JP4368692B2 - ショットピーニング機 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関等のコンロッド等をショットピーニング処理およびショットブラスト処理するショットピーニング機に関し、特に、前記コンロッド等のショットピーニング処理およびショットブラスト処理を良好に行うことができるショットピーニング機に関するものである。

従来のコンロッドのショットピーニング機としては、バレル型ショットブラスト機（例えば、特許文献１参照）およびエプロンコンベア式ショットブラスト機(例えば、特許文献２参照)のようなバッチ処理方式のものがある。
また、クランプすることなくフリーな状態にコンロッドを置いて１個ごとにショットピーニングするものもある(例えば、特許文献３参照)。
特公平６−９７８８号公報 特許第２８６５２３２号公報 特開２００２−１６６３６７公報

しかし、上述の従来のバレル型ショットブラスト機およびエプロンコンベア式ショットブラスト機のように、バッチ処理では、コンロッドの攪拌動作が上手くいかなくてピーニング効果にムラがでることがあり、また、コンロッドの落下などによってコンロッドに打痕による傷が発生したりして、ピーニング品質に問題が発生する場合がある。
また、上述のコンロッドを１個ごとに処理するものでは、ピーニング効果のムラおよび打痕による傷の発生はないが、現状機では、コンロッドを固定することなくフリーな状態で治具に置くため、ショット（研掃材）の投射力によっては、治具を回転させてもコンロッドがスムーズに回転しなかったり、コンロッドの揺れが大きくなってショット投射パターンからコンロッドが外れたりして、ピーニング効果が安定的に得られないという問題がある。
また、この問題は、コンロッドのピーニング処理に限らない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その課題は、コンロッド等の加工物のピーニング処理を良好に行うことができるショットピーニング機を提供することである。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、内燃機関のコンロッドをショットピーニングするショットピーニング機であって、前記コンロッドをクランプして自転させる治具およびショット投射装置を備え、前記コンロッドを前記治具によりクランプして自転させながら前記ショット投射装置により前記コンロッドをショットピーニング加工し、
さらに、前記コンロッドをクランプしてショットピーニング加工するショットピーニング加工装置と、前記コンロッドの前記ショットピーニング加工をされない部分をショットブラスト加工するショットブラスト加工装置と、前記ショットピーニング加工装置と前記ショットブラスト加工装置との間で前記コンロッドを搬送するマニプレータ等の搬送手段とを備えることである。

これにより、コンロッドをクランプしつつ自転させてショットピーニングするために、コンロッドの表面をショットピーニングすることが容易になる。さらに、コンロッドをクランプしてショットピーニングするため、ショットピーニングのムラが少なくなり、また、コンロッドの落下を防ぐことができるので、コンロッドの打痕による傷を防ぐことができる。また、コンロッドをクランプする治具の影になってショットピーニングされない部分をショットブラストするので、ショットピーニングを良好に行うことができる。

さらに、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ショットピーニング加工装置に縦軸を回転中心として回転可能な第１テーブルが設けられ、前記第１テーブルに前記コンロッドをクランプして自転可能な治具が設けられ、前記ショットブラスト加工装置に縦軸を回転中心として回転可能な第２テーブルが設けられ、前記第２テーブルに前記コンロッドを支えて自転可能な治具が設けられ、前記第１テーブルを回転させて、前記第１テーブルの治具にクランプされたコンロッドをショットピーニング加工位置に移動させ、前記コンロッドのショットピーニング加工をし、前記第２テーブルを回転させて、前記第２テーブルの治具に支えられたコンロッドをショットブラスト加工位置に移動させて、コンロッドのショットブラスト加工をし、前記搬送手段は前記コンロッドを前記第１テーブルの治具と第２テーブルの治具との間で搬送することである。
これにより、第１テーブルの回転によりコンロッドをショットピーニング加工位置に移動させて、第１テーブルの治具でコンロッドをクランプして自転させてショットピーニング加工をし、また、第２テーブルの回転によりコンロッドをショットブラスト加工位置に移動させて、第２テーブルの治具でコンロッドを支えてショットブラスト加工をすることができる。さらに、搬送手段によりコンロッドを第１テーブルと第２テーブルとの間で移動させることが容易になる。

さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記コンロッドのショットブラスト加工装置が前記コンロッドのショットピーニング加工する部分を覆うマスキング装置を備えることである。
これにより、コンロッドのショットピーニング加工する部分のショットの打ち過ぎを防ぐことができる。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の発明において、前記コンロッドのショットブラスト加工装置がショット投射装置から投射されたショットを反射するショット反射板を備え、このショット反射板で反射された前記ショットも前記コンロッドのショットブラスト加工に利用することである。
これにより、ショットブラスト用のショット投射装置から投射されたショットが直接当らない部分にもショット反射板で反射されたショットが当るので、コンロッドのショットブラスト処理が容易になる。

請求項１記載の発明によれば、コンロッドのショットピーニング加工を良好に行ない、コンロッドを安定した品質のものにすることができる。
さらに、コンロッドのショットピーニング加工を一層良好に行うことができる。
さらに、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果とともに、コンロッドのショットピーニング加工を一層良好に行うことができる。また、コンロッドをショットピーニング加工装置とショットブラスト加工装置間で移動させることが容易になる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明の効果とともに、ショットピーニング加工したコンロッドの品質を安定させることができる。
さらに、請求項４記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の発明の効果とともに、コンロッドのショットブラスト加工が容易になる。

以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るショットピーニング機の正面を示し、図２は図１のショットピーニング機の平面を示し、図３は図１のショットピーニング機の右側面を示す。さらに、図４は図１のショットピーニング機の内部のショットピーニング処理工程部分を示し、図５は、図１のショットピーニング機の内部のショットブラスト処理工程部分を示す。さらに、図６は図４の治具等を拡大して示し、図７は図６の治具等のＡ視図を示し、図８は図５の治具等を示す。

図１に示すように、本発明のショットピーニング機は、コンロッド等の加工物４をクランプしてショットピーニングする４部屋に区分されたショットピーニング加工装置１と、加工物４のショットピーニングされない部分をショットブラスト加工する４部屋に区分されたショットブラスト加工装置３と、ショットピーニング加工装置１とショットブラスト加工装置３との間で加工物４を搬送するマニプレータ等の搬送手段２とを備えている。搬送手段２は加工物４をハンドリングするハンドリング装置１７（図７参照）を有している。なお、ハンドリング装置１７は縦軸２ａの周りに旋回可能である（図６参照）。そして、一連の工程を１ユニットの装置にしてコンパクト化している。
さらに、図２に示すように、ショットピーニング用の第１テーブル８は、縦軸８ａ（図４参照）の周りに図示しないモータ等により回転可能であり、４個の治具５を備えており、ショットブラスト用の第２テーブル１９は、縦軸１９ａ（図５参照）の周りに図示しないモータ等により回転可能であり、４個のマスキング型の治具１８を備えている。
治具５（治具５に挿入した加工物４をクランプするためのエアシリンダ等のクランプシリンダ６（図４参照）を含む）は加工物４をクランプして自転させるものである。なお、加工物４をクランプする治具５は、数種類用意して交換することにより、焼結、鍛造等による加工物４に対応できる。また、図示しないモータ等により、図４に示すように、加工物４を上下同期させて自転させる同期用歯車１０および同期用シャフト１１が配設されている。ショット投射装置１２はショットを加工物４に向けて投射するものである。

図５に示すように、マスキング型の治具１８は、加工物４のショットブラスト加工装置３が加工物４のショットピーニング加工する部分を覆うマスキング装置（図８参照）となっている。さらに、加工物４のショットブラスト加工装置３がショット投射装置１２から投射されたショットを反射するショット反射板２５ａ、２５ｂ（図８参照）を備え、このショット反射板２５ａ、２５ｂで反射された前記ショットも加工物４のショットブラストに利用している。なお、ショット反射板２５ａは、加工物４の上側に配置され、ショット反射板２５ｂは、加工物４の下側に配置されている。

さらに、図４に示すように、ショット投射装置１２から投射されるショットを遮る遮蔽板１３が配置されている。また、図３に示すように、ショット投射装置１２へのショットの供給を制御するカットゲート１４が配置されている。
制御盤１５および操作盤１６はショットピーニング機全体をシーケンス制御するものであり、ショット投射時間を制御するものである。
さらに、図２に示すように、加工室７（図１参照）はピーニング室９ａおよびブラスト室９ｂを有している。

図１に示すように、加工室７の下部に下部スクリューコンベヤ２０が設置され、この下部スクリューコンベヤ２０に続いてバケットエレベータ２１が加工室７の左側方に配設されている。さらに、バケットエレベータ２１に続いて上部スクリューコンベヤ２３が加工室７の上方に配設されている。
図３に示すように、この上部スクリューコンベヤ２３に続いて、有効なショットと不用なものとを分離するショットセパレータ２２が配設され、有効なショットを集めるショットバンカ２４がショットピーニング加工装置１（図１参照）とショットブラスト加工装置３（図１参照）の各上方に配設されている。さらに、ショットバンカ２４に続いてカットゲート１４が配設されている。

上記構成のショットピーニング機の動作は、以下のとおりである。
前ラインから搬送され、パレット、コンベヤ等に置かれた加工物４は、ロボット、マニプュレータ等で、４部屋に区分されたショットピーニング加工装置１内の治具５に搬送され、クランプシリンダ６でクランプされる。その後、前記ロボット、マニプュレータ等はショットピーニング機外に移動する。

加工物４をクランプしたまま、第１テーブル８は時計方向に９０度回転することを２回して、ショットピーニング位置に治具５を移動させ、同期用歯車１０および同期用シャフト１１を介して加工物４を上下同期させて自転させる。
この間、ショット投射装置１２は、空転駆動したままで、第１テーブル８の回転により加工物４が公転してショットピーニング加工位置で停止したと同時に遮蔽板１３が開き、カットゲート１４が開いてショット投射が開始する。このショット投射時間の制御は、制御盤１５または操作盤１６内に設置されたタイマで調整する。

所定のショット投射時間が経過すると、カットゲート１４と遮蔽板１３は閉じ、自転駆動は停止し、第１テーブル８は時計方向に９０度回転して、搬送手段２の位置する部位で停止する。そして、搬送手段２の待機していたハンドリング装置１７が加工物４をハンドリングし、同時に加工物４をクランプしていたクランプシリンダ６が開放して搬送手段２のハンドリング装置１７が縦軸２ａにより旋回し、ショットブラスト加工装置３のマスキング型の治具１８にセットする。このマスキング型の治具１８は筒状であり、加工物４を押さえることなく、その筒の中に加工物４を挿入するのみである。

ハンドリング装置１７がショットブラスト加工装置３から離れると、第２テーブル１９は時計方向に９０度回転し、ショットピーニング加工装置１のショット投射のときと同じ動作をする。

ショットブラスト加工装置３のショット反射板２５ａ、２５ｂは、以下の働きをする。加工物４の上面と下面をショットブラスト加工するとき、１基のショット投射装置１２では、ショットの投射軌跡で投射面に対するショットの入射角が小さくなって研掃効果が悪くなるため、２基のショット投射装置１２で入射角を大きくして研掃効果をよくする必要がある。これを１基のショット投射装置１２で研掃効果をよくするため、ショット反射板２５ａ、２５ｂを加工物４の上側と下側に取り付け、ショット反射板２５ａ、２５ｂによるショットの反射を利用して、投射面に対するショットの入射角を大きくして加工物４の研掃効果を改善している。
この場合の所定のショット投射時間の経過後に、第２テーブル１９は時計方向に９０度回転し、加工物４の取り出し位置で停止する。

加工室７の機外に設置されたロボットまたはマニピュレ−タのハンドリング装置で、治具１８内の加工物４を保持し、旋回をして次工程のパレットまたはコンベヤ等の供給装置に搬送する。以上の一連の動作を連続して全自動運転で加工物４のピーニング加工をする。

なお、ショットは、以下のとおりである。ショット投射装置１２で投射されたショットは加工室７の下部に設置された下部スクリューコンベヤ２０に集められ、バケットエレベータ２１に搬送される。バケットエレベータ２１で上方に搬送し、ショットセパレータ２２に集められれて有効なショットと不用なものとに分離され、有効なショットは上部スクリューコンベヤ２３に集められ、不用なものは機外に排出される。
上部スクリューコンベヤ２３で搬送されたショットは、ショットピーニング加工装置１とショットブラスト加工装置３の各上方に位置するショットバンカ２４に集められ、カットゲート１４に流入して、開閉の制御でショット投射装置１２に流入して投射されてショット研掃する。

このようにして、ショットピーニング加工装置１で加工物４を治具５に挿入し、クランプするためにエアシリンダ等のクランプシリンダ６で押さえて自転しながらショットピーニング加工をし（図４参照）、ショットピーニング加工終了後、搬送手段２のハンドリング装置１７でハンドリング（図６参照）して、ショットブラスト加工装置３のマスキング型の治具１８にセットし、自転しながらショットブラスト加工をし（図５参照）、マスキング型の治具１８でショットの投射し過ぎを防ぎながらピーニング加工用の治具５の影になっている部分を研掃する（図８参照）。
また、マスキング型の治具１８には、加工物４がフリーな状態で置かれるので、加工物４の形状が変わっても交換する必要がない。一方、治具５は加工物４をクランプするので、加工物４の異なる形状に合わせて２ないし４セット必要となる。
加工物４は不安定な形状をしている場合があるので、前工程のロボット、マニュプレータで治具５にセットするとき、クランプシリンダ６を開放して加工物４を定位置に移送し、クランプシリンダ６により加工物４をクランプしてから、前記ロボット、マニュプレータのハンドリングを開放する動作になり、加工物４を搬出するときは、この動作の逆になる。

以上によりコンロッド等の加工物のショットピーニングを良好に行い、加工物を安定した品質のものにすることができる。さらに、１個ずつショットピーニングするため、打痕による不良品がなくなる。さらに、ピーニング加工の次のブラスト加工で治具の影になっている箇所をブラスト加工するために、スケール残りがなくなり、次工程の機械加工でスケール残りによるバイトなどの損耗がなくなる。

なお、上記実施の形態では、第１および第２テーブル８、１９は４ステーションタイプのマルチテーブルであるが、サイクルタイムに余裕があり、コストを低減させるならば、
１ステーション、２ステーション等でもよい。
また、サイクルタイムを短くするならば、５ステーション以上としてもよい。さらに、短時間にピーニング強度を上げたい場合には、本装置を１ユニットとし、ユニット数を増やせばよい。
また、ショットは、鋼粒だけでなく、グリッド、カットワイヤ等の金属粒子、高硬度を有する非金属粒子等でもよい。
また、通常は、ショットピーニング加工の後にショットブラスト加工をするが、逆にショットブラスト加工の後にショットピーニング加工をしてもよい。

本発明の実施の形態に係るショットピーニング機の正面図である。 図１のショットピーニング機の平面図である。 図１のショットピーニング機の右側面図である。 図１のショットピーニング機の内部のショットピーニング処理工程部分を示す部分図である。 図１のショットピーニング機の内部のショットブラスト処理工程部分を示す部分図である。 図４の治具等を拡大して示す部分図である。 図６の治具等のＡ視図を示す部分図である。 図５の治具等を示す部分図である。

符号の説明

１ ショットピーニング加工装置
２ 搬送手段
３ ショットブラスト加工装置
４ 加工物
５ 治具
６ クランプシリンダ
８ 第１テーブル
８ａ 縦軸
１２ ショット投射装置
１８ マスキング型の治具（マスキング装置）
１９ 第２テーブル
１９ａ 縦軸
２５ａ、２５ｂ ショット反射板

Claims (4)

1. 内燃機関のコンロッドをショットピーニングするショットピーニング機であって、
   前記コンロッドをクランプして自転させる治具およびショット投射装置を備え、前記コンロッドを前記治具によりクランプして自転させながら前記ショット投射装置により前記コンロッドをショットピーニング加工し、
   前記コンロッドをクランプしてショットピーニング加工するショットピーニング加工装置と、前記コンロッドの前記ショットピーニング加工をされない部分をショットブラスト加工するショットブラスト加工装置と、前記ショットピーニング加工装置と前記ショットブラスト加工装置との間で前記コンロッドを搬送するマニプレータ等の搬送手段とを備えることを特徴とするショットピーニング機。
2. 請求項１記載のショットピーニング機であって、
   前記ショットピーニング加工装置に縦軸を回転中心として回転可能な第１テーブルが設けられ、前記第１テーブルに前記コンロッドをクランプして自転可能な治具が設けられ、
   前記ショットブラスト加工装置に縦軸を回転中心として回転可能な第２テーブルが設けられ、前記第２テーブルに前記コンロッドを支えて自転可能な治具が設けられ、
   前記第１テーブルを回転させて、前記第１テーブルの治具にクランプされたコンロッドをショットピーニング加工位置に移動させ、前記コンロッドのショットピーニング加工をし、
   前記第２テーブルを回転させて、前記第２テーブルの治具に支えられたコンロッドをショットブラスト加工位置に移動させて、コンロッドのショットブラスト加工をし、
   前記搬送手段は前記コンロッドを前記第１テーブルの治具と第２テーブルの治具との間で搬送することを特徴とするショットピーニング機。
3. 請求項１または請求項２に記載のショットピーニング機であって、
   前記コンロッドのショットブラスト加工装置が前記コンロッドのショットピーニング加工する部分を覆うマスキング装置を備えることを特徴とするショットピーニング機。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のショットピーニング機において、
   前記コンロッドのショットブラスト加工装置がショット投射装置から投射されたショットを反射するショット反射板を備え、このショット反射板で反射された前記ショットも前記コンロッドのショットブラスト加工に利用することを特徴とするショットピーニング機。

Images