JP2020097087A - ショットピーニング装置及び動力伝達装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄材から構成される被処理物に効果的に圧縮残留応力を付与しつつも、ショット球の錆びつきを抑制する。【解決手段】鉄材から構成される被処理物Ｗにショットピーニング処理を行うことにより被処理物Ｗの表面硬化を行うショットピーニング装置１であって、油及び鉄球の混合物Ｍを被処理物Ｗに噴射する噴射口３ａを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ショットピーニング装置及び動力伝達装置の製造方法に関する。

例えば、特許文献１に開示されるように鉄材などの表面硬化方法としてのショットピーニング処理が知られている。また、特許文献２に開示されるようにショットピーニング処理を行うにあたり水流を利用する方法が知られている。

特開２００２−１６６３６５号公報 特開２０１１−５６６１６号公報

鉄材の表面硬化にショットピーニング処理を行うにあたっては、効果的に圧縮残留応力を付与するため、鉄材と比重のほぼ等しいショット球を用いることが好ましい。しかしながら、ショット球として鉄球を水に混入させて噴射する場合、鉄球が錆びてしまう虞がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、鉄材から構成される被処理物に効果的に圧縮残留応力を付与しつつも、ショット球の錆びつきを抑制することを目的とする。

本発明のある態様のショットピーニング装置は、鉄材から構成される被処理物にショットピーニング処理を行うことにより前記被処理物の表面硬化を行うショットピーニング装置であって、油及び鉄球を前記被処理物に噴射する噴射口を有する。

本発明の別の態様によれば、動力伝達装置の製造方法であって、鉄材から構成される被処理物に油及び鉄球を噴射するショットピーニング処理を行う工程と、前記ショットピーニング処理が行われた被処理物を前記動力伝達装置の一部として組付ける工程と、を有する動力伝達装置の製造方法が提供される。

本発明のさらに別の態様によれば、潤滑油を用いて潤滑が行われる動力伝達装置の製造方法であって、鉄材から構成される被処理物に前記潤滑油と同一組成の油及び鉄球を噴射するショットピーニング処理を行う工程と、前記ショットピーニング処理が行われた被処理物を前記動力伝達装置の一部として組付ける工程と、を有する動力伝達装置の製造方法が提供される。

これらの態様によれば、鉄球を用いてショットピーニング処理を行うので、鉄材から構成される被処理物に効果的に圧縮残留応力を付与できる。また、ショットピーニング処理を行うにあたり、水ではなく油を用いるので、ショット球の錆びつきも抑制できる。

ショットピーニング装置の要部を示す図である。 動力伝達装置の製造方法の一例をフローチャートで示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、ショットピーニング装置１の要部を示す図である。ショットピーニング装置１は、タンク２と、噴射ノズル３と、フィルタ台４と、移送パイプ５と、移送ポンプ６と、ヒータ７と、バルブ８と、コントローラ９とを備える。

タンク２は、処理部２ａとタンク部２ｂとを有する。処理部２ａは、ショットピーニング処理が行われる部分であり、処理部２ａには噴射ノズル３やフィルタ台４が設けられる。タンク部２ｂは、油及びショットピーニング処理に用いられるショット球としての鉄球を貯留する部分、つまり油及び鉄球の混合物Ｍを貯留する部分であり、処理部２ａの下方に設けられる。このため、タンク部２ｂは、フィルタ台４の下方に配置される。タンク部２ｂは、処理部２ａから分離して設けられてもよい。換言すれば、タンク２は処理部２ａを別体とした構成とされてもよい。

噴射ノズル３には、移送パイプ５を介して混合物Ｍが供給されるとともに、エアパイプを介してエアＡＩＲが供給される。エアＡＩＲは例えば、コンプレッサにより供給することができる。噴射ノズル３は、供給されるエアＡＩＲとともに混合物Ｍを噴射口３ａから噴射する。噴射口３ａは、混合物Ｍをショットピーニング処理の被処理物Ｗに噴射する。

被処理物Ｗは、変速機、減速機等の動力伝達装置の一部材であり、鉄材から構成される。鉄材と比重がほぼ等しい鉄球は、鉄材よりも比重が軽いアルミ、樹脂等からなるショット球を用いる場合よりもショットピーニングのエネルギーを向上させる。動力伝達装置では、潤滑油を用いて潤滑が行われ、ショットピーニング処理で噴射される油には、動力伝達装置に用いられる潤滑油と同一組成の油が用いられる。

フィルタ台４には、被処理物Ｗが載置される。フィルタ台４は、噴射された混合物Ｍの下方への通過を許容する。フィルタ台４を通過した混合物Ｍは、タンク部２ｂに回収される。

移送パイプ５は、タンク部２ｂと噴射ノズル３とを接続する。移送ポンプ６は、移送パイプ５に設けられ、タンク部２ｂ内の混合物Ｍを噴射ノズル３に供給する。移送パイプ５及び移送ポンプ６は、タンク部２ｂ内の混合物Ｍを回収して噴射口３ａに移送する移送部を構成する。

ヒータ７は、タンク部２ｂに設けられる。ヒータ７は、タンク部２ｂ内に設置されており、タンク部２ｂ内に貯留された油を加熱する。ヒータ７は、供給される熱媒体とタンク部２ｂ内に貯留された油との間で熱交換を行う。熱媒体には例えば、ボイラが供給する蒸気等を用いることができる。ヒータ７には例えば、防爆仕様の電気ヒータが用いられてもよい。

バルブ８は、ヒータ７に熱媒体を供給するパイプに設けられ、当該パイプを連通、遮断する。ヒータ７は、供給される熱媒体により、潤滑油と同一組成の油をショットピーニング処理時において動力伝達装置の使用時における油温を超えない温度に加熱する。ヒータ７は、開閉弁としてのバルブ８開弁時の熱媒体流量の設定により、このような加熱を行うよう構成される。バルブ８は例えば、ヒータ７の加熱動作中、つまりヒータ７がＯＮのときに、タンク部２ｂ内の油の温度に応じて開閉したり、開度を調整したりする構成とされてもよい。

コントローラ９は、ショットピーニング装置１を制御するためのコントローラであり、コントローラ９には、移送ポンプ６、バルブ８等が接続されている。コントローラ９には、操作パネル９ａが設けられており、オペレータ操作によりショットピーニング装置１の起動等が行われる。

図２は、被処理物Ｗを一部材とする動力伝達装置の製造方法の一例をフローチャートで示す図である。

ステップＳ１では、ショットピーニング装置１が起動される。本実施形態では、オペレータによりショットピーニング装置１が起動されると、コントローラ９の制御のもと、ヒータ７がＯＮとされ、バルブ８が開弁される。ヒータ７は例えば、ショットピーニング装置１の起動前に、オペレータ操作やタイマにより別途ＯＮになるように構成されてもよい。これにより、ショットピーニング処理の開始前に事前に油温を高めることもできる。

ステップＳ２では、ワークとしての被処理物Ｗのセットが行われる。被処理物Ｗの設置は、オペレータにより行われる。被処理物Ｗのセットは例えば、フィルタ台４をワーク搬送部に含む搬送装置により行われてもよい。

ステップＳ３では、ショットピーニング装置１により、鉄材から構成される被処理物Ｗに混合物Ｍを噴射するショットピーニング処理が行われる。これにより、被処理物Ｗの表面硬化が行われる。ショットピーニング処理そのものは、ショットピーニング装置１により行われるが、ショットピーニング処理の実行、停止は例えば、オペレータ操作により行うことができる。

ステップＳ４では、被処理物Ｗの取り外しが行われ、ステップＳ５では、ショットピーニング処理が行われた被処理物Ｗが、動力伝達装置の一部として組み付けられる。ステップＳ５の後には、本フローチャートの処理は終了する。

次に、本実施形態の主な作用効果について説明する。

本実施形態におけるショットピーニング装置１は、鉄材から構成される被処理物Ｗにショットピーニング処理を行うことにより被処理物Ｗの表面硬化を行うショットピーニング装置１であって、油及び鉄球の混合物Ｍを被処理物Ｗに噴射する噴射口３ａを有する。

このような構成によれば、鉄球を用いてショットピーニング処理を行うので、鉄材から構成される被処理物Ｗに効果的に圧縮残留応力を付与できる。また、ショットピーニング処理を行うにあたり、水ではなく油を用いるので、ショット球の錆びつきも抑制できる（請求項１に対応する効果）。

ここで、油を加熱するには例えば、移送パイプ５や噴射口３ａにヒータを取り付けることも考えられる。しかしながらこの場合は、その近辺に油が滞留している時間が短く充分に熱することが困難となる。またこの場合は、油を安定した一定温度範囲に温度制御することが難しく、加熱不足や過熱状態となることがあるところ、加熱不足になると噴射口３ａのノズル詰まりの生じる可能性が高まる。また、可燃性である油の過熱状態は防止すべきである。

このような事情に照らし、ショットピーニング装置１は、被処理物Ｗを載置するフィルタ台４と、フィルタ台４の下方に配置されたタンク部２ｂと、タンク部２ｂ内の混合物Ｍを回収して噴射口３ａへ移送する移送パイプ５及び移送ポンプ６とを有し、タンク部２ｂにヒータ７が設けられた構成とされる。

このような構成によれば、混合物Ｍが貯留されるタンク部２ｂにヒータ７を設けることで安定した一定温度範囲に油温制御することが可能になる（請求項２に対応する効果）。

ショットピーニング装置１では、被処理物Ｗは動力伝達装置の一部材とされ、油には動力伝達装置に用いられる潤滑油と同一組成の油が用いられる。

このような構成によれば、油の洗浄残りがあった場合でも動力伝達装置に悪影響を与えることを防止できる（請求項３に対応する効果）。

本実施形態における動力伝達装置の製造方法は、鉄材から構成される被処理物Ｗに油及び鉄球の混合物Ｍを噴射するショットピーニング処理を行う工程と、ショットピーニング処理が行われた被処理物Ｗを動力伝達装置の一部として組付ける工程と、を有する。

このような方法によれば、動力伝達装置を製造するにあたり、動力伝達装置の一部として組み付けられる被処理物Ｗに効果的に圧縮残留応力を付与しつつも、ショット球の錆びつきを抑制することができる（請求項４に対応する効果）。

本実施形態における動力伝達装置の製造方法は、潤滑油を用いて潤滑が行われる動力伝達装置の製造方法であって、鉄材から構成される被処理物Ｗに潤滑油と同一組成の油及び鉄球の混合物Ｍを噴射するショットピーニング処理を行う工程と、ショットピーニング処理が行われた被処理物Ｗを動力伝達装置の一部として組付ける工程と、を有する。

このような方法によれば、動力伝達装置を製造するにあたり、被処理物Ｗへの効果的な圧縮残留応力の付与及びショット球の錆びつきの抑制を図るとともに、油の洗浄残りがあった場合でも動力伝達装置が悪影響を受けることを防止できる（請求項５に対応する効果）。

動力伝達装置の使用時における油温は変動するところ、油温には最高温度が想定されており、この油温に耐えうる潤滑油が通常用いられる。

このような事情に鑑み、上記方法はさらに、潤滑油と同一組成の油をショットピーニング処理時において動力伝達装置の使用時における油温を超えない温度に加熱して噴射する方法とされる。

このような方法によれば、洗浄残りがあった場合でも、高温により劣化した油が動力伝達装置に悪影響を与えることを防止できる（請求項６に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１ ショットピーニング装置
２ タンク
２ｂ タンク部
３ 噴射ノズル
３ａ 噴射口
４ フィルタ台
５ 移送パイプ（移送部）
６ 移送ポンプ（移送部）
７ ヒータ
Ｍ 混合物（油及び鉄球）
Ｗ 被処理物

Claims (6)

1. 鉄材から構成される被処理物にショットピーニング処理を行うことにより前記被処理物の表面硬化を行うショットピーニング装置であって、
   油及び鉄球を前記被処理物に噴射する噴射口を有する、
   ことを特徴とするショットピーニング装置。
2. 請求項１に記載のショットピーニング装置であって、
   前記被処理物を載置するフィルタ台と、
   前記フィルタ台の下方に配置されたタンク部と、
   前記タンク部内の前記油及び前記鉄球を回収して前記噴射口へ移送する移送部と、
   を有し、
   前記タンク部にはヒータが設けられている、
   ことを特徴とするショットピーニング装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のショットピーニング装置であって、
   前記被処理物は動力伝達装置の一部材であり、
   前記油には前記動力伝達装置に用いられる潤滑油と同一組成の油が用いられる、
   ことを特徴とするショットピーニング装置。
4. 動力伝達装置の製造方法であって、
   鉄材から構成される被処理物に油及び鉄球を噴射するショットピーニング処理を行う工程と、
   前記ショットピーニング処理が行われた被処理物を前記動力伝達装置の一部として組付ける工程と、
   を有することを特徴とする動力伝達装置の製造方法。
5. 潤滑油を用いて潤滑が行われる動力伝達装置の製造方法であって、
   鉄材から構成される被処理物に前記潤滑油と同一組成の油及び鉄球を噴射するショットピーニング処理を行う工程と、
   前記ショットピーニング処理が行われた被処理物を前記動力伝達装置の一部として組付ける工程と、
   を有することを特徴とする動力伝達装置の製造方法。
6. 請求項５に記載の動力伝達装置の製造方法であって、
   前記潤滑油と同一組成の油を前記ショットピーニング処理時において前記動力伝達装置の使用時における油温を超えない温度に加熱して噴射する、
   ことを特徴とする動力伝達装置の製造方法。

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