JPH0753343B2 - ロータ式ショットピーニング装置 - Google Patents

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
のロータ式ショット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、圧縮応力を高めて疲労強度を向上
させるショットピーニング装置が知られている。この装
置によれば、特に浸炭焼入れしたワークの表面には粒界
酸化層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。

このようなショットピーニング装置としてロータ式のも
のを例えば第４図に示す。同図において、回転するロー
タ101中心部に供給されたショット103は、ロータ101の
径方向に延設されたブレード105に沿って遠心加速さ
れ、例えば、はすば歯車107に投射されてピーニング効
果が得られる。はすば歯車107はテーブル109に載置さ
れ、テーブル109ははすば歯車107の軸方向に回転する構
成となっている。（例えば、特開昭61−38869を参
照。） （発明が解決しようとする課題） ところで、このような従来のロータ式ショットピーニン
グ装置にあっては、ショット103を投射するロータ101及
びはすば歯車107を載置するテーブル109が共にほぼ一定
速度で連続回転する構成となっており、ショット103は
はすば歯車107のほぼ全体に一様に投射される。

このため、本来歯元強度を有するはすば歯車107の歯元
を含む歯面にもショット103が投射され、歯面の面粗度
が悪化していわゆるギヤノイズが発生する要因となる。

この発明は、上記課題に着目してなされたもので、はす
ば歯車の歯面にショットを投射するのを抑えてギヤノイ
ズを抑える構成でありながら、歯元に対して確実にショ
ットを投射させることができるロータ式ショットピーニ
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、回転自在なロ
ータの径方向に延設された複数のブレードを備え、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はすば歯
車に投射するロータ式ショットピーニング装置であっ
て、前記ロータをはすば歯車の歯面に対して傾動自在に
構成し、このロータを傾動させるロータ傾動手段と、前
記はすば歯車を載置するためのテーブルと、このテーブ
ルを前記はすば歯車の軸方向に回転させるテーブル駆動
手段と、ロータ傾動手段及びテーブル駆動手段の駆動す
る制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記シ
ョットがはすば歯車の歯元に投射されるようにロータが
はすば歯車の歯面のねじれ角とほぼ同角度となるようロ
ータ傾動手段の駆動を制御し、かつ前記テーブルがはす
ば歯車の歯数に応じてパルス状に回転するようテーブル
駆動手段の駆動を制御することとした。

（作用） 上記構成において、ブレードのロータ中心側にショット
を供給すると、回転するロータの外周部から遠心加速さ
れたショットは、制御手段がロータ傾動手段を駆動して
ロータを傾動させることによりはすば歯車のねじれ角と
ほぼ同角度を持って投射される。さらに、制御手段によ
りテーブル駆動手段がテーブルをはすば歯車の歯数に応
じてパルス状に回転させると、ショットがはすば歯車の
各歯元に確実に投射される。

（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。

第２図は、この発明の一実施例に係わるロータ式ショッ
トピーニング装置を示している。

まず構成を説明すると、ショットピーニング装置１はは
すば歯車３を載置するためのテーブル５を備え、テーブ
ル５はテーブル駆動手段として位相制御が可能なステッ
プモータ７によりはすば歯車３の軸方向に回転するよう
になっている。

ショットピーニング装置１は、はすば歯車３にショット
９を投射するためのロータ11を備えている。ロータ11は
ロータハウジング13に対し軸受15,15を介して回転自在
となっている。ロータ11の回転方向は、例えばはすば歯
車３の軸方向と同方向に設定されている。このようなロ
ータ11は、ロータ回転用モータ17の駆動によりほぼ一定
速度で連続回転する。

ロータ11は、径方向に延設された複数の平板状のブレー
ド19を備えている。ロータ11の中心部には、ショット９
を供給するための図示しないショット供給装置が接続さ
れている。

ロータ11ははすば歯車３の歯面に対して傾動自在となっ
ている。すなわち、ロータハウジング13にはロッド21の
一端が固着され、ロード21はショットピーニング装置１
の固定側に対し軸受23,23を介して回転自在となってい
る。ロッド21にはロータハウジング13と連動するギヤ25
が固着され、ギヤ25にはロータ傾動手段としてロータ傾
動用モータ27の駆動軸29に連結された駆動ギヤ31が噛合
している。

ステップモータ７及びロータ傾動用モータ27には、両モ
ータ7,27の駆動を制御する制御手段としてNC装置33が接
続されている。NC装置33は、ロータ11からのショット９
がはすば歯車３の歯元に投射されるように、ロータ11が
はすば歯車３の歯面のねじれ角とほぼ同角度となるよう
ロータ傾動用モータ27の駆動を制御する。また、NC装置
33は、テーブル５がはすば歯車３の歯数に応じてパルス
状に回転するようステップモータ７の駆動を制御する。

次に例えば第３図に示すフローチャートに基づいて作用
を説明する。

上記構成において、まずNC装置33にはすば歯車３の歯面
のねじれ角β及び歯数Ｚを予め入力すると（ステップS1
01）、NC装置33はロータ11の傾動角度がねじれ角βとほ
ぼ同じになるまでロータ傾動用モータ27を駆動させる
（ステップS103及びステップS105）。

その後、NC装置33はロータ回転用モータ17の駆動スイッ
チ（図示しない）をオンとしてロータ11を回転させる
（ステップS107及びステップS109）。この結果、ショッ
ト９が回転するロータ11のブレード19に沿って遠心加速
されロータ11の外周部からはすば歯車３の歯元に投射さ
れる。

次いで、NC装置33はステップモータ７を駆動してテーブ
ル５を360°/Z回転させた後、ステップモータ７の駆動
を解除してテーブル５を所定時間停止させる（ステップ
S111乃至ステップS115）。なお、テーブル５の停止時間
は、求められる圧縮残留応力値により種々設定可能であ
る。

そして、はすば歯車３の全歯元に対してショット９を投
射するまでNC装置33はステップモータを回転させて処理
が終了する（ステップS17）。

これにより、はすば歯車３の全歯元に対して所定の圧縮
残留応力が得られるよう集中してショット９を投射する
ことができ、疲労強度を向上させることができる。ま
た、はすば歯車３の歯面にショット９が投射するのを抑
えることができ、面粗度の悪化によるギヤノイズの発生
を防止することができる。

さらに、はすば歯車３の歯元に対してショット９を集中
して投射することができるため、従来よりロータ11の幅
を小さくすることができ、ロータ11の駆動力を小さくで
きてロータ回転用モータ17の効率化を図れる。また、投
射するショット９の数を小なくできるため、装置全体の
小型化を図ることができる。

ところで、第４図（ａ）は、例えば第４図（ｂ）のよう
に試験板35にロータ11からショット９を投射した時のシ
ョットピーニングの加工度を表わすいわゆるアークハイ
ト値の分布図である。第４図（ａ）において、Ａ部はロ
ータ11の位置を示し、Ｈはロータ11の中心高さを示し、
Ｃはテーブル５の中心軸を示し、円の大きさは試験板35
の各位置におけるアークハイト値の大きさを示してい
る。

すなわち、ロータ11の回転方向であるテーブル５の中心
軸Ｃ上でアークハイト値が大きいことがわかり、中心軸
Ｃから外側にいくほどアークハイト値が小さくなること
がわかる。従って、例えば同図中Ｂ部で示すような大モ
ジュールのはすば歯車の歯元に対しショット９を投射す
ると、歯幅が広いため歯元の上側及び下側がテーブル５
の中心軸Ｃから大きくずれて均一なアークハイト値が得
られない虞れがある。

これに対し、この実施例では、ロータ11自体をはすば歯
車３の歯面のねじれ角とほぼ同角度となるよう傾動させ
るため、アークハイト値が高い軸とはすば歯車３の歯元
とを一致させることができ均一したアークハイト値を得
ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、ロータをはす
ば歯車の歯面のねじれ角とほぼ同角度に傾動させ、はす
ば歯車を載置したテーブルを歯数に応じてパルス状に回
転させる構成としたため、はすば歯車の歯元に対して高
いアークハイト値で確実にショットを投射することがで
き、かつ歯面をショットすることによるギヤノイズを防
止でき品質が安定したはすば歯車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のクレーム対応図、第２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
概略的全体構成図、第３図は第２図の作用を示すフロー
チャート、第４図（ａ）はショットピーニングの加工度
を表わすアークハイト値の分布図、第４図（ｂ）は第４
図（ａ）の試験方法を示す図、第５図（ａ）は従来例の
平面図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）の側面図である。 ３…はすば歯車 ５…テーブル ７…ステップモータ（テーブル駆動手段） ９…ショット 11…ロータ 19…ブレード 27…ロータ傾動用モータ（ロータ傾動手段） 33…NC装置（制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転自在なロータの径方向に延設された複
   数のブレードを備え、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
   されたショットをはすば歯車に投射するロータ式ショッ
   トピーニング装置であって、前記ロータを歯車の歯面に
   対して傾動自在に構成し、このロータを傾動させるロー
   タ傾動手段と、前記歯車を載置するためのテーブルと、
   このテーブルを前記歯車の軸方向に回転させるテーブル
   駆動手段と、ロータ傾動手段及びテーブル駆動手段の駆
   動を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記
   ショットが歯車の歯元に投射されるようにロータが歯車
   の歯面のねじれ角とほぼ同角度となるようロータ傾動手
   段の駆動を制御し、かつ前記テーブルが歯車の歯数に応
   じてパルス状に回転するようテーブル駆動手段の駆動を
   制御することを特徴とするロータ式ショットピーニング
   装置。