(57)【要約】  圧縮空気によって投射材を噴射することによって被処理製品をピーニング処理する方法において、被処理製品の処理中に投射材の状態を確認できるとともに、センサの摩耗を防ぎ、かつセンサのメンテナンス、および校正の低減を図ることができるショットピーニング方法およびその装置を提供する。噴射ノズルから圧縮空気と共に投射材を被処理製品に噴射させることによって被処理製品をピーニング処理するショットピーニング方法であって、前記噴射ノズルに、該噴射ノズルを通過する投射材による弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器を取り付け、前記高周波電気信号に基づき前記噴射ノズルを通過する投射材の状態値を計測し監視すること。【選択図】図１
2009022489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射ノズルから圧縮空気と共に投射材を被処理製品に噴射させることによって被処理製品をピーニング処理するショットピーニング方法であって、
前記噴射ノズルに、該噴射ノズルを通過する投射材による弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器を取り付け、前記高周波電気信号に基づき前記噴射ノズルを通過する投射材の状態値を計測し監視するショットピーニング方法。
【請求項２】
前記状態値が、衝突強度である請求項１記載のショットピーニング方法。
【請求項３】
前記状態値が、衝突強度及び衝突数である請求項１記載のショットピーニング方法。
【請求項４】
前記状態値から、投射材供給量と投射材を搬送する圧縮空気の圧力を制御する請求項１ないし３のいずれかに記載のショットピーニング方法。
【請求項５】
前記状態値を時系列に記憶する請求項１ないし３のいずれかに記載のショットピーニング方法。
【請求項６】
前記状態値とあらかじめ記憶されている所定の値とを比較し、該状態値が所定の値を超えたとき、異常信号を発する請求項１ないし３のいずれかに記載のショットピーニング方法。
【請求項７】
投射材を貯蔵する投射材タンクと、
投射材の供給量を調整する投射量調整装置と、
投射材を搬送する圧縮空気の圧力を調整する圧力調整装置と、
該圧力調整装置で調整された圧縮空気によって、前記投射量調整装置から投射材輸送手段を介し投射材を噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルに取り付けられ、前記噴射ノズルを通過する投射材による弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器と、
前記変換器、前記投射量調整装置及び前記圧力調整装置に電気的に接続され、かつ前記変換器からの高周波電気信号から前記噴射ノズルを通過する投射材の状態値を計測する計測回路および該状態値を監視する制御手段を具備するコントローラ
とを備えてなるショットピーニング装置。
【請求項８】
前記変換器が、ＡＥセンサである請求項７記載のショットピーニング装置。
【請求項９】
前記状態値が衝突強度であって、
前記計測回路が前記高周波電気信号を増幅する増幅回路と、該増幅回路から発せられた信号を包絡線検波する包絡線検波回路と、該包絡線検波によって得られた信号から前記衝突強度として求められる包絡線検波ピーク値を測定するピーク測定回路とを具備する請求項７記載のショットピーニング装置。
【請求項１０】
前記状態値が衝突強度と衝突数であって、
前記計測回路に前記包絡線検波によって得られた信号から前記衝突数として求められる包絡線検波の発生回数を測定するカウンタ回路がさらに具備されている請求項９記載のショットピーニング装置。
【請求項１１】
前記制御手段が前記包絡線検波ピーク値から投射材供給量と投射材を搬送する圧縮空気の圧力を制御する投射回路を具備する請求項９記載のショットピーニング装置。
【請求項１２】
前記制御手段が前記包絡線検波ピーク値および包絡線検波の発生回数から投射材供給量と投射材を搬送する圧縮空気の圧力を制御する投射回路を具備する請求項１０記載のショットピーニング装置。
【請求項１３】
前記制御手段が前記状態値を時系列に記憶する記憶回路を具備する請求項９ないし１２のいずれかに記載のショットピーニング装置。
【請求項１４】
前記制御手段が前記状態値とあらかじめ記憶されている所定の値とを比較する比較回路と、該状態値が所定の値を超えたか否かを判定する判断回路と、該判断回路に基づいて前記状態値が所定の値を超えたとき、異常信号を発する警報回路とを具備する請求項９ないし１２のいずれかに記載のショットピーニング装置。
【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方法およびその装置に関する。さらに詳しくは、投射中の投射材の状態を電気的に測定し管理する機能を備えるショットピーニング方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エアー式ショットピーニング装置における処理状態を確認する方法としてはいくつかある。処理中の管理方法では、投射圧力および投射材の投射量を圧力センサ、ロードセル、金属通過センサにより測定し、フィードバック機構を有するものがある。また、投射材粒径の管理や、製品（ワーク）の回転検知などもある。また、製品の代わりに基準片に投射し、その変形量で正常に装置が稼働していることを確認できるアルメン法という技術もある。
また、投射された投射材の運動衝撃量または運動エネルギーとその投射材の衝突粒数を捕らえて、投射された投射材によるピーニング強度を電気的に測定するセンサが提示されている（特開平４−０１９０７１号公報参照）。
その他、投射された投射材によるピーニング強度を電気的に測定するセンサを、投射材を噴射するノズルと製品とのあいだに入出可能に配設したショットピーニング装置（特許第２７６４６６３号参照）や、前記センサを、投射材を遠心投射する遠心投射機と製品とのあいだに入出可能に配設したショットピーニング装置（特開平４−３３２８３６号公報参照）や、センサを、擬似製品に組込み込んで測定する方法（特開２００２−０３６１１４号公報参照）がある。
【発明の開示】
【０００３】
しかし、投射材粒径の管理や、製品の回転を検知するものや、投射圧力、投射量は条件管理であり、投射中の投射材の状態を把握していないので、定期的にアルメン法などにより実測を行い、処理状態の確認を行なっている。
また、アルメン法は、実際の製品を処理する前に基準片にピーニング処理し、処理後にその基準片の加工状態を計測するものである。その結果に基づいて最適条件を決定し制御装置によって投射材の供給量、圧力を制御するので、実際の製品を処理しているときには測定できない。
また、センサを、投射材を噴射するノズルと製品とのあいだに入出可能に配設したものも実際の製品を処理しているときには測定できない。さらに、センサがピーニング処理により摩耗するので、メンテナンスや校正などが必要となる。さらに、投射材がセンサあるいは被処理製品に当たり反射して再度センサに当たることもあり、正確な測定が難しいという問題もある。
現在、製品のトレーサビリティが求められているが、これらの方法では投射状態について一つひとつの製品の履歴が分からない。
【０００４】
そこで、本発明は、圧縮空気によって投射材を噴射することによって被処理製品をピーニング処理する方法において、被処理製品の処理中に投射材の状態を確認できるとともに、センサの摩耗を防ぐことによりセンサのメンテナンスおよび校正の必要性の低減を図ることができるショットピーニング方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明のショットピーニング方法は、噴射ノズルから圧縮空気と共に投射材を被処理製品に噴射させることによって被処理製品をピーニング処理するショットピーニング方法であって、前記噴射ノズルに、該噴射ノズルを通過する投射材による弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器を取り付け、前記高周波電気信号に基づき前記噴射ノズルを通過する投射材の状態値を計測し監視することを特徴としている。
【０００６】
また、本発明のショットピーニング装置は、前記ショットピーニング方法に用いられるショットピーニング装置であって、投射材を貯蔵する投射材タンクと、投射材の供給量を調整する投射量調整装置と、投射材を搬送する圧縮空気の圧力を調整する圧力調整装置と、該圧力調整装置で調整された圧縮空気によって、前記投射量調整装置から投射材輸送手段を介し投射材を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに取り付けられ噴射ノズルを通過する投射材による弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器と、前記変換器、前記投射量調整装置及び前記圧力調整装置に電気的に接続され、かつ前記変換器からの高周波電気信号から前記噴射ノズルを通過する投射材の状態値を計測する計測回路および該状態値を監視する制御手段を具備するコントローラとを備えてなることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、弾性波を検出して高周波電気信号に変換し出力する変換器を噴射ノズルに取り付けたことにより、被処理製品の処理中の投射材の状態を確認できる。また、従来の方法のように、投射材がセンサに当たり反射し再度センサに当たらないので、本発明のショットピーニング方法およびその装置は、より正確な処理中の投射材の状態を知ることが可能である。さらに、センサは直接ピーニングされないので噴射ノズルの寿命まで継続使用が可能であり、メンテナンスおよび校正の必要性を低減でき、コストを低減できる。
【０００８】
この出願は、日本国で２００７年８月１１日に出願された特願２００７−２１０５６６号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明のショットピーニング方法およびその装置を説明する。図１に示されるように、本発明の一実施の形態に係るショットピーニング装置は、投射材を貯蔵する投射材タンク４と、投射材の供給量を体積流量あるいは重量流量に基づいて調整する投射量調整装置５と、投射材を搬送する圧縮空気の圧力を調整する圧力調整装置６と、該圧力調整装置６で調整された圧縮空気によって前記投射量調整装置５から投射材輸送手段としてのホース３を介し投射材を噴射する噴射ノズル２と、前記噴射ノズル２を通過する投射材による弾性波を検出して、高周波電気信号に変換し出力する変換器としてのＡＥセンサ（アコースティックエミッションセンサ）１と、コントローラ７を備えている。該噴射ノズル２は投射室９内に配設され、投射室９内にて被処理製品（図示せず）をショットピーニング処理する。さらに、前記ＡＥセンサ１、前記投射量調整装置５及び前記圧力調整装置６はそれぞれ通信線８によってコントローラ７に電気的に接続されている。【００１０】
前記噴射ノズル２は、図２に示されるように、噴射ノズルテーパ部１７と、噴射ノズルベンチュリ部１６と、噴射ノズル先端部１５とから構成されている。また、噴射ノズル先端部１５の外側にセンサホルダ１４によってＡＥセンサ１が取り付けられ、前記ＡＥセンサ１は通信線８によってコントローラ７と電気的に接続されている。前記センサホルダ１４は投射室９内で反射している投射材ＳからＡＥセンサ１を保護する役目もしている。噴射ノズル２の噴射ノズルテーパ部１７はホース３と接続する。【００１１】
図３は前記コントローラ７内にあるＡＥセンサ１からの信号を計測する計測回路と制御手段の一つである投射回路を示すブロック図である。前記通信線８の先端には高周波電気信号を包絡線検波に変換する包絡線検波回路１０が増幅回路１０ａを介して接続されており、該包絡線検波回路１０には包絡線検波の発生回数を測定するカウンタ回路１１と、該包絡線検波のピーク値を測定するピーク測定回路１２とがそれぞれ接続されている。カウンタ回路１１とピーク測定回路１２からの包絡線検波の発生回数と包絡線検波のピーク値は、投射材の供給量及び圧縮空気の噴射圧に対応する。カウンタ回路１１とピーク測定回路１２は、それらの値を前記カウンタ回路１１および前記ピーク測定回路１２で測定された値に基づいてショットピーニング装置の運転を制御する投射回路１３に接続されている。
ここで、前記カウンタ回路１１および前記ピーク測定回路１２で測定される値は、噴射ノズル２を通過する投射材の状態を示し、その値を状態値とする。
また、前記コントローラ７は、制御手段の一つとして前記状態値を時系列に記憶する記憶回路（図示せず）を具備している。
また、前記コントローラ７は、制御手段の一つとして前記状態値とあらかじめ記憶されている所定の値と比較する比較回路（図示せず）と、該状態値が所定の値を超えたか否かを判定する判断回路（図示せず）と、該判断回路に基づいて前記状態値が所定の値を超えたとき、異常信号を発する警報回路（図示せず）とを具備している。【００１２】
つぎに本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
投射量調整装置５によって投射材タンク４から供給された投射材Ｓは、圧縮空気源（図示せず）より供給され、圧力調整装置６によって調整された圧縮空気により、ホース３を介し噴射ノズル２に搬送される。そして、噴射ノズルテーパ部１７を通り、噴射ノズルベンチュリ部１６で加速される。加速された投射材Ｓが圧縮空気とともに噴射ノズル先端部１５から噴射される。【００１３】
加えて、加速された投射材Ｓの一部が噴射ノズル先端部内面１５ａに接触し、この接触によって弾性波が発生し、この弾性波はＡＥセンサ１に検出され高周波電気信号に変換されて出力され、この高周波電気信号は通信線８と、計測回路の増幅回路１０ａを介して包絡線検波回路１０に出力される。高周波電気信号を入力した包絡線検波回路１０からはカウンタ回路１１及びピーク測定回路１２に信号が出力されて包絡線検波の発生回数（衝突数）と包絡線検波ピーク値（衝突強度）がそれぞれ測定される。
そして、測定されたそれぞれの値から制御手段である投射回路１３により投射量調整装置５と、圧力調整装置６を制御する。【００１４】
投射材衝突強度と投射材衝突数の測定結果を解析し、投射材供給量が一定で投射量衝突数が増えていれば投射材の粒径が小さくなっているので、新しい投射材の補給を行い、また、投射材衝突強度が低くなっているが投射材衝突数が正常であれば、噴射ノズルベンチュリ部１６の摩耗などによる加速性が低下しているので、圧縮空気の噴射圧を適切にするか、異常信号を出すといった制御が可能である。【００１５】
また、正常時の投射材衝突強度を把握しておくことで、投射量調整装置５と、噴射ノズル２の間のホース３が摩耗によって穴あきが生じた場合なども検知可能になる。これまで説明した投射量調整装置５と圧力調整装置６の制御、異常信号の送信、ホース３の穴あきの検知などのために、カウンタ回路１１およびピーク測定回路１２で測定された状態値を用いることを「監視する」という。【００１６】
噴射ノズル２にＡＥセンサ１を取り付け、得られた状態値を時系列に記憶することで被処理製品一つひとつをどのように処理をしたのかを履歴として残すことも可能である。よって、製品のトレーサビリティの要求に応えることができる。【００１７】
噴射ノズル２に変換器としてのＡＥセンサ１を取り付けたので、被処理製品の処理中の投射材の状態を確認できることに加え、ＡＥセンサ１が直接ピーニングされないので噴射ノズル２の寿命まで継続使用が可能であり、メンテナンスおよび校正の必要性を低減できる。また、投射材ＳがＡＥセンサ１あるいは被処理製品に当たり反射し再度ＡＥセンサ１に当たらないので、より正確な処理中の投射材Ｓの状態を知ることが可能である。また、センサホルダ１４でＡＥセンサ１を覆い保護することにより、これらの効果がさらに高まる。
また、本実施の形態において、ＡＥセンサは噴射ノズル先端部１５に取り付けられているが、噴射ノズル２の中を通る投射材Ｓが噴射ノズル２の内面などに接触した時に発生する弾性波が検出できる場所であれば良く、たとえば噴射ノズルベンチュリ部１６や噴射ノズルテーパ部１７に取り付けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るショットピーニング装置の概略図である。
【図２】本発明の実施による噴射ノズルの断面図である。
【図３】コントローラ内にあるＡＥセンサからの信号を計測する計測回路と制御手段の一つである投射回路を示すブロック図である。
【図１】
2009022489.tif 000003
【図２】
2009022489.tif 000004
【図３】
2009022489.tif 000005
【国際調査報告】
2009022489.tif 000006
2009022489.tif 000007
2009022489.tif 000008