JP2006055977A - ショットブラスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの全表面に対して形状精度等の品質を損なうことなく均等にショットブラストを施すことが可能なショットブラスト装置を提供する。
【解決手段】ショットブラスト装置の環状処理室１０は中央支持部１２及び円筒状周壁部１３を具備し、これらの間にワークＷの公転経路（Ｒ）を設定する。処理室１０の天井には回転体２０が設けられ、これは回転体駆動機構２１により鉛直な中心軸線Ｃ１を中心として強制回転される。回転体２０には複数の自転機構２２が前記公転経路に沿って配列され、各自転機構２２により、ワーク把持具２３が鉛直な軸線Ｃ２を中心として自転可能となっている。中央支持部１２には、複数の外向き投射装置２４が放射方向外向きに投射材を投射可能に配列されている。他方、円筒状周壁部１３には、複数の内向き投射装置２５が放射方向内向きに投射材を投射可能に配列されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ショットブラスト装置に関するものである。

従来、金属製品又は半製品の表面に砂や鉄ビーズ等の微小粒子を投射して、その製品の表面処理又は表面加工を施すショットブラスト装置が知られている。近年、ショットブラストは、加熱鋼板のプレス成形と同時に焼き入れを完了するダイクエンチ工法で作られる金属製品（例えば車輌用衝突補強部材）の表面に不可避的に付着する酸化スケールを効率的に除去する方法として注目され、その利用が試みられている。

しかしながら、従来のショットブラスト装置では、投射材の投射装置の配列にも、ワークを保持及び移動させる機構にも、さしたる工夫がなかった。それ故、例えばワークの全表面にショットブラストを施したい場合には、先ずワークの一方の面（例えば表面）を投射装置に対面させて当該一方の面に対し投射材を投射し、その後にワークを反転させ、ワークの他方の面（例えば裏面）を投射装置に対面させて当該他方の面に対し投射材を投射するという手順をとらざるを得なかった。このため、ワークの反転タイミングのずれや、片側の面が投射を受ける時間のアンバランス等に起因して、ワークの形状に予期しない歪みが生じ、形状精度等の品質確保が難しくなるという問題があった。本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。

なお、本件出願前の先行技術調査では特許文献１が発見された（この段落中に示す部材参照番号は特許文献１で用いられているものをそのまま引用したものである）。特許文献１に開示のショットブラスト設備では、研掃室を構成するキャビネット２の中央に水平方向に延びる回転軸３が設けられ、この回転軸３に回転板８を固着することで、当該回転板８を垂直面内においてモータ駆動により強制回転可能としている。回転板８の周縁には、複数のクランプ装置１０（ワークの把持装置）がモータ駆動により回転可能に装着されている。また、キャビネット２の外壁部には、中央の回転軸３に向けて研掃材を投射する研掃材投射装置１が設けられている。そして、回転板８の周縁に装着された個々のクランプ装置１０をそれぞれの位置にて自転させながら当該回転板８を回転軸３を中心として垂直面内で回転させることにより、各クランプ装置１０に把持されて自転するワークが、キャビネット２の壁部に配設された投射装置の直前を公転経路に沿って通過する、という構成を採用している。しかし、特許文献１のショットブラスト設備では、複数のクランプ装置１０、回転板８その他の機構の全荷重を水平な回転軸３で支える必要があり、当該回転軸３の内部に、キャビネット壁部に配設された研掃材投射装置１と対向するような別の投射装置を設ける余地などないことは一見して明らかである。

特許第３３０５９２０号公報（特開平８−３２３６２８号）

本発明の目的は、ワークの全表面に対して形状精度等の品質を損なうことなく均等にショットブラストを施すことが可能なショットブラスト装置を提供することにある。

請求項１の発明は、装置中央に立設された中央支持部及び当該中央支持部をそのほぼ全周にわたり取り囲むように立設された略円筒状の周壁部を具備すると共に、中央支持部と略円筒状周壁部との間にワークの公転経路を設定する略環状の処理室と、前記処理室の天井又は床に設けられ、前記中央支持部の鉛直な中心軸線を中心として回転可能な回転体と、前記回転体を強制回転させるための回転体駆動機構と、前記ワークの公転経路に沿って配列するように前記回転体に装着された複数の自転機構と、前記複数の自転機構にそれぞれ作動連結されると共に、各自転機構によって鉛直な軸線を中心として自転する複数のワーク把持具と、前記中央支持部の外周部において、前記公転経路を指向して放射方向外向きに投射材を投射可能に配列された複数の外向き投射装置と、前記略円筒状周壁部において、前記公転経路を指向して放射方向内向きに投射材を投射可能に配列された複数の内向き投射装置とを備えたことを特徴とするショットブラスト装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のショットブラスト装置において、前記外向き投射装置と前記内向き投射装置とが、放射方向に沿って１対１で対向するように配列されていることを特徴とする。

（作用）：この装置の使用に際しては、回転体に装着された複数の自転機構にそれぞれ作動連結された複数のワーク把持具の各々に対し、ワーク（処理対象物）が把持される。そして、回転体に装着された自転機構をそれぞれの位置で作動させ、ワーク把持具及びワークを鉛直な軸線を中心として自転させる。それと同時に、回転体駆動機構により回転体を中央支持部の鉛直な中心軸線を中心として強制回転させる。すると、各ワークは、自転しながら中央支持部と略円筒状周壁部との間に設定された公転経路に沿って略環状の処理室内を公転する。処理室内を自転しながら公転するワークに対しては、中央支持部の外周部に配列された各外向き投射装置と、略円筒状周壁部に配列された各内向き投射装置とから同時に投射材が投射される。このように、ワーク把持具に把持されたワークは、放射方向に沿った内外二方向から投射材の投射を満遍なく受けることができ、且つ、ワークが処理室内を自転しながら公転することでその全側面を内外二方向からの投射に満遍なくさらすことができる。

（付記）：請求項１又は２において、前記略円筒状の周壁部には、前記処理室に対してワークを出し入れするための開口部が設けられていること。

本発明のショットブラスト装置によれば、ワーク把持具に把持されたワークは、放射方向に沿った内外二方向から投射材の投射を満遍なく受けることができ、且つ、ワークが処理室内を自転しながら公転することでその全側面を内外二方向からの投射にさらすことができるため、ワークの全表面に対して形状精度等の品質を損なうことなく均等にショットブラストを施すことができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１〜図４に示すように、ショットブラスト装置は概して円筒状又は円柱状の外観を有し、その内部には平面視円環状の処理室１０が設けられている。

具体的には、ショットブラスト装置の底部には平面視円板状の床部１１が設けられ、その床部１１の上には装置中央位置において中央支持部１２が立設されている。この中央支持部１２は、内部が中空な円柱形状をなしており、その内部中空域を区画する中央支持部１２の外周壁には、後述するように複数の外向き投射装置２４が配設される。中央支持部１２の鉛直な中心軸線Ｃ１は、当該ショットブラスト装置の中心軸線に一致する。

更に、円板状の床部１１の外周縁には、円筒状の周壁部１３が中央支持部１２をその全周にわたり取り囲むように立設されている。この円筒状周壁部１３には、後述するように複数の内向き投射装置２５が配設される。円板状の床部１１、中央支持部１２及び円筒状周壁部１３によって平面視円環状の処理室１０が区画されると共に、中央支持部１２の外周壁と円筒状周壁部１３との間には、中心軸線Ｃ１を中心とする円軌道に沿ったワークの公転経路Ｒ（図４に二点鎖線で示す）が設定されている。

円筒状周壁部１３の正面位置には、処理室１０に対してワークＷを出し入れするための開口部１４が形成されている（図１及び図２参照）。

図１〜図３に示すように、処理室１０の天井にあたる領域（天井域）には、円板状の床部１１に対向する円盤状の回転体２０が配設されている。この回転体２０は、処理室１０の天井域を塞ぐと共に中央支持部１２の鉛直な中心軸線Ｃ１を中心として回転可能に設けられている。図面には、回転体２０の支持構成を明示していないが、その支持方式は、中央支持部１２上にベアリング機構を介して載置する方式あるいは後記回転体駆動機構２１で事実上吊り下げることにより中央支持部等から浮上させて支持するような方式のいずれでもよい。中央支持部１２の上方には、回転体駆動機構２１（例えば電気モータ）が設けられている。この回転体駆動機構２１は円盤状の回転体２０と作動連結され、当該回転体２０を前記中心軸線Ｃ１を中心として強制回転させる。

円盤状の回転体２０には、複数の自転機構２２（本例では６つ）が装着されている。これら６つの自転機構２２は、ワークの公転経路Ｒに沿って、しかも前記中心軸線Ｃ１を中心として等角度間隔（本例では６０°間隔）となるように配列されている。それぞれの自転機構２２の下側（処理室内に露出した側）には、ワーク把持具２３が作動連結されている。各ワーク把持具２３は、ワークＷを把持、吊り下げ又は保持等するための器具又は機械装置であり、それに作動連結された自転機構２２により前記中心軸線Ｃ１と平行な鉛直軸線Ｃ２を中心として自転する（図３参照）。ワーク把持具２３によって把持されたワークＷは、ワーク公転経路Ｒ上にて処理室１０の高さ方向中程の高さ位置に配置される。

図３及び図４に示すように、中央支持部１２の外周部には、複数の外向き投射装置２４（本例では５個×２段＝合計１０個）が設けられている。即ち、中央支持部１２の全高の下から約３分の１の高さ位置（以下「１段目」という）及び約３分の２の高さ位置（以下「２段目」という）の各段において、前記円筒状周壁部１３の正面の開口部１４と向き合う位置を除いて前記中心軸線Ｃ１を中心として６０°間隔となるように、５個の外向き投射装置２４が配列されている。１段目及び２段目に位置する各外向き投射装置２４は、その投射口がワーク公転経路Ｒを指向して外方向に向けられており、中心軸線Ｃ１を中心とした放射方向外向きに投射材を投射可能となっている。

図１〜図４に示すように、円筒状周壁部１３には、複数の内向き投射装置２５（本例では５個×２段＝合計１０個）が設けられている。即ち、円筒状周壁部１３の全高（これは中央支持部１２の全高に等しい）の下から約３分の１の高さ位置（以下「１段目」という）及び約３分の２の高さ位置（以下「２段目」という）の各段において、前記開口部１４が開口形成された位置を除いて前記中心軸線Ｃ１を中心として６０°間隔となるように、５個の内向き投射装置２５が配列されている。１段目及び２段目に位置する各内向き投射装置２５は、その投射口がワーク公転経路Ｒ（及び中心軸線Ｃ１）を指向して内方向に向けられており、中心軸線Ｃ１を中心とした放射方向内向きに投射材を投射可能となっている。

図３及び図４からわかるように、中央支持部１２に設けられた１０個の外向き投射装置２４と円筒状周壁部１３に設けられた１０個の内向き投射装置２５とは、一つの外向き投射装置２４とそれに対応する一つの内向き投射装置２５とが、放射方向に沿って１対１で互いに向き合うように位置決めされている。従って、一つの外向き投射装置２４とそれに対応する一つの内向き投射装置２５との間に配置されたワークＷは、これらの投射装置２４，２５によって内外から同時に投射材の投射を受けることになる。尚、投射装置２４，２５によって投射される投射材としては、砂や鉄製ビーズを例示できる。

次に本実施形態のショットブラスト装置の作用及び効果について説明する。

装置の使用に際しては、円筒状周壁部１３の開口部１４を介して、その開口部１４と向き合う位置に配置されたワーク把持具２３に対しワークＷを取り付ける（図２参照）。ワークＷとしては、例えばダイクエンチ加工直後の車輌用衝突補強部材であってその表面に酸化スケールが付着した状態のものがあげられる。ワーク把持具２３へのワークＷの把持が完了したら、そのワーク把持具２３に対応する自転機構２２を作動させ、ワーク把持具２３及びワークＷを鉛直軸線Ｃ２を中心として自転させる。それと同時に、回転体駆動機構２１によって回転体２０を鉛直な中心軸線Ｃ１を中心として、例えば時計回り方向に回転させる。すると、ワークＷは自転しながら前記ワーク公転経路Ｒに沿って環状の処理室１０内を公転する。処理室１０内を自転しながら公転するワークＷは、中央支持部１２の外周壁と円筒状周壁部１３との間をワーク公転経路Ｒに沿って通過していくに伴い、中央支持部１２に配列された外向き投射装置２４と、円筒状周壁部１３に配列された内向き投射装置２５とから同時に投射材の投射を受ける。これにより、ワークＷの表面に付着していた酸化スケールのほとんどが除去される。

本実施形態によれば、ワーク把持具２３に把持されたワークＷは、装置の放射方向に沿った内外二方向から投射材の投射を受けることができ、且つ、ワークＷ自体が処理室１０内を自転しながら公転することでその全側面を内外二方向からの投射に満遍なくさらすことができる。このため、ワークＷの製品形状に歪みが生じ難く、形状精度等の品質を向上させることができる。つまり、ワークＷの全表面に対して形状精度等の品質を損なうことなく均等にショットブラストを施すことができ、ワークＷの表面処理性と品質保持性とを両立させることができる。

本実施形態によれば、外向き投射装置２４と内向き投射装置２５とが同数とされ、且つ外向き投射装置２４と内向き投射装置２５とが放射方向に沿って１対１で対向するように配列されている。つまり、１対１で対向する外向き投射装置２４と内向き投射装置２５との間に位置するワークＷは、同時点でそれら二つの投射装置２４，２５から同時に投射材の投射を受けることになる。それ故、外向き投射装置２４からの投射材の投射圧力と、内向き投射装置２５からの投射材の投射圧力とがほぼ等しい場合には、それらの投射圧力が互いに打ち消し合う関係となり、内外二方向からの投射を受けるにもかかわらず、ワークＷの姿勢が安定する。このことは、ワーク把持具２３におけるワーク把持負担の軽減につながる。

本実施形態によれば、複数個のワークＷを同時に処理することが可能であり、生産性に優れている。

（変更例）本発明の実施形態を以下のように変更してもよい。
上記実施形態では、処理室１０の天井域に回転体２０を配設したが、これに代えて、複数の自転機構２２を具備した回転体２０を処理室１０の床領域に設けてもよい。あるいは処理室１０の天井域及び床領域の双方に、複数の自転機構２２を具備した回転体２０をそれぞれ設けてもよい。後者の場合には、天井域の回転体と床領域の回転体とを同期回転させると共に、天井域回転体の自転機構と床領域回転体の自転機構との自転周期を同期させることで、ワークＷを上下一対のワーク把持具２３（及び自転機構２２）間に保持することが可能となり、ワークＷの保持を更に確実にして投射材投射時におけるワークＷの揺れ等を防止することが可能になる。

ショットブラスト装置の平面図。 ショットブラスト装置の正面図。 図１のＡ−Ａ線での縦断面図。 図２及び図３のＢ−Ｂ線での横断面図。

符号の説明

１０…処理室、１２…中央支持部、１３…周壁部、２０…回転体、２１…回転体駆動機構、２２…自転機構、２３…ワーク把持具、２４…外向き投射装置、２５…内向き投射装置、Ｃ１…鉛直な中心軸線、Ｃ２…自転機構の鉛直軸線、Ｒ…ワークの公転経路、Ｗ…ワーク。

Claims (2)

1. 装置中央に立設された中央支持部（１２）及び当該中央支持部をそのほぼ全周にわたり取り囲むように立設された略円筒状の周壁部（１３）を具備すると共に、中央支持部と略円筒状周壁部との間にワークの公転経路（Ｒ）を設定する略環状の処理室（１０）と、
   前記処理室の天井又は床に設けられ、前記中央支持部の鉛直な中心軸線（Ｃ１）を中心として回転可能な回転体（２０）と、
   前記回転体を強制回転させるための回転体駆動機構（２１）と、
   前記ワークの公転経路に沿って配列するように前記回転体に装着された複数の自転機構（２２）と、
   前記複数の自転機構にそれぞれ作動連結されると共に、各自転機構によって鉛直な軸線（Ｃ２）を中心として自転する複数のワーク把持具（２３）と、
   前記中央支持部の外周部において、前記公転経路を指向して放射方向外向きに投射材を投射可能に配列された複数の外向き投射装置（２４）と、
   前記略円筒状周壁部において、前記公転経路を指向して放射方向内向きに投射材を投射可能に配列された複数の内向き投射装置（２５）と
   を備えたことを特徴とするショットブラスト装置。
2. 前記外向き投射装置（２４）と前記内向き投射装置（２５）とが、放射方向に沿って１対１で対向するように配列されていることを特徴とする請求項１に記載のショットブラスト装置。
   

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