JPH09155742A - ピーニング機のブラストノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ショット群を１つのタンク内から２つの噴射
流路へ分配し、両噴射流路から噴射された両ショット流
による投射パターンを複合させる。 【解決手段】 ブラストノズルＮのノズル本体２には、
タンク１内から送り込まれたショット群を前方へ誘導し
て分配する分配流路１１と、この分配流路１１によって
分配された両ショット群を通過させて被投射面１６に向
けて噴射させる第１、第２噴射流路１２Ａ，１２Ｂとを
形成する。両噴射流路１２Ａ，１２Ｂから噴射された両
ショット流２０Ａ，２０Ｂはこの両ショット流２０Ａ，
２０Ｂによる各個別投射パターンを複合した複合投射パ
ターンを描いて被投射面１６に投射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はワーク、例えば平
ギヤ等を、その残留圧縮圧力を良化する目的でショット
（研掃材）によってピーニング加工するピーニング機に
おいて、ショット群をピーニング加工されるワークの被
投射面に向けて噴射するブラストノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のピーニング機では、ワークに対す
るピーニング効果を均整化する目的で例えば２個のブラ
ストノズルを離間させて設置し、この両ブラストノズル
によってショット群を２方向からワークに向けて噴射し
てピーニング加工を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２個のブラストノズル
を併用してピーニング加工を行う場合には、始めに、第
１のブラストノズルから噴射されるショット群の投射パ
ターンの領域における残留圧縮応力を予め測定して第１
のブラストノズルによる投射パターンの有効範囲を定
め、ショット群を第１のノズルから実際に噴射してワー
クの加工面に重ね合わせた測定板片に投射し、第１のブ
ラストノズルの投射パターンを確認する。次に、第２の
ブラストノズルからショット群を測定板片に向けて噴射
してこの第２のブラストノズルによる投射パターンが第
１のブラストノズルによる投射パターンに隣接するよう
に第２のブラストノズルの位置をショット群の繰返し噴
射によって調整するが、この調整作業は極めて厳密な精
度が必要で、両ブラストノズルの相対位置を設定する位
置合わせ作業が極めて煩雑となっていた。

【０００４】また、ピーニング加工されたワークの残留
圧縮応力を均一にするために、噴射されるショット群の
量をタンク内で秤量しながら一定量のショット群をブラ
ストノズルに給送する必要があるため、１個のブラスト
ノズル毎に１個のタンクが必要となって設備コストが高
くなり、設備が大型化する問題点がある。

【０００５】本発明は、ショット流を噴射する複数の噴
射流路間の位置合わせ作業を不要にし、ショット噴射機
構をコンパクト化してそのコストを節減することを課題
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ショ
ット群が送り込まれるノズル本体内には、断面積が前方
へ漸増するテーパ孔状の形状をそれぞれ有し、ノズル本
体の軸心の回りに回転対称状に配設されて被投射面に向
って投射されるショット群がそれぞれ通り抜ける少くと
も２つの噴射流路を形成するとともに、ノズル本体内の
後端付近の中心部には外径がショット群の流動方向へ漸
増するほぼ円錐状の形状を有する流路壁を形成して、こ
の流路壁の回りにはタンク内からノズル本体内に送り込
まれたショット群を前記各噴射流路へ向けて誘導して各
噴射流路に分配する分配流路を形成した構成を有する。

【０００７】請求項１の発明では、タンク内からノズル
本体内へ送り込まれたショット群が分配流路によって各
噴射流路へ向けて誘導されて各噴射流路に分配され、各
噴射流路を通り抜けた各ショット群が被投射面に向って
噴射され、被投射面に投射された各ショット群による投
射効果が複合される。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記ノズル本体にはその軸心と平行な中心をそれぞ
れ有する１対の噴射流路を形成し、この両噴射流路の中
心間の距離が、両噴射流路からそれぞれ噴射された両シ
ョット流による２つの個別投射パターンの直径の和の１
／２若しくは１／２以下となるように設定したことを特
徴とする。

【０００９】請求項２の発明では、２つの噴射流路の中
心間の距離を、この両噴射流路から噴射されて被投射面
に投射された各ショット群による両個別投射パターンの
直径の和の１／２若しくは１／２以下にして両ショット
流の複合効果を高める。

【００１０】

【発明の実施の形態】請求項１の発明において、ノズル
本体の断面形状を円形状に形成してこのノズル本体には
その軸心と平行で軸心から上方および下方に偏位した中
心をそれぞれ有する２つの噴射流路を近接して形成す
る。両噴射流路からノズル本体の軸心と平行に噴射され
た両ショット流はこの両ショット流による個別投射パタ
ーンの一部が重なり合った状態で被投射面に投射され
る。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の１実施例を図面にしたがって
説明する。ショット群を風力によってワークＷの被投射
面１６に投射してピーニング加工を行うピーニング機に
おいて、このピーニング機の投射室内には垂直な回転軸
を中心として回転駆動される自転テーブル６が設置さ
れ、この自転テーブル６の中心部にはピン７ａを有する
自転テーブル治具７が結合され、自転テーブル治具７上
には上ワーク押え治具８およびこの上ワーク押え治具８
に結合された下ワーク押え治具９が同心状に設置されて
いる。

【００１２】歯部Ｗ１と軸部Ｗ２とを有するワークＷは
自転テーブル治具７のピン７ａが歯部Ｗ１の中心部内に
挿入された状態で上下ワーク押え治具８，９によって垂
立状態でクランプされて自転テーブル治具７に共転可能
に結合されている。

【００１３】ショット群を受入れてショット群をワーク
Ｗの被投射面（歯部Ｗ１の歯面）１６に向けて噴射させ
るブラストノズルＮは、ショット群を貯留してショット
群の量を秤量しながら一定量のショット群をブラストノ
ズルＮのノズル本体２内へ送り込むタンク１の下方にワ
ークＷの被投射面１６に対向して設置されている。

【００１４】ブラストノズルＮのノズル本体２はこのノ
ズル本体２が挿通されたノズルホルダ３によって掛止さ
れてブラケット４に固定された状態で水平状に設置さ
れ、ノズル本体２の後端にはこのノズル本体２内へエア
を給送するサンドブラストホース５が接続されている。

【００１５】ノズル本体２はその前部および中央部付近
を構成する第１部材２ａと、前端面が第１部材２ａの後
端面に当接された状態で設置されてノズル本体２の後部
を構成する第２部材２ｂとが分離可能に結合されて形成
されている。第１部材２ａの後部でノズル本体２内の後
端付近の中心部には、外径が後方から前方へ漸増するほ
ぼ円錐状の外形を有し、第２部材２ｂ内の中心部に挿入
された流路壁１３が形成されている。

【００１６】ノズル本体２の材質としてはショットの硬
さより少くとも１０％以上の硬さを有する材質が推奨さ
れる。

【００１７】ノズル本体２内の後端にはタンク１内から
給送されるショット群がサンドブラストホース５を通じ
て給送されるエアと合流して送り込まれる送入口１０が
開口され、送入口１０の前方で流路壁１３の回りには、
タンク１内から送入口１０へ送り込まれたショット群を
このショット群の流動幅を縮小させながら前方へ誘導し
て上方および下方へ分配する分配流路１１が形成され、
この分配流路１１を取囲む路壁面１８は横幅が前方へ漸
減した形状で先細状に形成されている。

【００１８】ノズル本体２の第１部材２ａ内には、分配
流路１１の前方に配設されて分配流路１１にそれぞれ連
通され、断面形状が円形で断面積が後方から前方へ漸増
するテーパ孔状の形状をそれぞれ有し、ノズル本体２内
の中心部に設置された隔壁１９によって仕切られた状態
で並設され、被打射面１６に向って投射されるショット
群を個々に通過させる第１噴射流路１２Ａおよび第２噴
射流路１２Ｂが上下に隣接して縦貫状に形成されてい
る。

【００１９】第１噴射流路１４Ａの前端および第２噴射
流路１４Ｂの前端にはショット群を上下方向へ若干離れ
た位置から被投射面１６に向けて噴射させる第１噴射口
１４Ａおよび第２噴射口１４Ｂがそれぞれ円形状に開口
されている。

【００２０】両噴射流路１２Ａ，１２Ｂは、その中心ａ
１，ａ２間の距離Ｃが全長にわたって一定となり、両中
心ａ１，ａ２がノズル本体２の軸心ａ３と平行となって
この軸心ａ３から偏位した状態でノズル本体２の軸心ａ
３に沿って形成されている。

【００２１】タンク１内からノズル本体２の送入口１０
に送り込まれたショット群は流路壁１３および路壁面１
８によって両噴射流路１２Ａ，１２Ｂに向けて誘導され
て分配流路１１を通り抜けて両噴射流路１２Ａ，１２Ｂ
に分配され、両噴射流路１２Ａ，１２Ｂを通り抜けた両
ショット群は両噴射口１４Ａ，１４Ｂから断面積が前方
へ漸増する円錐体状の流動形態で被投射面１６に向って
噴射され、噴射された第１、第２のショット流２０Ａ，
２０Ｂは定位置で自転テーブル６とともに回転するワー
クＷの歯部Ｗ１の歯面に連続的に投射されて歯部Ｗ１の
歯面がピーニング加工される。

【００２２】第１、第２噴射流路１２Ａ，１２Ｂを通り
抜けて噴射され、被投射面１６に投射された第１、第２
のショット流２０Ａ，２０Ｂが描く第１の個別投射パタ
ーン１５Ａおよび第２の個別投射パターン１５Ｂはそれ
ぞれ第１噴射口１４Ａおよび第２噴射口１４Ｂよりそれ
ぞれ拡大された円形状となる。

【００２３】第１噴射流路１２Ａの第１噴射口１４Ａの
口径をｄ１とし、第１噴射流路１２Ａの入口部の口径を
ｄ２とし、第２噴射流路１２Ｂの第２噴射口１４Ｂの口
径をｅ１とし、第２噴射流路１２Ｂの入口部の口径をｅ
２とすると、ｄ１／ｄ２およびｅ１／ｅ２の値が小さく
なって第１、第２噴射流路１２Ａ，１２Ｂのテーパ角度
が小さくなるに従って第１、第２噴射流路１２Ａ，１２
Ｂから噴射されるショット群の噴射速度が増速され、ｄ
１／ｄ２およびｅ１／ｅ２の値が大きくなって第１、第
２噴射流路１２Ａ，１２Ｂのテーパ角度が大きくなるに
従ってショット群による各個別投射パターン１５Ａ，１
５Ｂの大きさが拡大する。

【００２４】また、分配流路１１の長さＭをＣ×1.0 〜
Ｃ×2.0 の範囲に設定すると、ショット群が分配流路１
１で分配されるときに発生する乱流を低減させることが
できる。

【００２５】第１、第２噴射流路１２Ａ，１２Ｂの中心
ａ１，ａ２間の距離Ｃの設定に際し、第１噴射流路１２
Ａから噴射されて被投射面１６に投射された第１のショ
ット流２０Ａによる第１の個別投射パターン１５Ａの直
径をＡとし、第２噴射流路１２Ｂから噴射されて被投射
面１６に投射された第２のショット流２０Ｂによる第２
の個別投射パターン１５Ｂの直径をＢとし、両噴射流路
１２Ａ，１２Ｂの長さをＬとし、両噴射口１４Ａ，１４
Ｂから被投射面１６までの距離をＳとすると、

【数１】

【数２】 となるので、両個別投射パターン１５Ａ，１５Ｂの直径
Ａ，Ｂの和（Ａ＋Ｂ）に対するＣの比率を設定する定数
をｘとすると、

【数３】 となり、ｘとしては第１の個別投射パターン１５Ａと第
２の個別投射パターン１５Ｂとが若干重なり合った状態
若しくは接した状態となるようにｘが0.45〜0.5となる
範囲が加工面の残留圧縮応力特性を均整化する目的に最
も適合し、ｘ＝0.5 とした場合に両個別投射パターン１
５Ａ，１５Ｂが接した状態となる。

【００２６】例えば、ｄ１＝ｅ１＝１２mm，ｄ２＝ｅ２
＝８mm，Ｌ＝１００mm，Ｓ＝１５０mmとすると、Ａ＝Ｂ
＝１２mm，Ａ＋Ｂ＝２４mmとなるので、ｘ＝0.45〜0.5
とするとＣ＝16.2〜１８mmとなる。

【００２７】Ｃの値を0.45（Ａ＋Ｂ）〜0.5 （Ａ＋Ｂ）
としてショット群を実際に両噴射流路１２Ａ，１２Ｂか
ら噴射すると、第１噴射流路１２Ａを通り抜けて噴射さ
れた第１のショット流２０Ａと、第２噴射流路１２Ｂを
通り抜けて噴射された第２のショット流２０Ｂとが互い
に影響し合うため、両ショット流２０Ａ，２０Ｂの境界
部付近のショット群が互に助勢されて横方向へ拡がり、
両ショット流２０Ａ，２０Ｂはこの両ショット流２０
Ａ，２０Ｂによる両個別投射パターン１５Ａ、１５Ｂを
複合した複合投射パターン２１を描いた状態で被投射面
１６に投射される。

【００２８】複合投射パターン２１の両側部の中央部に
は図８に示すように両個別投射パターン１５Ａ，１５Ｂ
間の谷部２３を消滅させる１対の山部２２が突出形成さ
れ、複合投射パターン２１の全領域における投射幅の部
分的な差異が縮小された状態となる。

【００２９】従って、ｘを0.45〜0.5 の範囲に設定する
と、各種のワークの被投射面をそれぞれワークに適した
投射条件でピーニング加工することができ、ピーニング
加工された加工面の品質を良化および安定化することが
できる。

【００３０】ショット流を従来のブラストノズルのよう
に１つの噴射流路から噴射した場合には被投射面に投射
されたショット流による投射パターンの周縁部付近での
加工面の残留圧縮圧力は投射パターンの中央部付近での
加工面の残留圧縮応力よりその１５％以上低下する。加
工面全体の残留圧縮応力を均等にするためには、投射パ
ターンの周縁部付近を除く有効投射幅（最大投射幅の約
９０％）の範囲内でショット流を被投射面に投射する必
要があり、投射パターンの全領域のうちの約１０％が活
用されない状態となる。

【００３１】これに対し、両噴射流路１２Ａ，１２Ｂか
ら両ショット流２０Ａ，２０Ｂを被投射面１６に投射す
ると、両ショット流２０Ａ，２０Ｂによる複合投射パタ
ーン２１の周縁部付近での加工面の残留圧縮応力を複合
投射パターン２１の中央部付近での加工面の残留圧縮圧
力とほぼ同程度に上昇させて加工面全体の残留圧縮応力
特性を両ショット流２０Ａ，２０Ｂの相乗効果によって
均整化することができ、また、複合投射パターン２１の
ほぼ全領域を有効に活用することができる。

【００３２】また、上記実施例によれば、ノズル本体２
に第１および第２噴射流路１２Ａ，１２Ｂが形成されて
いるので、両噴射流路１２Ａ，１２Ｂの相対位置を調整
する位置合わせ作業が不要となり、ノズル本体２の位置
決め作業を簡易化することができるとともに、ショット
群が１つのタンク１内から両噴射流路１２Ａ，１２Ｂへ
分配されるので、タンクの個数を２個から１個に減らし
て設備コストを節減することができる。また、タンク１
内からノズル本体２内に送り込まれたショット群を分配
流路１１によって無理なく安定に分配して各噴射流路１
２Ａ，１２Ｂへ定量的に導入させることができ、各噴射
流路１２Ａ，１２Ｂに分配するショット群の量の変動を
低減させて各噴射流路１２Ａ，１２Ｂから噴射される各
ショット流の流動状態を安定化させることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ノズル本体に
複数の噴射流路が形成されているので、各噴射流路の相
対位置を調整する位置合わせ作業が不要となり、ノズル
本体の位置決め作業を簡易化することができ、また、シ
ョット群が１つのタンク内から各噴射流路へ分配される
ので、タンクの個数を減らして設備コストを節減するこ
とができとともに、複数のショット流を噴射するブラス
トノズルをコンパクト化してそのコストを節減すること
ができる。

【００３４】また、タンク内からノズル本体内に送り込
まれたショット群を分配流路によって無理なく安定に分
配して各噴射流路へ定量的に導入させることができ、各
噴射流路に分配するショット群の量の変動を低減させて
各噴射流路から噴射される各ショット流の流動状態を安
定化させることができる。

【００３５】請求項２の発明によれば、各噴射流路から
噴射された各ショット流によって得られる複合投射パタ
ーンの周縁部付近でのピーニング効果を複合投射パター
ンの中央部付近でのピーニング効果とほぼ同等に高めて
各ショット流によってピーニング加工された加工面全体
の残留圧縮応力特性を各ショット流の相乗効果によって
均整化することができ、また、複合投射パターンのほぼ
全領域を有効に活用することができるとともに、両噴射
流路から噴射された両ショット流の境界部付近のショッ
ト群が互に影響し合って助勢され、両ショット流による
個別投射パターンの境界部付近の投射幅が拡張されるの
で、各個別投射パターンが複合された複合投射パターン
の投射幅の部分的な差異を少くして各種のワークの被投
射面をそれぞれワークに適した投射条件でピーニング加
工することができ、ピーニング加工された加工面の品質
を良化および安定化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すもので、ピーニング機
の要部の側断面図である。

【図２】ブラストノズル付近の側断面図である。

【図３】ノズル本体の側断面図である。

【図４】図３のＸ１−Ｘ１線矢視図である。

【図５】図３のＸ２−Ｘ２線矢視図である。

【図６】図４のＸ３−Ｘ３線断面図である。

【図７】ショット流の投射状態を説明する説明図であ
る。

【図８】ショット流が描く個別投射パターンの説明図で
ある。

【図９】ショット流が描く複合投射パターンの説明図で
ある。

【符号の説明】

１ タンク ２ ノズル本体 １１ 分配流路 １２Ａ 第１噴射流路 １２Ｂ 第２噴射流路 １３ 流路壁 １４Ａ 第１噴射口 １４Ｂ 第２噴射口 １５Ａ，１５Ｂ 個別投射パターン １６ 被投射面 ２０Ａ，２０Ｂ ショット流 ２１ 複合投射パターン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ショット群が送り込まれるノズル本体内
   には、断面積が前方へ漸増するテーパ孔状の形状をそれ
   ぞれ有し、ノズル本体の軸心の回りに回転対称状に配設
   されて被投射面に向って投射されるショット群がそれぞ
   れ通り抜ける少くとも２つの噴射流路を形成するととも
   に、ノズル本体内の後端付近の中心部には外径がショッ
   ト群の流動方向へ漸増するほぼ円錐状の形状を有する流
   路壁を形成して、この流路壁の回りにはタンク内からノ
   ズル本体内に送り込まれたショット群を前記各噴射流路
   へ向けて誘導して各噴射流路に分配する分配流路を形成
   したことを特徴とするピーニング機のブラストノズル。
2. 【請求項２】 前記ノズル本体にはその軸心と平行な中
   心をそれぞれ有する１対の噴射流路を形成し、この両噴
   射流路の中心間の距離が、両噴射流路からそれぞれ噴射
   された各ショット流による２つの個別投射パターンの直
   径の和の１／２若しくは１／２以下となるように設定し
   たことを特徴とする請求項１記載のピーニング機のブラ
   ストノズル。