(57)【要約】【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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項１０】
前記ばねの引張り面の外縁部に複数の凹部を備え、部前記押圧手段は、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。
【請求項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。
【請求項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９に記載のショットピーニング装置。
【請求項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。
【請求項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。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のショットピーニング装置は、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、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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明は皿ばね、板ばね、テンションロッド、スタビライザーなどあらゆるばねに適用可能である。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】本発明の第２実施形態を示す平面図である。
【図３】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。
【図４】本発明の第４実施形態を示す側面図である。
【図５】本発明の第４実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の第４実施形態の変更例を示す平面図である。
【図７】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。
【図８】本発明の第６実施形態を示す側面図である。
【図９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（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。
【００２１】
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。  
【００２２】
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。
【００２３】
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。  
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
（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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。  
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
（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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【符号の説明】
【００６６】
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。
【図１】
2020124768.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020124768.tif 000005
【図４】
2020124768.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月27日(2019.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のショットピーニング装置は、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、すく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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明は皿ばねや板ばねなどのばねに適用可能である。