WO2020162450A1 - ショットピーニング装置およびショットピーニング方法 - Google Patents

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WO2020162450A1
WO2020162450A1 PCT/JP2020/004115 JP2020004115W WO2020162450A1 WO 2020162450 A1 WO2020162450 A1 WO 2020162450A1 JP 2020004115 W JP2020004115 W JP 2020004115W WO 2020162450 A1 WO2020162450 A1 WO 2020162450A1
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spring
shot
pressing
shot peening
disc spring
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PCT/JP2020/004115
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中込　正
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日本発條株式会社
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    • B24C3/18—Abrasive blasting machines or devices; Plants essentially provided with means for moving workpieces into different working positions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00—Springs
    • F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/32—Belleville-type springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2226/00—Manufacturing; Treatments
    • F16F2226/02—Surface treatments

Definitions

  • the present invention relates to a shot peening apparatus and a shot peening method, and more particularly to a technology for performing shot peening in a state where stress is applied to a spring.
  • Disc springs are used for various purposes such as biasing means and shock absorbing means in the fields of industrial machinery and vehicles.
  • plastic deformation is applied to the tension surface of the disc spring, which is subjected to tensile stress during elastic deformation.
  • compressive residual stress is applied to the tensile surface by plastic deformation, the tensile stress generated during elastic deformation of the disc spring is offset by the compressive residual stress, and it is possible to use even under large stress.
  • Patent Document 1 In order to further increase the stress of the disc spring, it has been proposed that the disc spring be subjected to plastic deformation under stress (for example, Patent Document 1).
  • the disc spring is clamped in the axial direction by a jig to be elastically deformed, and in that state, the tensile surface of the disc spring is plastically deformed by a tool. Then, when the disc spring is unloaded, the tensile surface that was in tensile deformation returns to its original state, and the compressive stress due to the contraction of the tensile surface is added to the compressive residual stress given by plastic deformation, resulting in a larger compressive residual stress. Can be applied to the tensile surface.
  • Patent Document 1 proposes performing shot peening on the disc spring instead of plastically deforming it with a tool. However, Patent Document 1 does not mention how to process a portion covered with a jig that elastically deforms the disc spring.
  • an object of the present invention is to provide a shot peening apparatus and a shot peening method capable of performing shot peening even on a portion covered with a jig that elastically deforms a spring.
  • the shot peening apparatus of the present invention includes a table on which a spring is placed with a bending load acting from one side and the spring is placed on the table, pressing means for compressing the spring between the table, and a shot projected on the spring. And a moving means for relatively moving the spring and the pressing means in a horizontal plane at least between the start of shot peening and the completion of shot peening.
  • the present invention by projecting a shot by relatively moving the spring and the pressing means in the horizontal direction, it is possible to project the shot on the portion covered by the pressing means of the spring. Therefore, compressive residual stress can be uniformly applied to the tension surface of the spring.
  • the pressing means includes a frame body and a plurality of pressing portions that radially extend from the inner peripheral surface of the frame body toward the center. Further, it is preferable to provide an elevating means for moving the table in the vertical direction, and the moving means preferably rotates the spring about an axis line oriented in the vertical direction. According to such an aspect, the portion covered by the pressing portion of the spring can be exposed to the projection means only by rotating the spring. In addition, a series of steps of spring compression ⁇ shot projection ⁇ unloading ⁇ spring rotation ⁇ spring compression ⁇ shot projection ⁇ unloading ⁇ spring D removal is continuously executed by vertically moving the platform by the elevating means and driving the moving means. It is possible and easy to automate. Further, the configuration is simplified when the moving means includes a pinion gear that supports the base and a rack that is meshed with the pinion gear. Further, the pressing means can be composed of a nozzle of the projection means.
  • the pressing means has a first pressing means having a plurality of stages partitioned in the horizontal direction by a frame body, and a first pressing means having a plurality of stages provided in parallel with the first pressing means and partitioned in the horizontal direction by the frame body.
  • the first pressing means includes a plurality of first pressing portions radially extending from the inner circumference of each stage to the center of the stage
  • the second pressing means includes the second pressing means from the inner circumference of each stage. It is preferable that a plurality of second pressing portions radially extend to the center of the second pressing portion, and the second pressing portion is arranged at a position where the projected shapes of the first pressing portion and the spring do not overlap.
  • the shot can be projected onto the portion of the spring covered by the first pressing portion by transporting the spring to the second pressing means. Further, since the first and second pressing means are provided with a plurality of stages, it is possible to perform shot peening on a plurality of springs at a time and improve productivity.
  • the spring is a disc spring
  • the shot projected on the center side of the disc spring is guided by the guide portion and is projected on a portion other than the hole portion of the disc spring, so that the efficiency of shot peening is enhanced.
  • the pressing means includes two rods that are parallel to each other, the projection means intermittently projects the shots onto the spring, and the moving means rotates the spring around an axis line that is oriented vertically while the shot projection is stopped. It can be rotated so that the shot is projected onto the entire surface of the spring.
  • the structure of the pressing means is greatly simplified.
  • the pressing means is provided with a plurality of rods radially connected to the outer circumference of the supporting column, the projection means projects the shots intermittently on the spring, and the moving means moves the springs while the projection of the shots is stopped.
  • the shot can be projected onto the entire surface of the spring by rotating it around an axis that faces the vertical direction.
  • a plurality of recesses may be provided on the outer edge of the tension surface of the spring, and the pressing means may be configured to engage with the recesses.
  • the outer peripheral surface of the spring can be machined to smooth the outer peripheral surface after shot peening, and the machined outer peripheral surface can be subjected to shot peening.
  • the table and the moving means are conveyors that convey springs
  • the pressing means are rollers that press the springs from above
  • the conveyor can be provided with an engaging portion that engages with holes provided in the springs.
  • the spring can then be compressed between the roller and the conveyor as the spring passes through the roller.
  • the projection means projects the shot on the spring compressed at the position behind and in the direction of advance of the conveyor with respect to the roller.
  • the present invention can be applied to springs such as disc springs and leaf springs.
  • shot peening can be applied to a portion covered with a jig that elastically deforms a spring, and a compressive residual stress can be evenly applied to the entire tensile surface of the spring.
  • (A) is the partial crushing side view
  • (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • (A) is a partially crushed side view
  • (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • (A) is the partial crushing side view
  • (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • It is a side view which shows 6th Embodiment of this invention.
  • It is a top view and a side view showing a 7th embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1
  • (A) is a side view showing the shot peening apparatus of the first embodiment
  • (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • reference numeral 1 is a frame.
  • a piston cylinder (elevating means) 2 having a piston 2a directed upward is attached to the frame 1, and a head 3 is attached to an upper end of the piston 2a.
  • a table 7 is attached to the upper surface of the head 3, and a disc spring D is placed on the upper surface of the table 7 with its tension surface Da facing upward.
  • a pressing jig (pressing means) 10 attached to the frame 1 is arranged above the table 7.
  • the pressing jig 10 includes a rectangular frame body 11 and a plurality of (six in this embodiment) pressing portions 12 that radially extend from the inner peripheral surface of the frame body 11 toward the center. .. Above the pressing jig 10, a projection mechanism 14 that projects the shot downward is arranged.
  • Reference numeral 15 in the figure is a robot hand (moving means) for transporting the disc spring D. ..
  • the disc spring D is placed by the robot hand 15 on the table 7 with the tension surface Da facing upward.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is raised, and the disc spring D is pressed against the pressing jig 10 and compressed.
  • the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D.
  • the shot passes through the gap between the pressing portions 12 and collides with the tension surface Da of the disc spring D.
  • a predetermined coverage for example, 100% or more
  • the projection is stopped, the piston 2a of the piston cylinder 2 is lowered, and the disc spring D is unloaded.
  • the disc spring D is rotated by a predetermined angle (for example, 30°) by the robot hand 15.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is raised, the disc spring D is pressed against the pressing jig 10 and compressed again.
  • the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D.
  • the shot projection is continued until a predetermined coverage (for example, 100% or more) is obtained in the portion covered by the pressing portion 12 of the disc spring D.
  • the disc spring D for which the shot peening is completed is taken out from the table 7 by the robot hand 15, the next disc spring D is placed on the table 7, and the same steps as above are repeated.
  • the disc spring D and the pressing jig 10 are relatively moved in the horizontal plane to project a shot, so that the disc spring D is covered by the pressing portion 12 of the pressing jig 10.
  • the shot can be projected on the part where it was. Therefore, compressive residual stress can be evenly applied to the tension surface Da of the disc spring D.
  • the pressing jig 10 includes the frame body 11 and the plurality of pressing portions 12 that radially extend from the inner peripheral surface of the frame body 11 toward the center.
  • the portion of the disc spring D covered by the pressing portion 12 can be exposed to the projection mechanism 14 simply by rotating the tool 10.
  • the disc spring D compression ⁇ shot projection ⁇ unloading ⁇ disc spring D rotation ⁇ disc spring D compression ⁇ shot projection ⁇ unloading ⁇ disc spring D removal is executed continuously and can be easily automated.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is lowered, but the piston 2a is kept raised (the disc spring D is compressed). It is also possible to rotate the disc spring D by the robot hand 15 (as it is). When rotating the disc spring D, the first shot peening may be stopped and then rotated, or the disc spring D may be rotated while performing shot peening. Further, a guide portion 43 as shown in FIG. 3 described later can be provided at the center of the pressing portion 12.
  • a first pressing jig 20 and a second pressing jig 30 each having a plurality of stages (three in this embodiment) are arranged in parallel, and other configurations are the same as those of the first embodiment. Things are provided on each stage.
  • the first and second pressing jigs 20 and 30 are attached to the frame 1.
  • the first pressing jig 20 is provided with two crosspiece members 21a between the parts forming the long sides of the rectangular frame 21 to provide three stages 20a,.... ing.
  • a plurality of (six in this embodiment) pressing portions 22 radially extend from the frame 21 and the crosspiece member 21a toward the center of the stage 20a.
  • the two crosspiece members 31a are provided between the long sides of the rectangular frame 31 to form the three stages 30a,. It is provided.
  • a plurality of (six in this embodiment) pressing portions 32 radially extend from the frame 31 and the crosspiece member 31a toward the center of the stage 20a. The phase of the pressing portion 32 is shifted from the pressing portion 22 of the pressing jig 20 by 30°.
  • reference numeral 25 in the figure denotes a transfer mechanism (moving means) for conveying the disc spring D.
  • the two arms of the transfer mechanism 25 can be moved toward and away from each other, and can be moved in the vertical direction (direction orthogonal to the paper surface) and the horizontal direction (vertical direction in FIG. 2).
  • the transfer mechanism 25 mounts the three disc springs D,... On the table 7,... Below the first pressing jig 20 with the tension surfaces Da,.
  • the pistons 2a,... Of the piston cylinders 2,... are raised and the three disc springs D,.
  • the shots are projected from the projection mechanism 14,... To the disc springs D,.
  • the shot passes between the pressing portions 22 and collides with the tension surface Da of the disc spring D.
  • a predetermined coverage for example, 100% or more
  • the projection is stopped, and the pistons 2a,. Unload.
  • the three disc springs D,... Are simultaneously grasped by the two arms of the transfer mechanism 25, conveyed to the second pressing jig 30, and placed on the table 7,... Below the stages 30a. ..
  • the pistons 2a,... Of the piston cylinders 2,... are raised and the disc springs D,.
  • the shots are projected from the projection mechanism 14,... To the disc springs D,.
  • the shot passes between the pressing portions 32 and collides with the tension surface Da of the disc spring D.
  • the projection of the shot is continued until a predetermined coverage (for example, 100% or more) is obtained on the portion of the disc spring D,... Covered by the pressing portion 22, of the first pressing jig 20.
  • the disc springs D,... After the shot peening is completed are taken out from the bases 7,... By the transfer mechanism 25, and the next disc springs D,. The process is repeated.
  • the second pressing jig 30 since the second pressing jig 30 has the pressing portion 32 whose phase is different from the pressing portion 22 of the first pressing jig 20 by 30°, the disc spring D, A shot can be projected onto the portion covered by the pressing portion 22 of. Therefore, compressive residual stress can be uniformly applied to the tension surfaces Da,... Of the disc springs D,.
  • the second embodiment by conveying the disc springs D,... To the second pressing jig 30, it is possible to project a shot onto the portion of the disc springs D,. , The disc springs D,... Can be moved relative to the first pressing jig 20 in a horizontal plane by a simple operation of the transfer mechanism 25 without using the robot hand 15 as in the first embodiment. Further, in the second embodiment, the plurality of stages 20a,... 30a,... Are provided on the first and second pressing members 20, 30, so that the plurality of disc springs D,. It is possible to improve productivity.
  • FIG. 3 (A) is a side view showing the shot peening apparatus of the third embodiment, and (B) is an arrow B direction arrow view of (A).
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • a pinion gear (moving means) 5 is attached to the upper end of the head 3 via a bearing 4, and a rack 6 is meshed with the pinion gear 5.
  • the rack 6 is movable in a tangential direction of the pinion gear 5 (a direction orthogonal to the paper surface), whereby the pinion gear 5 rotates.
  • the table 7 is attached to the upper surface of the pinion gear 5, and the disc spring D is placed on the upper surface of the table 7 with its tension surface Da facing upward.
  • a nozzle (pressing means) 40 of the injection mechanism 14 attached to the frame 1 is arranged above the table 7.
  • the nozzle 40 has a substantially ring-shaped frame body 41 that is slightly reduced in diameter upward, and a plurality of nozzles radially extending from the inner peripheral surface of the lower end of the frame body 41 toward the center (six in this embodiment). ), and a guide portion 43 extending upward in a conical shape from the center of the pressing portion 42.
  • the transfer mechanism 45 places the disc spring D on the table 7 so that the tension surface Da faces upward.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is raised, and the disc spring D is pressed against the pressing jig 40 and compressed.
  • the teeth of the pinion gear 5 slide on the teeth of the rack 6.
  • the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D.
  • the shot collides with the disc spring D while passing between the pressing portions 42, and the shot projected on the center side of the disc spring D is guided by the guide portion 43 and projected onto a portion other than the hole portion of the disc spring D. .. Therefore, the efficiency of shot peening is improved.
  • the projection After projecting a shot until a predetermined coverage (for example, 100% or more) occurs on the disc spring D, the projection is stopped, the piston 2a of the piston cylinder 2 is lowered, and the disc spring D is unloaded. At this time, the teeth of the pinion gear 5 slide on the teeth of the rack 6. Next, the rack 6 is moved to rotate the pinion gear 5 by a predetermined angle (for example, 30°). Then, the piston 2a of the piston cylinder 2 is raised, and the disc spring D is pressed against the pressing jig 40 and compressed. In this state, the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D. The shot projection is continued until a predetermined coverage (for example, 100% or more) is generated in the portion covered by the pressing portion 42 of the disc spring D.
  • a predetermined coverage for example, 100% or more
  • the disc spring D and the nozzle 40 are relatively moved in the horizontal plane to project a shot, so that the portion of the disc spring D covered by the pressing portion 42 of the nozzle 40 is exposed. A shot can be projected. Therefore, compressive residual stress can be evenly applied to the tension surface Da of the disc spring D.
  • the table 7 is rotated by the pinion gear 5 and the rack 6, so that the robot hand 15 that rotates the disc spring D has a complicated structure and the second pressing jig as in the second embodiment. It is possible to move the disc spring D relative to the first pressing jig 20 with a simple configuration without the need for 30.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 when the base 7 is rotated relative to the nozzle 40, the piston 2a of the piston cylinder 2 is lowered, but the piston 2a is kept raised (the disc spring D is kept compressed). )
  • the table 7 can be rotated by the pinion gear 5 and the rack 6 while the shot is being projected.
  • the first shot peening may be stopped and then rotated.
  • the pressing jig 50 is composed of two parallel rods attached to the frame 1, and the other structures are the same as those of the first embodiment.
  • the operation of the shot peening apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5.
  • the disc spring D is placed by the robot hand 15 on the table 7 with the tension surface Da facing upward.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is raised and the disc spring D is pressed against the pressing jig 50 to compress it.
  • the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D.
  • the shot projected onto the disc spring D is projected onto a portion of the disc spring D other than the portion covered with the pressing jig 50.
  • the projection is stopped, the piston 2a of the piston cylinder 2 is lowered, and the disc spring D is unloaded.
  • the disc spring D is rotated by a predetermined angle (for example, 60°) in FIG. 5A by the robot hand 15.
  • the pressing jig 50 is shown rotated for convenience of explanation. As shown in FIG. 5B, on the tension surface Da of the disc spring D, the portion covered by the pressing jig 50 remains as the unshot peening portion Db.
  • the piston 2a of the piston cylinder 2 is lifted, the disc spring D is pressed against the pressing jig 50 and compressed again.
  • the projection mechanism 14 projects a shot toward the disc spring D.
  • the shot projection is continued until a predetermined coverage (for example, 100% or more) is obtained in the portion covered by the pressing jig 50 of the disc spring D in the first shot peening.
  • a predetermined coverage for example, 100% or more
  • the disc spring D is rotated in the same direction by a predetermined angle (for example, 60°) in the same manner as above.
  • a predetermined angle for example, 60°
  • the unshot shot peened portion Dc is completely exposed from the pressing jig 50, and a shot is projected from the projection mechanism 14 in this state. Then, when the shot peening is completed, the disc spring D is taken out of the table 7 by the robot hand 15.
  • the disc spring D and the pressing jig 50 are relatively moved in the horizontal plane to project a shot, so that the portion of the disc spring D covered by the pressing jig 50 is exposed. A shot can be projected. Therefore, compressive residual stress can be evenly applied to the tension surface Da of the disc spring D.
  • shot peening can be performed on all the pulling surfaces by rotation of the disc spring D while using the pressing jig 50 having an extremely simple structure of two round bars, which reduces equipment costs. can do.
  • FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the fourth embodiment.
  • the pressing jig 60 is provided with four round bars 61 arranged in a cross shape and a vertically extending support column 62 connecting the round bars at their ends.
  • the columns 62 are attached to the frame.
  • the injection mechanism 64 is arranged at a position avoiding the support column 62.
  • shots are intermittently projected from the projection mechanism 64 onto the disc spring D, and the disc spring D is moved along its axis while the shot projection is stopped. It is rotated around and a shot is projected onto the entire pulling surface Da of the disc spring D. Therefore, compressive residual stress can be evenly applied to the tension surface Da of the disc spring D.
  • one projection mechanism 64 is provided in the above modification, two or more projection mechanisms 64 may be provided.
  • a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the fifth embodiment differs from the third embodiment only in the pressing jig 70. Therefore, in the following description, only the pressing jig 70 will be described, and the other components will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the pressing jig 70 includes a bracket 71 attached to the frame 1.
  • the brackets 71 are arranged at a plurality of locations (four locations in this embodiment) around the disc spring D at equal intervals in the circumferential direction.
  • a claw 73 is attached to each bracket 71 via a holder 72. The projected shape of the claw 73 overlaps with the edge of the disc spring D.
  • the pinion gear 5 and the rack 6 are driven to rotate the disc spring D, while the projection mechanism 14 causes the disc spring D to move. Project a shot. Therefore, the shot can be projected onto the entire tension surface Da of the disc spring D, and the compressive residual stress can be uniformly applied to the tension surface Da of the disc spring D.
  • the compression and unloading of the disc spring D can be repeated to intermittently project shots on the disc spring D.
  • the pressing jig 80 includes a bracket 81 attached to the frame 1 (see FIG. 7).
  • the brackets 81 are arranged at a plurality of locations (four locations in this embodiment) around the disc spring D at equal intervals in the circumferential direction.
  • a push piece 83 extending in the vertical direction is attached to each bracket 81.
  • a step portion 83a is formed by cutting out the surface facing the disc spring D.
  • a concave portion Dd that is turned in the circumferential direction is formed so as to engage with the step portion 83a of the pressing piece 83.
  • the lower portion of the recess Dd of the disc spring D is machined to be smooth.
  • the outer peripheral surface is subjected to shot peening while rotating the disc spring D.
  • shot peening can also be applied to the inner peripheral surface of the hole of the disc spring D.
  • the pressing jig 80 does not cover the tension surface Da of the disc spring D, shot peening is applied to the entire surface of the tension surface Da by the first shot peening to uniformly impart the compressive residual stress. can do.
  • the roller 90 serves as a pressing unit
  • the belt conveyor (conveyor) 91 serves as a base and a pressing unit.
  • a rotatable roller 90 is arranged above the belt conveyor 91.
  • the roller 90 can also be rotated at the same peripheral speed as the belt conveyor 91.
  • a pin 92 is attached to the belt conveyor 91.
  • the pin 92 engages with the hole De of the disc spring D to prevent the disc spring D from shifting from the belt conveyor 91.
  • the distance between the lower surface of the roller 90 and the belt conveyor 91 is set shorter than the thickness of the disc spring D in the unloaded state. Therefore, when the disc spring D is located below the roller 90, it is in a compressed state.
  • the belt conveyor 91 When the predetermined coverage is obtained at the rear side of the disc spring D in the traveling direction by shot peening, the belt conveyor 91 is driven. Then, as shown in FIG. 9E, when the edge of the hole De of the disc spring D on the rear side in the traveling direction comes under the roller 90, the belt conveyor 91 is stopped and shot from the projection mechanism 14. Is projected toward a range B on the front side in the traveling direction of the roller 90. When a predetermined coverage is obtained at the front side of the disc spring D in the traveling direction by shot peening, the belt conveyor 91 is driven to take out the disc spring D from the belt conveyor 91.
  • the shot can be projected onto the entire pulling surface Da under the stress load on the disc spring D by the extremely simple structure of the belt conveyor 91 and the roller 90, so that the equipment cost is significantly increased. Can be reduced to
  • the belt conveyor 91 is operated intermittently, but shot peening can be performed while operating continuously.
  • the roller 90 may be configured to be movable in the vertical direction, and when the disc spring D reaches the position shown in FIG. 9D, the roller 90 may be lowered to compress the disc spring D.
  • the present invention can apply a high residual compression stress to the entire tensile surface of the spring, and thus can be used in the field of springs used for high stress.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Springs (AREA)

Abstract

【課題】ばねに弾性変形を与える治具で覆われていた部分にもショットピーニングを施すことができるショットピーニング装置を供する。 【解決手段】フレーム１にピストン２ａを上方へ向けたピストンシリンダ２を取り付け、ピストン２ａの上端に、ヘッド３を取り付け、ヘッド３の上面に、皿ばねＤがその引張り面Ｄａを上方へ向けて載置される台７を取り付けている。　台７の上方に押圧治具１０を配置し、押圧治具１０は、矩形状をなす枠体１１と、この枠体１１の内周面から放射状をなして中心に向けて延びる複数の押圧部１２を備えている。この押圧治具１０の上方に、ショットを下方に向けて投射する投射機構１４を配置し、皿ばねＤを回転させるロボットハンド１５を備えている。

Description

ショットピーニング装置およびショットピーニング方法
　本発明は、ショットピーニング装置およびショットピーニング方法に係り、特に、ばねに応力を負荷した状態でショットピーニングを行う技術に関する。
　皿ばねは、産業用機械や車両等の分野において付勢手段や衝撃緩衝手段等の各種用途に使用されている。近年、上記のような装置の軽量化の要請に伴い、高応力な皿ばねへの要求が高まってきている。そのため、従来より弾性変形時に引張り応力が作用する皿ばねの引張り面に塑性変形を与えることが行われている。塑性変形によって引張り面に圧縮残留応力を付与することにより、皿ばねの弾性変形時に生じる引張応力を圧縮残留応力によって相殺し、大きな応力下でも使用可能となる。
　皿ばねのさらなる高応力化を図るために、皿ばねに応力を負荷した状態で塑性変形を与えることが提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、皿ばねを治具で軸線方向に締め付けて弾性変形させ、その状態で皿ばねの引張り面に工具で塑性変形を与えている。そして、皿ばねに対して除荷すると、引張り変形していた引張り面が元に戻り、塑性変形によって付与された圧縮残留応力に引張り面が収縮することによる圧縮応力が加わり、より大きな圧縮残留応力を引張り面に付与することができる。
特開２００８－２６８３号公報
　特許文献１では、皿ばねに工具で塑性変形する代わりに、ショットピーニングを行うことが提案されている。しかしながら、特許文献１では、皿ばねに弾性変形を与える治具で覆われていた部分をどのように処理するのかについて触れられていない。
　したがって、本発明は、ばねに弾性変形を与える治具で覆われていた部分にもショットピーニングを施すことができるショットピーニング装置およびショットピーニング方法を提供することを目的としている。
　本発明のショットピーニング装置は、片側から曲げ荷重が作用するばねの引張り面を上にして該ばねを載置する台と、ばねを台との間で圧縮する押圧手段と、ばねにショットを投射する投射手段と、少なくともショットピーニングの開始からショットピーニングの完了までの間にばねと押圧手段とを水平面内で相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、ばねと押圧手段とを水平方向に相対移動させてショットを投射することにより、ばねの押圧手段によって覆われていた部分にショットを投射することができる。したがって、ばねの引張り面に満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　押圧手段は、枠体と、枠体の内周面から中心に向かって放射状に延びる複数の押圧部を備えることが望ましい。また、台を上下方向に移動させる昇降手段を備え、移動手段は、ばねを上下方向を向く軸線を中心に回転させることが望ましい。このような態様によれば、ばねを回転させるだけでばねの押圧部で覆われていた部分を投射手段に対して露出させることができる。また、昇降手段による台の上下動と移動手段の駆動により、ばね圧縮→ショット投射→除荷→ばね回転→ばね圧縮→ショット投射→除荷→ばねＤ取出しという一連の工程を連続して実行することが可能となり、簡単に自動化することができる。また、移動手段は、台を支持するピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合わされたラックを備えていると構成が簡略化される。さらに、押圧手段は、投射手段のノズルで構成することができる。
　また、押圧手段は、枠体によって水平方向に区画された複数のステージを有する第１押圧手段と、前記第１押圧手段に併設され、枠体によって水平方向に区画された複数のステージを有する第２押圧手段とを備え、第１押圧手段は、各ステージの内周から該ステージの中心へ放射状に延びる複数の第１押圧部を備え、第２押圧手段は、各ステージの内周から該ステージの中心へ放射状に延びる複数の第２押圧部を備え、第２押圧部は、第１押圧部とばねにおける投影形状が重複しない位置に配置されていることを好適な態様とする。
　このような態様によれば、ばねを第２押圧手段に搬送することでばねの第１押圧部で覆われていた部分にショットを投射することができる。また、第１、第２押圧手段に複数のステージを設けているから、一度に複数のばねにショットピーニングを施すことができ、生産性を向上させることができる。
　ばねが皿ばねである場合には、押圧部の中心に円錐状をなして上方へ向かって延びるガイド部を設けることが望ましい。このような態様では、皿ばねの中央側に投射されたショットは、ガイド部にガイドされて皿ばねの孔部以外に投射されるから、ショットピーニングの効率が高められる。
　押圧手段は互いに平行な２本の棒を備え、投射手段は、ばねに間欠的にショットを投射し、移動手段は、ショットの投射が停止している間にばねを上下方向を向く軸線周りに回転させ、ばねの全面にショットが投射されるようにすることができる。このような態様では、押圧手段の構成が非常に単純化される。
　また、押圧手段は支柱の外周に放射状に接続された複数の棒を備え、投射手段は、ばねに間欠的にショットを投射し、移動手段は、ショットの投射が停止している間にばねを上下方向を向く軸線周りに回転させ、ばねの全面にショットが投射されるようにすることができる。
　また、ばねの引張り面の外縁部に複数の凹部を備え、押圧手段は、凹部に係合する態様とすることができる。この場合、ショットピーニング後にばねの外周面を機械加工して外周面を平滑にすることができ、また、機械加工した外周面にショットピーニングを施すこともできる。
　台および移動手段はばねを搬送するコンベアであり、押圧手段はばねを上方から押圧するローラであり、コンベアは、ばねに設けた孔と係合する係合部を備えることができる。そして、ばねがローラを通過する際にローラとコンベアとの間でばねを圧縮することができる。この場合において、投射手段は、ローラに対してコンベアの進行方向後方および進行方向前方の位置において圧縮されたばねにショットを投射すると好適である。
　本発明は皿ばねや板ばねなどのばねに適用可能である。
　本発明によれば、ばねに弾性変形を与える治具で覆われていた部分にもショットピーニングを施すことができ、ばねの引張り面の全体に亘って満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
本発明の第１実施形態を示す図であり、（Ａ）はその一部破砕側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視である。 本発明の第２実施形態を示す平面図である。 本発明の第３実施形態を示す図であり、（Ａ）はその一部破砕側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視である。 本発明の第４実施形態を示す側面図である。 本発明の第４実施形態を示す平面図である。 本発明の第４実施形態の変更例を示す平面図である。 本発明の第５実施形態を示す図であり、（Ａ）はその一部破砕側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視である。 本発明の第６実施形態を示す側面図である。 本発明の第７実施形態を示す平面図および側面図である。
（１）第１実施形態
　図１を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１において（Ａ）は第１実施形態のショットピーニング装置を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視である。図１において符号１はフレームである。フレーム１にはピストン２ａを上方へ向けたピストンシリンダ（昇降手段）２が取り付けられ、ピストン２ａの上端には、ヘッド３が取り付けられている。ヘッド３の上面には、台７が取り付けられ、台７の上面に皿ばねＤがその引張り面Ｄａを上方へ向けて載置される。
　台７の上方にはフレーム１に取り付けられた押圧治具（押圧手段）１０が配置されている。押圧治具１０は、矩形状をなす枠体１１と、この枠体１１の内周面から放射状をなして中心に向けて延びる複数（この実施形態では６個）の押圧部１２を備えている。この押圧治具１０の上方には、ショットを下方に向けて投射する投射機構１４が配置されている。なお、図中符号１５は皿ばねＤを搬送するロボットハンド（移動手段）である。　
　次に、上記構成のショットピーニング装置の動作を説明する。
　先ず、ロボットハンド１５によって皿ばねＤを引張り面Ｄａが上方を向くようにして台７の上に載置する。次に、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具１０に押圧して圧縮する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。ショットは、押圧部１２どうしの隙間を通過して皿ばねＤの引張り面Ｄａに衝突する。皿ばねＤに所定のカバレージ（例えば１００％以上）が得られるまでショットの投射を行ったら投射を停止し、ピストンシリンダ２のピストン２ａを下降させて皿ばねＤから除荷する。次に、ロボットハンド１５によって皿ばねＤを所定角度（例えば３０°）回転させる。
　次いで、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具１０に押圧して再度圧縮する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。ショットの投射は、皿ばねＤの押圧部１２によって覆われていた部分に所定のカバレージ（例えば１００％以上）が得られるまで続けられる。そして、ショットピーニングが完了した皿ばねＤはロボットハンド１５により台７の上から取り出され、次の皿ばねＤが台７の上に載置されて上記と同様の工程が繰り返される。
　上記構成のショットピーニング装置にあっては、皿ばねＤと押圧治具１０とを水平面内で相対移動させてショットを投射することにより、皿ばねＤの押圧治具１０の押圧部１２によって覆われていた部分にショットを投射することができる。したがって、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記実施形態においては、押圧治具１０を枠体１１と枠体１１の内周面から放射状をなして中心に向けて延びる複数の押圧部１２を備えて構成しているので、押圧治具１０を回転させるだけで皿ばねＤの押圧部１２で覆われていた部分を投射機構１４に対して露出させることができる。そして、ピストンシリンダ２のピストン２ａの上下動とロボットハンド１５の駆動により、皿ばねＤ圧縮→ショット投射→除荷→皿ばねＤ回転→皿ばねＤ圧縮→ショット投射→除荷→皿ばねＤ取出しという一連の工程が連続して実行され、簡単に自動化することができる。
　なお、上記実施形態１では、皿ばねＤを押圧治具１０に対して相対回転させるに際して、ピストンシリンダ２のピストン２ａを下降させているが、ピストン２ａを上昇させたまま（皿ばねＤを圧縮したまま）ロボットハンド１５によって皿ばねＤを回転させることもできる。その皿ばねＤを回転させるに際しては、１回目のショットピーニングを停止してから回転させてもよく、あるいは、ショットピーニングを行いながら回転させてもよい。また、押圧部１２の中央部に、後述する図３に示すようなガイド部４３を設けることもできる。
（２）第２実施形態
　図２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態は、複数（この実施形態では３つ）のステージを有する第１押圧治具２０および第２押圧治具３０を並列に並べたもので、その他の構成は第１実施形態と同等のものがそれぞれのステージに設けられている。それら第１、第２押圧治具２０，３０は、フレーム１に取り付けられている。
　図２（Ａ）に示すように、第１押圧治具２０は、長方形状の枠体２１の長辺をなす部分の間に２つの桟部材２１ａを架設して３つのステージ２０ａ，…を設けている。そして、枠体２１および桟部材２１ａから複数（この実施形態では６つ）の押圧部２２がステージ２０ａの中心に向かって放射状に延びている。
　一方、第１押圧治具２０に隣接する第２押圧治具３０は、長方形状の枠体３１の長辺をなす部分の間に２つの桟部材３１ａを架設して３つのステージ３０ａ，…を設けている。そして、枠体３１および桟部材３１ａから複数（この実施形態では６つ）の押圧部３２がステージ２０ａの中心に向かって放射状に延びている。この押圧部３２は、押圧治具２０の押圧部２２に対して位相が３０°ずれている。なお、図中符号２５は皿ばねＤを搬送するためのトランスファー機構（移動手段）である。トランスファー機構２５の２本のアームは、互いの方向に接近離間可能かつ上下方向（紙面と直交する方向）および水平方向（図２において上下方向）へ移動可能とされている。
　次に、図１（Ａ）と図２を参照して上記構成のショットピーニング装置の動作を説明する。先ず、トランスファー機構２５によって３つの皿ばねＤ，…を引張り面Ｄａ，…が上方を向くようにして第１押圧治具２０の下方の台７，…の上に載置する。次に、ピストンシリンダ２，…のピストン２ａ，…を上昇させ、３つの皿ばねＤ，…を第１押圧治具２０に同時に押圧して圧縮する。この状態で投射機構１４，…からショットを皿ばねＤ，…に向けて投射する。ショットは、押圧部２２どうしの間を通って皿ばねＤの引張り面Ｄａに衝突する。皿ばねＤ，…に所定のカバレージ（例えば１００％以上）が得られるまでショットの投射を行ったら投射を停止し、ピストンシリンダ２，…のピストン２ａ，…を下降させて皿ばねＤ，…から除荷する。次に、トランスファー機構２５の２つのアームによって３つの皿ばねＤ，…を同時に把持し、第２押圧治具３０へ搬送してステージ３０ａ，…の下方の台７，…の上に載置する。
　次いで、ピストンシリンダ２，…のピストン２ａ，…を上昇させ、皿ばねＤ，…を第２押圧治具３０に押圧して再度圧縮する。この状態で投射機構１４，…からショットを皿ばねＤ，…に向けて投射する。ショットは、押圧部３２どうしの間を通って皿ばねＤの引張り面Ｄａに衝突する。ショットの投射は、皿ばねＤ，…の第１押圧治具２０の押圧部２２，…によって覆われていた部分に、所定のカバレージ（例えば１００％以上）が得られるまで続けられる。そして、ショットピーニングが完了した皿ばねＤ，…はトランスファー機構２５により台７，…の上から取り出され、次の皿ばねＤ，…が台７，…の上に載置されて上記と同様の工程が繰り返される。
　上記構成のショットピーニング装置にあっては、第２押圧治具３０が第１押圧治具２０の押圧部２２に対して位相が３０°異なる押圧部３２を有しているから、皿ばねＤ，…の押圧部２２で覆われていた部分にショットを投射することができる。したがって、皿ばねＤ，…の引張り面Ｄａ，…に満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記第２実施形態では、皿ばねＤ，…を第２押圧治具３０に搬送することで皿ばねＤ，…の押圧部２２で覆われていた部分にショットを投射することができるから、第１実施形態のようなロボットハンド１５を用いずにトランスファー機構２５の単純な動作で皿ばねＤ，…を第１押圧治具２０に対して水平面内で相対移動させることができる。さらに、上記第２実施形態では、第１、第２押圧部材２０，３０に複数のステージ２０ａ，…３０ａ，…を設けているから、一度に複数の皿ばねＤ，…にショットピーニングを施すことができ、生産性を向上させることができる。
（３）第３実施形態
　次に図３を参照して本発明の第３実施形態を説明する。図３において（Ａ）は第３実施形態のショットピーニング装置を示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視である。この第３実施形態において前記第１実施形態と同等の構成要素には同符号を付してその説明を省略する。
　図３においてヘッド３の上端には、ベアリング４を介してピニオンギヤ（移動手段）５が取り付けられ、ピニオンギヤ５にはラック６が噛み合わされている。ラック６はピニオンギヤ５の接線方向（紙面と直交する方向）に移動可能とされ、これによってピニオンギヤ５は回転する。第１実施形態と同様に、ピニオンギヤ５の上面には、台７が取り付けられ、台７の上面に皿ばねＤがその引張り面Ｄａを上方へ向けて載置される。
　台７の上方にはフレーム１に取り付けられた射出機構１４のノズル（押圧手段）４０が配置されている。ノズル４０は、略リング状をなし上方へ向かって僅かに縮径する枠体４１と、この枠体４１の下端内周面から放射状をなして中心に向けて延びる複数（この実施形態では６個）の押圧部４２と、押圧部４２の中心から円錐状をなして上方へ延びるガイド部４３とを備えている。
　次に、上記構成のショットピーニング装置の動作を説明する。
　先ず、トランスファー機構４５によって皿ばねＤを引張り面Ｄａが上方を向くようにして台７の上に載置する。次に、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具４０に押圧して圧縮する。このとき、ピニオンギヤ５の歯はラック６の歯に対して摺動する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。ショットは、押圧部４２どうしの間を通って皿ばねＤに衝突し、皿ばねＤの中央側に投射されたショットは、ガイド部４３にガイドされて皿ばねＤの孔部以外に投射される。したがって、ショットピーニングの効率が高められる。
　皿ばねＤに所定のカバレージ（例えば１００％以上）が生じるまでショットの投射を行ったら投射を停止し、ピストンシリンダ２のピストン２ａを下降させて皿ばねＤから除荷する。このとき、ピニオンギヤ５の歯はラック６の歯に対して摺動する。次に、ラック６を移動させてピニオンギヤ５を所定角度（例えば３０°）回転させる。そして、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具４０に押圧して圧縮する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。ショットの投射は、皿ばねＤの押圧部４２によって覆われていた部分に所定のカバレージ（例えば１００％以上）が生じるまで続けられる。
　上記構成のショットピーニング装置にあっては、皿ばねＤとノズル４０とを水平面内で相対移動させてショットを投射することにより、皿ばねＤのノズル４０の押圧部４２によって覆われていた部分にショットを投射することができる。したがって、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記第３実施形態においては、台７がピニオンギヤ５とラック６によって回転させるから、皿ばねＤを回転させるロボットハンド１５の複雑な構成や、第２実施形態のような第２押圧治具３０を必要とせず、簡単な構成で皿ばねＤを第１押圧治具２０に対して相対移動させることができる。
　なお、上記第３実施形態では、台７をノズル４０に対して相対回転させるに際して、ピストンシリンダ２のピストン２ａを下降させているが、ピストン２ａを上昇させたまま（皿ばねＤを圧縮したまま）ショットを投射している状態で、ピニオンギヤ５およびラック６によって台７を回転させることもできる。その台８を回転させるに際しては、１回目のショットピーニングを停止してから回転させてもよい。
（４）第４実施形態　
　図４および図５を参照して本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態は、押圧治具５０をフレーム１に取り付けられた互いに平行な２本の丸棒で構成したもので、その他の構成は第１実施形態と同等のものが設けられている。
　次に、上記構成のショットピーニング装置の動作を図１、図４および図５を参照して説明する。先ず、ロボットハンド１５によって皿ばねＤを引張り面Ｄａが上方を向くようにして台７の上に載置する。次に、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具５０に押圧して圧縮する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。この場合、皿ばねＤに投射されたショットは、皿ばねＤの押圧治具５０で覆われた部分以外の部分に投射される。
　皿ばねＤに所定のカバレージ（例えば１００％以上）が生じるまでショットの投射を行ったら投射を停止し、ピストンシリンダ２のピストン２ａを下降させて皿ばねＤから除荷する。次に、ロボットハンド１５によって皿ばねＤを図５（Ａ）において所定角度（例えば６０°）回転させる。なお、図５（Ｂ），（Ｃ）においては、説明の便宜上押圧治具５０を回転させて記載している。図５（Ｂ）に示すように、皿ばねＤの引張り面Ｄａには、押圧治具５０によって覆われていた部分が未ショットピーニング部Ｄｂとして残っている。
　次いで、ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させ、皿ばねＤを押圧治具５０に押圧して再度圧縮する。この状態で投射機構１４からショットを皿ばねＤに向けて投射する。ショットの投射は、１回目のショットピーニングにおいて皿ばねＤの押圧治具５０によって覆われていた部分に、所定のカバレージ（例えば１００％以上）が得られるまで続けられる。このようにして２回目のショットピーニングが終了すると、上記と同様にして皿ばねＤを同じ方向へ所定角度（例えば６０°）回転させる。その状態を図５（Ｃ）に示す。上記２回のショットピーニングにより、未ショットピーニング部Ｄｃは押圧治具５０から完全に露出され、その状態で投射機構１４からショットが投射される。そして、ショットピーニングが完了すると、皿ばねＤはロボットハンド１５によって台７から取り出される。
　上記構成のショットピーニング装置にあっては、皿ばねＤと押圧治具５０とを水平面内で相対移動させてショットを投射することにより、皿ばねＤの押圧治具５０によって覆われていた部分にショットを投射することができる。したがって、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記第４実施形態では、２本の丸棒という極めて簡単な構成の押圧治具５０を用いながら皿ばねＤの回転によって引張り面の全てにショットピーニングを施すことができ、設備費用を低減することができる。
　図６は上記第４実施形態の変更例を示す図である。この変更例では、押圧治具６０は、十字状に配置した４本の丸棒６１と、それら丸棒を端部で連結する鉛直方向に延びる支柱６２とを備えている。なお、支柱６２はフレームに取り付けられている。この変更例では、射出機構６４は、支柱６２を避けた位置に配置されている。
　上記構成のショットピーニング装置においては、前記第４実施形態と同様に、投射機構６４から皿ばねＤにショットを間欠的に投射し、ショットの投射が停止している間に皿ばねＤをその軸線周りに回転させ、皿ばねＤの引張り面Ｄａの全面にショットを投射する。したがって、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。なお、上記変更例では、投射機構６４を１つ設けているが、２以上設けることも可能である。
（５）第５実施形態
　図７を参照して本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態は前記第３実施形態に対して押圧治具７０のみが異なっている。よって、以下の説明においては押圧治具７０についてのみ説明し、その他の構成については同符号を付してその説明を省略する。
　図７に示すように、押圧治具７０は、フレーム１に取り付けられたブラケット７１を備えている。ブラケット７１は、皿ばねＤの周囲の複数箇所（この実施形態では４箇所）に円周方向へ等間隔に配置されている。各ブラケット７１には、ホルダー７２を介して爪７３が取り付けられている。爪７３の投影形状は、皿ばねＤの縁部と重複している。
　上記構成のショットピーニング装置においては、台７と爪７３とによって皿ばねＤを圧縮した状態で、ピニオンギヤ５およびラック６を駆動して皿ばねＤを回転させながら、投射機構１４より皿ばねＤにショットを投射する。したがって、皿ばねＤの引張り面Ｄａの全面にショットを投射することができ、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。なお、この第５実施形態においても、皿ばねＤの圧縮と除荷を繰り返して皿ばねＤに対して間欠的にショットを投射することができる。
（６）第６実施形態
　図８を参照して本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態は図７に示す前記第５実施形態に対して押圧治具８０のみが異なっている。よって、以下の説明においては押圧治具８０についてのみ説明する。
　図８に示すように、押圧治具８０は、フレーム１（図７参照）に取り付けられたブラケット８１を備えている。ブラケット８１は、皿ばねＤの周囲の複数箇所（この実施形態では４箇所）に円周方向へ等間隔に配置されている。各ブラケット８１には、上下方向に延びる押駒８３が取り付けられている。押駒８３の下端部には、皿ばねＤを向く面を切り欠いた段部８３ａが形成されている。一方、皿ばねＤの引張り面Ｄａの外周には、円周方向に旋削した凹部Ｄｄが形成され、押駒８３の段部８３ａと係合するようになっている。
　次に、上記構成のショットピーニング装置の動作を図７および図８を参照して説明する。ピストンシリンダ２のピストン２ａを上昇させることにより、皿ばねＤの凹部Ｄｄを押駒８３の段部８３ａに係合させ、さらにピストン２ａを上昇させて皿ばねＤを圧縮する。この状態で投射機構１４より皿ばねＤにショットを投射する。
　次に、図８（Ｂ）に示すように、皿ばねＤの凹部Ｄｄの下部を機械加工して平滑にする。次いで、図８（Ｃ）に示すように、皿ばねＤを回転させながら外周面にショットピーニングを施す。なお、この場合において、皿ばねＤの孔の内周面にもショットピーニングを施すことができる。
　上記第６実施形態においても、皿ばねＤの引張り面Ｄａの全面にショットを投射することができ、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記第６実施形態では、押圧治具８０が皿ばねＤの引張り面Ｄａを覆わないから、１回目のショットピーニングによって引張り面Ｄａの全面にショットピーニングを施して圧縮残留応力を均一に付与することができる。
（７）第７実施形態
　図９を参照して本発明の第７実施形態を説明する。この第７実施形態では、ローラ９０を押圧手段とし、ベルトコンベア（コンベア）９１を台および押圧手段として構成している。図９に示すように、ベルトコンベア９１の上方には回転自在なローラ９０が配置されている。なお、ローラ９０は、ベルトコンベア９１と同じ周速で回転させることもできる。また、ベルトコンベア９１には、ピン９２が取り付けられている。ピン９２は、皿ばねＤの孔Ｄｅに係合して皿ばねＤがベルトコンベア９１からずれないようにしている。ローラ９０の下面とベルトコンベア９１との距離は、皿ばねＤの無負荷状態における厚さよりも短く設定されている。このため、皿ばねＤがローラ９０の下側に位置するときは、圧縮された状態となる。
　次に、上記構成のショットピーニング装置の動作を説明する。皿ばねＤの先端縁がローラ９０の外周面に接触すると、先端縁がローラ９０の下側に潜り込み、皿ばねＤが前傾姿勢となる（図９（Ｂ）参照）。そして、皿ばねＤがピン９２によって進行させられるに従って皿ばねＤはピン９０とベルトコンベア９１との間で圧縮され、図９（Ｃ）に示すように、その前傾姿勢が緩やかになる。皿ばねＤがピン９２によってさらに進行させられ、図９（Ｄ）に示すように、皿ばねＤの孔Ｄｅの進行方向前方側の縁部がローラ９０の下側に来たときには、皿ばねＤはベルトコンベア９１上に隙間なく載置され所定の圧縮状態となる。このときベルトコンベア９１を停止し、投射機構１４からショットをローラ９０の進行方向後方側の範囲Ａに向けて投射する。
　ショットピーニングによって皿ばねＤの進行方向後方側の部分に所定のカバレージが得られたら、ベルトコンベア９１を駆動する。そして、図９（Ｅ）に示すように、皿ばねＤの孔Ｄｅの進行方向後方側の縁部がローラ９０の下側に来たときに、ベルトコンベア９１を停止し、投射機構１４からショットをローラ９０の進行方向前方側の範囲Ｂに向けて投射する。ショットピーニングによって皿ばねＤの進行方向前方側の部分に所定のカバレージが得られたら、ベルトコンベア９１を駆動して皿ばねＤをベルトコンベア９１から取り出す。
　上記第７実施形態においても、皿ばねＤの引張り面Ｄａの全面にショットを投射することができ、皿ばねＤの引張り面Ｄａに満遍なく圧縮残留応力を付与することができる。
　特に、上記第７実施形態においては、ベルトコンベア９１とローラ９０という極めて簡単な構成によって皿ばねＤに応力負荷の状態で引張り面Ｄａの全面にショットを投射することができるから、設備費用を大幅に低減することができる。
　なお、上記第７実施形態では、ベルトコンベア９１を間欠的に運転しているが、連続的に運転しながらショットピーニングを行うこともできる。また、ローラ９０を上下方向に移動可能に構成して、皿ばねＤが図９（Ｄ）に示す位置に来たときにローラ９０を下げて皿ばねＤを圧縮するようにしてもよい。
　本発明は、ばねの引張り面の全域に高い圧縮残量応力を付与することができるので、高応力化で使用されるばねの分野で利用可能である。
　２…ピストンシリンダ（昇降手段）、２ａ…ピストン、
　５…ピニオンギヤ（移動手段）７…台、
　１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０…押圧治具（押圧手段）、
　１４…投射機構（投射手段）、１５…ロボットハンド（移動手段）、
　２５…トランスファー機構（移動手段）、４５…トランスファー機構、
　９０…ローラ（押圧手段）、９１…ベルトコンベア（台、移動手段）、Ｄ…皿ばね（ばね）、
　Ｄａ…引張り面。

Claims (14)

  1. 　片側から曲げ荷重が作用するばねの引張り面を上にして該ばねを載置する台と、前記ばねを前記台との間で圧縮する押圧手段と、前記ばねにショットを投射する投射手段と、少なくともショットピーニングの開始からショットピーニングの完了までの間に前記ばねと前記押圧手段とを水平面内で相対移動させる移動手段とを備えたことを特徴とするショットピーニング装置。
  2. 　前記押圧手段は、枠体と、前記枠体の内周面から中心に向かって放射状に延びる複数の押圧部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  3. 　前記台を上下方向に移動させる昇降手段を備え、前記移動手段は前記ばねを上下方向を向く軸線を中心に回転させることを請求項２に記載のショットピーニング装置。
  4. 　前記押圧手段は、前記投射手段のノズルで構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のショットピーニング装置。
  5. 　前記押圧手段は、枠体によって水平方向に区画された複数のステージを有する第１押圧手段と、前記第１押圧手段に併設され、枠体によって水平方向に区画された複数のステージを有する第２押圧手段とを備え、前記第１押圧手段は、各ステージの内周から該ステージの中心へ放射状に延びる複数の第１押圧部を備え、前記第２押圧手段は、各ステージの内周から該ステージの中心へ放射状に延びる複数の第２押圧部を備え、前記第２押圧部は、前記第１押圧部と前記ばねにおける投影形状が重複しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  6. 　前記移動手段は、前記台を支持するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛み合わされたラックを備えていることを特徴とする請求項３に記載のショットピーニング装置。
  7. 　前記押圧部の中心に円錐状をなして上方へ向かって延びるガイド部を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載のショットピーニング装置。
  8. 　前記押圧手段は互いに平行な２本の棒を備え、前記投射手段は、前記ばねに間欠的にショットを投射し、前記移動手段は、ショットの投射が停止している間に前記ばねを上下方向を向く軸線周りに回転させ、前記ばねの前記引張り面の全面にショットが投射されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  9. 　前記押圧手段は支柱の外周に放射状に接続された複数の棒を備え、前記投射手段は、前記ばねに間欠的にショットを投射し、前記移動手段は、ショットの投射が停止している間に前記ばねを上下方向を向く軸線周りに回転させ、前記ばねの前記引張り面の全面にショットが投射されるようにすることを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  10. 　前記ばねの引張り面の外縁部に複数の凹部を備え、前記押圧手段は、前記凹部に係合することを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  11. 　前記台および移動手段は前記ばねを搬送するコンベアであり、前記押圧手段は前記ばねを上方から押圧するローラであり、前記コンベアは、前記ばねに設けた孔と係合する係合部を備え、前記ばねが前記ローラを通過する際に前記ローラと前記コンベアとの間で前記ばねを圧縮することを特徴とする請求項１に記載のショットピーニング装置。
  12. 　前記投射手段は、前記ローラの前記コンベアの進行方向後方および進行方向前方の位置において前記ばねにショットを投射することを特徴とする請求項１１に記載のショットピーニング装置。
  13. 　請求項１０に記載のショットピーニング装置を用いるばねのショットピーニング方法であり、ショットピーニングを終了した後に、前記凹部の下側の部分を機械加工によって除去することを特徴とするショットピーニング方法。
  14. 　前記機械加工を行った部分にショットピーニングを施すことを特徴とする請求項１３に記載のショットピーニング方法。　

     
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