JP5007928B2

JP5007928B2 - ショットブラスト装置およびショットブラスト方法

Info

Publication number: JP5007928B2
Application number: JP2006303149A
Authority: JP
Inventors: 茂和境; 孝之立松; 雅雄平野
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-11-08
Also published as: JP2008119759A

Description

本発明は、近年、軽量化ならびに製造コスト削減等の要求に伴い薄肉化傾向にある機械部品や自動車部品等に代表される軽合金ダイカスト製品からなる各種部品を被処理部材（以下「ワーク」と記す）とし、該ワークの平板部に形成されるバリに回転羽根車（以下「インペラー」と記す）により加速して投射される投射材（以下「ショット」と記す）を衝突させて前記ワークにブラスト加工による歪を生じさせることなくバリ取りが的確に行えるショットブラスト装置およびショットブラスト方法に関するものである。

軽合金ダイカスト製品からなる各種部品には、製造過程において、その部品に製造用金型の合わせ面あるいはその部品の凹凸形状によりバリが発生するもので、そのバリ取り加工は不可欠である。

従来のショットブラスト方法は、インペラーにより加速して投射されるショットをワークに衝突させてブラスト加工するワークのバリ取りや表面加工に広く採用されているが、そのワークは、例えば自動車部品で挙げるとエンジンブロック等のような大きなものを対象として開発されたもので、比較的小さなワークのバリ取りを対象とした先行技術には、該ワークを回転ドラムの中に装入して転動させつつブラスティングする方法があるが、該ワークは、前記のような転動に耐えられ、且つ如何なる方向からのショットの衝突にも加工歪を生じない程度の強度を有するものに限られていた。

薄板状のワークのバリ取りを従来のショットブラスト装置で行った場合、該ワークのバリ取りができてもショットの衝突エネルギーにより歪が生じて商品価値を損なう問題があり、その対処法としてショットの投射速度あるいは投射量または投射密度を低下させてバリ取りを試みたが、一部のバリ取りが不完全であったり加工時間を要するなどの問題点があった。

本発明者らは、ショットブラスト装置を用いて前記問題点を解決した装置およびその方法として、ａ）インペラーによりショットが投射される一定幅の投射領域に、ｂ）公転軸を中心にして水平回転する回転籠の外周囲に、薄板状のワークを垂直状態に装入・取出しできるようにした網籠を、前記公転軸を中心にして放射状をなし一定間隔に設け、ｃ）前記回転籠の水平回転により網籠内に垂直状態に装入された薄板状のワークが前記投射領域の幅内を通過する間の回転籠の回転角度を４５度未満となるようにしてブラストすることにより加工歪を生じることなくバリ取りを容易にした特許文献１を開示した。

しかしながら、特許文献１の発明は、回転籠により回転されたワークのインペラー側に位置するバリ取りはワークの歪を生ずることなく的確に除去できるが、回転籠の公転軸側に位置するバリ取りは不完全な点があり、当該ワークのサイズが大きくなった場合にはその影響が大きくなる傾向にある。
特許第３８２７１７４号公報

本発明が解決する問題点は、加工歪を生じ易い薄板状のワークのバリ取りを、サイズが比較的大きなものであっても加工歪を生じさせず、効率よく均一に且つ安価に実施できるショットブラスト装置とそのショットブラスト方法を提供することにある。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、前記問題点を解決し、以下そのショットブラスト装置およびショットブラスト方法について、図１〜図７を用いて説明する。

第１の発明は、ケーシング本体（１）の一側に前記ワーク（Ｗ）にショットを投射するインペラー（３）と、前記ケーシング本体（１）の略中央に回転軸Ａ（４）を軸心として水平回転するステーションディスク（５）と、該ステーションディスク（５）上に回転軸Ｂ（６）を軸心として水平方向に公転するようにした回転盤（７）を設けるとともに該回転盤（７）上の両側に水平方向に自転する支軸（８）（８）を前記回転軸Ｂ（６）を中心にして対向させて立設させ、夫々の支軸（８）（８）に板状ワーク(Ｗ)を装入と取出しを可能とし該板状ワーク(Ｗ)を垂直状態に保持するようにしたワーク保持具（９）を取り付けて成るワーク保持ユニット（２）と、を形成し、前記ステーションディスク（５）の水平回転と前記回転盤（７）の公転により、前記インペラー(３)に最も接近した一方のワーク保持具(９)に保持されている板状ワーク(Ｗ)の表面がインペラー(３)の投射方向中心線に一致するとともに、他方のワーク保持具(９)に保持されている板状ワーク(Ｗ)の表面が前記インペラー(３)に最も接近した板状ワーク(Ｗ)の表面と９０度位相した状態となり、該板状ワーク(Ｗ)の表面にショットが衝突し易くなってブラスト（バリ取り）加工ができるように夫々の前記ワーク保持具(９)が自転するようにし、前記ワーク保持ユニット（２）のワーク保持具(９)に保持されたブラスト加工中のワークが前記インペラーの投射エリア内で常に自転と公転をするようにしたショットブラスト装置である。

第２の発明は、前記支軸(８)に、ワーク保持具(９)を一個または複数個設けたショットブラスト装置である。

第３の発明は、前記ワーク保持具(９)が、耐磨耗線材により形成された網籠、または耐磨耗棒材により形成された枠体、からなるショットブラスト装置である。

第４の発明は、厚さが２．０〜０．３ｍｍの板材からなるワークに形成されたバリ取り加工において、ケーシング本体（１）の一側に前記ワーク（Ｗ）にショットを投射するインペラー（３）と、前記ケーシング本体（１）の略中央に回転軸Ａ（４）を軸心として水平回転するステーションディスク（５）と、該ステーションディスク（５）上に回転軸Ｂ（６）を軸心として水平方向に公転するようにした回転盤（７）を設けるとともに該回転盤（７）上の両側に水平方向に自転する支軸（８）（８）を前記回転軸Ｂ（６）を中心にして対向させて立設させ、夫々の支軸（８）（８）に板状ワーク(Ｗ)を装入と取出しを可能とし該板状ワーク(Ｗ)を垂直状態に保持するようにしたワーク保持具（９）を取り付けて成るワーク保持ユニット（２）と、を形成し、前記ステーションディスク（５）の水平回転と前記回転盤（７）の公転により、前記インペラー(３)に最も接近した一方のワーク保持具(９)に保持されている板状ワーク(Ｗ)の表面がインペラー(３)の投射方向中心線に一致するとともに、他方のワーク保持具(９)に保持されている板状ワーク(Ｗ)の表面が前記インペラー(３)に最も接近した板状ワーク(Ｗ)の表面と９０度位相した状態となり、該板状ワーク(Ｗ)の表面にショットが衝突し易くなってブラスト（バリ取り）加工ができるように夫々の前記ワーク保持具(９)が自転するようにし、前記ワーク保持ユニットのワーク保持具に保持されたブラスト加工中のワークが前記インペラーの投射エリア内で常に自転と公転をするようにしたショットブラスト装置を使用し、その加工条件を、ショットの投射速度：３０〜６０ｍ／ｓｅｃ、投射時間：６０〜１８０ｓｅｃ、投射密度：４．５〜７．５Ｋｇ／ｍ ^２・ｍｉｎ、とし、加工によりワークに発生する歪量を０．３ｍｍ以下にするショットブラスト方法である。

本発明のショットブラスト装置およびショットブラスト方法は、軽量化ならびに製造コスト削減等の要求に応え薄肉化傾向にある機械部品や自動車部品等に採用されている軽合金ダイカスト製品からなる薄板状のワークに形成されるバリ取りを、平板部を垂直に保持させた前記ワークを、常にショットの投射エリア内で水平方向に自転と公転させてブラスト（バリ取り）加工をすることにより、前記ワークに歪を生じさせることなく的確にバリ取りが行え、量産化・システムが容易にできるものである。

以下、図１〜図５を用いて本発明の最良の実施形態を説明する。

図１は、回転軸Ｂ(６)を軸心として水平方向に公転する回転盤(７)と、該回転盤(７)上に水平方向に自転する支軸（８）（８）と、該支軸（８）（８）に板状ワーク(Ｗ)を装入と取出しを可能とし該板状ワーク(Ｗ)を垂直状態に保持するようにしたワーク保持具（９）とからなるワーク保持ユニット(２)とインペラー（３）との関係を示す平面図であって、前記ワーク(Ｗ)をインペラー（３）の投射エリア（Ａ）内で常に自転と公転をするようにしたことにより、薄板状で比較的サイズが大きいワーク（Ｗ）であっても加工歪を生じさせず効率よく均一に且つ安価に実施できるようにした基本構成を示すものである。

図２は、一側にインペラー（３）を設け、内側をブラスト域（１０）とワーク入出域（１１）に仕切られたケーシング本体(１)と、該ケーシング本体(１)の中央に水平回転するステーションディスク（５）と、該ステーションディスク（５）上に前記図１に示す基本構成のワーク保持ユニット(２)を取付けて、該ワーク保持ユニット(２)のワーク(Ｗ)をブラスト（バリ取り）加工と前記ワーク保持ユニット(２)へのセットおよび取出しを同時にできるようにして本発明に係るバリ取り加工を量産化・システム化ができるようにしたショットブラスト装置を示す。

図３は、回転軸Ｂ(６)を軸心として水平方向に公転する回転盤(７)上に、２本の支軸(８)を自転可能に立設させ、各支軸(８)に２個のワーク保持具(９)設けて同時に４個のワーク（Ｗ）のバリ取りができるようにしたワーク保持ユニット(２)の実施例を示すもので、回転盤(７)が水平方向に1回転する間に自転する支軸(８)とワーク保持具(９)が水平方向に３回転するようにし、図１および図２に示すように、インペラー(３)に最も接近した一方のワーク保持具(９)に保持されている板状のワーク(Ｗ)の表面が前記インペラー(３)の投射方向中心線に一致するとともに、
他方のワーク保持具(９)に保持されている板状ワーク(Ｗ)の表面がインペラー(３)に最も接近した前記板状ワーク(Ｗ)の表面と９０度位相した状態となり、該板状ワーク(Ｗ)の表面にショットが衝突し易くしてブラスト（バリ取り）加工ができるようにしている。

図４は、ブレード部（図示しない）の形状を回転方向に「へ」の字形にしてショットの投射方向が広角に拡がるようにした広範囲投射型インペラーの投射エリア（Ａ）を示すもので、当該インペラー（３）は後記の直投射型インペラーと比較して、ショットの投射エリア（Ａ）は広く、投射密度は低く、ワーク(Ｗ)へ投射されるショットの入射角度が９０度より小さいことからショットの衝突によるワーク(Ｗ)が受けるダメージは少ないことからワーク(Ｗ)の歪の発生も少なくなるもので、前記ショットの投射エリア（Ａ）内でワーク保持ユニット（２）によりワーク(Ｗ)の自転と公転をするようにすれば、該ワーク(Ｗ)の歪を無くして効率よく均一にバリ取りが行えるものである。

図５は、ブレード部（図示しない）の形状を平板にしてショットの投射方向を直進方向とした直投射型インペラーの投射エリア（Ａ）を示すもので、前記のようにショットの衝突によるワーク(Ｗ)が受けるダメージは、広範囲投射型インペラーと比較すると大きいことから、本発明の目的である薄板状のワークの歪を無くしてバリ取りができるに相当するショットの投射密度、投射速度を低下させるとともに、設置する直投射型のインペラー（３）の台数をワーク保持ユニット（２）によりワーク(Ｗ)が自転と公転をするエリアをカバーできる台数にして同時にショットを投射できるようにすれば、前記ワーク(Ｗ)の歪を無くして効率よく均一にバリ取りが行えるものである。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施例と比較例の条件と結果について説明する。

実施例と比較例に用いたワークは、板厚：１．５ｍｍのアルミダイカスト製品（ＡＤＣ１２／ＪＩＳ−Ｈ５３０２）を使用して大きさ：１９０×１７０×３０ｍｍに形成した角形ケースとし、インペラー（３）は、図４に示す広範囲投射型インペラーを使用した。

実施例と比較例のブラスト（バリ取り）条件を表１に示すが、実施例と比較例の違いは、ブラスト域（１０）におけるワーク（Ｗ）の回転状態とその回転速度が異なるもので、実施例のワークは公転と自転の比率を１：３としその回転速度は公転＝８ｍｉｎ−１、自転＝２４ｍｉｎ−１であるのに対し、比較例のワークは回転速度が８ｍｉｎ−１である自転のみであって、その他は同一条件である。

次に、ブラスト（バリ取り）加工後のワークの歪の評価に関し、その測定方法は、第6図に示すようにワークを定盤にセットし、測定器に株式会社ミツトヨ製「ハイトゲージ」を使用して、ブラスト（バリ取り）加工前と加工後の実施例と比較例を夫々３回測定した。測定箇所は、第７図に示すように前記ワークの四隅（ａ−１、ａ−２、ｂ−１、ｂ−２）とし、その対角線（ａ）と対角線（ｂ）の変化量を歪として評価とした。その結果を表２に示す。

表２に示す測定器の測定値は、図６に示すようにワーク（Ｗ）を定盤上へセットし、図７に示すようにワーク（Ｗ）の四隅（ａ−１、ａ−２、ｂ−１、ｂ−２）を株式会社ミツトヨ製「ハイトゲージ」を使用して測定したもので、本発明のブラスト（バリ取り）加工後のワークの歪の評価は、実施例と比較例のワーク（Ｗ）を夫々３個準備し、夫々の四隅（ａ−１、ａ−２）と（ｂ−１、ｂ−２）の測定値の差を前記ワーク（Ｗ）の対角線（ａ）と（ｂ）の歪量として評価するものである。

インペラー（３）に広範囲投射型インペラーを使用して、ショットの投射エリア（Ａ）は広く、投射密度は低く、ワーク(Ｗ)へ投射されるショットの入射角度が９０度より小さくして歪の発生を少なくしたショットの投射条件に同一にしてブラスト（バリ取り）加工をおこなったが、表２に示すように、実施例における対角線（ａ）と（ｂ）の歪量は、３個のワークのともすべてが、第４の発明の条件である０．３ｍｍ以下に収めることができたが、比較例における前記歪量は、３個のワークのともすべてが０．３ｍｍ以上となって満足する結果が得られなかった。

本発明のワーク保持ユニットとインペラーとの関係を示す平面図。本発明のショットブラスト装置を示す平面図。本発明のワーク保持ユニットの斜視図。広範囲投射型インペラーの投射エリアを示す説明図。直投射型インペラーの投射エリアを示す説明図。ワークの歪測定の方法を示す説明図。ワークの歪測定位置示す説明図。

符号の説明

１ケーシング本体
２ワーク保持ユニット
３インペラー
４回転軸Ａ
５ステーションディスク
６回転軸Ｂ
７回転盤
８支軸
９ワーク保持具
１０ブラスト域
１１ワーク入出域
Ａ投射エリア
Ｗワーク

Claims

ケーシング本体の一側に前記ワークにショットを投射するインペラーと、前記ケーシング本体の略中央に回転軸Ａを軸心として水平回転するステーションディスクと、該ステーションディスク上に回転軸Ｂを軸心として水平方向に公転するようにした回転盤を設けるとともに該回転盤上の両側に水平方向に自転する支軸を前記回転軸Ｂを中心にして対向させて立設させ、夫々の支軸に板状ワークを装入と取出しを可能とし該板状ワークを垂直状態に保持するようにしたワーク保持具を取り付けて成るワーク保持ユニットと、を形成し、
前記ステーションディスクの水平回転と前記回転盤の公転により、前記インペラーに最も接近した一方のワーク保持具に保持されている板状ワークの表面がインペラーの投射方向中心線に一致するとともに、他方のワーク保持具に保持されている板状ワークの表面が前記インペラーに最も接近した板状ワークの表面と９０度位相した状態となり、該板状ワークの表面にショットが衝突し易くなってブラスト（バリ取り）加工ができるように夫々の前記ワーク保持具が自転するようにし、前記ワーク保持ユニットのワーク保持具に保持されたブラスト加工中のワークが前記インペラーの投射エリア内で常に自転と公転をするようにしたことを特徴とするショットブラスト装置。
前記支軸に、ワーク保持具を一個または複数個設けたことを特徴とする請求項１記載のショットブラスト装置。
前記ワーク保持具が、耐磨耗線材により形成された網籠、または耐磨耗棒材により形成された枠体、からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のショットブラスト装置。
厚さが２．０〜０．３ｍｍの板材からなるワークに形成されたバリ取り加工において、
ケーシング本体の一側に前記ワークにショットを投射するインペラーと、前記ケーシング本体の略中央に回転軸Ａを軸心として水平回転するステーションディスクと、該ステーションディスク上に回転軸Ｂを軸心として水平方向に公転するようにした回転盤を設けるとともに該回転盤上の両側に水平方向に自転する支軸を前記回転軸Ｂを中心にして対向させて立設させ、夫々の支軸に板状ワークを装入と取出しを可能とし該板状ワークを垂直状態に保持するようにしたワーク保持具を取り付けて成るワーク保持ユニットと、を形成し、
前記ステーションディスクの水平回転と前記回転盤の公転により、前記インペラーに最も接近した一方のワーク保持具に保持されている板状ワークの表面がインペラーの投射方向中心線に一致するとともに、他方のワーク保持具に保持されている板状ワークの表面が前記インペラーに最も接近した板状ワークの表面と９０度位相した状態となり、該板状ワークの表面にショットが衝突し易くなってブラスト（バリ取り）加工ができるように夫々の前記ワーク保持具が自転するようにし、前記ワーク保持ユニットのワーク保持具に保持されたブラスト加工中のワークが前記インペラーの投射エリア内で常に自転と公転をするようにしたショットブラスト装置を使用し、
その加工条件を、ショットの投射速度：３０〜６０ｍ／ｓｅｃ、投射時間：６０〜１８０ｓｅｃ、投射密度：４．５〜７．５Ｋｇ／ｍ ^２・ｍｉｎ、とし、加工によりワークに発生する歪量を０．３ｍｍ以下にすることを特徴としたショットブラスト方法。