JPH10329026A - ピーニング方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルにより被加圧液体を介して粒状の投射
材を投射して被処理品をピーニング処理するピーニング
方法において、液体等をノズルから噴出させるための動
力を削減させかつその衝突力を安定させる。 【解決手段】 ノズルから噴射される前の被加圧液体に
圧縮空気を混入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノズルにより被加
圧液体を介して粒状の投射材を投射して被処理品をピー
ニング処理するピーニング方法およびその装置の改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ノズルにより被加圧液体を介して
粒状の投射材を投射して例えば金属製品をピーニング処
理することが行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のピーニング処理では、液体をノズルから噴出させる
ための大きな動力が必要であり、これに伴って、大型の
設備が必要になるとともにランニングコストが嵩むなど
の問題があった。本発明は上記の問題を解消するために
為されたもので、その目的は、液体等をノズルから噴出
させるための動力を削減させかつその衝突力を安定させ
ることが可能なピーニング方法およびその装置を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１の発明におけるピーニング方法は、ノズル
により被加圧液体を介して粒状の投射材を投射して被処
理品をピーニング処理するピーニング方法において、前
記ノズルから噴射される前の前記被加圧液体に圧縮空気
を混入させたことを特徴とする。また、請求項２の発明
におけるピーニング方法は、請求項１記載のピーニング
方法において、前記圧縮空気の圧力と前記液体の圧力と
をそれぞれ０．０３〜１．０ＭＰａにし、かつ前記圧縮
空気と前記液体の容積についての混合割合を、圧縮空気
を圧縮しない状態に換算した空気量３０〜１００に対し
て洗浄液量１にしたことを特徴とする。さらにまた、請
求項４の発明におけるピーニング装置は、ノズルにより
被加圧液体を介して粒状の投射材を投射して被処理品を
ピーニング処理するピーニング装置であって、加圧され
た液体を供給する被加圧液体供給手段と、この被加圧液
体供給手段からの被加圧液体を被処理品に向けて噴射す
るノズルと、このノズルから噴射される前の被加圧液体
に圧縮空気を混入させる混入機構と、前記ノズルから噴
射される前の被加圧液体に投射材を供給する投射材供給
手段と、前記混入機構に流入される被加圧液体の流量を
制御する流量制御弁と、前記混入機構に供給される圧縮
空気の流量を検出する流量センサと、この流量センサの
検出結果に基づき予め測定したデータで前記流量制御弁
の目標開口度を演算してこの流量制御弁に指令を出すコ
ントローラと、を備えて、前記圧縮空気の圧力と前記液
体の圧力、および、前記圧縮空気と前記液体の容積につ
いての混合割合とをそれぞれ所定のものにして、ノズル
から噴射される前の前記被加圧液体に圧縮空気を混入さ
せながら噴射させるようにする。

【０００５】なお、圧縮空気の圧力と液体の圧力とを
０．０３ＭＰａ未満にすると、衝突力が小さすぎて実用
的でなく、また、１．０ＭＰａを越えると消費動力の割
には衝突力が小さい。さらになお、圧縮空気と液体の容
積についての混合割合を圧縮空気を圧縮しない状態に換
算した空気量３０未満にすると、液体の量は多いが速度
が遅くなるため、衝突力が小さくなり、また、１００を
越えると空気の速度は速いが液体が霧状に成り衝突力が
小さくなる。なお、前記投射材は、液体に対して非腐食
性を有する粒状のものであればよく、セラミック製のも
の、ガラスビーズ、超硬材製のものがあり、そのサイズ
は３０〜８００μｍがよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について図１お
よび図２に基づき詳細に説明する。実施例のピーニング
装置は、図１に示すように、加圧された液体を供給する
被加圧液体供給手段１と、この被加圧液体供給手段１か
らの被加圧液体を被処理品に向けて噴射するノズル２
と、このノズル２から噴射される前の被加圧液体に圧縮
空気を混入させる混入機構３と、前記ノズル２から噴射
される前の被加圧液体に投射材を供給する投射材供給手
段４と、前記混入機構３に流入する被加圧液体の流量を
制御する流量制御弁５と、前記混入機構３に供給される
圧縮空気の流量を検出する流量センサ６と、この流量セ
ンサ６の検出結果に基づき予め測定したデータで前記流
量制御弁５の目標開口度を演算してこの流量制御弁５に
指令を出すコントローラ７と、で構成してある。そし
て、コントローラ７には、図２に示すような予め実験的
に求めた空気と液体との容積比である気液容積比と、圧
縮空気と液体との混合物の噴射による衝突力との相関関
係が記憶してある。なお、図２のグラフは、気液容積比
に対する衝突力の傾向を表示している。

【０００７】前記被加圧液体供給手段１は、後述するキ
ャビネット１８の天井上に設置された液体貯蔵タンク８
と、圧縮空気源９と、圧縮空気源９を前記液体貯蔵タン
ク８の上部に連通接続するＴ字管１０および圧力制御弁
１１とで構成してあって、前記圧縮空気源９からの圧縮
空気が液体貯蔵タンク８の液体を所要圧力で加圧するよ
うになっている。なお、前記液体貯蔵タンク８は、粒状
の投射材が適当量装入してあって前記投射材供給手段４
をも構成している。また、前記液体貯蔵タンク８の天井
部には液体の量の下限および上限を検出するレベルセン
サ１２が設けてある。さらに、前記液体貯蔵タンク８の
上面中央部には、これの内部を撹拌する撹拌装置１３が
装着してあり、撹拌装置１３は、撹拌羽根１４と、これ
を駆動する駆動機構１５とで構成してある。なお、前記
圧縮空気源９と前記Ｔ字管１０との間には開閉弁１６が
設けてある。さらになお、液体には必要に応じて防錆剤
を添加してもよい。

【０００８】また、前記液体貯蔵タンク８の底部には前
記流量制御弁５を介して前記混入機構３が連通装着して
あり、混入機構３の排出端には可撓性ホース１７を介し
て前記ノズル２が連通接続してある。ノズル２は研掃室
を構成するキャビネット１８内に配置してあって、被処
理品をセットして水平回転させる回転機構１９に臨んで
いる。また、前記Ｔ字管１０の右端は、圧力制御弁２０
および前記流量センサ６を介して前記混入機構３に連通
接続してある。なお、前記流量センサ６は、圧縮空気に
混入された液体がその計器部に逆流しないようにその圧
縮空気通過部に逆止弁（図示せず）を有している。

【０００９】また、前記キャビネット１８の底部と前記
液体貯蔵タンク８の上部とは、液体および投射材を回収
する回収装置２２により連結してあって、ノズル２から
噴射された液体および投射材は、キャビネット１８の底
に溜った後回収装置２２よって液体貯蔵タンク８に戻さ
れるようになっている。そして、回収装置２２は、液状
化・粒分級機能を備えた圧力ポンプ２３と、導管２４
と、流量制御手段２５とで構成してある。また、前記コ
ントローラ７には、前記流量センサ６および前記流量制
御弁５の外にも、前記圧力制御弁１１、２０およびレベ
ルセンサ１２も電気的に接続してある。なお、コントロ
ーラ７は前記液体貯蔵タンク８の外面に装着してある。

【００１０】次に、このように構成された装置の作用に
ついて説明する。予め流量制御弁２５の開口度を調整し
かつ所定の液体を所要量液体貯蔵タンク８に供給し、さ
らに、コントローラ７に圧力制御弁１１、２０に係る必
要圧力をそれぞれ入力して、混入機構３に供給される圧
縮空気の圧力と、混入機構３に供給される液体の圧力と
を、それぞれ設定する。この状態の下にコントローラ７
をもって装置を稼働させると、液体貯蔵タンク８内の圧
縮空気によって加圧させかつ流量制御弁５によって流量
を制御された液体と投射材が、混入機構３を通ってノズ
ル２から所定の被処理品に向けて噴射され、その後、圧
縮空気源９から供給された圧縮空気が、圧力制御弁２０
により所要の圧力に調節されかつ圧縮しない状態に換算
された流量を流量センサ５により測定される。

【００１１】これにより、図２に示す気液容積比（気体
／液体）が３０／１ないし１００／１の範囲では、衝突
力が最大値あるいは最大値に近づくとともに安定した状
態で、霧状の液体と投射材がノズル２から圧縮空気に乗
せられて被処理品に投射され、被処理品は消費エネルギ
が少ないにもかかわらず大きな衝突力でピーニング処理
されかつピーニング処理前に被処理面の不純物が洗浄さ
れることとなる。この結果を、従来のように被加圧液体
だけで投射材を噴射してピーニング処理する場合と比較
すると、図３で示すようになり、本発明による投射材の
衝突力は、被加圧液体の圧力を従来のそれの１／数１０
以下にして同等にすることができる。そして、本発明の
ピーニング方法によって処理された被処理品は、図４に
示すように、衝突力の安定も含め従来と同等以上のピー
ニング効果が得られる。なお、液体は、加熱して硬水か
ら軟水に変えることによりピーニング処理前の表面の洗
浄効果を向上させることができる。

【００１２】なお、上記の実施例では、投射材は液体と
一緒に混入機構３に供給するようにしているが、これに
限定されるものではなく、例えば、圧縮空気と一緒にあ
るいは単独で混入機構３に、または、この混入機構３の
下流でノズル２の前位置で供給するようにしても同様の
作用効果が得られる。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、ノズルから噴射される前の被加圧液体に圧縮空気を
混入させるようにしたから、液体を圧縮空気の気流に乗
せてノズルから噴出することができるため、液体および
投射材を噴出させるための動力を大幅に削減させかつそ
の衝突力を安定させることが可能になるなどの優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概略正面図である。

【図２】本発明に係る実験的に求めた空気と液体との容
積比である気液容積比と、圧縮空気と液体との混合物の
噴射による衝突力との相関関係を示すグラフである。

【図３】被加圧液体の圧力とこの圧力による投射材の衝
突力との相関関係について、本発明のピーニング方法の
場合と従来のピーニング方法の場合とを比較した結果を
示す片対数表によるグラフである。

【図４】テストピースの疲労試験について、本発明のピ
ーニング方法の場合と従来のピーニング方法の場合とを
比較した結果を示す片対数表によるグラフである。

【符号の説明】

１ 被加圧液体供給手段 ２ ノズル ３ 混入機構 ４ 投射材供給手段 ５ 流量制御弁 ６ 流量センサ ７ コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルにより被加圧液体を介して粒状の
   投射材を投射して被処理品をピーニング処理するピーニ
   ング方法において、前記ノズルから噴射される前の前記
   被加圧液体に圧縮空気を混入させたことを特徴とするピ
   ーニング方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のピーニング方法におい
   て、前記圧縮空気の圧力と前記液体の圧力とをそれぞれ
   ０．０３〜１．０ＭＰａにし、かつ前記圧縮空気と前記
   液体の容積についての混合割合を、圧縮空気を圧縮しな
   い状態に換算した空気量３０〜１００に対して液体量１
   にしたことを特徴とするピーニング方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のピーニング方法におい
   て、前記投射材のサイズが３０〜８００μｍであること
   を特徴とするピーニング方法。
4. 【請求項４】 ノズルにより被加圧液体を介して粒状の
   投射材を投射して被処理品をピーニング処理するピーニ
   ング装置であって、加圧された液体を供給する被加圧液
   体供給手段１と、この被加圧液体供給手段１からの被加
   圧液体を被処理品に向けて噴射するノズル２と、このノ
   ズル２から噴射される前の被加圧液体に圧縮空気を混入
   させる混入機構３と、前記ノズル２から噴射される前の
   少なくとも被加圧液体に投射材を供給する投射材供給手
   段４と、前記混入機構３に流入される被加圧液体の流量
   を制御する流量制御弁５と、前記混入機構３に供給され
   る圧縮空気の流量を検出する流量センサ６と、この流量
   センサ６の検出結果に基づき予め測定したデータで前記
   流量制御弁５の目標開口度を演算してこの流量制御弁５
   に指令を出すコントローラ７と、を備えたことを特徴と
   するピーニング装置。