JP6521329B2 - ショット処理装置 - Google Patents

Description

本発明はショット処理装置に関し、詳細には、エンドレスベルト等によって形成されたワーク攪拌部内のワークに投射材が投射されるショット処理装置に関する。

ワークに投射材を投射して表面処理加工するショット処理装置として、エプロンベルト状のエンドレスベルトによって形成された攪拌部内にワークを投入し、エプロンベルトを回転駆動させることによって攪拌部内のワークを攪拌しながらショット処理を行う、いわゆるエプロンタイプのショット処理装置が知られている(特許文献１）。

このようなエプロンタイプのショット処理装置は、所定距離だけ離間して並列配置された複数の回転軸部材と回転軸部材に巻回されエプロンベルトを構成するエンドレスベルトとエプロンベルトに攪拌用凹みを形成するようにエプロンベルトの幅方向両端部に当接した一対の円板状のヘッドライナとを有するワーク攪拌部と、ワーク攪拌部のワークに投射材を投射する遠心式の投射機とを、備えている。

ショット処理を行う際は、ワーク攪拌部に複数のワークを配置する。そして、回転軸部材を回転させることでエプロンベルトを長手方向に走行(回転)させ、ワーク攪拌部に配置された複数のワークを攪拌しながら、投射材を投射機からワークに投射し、ワークの研掃等のショット処理を行う。

特開２０１１−７９１２０号公報

しかしながら、特許文献１のショット処理装置等で使用されている投射機では、径方向に延びる複数のブレードを備え回転可能な羽根車によって投射材を投射しているが、羽根車の回転方向における投射材の投射角度が広くなるため、不要な領域にも投射が行われ、効率的なショット処理を行うことができないという問題があった。

また、特許文献１のショット処理装置では、エプロンベルトは回転軸部材によって長手方向に走行するため、エプロンベルト等によって形成されるワーク攪拌部内のワークは、エプロンベルト走行方向には攪拌されるが、エプロンベルトの幅方向には攪拌されない。即ち、エプロンベルトの攪拌用凹みの両側端部に配置されたワークを、攪拌によって、攪拌用凹みの幅方向中央に移動させることはできない。
さらに、特許文献１のショット処理装置で使用される投射機では、ワーク攪拌部の幅方向中央に重点的に投射材が投射される。
このため、エプロンベルトの攪拌用凹みの両側端部に配置されたワークは、投射材が十分に当たらず、攪拌用凹みの幅方向中央部に配置されたワークと、仕上がり品質が異なってしまうおそれがある。

本発明は上記問題に対処すべくなされたものであり、効率的な投射を実現するとともに、ワーク攪拌部内での位置に起因する仕上がり品質のばらつきを低減することができるショット処理装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、
所定距離だけ離間して並列配置された複数の回転軸部材と、該回転軸部材に巻回され該回転軸部材によって回転駆動される無端のエプロンベルトと、該エプロンベルトの幅方向端部に当接する一対の円板状のヘッドライナと、を有しているワーク攪拌部と、
前記ワーク攪拌部内のワークに投射材を投射する遠心式の投射機とを備えたショット処理装置であって、
前記投射機が、円筒形状を有し、円筒の中心軸線が前記回転軸部材の軸線と直交する方向に配置され、内部に投射材が供給され、側壁に投射材の排出口となる複数の開口が形成されたコントロールケージであって、該複数の開口が前記コントロールケージの周方向および前記コントロールケージの中心軸線方向に互いにオフセットした状態で互いに連通しているコントロールケージと、前記コントロールケージの外方で前記コントロールケージの径方向外方に延びるように配置された複数のブレードを備え前記コントロールケージの中心軸線を中心に回転する羽根車であって、前記ブレードが回転方向前方側の表面に回転方向後方側に傾斜した後傾部が設けられている羽根車と、を備えている、
ことを特徴とするショット処理装置が提供される。

このような構成によれば、投射機のコントロールケージの複数の開口は、コントロールケージの周方向およびコントロールケージの中心軸線方向に互いにオフセットした状態で互いに連通している。これにより、投射材は、コントロールケージの周方向および軸方向に離間した位置から排出され、分散幅が抑えられながら、羽根車の幅方向および回転方向にずれて投射される。投射割合が高い複数の部分が存在するので、投射割合の高い範囲が広がる。

また、複数の開口は相互に連通されていることから、投射材は、一方の開口から他の開口まで連続的に排出される。したがって、全体としての投射分布は、一方の開口から排出された投射材の投射分布と他の開口から排出された投射材の投射分布とが連続的に合成されたものとなる。

さらに、羽根車のブレードの表面には、羽根車の径方向に対して回転方向後方側に傾倒した後傾部が形成されている。このため、コントロールケージから先に排出された投射材がブレードの表面に接触する前に、コントロールケージから後から排出された投射材がブレードの表面に接触してブレードの先端側へ向けて加速される。これにより、先に排出された投射材がブレードの表面に接触する時点では、後から排出された投射材と先に排出された投射材とがブレードの表面の近接した位置に集められる。この結果、羽根車からの投射材の投射では、羽根車の回転方向に沿った分散幅(投射角度)が抑えられ、投射材の分布は、羽根車の回転方向に沿った開き角度が小さい扇形状とされる。

即ち、後傾部の作用により、投射割合の高い部分と投射割合の低い部分との移行部分が短い、即ち投射分布曲線の立ち上がりが急な投射状態が得られることになる。

この投射割合が高い範囲を、処理すべきワークが収容されるワーク攪拌部の幅と同等に設定することで、ワーク攪拌部の中央部での投射割合と左右端部での投射割合とをほぼ等しくすることができると共に、ワーク攪拌部以外に投射される投射材を少なくすることが可能となる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記開口は、二辺が前記コントロールケージの中心軸線に平行な矩形形状を有している。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記後傾部は、前記ブレードの径方向内方側に形成され、
前記ブレードは、前記後傾部の径方向外方側に、前記後傾部より回転方向後方側への傾斜角度が小さな非後傾部を備えている。

このような構成によれば、ブレードの先端部側に非後傾部が形成されているので、投射材はブレードから離脱する直前まで非後傾部に沿って遠心加速される。

投射材が投射される際の投射速度は、ブレードの表面に沿った方向の遠心加速による速度と回転するブレードの先端が描く円の接線方向（以下、単に「接線方向」という）の速度との合成速度となる。ブレードが回転方向後方側に後傾していると、ブレードの表面に沿った方向の速度の接線方向成分が、接線方向の速度に対してマイナス方向に作用する。この結果、ブレードの回転外径及び回転周速が同一である場合、ブレードが後傾している場合の合成速度は、ブレードが後傾していない場合の合成速度より低くなる。

上述のように、本実施形態のショット処理装置では、投射材は、投射直前まで、後方側への傾斜角度が小さな非後傾部と接触しているので、ブレード表面に沿った速度成分において、接線方向の速度に対してマイナス方向に作用する接線方向成分が少なく、合成速度を低下させる度合いが小さい。この結果、羽根車の回転数、ひいては羽根車を回転させるモータの回転数を増大させることなく、効率的なショット処理を行うことができ、投射電力効率の低下を抑制することができる。

尚、本明細書では、「後傾部より回転方向後方側への傾斜角度が小さな」とは、傾斜角度が後傾部の回転方向後方側への傾斜角より小さい構成、径方向に延びる構成、および回転方向前方側に傾斜している構成を包含する。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記後傾部の径方向長さが、前記非後傾部の径方向長さよりも長く設定されている。

このような構成によれば、ブレードの後傾部で投射材を十分に集め、その後、非後傾部で投射材を加速させることができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記後傾部と前記非後傾部とが湾曲部によって接続されている。

このような構成によれば、ブレードの後傾部で投射材を集めた後、投射材の速度を湾曲部、及び非後傾部で徐々に増すことができる。

本発明によれば、効率的な投射を実現するとともに、ワーク攪拌部内での位置に起因するワークの仕上がり品質のばらつきを軽減することができるショット処理装置を提供できる。

本発明の一実施形態のショット処理装置の側面図である。 図１のショット処理装置の正面図である。 図１のショット処理装置の平面図である。 （Ａ）は図１のショット処理装置における投射機の投射範囲を模式的に示した側面図であり、（Ｂ）は（Ａ）を正面から見た図面である。 （Ａ）の（ｉ）は、図１のショット処理装置のコントロールケージの正面図であり、（ｉｉ）は（ｉ）のコントロールケージの側面図であり、（Ｂ）の（ｉ）は（Ａ）の（ｉ）のコントロールケージの変形例の正面図であり、（ｉｉ）は（Ｂ）の（ｉ）の側面図であり、（Ｃ）の（ｉ）は（Ｂ）の（ｉ）のコントロールケージのもう一つの変形例の正面図であり、（ｉｉ）は（Ｃ）の（ｉ）の側面図である。 図１のショット処理装置の投射機の拡大断面図である。 図１のショット処理装置のブレードの斜視図である。 （Ａ）は図１のショット処理装置による投射割合と投射位置との関係を示す投射分布図であり、（Ｂ）は対比例のショット処理装置による投射割合と投射位置との関係を示す投射分布図である。 （Ａ）は対比例のショット処理装置における投射機の拡大断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の投射機に備えられたコントロールケージの平面図である。

以下、図１〜図７に沿って、本発明の好ましい実施形態のショット処理装置１０について詳細に説明する。
図１は、本発明の好ましい実施形態のショット処理装置１０の側面図であり、図２は、ショット処理装置１０の正面図であり、図３はショット処理装置１０の平面図である。

ショット処理装置１０は、エプロンベルト等によってワーク攪拌部が構成されるショット処理装置であり、図１に示されるように、キャビネット１２と、キャビネット１２内に設けられたワーク攪拌部１４と、ワーク攪拌部１４に臨んで配置された投射機１８とを備えている。

キャビネット１２には、ワーク搬入出用の開閉可能な搬入出口(図示せず)が設けられている。この搬入出口を閉鎖することでキャビネット１２は密閉され、投射材がキャビネット１２の外部へ飛散しない構造とされている。

ワーク攪拌部１４は、所定距離だけ離間して並列配置された３本の回転軸部材２０、２２、２４と、回転軸部材２０、２２、２４に巻回され無端ベルトからなるエプロンベルト２６と、エプロンベルト２６の幅方向両端に回転可能に配設された左右一対の円板状のヘッドライナ２８とを備えている。

回転軸部材２０、２２、２４は、回転可能なシャフト部材であり、ショット処理装置１０の幅方向に略水平に延びるように互いに平行に配置されている。詳細には、回転軸部材２４が、ショット処理装置１０の奥側下方位置に水平配置されている。回転軸部材２０は、回転軸部材２４の略真上に所定距離だけ離れて水平配置されている。回転軸部材２２は、回転軸部材２４の前方(ショット処理装置の正面側)に所定距離だけ離れて回転軸部材２４と略同一の高さ位置で水平配置されている。したがって、回転軸部材２０、２２、２４は、図１に示されているように、側面視で、直角二等辺三角形の各頂点に位置するように配置されている。

回転軸部材２０、２２、２４は、上記三角形の斜辺がキャビネット１２の斜面３０側に位置するように配置されている。また、本実施形態では、上方に配置された回転軸部材２０が、駆動モータ３２により回転される駆動軸とされ、他の回転軸部材２２、２４は、従動軸である。

エプロンベルト２６は、ゴムベルトによって形成された無端ベルトであり、回転軸部材２０、２２、２４に巻回されている。

エプロンベルト２６には、複数の貫通孔(図示せず)が形成されている。この貫通孔の寸法は、投射材は通過可能であるがワークは通過できない大きさに設定されている。

図４（Ａ）は図１のショット処理装置における投射機１８の投射範囲を模式的に示した側面図であり、図４（Ｂ）は（Ａ）を正面から見た状態を示す図面である。
図１および図４（Ａ）に示されているように、一対の円板状のヘッドライナ２８が、回転軸部材２０、２２、２４に巻回されたエプロンベルト２６の幅方向両端を押圧するように取付けられている。ヘッドライナ２８は、直径が、回転軸部材２０と回転軸部材２４との間、または、回転軸部材２２と回転軸部材２４との間の距離に略等しく設定されている。また、図４（Ｂ）に示されるように、ヘッドライナ２８は、それぞれ、キャビネット１２の側面壁３６と平行に配置され、キャビネット１２の側面壁３６に回転可能に支持されている。

上述したように、回転軸部材２０、２２、２４は、側面視で、直角二等辺三角形の各頂点に位置するように配置され、エプロンベルト２６は幅方向両側端部が、ヘッドライナ２８によって、回転軸部材２４に向かって押圧されるので、これらの回転軸部材２０、２２、２４に巻回されたエプロンベルト２６は、縦断面が、略Ｌ字状(図１では逆Ｌ字状)に配置されることになる。

さらに、エプロンベルト２６は幅方向両側端部が、ヘッドライナ２８によって、回転軸部材２４に向かって押圧されるので、エプロンベルト２６の回転軸部材２０と回転軸部材２２の間の部分は、一対のヘッドライナ２８間で回転軸部材２４に向かって凹んだ凹み部３４とされる。この凹み部３４が、ワークが配置され、ショット処理が行われる攪拌エリアＷとなる。

ワークは、回転軸部材２０と回転軸部材２２の間に位置する斜め上方に向かって開口した開放領域１６を通して、エプロンベルト２６の攪拌エリアＷに導入される。

上述したように、回転軸部材２０、２２、２４は、直角二等辺三角形の各頂点に位置するように配置されているので、これらの回転軸部材２０、２２、２４に巻回されたエプロンベルト２６は、回転軸部材２０が図４（Ａ）の矢印Ｒ２方向に回転すると、略Ｌ字状(図１では逆Ｌ字状)の経路に沿って、図４（Ａ）の矢印Ｒ３方向に循環し、攪拌エリアＷに配置されたワークは、エプロンベルト２６の移動方向(長手方向)に攪拌されることになる。

図１に示されるように、キャビネット１２の斜面３０の外方位置には、ショット処理装置１０の外部から運ばれたワークをワーク攪拌部１４に搬入するワーク投入手段３８が設けられている。ワーク投入手段３８は、ワークを収容する箱状の投入用バケット４０と、この投入用バケット４０からワークをキャビネット１２内に投入するためのバケットローダ４２とを備えている。さらに、キャビネット１２とワーク投入手段３８との間には、ワーク排出手段（図示せず）が設けられている。

キャビネット１２の後方側には、投射済みの投射材を回収するための循環装置４４が設けられている。この循環装置４４は、キャビネット１２の下部に設けられたスクリューコンベア４６と（図４（Ｂ））、スクリューコンベア４６から投射材を上方へ持ち上げるバケット（図示せず）が取り付けられたバケットエレベータ４８と、バケットエレベータ４８の上部排出口と連結されるセパレータ５０と、セパレータ５０の下方に設けられたホッパ５２と、ホッパ５２から投射機１８に取り付けられている後述する導入筒５４へと接続される投射材投入パイプ５６と、を有している（図２、３参照）。

図６は、ショット処理装置１０に設けられた投射機１８の拡大断面図である。
図６に示されるように、投射機１８は、側面視で角錐台の外形を有する本体ケース６０と、本体ケース６０の内部に収容されて回転可能とされた羽根車６２と、羽根車６２の内周側に羽根車と同軸に設けられたコントロールケージ６４と、を備え、遠心力を利用して投射材を投射するいわゆる遠心式投射機である。

本体ケース６０は、上辺側端部６６と下辺側端部６８とが開口された角筒状に形成されており、上辺側端部６６には、ケース蓋７０がシール材７２を介して上辺側端部６６の開口を閉鎖するように取り付けられる。なお、本体ケース６０及びケース蓋７０と羽根車６２との間には、本体ケース６０及びケース蓋７０を保護するためにライナ７４が取り付けられている。また、本体ケース６０は、下辺側端部６８の開口がキャビネット１２の内部へ向けられるように、キャビネット１２に取付けられている。

コントロールケージ６４は、円筒形状を有し、円筒の中心軸線ＣＬが回転軸部材２０、２２、２４の軸線と直交する方向に延びる向きで本体ケース６０に回転しないように固定されている。コントロールケージ６４の軸方向一端に導入筒５４（図１、図３）が接続されている。これにより、導入筒５４からコントロールケージ６４の内部に投射材が供給される。

コントロールケージ６４の外周壁１０６の本体ケース６０の上辺側端部６６と対向する側の一部には、投射材の排出部となる開口１０８が、上方に向かって開口するように、外周壁１０６を貫通して形成されている（図６）。

コントロールケージ６４の側面図である図５（Ａ）に示されているように、開口１０８は、同一の寸法形状を備えている２つの第１矩形開口部１１０と、第２矩形開口部１１２とを含んでいる。第１矩形開口部１１０は、コントロールケージ６４の中心軸線ＣＬに平行で且つ互いに対向する第１の平行二辺１１０Ａ、１１０Ｂの間に設定されている。また、第２矩形開口部１１２は、コントロールケージ６４の中心軸線ＣＬに平行で且つ互いに対向する第２の平行二辺１１２Ａ、１１２Ｂの間に設定されている。
第１矩形開口部１１０と第２矩形開口部１１２とは、コントロールケージ６４の周方向および軸線方向に互いにオフセットして配置されている。

第１矩形開口部１１０と第２矩形開口部１１２とは、連通部１１３によって連通され連続した開口１０８とされている。連通部１１３は、第１矩形開口部１１０の辺１１０Ａの端末と第２矩形開口部１１２の辺１１２Ｂの端末とを直線状に連結すると共に、第１矩形開口部１１０の辺１１０Ｂの端末と第２矩形開口部１１２の辺１１２Ａの端末とを直線状に連結している。

図６に示されるように、円筒状のディストリビュータ１１４が、コントロールケージ６４と同軸状態でコントロールケージ６４の内側に配置されている。ディストリビュータ１１４は、内部に、径方向に延びる複数の羽根１１６と、周方向に等間隔に配置された複数の開口とを備え、コントロールケージ６４との間に空間を形成するように、コントロールケージ６４の内側に配置されている。

複数の羽根１１６を備えたディストリビュータ１１４は、回転軸８４（図３）の回転によって、コントロールケージ６４の内側で回転する。ディストリビュータ１１４が回転することで、導入筒５４からコントロールケージ６４の内側に供給された投射材が、ディストリビュータ１１４内でかき混ぜられ、回転するディストリビュータ１１４の開口から遠心力で、ディストリビュータ１１４とコントロールケージ６４の間の空間に供給される。この空間に供給された投射材は、空間中を、コントロールケージ６４の内周面に沿って回転方向に移動し、コントロールケージ６４の開口１０８から径方向外方に排出されるように構成されている。

羽根車６２は、ディストリビュータ１１４の外周に配置されている。羽根車６２は、側板ユニット７６と、側板ユニット７６の周方向に間隔をおいて配置された複数のブレード７８と、を備えている。側板ユニット７６は、間隔をおいて対向配置された円環状の２枚の側板８０と、対向配置された側板８０を連結するように周方向に間隔をおいて配置された複数の円柱状の結合部材８２とを備えている。

羽根車６２は、回転軸８４と連結され（図３）、コントロールケージ６４の中心軸線を中心に回転駆動される。回転軸８４は、駆動モータ８６（図３）に連結されたベルト（図示せず）により駆動される。コントロールケージ６４は、中心軸線ＣＬが、回転軸部材２０、２２、２４の軸線と直交する方向に延びるように配置されているので、羽根車６２は、回転軸部材２０、２２、２４の軸線と直交する軸を中心に回転することになる。

ブレード７８の回転方向（矢印Ｒ方向）前方に向いた表面８８には、羽根車６２の径方向（径方向線Ｌ３）に対して回転方向（矢印Ｒ方向）後方側に傾斜した後傾部９０が形成されている。後傾部９０は、ブレード７８の基端部側（径方向内方側）に形成され、羽根車６２の径方向（径方向線Ｌ３）に対して回転方向（矢印Ｒ方向）後方側に３０°〜５０°傾斜するのが好ましい。本実施形態では、後方側に４０°傾斜している。すなわち、図６ではθ＝４０°となっている。

ブレード７８の表面８８の先端部側（径方向外方側）部分には、羽根車６２の回転中心Ｃからの径方向（径方向線Ｌ４）に延びる非後傾部９１が形成されている。即ち、非後傾部９１は、後傾部９０より回転方向後方側への傾斜角度が小さく設定されている。

ブレード７８の後傾部９０の径方向長さは、非後傾部９１の径方向長さよりも長く設定されている。また、ブレード７８の表面８８には、後傾部９０と非後傾部９１とをなだらかに繋ぐ湾曲部９２が形成されている。

ブレード７８の表面８８と回転方向反対側の背面９４は、基端部（径方向内方部）に、径方向に対して後傾部９０より大きく回転方向後方側に傾斜した傾斜部９６が形成されている。また、ブレード７８の背面９４には、長手方向中間部に隆起部９８が突出形成されている。この隆起部９８は、羽根車６２の半径方向外側の凹湾曲部が結合部材８２に当接している。

図７に示されるように、ブレード７８の表面８８の両側部には、表面８８からブレード７８の厚さ方向に延びる側壁部１００が形成されている。側壁部１００の基端側には、ブレード７８の幅方向外方に突出した基端側凸部１０２が形成され、側壁部１００の先端側には、ブレード７８の幅方向外方に突出した先端側凸部１０４が形成されている。基端側凸部１０２及び先端側凸部１０４は、背面９４側から表面８８側へ向かう方向へ向けて基端部側（図中下側）に若干傾斜している。

側壁部１００が、図６に示される側板８０の溝部に嵌め込まれるブレード７８の部位とされている。また、図７に示される側壁部１００の基端側凸部１０２及び先端側凸部１０４は、図６に示される側板８０の溝部底面に当接される部位となる。

本実施形態のショット処理装置１０では、図６に示されるように、羽根車６２のブレード７８の回転方向前方側の表面には、径方向に対して回転方向（矢印Ｒ方向）後方側に傾斜する後傾部９０が形成されている。このため、コントロールケージ６４の開口１０８から先に排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触する前に、コントロールケージ６４の開口１０８から後から排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触してブレード７８の先端側へ向けて加速されながら移動する。

本実施形態のショット処理装置１０では、先に排出された投射材は、後から排出され既にブレード７８の表面に沿って移動している投射材が存在している位置の位置近傍で、表面８８に接触するため、先に排出された投射材と後から排出された投射材とがブレード７８の表面８８の近接した位置に集められる。

投射材は、このように集められた状態でブレード７８を離脱して投射されるので、投射分布を集中させることができる。すなわち、投射機１８から投射される投射材の分布は、羽根車６２の回転方向への開き角度が小さい扇形状となる。

投射材が排出されるコントロールケージ６４の開口１０８において、第１矩形開口１１０、および第２矩形開口１１２は、連通部１１３によって相互に連通されていることから、投射材は第１矩形開口１１０から第２矩形開口１１２まで連続して排出される。

投射機１８による投射材の投射分布では、複数の投射割合が高い部分（ピーク）が合成された結果、投射割合の高い範囲が連続することになる。

さらに、本実施形態のブレード７８には後傾部９０が形成されている。このため、コントロールケージ６４から先に排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触するタイミングが遅れる。これにより、先に排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触する時点では、後から排出された投射材と先に排出された投射材とがブレード７８の表面８８の近接した位置に集められる。このため、投射材は、開き角度の小さい扇形状に投射され、投射割合の高い部分と、投射割合の低い部分との移行部分が短い、即ち、投射材の投射分布曲線の立ち上がりが急な投射状態が得られることになる。

投射機１８による投射材の投射分布は、複数の投射割合が高い部分（ピーク）が合成された結果、投射割合の高い範囲ＨＲが台地状に連続した形状となる（図８（Ａ））。

この投射割合が高い範囲ＨＲ、詳細には、この投射割合が高い範囲ＨＲが攪拌エリアＷに達するときの幅を、攪拌エリアＷの幅と略同しく設定すると、ワーク攪拌部１４の中央部ＣＰでの投射割合と左右端部ＥＰでの投射割合とがほぼ同一になり、さらに、ワーク攪拌部１４以外に投射される投射材が減少する（図４（Ｂ））。

このため、本実施形態のショット処理装置１０では、攪拌エリアＷの位置における、投射割合が高い範囲ＨＲの幅方向の拡がりが攪拌エリアＷの幅と略等しくなるように、投射機１８およびワーク攪拌部１４の構成、相対配置等が設定されている。

次に、上述のショット処理装置１０の動作について説明する。

まず、搬入出口が開放され、ワーク投入手段３８によって複数のワークがワーク攪拌部１４の凹み部３４（攪拌エリアＷ）に配置される。

次いで、搬入出口が閉鎖され、キャビネット１２が密閉状態となる。そして、回転軸部材２０が、駆動モータ３２によって矢印Ｒ２方向へ回転させられ、エプロンベルト２６が矢印Ｒ３方向に回転(走行)される。これにより、攪拌エリアＷのワークはエプロンベルト２６走行方向に攪拌される。

さらに、投射機１８とバケットエレベータ４８とスクリューコンベア４６とが作動させられ、投射材がバケットエレベータ４８からセパレータ５０及びホッパ５２を経て投射材投入パイプ５６及び導入筒５４を通って投射機１８に投入される。

具体的には、導入筒５４の内部を通る投射材が投射機１８のディストリビュータ１１４へと導かれる。ディストリビュータ１１４は駆動モータ８６からの駆動力により回転されているため、投射材は遠心力によりディストリビュータ１１４の外周側へと移動して、コントロールケージ６４の内周面に沿って移動する。

図６に示されるコントロールケージ６４の内周面に沿って移動する投射材は、コントロールケージ６４の開口１０８から羽根車６２の回転方向（矢印Ｒ方向）前側に傾いた方向に排出される。排出された投射材は、コントロールケージ６４の外周で駆動モータ８６からの駆動力により回転されている羽根車６２のブレード７８と接触する。

具体的には、ブレード７８の表面８８の後傾部９０と接触する。後傾部９０と接触した投射材は、遠心力によって加速されながら非後傾部９１に移動し、ブレード７８の先端部から離脱されることで投射される。そして、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、本体ケース６０の下辺側端部６８側からワーク攪拌部１４の攪拌エリアＷ内のワークへ投射されることで、ワークにショット処理が施される。

ワーク攪拌部１４内に投射された投射材は、ショット処理時に発生した粉塵や破砕物（スケール）等と共にエプロンベルト２６の貫通孔からエプロンベルト２６の外部に排出される。排出された投射材等は、キャビネット１２の下部に集められて、スクリューコンベア４６によってバケットエレベータ４８の下部に集約される。そして、バケットエレベータ４８によってセパレータ５０に運ばれ、セパレータ５０にて再使用可能な投射材と粉塵及び破砕物等が分離される。この分離された投射材はホッパ５２に貯留されると共に投射材投入パイプ５６を通って投射機１８へ供給されて再使用される。

所定時間が経過し、ショット処理が完了すると、投射機１８の作動が停止され、キャビネット１２の搬入出口が開放される。次いで、ワーク排出手段によってワークがショット処理装置１０の外部に搬出され、一連の作業が終了する。

次に、図９に示される構成（対比例）と対比しながら、本実施形態のショット処理装置の作用並びに効果を説明する。なお、対比例において、本実施形態と同一構成部分については同一番号を付してその説明を省略する。

対比例のショット処理装置では、図９（Ａ）に示されるように、投射機２００の内部に設けられる羽根車２０２のブレード２０４の回転方向前方側の表面が、羽根車２０２の回転中心Ｃから径方向（径方向線Ｌ３）に延びている。

このため、コントロールケージ２０３の開口２０５から先に排出された投射材と後から排出された投射材とは、それぞれが、径方向の異なる位置でブレード２０４に略同時に接触して先端方向に加速されて、ブレード２０４の先端から離脱することで投射材が投射される。したがって、先に排出された投射材と後から排出された投射材とでは、投射材のブレード２０４の先端から投射されるタイミングが異なるためそれぞれの投射材の投射方向が異なり、投射材は投射機２００から開き角度が大きい扇形状に投射される。

また、図９（Ｂ）に示されるように、比較例の投射機２００では、コントロールケージ２０３の開口２０５が単一であるため、図８（Ｂ）の投射分布図に示されるように、投射材の分布は投射割合が高い部分（ピーク）も単一である。

このため、図４（Ｂ）に二点鎖線で示されるように、ワーク攪拌部１４における中央部ＣＰで投射割合が多く、左右端部ＥＰで投射割合が少なくなる。さらに、エプロンベルト２６は、長手方向（矢印Ｒ３方向）に走行するため、ワークはエプロンベルト２６の回転によりエプロンベルト２６の長手方向には攪拌されるが、エプロンベルト２６の幅方向には移動しにくい。したがって、ワーク攪拌部１４における中央部ＣＰと左右端部ＥＰとで、ワークの仕上がり品質にばらつきが生じる可能性がある。

これに対し、本実施形態のショット処理装置１０では、図６に示されるように、羽根車６２のブレード７８の回転方向前方側の表面には、径方向に対して回転方向（矢印Ｒ方向）後方側に傾斜する後傾部９０が形成されている。このため、コントロールケージ６４の開口１０８から先に排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触する前に、コントロールケージ６４の開口１０８から後から排出された投射材がブレード７８の表面８８に接触してブレード７８の先端側へ向けて加速されながら移動する。

本実施形態のショット処理装置１０では、先に排出された投射材は、後から排出され既にブレード７８の表面に沿って移動している投射材が存在している位置の近傍で、表面８８に接触するため、先に排出された投射材と後から排出された投射材とがブレード７８の表面８８の近接した位置に集められる。

投射材は、このように集められた状態でブレード７８を離脱して投射されるので、投射分布を集中させることができる。すなわち、投射機１８から投射される投射材の分布は、羽根車６２の回転方向への開き角度が小さい扇形状となる。

さらに、投射材が排出されるコントロールケージ６４の開口１０８は、コントロールケージ６４の中心軸線ＣＬに平行な二辺を含む第１矩形開口１１０、および第２矩形開口１１２を備えているので、投射材はそれぞれの矩形開口１１０、１１２、および連通部１１３から排出される。また、第１矩形開口１１０、および第２矩形開口１１２は、連通部１１３によって相互に連通されていることから、投射材は、第１矩形開口１１０から第２矩形開口１１２まで連続して投射材が排出される。

したがって、全体としての投射分布には、図８（Ａ）に示されるように、複数の投射割合が高い部分（ピーク）が含まれ、投射割合の高い範囲が広がる。

さらに、本実施形態のブレード７８には後傾部９０が形成されているので、上述のように、投射分布曲線の立ち上がりが急な投射状態が得られることになる。

そして、本実施形態では、投射割合が高い範囲ＨＲを、攪拌エリアＷの幅と略同しく設定しているので、ワーク攪拌部１４内での位置に起因するワークの仕上がり品質のばらつきを軽減することができると共に、ワーク以外に投射される投射材、すなわちキャビネット１２等に投射される投射材の割合を減少させることができる。したがって、ショット処理装置１０自体の摩耗を抑制できることでショット処理装置１０のメンテナンス頻度を少なくすることが可能となる。

また、一般的に、投射材の投射割合の高い位置でのショット処理より投射割合の低い位置でのショット処理の方が、ショット処理に要する時間は長くなる。
このため、投射機におけるショット処理に要する時間は、投射材の投射割合の低い位置でのワークへのショット処理が完了するまでの時間となる。したがって、本実施形態では、投射割合が高い位置がエプロンベルト２６の幅と同等の範囲に設定されていることでワークが存在する範囲の投射割合が全体的に高くなることから、ワークへのショット処理が完了するまでの時間を短縮することが可能となる。

さらに、ブレード７８の先端部側に非後傾部９１が形成されていることで、投射材がブレード７８から離脱する際は非後傾部９１に沿って遠心加速される。一般的に、投射材が投射される際の投射速度は、ブレード７８の表面８８に沿って作用する遠心加速される方向の速度と回転するブレード７８の先端が描く円の接線方向（以下、単に「接線方向」という）の速度との合成速度で決定される。

ブレードが後傾していると、ブレードの表面に沿った方向の速度の接線方向成分が、接線方向の速度に対してマイナス方向に作用する。この結果、ブレードの回転外径及び回転周速が同一である場合、ブレードが後傾している場合の合成速度は、ブレードが後傾していない場合の合成速度より低くなる。

上述のように、本実施形態のショット処理装置では、投射材は、投射直前まで、後方側への傾斜角度が小さな非後傾部９１と接触しているので、ブレード７８の表面に沿った速度成分において、接線方向の速度に対してマイナス方向に作用する接線方向成分が少なく、合成速度を低下させる度合いが小さい。この結果、羽根車の回転数、ひいては羽根車を回転させるモータの回転数を増大させることなく、効率的なショット処理を行うことができ、投射電力効率の低下を抑制することができる。

さらに、羽根車６２の後傾部９０の径方向長さが非後傾部９１の長さよりも長く設定されているので、ブレード７８の後傾部９０で投射材を十分に集めることができる。この結果、より一層処理時間を短縮することができる。

また、ブレード７８の表面８８には、後傾部９０と非後傾部９１とをなだらかに繋ぐ湾曲部９２が形成されていることから、ブレードの後傾部９０で投射材を集めた後、投射材の速度を湾曲部９２及び非後傾部９１で徐々に増すことができる。これにより、投射材を円滑に投射することができる。

本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

上記実施形態では、開口１０８は、図５（Ａ）の（ｉ）、（ｉｉ）に示されるように第１および第２の矩形開口１１０、１１２が、中心軸線ＣＬに対して傾けられた連通部１１３を介して連通されている。

しかしながら、本発明は、これに限定されず、図５（Ｂ）の（ｉ）、（ｉｉ）に示されるように一方の矩形開口１１９Ａと他方の矩形開口１１９Ｂとを直接、連通した形状の開口１１８としてもよい。

また、図５（Ｃ）の（ｉ）、（ｉｉ）に示されるように、一方の矩形開口１２２Ａ及び他方の矩形開口１２２Ｂの長手方向における開口端部１２０の形状を、中心軸線ＣＬ方向視で回転方向側に傾斜させた形状とした開口１２４としてもよい。これにより、ディストリビュータ１１４から羽根車６２の回転方向（図６の矢印Ｒ方向）の側に傾く方向に排出された投射材がよりスムーズに開口１２４から排出される。

「後傾部より回転方向後方側への傾斜角度が小さな」とは、傾斜角度が、後傾部の回転方向後方側への傾斜角より小さい構成、径方向に延びる構成、および回転方向前方側に傾斜している構成も包含するので、非後傾部は、回転方向後方側に傾斜するがその傾斜角が後傾部の傾斜角より小さい構成、径方向に対して回転方向前方側に傾斜する構成であってもよい。また、非後傾部を設けない構成でも良い。

１０：ショット処理装置
１４：ワーク攪拌部
１６：開放領域
１８：投射機
２０：回転軸部材
２２：回転軸部材
２４：回転軸部材
２６：エプロンベルト
２８：ヘッドライナ
６２：羽根車
６４：コントロールケージ
７８：ブレード
８８：表面
９０：後傾部
１０６：外周壁
１０８：開口
１１０：第１矩形開口
１１２：第２矩形開口
１１３：連通部
１１８：開口
１１９Ａ：矩形開口
１１９Ｂ：矩形開口
１２２Ａ：矩形開口
１２２Ｂ：矩形開口
１２４：開口
Ｃ：回転中心
ＣＬ：中心軸線

Claims (4)

1. 所定距離だけ離間して並列配置された複数の回転軸部材と、該回転軸部材に巻回され該回転軸部材によって回転駆動される無端のエプロンベルトと、該エプロンベルトの幅方向端部に当接する一対の円板状のヘッドライナと、を有しているワーク攪拌部と、
   前記ワーク攪拌部内のワークに投射材を投射する遠心式の投射機と、を備えたショット処理装置であって、
   前記投射機が、円筒形状を有し、円筒の中心軸線が前記回転軸部材の軸線と直交する方向に配置され、内部に投射材が供給され、側壁に投射材の排出口となり二辺が前記コントロールケージの中心軸線に平行な矩形状の２つの開口を備えているコントロールケージであって、該２つの開口が、一部分が前記コントロールケージの中心軸線方向においてオーバラップした状態で前記コントロールケージの周方向にオフセットし、一方の開口の周方向一端側の中心軸方向一方側部分と、他方の開口の周方向他端側の中心軸方向他方側部分とが連通して配置されているコントロールケージと、前記コントロールケージの外方で前記コントロールケージの径方向外方に延びるように配置された複数のブレードを備え前記コントロールケージの中心軸線を中心に回転する羽根車であって、前記ブレードが回転方向前方側の表面に回転方向後方側に傾斜した後傾部が設けられている羽根車と、を備え、
   ことを特徴とするショット処理装置。
2. 前記後傾部は、前記ブレードの径方向内方側に形成され、
   前記ブレードは、前記後傾部の径方向外方側に、前記後傾部より回転方向後方側への傾斜角度が小さな非後傾部を備えている、
   請求項１に記載のショット処理装置。
3. 前記後傾部の径方向長さが、前記非後傾部の径方向長さよりも長く設定されている、
   請求項２に記載のショット処理装置。
4. 前記後傾部と前記非後傾部とが湾曲部によって接続されている、
   請求項２または３に記載のショット処理装置。

Images