   決定する工程と、前記投射圧力、投射材流量及び管理値
   の関係から、前記最適管理値に対応する投射圧力を最低
   にする投射材流量を決定する工程と、を具備するショッ
   トピ−ニング条件の設定方法。
3. 【請求項３】 最適評価に対する最適管理値を入力す
   る入力手段と、該最適管理値から予め計測した、ワ−ク
   及び投射材毎に、投射圧力、投射材流量及び管理値の関
   係に基づき、投射圧力を最低にする投射材流量を演算し
   投射材を選択する演算手段と、該演算手段の結果に基づ
   き、投射圧力及び投射材流量を調整する調整手段と、を
   具備するショットピ−ニングマシン。
4. 【請求項４】 前記選択された投射材の自動選択供給装
   置をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のシ
   ョットピ−ニングマシン。