JPH01271175A

JPH01271175A - ロータ式ショットピーニング装置

Info

Publication number: JPH01271175A
Application number: JP9681688A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Miyata; 宮田　哲夫
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1989-10-30
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH0753345B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば金属材料等の表面処理を行なうため
のロータ式シコッ１−ピーニング装置に関する。

（従来の技術）従来、例えば車両に使用されるばねや歯車等のワークに
対して応力集中を受ける部分の表面に小さな金属球であ
るショットを投射し、圧縮応力を高めで疲労強度を向上
させるシコットピーニング装置が知られでいる。この装
置によれば、待１ε浸炭焼入１１１ノだワークの表面に
は粒界酸化凶が形成されて疲労強度が低下しているが、
ショットの投射によりこの層を除去することができてピ
ーニング効果はきわめて大きい。

このようなシ］ツｌ−ピーニングＶ装置としてｍ産型で
あって［１−タ式のものを、例えば第７図及び第８図に
示ず。同図において、シ」ツ１−ピーニング装置１０１
はワーク１０３を載置するための大テーブル１０５及び
小テーブル１０７を備えている。大テーブル１０５はキ
ャビネット１０９に対して回転可能となっており、小テ
ーブル１０７は大テーブル１０５に対して回転可能とな
っている。ワーク１０３は小テーブル１０７上に載置さ
れ、従ってワーク１０３は自公転可能となっている。

ショットピーニング装置１０１は、ショット１１１をワ
ーク１０３に投射するための第１０−タ１１３及び第２
０−タ１１５を備えている。各ロータ１１３．１１５は
異なるワーク１０３に対して同時にショット１１１を投
射できるよう配設されている。

投射後のショット１１１はパケットコンベア１１７によ
り上部ショットだめ１１９に循環され、Ｉｆｆ耗等によ
り球径が小さくなりピーニング効果の小さいショット１
１１は上部ショットだめ１１９の下部に設けられた１つ
のショット分離装置１２１により分離されて廃却される
。

このようなショット分離装置１２１及び第１０−タ１１
３の拡大された斜視図を例えば第７図に示す。同図にお
いて、ショット分離装置１２１はメツシュ１２３を備え
、例えばショット１１１は球径がメツシュ１２３を通過
しない０．３＋ｎｍ以上のものとメツシュ１２３を通過
するＱ、３ｍｍ未満のものとに分離される。

そして、球径が０．３ｍｍ以上のショット１１１は、シ
ョット供給管１２５を介して第１０−タ１１３のドラム
１２７に供給される。第１０−タ１１３は、径方向に延
設された複数のブレード１２９を備えている。ドラム１
２７内のショット１１１はブレード１２９の根元部に供
給されて予備加速され、回転する第１０−タ１１３のブ
レード１２９に沿って遠心加速されてワーク（図示しな
い）に投射されピーニング効果が得られる。

なお、第２０−タ１１５も第１０−タ１１３と同様の構
成となっており、同様に作用する。

（発明が解決しようとする課題）ところで、第１０−タ１１３の回転数及び第２０−タ１
１５の回転数はほぼ同一となっているのに対し、ショッ
ト分離装置１２１により分離されて第１０−タ１１３又
は第２０−タ１１５側に供給されるショット１１１の球
径は摩耗等によりばら付いている。このため、第１０−
タ１１３及びロータ１１５により一様に遠心加速される
各ショット１１１の運動エネルギにばら付きが生じてピ
ーニング効果が不均一となり、ワークの品質が不安定に
なる虞れがある。

この発明は、上記課題に着目してなされたもので、異な
る球径を有するショットの運動エネルギをほぼ均一化し
てワークの品質を安定化することができ、しかも装置全
体の寿命を向上させることができるロータ式ショッ゛ト
ビーニング装置の提供を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、この発明は、回転自在な複
数のロータを備え、各ロータの径方向に延設された複数
のブレードを有し、このブレードのロータ中心側にショ
ットを供給して回転するロータの外周部から遠心加速さ
れたショットをワークに投射するロータ式ショットピー
ニング装置であって、前記ロータを各別に回転させる駆
動手段と、前記ショットを球径に応じて選別する選別手
段と、この選別手段により選別されたショットを球径に
応じて異なるロータに供給する供給手段と、この供給手
段により供給されたショットを投射する際の各運動エネ
ルギがほぼ均一となるよう球径に応じて前記駆動手段を
駆動し各ロータの回転数を制御する制御手段と異なるロ
ータの相互間において球径と回転数との関係を所定時間
経過後に交換させる交換機構とを備える構成とした。

また、前記制御手段は、−のショットの球径をｒｌ　と
し、このショットが供給される一〇〇−タの回転数を０
１としたとき、他のショットの球径をｒｌとし、このシ
ョットが供給される他のロータの回転数をｎ２とすると
、ｒ、３ｎｌ＝１”２３０２式を満たすよう制御する構
成とした。

（作用）上記構成において、選別手段がショットを球径に応じて
選別した侵、供給手段が球径に応じて異なるロータにシ
ョットを供給し、制御手段が駆動手段の駆動を制御しシ
ョットを投射する際の各運動エネルギがほぼ同一となる
よう球径に応じてロータの回転数を変えることにより、
各ショットの運動１ネルギがほぼ同一となる。そして、
交換１構が異なるロータの相互間において球径と回転数
との関係を所定時間経過後に交換させるため、−のロー
タが常に高速回転することがない。

（実施例）以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明す
る１゜第１図乃至第４図は、この発明の一実施例に係わるロー
タ式シーヨツトピーニング装置とＩバ４産用のものを示
している。

まず構成を説明すると、ショクｌ−ピーニング装置１は
キャビネット３内に複数のワーク５を載置するための大
テーブル７及び複数の小テーブル９を備えている。大テ
ーブル７はキャビネット３に対して回転可能となってお
り、小テーブル９は大テーブル７に対して回転可能とな
っている。ワー・り５は小テーブル９上に載置され、従
ってワーク５は自公転可能となっている。この実施例で
はワーク５として例えば複数の歯車が載］ｄされている
。

また、各小テーブル９，９間には、個々のワーク５を独
立してピーニングするための仕切板１１が設けられてい
る。

ショットピーニング装置１はキャビネット３に隣設し−
Ｃショット１３をワ〜り５に投射するための回転自在な
第１０−夕１５及び第２０−タ１７を備えている。各ロ
ータ１５．１７は、異なるワーク５に対して同時にショ
ット１３を投射できるよう配設されている。この実施例
−ひは、例えば第１０−タ１５はワ〜り５に対し上方か
らショット１３を投射し、第２０−タ′１７は下方から
ショク１−１３を投射するようになっている。また、キ
ャビネット３の第１及び第２０−タ１５．１７と反対側
には、ワーク５を交換１”るための作業孔１９が形成さ
れている。

第１０−タ１５及び第２０−タ１７には、それぞれ独立
した駆動手段としてモータＭｌ、Ｍ２が連結され、各モ
ータＭｌ　、Ｍ２の駆動は制御手段たる回転数制御計１
又は２により制御される。また、第１及び第２０−タ１
５，１７は、径方向に所定の長さを有して延設された複
数の平板状のブレード２０を備えている。

第１０−タ１５及び第２０−タ１７に供給されるショッ
ト１３は、選別手段たるショット分離装置２１により球
径に応じて選別される。

ショット分離袋ｆｉ２１は、第３図に示すように」一方
から第１枠２３、第２枠２５及び第３枠２７を有してい
る。第１枠２３には、ショットａが供給されると例えば
球径が０．５ｍ未満のショットＣを通過させる第１メツ
シユ２９が貼設されている。また、第２枠２５には０．
２１１１１１１未満のショットｄを通過させる第２メツ
シユ３１が貼設され、第３枠２７にはメツシュが貼設さ
れていない。

第１枠２３及び第２枠２５には、それぞれ順に供給手段
として第１シヨツト供給管３３及び第２シヨツト供給管
３５の各一端が連結されている。

このような各シ３ツ１−供給管３３．３５の他端は、第
１タンク３７及び第２タンク３９に連結されている。ま
た、第３枠２７にはシ３ツｌ−ｄを廃却するめための廃
却管４１が連結されている。

従って、０．５１１ＩＯ１以上のショットｂは第１タン
ク３７に供給され、Ｑ、５＋ａｍ未満であって０．２１
以上のショクｌ＝　ｃは第２タンク３９に供給される。

第１タンク３７には第１分岐管４３及び第２分岐管４５
の各一端が連結され、第２タンク３９には第３分岐管４
７及び第４分岐管４９の各一端が連結されている。第１
分岐管４３及び第４分岐管４９の他端は第１０−タ１５
に連結され、第２分岐管４５及び第３分岐管４７の他端
は第２０−タ１７に連結されている。

従って、第１０−タ１５には第１分岐管４３又は第４分
岐管４９よりショク１−０１又はｒｌが供給され、第２
０−タ１７には第２分岐管４５又は第３分岐管４７より
ショットｅ２又ｔまｆ２が供給される。

第１乃至第４分岐管４３．４５，４７．４９の中間部に
は、第１乃至第４開閉弁ＳＶ１．５ＶＩＩ。

ＳＶＩ［［，５ＶＩＶがそれぞれ設けられている。第１
乃至第１；ｆｌｌｌｓＶｌ、５ＶＩｒ、ＳＶＩ［［，５
ＶＩＶは、各第１乃至第４分岐管４３．４５．４７．４
９をそれぞれ開閉してショットｅ１．ｅ２＋ｒ＋。

ｔ２の供給と遮断とを実行する。

このような第１乃至第４分岐管４３．４５．４７．４９
及び第１乃至第４開閉弁ＳＶ１．５ＶＩＩ。

ＳＶＩ［［，５ＶＩＶは、交換機構を構成し、第５図に
示すシーケンス制御回路により作動が制御される。

すなわち、モータＭ＋及びモータＭ２は切換回路５１を
介して回転数制御計１又は２に接続され、切換回路５１
は電磁接触器ＭＣの作動により切換制御される。また、
第１乃至第４開閉弁ＳＶＩ。

ｓｖｍ、ｓｖｍ、５ｖｒｖには開閉スイッチ５３ａ。

５３ｂ　、５３ｃ　、５３ｄがそれぞれ接続され、開閉
スイッチ５３ａ　、５３ｂ　、５３ｃ　、５３ｄは電磁
接触器ＭＣの作動により開閉制御される。このような電
磁接触器ＭＣは制御回路５５により作動される。この実
施例では、開閉スイッチがオンとなると各開閉弁が開状
態となり、オフとなると閉状態になよう接続されている
。

次に制御回路５５の作動を第６図に示すタイムチャート
を参照しつつ説明する。

まず始動ボタンスイッチＳＴがオンになると補助スイッ
チ接点ＳＴＲがオンとなり、補助抵抗器ＡＵＸ−Ｒのｂ
接点はオンであるから自己保持回路が形成されて電磁接
触器ＭＣがオンとなる。この結果、開閉スイッチ５３ａ
及び５３０がオンとなって第１及び第３開閉弁ＳＶ１．
５ＶＩＩＩが開状態となり開閉スイッチ５３ｂ及び５３
ｄがオフとなって第２及び第４開閉弁ＳＶＩ［，５ＶＩ
Ｖが閉状態となる。これにより、第１０−タ１５にショ
ットｅ１が供給され、第２０−タ１７にショットｆ２が
供給される。また、モータＭ１の回転数が回転数制御計
１に制御され、モータＭ２の回転数が回転数制御計２に
制御される。

一方、補助スイッチ接点ＳＴＲがオンとなると限時動作
接点ＴＬＲ１が所定時間Ｔ１オンとなる。

このＴ１の間は電磁接触器ＭＣがオン状態を保持する。

そして、限時動作接点ＴＬＲ１がオンとなると限時継続
器接点ＴＬＲ２がオンとなり、限時継続器接点ＴＬＲ２
は限時動作接点ＴＬＲ１がオフとなった後の所定時間Ｔ
２経過後にオフとなる。

また、限時動作接点ＴＬＲ１がオンでかつ限時継続器接
点ＴＬＲ２がオンのとき補助抵抗器ＡＵＸ−，Ｒがオン
となり、補助抵抗器ＡＵＸ−Ｒのａ接点がオンとなって
自己保持回路を形成する一方、ｂ接点がオフとなって電
磁接触器ＭＣ及び限時動作接点ＴＬＲＩがオフとなる。

従って、第１及び第３開閉弁ＳＶＩ、ＳＶＩ［［が開状
態となり第２及び第４開閉弁ｓｖｎ、５ｖｒｖが開状態
となる。これにより、第１０−タ１５にショットｒ＋　
が供給され、第２０−タ１７にショットｅ２が供給され
る。また、モータＭ１の回転数が回転数制御計２に制御
され、モータＭ２の回転数が回転数制御計１に制御され
る。

その後、限時継続器接点ＴＬＲ２がオフになると、補助
抵抗器ＡＵＸ−Ｒのａ接点がオフとなる一方、ｂ接点が
オンとなって再び電磁接触器ＭＣがオンとなり限時動作
接点ＴＬＲ１がオンとなる。

以上の工程が停止用ボタンスイッチＳＴＰを操作するま
で繰り返される。

従って、第１０−タ１５には、球径の小さいショットｅ
１又は球径の大きいショット「１が所定時間経過後に交
互に供給される。また、第２０−タ１７には、第１０−
タ１５にショットｅ１が供給されているとき球径の大き
いショット［２が供給され、ショット「１が供給されて
いるときショットｅ２が供給される。

ここで、回転数制御計１及び２による第１及び第２０−
タ１５．１７の回転数は以下のようにして設定される。

すなわち、投射されるショット１３の運動方程式は、ｒｐ　、　ｖ　２　＝　　１２　ｖ　２２−（＋）であ
る。ただし、ｍｌは−のショット１３の賀陽、第２は伯
のショット１３の質量、ｖｌ及びｖｌは各ショット１３
がブレード２０から投射されたときの初速である。

このとぎ、初速■はＶ　＝２πｎ　Ｒ／６０で表わせる。ただし、ｎはロータ１５．１７の回転数、
Ｒはブレード２０の径方向の長さである。

また、ショット１３の質ｍｌｌ１は、ｍ　−πｒ　　　ρ である。ここで、ｒはショット１３の球径、ρはショッ
ト９の比重である。

従って、（１）式はｒｌ　３ｎｌ　＝ｒ２３ｎ２　　　　　　・・・（２）
となる。ここで、ｒｌ　は前記−のショット１３の球径
、ｒｌは他のショット１３の球径である。この球径ｒ１
及びｒｌは、例えばショット分離装置２１で選別された
各ショット１３の正規分布の平均値がとられる。

そして、制御手段により第ロータ１５又は第２０−夕１
７の回転数をそのロータに供給されるショット１３の球
径に対して上記（２）式を満たづように設定する。すな
わち、この実施例では第１０−タ１５の回転数より第２
０−タ１７の回転数の方が大きく設定される１、ロータ
の回転数は、例えば−制御盤の操作部等で直接設定する
ことができる。

このため、第１０−タ１５及び第２０−タ１７により加
速され各ショット１３の運動エネルギはほぼ均一となる
。

そり、て、第１０−タ１５及び第２０−タ１７のそれぞ
れの回転数は所定時間経過後に回転数制御ｉ’ｉ＋　１
と２との間で交換される。従って、第１０−タ１５又は
第２０−タ１７に対しては、高回転と低回転とが交互に
繰り返されることになる。

次に作用を説明する。

上記構成において、モータＭＩ及びｔ−タＭ２の作動に
より第１及び第２０−タ１５．１７を独立して回転させ
、ショット１３が回転する第１及び第２０−タ１５．１
７のブ１ノード２０に沿つで遠心加速されて第１及び第
２０−タ１５，１７の外周部からワーク５に投射される
。

そして、この実施例によれば運動エネルギがほぼ均一化
されたショット１３がワーク５に投射されて安定したピ
ーニング効果を得ることができ、ワーク５の品質を安定
化することができる。また、摩耗等により球径が０．２
ｍｍ未満となったショット１３は廃却されるため、従来
と同様にピーニング効果の小さいショット１３が第１及
び第２０−タ１５．１７側に供給されるのを有効に防止
することができる。

しかも、第１０−タ１５及び第２０−タ１７の相互間に
おいてショット１３の球径と回転数との関係が所定時間
経過後に交換されるため、第１０−タ１５又は第２０−
タ１７のうち１つが常に高速回転することがない。この
ため、ブレード２０やモータＭ＋　、Ｍ２又はベアリン
グ等が高負荷となるのを抑え、装置全体の寿命を向上さ
せることができる。

また、両ロータ１５，１７の回転数を交換するので両日
−タ１５．１７がほぼ同様に摩耗するため、メンテナン
ス時に両目−タ１５，１７を同時に交換することができ
交換回数を削減することができ作業性が向上する。

さらに、−のロータのみを高速回転させた場合、このロ
ータを交換する際はブｌノードが使用可能であってもこ
のブレードを廃却しなければならないが、同時交換が可
能であるため、設備維持費を低減することもできる。

なお、この発明は上記実施例のものに限定されず、例え
ばシーケンス制御に代えてマイコン制御を行なっても同
様な効果が得られる。

「発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、ショットを球
径に応じで選別し、ショク１−を球径に応じて異なるロ
ータに供給して制御手段により投射されるショットの運
動エネルギがほぼ同一どなるようロータの回転数を変え
ることができ、ピーニング効果を安定化することができ
てワークの品質を安定化させることができる。

しかも、交換義構が異なる１コータの相互間において球
径と回転数との関係を所定時間経過後に交換させるため
、−のロータが常に高速回転することがなく寿命を向−
トさせることができる。

まｌＪ−、メンテナンス時にロータを一度に交換できる
ため、交換回数を減らすことができ作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係わるロータ式ショット
ピーニング装置の横断面図、第２図は第１図のＩ［−Ｕ
断面図、第３図は選別手段としてショット分離装置の拡
大された斜視図、第４図は第１図の概略的な全体構成図
、第５図は第１図のシーケンス制御回路図、第６図は第
５図のタイムチャート、第７図は従来例の第２図に対応
する横断面図、第８図は第７図の■−■断面図、第９図
は第７図の要部の拡大された斜視図である。５・・・ワーク　　　　　１３・・・ショット１５・・
・第１０−タ　　１７・・・第２０−タ２０・・・ブレ
ード２１・・・ショット分離装置（選別手段）３３・・・第
１シヨツト供給管　（供給手段）３５・・・第２　７Ｊ４３・・・第１分岐管４５・・・第２分岐管４７・・・第３分岐管４つ・・・第４分岐管　　　　　　（交換ＳＶＩ・・・
第１開閉弁　　　　　　機構）Ｓｖ■・・・第２開閉弁Ｓｖ■・・・第３開閉弁ｓ　ｖ　ｚｖ・・・第４開閉弁代理人　　　弁理士　　　三　好　　保　男５・・ワー
ク　　　　　１３・・ショット１５・・・第１０−タ　
　１７・・・第２０−タ２０・・・ブレード２１・・・ショツト分１１装Ｍ（選別手段）３３・・・
第１シヨツト供給！　（供給手段）３５・・・第２ノＩ４３・・・第１分岐管４５・・第２分岐管４７・・・第３分岐管　　　　　　　　　　　　　　　
　　Ｓ４９・・・第４分岐管　　　　　　く交換゛ｉ → １〕９

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転自在な複数のロータを備え、各ロータの径方
向に延設された複数のプレートを有し、このブレードの
ロータ中心側にショットを供給して回転するロータの外
周部から遠心加速されたショットをワークに投射するロ
ータ式ショットピーニング装置に於いて、前記ロータを
各別に回転させる駆動手段と、前記ショットを球径に応
じて選別する選別手段と、この選別手段により選別され
たショットを球径に応じて異なるロータに供給する供給
手段と、この供給手段により供給されたショットを投射
する際の各運動エネルギがほぼ均一となるよう球径に応
じて前記駆動手段を駆動し各ロータの回転数を制御する
制御手段と、異なるロータの相互間において球径と回転
数との関係を所定時間経過後に交換させる交換機構とを
備えたことを特徴とするロータ式ショットピーニング装
置。