(57)【要約】【課題】  中空部材の開口周縁と当接して開口を閉塞する部材と、開口周縁との間に隙間が生じてしまった場合に、その隙間から中空部材の中空部に固体粒が侵入するのを防止可能な技術を提供する。【解決手段】  固体粒吹付装置１０は、中空部材４４の開口の周縁に当接して開口を閉塞する閉塞部材１５と、閉塞部材１５を貫通して中空部材４４の中空部と外部を連通する連通路と、閉塞部材１５を前記周縁に押付ける押付手段１４と、連通路から中空部に向けて加圧された流体を注入する注入手段１６と、中空部材４４の外面に固体粒を吹付ける吹付手段１８を備えている。そして、中空部材４４の開口周縁と閉塞部材１５の隙間が生じた際に流体が外部に流出することによって、固体粒が前記隙間から中空部材４４の中空部に侵入するのを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部材の開口の周縁に当接して開口を閉塞する閉塞部材と、
閉塞部材を貫通して中空部材の中空部と外部を連通する連通路と、
閉塞部材を前記周縁に押付ける押付手段と、
連通路から中空部に向けて加圧された流体を注入する注入手段と、
中空部材の外面に固体粒を吹付ける吹付手段を備えており、
中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間が生じた際に流体が外部に流出することによって、固体粒が前記隙間から中空部材の中空部に侵入するのを防止する固体粒吹付装置。
【請求項２】
前記隙間から流出する流体量を計測する手段を備える請求項１の固体粒吹付装置。
【請求項３】
中空部材の開口の周縁に、その周縁に当接して開口を閉塞する閉塞部材を押付けた状態で、中空部材の外面に固体粒を吹付けるときに、
閉塞部材を貫通して中空部材の中空部と外部を連通する連通路に外部から加圧された流体を注入し、中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間が生じた際に流体が外部に流出することによって、固体粒が前記隙間から中空部材の中空部に侵入するのを防止する固体粒吹付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空部材に固体粒を吹付ける装置と方法に関するものである。詳しくは、吹付けられた固体粒が中空部材の中空部に侵入するのを防止する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空部材（例えば、中空ビームや中空シャフト）の外面に固体粒を吹付ける装置が知られている。固体粒吹付装置とは、例えば、ショットピーニング装置やショットブラスト装置やサンドブラスト装置である。中空部材の外面に固体粒を吹付ける際には、中空部材の中空部に固体粒が侵入するのを防止する必要がある。中空部に固体粒が侵入するのを防止しないと、中空部に固体粒が残留したまま中空部材が製品化されてしまうからである。中空部材の開口を閉塞する閉塞部材を用いると、中空部に固体粒が侵入するのを防止することができる。
特許文献１には、カムシャフトのジャーナル硬化方法が記載されている。この技術では、カムシャフト本体の端部開口が閉塞部材で閉塞された状態で、カムシャフト本体内に空気を供給する。シャフト本体に供給された空気は、シャフト本体のジャーナル部に形成されている給油口から流出する。給油口から空気が流出することによって、シャフト本体のジャーナル部に硬球を吹付けてショットピーニングを行うときに、硬球が給油口からシャフト本体内に侵入するのを防止することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１６６３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、シャフト本体の給油口を物理的に閉塞せず、それに代えて空気流を利用することによって、硬球が給油口からシャフト本体内に侵入するのを防止する。中空部材の開口を物理的に閉塞してしまう場合には、空気流を併用しないはずである。物理的に確実に閉塞するのが通常である。
本発明は、中空部材の開口を物理的に閉塞することによって、固体粒が中空部に侵入するのを防止する技術を改良したものである。開口を確実に閉塞できれば、固体粒が中空部に侵入するのを防止することができる。しかしながら、中空部材の開口周縁の形状精度が高くないと、周縁形状が中空部材毎にばらつくことがある。それらの中空部材の開口を閉塞するためには、開口周縁に当接する閉塞部材が弾性を有し、周縁形状のばらつきを吸収できるものである必要がある。この場合、繰返して閉塞部材を使用すると、閉塞部材が磨耗ないし変形し、中空部材の開口を閉塞しきれなくなることがある。即ち、中空部材の開口周縁と閉塞部材との間に隙間が生じてしまうことがある。隙間が生じた状態で中空部材の外面に固体粒を吹付けると、固体粒が隙間から侵入してしまう。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、中空部材の開口周縁と当接して開口を閉塞する部材と、開口周縁との間に隙間が生じてしまった場合に、その隙間から中空部材の中空部に固体粒が侵入するのを防止可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の固体粒吹付装置は、中空部材の開口の周縁に当接して開口を閉塞する閉塞部材と、閉塞部材を貫通して中空部材の中空部と外部を連通する連通路と、閉塞部材を前記周縁に押付ける押付手段と、連通路から中空部に向けて加圧された流体を注入する注入手段と、中空部材の外面に固体粒を吹付ける吹付手段を備えている。そして、中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間が生じた際に流体が外部に流出することによって、固体粒が前記隙間から中空部材の中空部に侵入するのを防止する。
この固体粒吹付装置は、中空部材の開口を閉塞部材で閉塞する。中空部材の開口を閉塞部材で閉塞しきれない場合には、中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間から流体を外部に流出させることによって、その隙間から固体粒が中空部材の中空部に侵入するのを防止する。
【０００６】
上記の固体粒吹付装置において、前記隙間から流出する流体量を計測する手段を備えることが好ましい。
このように、中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間から流出する流体量を計測する手段を備えていると、その計測した流体量を用いて隙間の大きさを推定することができる。
【０００７】
本発明の固体粒吹付方法は、中空部材の開口の周縁に、その周縁に当接して開口を閉塞する閉塞部材を押付けた状態で、中空部材の外面に固体粒を吹付けるときに、閉塞部材を貫通して中空部材の中空部と外部を連通する連通路に外部から加圧された流体を注入し、中空部材の開口周縁と閉塞部材の隙間が生じた際に流体が外部に流出することによって、固体粒が前記隙間から中空部材の中空部に侵入するのを防止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
後述する実施例の主要な特徴を記載する。
（１）実施例は、固体粒吹付装置の一種であるショットピーニング装置に関するものである。
（２）ワークは円筒状に形成されており、上部開口周縁に押圧治具のシールが押付けられ、下部開口周縁に受け治具のシールが押付けられた状態で、ショットピーニング装置にセットされる。
（３）ワーク内には、空気供給部から押圧治具に設けられている空気流路を介して空気が供給される。ワーク内に空気を供給した状態で、吹付ノズルからワーク外面に硬球を吹付けてショットピーニングする。押圧治具とワークの上部開口周縁、あるいは受け治具とワークの下部開口周縁に隙間（シール隙間）が存在すると、その隙間から空気が噴出する。シール隙間から空気が噴出すると、シール隙間から硬球がワーク内に侵入するのを防止できる。
（４）押圧治具の空気流路内の圧力は、圧力計測部によって計測される。圧力計測部が計測する圧力（計測圧力）には、あらかじめ閾値を設定しておく。計測圧力が閾値を下回る場合には、シール隙間が大きいのでワーク内に硬球が侵入すると判断して、ショットピーニングを中止する。
【実施例】
【０００９】
本発明に係る固体粒吹付装置の一種であるショットピーニング装置について、図面を参照しながら説明する。本発明は、ショットピーニング装置以外の固体粒吹付装置（例えば、ショットブラスト装置、サンドブラスト装置）にも、好適に採用することができる。
図１に示すように、ショットピーニング装置１０は、基台部１２、昇降駆動部１４、押圧治具１５、空気供給部１６、圧力計測部１７、吹付ノズル１８を備えている。基台部１２は、基台２１、支持柱２２、受け治具２３を有している。支持柱２２は、基台２１上に取り付けられている。受け治具２３は、支持柱２２の上端部に固定されている。受け治具２３の上端面２３ａには凹部が形成されており、その凹部にウレタン製のシール２４が装着されている。
昇降駆動部１４は、押圧治具１５を昇降させる。昇降駆動部１４には、例えば、液圧や空気圧による駆動機構、電動モータ駆動機構等を用いることができる。
【００１０】
図２に示すように、押圧治具１５の下端面１５ａには凹部３２が形成されている。凹部３２には、ウレタン製のシール２６が装着されている。押圧治具１５には、空気流路２５が形成されている。空気流路２５の一端２５ａは、押圧治具１５の側面に開口しており、その開口にユニオン３１が装着されている。空気流路２５の他端２５ｂは、凹部３２の底部３２ａに開口している。シール２６には、貫通孔２６ａが形成されている。空気流路２５の他端２５ｂは、シール２６の貫通孔２６ａと連通されている。空気流路２５の途中には、計測流路２７の一端２７ａが接続されている。計測流路２７の他端２７ｂは、押圧治具１５の側面に開口しており、その開口にユニオン３３が装着されている。
押圧治具１５には、下方に向けて突き出した支持棒３４、３４が固定されている。支持棒３４、３４の下端には、皿状部材３５が水平に固定されている。
空気供給部１６は、コンプレッサ３６とホース３７を有している。コンプレッサ３６は、高圧空気を作り出す。ホース３７は、コンプレッサ３６と、押圧治具１５の側面に装着されているユニオン３１を接続している。
圧力計測部１７は、圧力計４１とホース４２を備えている。ホース４２は、圧力計４１と、押圧治具１５の側面に装着されているユニオン３３を接続している。このように構成されているので、圧力計４１は、押圧治具１５の空気流路２５の圧力を計測する。
図１に示すように、吹付ノズル１８は、ワーク４４（後述する）の外面にショットピーニング用の硬球４３を吹付ける。
ショットピーニング装置１０は、ターンテーブル（図示省略）に設置されている。
【００１１】
本ショットピーニング装置１０は、円筒状のワーク４４をショットピーニングする。ワーク４４をショットピーニングする際には、昇降駆動部１４が押圧治具１５を上昇させた状態で、押圧治具１５と受け治具２３との間にワーク４４を配置する。そして、押圧治具１５を降下させて、押圧治具１５と受け治具２３との間にワーク４４を挟み込んでセットする。この状態では、ワーク４４の上部開口と下部開口の周縁に、それぞれ押圧治具１５のシール２６と受け治具２３のシール２４が押付けられる。既に説明したように、押圧治具１５とコンプレッサ３６はホース３７によって接続され、押圧治具１５と圧力計４１はホース４２によって接続されている。このため、押圧治具１５が昇降しても、押圧治具１５と、コンプレッサ３６と圧力計４１との相対的変位は、ホース３７、４２が撓むことによって吸収される。
コンプレッサ３６を作動させると、ホース３７、押圧治具１５の空気流路２５、シール２６の貫通孔２６ａを介して、加圧空気がワーク４４内に供給される。ワーク４４の上部開口周縁とシール２６との間、あるいはワーク４４の下部開口周縁とシール２４との間に隙間（以下「シール隙間」と言う）が生じていた場合には、その隙間から空気が勢いよく噴出する。
ワーク４４に加圧空気を供給した状態で、吹付ノズル１８から硬球４３をワーク４４の外面に吹付けてショットピーニングを行う。シール隙間が存在しても、そこから空気が勢いよく噴出しているので、硬球４３がワーク４４内に侵入するのが防止される。
ワーク４４に供給される空気は、シール２６の貫通孔２６ａからワーク４４内に流入する。ワーク４４内に流入した空気は、皿状部材３５によって、ワーク４４の上部開口周縁とシール２６とが当接している部分に向けて偏向される。このため、ワーク４４の上部開口周縁とシール２６のシール隙間から噴出する空気の勢いがより強くなり、硬球４４がワーク４４内に侵入するのがより防止される。
【００１２】
圧力計４１は、押圧治具１５の計測流路２７とホース４２を介して空気流路２５と連通している。このため、圧力計４１によってワーク４４に供給される空気圧力が計測される。図３は、ワーク４４に加圧空気を供給した場合に、圧力計４１によって計測される空気圧力（以下「計測圧力」と言う）を示すグラフである。図３の縦軸は計測圧力を示しており、横軸は時間経過を示している。加圧空気の供給を開始すると、計測圧力は上昇してから安定する。
コンプレッサ３６の能力は一定なので、計測圧力は、シール隙間の大きさに対応する。シール隙間が小さければ、計測圧力は高くなる。シール隙間が大きければ、計測圧力は低くなる。このため、計測圧力に閾値を設けることによって、シール隙間がショットピーニングを行って問題ない程度のものなのか、ショットピーニングを行ってはならない程度のものであるかを判別することができる。詳しくは、図３に示すように、線Ａや線Ｂのように、計測圧力が閾値を超えた場合には、ショットピーニングを開始する。線Ａは、シール隙間がほとんど存在しない場合に相当する。線Ｂは、シール隙間は存在するが、その隙間がそれほど大きくない場合に相当する。この場合には、ワーク４４内の圧力が十分に高いのでシール隙間から空気が勢いよく噴出しており、シール隙間からワーク４４内に硬球４３が侵入するのが防止される。線Ｃのように、計測圧力が閾値を下回る場合には、シール隙間が大きすぎると判断できる。従って、この場合には、ショットピーニングを開始しない。線Ｄのように、計測圧力が閾値を一旦超えてから、再度閾値を下回った場合には、ワーク４４に空気を供給している途中でシール隙間が拡大したと考えられる。このときには、閾値を下回った時点でショットピーニングを中止する。
【００１３】
ワーク４４に供給するのは空気に限られない。ワーク４４に供給するのは、シール隙間から流出して、硬球等の固体粒が内部に侵入するのを防止可能な流体であればよい。
圧力計測部１７が計測するのは、押圧治具１５の空気流路２５内圧力に限られない。例えば、ワーク４４内圧力や、コンプレッサ３６の出口圧力を計測しても、その計測値からシール隙間の大きさを推定することができる。
圧力以外の値を計測することによって、固体粒の吹付けを行うか否かを判断することもできる。例えば、ワーク４４内に流入する流体流量を計測し、その計測結果を用いて、固体粒の吹付けを行うか否かを判断する。
本発明は、本実施例のワーク４４以外の形状の中空部材に対しても、適用することができる。例えば、底部を有するボトル状の中空部材や、ワーク４４の側部にさらに開口を設けた形状の中空部材に対しても、本発明は有効である。
圧力計測部１７と吹付ノズル１８をコントローラに接続し、圧力計測部１７が計測した圧力が閾値を下回った場合には、コントローラが吹付ノズル１８からの硬球４３の吹付けを中止するようにしてもよい。
【００１４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ショットピーニング装置の斜視図。
【図２】ショットピーニング装置の部分断面図。
【図３】計測圧力と時間経過の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００１６】
１０：ショットピーニング装置
１２：基台部
１４：昇降駆動部
１５：押圧治具、１５ａ：下端面
１６：空気供給部
１７：圧力計測部
１８：吹付ノズル
２１：基台
２２：支持柱
２３：受け持具、２３ａ：上端面
２４：シール
２５：空気流路、２５ａ：一端、２５ｂ：他端
２６：シール、２６ａ：貫通孔
２７：計測流路、２７ａ：一端、２７ｂ：他端
３１：ユニオン
３２：凹部、３２ａ：底面
３３：ユニオン
３４：支持棒
３５：皿状部材
３６：コンプレッサ
３７：ホース
４１：圧力計
４２：ホース
４３：硬球
４４：ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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