JP3674306B2 - 円筒内面のブラスト方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物例えば、内燃機関用シリンダブロックのシリンダ内面をブラスト処理する円筒内面のブラスト方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用シリンダ内面へのブラスト処理には、溶射の前工程として基材表面を粗面化する場合と、ブラスト皮膜を形成する場合（例えば特開平８−３３３６７１号公報に記載のもの）が考えられる。
溶射の前工程としてのブラスト処理は、例えばアランダムやデンシック、スチール等の研削材を、圧縮エアーやモータの動力を使って基材表面に投射し、基材表面を粗面化するもので、例えば特開昭６０−４４２６７号公報記載のものは、粗粒ブラスト材と細粒ブラスト材とを混合し、それぞれの長所を相互に生かすことで、溶射層の高い密着性を得ることを試みている。
また、特開昭６４−５８４７７号公報記載のものでは、ブラストノズルと溶射ガンとを一体化し、ブラストノズルをバキュームブラスター方式とすることで、工程の省略及びブラスト装置の構成簡素化を試みている。
さらに、特開平６−１３６５０４号公報記載のものでは、溶射層形成部分の直前をブラスト処理しながら溶射することで、溶射時のはね返り粒子や微粒の除去を試みている。
【０００３】
しかし、これらには、それぞれ次のような問題が生じている。
特開昭６０−４４２６７号では、初期状態においては指定の粒度分布が得られるものの、研削材は一度投射されると破砕が起こり、分布が変化してしまう。したがって、量産状態でのこれらの指定は難しく、達成するためには粒子回収、分別及び供給装置をかなり複雑にする必要がある。
また、特開昭６４−５８４７７号では、バキュームブラスター方式を生かすためにブラストノズルが素材と接触しなくてはならず、素材面を傷つけてしまう可能性があること、さまざまな径のシリンダに対応するためにシリンダごとにブラストノズルを交換しなくてはならず、設備が複雑になること、並びに、ブラストノズルが素材と接触しているために一度粗面化した面がブラストノズルにより擦られ、粗面化状態が悪くなってしまう。
さらに、特開平６−１３６５０４号では、ブラスト直後に溶射皮膜が形成されるため、溶射皮膜中のブラスト材の残留等が多くなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、溶射皮膜の品質に大きく寄与するブラスト工程であるが、量産する場合においてシリンダ内面の粗面を得るのに十分な方法は、いずれの公報にも示されていない。シリンダ内面をブラスト処理するための問題点として、次のようなことがある。
【０００５】
〔シリンダ形状にかかわる問題点〕
内燃機関のシリンダボアは、大きいものでは直径１００mm程度、通常では直径８０mm以下のものが多く、比較的狭い円筒形状をなしており、ネジ穴等も多く存在する。これにより、
(1) シリンダ内面を粗らすために投射させたブラスト材が、はねかえって反対側のシリンダ内面にあたる。はねかえった粒子が一度適度な粗面の上にあたると、面粗度は悪くなり、皮膜の密着強さを低下させてしまう。
(2) シリンダ内面で削られたアルミニウム微粉およびブラスト材がシリンダ内面に残留しやすい。
(3) ブラスト材がネジ穴等に残留しやすく、いったんネジ穴等に入り込むと洗浄等ではなかなか取り除けず、ねじ穴等に残留したままでは、エンジン組付け時にブラスト材がかじり込み、組付け不良が発生してしまう。
【０００６】
〔ブラスト処理上の問題点〕
シリンダを粗面化するためのブラスト処理は、十分な粗面を得るためにシリンダ内面の上端から下端までブラスト材を投射しなくてはならない。したがって、
(4) シリンダヘッドとの合わせ面をブラスト材から守るため、マスキング板が必要となるが、マスキング板をシリンダごとに取り付けていては、工数が増えるとともに、数多くのマスキング板を用意する必要があり、さらには、シリンダの種類が増えれば、それぞれに対応する異なったマスキング板を用意する必要がある。
(5) ブラスト処理は、粗面化するための処理であるため、マスキング板の消耗が激しい。
【０００７】
〔装置上の問題点〕
(6) ブラスト処理は、通常ブラスト材が飛び散るのを防ぐために、キャビネット内にワークを設置した状態で粗面化が行われる。しかし、キャビネットを利用することは、ワークの出入れのために、扉の自動開閉と、それに連動したワークの移動が必要となって、機構が複雑になり、加えて駆動部が増えると、ブラスト材のかみ込みによる不具合が起こり易く、また、ブラストガンの移動機構も、キャビネットのサイズによりその動きや機構の大きさについての制約を受けてしまう。さらに、キャビネット容量に対する十分な集塵機能を備える装置が必要になり、キャビネット自体のスペースなど、装置が大型化してしまう。
【０００８】
一方、ブラスト皮膜の形成の場合では、その工程上において上記(4) 乃至(6) が当てはまる。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、内燃機関のシリンダ内面全域が常に安定な粗面を得ること、そして、量産する場合において、マスキング板取付け工程を減らし、さらに、シリンダ内面を粗面化もしくはブラスト皮膜を形成するのに必要最小限の規模で、簡略化した円筒（シリンダ）内面のブラスト方法を提供することを目的とする。
ここで、「常に安定な粗面を得る」というのは、シリンダボア内面全域がほぼ一定の表面粗さを示すことを言い、例えばシリンダヘッド側のボア内面とクランクケース側のボア内面の表面粗さに変化がないことを言う。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ブラストガンからブラスト材を吹出して、被加工物の上下方向に延びる円筒の内面を下方へとブラスト処理し、前記ブラストガンのブラストノズルを引き出す際に、前記ブラスト材の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出する。
また、シリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを立設し、該シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置き、該マスキング部材が、マスキング部材本体と、該マスキング部材本体のシリンダヘッド合せ面側の端部にある着脱自在の当接部とからなり、該当接部だけをタングステンカーバイド製またはアルミニウム製とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理する。
【００１１】
シリンダブロックの対応面に合う形状のリムが立てられたパレットにシリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを載置して前記シリンダブロックの各シリンダを分断し、前記シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置くことにより、前記マスキング部材から前記パレットまでを連続した管内空間とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理し、前記パレットからブラスト材を下方へ吸引しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る円筒内面のブラスト方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１乃至図９は、本発明の第１の実施形態を説明する図面であり、図１は、円筒内面の一例として、内燃機関のシリンダをブラスト処理する場合を表した概略構成図、図２は、シリンダ内面をブラスト処理する状態を表した部分拡大図、図３は、図２の場合においてブラストガンの移動を表した部分拡大図、図４は、シリンダブロックを横にした場合の部分拡大図、図５は、ブラスト処理におけるブラスト材の移動の軌跡を概念的に表した部分拡大図、図６及び図７は、ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図、図８は、ブラスト処理するシリンダとマスキング部材との関係を表した部分拡大図、図９は、図８におけるマスキング部材を拡大した部分拡大図である。なお、本実施形態に係るシリンダブロックは、４つのシリンダを持つ。
【００１３】
図１に示すように、Ｚ方向のトラバーサ１１により、ブラストガン１を上下方向に（その軸に沿って）移動することができ、ブラストガン１は、その下端近傍に、ブラスト材２を吹出すためのブラストノズル３を有する。また、ブラストガン１は、その軸回りを自転するように回転可能に設けており、ブラスト材２の吹出しに伴い自転するようにしてある。
シリンダブロック４（被加工物）は、そのシリンダ４ａ〜４ｄの軸方向が上下となるように鉛直方向に立った状態で設置しており、また、その位置は、ブラストガン１が上方からシリンダ内を進行（降下）するようになっている。
シリンダブロック４は、キャビネット１２により周囲空間と隔離しており、吹出したブラスト材２の拡散を防止している。また、キャビネット１２の下方には、ブラスト材回収受け１３を設けている。
【００１４】
ブラストノズル３の吹出し方向は斜め下方であり、図２に示すように、シリンダ内面とブラスト角度θだけ傾いた方向にブラスト材２を吹出す。
【００１５】
この装置では、図３に示すように、ブラストガン１がブラスト材２を吹出しながら回転下降して、１つのシリンダの内面５をブラスト処理するもので、ブラストノズル３の移動範囲Ａは、シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂまでを連続してブラスト処理できるような長さに設定してある。
そして、１つのシリンダの処理が終了した後は、シリンダブロック４を（図１中の左方向に）移動して、同様の手順を行うことにより、４つのシリンダ４ａ〜４ｄすべてについてブラスト処理することができる。
【００１６】
ここで、シリンダ４ａ〜４ｄを鉛直方向に立てたのは、次の理由による。すなわち、シリンダ４ａ〜４ｄを鉛直方向に立ててブラスト処理をすると、投射されたブラスト材２は、重力により自然と落下し、シリンダ４ａ〜４ｄ内に残留することはないからである。もし、シリンダ４ａ〜４ｄが傾いたり横になったりした状態では、図４に示すように、シリンダ４ａ〜４ｄ内にブラスト材２が残留する。この場合には、一度粗面化した面上をブラスト材２がころがり、表面の凸部を削ってしまったり、ブラスト材２が残留している個所をブラスト処理した場合にはブラスト材２が保護層となり、粗面化が進まなかったりする。
このような理由により、溶射皮膜の密着強さを得るための粗面化工程では、粗面化を妨げるブラスト材２の残留は、避けなければならず、シリンダを鉛直方向に立てなければならない。
【００１７】
また、ブラストガン１を、上方からブラスト材２を吹出す方向に移動してブラスト処理すること、並びに、ブラスト角度θ（図２参照）をつけてシリンダ内面５をブラスト処理することとしたのは、次の理由による。
すなわち、狭いシリンダ（例えばパイプ）の内面５において、例えば基材面に対して９０度の角度でブラスト処理をすると、投射したブラスト材２がはね返って、次に投射するブラスト材２を妨げたり、ブラストノズル３を研削したりして、その消耗が激しくなるからである。これに対し、ブラスト角度θ（鋭角）を付けてブラスト処理した場合には、図５に示すように、投射されたブラスト材のブラスト粒子２ａ〜２ｄのほとんどは、吹出した方向に、基材面をはね返りながら進んでいく。はね返った粒子２ａ〜２ｄは、基材に衝突するたびに、そして、飛行距離が長くなるたびに、粒子２ａ〜２ｄの持つ運動エネルギーは減少していき、面を粗らす力が弱くなり、表面粗さが小さくなる。
ブラスト材２がブラストノズル３から投射され、基材面に最初に衝突した面だけを残すことが、大きい表面粗さを残すためには必要であり、そのようにすると、シリンダ内面５の全域を一定の表面粗さに保つことができる。本発明者は、この条件が溶射皮膜の密着強さを高く保つために非常に重要な要因であることという着想を得た。そして、この着想から、図６に示すように、自転するブラストガン１を、鉛直方向に立てたシリンダ４ａ〜４ｄの上方からブラスト材２が吹出す方向１０ｃと同じ方向１０ａに移動してブラスト処理すると、ブラスト材２がブラストノズル３から投射され、シリンダ内面５に最初に衝突した面だけを残すことができることを見出した。ブラスト材２は、いったん面に衝突してブラスト処理をなした後には、はね返り粒子が衝突するのはブラストされていない面５ｄであり、ブラストされた面５ｃに再度衝突することはない。
【００１８】
シリンダ下端５ｂまで移動（降下）したブラストノズル３を引き出す際に、ブラスト材２の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出すると、シリンダ内面５のエアークリーニング効果を期待でき、そのための工程を別途設ける必要がなくなる。
なお、ブラスト処理は、ブラストガン１の移動速度と自転速度を考慮すれば、１回の処理（シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂに向けてのブラスト処理）で十分であるが、場合によっては数回処理（例えば往復移動時の処理）してもかまわない。しかし、その場合でも、ブラスト処理の最後の１回は、はね返り粒子の影響を考慮して、シリンダ内面５の上端５ａからブラスト材２が吹出す方向（シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂに向けてブラスト処理）にブラスト処理する必要がある。
【００１９】
一方、図６の場合とは逆に、ブラスト材２が吹出す方向１０ｃと反対の方向１０ｂに移動してブラスト処理すると、図７に示すように、一度粗らした面５ｃは、はね返り粒子により何度もたたかれ、表面粗さが小さくなってしまう。そのため、粗れたシリンダ上部に対して、シリンダ下部では粗れが小さくなってしまい、シリンダ内面５の全体にわたって表面粗さを一定にすることはできない。
【００２０】
シリンダブロック４は、図８に示すように、シリンダヘッド合せ面４ｅを上に、クランクケース側を下にしてシリンダブロック４を立てている。このようにしてあるのは、次の理由による。
シリンダ内面５のブラスト及び溶射工程を考えると、どちらもブラストガン１の先端部（下端部）のブラストノズル３から斜め前方（下方）にブラスト材２（粒子）が投射されるので、三次元的に面をマスキングする必要がある。もし、クランクケースとの合せ面側が上側にくると、その形状は複雑であることから、マスキングが難しくなり、マスキング取付け工程を簡略化できなくなる。さらに、例えば四輪自動車の多気筒エンジンのように、クランクケース側が大きいワークの場合には、シリンダヘッド側を下にして輸送することは不安定で、不具合を招く可能性が高い。
これに対し、本実施形態のように、クランクケース側を下にすれば、クランクシャフトジャーナル部やネジ穴等の三次元的な面は、投射されるブラスト粒子や溶射粉末からは影となること、シリンダヘッド合せ面４ｅは、フラットな面であるためにマスキング板６の取付けが容易なこと、さらに、シリンダブロック４の輸送が安定していること等のメリットがあるので、シリンダヘッド合せ面４ｅを上にした状態で、シリンダブロック４を取付けることが好ましい。
【００２１】
シリンダヘッド合せ面４ｅには、図８に示すように、マスキング部材６が設けられている。マスキング部材６は、ブラストガン１の上下動に連動（同期）して上下動するように構成している。このように構成したのは、次の理由による。
前述したように、シリンダヘッド合せ面４ｅは、単気筒、多気筒、２サイクル、４サイクル等のエンジンの種類に関係なく、フラットな面をしており、唯一シリンダボア（内径）だけが変化している。したがって、シリンダヘッド合せ面４ｅと接続する部分だけをカートリッジ式とし、径を適宜変更できるようにしており、汎用性を高めることができる。
しかし、マスキング板６をすべてのシリンダにそれぞれ取付けて、ブラスト、溶射工程に流すと、マスキング板６の取付け、取外し工程が増えたり、取付けるための穴へのブラスト材２のかみ込み、保管場所が増えたりする等、さまざまな問題が生じてしまう。
そこで、シリンダ４ａ〜４ｄがブラスト位置に来たときに、ブラストされるシリンダ（図８（ａ）ではシリンダ４ａ、同図（ｂ）ではシリンダ４ｂ）にのみマスキング部材６を装着するマスキング方法をとると、上記した不具合が解消される。つまり、１つのマスキング部材６ですべてのシリンダ４ａ〜４ｄ、さらには、気筒数の異なるすべてのシリンダのマスキングをすることになる。他のシリンダの内面５を保護するためには、マスキング部材６の高さＨ（図８（ａ）参照）を、例えば２０mm以上にする必要がある。このようにするのは、シリンダ内面５のブラスト処理において、シリンダ４ａ〜４ｄのエッジ部までしっかり粗面化すべく、ブラスト処理上の問題点で述べたように、通常、シリンダ４ａ〜４ｄの上部からブラストを開始するためである。ブラスト処理の開始位置は、図３に示すように、例えばシリンダヘッド合せ面４ｅ（シリンダブロック上端面）よりも１０mmぐらい上方である。ブラスト処理するシリンダ以外へのブラスト材２の飛散が防止される。
【００２２】
マスキング部材６は、図９に示すように、シリンダヘッド合せ面４ｅに当接する端部は、着脱自在の別体としており、カートリッジ式当接部６ｂをマスキング部材本体６ａとねじ連結している。このように構成したのは、次の理由による。
１つのマスキング部材６で、すべてのシリンダ４ａ〜４ｄ、すべての気筒をブラスト処理すると、マスキング部材６の消耗もしくは皮膜の堆積は激しくなってしまう。消耗もしくは皮膜の堆積が激しいのは、同図に領域Ｒとして示すように、ブラスト材２が直接投射されるシリンダヘッド合せ面４ｅから例えば１０mm程度である。このため、消耗もしくは皮膜の堆積の激しい部分だけを交換可能（カートリッジ式）にして着脱自在とした。このため、カートリッジ式当接部６ｂだけ交換すれば足りるので、マスキング部材６のコストを抑えることができる。
カートリッジ式当接部６ｂだけを消耗もしくは皮膜が堆積しにくい材料、例えばＷＣ（タングステンカーバイド）等にしても良い。加工が容易なＡｌ（アルミニウム）合金として、消耗するたびに交換しても良い。また、前述したように、カートリッジ部６を、シリンダの種類に応じた内径を持つものに交換することで、本体の汎用性を高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１０乃至図１３を用いて説明する。図１０は、ブラスト装置全体の概略正面図、図１１は、図１０の概略右側面図、図１２は、マスキング部材の一変形例を示した部分拡大図、図１３は、空気の流れを概念的に表した概略断面図である。
自転式のブラストガン１は、一軸のトラバーサ１１に固定され、Ｚ軸方向に昇降制御されている。ブラストガン１の下方には、図１０及び図１１に示すように、ローラ７ａによる搬送路７を設けており、その上を、パレット８を移動制御して搬送することができる。このため、自転するブラストガン１の中心軸と、各シリンダ４ａ〜４ｄの中心軸とが合うように、パレット８に載ったシリンダブロック４が移動して、自動的に配置される。
パレット８には、クランクジャーナル形状に合うように、リム８ａが立てられており、シリンダブロック４を載せることで、各シリンダ４ａ〜４ｄ（気筒）が分断されて、連続した管内空間が形成されて、パイプ状になる。このように、パレット８にリム８ａを設けることにより、クランクシャフト合せ面４ｆ（下端面）やネジ穴が保護され、ブラスト材２のはね返り粒子による加工面の損傷やブラスト材２のかみ込みを回避することができ、さらに、パレット８上における位置決めも、確実かつ容易になされる。
【００２４】
シリンダブロック４を配置すると、これに連動して、ブラスト処理するシリンダブロック４のシリンダヘッド合せ面４ｅに、マスキング部材６が配置される。マスキング部材６は、円筒状に中ぐりされており、シリンダ４ａ〜４ｄの中心軸とマスキング部材６の内円筒の中心軸とは一致している。マスキング部材６の高さは、上部開口部からブラスト材２が吹出さないように十分に確保している。マスキング部材６は、図１２に示すように、ブラストガン１のブラストノズル３（延長ノズル）が入る程度に絞られているように、絞り部６ｃを設けても良い。
【００２５】
パレット８には、図１０及び図１１に示すように、リム８ａの位置に関連させた貫通穴８ｂを設けており、リム８ａにシリンダブロック４を載せると、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、クランクハウジング及びパレット８を１本のつながったパイプとすることができ、連続した内面を形成することができる。また、パレット８の下方には、貫通穴８ｂと連結した吸引管９ａと、本体に対して摺動するエアシリンダ９ｂとを設けている。このようにすると、図１３に示すように、ブラストノズル３から吹出されたブラスト材２は、マスキングした部分の開口部から飛び出すことはなく、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８の順に落下していくこととなり、パレット８の下部から吸引回収することで、すべてのブラスト材２を確実かつ効率的に回収できる。
したがって、ワーク（例えばシリンダブロック４）をキャビネット１２内に配置してから、ブラスト処理する必要がなく、キャビネット１２内へのワークの搬入、搬出のための駆動、制御が必要なくなり、機構が簡単になる。また、ワークの大きさ、形状やブラストガン１の動き、移動装置の大きさに制約がなくなる。さらに、キャビネット１２（図１参照）に比べて、ブラスト材２が通る通路（マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８によって形成されたパイプ）は、非常に狭く、容積が小さいため、ブラスト材２の回収のために要する集塵機の容量は少なくて済み、設置面積を小さくでき、キャビネット部分を含めると、装置を小型化できる。
なお、リム８ａとは、その上面でシリンダブロック４の対応面に合う形状、例えば平たい壁状にしても良い。シリンダ４ａ〜４ｄの円形状に合わせる必要はなく、閉じた空間を形成するような形状であれば良い。また、適宜、リム８ａのシリンダブロック４に当たる部分にゴム（図示省略）を用いて、気密にすることも可能である。
【００２６】
概略的に計算すると、例えば、２７０mm×３８０mm×２６０mm（高さ）の４気筒エンジンを想定して、キャビネット１２の大きさを推定すると、キャビネット１２内でシリンダブロック４が移動すること及び、マスキング部材６の上下動とメンテナンス性を考慮すると、少なくとも、７００mm×６００mm×６００mm（高さ）のキャビネット１２が必要となり、その場合の容積は、０．２５２m3となる。
これに対して、本実施形態のように、各シリンダ４ａ〜４ｄを１つのパイプ状として取り扱った場合、シリンダボア（内径）が直径７８mmで、クランクケース側の広がりを考慮しても０．０１０m3の容積となるため、換気やブラスト材２の回収のために必要とされる吸引能力が大きく違ってくる。
【００２７】
パレット８下部からブラスト材２を回収するため吸引すると、マスキング部材６の上部開口部から空気がシリンダ４ａ〜４ｄ内に流入し、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８によって形成されたパイプ内は、空気の流れが下向きに一方向となる。シリンダ４ａ〜４ｄ上部から投射されたブラスト材２と、シリンダ内面５が削られて発生したアルミニウム微粉やブラスト材は、スムーズに排出回収されることになり、ボア面の清浄化が促進される。また、次工程における溶射皮膜の密着強さの低下を防止でき、ブラスト皮膜の形成時に不純物を巻込まないようにできる。
なお、ここで説明した装置は、一例であり、マスキング部材６と、シリンダ４ａ〜４ｄ、そしてパレット８によって各気筒が１本のパイプを形成することが重要である。
【００２８】
次に、ハウジング部２２を有したＡｌ合金製円筒２１を用いてブラスト処理した場合の表面粗さの測定について、図１４により説明する。図１４は、シリンダ内面５の測定内容を表した図面である。その場合の条件（ブラスト条件）は、表１に示すとおりである。
【表１】
試料は３種類用いており、試料１は、円筒２１を鉛直方向に立て、ブラストガン１を円筒２１上方から、ブラスト材２が吹出す方向に移動しながら、ブラスト処理をした。試料２は、円筒２１を鉛直方向に立て、ブラストガン１を円筒２１下方から引き抜きながらブラスト処理をした。試料３は、円筒２１を横に寝かせながら、ブラスト材２が吹出す方向に移動しながらブラスト処理をした。
表面粗さは、図１４に示す２点の測定点２３、２４において、１cm×１cmの範囲を、市販の表面粗さ計（図示省略）を用いて、１００本走査して面分析により測定した。その結果を表２に示す。これらは中心線平均粗さ（square Ra ）であり、μｍの単位で表される。この数値が大きいほど、表面が粗い。
【表２】
この測定結果から明らかなように、本実施形態に基づいて処理した試料１以外の試料２及び試料３では、測定点２３、２４によって表面粗さが低下していることがわかる。これは、溶射皮膜の密着強さに影響を与えることになる。
【００２９】
【実施例】
次に、第２の実施形態（図１０及び図１１参照）の装置を製作し、実際に行ったシリンダ４ａ〜４ｄのブラスト処理について説明する。
実験で用いたシリンダブロック４は、直列４気筒４サイクルエンジンで、内径φ７８mm、シリンダ長さ１３２mmで、クランクハウジングを有している。
マスキング部材６は、アルミニウム合金で製作され、内径φ７８mm、高さ５０mmの寸法である。先端は、カートリッジ式となっている。マスキング部材６は、エアシリンダ９ｂで上下動し、各シリンダ４ａ〜４ｄが指定位置に来たときにシリンダブロック４をホールドする。
パレット８は、アルミニウム合金で製作され、クランクジャーナル形状に合わせたリム８ａが立てられており、シリンダブロック４を載せることで、各気筒が分断されてパイプ状となる。
パレット８に載せられたシリンダブロック４は、移動制御されており、マスキング部材円筒中心軸とシリンダ中心軸、集塵回収パイプ中心軸が合うように配置されており、それぞれがつながって１つのパイプ状となる。
【００３０】
本装置を用いて、表１に示す条件で、ブラスト処理した後、表３に示す条件でプラズマ溶射し、溶射シリンダを完成させた。
【表３】
ブラスト処理では、クランクジャーナル部の加工面及びネジ穴が十分に保護され、均一なブラスト面が得られた。また、系外へのブラスト材の飛散がなく、キャビネットが不要であることが確認された。キャビネットが不要で、装置を小型化できたため、溶射装置と同じ防音室に納まり、次工程とのつながりも良くなった。このように、初期の目的と効果が達成できることが明らかになった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラストガンからブラスト材を吹出して、被加工物の上下方向に延びる円筒の内面を下方へとブラスト処理し、前記ブラストガンのブラストノズルを引き出す際に、前記ブラスト材の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出するので、ブラスト材が円筒内に溜まらず、均一な粗面を得ることができ、また、はね返り粒子の影響を受けることなく良好な粗面を得ることができる。しかも、円筒内面のエアークリーニング効果を期待でき、そのための工程を別途設ける必要がなくなる。
【００３２】
シリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを立設し、該シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置き、該マスキング部材が、マスキング部材本体と、該マスキング部材本体のシリンダヘッド合せ面側の端部にある着脱自在の当接部とからなり、該当接部だけをタングステンカーバイド製またはアルミニウム製とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理するので、ブラスト材がシリンダ内に溜まらず、均一な粗面を得ることができ、また、はね返り粒子の影響を受けることなく良好な粗面を得ることができる。さらに、シリンダヘッド面及び他のシリンダ内面を保護でき、ワークごとのマスキング着脱工程を省略でき、マスキング部材の保管スペースも少なくすることができる。それに加えて、当接部だけを消耗もしくは皮膜が堆積しにくくしたり、加工が容易な材料として消耗するたびに交換しても良いので、マスキング部材のコストを抑えることができる。
また、シリンダブロックの対応面に合う形状のリムが立てられたパレットにシリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを載置して前記シリンダブロックの各シリンダを分断し、前記シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置くことにより、前記マスキング部材から前記パレットまでを連続した管内空間とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理し、前記パレットからブラスト材を下方へ吸引するので、クランクシャフト合せ面やネジ穴が保護され、ブラスト材のはね返り粒子による加工面の損傷やブラスト材のかみ込みを回避することができ、さらに、パレット上における位置決めも、確実かつ容易になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における内燃機関のシリンダをブラスト処理する場合を表した概略構成図である。
【図２】図１におけるシリンダ内面をブラスト処理する状態を表した部分拡大図である。
【図３】図２の場合においてブラストガンの移動を表した部分拡大図である。
【図４】シリンダブロックを横にした場合の部分拡大図である。
【図５】ブラスト処理におけるブラスト材の移動の軌跡を概念的に表した部分拡大図である。
【図６】ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図である。
【図７】ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図である。
【図８】ブラスト処理するシリンダとマスキング部材との関係を表した部分拡大図であり、（ａ）は、最初にブラスト処理する場合の状態、（ｂ）は、その次にブラスト処理する場合の状態をそれぞれ示す。
【図９】図８におけるマスキング部材を拡大した部分拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態におけるブラスト装置全体の概略正面図である。
【図１１】図１０の概略右側面図である。
【図１２】マスキング部材の一変形例を示した部分拡大図である。
【図１３】空気の流れを概念的に表した概略断面図である。
【図１４】シリンダ内面の測定内容を表した図面であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面断面図である。
【符号の説明】
１ ブラストガン
２ ブラスト材
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ブラスト粒子
３ ブラストノズル
４ シリンダブロック
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ シリンダ
４ｅ シリンダヘッド合せ面
４ｆ クランクシャフト合せ面
５ シリンダ内面
５ａ 上端
５ｂ 下端
５ｃ ブラストされた面
５ｄ ブラストされていない面
６ マスキング部材
６ａ マスキング部材本体
６ｂ カートリッジ式当接部
６ｃ 絞り部
７ 搬送路
７ａ ローラ
８ パレット
８ａ リム
８ｂ 貫通穴
９ａ 吸引管
９ｂ エアシリンダ
１０ａ ブラストガン移動方向（上方から下方）
１０ｂ ブラストガン移動方向（下方から上方）
１０ｃ ブラスト材が吹出す方向
１１ Ｚ方向のトラバーサ
１２ キャビネット
１３ ブラスト材回収受け
２１ 円筒
２２ ハウジング部
２３、２４ 測定点
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物例えば、内燃機関用シリンダブロックのシリンダ内面をブラスト処理する円筒内面のブラスト方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用シリンダ内面へのブラスト処理には、溶射の前工程として基材表面を粗面化する場合と、ブラスト皮膜を形成する場合（例えば特開平８−３３３６７１号公報に記載のもの）が考えられる。
溶射の前工程としてのブラスト処理は、例えばアランダムやデンシック、スチール等の研削材を、圧縮エアーやモータの動力を使って基材表面に投射し、基材表面を粗面化するもので、例えば特開昭６０−４４２６７号公報記載のものは、粗粒ブラスト材と細粒ブラスト材とを混合し、それぞれの長所を相互に生かすことで、溶射層の高い密着性を得ることを試みている。
また、特開昭６４−５８４７７号公報記載のものでは、ブラストノズルと溶射ガンとを一体化し、ブラストノズルをバキュームブラスター方式とすることで、工程の省略及びブラスト装置の構成簡素化を試みている。
さらに、特開平６−１３６５０４号公報記載のものでは、溶射層形成部分の直前をブラスト処理しながら溶射することで、溶射時のはね返り粒子や微粒の除去を試みている。
【０００３】
しかし、これらには、それぞれ次のような問題が生じている。
特開昭６０−４４２６７号では、初期状態においては指定の粒度分布が得られるものの、研削材は一度投射されると破砕が起こり、分布が変化してしまう。したがって、量産状態でのこれらの指定は難しく、達成するためには粒子回収、分別及び供給装置をかなり複雑にする必要がある。
また、特開昭６４−５８４７７号では、バキュームブラスター方式を生かすためにブラストノズルが素材と接触しなくてはならず、素材面を傷つけてしまう可能性があること、さまざまな径のシリンダに対応するためにシリンダごとにブラストノズルを交換しなくてはならず、設備が複雑になること、並びに、ブラストノズルが素材と接触しているために一度粗面化した面がブラストノズルにより擦られ、粗面化状態が悪くなってしまう。
さらに、特開平６−１３６５０４号では、ブラスト直後に溶射皮膜が形成されるため、溶射皮膜中のブラスト材の残留等が多くなってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、溶射皮膜の品質に大きく寄与するブラスト工程であるが、量産する場合においてシリンダ内面の粗面を得るのに十分な方法は、いずれの公報にも示されていない。シリンダ内面をブラスト処理するための問題点として、次のようなことがある。
【０００５】
〔シリンダ形状にかかわる問題点〕
内燃機関のシリンダボアは、大きいものでは直径１００mm程度、通常では直径８０mm以下のものが多く、比較的狭い円筒形状をなしており、ネジ穴等も多く存在する。これにより、
(1) シリンダ内面を粗らすために投射させたブラスト材が、はねかえって反対側のシリンダ内面にあたる。はねかえった粒子が一度適度な粗面の上にあたると、面粗度は悪くなり、皮膜の密着強さを低下させてしまう。
(2) シリンダ内面で削られたアルミニウム微粉およびブラスト材がシリンダ内面に残留しやすい。
(3) ブラスト材がネジ穴等に残留しやすく、いったんネジ穴等に入り込むと洗浄等ではなかなか取り除けず、ねじ穴等に残留したままでは、エンジン組付け時にブラスト材がかじり込み、組付け不良が発生してしまう。
【０００６】
〔ブラスト処理上の問題点〕
シリンダを粗面化するためのブラスト処理は、十分な粗面を得るためにシリンダ内面の上端から下端までブラスト材を投射しなくてはならない。したがって、
(4) シリンダヘッドとの合わせ面をブラスト材から守るため、マスキング板が必要となるが、マスキング板をシリンダごとに取り付けていては、工数が増えるとともに、数多くのマスキング板を用意する必要があり、さらには、シリンダの種類が増えれば、それぞれに対応する異なったマスキング板を用意する必要がある。
(5) ブラスト処理は、粗面化するための処理であるため、マスキング板の消耗が激しい。
【０００７】
〔装置上の問題点〕
(6) ブラスト処理は、通常ブラスト材が飛び散るのを防ぐために、キャビネット内にワークを設置した状態で粗面化が行われる。しかし、キャビネットを利用することは、ワークの出入れのために、扉の自動開閉と、それに連動したワークの移動が必要となって、機構が複雑になり、加えて駆動部が増えると、ブラスト材のかみ込みによる不具合が起こり易く、また、ブラストガンの移動機構も、キャビネットのサイズによりその動きや機構の大きさについての制約を受けてしまう。さらに、キャビネット容量に対する十分な集塵機能を備える装置が必要になり、キャビネット自体のスペースなど、装置が大型化してしまう。
【０００８】
一方、ブラスト皮膜の形成の場合では、その工程上において上記(4) 乃至(6) が当てはまる。
【０００９】
本発明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、内燃機関のシリンダ内面全域が常に安定な粗面を得ること、そして、量産する場合において、マスキング板取付け工程を減らし、さらに、シリンダ内面を粗面化もしくはブラスト皮膜を形成するのに必要最小限の規模で、簡略化した円筒（シリンダ）内面のブラスト方法を提供することを目的とする。
ここで、「常に安定な粗面を得る」というのは、シリンダボア内面全域がほぼ一定の表面粗さを示すことを言い、例えばシリンダヘッド側のボア内面とクランクケース側のボア内面の表面粗さに変化がないことを言う。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ブラストガンからブラスト材を吹出して、被加工物の上下方向に延びる円筒の内面を下方へとブラスト処理し、前記ブラストガンのブラストノズルを引き出す際に、前記ブラスト材の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出する。
また、シリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを立設し、該シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置き、該マスキング部材が、マスキング部材本体と、該マスキング部材本体のシリンダヘッド合せ面側の端部にある着脱自在の当接部とからなり、該当接部だけをタングステンカーバイド製またはアルミニウム製とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理する。
【００１１】
シリンダブロックの対応面に合う形状のリムが立てられたパレットにシリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを載置して前記シリンダブロックの各シリンダを分断し、前記シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置くことにより、前記マスキング部材から前記パレットまでを連続した管内空間とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理し、前記パレットからブラスト材を下方へ吸引しても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る円筒内面のブラスト方法の実施の形態について図面に基づいて説明する。
図１乃至図９は、本発明の第１の実施形態を説明する図面であり、図１は、円筒内面の一例として、内燃機関のシリンダをブラスト処理する場合を表した概略構成図、図２は、シリンダ内面をブラスト処理する状態を表した部分拡大図、図３は、図２の場合においてブラストガンの移動を表した部分拡大図、図４は、シリンダブロックを横にした場合の部分拡大図、図５は、ブラスト処理におけるブラスト材の移動の軌跡を概念的に表した部分拡大図、図６及び図７は、ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図、図８は、ブラスト処理するシリンダとマスキング部材との関係を表した部分拡大図、図９は、図８におけるマスキング部材を拡大した部分拡大図である。なお、本実施形態に係るシリンダブロックは、４つのシリンダを持つ。
【００１３】
図１に示すように、Ｚ方向のトラバーサ１１により、ブラストガン１を上下方向に（その軸に沿って）移動することができ、ブラストガン１は、その下端近傍に、ブラスト材２を吹出すためのブラストノズル３を有する。また、ブラストガン１は、その軸回りを自転するように回転可能に設けており、ブラスト材２の吹出しに伴い自転するようにしてある。
シリンダブロック４（被加工物）は、そのシリンダ４ａ〜４ｄの軸方向が上下となるように鉛直方向に立った状態で設置しており、また、その位置は、ブラストガン１が上方からシリンダ内を進行（降下）するようになっている。
シリンダブロック４は、キャビネット１２により周囲空間と隔離しており、吹出したブラスト材２の拡散を防止している。また、キャビネット１２の下方には、ブラスト材回収受け１３を設けている。
【００１４】
ブラストノズル３の吹出し方向は斜め下方であり、図２に示すように、シリンダ内面とブラスト角度θだけ傾いた方向にブラスト材２を吹出す。
【００１５】
この装置では、図３に示すように、ブラストガン１がブラスト材２を吹出しながら回転下降して、１つのシリンダの内面５をブラスト処理するもので、ブラストノズル３の移動範囲Ａは、シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂまでを連続してブラスト処理できるような長さに設定してある。
そして、１つのシリンダの処理が終了した後は、シリンダブロック４を（図１中の左方向に）移動して、同様の手順を行うことにより、４つのシリンダ４ａ〜４ｄすべてについてブラスト処理することができる。
【００１６】
ここで、シリンダ４ａ〜４ｄを鉛直方向に立てたのは、次の理由による。すなわち、シリンダ４ａ〜４ｄを鉛直方向に立ててブラスト処理をすると、投射されたブラスト材２は、重力により自然と落下し、シリンダ４ａ〜４ｄ内に残留することはないからである。もし、シリンダ４ａ〜４ｄが傾いたり横になったりした状態では、図４に示すように、シリンダ４ａ〜４ｄ内にブラスト材２が残留する。この場合には、一度粗面化した面上をブラスト材２がころがり、表面の凸部を削ってしまったり、ブラスト材２が残留している個所をブラスト処理した場合にはブラスト材２が保護層となり、粗面化が進まなかったりする。
このような理由により、溶射皮膜の密着強さを得るための粗面化工程では、粗面化を妨げるブラスト材２の残留は、避けなければならず、シリンダを鉛直方向に立てなければならない。
【００１７】
また、ブラストガン１を、上方からブラスト材２を吹出す方向に移動してブラスト処理すること、並びに、ブラスト角度θ（図２参照）をつけてシリンダ内面５をブラスト処理することとしたのは、次の理由による。
すなわち、狭いシリンダ（例えばパイプ）の内面５において、例えば基材面に対して９０度の角度でブラスト処理をすると、投射したブラスト材２がはね返って、次に投射するブラスト材２を妨げたり、ブラストノズル３を研削したりして、その消耗が激しくなるからである。これに対し、ブラスト角度θ（鋭角）を付けてブラスト処理した場合には、図５に示すように、投射されたブラスト材のブラスト粒子２ａ〜２ｄのほとんどは、吹出した方向に、基材面をはね返りながら進んでいく。はね返った粒子２ａ〜２ｄは、基材に衝突するたびに、そして、飛行距離が長くなるたびに、粒子２ａ〜２ｄの持つ運動エネルギーは減少していき、面を粗らす力が弱くなり、表面粗さが小さくなる。
ブラスト材２がブラストノズル３から投射され、基材面に最初に衝突した面だけを残すことが、大きい表面粗さを残すためには必要であり、そのようにすると、シリンダ内面５の全域を一定の表面粗さに保つことができる。本発明者は、この条件が溶射皮膜の密着強さを高く保つために非常に重要な要因であることという着想を得た。そして、この着想から、図６に示すように、自転するブラストガン１を、鉛直方向に立てたシリンダ４ａ〜４ｄの上方からブラスト材２が吹出す方向１０ｃと同じ方向１０ａに移動してブラスト処理すると、ブラスト材２がブラストノズル３から投射され、シリンダ内面５に最初に衝突した面だけを残すことができることを見出した。ブラスト材２は、いったん面に衝突してブラスト処理をなした後には、はね返り粒子が衝突するのはブラストされていない面５ｄであり、ブラストされた面５ｃに再度衝突することはない。
【００１８】
シリンダ下端５ｂまで移動（降下）したブラストノズル３を引き出す際に、ブラスト材２の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出すると、シリンダ内面５のエアークリーニング効果を期待でき、そのための工程を別途設ける必要がなくなる。
なお、ブラスト処理は、ブラストガン１の移動速度と自転速度を考慮すれば、１回の処理（シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂに向けてのブラスト処理）で十分であるが、場合によっては数回処理（例えば往復移動時の処理）してもかまわない。しかし、その場合でも、ブラスト処理の最後の１回は、はね返り粒子の影響を考慮して、シリンダ内面５の上端５ａからブラスト材２が吹出す方向（シリンダ内面５の上端５ａから下端５ｂに向けてブラスト処理）にブラスト処理する必要がある。
【００１９】
一方、図６の場合とは逆に、ブラスト材２が吹出す方向１０ｃと反対の方向１０ｂに移動してブラスト処理すると、図７に示すように、一度粗らした面５ｃは、はね返り粒子により何度もたたかれ、表面粗さが小さくなってしまう。そのため、粗れたシリンダ上部に対して、シリンダ下部では粗れが小さくなってしまい、シリンダ内面５の全体にわたって表面粗さを一定にすることはできない。
【００２０】
シリンダブロック４は、図８に示すように、シリンダヘッド合せ面４ｅを上に、クランクケース側を下にしてシリンダブロック４を立てている。このようにしてあるのは、次の理由による。
シリンダ内面５のブラスト及び溶射工程を考えると、どちらもブラストガン１の先端部（下端部）のブラストノズル３から斜め前方（下方）にブラスト材２（粒子）が投射されるので、三次元的に面をマスキングする必要がある。もし、クランクケースとの合せ面側が上側にくると、その形状は複雑であることから、マスキングが難しくなり、マスキング取付け工程を簡略化できなくなる。さらに、例えば四輪自動車の多気筒エンジンのように、クランクケース側が大きいワークの場合には、シリンダヘッド側を下にして輸送することは不安定で、不具合を招く可能性が高い。
これに対し、本実施形態のように、クランクケース側を下にすれば、クランクシャフトジャーナル部やネジ穴等の三次元的な面は、投射されるブラスト粒子や溶射粉末からは影となること、シリンダヘッド合せ面４ｅは、フラットな面であるためにマスキング板６の取付けが容易なこと、さらに、シリンダブロック４の輸送が安定していること等のメリットがあるので、シリンダヘッド合せ面４ｅを上にした状態で、シリンダブロック４を取付けることが好ましい。
【００２１】
シリンダヘッド合せ面４ｅには、図８に示すように、マスキング部材６が設けられている。マスキング部材６は、ブラストガン１の上下動に連動（同期）して上下動するように構成している。このように構成したのは、次の理由による。
前述したように、シリンダヘッド合せ面４ｅは、単気筒、多気筒、２サイクル、４サイクル等のエンジンの種類に関係なく、フラットな面をしており、唯一シリンダボア（内径）だけが変化している。したがって、シリンダヘッド合せ面４ｅと接続する部分だけをカートリッジ式とし、径を適宜変更できるようにしており、汎用性を高めることができる。
しかし、マスキング板６をすべてのシリンダにそれぞれ取付けて、ブラスト、溶射工程に流すと、マスキング板６の取付け、取外し工程が増えたり、取付けるための穴へのブラスト材２のかみ込み、保管場所が増えたりする等、さまざまな問題が生じてしまう。
そこで、シリンダ４ａ〜４ｄがブラスト位置に来たときに、ブラストされるシリンダ（図８（ａ）ではシリンダ４ａ、同図（ｂ）ではシリンダ４ｂ）にのみマスキング部材６を装着するマスキング方法をとると、上記した不具合が解消される。つまり、１つのマスキング部材６ですべてのシリンダ４ａ〜４ｄ、さらには、気筒数の異なるすべてのシリンダのマスキングをすることになる。他のシリンダの内面５を保護するためには、マスキング部材６の高さＨ（図８（ａ）参照）を、例えば２０mm以上にする必要がある。このようにするのは、シリンダ内面５のブラスト処理において、シリンダ４ａ〜４ｄのエッジ部までしっかり粗面化すべく、ブラスト処理上の問題点で述べたように、通常、シリンダ４ａ〜４ｄの上部からブラストを開始するためである。ブラスト処理の開始位置は、図３に示すように、例えばシリンダヘッド合せ面４ｅ（シリンダブロック上端面）よりも１０mmぐらい上方である。ブラスト処理するシリンダ以外へのブラスト材２の飛散が防止される。
【００２２】
マスキング部材６は、図９に示すように、シリンダヘッド合せ面４ｅに当接する端部は、着脱自在の別体としており、カートリッジ式当接部６ｂをマスキング部材本体６ａとねじ連結している。このように構成したのは、次の理由による。
１つのマスキング部材６で、すべてのシリンダ４ａ〜４ｄ、すべての気筒をブラスト処理すると、マスキング部材６の消耗もしくは皮膜の堆積は激しくなってしまう。消耗もしくは皮膜の堆積が激しいのは、同図に領域Ｒとして示すように、ブラスト材２が直接投射されるシリンダヘッド合せ面４ｅから例えば１０mm程度である。このため、消耗もしくは皮膜の堆積の激しい部分だけを交換可能（カートリッジ式）にして着脱自在とした。このため、カートリッジ式当接部６ｂだけ交換すれば足りるので、マスキング部材６のコストを抑えることができる。
カートリッジ式当接部６ｂだけを消耗もしくは皮膜が堆積しにくい材料、例えばＷＣ（タングステンカーバイド）等にしても良い。加工が容易なＡｌ（アルミニウム）合金として、消耗するたびに交換しても良い。また、前述したように、カートリッジ部６を、シリンダの種類に応じた内径を持つものに交換することで、本体の汎用性を高めることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施形態について、図１０乃至図１３を用いて説明する。図１０は、ブラスト装置全体の概略正面図、図１１は、図１０の概略右側面図、図１２は、マスキング部材の一変形例を示した部分拡大図、図１３は、空気の流れを概念的に表した概略断面図である。
自転式のブラストガン１は、一軸のトラバーサ１１に固定され、Ｚ軸方向に昇降制御されている。ブラストガン１の下方には、図１０及び図１１に示すように、ローラ７ａによる搬送路７を設けており、その上を、パレット８を移動制御して搬送することができる。このため、自転するブラストガン１の中心軸と、各シリンダ４ａ〜４ｄの中心軸とが合うように、パレット８に載ったシリンダブロック４が移動して、自動的に配置される。
パレット８には、クランクジャーナル形状に合うように、リム８ａが立てられており、シリンダブロック４を載せることで、各シリンダ４ａ〜４ｄ（気筒）が分断されて、連続した管内空間が形成されて、パイプ状になる。このように、パレット８にリム８ａを設けることにより、クランクシャフト合せ面４ｆ（下端面）やネジ穴が保護され、ブラスト材２のはね返り粒子による加工面の損傷やブラスト材２のかみ込みを回避することができ、さらに、パレット８上における位置決めも、確実かつ容易になされる。
【００２４】
シリンダブロック４を配置すると、これに連動して、ブラスト処理するシリンダブロック４のシリンダヘッド合せ面４ｅに、マスキング部材６が配置される。マスキング部材６は、円筒状に中ぐりされており、シリンダ４ａ〜４ｄの中心軸とマスキング部材６の内円筒の中心軸とは一致している。マスキング部材６の高さは、上部開口部からブラスト材２が吹出さないように十分に確保している。マスキング部材６は、図１２に示すように、ブラストガン１のブラストノズル３（延長ノズル）が入る程度に絞られているように、絞り部６ｃを設けても良い。
【００２５】
パレット８には、図１０及び図１１に示すように、リム８ａの位置に関連させた貫通穴８ｂを設けており、リム８ａにシリンダブロック４を載せると、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、クランクハウジング及びパレット８を１本のつながったパイプとすることができ、連続した内面を形成することができる。また、パレット８の下方には、貫通穴８ｂと連結した吸引管９ａと、本体に対して摺動するエアシリンダ９ｂとを設けている。このようにすると、図１３に示すように、ブラストノズル３から吹出されたブラスト材２は、マスキングした部分の開口部から飛び出すことはなく、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８の順に落下していくこととなり、パレット８の下部から吸引回収することで、すべてのブラスト材２を確実かつ効率的に回収できる。
したがって、ワーク（例えばシリンダブロック４）をキャビネット１２内に配置してから、ブラスト処理する必要がなく、キャビネット１２内へのワークの搬入、搬出のための駆動、制御が必要なくなり、機構が簡単になる。また、ワークの大きさ、形状やブラストガン１の動き、移動装置の大きさに制約がなくなる。さらに、キャビネット１２（図１参照）に比べて、ブラスト材２が通る通路（マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８によって形成されたパイプ）は、非常に狭く、容積が小さいため、ブラスト材２の回収のために要する集塵機の容量は少なくて済み、設置面積を小さくでき、キャビネット部分を含めると、装置を小型化できる。
なお、リム８ａとは、その上面でシリンダブロック４の対応面に合う形状、例えば平たい壁状にしても良い。シリンダ４ａ〜４ｄの円形状に合わせる必要はなく、閉じた空間を形成するような形状であれば良い。また、適宜、リム８ａのシリンダブロック４に当たる部分にゴム（図示省略）を用いて、気密にすることも可能である。
【００２６】
概略的に計算すると、例えば、２７０mm×３８０mm×２６０mm（高さ）の４気筒エンジンを想定して、キャビネット１２の大きさを推定すると、キャビネット１２内でシリンダブロック４が移動すること及び、マスキング部材６の上下動とメンテナンス性を考慮すると、少なくとも、７００mm×６００mm×６００mm（高さ）のキャビネット１２が必要となり、その場合の容積は、０．２５２m3となる。
これに対して、本実施形態のように、各シリンダ４ａ〜４ｄを１つのパイプ状として取り扱った場合、シリンダボア（内径）が直径７８mmで、クランクケース側の広がりを考慮しても０．０１０m3の容積となるため、換気やブラスト材２の回収のために必要とされる吸引能力が大きく違ってくる。
【００２７】
パレット８下部からブラスト材２を回収するため吸引すると、マスキング部材６の上部開口部から空気がシリンダ４ａ〜４ｄ内に流入し、マスキング部材６、シリンダ４ａ〜４ｄ、パレット８によって形成されたパイプ内は、空気の流れが下向きに一方向となる。シリンダ４ａ〜４ｄ上部から投射されたブラスト材２と、シリンダ内面５が削られて発生したアルミニウム微粉やブラスト材は、スムーズに排出回収されることになり、ボア面の清浄化が促進される。また、次工程における溶射皮膜の密着強さの低下を防止でき、ブラスト皮膜の形成時に不純物を巻込まないようにできる。
なお、ここで説明した装置は、一例であり、マスキング部材６と、シリンダ４ａ〜４ｄ、そしてパレット８によって各気筒が１本のパイプを形成することが重要である。
【００２８】
次に、ハウジング部２２を有したＡｌ合金製円筒２１を用いてブラスト処理した場合の表面粗さの測定について、図１４により説明する。図１４は、シリンダ内面５の測定内容を表した図面である。その場合の条件（ブラスト条件）は、表１に示すとおりである。
【表１】
表面粗さは、図１４に示す２点の測定点２３、２４において、１cm×１cmの範囲を、市販の表面粗さ計（図示省略）を用いて、１００本走査して面分析により測定した。その結果を表２に示す。これらは中心線平均粗さ（square Ra ）であり、μｍの単位で表される。この数値が大きいほど、表面が粗い。
【表２】
【００２９】
【実施例】
次に、第２の実施形態（図１０及び図１１参照）の装置を製作し、実際に行ったシリンダ４ａ〜４ｄのブラスト処理について説明する。
実験で用いたシリンダブロック４は、直列４気筒４サイクルエンジンで、内径φ７８mm、シリンダ長さ１３２mmで、クランクハウジングを有している。
マスキング部材６は、アルミニウム合金で製作され、内径φ７８mm、高さ５０mmの寸法である。先端は、カートリッジ式となっている。マスキング部材６は、エアシリンダ９ｂで上下動し、各シリンダ４ａ〜４ｄが指定位置に来たときにシリンダブロック４をホールドする。
パレット８は、アルミニウム合金で製作され、クランクジャーナル形状に合わせたリム８ａが立てられており、シリンダブロック４を載せることで、各気筒が分断されてパイプ状となる。
パレット８に載せられたシリンダブロック４は、移動制御されており、マスキング部材円筒中心軸とシリンダ中心軸、集塵回収パイプ中心軸が合うように配置されており、それぞれがつながって１つのパイプ状となる。
【００３０】
本装置を用いて、表１に示す条件で、ブラスト処理した後、表３に示す条件でプラズマ溶射し、溶射シリンダを完成させた。
【表３】
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ブラストガンからブラスト材を吹出して、被加工物の上下方向に延びる円筒の内面を下方へとブラスト処理し、前記ブラストガンのブラストノズルを引き出す際に、前記ブラスト材の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出するので、ブラスト材が円筒内に溜まらず、均一な粗面を得ることができ、また、はね返り粒子の影響を受けることなく良好な粗面を得ることができる。しかも、円筒内面のエアークリーニング効果を期待でき、そのための工程を別途設ける必要がなくなる。
【００３２】
シリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを立設し、該シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置き、該マスキング部材が、マスキング部材本体と、該マスキング部材本体のシリンダヘッド合せ面側の端部にある着脱自在の当接部とからなり、該当接部だけをタングステンカーバイド製またはアルミニウム製とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理するので、ブラスト材がシリンダ内に溜まらず、均一な粗面を得ることができ、また、はね返り粒子の影響を受けることなく良好な粗面を得ることができる。さらに、シリンダヘッド面及び他のシリンダ内面を保護でき、ワークごとのマスキング着脱工程を省略でき、マスキング部材の保管スペースも少なくすることができる。それに加えて、当接部だけを消耗もしくは皮膜が堆積しにくくしたり、加工が容易な材料として消耗するたびに交換しても良いので、マスキング部材のコストを抑えることができる。
また、シリンダブロックの対応面に合う形状のリムが立てられたパレットにシリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを載置して前記シリンダブロックの各シリンダを分断し、前記シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置くことにより、前記マスキング部材から前記パレットまでを連続した管内空間とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理し、前記パレットからブラスト材を下方へ吸引するので、クランクシャフト合せ面やネジ穴が保護され、ブラスト材のはね返り粒子による加工面の損傷やブラスト材のかみ込みを回避することができ、さらに、パレット上における位置決めも、確実かつ容易になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における内燃機関のシリンダをブラスト処理する場合を表した概略構成図である。
【図２】図１におけるシリンダ内面をブラスト処理する状態を表した部分拡大図である。
【図３】図２の場合においてブラストガンの移動を表した部分拡大図である。
【図４】シリンダブロックを横にした場合の部分拡大図である。
【図５】ブラスト処理におけるブラスト材の移動の軌跡を概念的に表した部分拡大図である。
【図６】ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図である。
【図７】ブラストガンの移動方向とブラスト材が吹出す方向との関係を表した部分拡大図である。
【図８】ブラスト処理するシリンダとマスキング部材との関係を表した部分拡大図であり、（ａ）は、最初にブラスト処理する場合の状態、（ｂ）は、その次にブラスト処理する場合の状態をそれぞれ示す。
【図９】図８におけるマスキング部材を拡大した部分拡大図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態におけるブラスト装置全体の概略正面図である。
【図１１】図１０の概略右側面図である。
【図１２】マスキング部材の一変形例を示した部分拡大図である。
【図１３】空気の流れを概念的に表した概略断面図である。
【図１４】シリンダ内面の測定内容を表した図面であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面断面図である。
【符号の説明】
１ ブラストガン
２ ブラスト材
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ ブラスト粒子
３ ブラストノズル
４ シリンダブロック
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ シリンダ
４ｅ シリンダヘッド合せ面
４ｆ クランクシャフト合せ面
５ シリンダ内面
５ａ 上端
５ｂ 下端
５ｃ ブラストされた面
５ｄ ブラストされていない面
６ マスキング部材
６ａ マスキング部材本体
６ｂ カートリッジ式当接部
６ｃ 絞り部
７ 搬送路
７ａ ローラ
８ パレット
８ａ リム
８ｂ 貫通穴
９ａ 吸引管
９ｂ エアシリンダ
１０ａ ブラストガン移動方向（上方から下方）
１０ｂ ブラストガン移動方向（下方から上方）
１０ｃ ブラスト材が吹出す方向
１１ Ｚ方向のトラバーサ
１２ キャビネット
１３ ブラスト材回収受け
２１ 円筒
２２ ハウジング部
２３、２４ 測定点
Claims (3)
- ブラストガンからブラスト材を吹出して、被加工物の上下方向に延びる円筒の内面を下方へとブラスト処理し、前記ブラストガンのブラストノズルを引き出す際に、前記ブラスト材の供給だけを止めて圧縮空気だけを放出することを特徴とする円筒内面のブラスト方法。
- シリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを立設し、該シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置き、該マスキング部材が、マスキング部材本体と、該マスキング部材本体のシリンダヘッド合せ面側の端部にある着脱自在の当接部とからなり、該当接部だけをタングステンカーバイド製またはアルミニウム製とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理することを特徴とする円筒内面のブラスト方法。
- シリンダブロックの対応面に合う形状のリムが立てられたパレットにシリンダヘッド合せ面を上にしてシリンダブロックを載置して前記シリンダブロックの各シリンダを分断し、前記シリンダヘッド合せ面上にマスキング部材を置くことにより、前記マスキング部材から前記パレットまでを連続した管内空間とし、ブラストガンから斜め下方にブラスト材を吹出して、前記シリンダブロックのシリンダ内面を下方へとブラスト処理し、前記パレットからブラスト材を下方へ吸引することを特徴とする円筒内面のブラスト方法。
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