JP2002137166A - ショットピ−ニング方法及びショットピ−ニング装置及びその治具 - Google Patents
ショットピ−ニング方法及びショットピ−ニング装置及びその治具Info
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Abstract
適な跳ね返りショットピ−ニング方法、その簡易なショ
ットピ−ニング装置及びその治具を提供する。 【解決手段】ショットを噴射するノズルと、このノズル
に対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルから
噴出するショットを反射させて機械部品内部の内面に向
かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショッ
ト反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に動
かす移動手段と、を具備するショットピ−ニング装置を
用いたショットピ−ニング方法であって、前記ショット
反射治具が回転運動及び/又は前記機械部品内部の軸線
方向に相対的運動をして、前記機械部品内部を処理す
る。
Description
面をピ−ニングするのに好適な跳ね返りショットピ−ニ
ング方法、ショットピ−ニング装置及びその治具に関す
る。
ピーニングは、機械部品の疲労強度を高める目的で多く
利用されている。表面付近に大きな塑性変形を生じさせ
ることで、加工硬化と圧縮残留応力を発生させ、疲労強
度を高めている。ショットピーニング法には、空気式投
射や遠投式投射などが用いられている。しかしながら、
機械部品などの内面を加工する場合、ショットを垂直か
つ均一に投射することは困難である。このため、板状反
射板などの反射治具を用い、ショットの跳ね返りを利用
した方法が提案されている(例えば、特開平5−138
535号公報)。
部品内面に対するピーニングとしては有効であるが、ピ
−ニング効率が低いことや反射治具の制御が必要である
ことが問題である。
で、その目的は、機械部品などの内面をピ−ニングする
のに好適な跳ね返りショットピ−ニング方法、その簡易
なショットピ−ニング装置及びその治具を提供すること
にある。
ために本発明のショットピ−ニング方法は、ショットを
噴射するノズルと、このノズルに対向して機械部品内部
に設置されかつ上記ノズルから噴出するショットを反射
させて機械部品内部の内面に向かわせる反射面を有する
ショット反射治具と、該ショット反射治具を前記機械部
品内部の軸線方向に相対的に動かす移動手段と、を具備
するショットピ−ニング装置を用いたショットピ−ニン
グ方法であって、前記ショット反射治具が回転運動及び
/又は前記機械部品内部の軸線方向に相対的運動をし
て、前記機械部品内部を処理することを特徴とする。
治具の効率を高めるため、ショットの跳ね返りを利用し
て効率よく機械部品内面へのショットピーニングができ
る。
発明のショットピ−ニング装置は、ショットを噴射する
ノズルと、このノズルに対向して機械部品内部に設置さ
れかつ上記ノズルから噴出するショットを反射させて機
械部品内部の内面に向かわせる反射面を有するショット
反射治具と、該ショット反射治具を前記機械部品内部の
軸線方向に相対的に動かす移動手段と、を有するショト
ピ−ニング装置において、前記ショット反射治具が、前
記ノズル内に固設された接続部材の先端に回転可能に構
成されたことを特徴とする。本発明によるショットピ−
ニング装置によれば、簡易に効率良くショットの跳ね返
りをさせ、部品内面におけるカバレージ(投射密度)な
どを良好にすることができる。
発明の用反射治具は、その上部が複数の反射面を有する
ことを特徴とする。
率良くショットの跳ね返りをさせ、部品内面におけるカ
バレージ(投射密度)などを良好にすることができる。
ば、バネ、エンジンブロックなどをいう。また、機械部
品には、円筒管などの半製品をも含む。本発明のピ−ニ
ング方法は、筒状の空洞(通し孔でなくても良い)を有
する機械部品を効率よく処理できる。また、機械部品
は、ピ−ニングにより疲労強度が改善されれば、その材
質は問わずに適用できる。さらに、本発明は、熱処理や
研磨などと合わせた処理にも使用されるものである。
運動及び/又は前記機械部品内部の軸線方向に相対的運
動をするとは、処理される機械部品によって、回転運動
や相対運動を用いて適宜処理することである。大量生産
の場合は、処理条件を制御プログラムにより設定をして
おく。本発明のショットピ−ニング方法において、ショ
ット反射治具はノズルから噴射される圧縮空気により回
転運動する。ここで、下から反射治具を支えることもで
きるが処理の自由度が落ち、下から支える治具の位置設
定などが煩雑になる。
では、反射治具を、ノズル内に固設された接続部材の先
端に回転可能に構成するためには、様々な手段をとるこ
とができる。接続板と接続棒を設け、接続棒の先端に反
射治具の先端を軸支えることがその一例である。また、
接続棒を接続板に軸支しても良い。従って、反射治具に
複数の反射面があれば、その数は2面、3面でも4面で
もよい。
詳細に説明する。図1は、ショットピーニング装置であ
る。図2及び図3は、本発明に用いる反射治具の例を示
す。図4は、反射治具を固定するための投射ノズルを示
す。
は、キャビネット1と、キャビネット1内で機械部品W
を把持すると共に移動可能な機械部品移動ユニットU
と、キャビネット1の上部に設けた図示していないショ
ット供給装置と、図示していない圧縮空気源と、ショッ
ト供給装置と圧縮空気源に連通された反射治具Rを連結
したノズルNと、から構成されている。ここで、機械部
品移動ユニットUは、キャビネット1の天井の上部に設
けられたモ−タ2、このモ−タ2に連結されたギアボッ
クス3、そして、ギアボックス3に連結され、モ−タ2
の回転運動を直線運動に変えるネジ機構4から構成され
ている。さらに、ネジ機構4には機械部品Wを把持する
ガイド5が連結されている。尚、機械部品移動ユニット
Uは、これに限定されるものではなく、たとえば、空気
式シリンダ、油圧式シリンダ、若しくは電気式シリンダ
などでもよい。移動が効率よく制御できれば、他の手段
をとっても良い。
反射面数が4面の場合、図3は、反射面数が3面の場合
である。いずれの場合もショットSは反射面で跳ね返る
ことで部品内面に衝突するようになっている。図2にお
いて反射治具Rは断面円錐形で、ノズル内に固設された
接続部材の先端に回転可能に構成されている。図3にお
いて反射治具Rは、反射面R1、R2、R3を3面有し
ており、反射面R1、R2、R3の角度θは30〜60
゜であり、より好適には40〜50゜である。
投射ノズルNを示す。反射治具Rは投射ノズルNの先端
部に接続棒J2と接続してあり、接続棒J2は投射ノズ
ルNの中心に位置するように接続板J1によって投射ノ
ズルNと接続してある。接続板J1と接続棒J2により
接続部材を構成している。
グ装置の動きを以下説明する。ショット供給装置と圧縮
空気源に連通された反射治具Rを連結したノズルNか
ら、ショットSを投射すると、圧縮空気によって加速し
た全てのショットSは、投射ノズルN内を通過した後、
反射治具Rに衝突するようになっている。衝突したショ
ットSは反射面R1、R2等で直角に跳ね返り、機械部
品W内面に再度衝突する。ショットの投射中に、機械部
品Wの内面に対するカバレージを変化させるため、機械
部品Wは一定速度で上下に移動できるようになってい
る。機械部品Wはガイド5によって固定されており、機
械部品Wとガイド5は、モータ2によって回転するネジ
機構4である台形ネジで移動できるようになっている。
機械部品Wの移動速度はモータ2の回転数を変化させる
ことで制御している。
式投射装置に一般に使用されているブラストガンに容易
に接続が可能となっており、取り扱いは簡便である。
であり、反射治具Rは熱処理を施した工具鋼SKD11(HV75
0)である。ショット径はd=0.3〜1.0mmである。ピ−ニン
グ条件を表1に示す。
金A6063、銅合金C1220Tおよびステンレス鋼SUS304を用
い、内径は全て46mmである。供試材料を表2に示す。
って跳ね返ったショットは機械部品W内面に一定方向に
衝突するため、反射面角度によってその衝突するピ−ニ
ング領域は異なる。ショットが内面に十分に衝突するピ
−ニング領域、すなわち約100%のカバレージが得られる
領域の投射位置と反射面角度の関係を図5に示す。ピ−
ニングは反射治具を固定した状態で行い、カバレージの
測定は簡易測定法で行った。反射面角度θ=45゜のと
き、機械部品W内面に対してほぼ垂直方向に衝突するこ
とが分かる。
の円周方向におけるショットの衝突分布を調べるため、
反射治具(反射角:45゜)を固定した状態で円周方向のカ
バレージを調べた。A6063合金で得られた円周方向にお
けるカバレージの分布を図6に示す。円周方向に対し、
ほぼ均一なカバレージが得られているが、α=180゜付近
はカバレージが若干低い。接続板J1と接続棒J2を設
け、接続棒2の先端に反射治具Rの上端を軸支すると、
180゜付近には接続板J1があるため、接続板J1によ
ってショットの通過が妨げられ、反射治具Rに衝突する
ショット数が少なくなり、カバレージが低くなったため
と考えられる。
W内面におけるカバレージを均一にするため、機械部品
Wを回転することが考えられるが、装置が複雑となる。
そこで、反射治具Rを圧縮空気(ショットを含む)によ
り回転運動をさせた。これにより、接続板J1付近にお
けるカバレージは高くなることが確認できた。
のショットピ−ニング方法は、ショットを噴射するノズ
ルと、このノズルに対向して機械部品内部に設置されか
つ上記ノズルから噴出するショットを反射させて機械部
品内部の内面に向かわせる反射面を有するショット反射
治具と、該ショット反射治具を前記機械部品内部の軸線
方向に相対的に動かす移動手段と、を具備するショット
ピ−ニング装置を用いたショットピ−ニング方法であっ
て、前記ショット反射治具が回転運動及び/又は前記機
械部品内部の軸線方向に相対的運動をして、前記機械部
品内部を処理することから、従来用いられている反射治
具の効率を高めるため、ショットの跳ね返りを利用して
効率よく機械部品内面へのショットピーニングができる
などの優れた効果を奏する。また、本発明のショットピ
−ニング装置は、ショットを噴射するノズルと、このノ
ズルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズル
から噴出するショットを反射させて機械部品内部の内面
に向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該シ
ョット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的
に動かす移動手段と、を有するショットピ−ニング装置
において、前記ショット反射治具が、前記ノズル内に固
設された接続部材の先端に回転可能に構成されたことか
ら、簡易な構造で、反射治具の効率を高めるため、ショ
ットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのシ
ョットピーニングができる。さらに、ショットピ−ニン
グ方法に用いる反射治具は、その上部に反射面が複数面
以上あることから、圧縮空気により自転するため、ショ
ットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのシ
ョットピーニングができる。以上のように、本発明が業
界に寄与する効果は著大である。
図である。
例を示す概要図である。
ラフである。
係を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 ショットを噴射するノズルと、このノズ
ルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルか
ら噴出するショットを反射させて機械部品内部の内面に
向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショ
ット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に
動かす移動手段と、を具備するショットピ−ニング装置
を用いたショットピ−ニング方法であって、 前記ショット反射治具が回転運動及び/又は前記機械部
品内部の軸線方向に相対的運動をして、前記機械部品内
部を処理することを特徴とするショットピ−ニング方
法。 - 【請求項2】 前記ショット反射治具がノズルから噴射
される圧縮空気により回転運動することを特徴とする請
求項1に記載のショットピ−ニング方法。 - 【請求項3】 ショットを噴射するノズルと、このノズ
ルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルか
ら噴出するショットを反射させて機械部品内部の内面に
向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショ
ット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に
動かす移動手段と、を有するショットピ−ニング装置に
おいて、前記ショット反射治具が、前記ノズル内に固設
された接続部材の先端に回転可能に構成されたことを特
徴とするショットピ−ニング装置。 - 【請求項4】 ショットピ−ニング方法に用いる反射治
具であって、その上部に複数の反射面があることを特徴
とする治具。 - 【請求項5】 前記反射面の角度が、軸線に垂直な平面
に対し30度から60度であることを特徴とする請求項
4に記載の治具。
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