JPH0730277Y2 - ショットピーニング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はショットピーニング装置に関するものである。

［従来の技術］ 適当な材料で形成された固体粒子（ショット粒）を金属
製のワーク表面に投射してワーク表面の残留圧縮応力を
高め、これによってワーク表面の強度（硬質）を高める
ようにしたショットピーニング装置は従来より知られて
いる。

一般に、このようなショットピーニング装置には、ワー
クをその表面が外部に露出するようにして回転自在に保
持するワーク保持部と、ワーク保持部に保持されたワー
クに向かってショット粒を投射するインペラと、投射後
落下したショット粒を集めてインペラに戻すショット粒
回収装置とが設けられる。

このような従来のショットピーニング装置においては、
ワークをワーク保持部にセットした後、ワークを回転さ
せながらインペラからワーク表面にまんべんなくショッ
ト粒を投射し、ワーク表面に所定の残留圧縮応力を生じ
させ、この後ワーク保持部からワークを取り外すといっ
た操作が繰り返されるようになっている。

そして、ショットピーニングによりワーク表面に所定の
残留圧縮応力を生じさせるには、ワーク表面に一定量の
ショット粒子を衝突させる必要がある。そこで、従来の
ショットピーニング装置では、インペラからワークへの
ショット粒の投射時間を一定にして、ショットピーニン
グの効果（残留圧縮応力）を一定化するようにしてい
る。

［考案が解決しようとする課題］ ところで、インペラからの投射後落下したショット粒
は、ショット粒回収装置によってインペラに戻される
が、ショット粒は固体粒子なのでその連続的（自動的）
な輸送がなかなかむずかしく、ときにはショット粒回収
装置内でショット粒が滞留したり、あるいは詰まったり
することがある。このため、インペラに戻されるショッ
ト粒量が変動し、これに伴ってインペラのショット粒の
投射量も変動する。そして、上記従来のショットピーニ
ング装置ではショット粒の投射が一定時間行なわれると
ショットピーニングが停止されるので、ショット粒の投
射量の変動によってワーク表面に十分なショットピーニ
ングが施されない場合が生じるといった問題がある。

本考案は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、ショット粒の回収量ないしショット粒の投射量に変
動が生じても、確実に所定のショットピーニングを施す
ことができ、ワーク表面の強度を十分に高めることがで
きるショットピーニング装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本願考案者らは、ショットピーニング装置のインペラか
らのショット粒の投射特性について詳細な研究を行い、
ショット粒投射エリア内においてインペラからほぼ等距
離にある位置では、ショット粒の分布密度がほぼ等しく
なるという事実を発見した。したがって、ショット粒投
射エリア内において、インペラからの距離がワーク表面
とほぼ等しくなる位置に、何らかのショット粒回収手段
を設ければ、これによるショット粒回収量がワーク表面
へのショット粒衝突量に比例するので、上記ショット粒
回収量からワーク表面へのショット粒衝突量が把握でき
るであろうと考えた。

本考案は、このような事実と考案とに鑑み、ワークを外
部に露出させて保持するワーク保持部と、ワーク保持部
に保持されたワークに向かってショット粒を投射するイ
ンペラとが設けられたショットピーニング装置であっ
て、インペラのショット粒投射エリアに開口する開口部
を備えたショット粒回収室と、ショット粒回収室の下流
側にショット粒回収室と連通して形成されるショット粒
貯留室と、ショット粒貯留室に貯留されたショット粒を
随時排出することができるショット粒排出手段と、ワー
クに所定のシヨットピーニングが施されるようなショッ
ト粒の投射が行なわれる間に開口部からショット粒回収
室に入る仮想ショット粒量に相当するショット粒がショ
ット粒貯留内に貯留されているか否かを検出する貯留状
態検出手段と、貯留状態検出手段によってショット粒貯
留量が上記仮想ショット粒量に達したことが検出された
ときには、インペラにショット粒投射を停止させ、かつ
ショット粒排出手段にショット粒貯留室内のショット粒
を排出させるショット制御手段とを設けたことを特徴と
するショットピーニング装置を提供する。

［考案の作用・効果］ 本考案によれば、ワークへのショット粒の投射時におい
て、ワーク表面に衝突するショット粒量が、開口部から
ショット粒回収室に入るショット粒量にほぼ比例する。
そしてこのような比例関係に基づいて、ワーク表面に所
定のショットピーニングを施すことができる仮想ショッ
ト粒量に対応するショット粒がショット粒貯留室に貯留
されたときに、ショット制御手段によってインペラのシ
ョット粒投射を停止させショットピーニングを終了させ
るようにしているので、ショットピーニング終了時に
は、確実にワーク表面に所定のショットピーニングが施
されている。したがって、インペラへのショット粒の回
収が滞ったりするなどして、ショット粒の投射量が変動
した場合でも、ワークには所定のショットピーニングが
安定して施され、ワーク表面の強度が十分に高められ
る。

また、各回のショットピーニングが終了したときには、
ショット制御手段によって自動的にショット粒貯留室内
のショット粒が排出されるので、ショットピーニングの
作業性を高めることができる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を具体的に説明する。

第１図に示すように、ショットピーニング装置SPは実質
的に、複数の円筒形の金属製ワーク１を段積み状に保持
するワーク保持部Ａと、ワーク１の外周面に金属製のシ
ョット粒を投射するインペラ２と、投射後落下したショ
ット粒を集めてインペラ２に戻すショット粒回収装置
（図示せず）とで構成されている。

インペラ２は、詳しく図示していないが、普通のショッ
ト粒投射機であって、遠心力を利用してショット粒を投
射するようになっている。なお、ショット粒投射エリア
３内において、インペラ２からの距離がほぼ等しい位置
では、ショット粒の分布密度がほぼ等しくなる。

ワーク保持部Ａには、ベアリング４を介して支持部材５
によって回転自在に支持されるターンテーブル６が設け
られている。このターンテーブル６の下端部にはドリブ
ンギヤ７（傘歯車）が取り付けられ、このドリブンギヤ
７は回転軸８に取り付けられたドライブギヤ９（傘歯
車）と噛み合っている。回転軸８は図示していないモー
タによって回転駆動され、この回転がドライブギヤ９と
ドリブンギヤ７とを介してターンテーブル６に伝達され
るようになっている。

ターンテーブル６の上面には、ワーク１を保持するため
の治具11が設けられている。この治具11には複数の円筒
形のワーク１が段積みしてセットされている。そして、
治具11の上端部のやや下側の外周面に形成された雄ねじ
部には回り止め部材12が螺合され、この回り止め部材12
を挿線まわりに回転させることによって、段積みされた
ワーク１を重ね方向に押圧して、姿勢を固定できるよう
になっている。

ターンテーブル６が回転すると、治具11にセットされた
ワーク１も回転し、インペラ２から投射されるショット
粒がワーク１の外周面にまんべんなく衝突するようにな
っている。

そして、治具11の内部には略円柱形のショット粒回収室
15が形成され、このショット粒回収室15の上端部近傍の
側面には、ショット粒投射エリア３に開口する複数の開
口部14が形成されている。これらの開口部14がターンテ
ーブル６の回転に伴ってインペラ２側に位置するときに
は、開口部14のインペラ２からの距離が、各ワーク１の
インペラ２からの距離とほぼ等しくなるようになってい
る。このため、インペラ２に対向した位置においては、
ワーク１の表面と開口部14とでは、ショット粒投射時の
ショット粒の分布密度がほぼ等しくなり、したがって、
ワーク１表面に衝突するショット粒量と開口部14からシ
ョット粒回収室15内に入るショット粒量とはほぼ比例す
る。つまり、開口部14からショット粒回収室15内に入っ
たショット粒量からワーク１に衝突したショット粒量を
把握できる。

そして、ショット粒回収室15の下側においてターンテー
ブル６の軸心部には、ショット粒回収室15と連通してシ
ョット粒貯留室16が設けられている。このショット粒貯
留室16の下端部はターンテーブル６の下端面に開口し、
この開口部は開閉弁18によって開閉されるようになって
いる。開閉弁18に対してシリンダ部材17が設けられ、シ
リンダ部材17は、コントローラ23からの信号に従って、
軸部19を介して開閉弁18を開閉駆動するようになってい
る。ここにおいて開閉弁18はベアリング20を介して軸部
19と当接しており、開閉弁18がターンテーブル６と連れ
回りしても、開閉弁18と軸部19とは円滑に摺接できるよ
うになっている。開閉弁18と軸部19とは導体材料で形成
されている。なお、開閉弁18とシリンダ部材17とは本願
請求項１に記載されたショット粒排出手段に相当する。

ショット粒貯留室16の所定の位置にはプラス側電気接点
21が設けられている。このプラス側電気接点21は、これ
より下側のショット粒貯留室16が、ワーク１に所定のシ
ョットピーニングが施されるようなショット粒の投射が
行なわれる間に開口部14からショット粒回収室15内に入
る仮想的なショット粒量に相当するショット粒を貯留で
きるような位置に配置されている。

そして、プラス側電気接点21はプラス電源22と電気的に
接続されている。一方、シリンダ部材17の軸部19はマイ
ナス電源24に接続されている。ここにおいて、マイナス
電源24と軸部19と開閉弁18とショット粒貯留室16内のシ
ョット粒とはいずれも導体材料で形成されているので、
電気的に接続されている。したがって、ショット粒貯留
室16内のショット粒がプラス側電気接点21に達したとき
には、プラス電源22がマイナス電源24と電気的に接続さ
れて電流が流れ、この電流がコントローラ23内のセンサ
部（図示せず）で検出され、このときコントローラ23に
よってインペラ２のショット粒投射が停止されるように
なっている。なお、プラス側電気接点21と、コントロー
ラ23とは、夫々本願請求項１に記載された貯留状態検出
手段とショット制御手段とに相当する。

前記したとおり、プラス側電気接点21より下側のショッ
ト粒貯留室16内のショット粒量は、ワーク１表面に所定
のショットピーニングを施すことができる仮想的なショ
ット粒量に対応しているので、ここにおいて、ワーク１
表面には確実に所定のショットピーニングが施される。
したがって、インペラ２のショット粒投射量が変動した
場合でも、ワーク１には所定のショットピーニングが安
定して施される。

なお、コントローラ23によってシリンダ部材17を介して
開閉弁18が開かれたときには、ショット粒貯留室16内の
ショット粒が排出されるようになっている。

以下、第２図に示すサイクル線図に従ってショットピー
ニング装置SPの動作を説明する。

時刻t₁でインデックスの回転が停止され、処理が開始さ
れる。

これに続いて、時刻t₂でシリンダ部材17が上昇して開閉
弁18が閉じられ、ショット粒貯留室16の下側開口部が閉
止される。

この後すぐに、時刻t₃でターンテーブル６が回転し始
め、これに伴ってワーク１も回転し始め、同時にインペ
ラ２からショット粒の投射が開始され、ショットピーニ
ングが開始される。

そして、ショット粒貯留室16内のショット粒の上端面が
プラス側電気接点21に達すると、プラス電源22から順
に、プラス側電気接点21とショット粒と開閉弁18と軸部
19とを介してマイナス電源24に電流が流れる。この電流
がコントローラ23内のセンサ部で検出され（時刻t₄）、
この後すぐに時刻t₅で、ターンテーブル６の回転が停止
されるとともにインペラ２のショット粒投射が停止され
る。

続いて、時刻t₆でショット部材17が下降し、これに伴っ
て開閉弁18が開かれ、ショット粒貯留室16内のショット
粒が排出される。そして、時刻t₇でインデックスが回転
し始め、今回の処理が終了する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の実施例を示すショットピーニング装
置の立面断面説明図である。 第２図は、第１図に示すショットピーニング装置のサイ
クル線図である。 SP……ショットピーニング装置、１……ワーク、２……
インベラ、３……ショット粒投射エリア、６……ターン
テーブル、11……治具、12……回り止め部材、14……開
口部、15……ショット粒回収室、16……ショット粒貯留
室、17……シリンダ部材、21……プラス側電気接点、22
……プラス電源、23……コントローラ、24……マイナス
電源。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークを外部に露出させて保持するワーク
   保持部と、ワーク保持部に保持されたワークに向かって
   ショット粒を投射するインペラとが設けられたショット
   ピーニング装置であって、 インペラのショット粒投射エリアに開口する開口部を備
   えたショット粒回収室と、ショット粒回収室の下流側に
   ショット粒回収室と連通して形成されるショット粒貯留
   室と、ショット粒貯留室に貯留されたショット粒を随時
   排出することができるショット粒排出手段と、ワークに
   所定のショットピーニングが施されるようなショット粒
   の投射が行なわれる間に開口部からショット粒回収室に
   入る仮想ショット粒量に相当するショット粒がショット
   粒貯留室内に貯留されているか否かを検出する貯留状態
   検出手段と、貯留状態検出手段によってショット粒貯留
   量が上記仮想ショット粒量に達したことが検出されたと
   きには、インペラにショット粒投射を停止させ、かつシ
   ョット粒排出手段にショット粒貯留室内のショット粒を
   排出させるショット制御手段とを設けたことを特徴とす
   るショットピーニング装置。