JP5321978B2 - 連続式のコンベア式ショットピーニング装置及びショットピーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルばねなど円筒型の金属製品に加速した投射材を投射することで金属製品の疲労強度向上を目的としたショットピーニング処理するための連続式のコンベア式ショットピーニング装置およびショットピーニング方法に関するものである。

従来、コイルばねなど円筒型の金属製品をショットピーニング処理するために使用されるショットピーニング処理に関する装置は、特許文献１にあるように、被処理製品となる圧縮コイルばねを、ばね保持兼緊定装置なるものにて１つの被処理製品の両端から保持し、被処理製品を１個ずつショットピーニング処理を行っている。
また、特許文献２にあるように、被処理製品となるコイルばねを、回転用長尺ローラとベルトコンベアの両者に乗せて、回転用長尺ローラにより回転させながら、ベルトコンベアにより搬出方向に送り、複数の被処理製品を連続的にショットピーニング処理を行っている。

特開平７−２５１３７５号公報 特開平７−２４７３１号公報

しかしながら特許文献１の装置では、被処理製品を１ケずつ処理する機構であるため、被処理製品をばね保持兼緊定装置への移送と、保持および脱離と、ばね保持兼緊定装置からの搬出する工程および機構が必要となり、設備コストが増大するほか、処理に掛かるサイクルタイムも多く必要であった。また、特許文献２の装置においては、ベルトコンベアにより連続的に被処理製品を搬送しながら、ショットピーニング処理ができるものの、被処理製品の進行方向横側のうち、一方に軸方向に回転させる回転用長尺ローラが設置され、他方には進行方向に移送させるベルトコンベアが設置されており、被処理製品の円筒面の一方を円周方向に、他方を軸方向に摩擦力をかけているため、回転しながら搬送される被処理製品は搬送姿勢が定まらず、高速に加速された投射材を全面に打ち当てることができないほか、回転用長尺ローラおよびベルトコンベアより脱落してしまうことがあり、被処理製品が装置内で詰まるほか、ベルトコンベアのプーリ部などに噛み込むなど設備の復旧を要するという問題点があった。

従って本発明は、コイルばねなど円筒型の金属製品をピーニング処理するために使用される連続式のコンベア式ショットピーニング装置であって、被処理製品を連続処理可能であり、かつ被処理製品の姿勢を保ち安定したショットピーニング処理を施すことができるショットピーニング装置とこれを用いたショットピーニング方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の連続式のコンベア式ショットピーニング装置は、
コイルばねなど円筒型の製品をピーニング処理するために使用される連続式のコンベア式ショットピーニング装置であって、
被処理製品Ｗをショットピーニング処理する投射ブースとなり投射材の飛散が外部へ漏れ出さないように全面を囲まれたキャビネット１と、
キャビネット１の搬入側の側面に配置されキャビネット１に被処理製品Ｗを投入するために設けられ上昇および下降することによりキャビネット１を開放および密閉することが可能な搬入ゲート２と、
キャビネット１の内部に被処理製品の進行方向Ｄに張られ周回できるチェーン５２と、キャビネット１の内部の搬入側および搬出側に配置されチェーン５２を巻きかけて連続的に回転するための駆動源を持つスプロケット５３と、チェーン５２の外周に配置され被処理製品Ｗの端部Ｗ１を押すことを目的とし等間隔に複数のアタッチメント５１とからなり、チェーン５２の周回により被処理製品Ｗを連続的に押して移送することが可能なチェーンコンベア５と、
キャビネット１の内部に前記チェーンコンベア５の複数のアタッチメント５１の左右に平行となるよう２本配置され軸中心に同一の方向で回転することが可能な円柱状で駆動源を持つスピナーローラ４と、
キャビネット１の上部に配置され被処理製品Ｗの上部から鉛直方向または斜め方向に投射材を加速することが可能な姿勢をなす１台または複数台の遠心式投射装置６と、
キャビネット１の下部に配置され投射された投射材を一箇所に回収することが可能な下部スクリュコンベア７と、
下部スクリュコンベア７と連接され下部スクリュにより回収された投射材をキャビネット上方に持ち上げることが可能なバケットエレベータ８と、
バケットエレベータ８の投げ出し部の下方に配置されバケットエレベータ８によってキャビネット上方に移送され投げ出された投射材に混入した微粉などの不純物を回収するため集じんダクト用フランジを有したセパレータ１０と、
セパレータ１０下部に配置され投射材を一時貯留することのできる複数の投射材ホッパ１２１を有し各投射材ホッパ１２１へ投射材を移送することが可能な上部スクリュコンベア１２と、
上部スクリュコンベア１２の投射材ホッパ１２１と遠心式投射装置６を連接するように配置され遠心式投射装置６の台数と同数の投射材導入パイプ６１と、
投射材導入パイプ６１上に付設され遠心式投射装置６へ供給される投射材の流量の調整および開閉ができ遠心式投射装置６の台数と同数のカットゲート６２と、
スピナーローラ４の延長線上に配置されスピナーローラ４上をチェーンコンベア５のアタッチメント５１によって移送された被処理製品Ｗをキャビネット１から搬出するために設けられた搬出コンベア１４と、
からなることを特徴とするものである。

なお、チェーンコンベア５が、その回転軸に取り付けられ回転軸の周回に連動して回転し外周にアタッチメント５１が１ピッチ移動する位置に対応した歯車状の凹凸を持つフランジ３２と、このフランジ３２の凹凸の位置を検出するセンサ３３とからなるアタッチメント位置検出装置を備えることが好ましい。またアタッチメント５１をチェーン５２に支持されたチェーンプレート上に垂直に立設することが好ましい。また２本のスピナーローラ４が、同一速度で回転する同一径のものであることが好ましい。また上部スクリュコンベア１２の先端部に、余剰な投射材をキャビネット１に返すことが可能な上部スクリュ部オーバーフローパイプ１３を設置することが好ましい。さらに搬出コンベア１４の速度を、チェーンコンベア５の速度よりも高速とすることが好ましい。

また本発明のショットピーニング方法は、上記の連続式のコンベア式ショットピーニング装置を用いて、コイルばねなど円筒型の製品をピーニング処理するショットピーニング方法であって、
被処理製品搬入工程とピーニング処理工程と被処理製品搬出工程からなり、
被処理製品搬入工程は、
アタッチメント位置検出装置３によりアタッチメントが定位置にある場合キャビネット１内に被処理製品Ｗを投入するためキャビネット１を開放する搬入ゲート２を上昇開放する搬入ゲート開放工程と、
被処理製品Ｗがキャビネット１に投入されたのち搬入ゲートが下降しキャビネットを密閉する搬入ゲート下降工程とからなり、
ピーニング処理工程は、
投入された被処理製品Ｗの全面が満遍なく処理されるよう被処理製品Ｗを回転させるため２本のスピナーローラ４を同一方向に回転させる製品回転工程と、
スピナーローラ４上の被処理製品Ｗを進行方向に対して一定距離だけチェーンコンベア５の駆動で連続的に移送させる製品移送工程と、
遠心式投射装置６を回転起動させついでカットゲート６２の開放により遠心式投射装置６から投射材を射出させる投射工程とからなり
被処理製品搬出工程は、
スピナーローラ４の終端まで移送された被処理製品Ｗを搬出コンベア１４にてキャビネット１から排出させる排出工程
からなることを特徴とするものである。

本発明は、コイルばねなど円筒型の金属製品をピーニング処理するために使用される連続式のコンベア式ショットピーニング方法と装置であって、被処理製品を保持治具に脱着することなく連続して処理することが可能であり、かつ２本の同じ回転方向となるスピナーローラ４の上に被処理製品を乗せて移送することにより、被処理製品の姿勢は一定に保つことができ安定したショットピーニング処理を施すことができる利点がある。

ショットピーニング装置の全体図である。 ショットピーニング装置の搬出側から見た側面図である。 ショットピーニング装置の平面図である。 被処理製品Ｗが移送される概略を表した斜視図である。 被処理製品Ｗが移送される概略の移送方向側より見た図である。 被処理製品Ｗが移送されついで搬出される様子を表した図である。 ショットピーニング方法の工程ブロック図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１〜図３において、１は被処理製品Ｗをショットピーニング処理する投射ブースとなり、投射材の飛散が外部へ漏れ出さないように全面を囲まれたキャビネットである。このキャビネット１の搬入側の側面には、キャビネット１に被処理製品Ｗを投入するために設けられ上昇および下降することによりキャビネット１を開放および密閉することが可能な搬入ゲート２が配置されている。被処理製品Ｗはコイルばねなど円筒型の金属製品である。

キャビネット１の内部には、被処理製品Ｗを連続的に押して移送するためのチェーンコンベア５が設けられている。このチェーンコンベア５は、被処理製品の進行方向Ｄに張られ周回できるチェーン５２と、キャビネット１の内部の搬入側および搬出側に配置されチェーンを巻きかけて連続的に回転するための駆動源を持つスプロケット５３と、チェーン５２の外周に配置され被処理製品Ｗの端部Ｗ１を押すことを目的として等間隔に設けられた複数のアタッチメント５１とからなり、チェーン５２の周回により被処理製品Ｗを連続的に移送するものである。図５に示されるように、チェーン５２は左右に対をなして設けられており、アタッチメント５１は左右のチェーン５２，５２間に支持されたチェーンプレート上に垂直に立設されている。

キャビネット１の内部には、前記チェーンコンベア５の複数のアタッチメント５１の左右に平行となるように、２本のスピナーローラ４が配置されている。これらのスピナーローラ４は、軸中心に同一の方向で回転することが可能な円柱状のもので、駆動源を備えている。また２本のスピナーローラ４は、同一速度で回転する同一径のものとし、被処理製品Ｗを安定に支持しながら一定速度で回転させることができるようにしておくことが好ましい。

キャビネット１の上部には、被処理製品Ｗの上部から鉛直方向または斜め方向に投射材を加速することが可能な姿勢をなす１台または複数台の遠心式投射装置６が設けられている。またキャビネット１の下部には、投射された投射材を一箇所に回収することが可能な下部スクリュコンベア７が設けられている。下部スクリュにより回収された投射材は、下部スクリュコンベア７と連接されたバケットエレベータ８によってキャビネット１の上方に持ち上げられる。

バケットエレベータ８の投げ出し部の下方には、バケットエレベータ８によってキャビネット上方に移送され投げ出された投射材に混入した微粉などの不純物を回収するため集じんダクト用フランジを有したセパレータ１０が配置されている。ここで投射材の循環量が多くセパレータ１０が横方向に長い場合は、投射材の流れがセパレータ１０の一部に偏ってしまうため、セパレータ全長にまんべんなく行き届くよう、投射材を分散させるためにセパレータ用スクリュコンベア９を設置しても良い。

セパレータ１０の下部には、投射材を一時貯留することのできる複数の投射材ホッパ１２１を有し、各投射材ホッパ１２１へ投射材を移送することが可能な上部スクリュコンベア１２と、上部スクリュコンベア１２の投射材ホッパ１２１と遠心式投射装置６を連接するように配置され遠心式投射装置６の台数と同数の投射材導入パイプ６１と、投射材導入パイプ６１上に付設され遠心式投射装置６へ供給される投射材の流量の調整および開閉ができ遠心式投射装置６の台数と同数のカットゲート６２とが配置されている。

また、投射材の循環量が多い場合、上部スクリュコンベア１２の先端側に配置される投射材ホッパ１２１が満杯になってしまい溜まりすぎた投射材によりスクリュコンベアの駆動源が過負荷状態になってしまうため、上部スクリュコンベア１２の先端部には余剰な投射材をキャビネット１に返すことが可能な上部スクリュ部オーバーフローパイプ１３を設置することが好ましい。

スピナーローラ４の延長線上には、スピナーローラ４上をチェーンコンベア５のアタッチメント５１によって移送された被処理製品Ｗをキャビネット１から搬出するための搬出コンベア１４が設けられている。

また図６に示すように、チェーンコンベア５の回転軸に歯車状の凹凸を持つフランジ３２を取り付けるとともに、その近傍にフランジ３２の凹凸の位置を検出するセンサ３３を取り付けてアタッチメント位置検出装置３を構成し、チェーンコンベア５の外周のアタッチメント５１が１ピッチ移動することを検出する。フランジ３２はアタッチメント５１が１ピッチ移動する位置に対応した凹凸を持つ。これにより連続的に周回しているチェーンコンベア５に対し、被処理製品Ｗを搬入する際、アタッチメント５１の位置がキャビネット１への搬入口となる搬入ゲート２の位置に対して搬入可能な状態の時に検知し、検知している間に本発明に含まれない別に設置された搬入装置へ搬入可能信号を送ることにより、連続的な被処理製品Ｗの移送が可能となる。

なお、キャビネット１およびセパレータ１０は図示しない集じん機にダクトによって接続され、投射中に発生した粉じんおよび投射材の中に混入した粉じんを集じん機にて回収する。

以上に説明した本発明の連続式のコンベア式ショットピーニング装置によるショットピーニング処理は、図７に示すように被処理製品搬入工程とピーニング処理工程と被処理製品搬出工程とによって行われる。まず被処理製品搬入工程は、アタッチメント位置検出装置３によりアタッチメントが定位置にある場合にキャビネット１内に被処理製品Ｗを投入するためキャビネット１を開放する搬入ゲート２を上昇開放する搬入ゲート開放工程と、被処理製品Ｗがキャビネット１に投入されたのち搬入ゲートが下降しキャビネットを密閉する搬入ゲート下降工程とからなる。

次のピーニング処理工程は、投入された被処理製品Ｗの全面が満遍なく処理されるよう被処理製品Ｗを回転させるため２本のスピナーローラ４を同一方向に回転させる製品回転工程と、スピナーローラ４上の被処理製品Ｗを進行方向に対して一定距離だけチェーンコンベア５の駆動で連続的に移送させる製品移送工程と、遠心式投射装置６を回転起動させついでカットゲート６２の開放により遠心式投射装置６から投射材を射出させる投射工程とからなる。被処理製品Ｗは図４、図５に示すように２本のスピナーローラ４上で回転されながらアタッチメント５１に押されて移送され、複数の遠心式投射装置６から射出される投射材によって全面をショットピーニング処理される。

次の被処理製品搬出工程は、スピナーローラ４の終端まで移送された被処理製品Ｗを搬出コンベア１４にてキャビネット１から排出させる工程である。

上記の工程で、被処理製品搬入工程は繰返し行われ、ピーニング処理工程と被処理製品搬出工程は、被処理製品搬入工程のサイクルに関わらず連続して動作可能となる。また、製品搬出工程で被処理製品Ｗを搬出コンベア１４に移す時、アタッチメントが被処理製品Ｗに乗り上げないようにあらかじめ搬出コンベア１４の移送速度はチェーンコンベア移送速度より速く設定してやると良い。

なお、投射材の動きは次の通りである。
投射された投射材はキャビネット１の下方に落ち下部スクリュコンベア５により一箇所に集められる。ついで下部スクリュコンベア７と連接されたバケットエレベータ８により投射材は上方へと移送される。上方へ移送された投射材は上部スクリュコンベア９に投げ出されセパレータ１０に移送され集じんエア流の中を通り比較的軽いもの、すなわち破砕した投射材および被処理製品Ｗから除去されたスケール片は集じん機に吸引され、正常な投射材のみが上部スクリュコンベア１２によってカットゲート６２へと移送される。カットゲート６２に移送された投射材はカットゲート６２の開放により投射材導入パイプ６１を通じ遠心式投射装置６へと送られ再び投射される。

遠心式投射装置６は４台設置し、投射材としてφ１．２ｍｍのラウンドカットワイヤを使用し、投射速度７０ｍ／ｓで１台あたり２００ｋｇ／ｍｉｎの量を投射した。チェーンコンベア５の移送速度は３ｍ／ｍｉｎとし、搬出コンベア１４はベルトコンベアを使用して移送速度は７．５ｍ／ｍｉｎとした。
その結果、処理の強さを示すアークハイト値はＡストリップ使用で平均０．６ｍｍ相当のショットピーニング効果を得ることが出来た。

１ キャビネット
２ 搬入ゲート
３ アタッチメント位置検出装置
４ スピナーローラ
５ チェーンコンベア
６ 遠心式投射装置
７ 下部スクリュコンベア
８ バケットエレベータ
９ セパレータ用スクリュコンベア
１０ セパレータ
１２ 上部スクリュコンベア
１３ 上部スクリュ部オーバーフローパイプ
１４ 搬出コンベア
３２ フランジ
３３ センサ
５１ アタッチメント
５２ チェーン
５３ スプロケット
６１ 投射材導入パイプ
６２ カットゲート
１２１ 投射材ホッパ

Claims (7)

1. コイルばねなど円筒型の製品をピーニング処理するために使用される連続式のコンベア式ショットピーニング装置であって、
   被処理製品Ｗをショットピーニング処理する投射ブースとなり投射材の飛散が外部へ漏れ出さないように全面を囲まれたキャビネット１と、
   キャビネット１の搬入側の側面に配置されキャビネット１に被処理製品Ｗを投入するために設けられ上昇および下降することによりキャビネット１を開放および密閉することが可能な搬入ゲート２と、
   キャビネット１の内部に被処理製品の進行方向Ｄに張られ周回できるチェーン５２と、キャビネット１の内部の搬入側および搬出側に配置されチェーン５２を巻きかけて連続的に回転するための駆動源を持つスプロケット５３と、チェーン５２の外周に配置され被処理製品Ｗの端部Ｗ１を押すことを目的とし等間隔に複数のアタッチメント５１とからなり、チェーン５２の周回により被処理製品Ｗを連続的に押して移送することが可能なチェーンコンベア５と、
   キャビネット１の内部に前記チェーンコンベア５の複数のアタッチメント５１の左右に平行となるよう２本配置され軸中心に同一の方向で回転することが可能な円柱状で駆動源を持つスピナーローラ４と、
   キャビネット１の上部に配置され被処理製品Ｗの上部から鉛直方向または斜め方向に投射材を加速することが可能な姿勢をなす１台または複数台の遠心式投射装置６と、
   キャビネット１の下部に配置され投射された投射材を一箇所に回収することが可能な下部スクリュコンベア７と、
   下部スクリュコンベア７と連接され下部スクリュにより回収された投射材をキャビネット上方に持ち上げることが可能なバケットエレベータ８と、
   バケットエレベータ８の投げ出し部の下方に配置されバケットエレベータ８によってキャビネット上方に移送され投げ出された投射材に混入した微粉などの不純物を回収するため集じんダクト用フランジを有したセパレータ１０と、
   セパレータ１０下部に配置され投射材を一時貯留することのできる複数の投射材ホッパ１２１を有し各投射材ホッパ１２１へ投射材を移送することが可能な上部スクリュコンベア１２と、
   上部スクリュコンベア１２の投射材ホッパ１２１と遠心式投射装置６を連接するように配置され遠心式投射装置６の台数と同数の投射材導入パイプ６１と、
   投射材導入パイプ６１上に付設され遠心式投射装置６へ供給される投射材の流量の調整および開閉ができ遠心式投射装置６の台数と同数のカットゲート６２と、
   スピナーローラ４の延長線上に配置されスピナーローラ４上をチェーンコンベア５のアタッチメント５１によって移送された被処理製品Ｗをキャビネット１から搬出するために設けられた搬出コンベア１４と、
   からなることを特徴とする連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
2. チェーンコンベア５が、その回転軸に取り付けられ回転軸の周回に連動して回転し外周にアタッチメント５１が１ピッチ移動する位置に対応した歯車状の凹凸を持つフランジ３２と、このフランジ３２の凹凸の位置を検出するセンサ３３とからなるアタッチメント位置検出装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
3. アタッチメント５１をチェーン５２に支持されたチェーンプレート上に垂直に立設したことを特徴とする請求項１に記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
4. ２本のスピナーローラ４が、同一速度で回転する同一径のものであることを特徴とする請求項１に記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
5. 上部スクリュコンベア１２の先端部に、余剰な投射材をキャビネット１に返すことが可能な上部スクリュ部オーバーフローパイプ１３を設置したことを特徴とする請求項１に記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
6. 搬出コンベア１４の速度をチェーンコンベア５の速度よりも高速としたことを特徴とする請求項１に記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の連続式のコンベア式ショットピーニング装置を用いて、コイルばねなど円筒型の製品をピーニング処理するショットピーニング方法であって、
   被処理製品搬入工程とピーニング処理工程と被処理製品搬出工程からなり、
   被処理製品搬入工程は、
   アタッチメント位置検出装置３によりアタッチメントが定位置にある場合キャビネット１内に被処理製品Ｗを投入するためキャビネット１を開放する搬入ゲート２を上昇開放する搬入ゲート開放工程と、
   被処理製品Ｗがキャビネット１に投入されたのち搬入ゲートが下降しキャビネットを密閉する搬入ゲート下降工程とからなり、
   ピーニング処理工程は、
   投入された被処理製品Ｗの全面が満遍なく処理されるよう被処理製品Ｗを回転させるため２本のスピナーローラ４を同一方向に回転させる製品回転工程と、
   スピナーローラ４上の被処理製品Ｗを進行方向に対して一定距離だけチェーンコンベア５の駆動で連続的に移送させる製品移送工程と、
   遠心式投射装置６を回転起動させついでカットゲート６２の開放により遠心式投射装置６から投射材を射出させる投射工程とからなり
   被処理製品搬出工程は、
   スピナーローラ４の終端まで移送された被処理製品Ｗを搬出コンベア１４にてキャビネット１から排出させる排出工程
   からなることを特徴とするショットピーニング方法。

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