(57)【要約】      （修正有）【課題】ショットブラスト処理において、任意の打痕生成条件やショットブラスト処理条件を与えることにより、製品の打痕率や打痕分布図をコンピュータにより模擬描画することが可能な方法およびそのシステムを提供する。【解決手段】予め与えられた投射材硬度、投射材粒径、投射材速度、処理製品硬度から打痕単位面積を算出する工程、予め与えられた目標の打痕率となるよう必要な打痕数を算出する工程、および処理時間を算出する工程からショットブラスト処理における処理条件を設定する。【選択図】図１
2006297594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットブラスト処理における処理条件の設定方法であって、予め与えられた打痕単位面積およびある時間における打痕数から目標の打痕率となるような処理時間を算出することを特徴とするショットブラスト処理における処理条件の設定方法。
【請求項２】
ショットブラスト処理における処理条件の設定方法であって、
予め与えられた投射材硬度、投射材粒径、投射材速度、処理製品硬度から打痕単位面積を算出する工程と、
予め与えられた目標の打痕率となるよう必要な打痕数を算出する工程と、
打痕数、投射量、投射材密度、上記投射材粒径から処理時間を算出する工程と、を有することを特徴とするショットブラスト処理における処理条件の設定方法。
【請求項３】
目標の打痕率及びショットブラスト処理条件の入力手段と、
該ショットブラスト処理条件を記憶する記憶手段と，
該記憶手段から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる処理時間を演算する演算手段と，
演算手段により算出された処理時間分だけ処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段と、
この製品に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段と，
を具備したことを特徴とするショットブラスト装置。
【請求項４】
製品を決められた処理時間分だけ処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段と、この製品に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段と，を具備したショットブラスト装置であって，
前記処理時間を、目標の打痕率、任意のショットブラスト処理条件において予め得た打痕単位面積およびある時間における打痕数から、前記製品表面が目標の打痕率となるように処理時間を演算する演算手段を具備することを特徴とするショットブラスト装置。
【請求項５】
前記演算手段に請求項１または２に記載の処理条件の設定方法を用いることを特徴とするショットブラスト装置であって、
目標の打痕率及びショットブラスト処理条件の入力手段と、
該ショットブラスト処理条件を記憶する記憶手段と，
該記憶手段から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる処理時間を演算する演算手段と，
演算手段により算出された処理時間分だけ処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段と、
この製品に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段と，
を具備したことを特徴とするショットブラスト装置。
【請求項６】
前記演算手段に請求項１または２記載の処理条件の設定方法を用いることを特徴とするショットブラスト装置であって、製品を決められた処理時間分だけ処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段と、この製品に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段と，を具備したショットブラスト装置であって，
記処理時間を、目標の打痕率、任意のショットブラスト処理条件において予め得た打痕単位面積およびある時間における打痕数から、前記製品表面が目標の打痕率となるように処理時間を演算する演算手段を具備することを特徴とするショットブラスト装置。
【請求項７】
ショットブラスト処理における処理条件の設定方法であって、
予め与えられた投射材硬度、投射材粒径、投射材速度、処理製品硬度から打痕単位面積を算出する工程と、
予め与えられた目標の打痕率となるよう必要な打痕数を算出する工程と、
打痕数、処理時間、投射材密度、上記投射材粒径から投射量を算出する工程と、
を有することを特徴とするショットブラスト処理における処理条件の設定方法。
【請求項８】
ショットブラスト処理における処理条件の設定方法であって、
予め与えられた投射量、処理時間、投射材密度、投射材粒径から打痕数を算出する工程と、
予め与えられた目標の打痕率となるよう必要な目標の打痕単位面積を算出する工程と、
打痕単位面積、投射材硬度、上記投射材粒径、処理製品硬度から投射材速度を算出する工程と、
を有することを特徴とするショットブラスト処理における処理条件の設定方法。
【請求項９】
製品を決められた処理時間、投射量又は投射材速度に関するショットブラストの処理条件によって処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段と、この製品に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段と、を具備したショットブラスト装置であって、
前記ショットブラストの処理条件のいずれか一つを、目標の打痕率、任意のショットブラスト処理条件において予め得た打痕単位面積およびある時間における打痕数から、前記製品表面が目標の打痕率となるように前記ショットブラスト条件を演算する演算手段を具備することを特徴とするショットブラスト装置。
【請求項１０】
前記演算手段におけるブラストの処理条件の算出は、以下の関係式から導き出すことを特徴とする請求項９に記載のショトブラスト装置。
（１）打痕数＝ｆ（投射量、処理時間、投射材密度、投射材粒径）
（２）目標の打痕率＝ｆ（打痕数、打痕単位面積）
（３）打痕単位面積＝ｆ（投射材硬度、投射材粒径、投射材速度、処理製品硬度）
【請求項１１】
予め与えられた投射量、処理時間、投射材密度、投射材粒径、投射材硬度、投射材速度、処理製品硬度、打痕数と、予め与えられる目標の打痕率を、インターネットなどの通信端末から入力して、別の位置にある演算手段で演算し、設定された処理時間、投射量、投射速度を前記通信端末に返却することを特徴とする請求項２、７又は８のいずれか１つに記載のショットブラスト処理における処理条件の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットブラスト処理における処理条件の設定方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットブラスト処理においては投射された粒状の投射材が製品の表面に均一に分布されることが重要である。そのため、その指標として、ショットブラスト処理された製品表面のうち任意に設定した評価範囲の面積である評価範囲面積と、打痕が生成した面積の総和との比として表わされる打痕率（カバレージ）が用いられている。
【０００３】
また従来、製品が目標とするカバレージとなる様にショットブラスト条件を設定する作業は，多くの場合これまでの経験を元に仮設定し，その条件下でショットブラスト処理を行ない，実際の製品処理面の打痕付着状態を確認し，カバレージを測定して条件設定を絞り込んでいた。
【０００４】
ところで、従来、打痕率を測定する方法としては、標準測定法と簡易測定法の２つが主流を成している。そして、前者では、ショットブラスト処理を行った製品の任意の評価範囲を顕微鏡により拡大し、２０〜５０倍の拡大写真を作成し、打痕あるいは未処理部を切り取って、その重量比から打痕率を求めている。また、後者では、ショットブラスト処理した製品または試験片の処理面を、２０〜５０倍のルーペや実体顕微鏡などの観察器具により観察するとともに、比較対象となる標準写真と比較しておおよその値を判定している。そして、測定の頻度と工数などの理由から主に簡易測定法が用いられている。
【０００５】
しかしながら、簡易測定法における標準写真は、標準測定法でその打痕率を求めて作成されているが、製品によっては未処理部と打痕部との判別が困難であり、標準測定法自体にも個人差によってばらつきを生じる可能性があり、しかも、ショットブラスト処理の条件を設定する場合には、実際に製品をショットブラスト処理して打痕率を測定する必要がある。その上、ショットブラスト処理の条件や投射材の粒径、硬度、製品との硬度差などから、打痕１ケ当たりの面積や大きさや深さが多様に変化するため、標準写真を製品ごとに何通りも作成しなければならない。加えて、流体潤滑による摩耗の低減を目的としたショットブラスト処理における処理面の打痕率は、極端に少ない場合もあり、標準写真の打痕率の範囲を増やす必要もある。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、ショットブラスト処理において任意の打痕生成条件やショットブラスト処理条件を与えることにより、製品の打痕率や打痕分布図をコンピュータにより模擬描画することが可能な方法およびそのシステムを提供することにある。
【０００７】
本発明の更なる目的は、ショットブラスト処理において任意の打痕生成条件やショットブラスト処理条件及び処理する製品の目標とする打痕率となるように、ショットブラスト処理において処理すべき処理条件の設定方法及びこの設定方法を用いたショットブラスト装置を提供することにある。
【発明の開示】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の１局面のショットブラスト処理における処理条件の設定方法は、予め与えられた打痕単位面積およびある時間における打痕数から目標の打痕率となるような処理時間を算出することを特徴とする。
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の別の１局面のショットブラスト処理における処理条件の設定方法は、予め与えられた投射材硬度、投射材粒径、投射材速度、処理製品硬度から打痕単位面積を算出する工程と、予め与えられた目標の打痕率となるよう必要な打痕数を算出する工程と、打痕数、投射量、投射材密度、投射材粒径から処理時間を算出する工程と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明においてショットブラスト処理とは、鋼、セラミックなどの材質から成る粒状の投射材を遠心式や流体圧力式などの加速装置を用いて高速で投射あるいは噴射して、金属、非金属、プラスチックなどの材質から成る製品に衝突させることにより、製品表面の異物除去などを行うことであるが、投射材の衝突により製品表面の疲労強度を向上させるショットピーニング処理を含めることができる。
【００１１】
またなお、本発明において打痕とは、ショットブラスト処理において投射材が衝突した時に製品に生成される凹みであって、ごく浅く、深さを無視できるものである。打痕単位面積の算出工程において用いる係数を変えることにより、ショットピーニング処理において加工誘起変態による残留応力付与の影響範囲とすることもできる。
【００１２】
またなお、本発明において打痕単位面積とは、打痕１つ当たりの面積を示す。またなお、本発明において打痕分布状態とは、ショットブラスト処理を行った製品に打痕が付いている表面の様子である。またなお、本発明において評価範囲とは打痕分布状態を観察する範囲である。またなお、本発明において打痕数とは、ショットブラスト処理において任意の処理時間中に評価範囲に付いた打痕の数である。またなお、本発明においてショットブラスト処理条件とは、打痕単位面積と打痕数を決定するものであって、投射材の硬度、粒径、投射量および投射速度、処理製品の硬度および処理時間などである。
【００１３】
またなお、本発明においては打痕率は以下の２つの方法によって算出される。１番目の方法は、打痕単位面積、打痕数および評価範囲面積をコンピュータに入力して理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率が算出される。ただし、本発明においてｅｘは、表記の都合上、ｅｘｐ（ｘ）というｘの関数に置き換えるものとする。
【００１４】
ところで、理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝は次のようにして導くことができる。ここで、Ｃは打痕率（カバレージ）（％）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）である。すなわち、投射材が投射されている場所内を製品を通過させるとともその通過をｎ回繰り返した場合、製品の打痕率を実測してその測定値Ｃ１とすると、打痕率Ｃｎは１−（１−Ｃ１）ｎと推定することができる（日刊工業新聞社発行の「ショットブラストの方法と効果」の１２１ページ参照）。この式により計算した例を示すと、図４に示すようになる。
【００１５】
そして、この打痕率Ｃｎ＝１−（１−Ｃ１）ｎの式は、打痕率が処理時間の経過とともに１００％に漸近し、一般的に以下のような式で表すことができる。Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−ｔ／ａ）｝そこで、上式を時間ｔで微分してｔ＝０を代入すると、Ｃ’（ｔ＝０）＝（１００／ａ）・ｅｘｐ（−０／ａ）＝１００／ａとなる。これを傾きにもつ時間ｔの一次式は、Ｃｖ（％）＝Ｃ’・ｔ＝（１００／ａ）・ｔとなる。この一次式Ｃｖ（％）＝Ｃ’・ｔ＝（１００／ａ）・ｔは、打痕が互いに重なり合いがないと仮定したときの仮想打痕率Ｃｖである。
【００１６】
また、打痕ののべ面積を累計打痕面積Ａａとすると、Ｃｖが１００％となる時、Ｃｖ（％）＝Ａａ／Ａｓ＝１００％から、Ａａ＝Ａｓとなり、累計打痕面積Ａａおよび評価範囲面積Ａｓが等しくなる。その時の時間ｔは、Ｃｖ（％）＝（１００／ａ）・ｔ＝１００となる。よってｔ＝ａである。ところで、累計打痕面積Ａａが時間に比例することから、Ａａ（ｔ）＝ｋ・ｔと表すことができ、またＡａ（ｔ）＝ｋ・ｔからＡａ（ｔ＝ａ）＝ｋ・ａ＝Ａｓとなり、ｋ＝Ａｓ／ａとなる。よってＡａ（ｔ）＝（Ａｓ／ａ）・ｔと表すことができる。次に累計打痕面積Ａａを打痕数Ｎで表すことができることから、打痕数Ｎと時間の関係を求めると、Ａａ＝Ａ・Ｎ＝（Ａｓ／ａ）・ｔとなり、Ｎ＝（Ａｓ／Ａ）・（ｔ／ａ）となる。したがって、（ｔ／ａ）＝（Ａ・Ｎ）／Ａｓと表すことができ、前述の理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−ｔ／ａ）｝成り立つ。
【００１７】
打痕率を算出する２番目の方法は、次に示すとおりである。すなわち、ショットブラスト処理の条件をコンピュータに入力し、入力したショットブラスト処理の条件に基づき、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）｝から打痕単位面積を算出する。ただし、ｋ１、ｋ２、ｋ３は数（有次元）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｄは打痕径（ｍｍ）、Ｈｖａは投射材の硬度（ＨＶ）、ｄは投射材粒径（ｍｍ）、ｖは投射速度（ｍ／ｓｅｃ）、ＨＶｗは処理製品の硬度（ＨＶ）である。次いで、コンピュータに入力したショットブラスト処理の条件に基づき、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）・Ａｓから打痕数を算出する。ただし、ｋ４は係数（有次元）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ｍは投射量（ｋｇ／ｍｉｎ）、ｔは処理時間（ｓｅｃ）、Ｆは投射材密度（ｇ／ｃｍ3）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）である。次いで、算出した打痕単位面積および打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率を算出する。ただし、Ｃは打痕率（カバレージ）（％）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）である。
【００１８】
またなお、本発明においては、入力した打痕単位面積、打痕数および評価範囲面積に基づき打痕分布状態を描画装置によって表示すべく、描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算する。この場合、初めに各数値の補正から行なう。打痕率が等しい場合、前述の式からＡ・Ｎ／Ａｓ＝ＡＤ・ＮＤ／ＡｓＤ＝一定との関係があり、この式を満たすように任意に補正することができる。これは一様な打痕率を有する評価範囲を拡大表示するのと同じであり、それもまた打痕率は同じである。
【００１９】
またなお、本発明においては、描画打痕単位面積を持つ打痕模様を描画打痕数だけ描画評価範囲面積中に表示すべく演算する。この場合、補正した値は計算機を用い、ディスプレーやプロッターなどの描画装置に、面積がＡｓＤの描画範囲中に面積ＡＤの像を乱数により決定した位置に描画し、それをＮＤ回繰り返すことで打痕分布状態を模擬描画するとともに、打痕率を表示する。ここで、描画装置の画面の大きさやプロッター用紙に合わせて描画範囲の面積ＡｓＤの模擬描画を観察するのに適切な大きさに決めれば良いが、より精度が高くなるように描画打痕単位面積ＡＤとの比Ｒ＝ＡｓＤ／ＡＤは１００以上が望ましい。この検証をした結果を次に説明する。
【００２０】
ある打痕を評価範囲内に決められた打痕数だけ模擬描画させる際、描画打痕単位面積ＡＤは描画面積ＡｓＤに対し十分小さくないと重なり合いのばらつきが発生してしまい、模擬描画された打痕率と目的の打痕率に誤差が生じてしまう。
【００２１】
そこで以下の検証を行った。検証条件として、打痕面積比Ｒ＝ＡｓＤ／ＡＤを２０〜６００、打痕率設定値を、打痕数の変化に対し打痕率の変化が大きい５０％と、比較的打痕率の変化が小さい９８％とし、打痕分布状態の模擬描画の結果をそれぞれｎ＝１０ずつ模擬描画させ、その打痕が描画された面積を画像処理ソフトを用いて打痕率を測定し、打痕率設定値との差を求めた。その差から標準偏差σを算出しばらつきとした。その結果を図５に示す。図５によると、Ｒ＞３００の範囲では共にσ＜１％未満となり精度も高い。しかし描画打痕数も増加するため、打痕率設定９８％についてはほぼσ＜１％未満となるＲ＞１００の範囲であれば問題なく使用できる。表示させたい打痕率と要求する精度に応じて打痕面積比Ｒを変更すれば良い。
【００２２】
実施例１
打痕単位面積Ａ０．２４ｍｍ２、打痕数Ｎ５００個・ｍｍ２・ｓｅｃ、評価範囲面積Ａｓ１００ｍｍ２をコンピュータに入力して理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率Ｃを算出したところ、７０％であった。また、入力した打痕単位面積、打痕数および評価範囲面積に基づき、打痕分布状態を描画装置によって表示すべく必要な描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算すると、描画打痕単位面積は８ｍｍ２、描画打痕数は５００個、描画評価範囲面積は３３２６．４ｍｍ２になった。またこの時の打痕存在比は４１３．６である。これらの結果を描画装置によって表示すると、図６に示すようになる。
【００２３】
実施例２
ショットブラスト処理の条件として、投射材の粒径０．６ｍｍ、密度７．８５ｇ／ｃｍ3、硬度ＨＶ７００、投射量８ｋｇ／ｍｉｎ、投射速度６０ｍ／ｓ、処理製品硬度４００ＨＶ、処理時間２、３、４、５、６、９秒をそれぞれコンピュータに入力した。また、打痕面積比Ｒは１２０、係数ｋ１は０．７５、係数ｋ２は−０．５、係数ｋ３は−０．０２、係数ｋ４は１００とそれぞれ設定してそれぞれコンピュータに入力した。
【００２４】
すると、コンピュータは、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）｝から打痕単位面積を算出し、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）・Ａｓから打痕数を算出する。次いで、算出した打痕単位面積および打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率を算出し、続いて、算出した打痕単位面積および打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、打痕分布状態を描画装置によって表示すべく必要な描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算する。次いで、描画打痕単位面積を持つ打痕模様を描画打痕数だけ描画評価範囲面積中に表示すべく演算し、続いて、この演算結果および打痕率を描画装置によって表示するか、または印刷すると図７に示す模擬描画を得ることができる。なお、ショットブラスト条件のうち処理時間を３秒間にして実際にショットブラスト処理を行なったときの打痕分布状態は図８に示すとおりである。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、請求項１のショットブラスト処理における打痕分布図の描画方法は、ショットブラスト処理における処理面の打痕分布図をコンピュータにより模擬描画する方法であって；打痕単位面積、打痕数および評価範囲面積をコンピュータに入力して理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率を算出する工程と；ただし、Ｃは打痕率（カバレージ）（％）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）；前記入力した打痕単位面積、打痕数および評価範囲面積に基づき、打痕分布状態を描画装置によって表示すべく必要な描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算する第１演算工程と；前記描画打痕単位面積を持つ打痕模様を前記描画打痕数だけ前記描画評価範囲面積中に表示すべく演算する第２演算工程と；この第２演算工程の演算結果および前記打痕率を描画装置によって表示するかまたは印刷する工程と；を含むから、また、請求項２のショットブラスト処理における打痕分布図の描画方法は、ショットブラスト処理における処理面の打痕分布図をコンピュータにより模擬描画する方法であって；打痕率をコンピュータに入力する打痕率入力工程と；入力した打痕率に基づき、理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕存在比Ｋを算出する打痕存在比算出工程と；ただし、Ｃは打痕率（カバレージ）（％）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）、Ｋは打痕存在比（Ａ・Ｎ）／Ａｓ；前記算出した打痕存在比と；描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積のうち少なくとも２つをコンピュータに入力する第２入力工程と；入力した描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積のうち少なくとも２つと、前記算出した打痕存在比とに基づき、打痕分布状態を描画装置によって表示すべく必要な描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算する第３演算工程と；前記描画打痕単位面積を持つ打痕模様を前記描画打痕数だけ前記描画評価範囲面積中に表示すべく演算する第４演算工程と；この第４演算工程の演算結果および前記打痕率を描画装置によって表示するかまたは印刷する工程と；を含むから、ショットブラスト処理において任意の打痕生成条件を与えることにより、製品の打痕率や打痕分布図をコンピュータにより模擬描画することが可能になり、したがって、実際にショットブラスト処理を行うことなく、机上で製品の仕上がり具合を確認することが可能になるなどの優れた実用的効果を奏する。
【００２６】
また、請求項３のショットブラスト処理における打痕分布図の描画方法は、ショットブラスト処理における処理面の打痕分布図をコンピュータにより模擬描画する方法であって；ショットブラスト処理の条件をコンピュータに入力する第３入力工程と；入力したショットブラスト処理の条件に基づき、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）｝から打痕単位面積を算出する打痕単位面積算出工程と；ただし、ｋ１、ｋ２、ｋ３は係数（有次元）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｄは打痕径（ｍｍ）、Ｈｖａは投射材の硬度（ＨＶ）、ｄは投射材粒径（ｍｍ）、ｖは投射速度（ｍ／ｓｅｃ）、ＨＶｗは処理製品の硬度（ＨＶ）；前記コンピュータに入力したショットブラスト処理の条件に基づき、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）・Ａｓから打痕数を算出する打痕数算出工程と；ただし、ｋ４は係数（有次元）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２／ｓｅｃ）、Ｍは投射量（ｋｇ／ｍｉｎ）、ｔは処理時間（ｓｅｃ）、Ｆは投射材密度（ｇ／ｃｍ3）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）；算出した打痕単位面積および打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から打痕率を算出する第２打痕率算出工程と；ただし、Ｃは打痕率（カバレージ）（％）、Ａは打痕単位面積（ｍｍ２）、Ｎは打痕数（個・ｍｍ２・ｓｅｃ）、Ａｓは評価範囲面積（ｍｍ２）；前記算出した打痕単位面積および打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、打痕分布状態を描画装置によって表示すべく必要な描画打痕単位面積、描画打痕数および描画評価範囲面積を演算する第５演算工程と；前記描画打痕単位面積を持つ打痕模様を前記描画打痕数だけ前記描画評価範囲面積中に表示すべく演算する第６演算工程と；この第６演算工程の演算結果および前記打痕率を描画装置によって表示するかまたは印刷する工程と；を含むから、任意のショットブラスト処理の条件を与えることにより、製品の打痕率や打痕分布図をコンピュータにより模擬描画することが可能になり、したがって、様々な製品に応じた希望の打痕分布状態を得ることができるショットブラスト処理の条件を簡単に設定することが可能になるなどの優れた実用的効果を奏する。
【００２７】
以下の実施例において、本発明は、任意のショットブラスト処理の条件を与えることにより、処理する製品の目標とする打痕率から、様々な製品に応じた希望の打痕分布状態を得る。ことができるショットブラスト処理の条件を簡単に設定することが可能になる。すなわち、本発明はショットブラスト処理における処理条件の設定方法であって、予め与えられた打痕単位面積およびある時間における打痕数から目標の打痕率となるような処理時間を算出することを特徴とする。
【００２８】
実施例３
図９は、本発明に用いるショットブラストを説明する図である。ショットブラスト装置は、目標の打痕率及びショットブラスト処理条件の入力手段１と、該ショットブラスト処理条件を記憶する記憶手段２と、該記憶手段から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる処理時間を演算する演算手段３と、該演算手段により算出された処理時間分だけ処理を行なうためショットブラスト装置を制御する制御手段４を具備している。さらに、製品５を保持する保持手段６と、この製品５に向けて前記ショットブラスト条件で投射材を加速する投射材加速手段Ｊを具備している。
【００２９】
ここで、投射材加速手段Ｊは、圧縮エア供給部７に連結された圧縮エア供給弁８が設けられている。そして、該圧縮エア供給弁８は加圧タンク９及び投射材供給弁１０を介した連通と、直接の連通により混合部１１に連結されている。なお、該圧縮エア供給弁８及び投射材供給弁１０は制御手段４と電気的に接続されている。さらに混合部１１は、搬送ホース１２及びノズル１３に連結されており、ノズルから製品５に投射材が投射される。なお、投射材加速手段Ｎは空気を用いる本方式と、空気を用いない方式がある。
【００３０】
このショットブラスト装置において、処理時間を求める方法を説明する。まず入力工程において、前記入力手段１から入力し、記憶手段２に打痕単位面積、ある時間における単位評価面積あたりの打痕数、およびその時の処理時間と、目標打痕率を入力する。
【００３１】
するとコンピュータは演算手段３により記憶手段２から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる処理時間を演算する。打痕単位面積Ａ、面積当たりの打痕数及び時間Ｎ個・ｍｍ２・ｓｅｃ、評価面積Ａｓ ｍｍ２から、打痕単位面積Ａ０．２４ｍｍ２、打痕数Ｎ１００個・ｍｍ２・ｓｅｃ、その時の処理時間５ｓｅｃ、評価範囲面積Ａｓ１００ｍｍ２、目標打痕率Ｃ７０％をコンピュータに入力して理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から目標打痕率となるための必要打痕数が５００と算出され、目標打痕率となるための処理時間は、５ｓｅｃ×（５００／１００）＝２５ｓｅｃと算出される。
【００３２】
そして、該演算手段３により算出された処理時間分だけ制御手段４により処理を行なうためショットブラスト装置を制御する。
【００３３】
このようにして、打痕単位面積、ある時間における単位評価面積あたりの打痕数、およびその時の処理時間と目標打痕率を入力することにより、簡単に処理時間が決定され、その時間のショットブラスト処理が行われる。
【００３４】
実施例４
実施例３と同じショットブラスト装置を用いた。このショットブラスト装置において、ショットブラスト処理の条件として、投射材粒径、投射材密度、投射材硬度、投射量、投射材速度、処理製品硬度、及び目標打痕数を入力した。
【００３５】
すると、コンピュータは、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）｝から打痕単位面積を算出（打痕単位面積演算工程）し、前工程で算出した打痕単位面積および目標打痕率と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から、単位評価面積あたりの打痕数を算出する。
【００３６】
次いで、前工程で算出した単位評価面積あたりの打痕数に基づき、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）・Ａｓから処理時間を算出する。
【００３７】
そして、実施例１と同様に、コンピュータは演算手段３により記憶手段２から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる処理時間を演算する。そして、該演算手段３により算出された処理時間分だけ制御手段４により処理を行なうためショットブラスト装置を制御する。
【００３８】
このようにして、ショットブラスト処理の条件として、投射材粒径、投射材密度、投射材硬度、投射量、投射材速度、処理製品硬度、及び目標打痕数を入力することにより、簡単に処理時間が決定され、その時間のショットブラスト処理が行われる。
【００３９】
実施例５
実施例３と同じショットブラスト装置を用いた。このショットブラスト装置において、ショットブラスト処理の条件として、投射材粒径、投射材密度、投射材硬度、処理時間、投射材速度、処理製品硬度、及び目標打痕数を入力した。
【００４０】
すると、コンピュータは、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）｝から打痕単位面積を算出（打痕単位面積演算工程）し、前工程で算出した打痕単位面積および目標打痕率と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から、単位評価面積あたりの打痕数を算出する。
【００４１】
次いで、前工程で算出した単位評価面積あたりの打痕数に基づき、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）Ａｓから投射量を算出する。
【００４２】
そして、実施例１と同様に、コンピュータは演算手段３により記憶手段２から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる投射量を演算する。そして、該演算手段３により算出された投射量となる制御手段４により処理を行なうためショットブラスト装置を制御する。
【００４３】
このようにして、ショットブラスト処理の条件として、投射材粒径、投射材密度、投射材硬度、投射量、投射材速度、処理製品硬度、及び目標打痕数を入力することにより、簡単に投射量が決定され、そのショットブラスト処理が行われる。
【００４４】
実施例６
実施例３と同じショットブラスト装置を用いた。このショットブラスト装置において、ショットブラスト処理の条件として、投射材硬度、投射材粒径、処理時間、処理製品硬度、投射量、投射材密度及び目標打痕数を入力した。
【００４５】
すると、コンピュータは、実験式Ｎ＝ｋ４・Ｍ／（ρ・ｄ3／６・π）・（ｔ／６０）・Ａｓから単位評価面積あたりの打痕数を算出し、前工程で算出した単位評価面積あたりの打痕数および目標打痕数と、任意に設定した評価範囲面積とに基づき、前記理論式Ｃ＝１００｛１−ｅｘｐ（−Ａ・Ｎ／Ａｓ）｝から、打痕単位面積を算出する。
【００４６】
次いで、実験式Ａ＝πＤ２／４およびＤ＝ｋ１・ｄ・｛１−ｅｘｐ（ｋ２・ＨＶａ／ＨＶｗ）｝／｛１−ｅｘｐ（ｋ３・Ｖ）から投射速度を算出する。
【００４７】
そして、実施例１と同様に、コンピュータは演算手段３により記憶手段２から呼び出したデータに基づき製品表面が目標の打痕率となる投射速度を演算する。そして、該演算手段３により算出された投射速度となるよう制御手段４により処理を行なうためショットブラスト装置を制御する。
【００４８】
なお、本実施例においては、投射材硬度、投射材粒径、処理時間、処理製品硬度、投射量、投射材密度及び目標打痕数をインターネットの遠隔の通信端末から入力した。そして、別の位置にある演算手段で演算し、設定された投射速度を前記通信端末に返却し、そのデータを用いてショットブラスト装置を稼動させた。
【００４９】
このようにして、ショットブラスト処理の条件として、投射材粒径、投射材密度、投射材硬度、投射量、投射材速度、処理製品硬度、及び目標打痕数を入力することにより、簡単に投射速度が決定され、そのショットブラスト処理が行われる。
【００５０】
また、実際にショットブラストを行うことなく、ショットブラストの処理条件を何度も試すことができた。さらに、描画することによって、視覚的にショットブラスト処理の条件を簡単に評価できた。
【００５１】
産業上の利用可能性
本発明は、本発明においてショットブラスト処理とは、鋼、セラミックなどの材質から成る粒状の投射材を遠心式や流体圧力式などの加速装置を用いて高速で投射あるいは噴射して、金属、非金属、プラスチックなどの材質から成る製品に衝突させることにより、製品表面の異物除去などを行うことに適用できる。投射材の衝突により製品表面の疲労強度を向上させるショットピーニング処理にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の１実施の態様に対応するフローチャートである。
【図２】本発明の別の実施の態様に対応するフローチャートである。
【図３】本発明の更に別の実施の態様に対応するフローチャートである。
【図４】投射材が投射されている場所内を製品を通過させるとともその通過をｎ回繰り返した場合の通過の回数と打痕率との関係を示すグラフである。
【図５】打痕面積比Ｒにおける打痕率のばらつきのグラフであって、打痕率のばらつきを抑えるため、打痕面積比Ｒを検証した結果の図である。
【図６】実施例１において描画装置に模擬描画された打痕分布図および打痕率の一例を示す図である。
【図７】実施例２において描画装置に模擬描画された打痕分布図および打痕率の一例を示す図である。
【図８】本発明の比較例として実際にショットブラスト処理を行なったときの打痕分布状態を撮影したものである。
【図９】本発明を実施するショットブラスト装置の概略図である。
【図１０】本発明を実施するフローチャートの第１例である。
【図１１】本発明を実施するフローチャートの第２例である。
【図１２】本発明を実施するフローチャートの第３例である。
【図１３】本発明を実施するフローチャートの第４例である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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