JP7322729B2 - ショット材除去機構およびショット材除去機構を備えたショット処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、ショット材除去機構およびショット材除去機構を備えたショット処理装置に関する。

従来、ワークのスケール落としやバリ取りや表面粗し等を行うショットブラスト加工、疲労強度向上等を行うショットピーニング処理、等の表面加工には、ショット材をワークの表面に投射または噴射してワークを加工するショット処理装置が用いられる。ワークが長尺である場合は、ワークを搬送するための機構をショット処理室の前後に設け、ワークをショット処理室に通過させながらショット処理を行う装置が用いられる。このような装置でショット処理を行った場合、ショット処理室を通過したワーク上には、加工時に生じた粉塵等の付着物やショット材が残留しているので、これらを除去する機構が必要とされる。

この目的に対応するため、特許文献１には、投射材を除去する圧縮空気噴射装置がキャビネット（処理室）の出口に設けられたショットブラスト装置が開示されている。圧縮空気噴射装置は、圧縮空気をエアノズルから噴射する構造になっており、鋼材の大きさに対応してエアノズルの噴射位置を上下あるいは左右に手動または遠隔制御で調整可能となっている。

特許第５４４７５３０号公報

特許文献１に開示されているショット材の除去装置は、圧縮空気をワークに向けて噴射してショット材を除去する機構であるため、残留ショット材の重さや量によっては、適切にショット材が除去できない恐れがある。また、噴射位置を上下あるいは左右に手動または遠隔制御するので、装置の構成が複雑になるという問題がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、簡便な構造によって適切にショット材を除去できるショット材除去機構およびショット材除去機構を備えたショット処理装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明のショット材除去機構は、ワークの搬送通路に配設されたショット材除去部材及び押圧部材を含み、ショット材除去部材は、ワークに当接自在なショット材除去部を有し、ショット材除去部は、ワークに当接する方向に回動自在に軸支され、押圧部材は、ショット材除去部をワークに当接する方向に押圧するように設けられている。
このような構成によれば、ショット材除去部がワークに当接する方向に回動可能かつ押圧されて軸支されるので、簡便な構造によって適切にショット材を除去できる。

本発明の一態様においては、ショット材除去部の回動を制限する回転規制部材を更に含む。
このような構成によれば、ショット材除去部の回動を制限するので、無駄な回動を制限してショット材除去ができる。

本発明の一態様においては、ショット材除去部は、スクレーパであり、ワークのショット材除去面に対し傾斜角をもって配置されている。
このような構成によれば、スクレーパが傾斜してワークに当接するので、ショット材除去の効率を向上できる。

本発明の一態様においては、スクレーパの先端が、ワークの搬送方向に向かうように配置されている。
このような構成によれば、スクレーパの先端が搬送方向に対し傾斜して配置されるので、ワークに損傷を与えることなくショット材を除去することができる。

本発明の一態様においては、スクレーパは、複数の板状部材を積層して構成される。
このような構成によれば、スクレーパが複数、積層しているので、除去すべきショット材の量が多くても良好に除去することができる。

本発明の一態様においては、スクレーパは、ワークに当接する部分に切欠きを有する。
上記のような構成によれば、スクレーパの構成、形状を実際の現場に対応して種々に選択できるので、効率良くショット材を除去できる。

本発明の一態様においては、ショット材除去部は、ブラシである。
このような構成によれば、点接触によってワークに当接してショット材を除去できるので、ワークに損傷を与えることなく確実にショット材を除去できる。

本発明の一態様においては、上述のショット材処理機構を備えた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、ショット材除去部がワークに当接する方向に回動可能かつ押圧されて軸支されるショット材除去機構を採用するので、簡便な構造によって適切にショット材を除去できるショット処理装置を提供することができる。

本発明によれば、簡便な構造によって適切にショット材を除去できるショット材除去機構およびショット材除去機構を備えたショット処理装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るショット処理装置の正面図である。 本発明の実施形態に係るショット処理装置の右側面図である。 本発明の実施形態に係るショット処理装置の平面図である。 図１のＡ－Ａ断面矢視図である。 図４のＢ－Ｂ断面矢視図である。 図５のＣ－Ｃ断面矢視図である。 本発明の実施形態に係るショット材除去機構の斜視図である。 本発明の実施形態に係るショット材除去機構の平面図である。 図８のｂ－ｂ矢視図である。 図８のｃ－ｃ矢視図である。 図８のａ－ａ矢視図である。 図８のｅ－ｅ矢視図である。 図１０のＺ方向からみたＨ型鋼８の断面図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 図１４のＱ方向からみたＨ型鋼８の断面図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 本発明の変形例に係るショット材除去機構の斜視図である。 本発明のショット材除去部の変形例を示す図である。 本発明のショット材除去部の変形例を示す図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 図２１の矩形Ｒ部分の拡大図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。 本発明の変形例における図８のｃ－ｃ矢視図に相当する図である。

（実施形態）
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るショット処理装置１の正面図で、図２は、その右側面図、図３は平面図である。
図１から図３に示すように、ショット処理装置１は、
キャビネット２の前半部分に設けられた、ワークをショット処理する為の投射室３と、
キャビネット２の後半部分に設けられた、ショット処理の後、粉塵やショット材を除去するショット材除去室４と、
キャビネット２の入口２１から出口２２まで、ワークをキャビネット２内に通過させてワークをショット処理しながら搬送する搬送機５と、
ショット材をキャビネット２内で循環させ再利用するための循環部６であって、下部スクリュコンベヤ６１、バケットエレベータ６２、上部スクリュコンベヤ６３、およびシュート６４で構成される循環部６と、
ショット処理、およびショット材除去が行われる際に発生した粉塵を風力分級でショット材と粉塵に分級し、粉塵のみを吸引する集塵機７と、
の主に５つの構成要素からなっている。

キャビネット２は、金属等により箱形に形成されたものであり、投射室３を構成するキャビネット２の外周には、投射機３１が５基備えられている。搬送機５は、円柱状のローラを複数本有しており、搬送機５の一方の側端には、チェーンホイール５１が取り付けられている。このチェーンホイール５１には、チェーン５２によって連結されており、一個のアクチュエータ５３によって駆動される。

図４は、図１のＡ－Ａ断面矢視図であり、図５は、図４のＢ－Ｂ断面矢視図、図６は、図５のＣ－Ｃ断面矢視図である。図４に示すように、本実施形態では、ワークとしてＨ型鋼８を例示して説明する。図４から図６に示すように、ショット材除去室４は、ショット材除去機構１０とショット材吹き落とし機構４１を備えており、ショット材吹き落とし機構４１は、複数のエアブローノズル４２ａ、４２ｂを備えている。

図５に示すように、エアブローノズル４２ａは、吹き出し部４２ｃと、導管４２ｄと、有底円筒状の管体４２ｅ、および圧縮空気供給管４２ｆで構成されている。導管４２ｄは、図４に示すハンドル４３によって、管体４２ｅ内で上下に可動に設けられており、Ｈ型鋼８の高さにあわせて吹き出し部４２ｃと共に高さの位置を調整することができる。圧縮空気が、圧縮空気供給管４２ｆから管体４２ｅに供給され、導管４２ｄを介して吹き出し部４２ｃから噴射される。エアブローノズル４２ａは、Ｈ型鋼８の上部フランジ８ａ上の粉塵、ショット材を吹き飛ばすために用いられる。エアブローノズル４２ｂは、吹き出し部４２ｇと、この吹き出し部４２ｇに連通するホース４２ｈで構成されており、ホース４２ｈの端は、管体４２ｅの側壁部に接続されている。管体４２ｅに供給された圧縮空気は、ホース４２ｈを介して吹き出し部４２ｇから噴射される。エアブローノズル４２ｂは、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂ上の粉塵、ショット材を吹き飛ばすために用いられる。

図７は、図６の破線Ｔの部分のショット材除去機構１０の斜視図である。図８は、ショット材除去機構１０の平面図であり、図９は、図８のｂ－ｂ矢視図、図１０は図８のｃ－ｃ矢視図である。
図７から図１０に示すように、ショット材除去機構１０は、スクレーパ（ショット材除去部）１１を備えるショット材除去部材１２と、ショット材除去室４の内部の側壁に固定される支持体１３と、スクレーパ１１をＨ型鋼８に当接する方向に付勢するコイルスプリング（押圧部材）１４を備えている。

支持体１３は、鉛直板１３ａと水平板１３ｂをＬ形に接合して構成されており、リブ１３ｃにより補強された構成となっている。ショット材除去部材１２は、プレート１２ａと、このプレート１２ａに固定された板体をＬ字形に折曲した連結板１２ｂと、この連結板１２ｂにボルト１１ａにより固定されたスクレーパ１１とを備えている。スクレーパ１１は、矩形かつ細長の板体である。

図９、図１０に示すように、プレート１２ａの水平板１３ｂ側に向く面には、シャフト１２ｃを挿通させるシャフト受け１２ｄが固定されている。シャフト１２ｃはシャフト受け１２ｄに固定されている。水平板１３ｂには、ボールベアリング（ベアリング）１３ｄがベアリング支持部材１３ｅによって固定されている。ボールベアリング１３ｄには、シャフト１２ｃが回転自在に支持されている。この構成の下に、ショット材除去部材１２は、スクレーパ１１の下端がＨ型鋼８の下部フランジ８ｂの上面８ｄ(ショット材除去面)に当接する方向に回転自在である。

図７、図１１に示すように、プレート１２ａの連結板１２ｂが取り付けられている端部の並びには、バネ保持板１２ｅが設けられている。バネ保持板１２ｅと水平板１３ｂの間には、コイルバネ(押圧部材)１４が、ボルト、ナット等のバネ保持部材１２ｆ、１３ｆで取り付けられている。このコイルバネ１４は、引張バネとして機能しており、スクレーパ１１をＨ型鋼８の下部フランジ８ｂの上面８ｄに当接する方向に付勢している。

図１２は、図８のｅ－ｅ矢視図である。図１２に示すように、水平板１３ｂには、回動自在に軸支されたショット材除去部１１の回転を制限する回転規制部材１３ｇがボルト１３ｈで取り付けられている。回転規制部材１３ｇのショット材除去部材１２の面する側には、ボルト、ナット等による調節部材１３ｉが設けられ、規制される回転角度の調整が可能となっている。

上記のように構成されたショット材除去機構１０は、本実施形態では、図６に示すように４組設けられている。
図６は、ショット材除去室４の要部を平面視した図であり、この図において矢印Ｐ方向はＨ型鋼８が搬送される方向を示しており、中心線ＸはＨ型鋼８のウェブ８ｃが、通過する位置を示している。
図に示すように、ショット材除去機構１０は、Ｈ型鋼８の搬送方向Ｐに向けて、前段Ｍ１に２組、後段Ｍ２に２組設けられており、前段Ｍ１、後段Ｍ２共に、各１組が中心線Ｘを中に挟んで対称位置に配置されている。各組ともに、スクレーパ１１の先端が、Ｈ型鋼８の搬送方向に向かうように配置されている。

前段Ｍ１の２組のショット材除去機構１０は、それぞれ中心線Ｘに近いスクレーパ１１の端部が搬送方向Ｐの後方（矢印方向の反対側）に位置し、中心線Ｘから離れているスクレーパ１１の端部が搬送方向Ｐの前方に位置するように配置されており、２組のショット材除去機構１０のスクレーパ１１がハの字状となるように配置されている。
換言すると、前段Ｍ１のスクレーパ１１は、図６で示すように、Ｈ型鋼８のフランジ８ａ、８ｂの幅方向を向く基準線Ｙに対し角度θ_Ｙを有するように配置されている。

後段Ｍ２の２組のショット材除去機構１０は、それぞれ中心線Ｘに近いスクレーパ１１の端部が搬送方向Ｐの前方に位置し、中心線Ｘから離れているスクレーパ１１の端部が搬送方向Ｐの後方に位置するように配置されており、２組のショット材除去機構１０のスクレーパ１１がハの字状となるように配置されている。
換言すると、後段Ｍ２のスクレーパ１１は、図６で示すように、Ｈ型鋼８のフランジ８ａ、８ｂの幅方向を向く基準線Ｙに対し前段Ｍ１のスクレーパ１１の角度θ_Ｙと基準線Ｙに対して線対称となる角度を有するように配置されている。
また、図１０に示すように、スクレーパ１１は、その先端がＨ型鋼８の下部フランジ８ｂの上面８ｄに対し、角度θ_２をもって傾斜するように保持されている。このスクレーパ１１の角度θ_２は、連結板１２ｂの折曲角度θ_１を変更することにより適宜調節することができる。

次に、図１から図３を参照して、ショット処理装置の動作について説明する。
Ｈ型鋼（ワーク）８は、キャビネットの入口２１から投射室３、ショット材除去室４を通過して、キャビネットの出口２２まで連続的に搬送機５によって搬送される。Ｈ型鋼８はこの搬送経路にある投射室３内で５基の投射機３１からショット材を上下左右から投射されて、ショット処理がおこなわれる。続いてショット材除去室４内において、ショット処理によって発生し、Ｈ型鋼８上に残留している粉塵やショット材等を除去されて、清浄な状態とされてキャビネットの出口２２から搬出される。

上述のショット処理中、循環部６は以下のように動作する。下部スクリュコンベヤ６１は、投射機３１から投射され、キャビネット２下部に溜まったショット材を、軸方向に回転することによりバケットエレベータ６２へ搬送する。バケットエレベータ６２は、下部スクリュコンベヤ６１で回収されたショット材を掬い上げ、装置下部から装置上部へショット材を搬送する。装置上部に搬送されたショット材は、バケットエレベータ６２の上端部からシュート６４に投げ出され、シュート６４を介して上部スクリュコンベヤ６３に搬送される。上部スクリュコンベヤ６３は、軸方向にショット材を搬送し、開閉ゲート（図示せず）から各投射機３１の投射材導入パイプ３２を介して各投射機３１にショット材を供給する。

図４から図７に示すように、Ｈ型鋼８上のショット材除去は以下のようにおこなわれる。Ｈ型鋼８は、図６の紙面右から左方向へ搬送機５によってショット材除去室４内を移動する。Ｈ型鋼８がショット材除去室４に搬入されると、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂに、コイルバネ１４によって付勢されたスクレーパ１１が、図４に示すＨ型鋼８のウェブ８ｃを挟んだ両側の下部フランジ８ｂの上面８ｄに当接する。スクレーパ１１は、図６に示すように、Ｈ型鋼８の幅方向の基準線Ｙに対して、前段Ｍ１のスクレーパ１１が角度θ_Ｙ、後段Ｍ２が基準線Ｙに対しＭ１の角度θ_Ｙと線対称になる角度に配置されているので、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂの上面８ｄに残留している粉塵とショット材は、Ｈ型鋼８の移動に伴いスクレーパ１１によって、図４のＨ型鋼８のウェブ８ｃに対して外側（図４の紙面で左右）に掃き出される。

ショット材除去機構１０を通過したＨ型鋼８は、次にショット材吹き落とし機構４１を構成するエアジェットノズル４２によって、残留した粉塵とショット材が吹き落とされる。このとき、図５と図６のエアジェットノズル４２ａは、Ｈ型鋼８の上部フランジ８ａの粉塵とショット材を吹き飛ばし、エアジェットノズル４２ｂがＨ型鋼８の下部フランジ８ｂの粉塵とショット材を吹き飛ばす。このようにして清浄になったＨ型鋼８は、搬送機５によって、キャビネットの出口２２から搬出される。

以下、本実施形態の効果について説明する。図１３は、図１０のＺ方向からみたＨ型鋼８の断面図である。図１４は、図１０と同様の図であるが、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂの厚さが大きさが図１０より厚くなったものを示している。図１５は、図１４のＱ方向からみたＨ型鋼８の断面図の一部を示している。
図１０、および図１３から図１５に示すように、本実施形態におけるショット材除去機構１０は、下部フランジ８ｂに当接するスクレーパ１１が回動自在に軸支され、フランジ８ｂに当接するように付勢されているので、Ｈ型鋼８が図１３から図１５のように、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂの厚さが変わっても、スクレーパ１１の下端が下部フランジ８ｂの上面８ｄに追従して変位する。したがって、Ｈ型鋼８のサイズが一定の範囲で変更されても、ショット材除去機構１０の固定位置をその都度変更せずに、下部フランジ８ｂ上のショット材を適切に除去することができる。この結果、ショット材除去部１１の高さ調節などの機構の調整時間が必要なく、装置のスループットを向上することができる。

また、本実施形態におけるショット材材除去機構１０は、ショット材除去部１１の回動を制限する回転規制部材１３ｇが設けられているので、ショット材除去部１１の過度の回転を防止することができる。例えば、一単位のＨ型鋼８について、ショット材の除去作業を終えると、ショット材除去機構１０のスクレーパ１１が、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂから離脱するが、この際、スクレーパ１１が過度に回動することなく、一定位置で停止するので、周辺の装置に衝突して破損等が生じるのを防止することができる。

本実施形態では、図１０に示すように、スクレーパ１１の先端が、Ｈ型鋼８の下部フランジ８ｂに対して傾斜角（θ_２）をもって配置されている。したがって、ショット材の除去を効率良く行うことが可能となる。後述するようにこの傾斜角は適宜選択可能である。

（ショット材除去部のワークに対する角度の変形例）
図１６は、図１０に示すスクレーパ１１のＨ型鋼８の下部フランジ８ｂに当接する角度を変更した構成を示している。本変形例が上記実施形態と違うのは、連結板１２ｂの角度θ_１である。図１６のθ_１は、図１０のθ_１よりも大きく、スクレーパ１１がＨ型鋼８に当接する角度θ_２が図１０より小さくなっている。この角度は、Ｈ型鋼８や使用されるショット材等のショット処理の状況に応じて適切なものに変更してよい。図１７に示すように、好適には、連結板１２ｂの角度θ_１は、９０度を中心に±６０度の１２０度の範囲の適切な値を選択して良い。このように、角度を適宜設定可能であるので、単位時間あたりのショット材除去量を調節することが可能となり、Ｈ型鋼８のショット処理の必要時間（搬送速度）に応じて効率の良い除去量を選択することができ、除去効率を向上できる。

（ショット材除去部の変形例）
図１８は、本変形例のショット材除去機構の変形例を示す斜視図である。本変形例が上記実施形態と違うのは、ショット材除去部１１にスクレーパ１１ではなくブラシ１１ｂを用いる点である。ショット材の種類によって、ブラシ１１ｂが効果的である場合にこれを選択して良い。ブラシ１１ｂを用いることにより、ブラシ１１ｂが点接触によってワークに当接してショット材を除去できるので、ワークに損傷を与えることなく確実にショット材を除去できる。また、スクレーパ１１を採用した場合でも、ブラシ１１ｂを採用した場合であっても、図１９、図２０に示すように、ショット材除去部１１がＨ型鋼８と当接する部分に切り欠き１１ｃを有する構成としても良い。図６に示すように、Ｈ型鋼８の搬送方向に複数のショット材除去機構１０を配置する場合、図１９、図２０のように、切り欠きの位置を変えたものを採用して良い。
また、図２１にショット材除去部１１の他の変形例を示す。図２２は、図２１の矩形Ｒ部分の拡大図である。ショット材除去部１１は、図２１に示すごとく、複数の板状部材１１ｄを積層して構成しても良い。その場合は、図２２に示すように、Ｈ型鋼８の表面に対して、板状部材の先端の角が複数接することにより、ショット材を効果的に除去できるようになる。
以上、上記のショット材除去部１１の構成は、Ｈ型鋼８や使用されるショット材等のショット処理の状況に応じて、効果的な構成を適切に選択してよい。

（ショット材除去部の取付角度の変形例）
図２３から図２５は、ショット材除去機構１０の要部の平面図である。これらの変形例が上記実施形態と違うのは、ショット材除去機構１０のショット材除去部１１のＨ型鋼８の搬送方向に対する角度の組合せ方である。これらの組合せは、Ｈ型鋼８や使用されるショット材等のショット処理の状況に応じて、効果的なものを適切に選択してよい。

本実施形態では、Ｈ型鋼８を例として記載したがこれに限定されず、厚さや高さが多種存在するワークに対して、本発明は、その構造に対応するようにショット材除去機構を取り付けることによって、有効に活用可能である。

１ ショット処理装置
８ Ｈ型鋼（ワーク）
１０ ショット材除去機構
１１ ショット材除去部（スクレーパ）
１１ｂ ブラシ
１１ｃ ショット材除去部の切り欠き
１１ｄ 板状部材
１２ ショット材除去部材
１２ｃ シャフト
１３ｄ ボールベアリング（ベアリング）
１３ｇ 回転規制部材
１４ コイルバネ（押圧部材）

Claims (8)

1. ワークの搬送通路に配設されたショット材除去部材及び押圧部材を含み、
   前記ショット材除去部材は、前記ワークに当接自在なショット材除去部を有し、
   前記ショット材除去部は、板状に形成され、前記ワークの上方において、その板面を含む平面が、前記ワークの搬送方向に対して交差するように配置されるとともに、その上端から前記ワークに接触する下端に向けて、前記搬送方向に下るよう傾斜して配置され、かつ、前記ワークに対して、当接、離間するように回動自在に軸支され、
   前記押圧部材は、前記ショット材除去部を前記ワークに当接する方向に常に押圧するように設けられている、ショット材除去機構。
2. 前記ショット材除去部の回動を制限する回転規制部材を更に含む請求項１に記載のショット材除去機構。
3. 前記ショット材除去部は、スクレーパであり、前記ワークのショット材除去面に対し傾斜角をもって配置されている、請求項１または２に記載のショット材除去機構。
4. 前記スクレーパの先端が、前記ワークの搬送方向に向かうように配置されている、請求項３に記載のショット材除去機構。
5. 前記スクレーパは、複数の板状部材を積層して構成される、請求項３または４に記載のショット材除去機構。
6. 前記スクレーパは、前記ワークに当接する部分に切欠きを有する、請求項３から５のいずれか１項に記載のショット材除去機構。
7. 前記ショット材除去部は、ブラシである、請求項１または２に記載のショット材除去機構。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載のショット材除去機構を備えたショット処理装置。

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