(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性媒体とともに使用するように適合されたショット・ピーニング流量制御部であって、前記制御部は、
前記媒体を受け取るように適合された入口と、
前記入口に流体連通している弁チャンバであって、前記弁チャンバは、中心軸線を有する、前記弁チャンバに取り付けられた弁本体を有しており、前記弁チャンバの中に配置されている第１の永久磁石は、上側遠位端及び下側遠位端を有しており、前記弁本体は、第２の永久磁石を有しており、前記第２の永久磁石は、前記弁本体に取り付けられ、前記第１の永久磁石の上に置かれており、前記第１の永久磁石は、拡張位置と後退位置との間で前記中心軸線に沿って移動可能であり、前記拡張位置は、前記第２の永久磁石から第１の距離において、前記上側遠位端によって画定されており、前記後退位置は、前記第２の永久磁石から第２の距離において、前記上側遠位端によって画定されており、前記第１の距離は、前記第２の距離よりも大きくなっており、前記弁本体は、前記上側遠位端を囲むコイルを有しており、前記第１の永久磁石は、前記拡張位置と前記後退位置との間で、前記第２の永久磁石から離隔されたままになっている、弁チャンバと、
前記下側遠位端に取り付けられたスピンドルであって、前記スピンドルは、テーパー付きの部分を有している、スピンドルと、
前記スピンドルの前記テーパー付きの部分を受け入れるように適合されたオリフィスであって、前記オリフィスは、撓み可能な部材の遠位端の上に置かれており、前記撓み可能な部材は、斜めの角度で前記中心軸線と交差しており、前記撓み可能な部材は、前記遠位端に対して反対側に配置された固定端を有しており、前記撓み可能な部材は、静止位置と撓んだ位置との間で移動可能であり、前記制御部は、センサを含み、前記センサは、前記撓み可能な部材をセンシングするように適合されており、前記弁本体と電気通信しており、前記撓み可能な部材の一部分は、前記センサの上に置かれており、前記静止位置は、前記撓み可能な部材と前記センサとの間の相対的に遠い距離によって画定されており、前記撓んだ位置は、前記撓み可能な部材と前記センサとの間の相対的に近い距離によって画定されており、前記遠位端は、出口の上に置かれており、前記撓み可能な部材が前記センサから相対的に遠い距離にあるときに、前記第１の磁石は、前記拡張位置から前記後退位置に向けて移動させられる、オリフィスと、
を有しており、
前記弁チャンバが前記媒体を含むときに、前記媒体は、前記スピンドル及び前記弁本体の一部分を囲み、
前記第１の永久磁石が前記拡張位置にあるときには、前記スピンドルは、付勢されて前記オリフィスに接触しており、前記第１の永久磁石が前記後退位置にあるときには、前記媒体が前記入口から前記オリフィスを通るための流路が作り出される、制御部。
【請求項２】
前記弁本体が、前記スピンドルを前記オリフィスに対して閉位置に向かって付勢するばねを含み、前記コイルに電流が流れるとき、前記第１の磁石及び前記スピンドルが引っ張られて前記オリフィスから離れるようになっている、請求項１に記載の制御部。
【請求項３】
前記電流が前記コイルから除去されているときに、前記第１の磁石が前記拡張位置に戻る、請求項１に記載の制御部。
【請求項４】
前記スピンドル、前記オリフィス、前記コイル、前記第１の磁石、及び前記第２の磁石が同軸になっている、請求項３に記載の制御部。
【請求項５】
前記オリフィスが、前記スピンドルの前記テーパー付きの部分の一部分を囲む、請求項１に記載の制御部。
【請求項６】
前記テーパー付きの部分が先端で終端しており、前記スピンドルが前記閉位置になっているときに、前記先端は、開口を通って延在する、請求項５に記載の制御部。
【請求項７】
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の反対の極が、互いに対向するように配置されており、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石の前記反対の極の引力が、前記スピンドルを前記オリフィスから引き離すように付勢する力をもたらす、請求項１に記載の制御部。
【請求項８】
前記コイルが中空の中心を有しており、前記コイルに電流が流れるとき、前記コイルの第１の端部が第１の極になって前記コイルの反対側の第２の端部が第２の極になり、前記スピンドルが前記オリフィスと接触したとき、前記第１の永久磁石が前記コイルの前記中心に内側へ延在し、前記上側遠位端が前記コイルの前記第１の端部により近くなり、前記第２の永久磁石が、前記第２の端部に隣接して前記コイルに固定され、前記コイルの前記第２の極が、前記第１の永久磁石に面する前記第２の永久磁石の前記極と同じ極である、請求項７に記載の制御部。
【請求項９】
前記弁チャンバが前記媒体でいっぱいになっているときに、前記媒体の一部分は前記弁本体の上に置かれている、請求項１に記載の制御部。
【請求項１０】
非金属媒体の流れを制御するための制御部であって、前記制御部は、
入口を通して前記媒体を受け取るように適合された弁チャンバと、開口を通して前記媒体を分配するように適合されたオリフィスと、
テーパー付きの部分を有するスピンドルであって、前記スピンドルは、開位置と閉位置との間で移動可能であり、前記開位置は、前記入口と前記オリフィスとの間の流路によって画定され、前記閉位置は、前記開口に接触する前記テーパー付きの部分によって画定される、スピンドルと、
前記弁チャンバに取り付けられた弁本体であって、前記弁本体は、第１の永久磁石の上側終端部を囲むコイルを有しており、前記弁本体は、前記上側終端部の上に置かれている第２の永久磁石を有しており、前記第１の永久磁石の下側終端部は、前記スピンドルに取り付けられており、前記第１の永久磁石は、後退位置と拡張位置との間で軸線方向に移動可能であり、前記拡張位置は、前記第２の永久磁石から第１の距離において、前記上側終端部によって画定されており、前記後退位置は、前記第２の永久磁石から第２の距離において、前記上側終端部によって画定されており、前記第１の距離は、前記第２の距離よりも大きくなっている、弁本体と、
を含み、
前記媒体は、前記弁チャンバが前記媒体で満たされているときに、前記弁本体及び前記スピンドルを部分的に取り囲み、
電流が前記コイルに加えられるときには、前記第１の磁石が前記第２の磁石に向けて移動し、前記スピンドルが前記閉位置から前記開位置に向けて移動し、前記電流が前記コイルから除去されているときには、前記スピンドルが前記閉位置に戻る、制御部。
【請求項１１】
ばねが、前記第１の磁石の一部分を囲み、前記ばねは、前記スピンドルを付勢し、前記開口と付勢接触した状態にする、請求項１０に記載の制御部。
【請求項１２】
前記弁チャンバが前記媒体を含むときに、前記媒体が前記スピンドルの一部分を囲む、請求項１１に記載の制御部。
【請求項１３】
前記テーパー付きの部分が先端で終端しており、前記スピンドルが前記閉位置になっているときに、前記先端は、前記開口を通って延在する、請求項１２に記載の制御部。
【請求項１４】
前記オリフィスは、撓み可能な部材の遠位端の上に置かれており、前記撓み可能な部材は、前記遠位端に対して反対側に配置された固定端を有しており、前記撓み可能な部材は、静止位置と撓んだ位置との間で移動可能である、請求項１２に記載の制御部。
【請求項１５】
前記制御部は、センサを含み、前記センサは、前記撓み可能な部材をセンシングするように適合されており、前記弁本体と電気通信しており、前記撓み可能な部材の一部分は、前記センサの上に置かれており、前記静止位置は、前記撓み可能な部材と前記センサとの間の相対的に遠い距離によって画定されており、前記撓んだ位置は、前記撓み可能な部材と前記センサとの間の相対的に近い距離によって画定されており、前記遠位端は、出口の上に置かれている、請求項１４に記載の制御部。
【請求項１６】
前記撓み可能な部材が前記センサから相対的に遠い距離にあるときに、前記スピンドルは、前記閉位置から前記開位置へ移動させられる、請求項１５に記載の制御部。
【請求項１７】
前記弁チャンバが前記媒体でいっぱいになっているときに、前記媒体が前記弁本体を取り囲む、請求項１０に記載の制御部。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
粒状の媒体を用いるショット・ピーニングによる被加工物の処理は、その利点がより知れ渡るようになるにつれて、ますます多くの製品において、重要な仕上げステップとなっている。予測可能且つ反復可能な結果をもたらすために、ピーニング媒体を分配するためのピーニング流量を制御することが重要である。従来技術のピーニング・システムでは、媒体の流量は、固定オリフィスを用いて、場合によっては、機械弁又は電気弁を用いて設定されている。しかし、制御弁へのフィードバックは、一般に、弁によって分配される媒体の実流量をセンシングすることによってもたらされているわけではない。
【０００２】
大抵の場合、ピーニングに用いられる媒体は、何らかのタイプの鉄金属である。球状に調整されたカットワイヤ（ＳＣＣＷ）が、低コストであるためにしばしば用いられ、そのワイヤは鋼製品である。鉄金属は電磁弁で制御することができ、電磁弁が磁化されたとき、弁を通る金属媒体の落下が遅くなる。ガラス玉又は他のセラミック材料などの非金属の媒体を用いるのが望ましいことがある。この場合、電磁弁は、流れを計量する目的に対応しないことになる。理想的には、非鉄金属媒体用の弁は、弁によって分配される流量を測定すること、次いで弁を動作させて所望の流量を達成することに基づいて、流量を制御することができるべきである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明は、媒体を受け取るための入口と、入口と連通するオリフィスであって、媒体が前記オリフィスを通過し得る、オリフィスとを有するショット・ピーニング流量制御部である。弁が選択的にオリフィスを閉鎖する。弁は、開位置と閉位置との間で軸線方向に移動するように案内されるスピンドルを有する。閉位置ではオリフィスが閉鎖され、開位置ではスピンドルがオリフィスから離れて、媒体がオリフィスを通って流れることができる。オリフィスを出る媒体が流路を画定する。流量センサは、流路の中へ延在する撓み可能な部材を有する。撓み可能な部材は、流路を通る媒体の流れの増減に応じて、ある程度撓むことになる。センシング・デバイスは、撓み可能な部材の撓みを測定し、撓み可能な部材の撓みに応じて変化する電気信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】ショット・ピーニング・システムのショット・ピーニング制御部の全体図である。
【図２】ショット・ピーニング制御部の筐体の、内部パーツを示すように開いた図である。
【図３】図２の線３−３に関して得られた断面図である。
【図４】ショット・ピーニング制御部の筐体の、弁を除いて内部パーツを示すように開いた図である。
【図５】図４の線５−５に関して得られた断面図である。
【図６】筐体から取り出した弁の図である。
【図７】図６の線７−７に関して得られた弁の断面図である。
【図８】図７に類似の、スピンドルが開位置にある断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
図１は、ショット・ピーニング・システムに組み込まれている本発明のショット・ピーニング流量制御部６の全体図を示す。媒体１２は、ショット・ピーニングで一般的に行なわれるように、ショット・ピーニング・システムに供給するホッパ１４の中に保持される。媒体１２は、制御部６の入口１０に流入し、制御部６の出口１６から流出する。所望の流量を有する適切に計量された量の媒体１２は、出口１６を出ると、空気源１８から混合管２０に導かれる空気と混合されて、媒体を被加工物上に導くノズル２４から外に出る。空気源１８からの空気の流量の制御は、比較的単純であり、ピーニングの技術分野で周知である。その部分をピーニングするのに用いられる空気と媒体１２の予測可能な混合を得るためには、制御部６を出る媒体１２の速度を制御する必要がある。空気／媒体の混合がより予測可能であるほど、ピーニングの結果がより予測可能になる。
【０００６】
鉄媒体の制御は、その磁性を利用することによって行うことができる。しかし、ガラス又はセラミックなどの非鉄金属の媒体が用いられるときには、媒体１２の制御はより困難である。本発明の制御部６は、非鉄金属の媒体１２を扱うように適合されている。本発明の制御部６は筐体８を有し、筐体８の入口１０が、ホッパ１４の下流に接続されている。入口１０のすぐ下流には、弁３０を保持する弁チャンバ２８がある。弁３０は、弁本体３２を有し、弁本体３２は、弁チャンバ２８の中にストラップ３４を用いて保持されている。媒体１２は、弁チャンバ２８を通るとき、弁３０のすべての側面周りを流れることができる。
【０００７】
弁３０は、スピンドル３６を含み、スピンドル３６は、図７に示されるように上方へ延在するロッド３８を有する。ロッド３８は、スピンドル３６の反対側に遠位端４０を有する。ロッド３８は磁化されており、第１の永久磁石４２を形成する。第１の永久磁石４２は、スピンドル３６の内部に第１の極４６を有する。図７では、第１の極４６はＮ磁極である。第１の永久磁石４２の第２の極４８は、図７では上方に向いており、Ｓ磁極である。ロッド３８の周りにばね５２が配置されており、スピンドル３６を押し下げる。ロッド３８及びスピンドル３６は、弁本体３２に対して軸線方向に移動するように案内される。ロッド３８は、電磁石コイル６０の中に上方へ延在するボア５６の中に上方へ延在する。コイル６０に電流が流れるとき、コイル６０は磁極を有する。コイル６０は、第１の端部６２において第１の極６４を有し、第１の極６４はＳ磁極である。コイル６０は、第２の端部６６において第２の極６８を有する。第２の極６８はＮ磁極である。ボア５６の端部には第２の永久磁石７０がある。第２の永久磁石７０はコイル６０に対して固定されており、第１の極７４及び第２の極７６を有する。第２の永久磁石７０の第１の極７４はＮ磁極であり、第１の永久磁石４２に面する。スピンドル３６は、オリフィス８０に接して密閉するように適合された錐面７８を有する。第１の永久磁石４２と第２の永久磁石７０の反対の極が互いに対向していて、コイル６０の上端の第２の極６８が第１の永久磁石４２の第２の極４８と反対のものであれば、弁３０が作動することになる。
【０００８】
オリフィス８０は梁８４の真上に配置されており、梁８４は、オリフィス８０の下に延在する自由端８６と、保持ブロック９０の中に保持された固定端８８とを有する片持ち梁である。図１に示されるように、制御部６を通って流れる媒体１２が流路９２を画定する。オリフィス８０を出る流路９２が梁８４に当たり、流路９２の中に含まれる媒体の流量に比例して梁８４が曲がる。梁８４は、媒体１２の流量がより大きければ、流量が低い場合より大きく曲がることになる。梁８４は、媒体１２がない状態では所定の位置に戻り、特定の流量に応じて所定の距離だけ下方へ曲がる薄い金属などの弾性材料の平坦な部片である。梁８４の下には、梁８４との間の距離に比例した電気信号を返す近接センサ９６がある。近接センサは、筐体８に固定されている。近接センサ９６がそれ自体と梁８４との間の距離を検出するので、近接センサ９６は、梁８４の撓みを測定し、それによって、近接センサ９６は、流路９２の中の流量を間接的に測定するのに用いられる。媒体１２は、梁８４に当たった後に、次いで出口１６を通って筐体８を出る。梁８４は、保持ブロック９０を取り外して新しい梁８４を設置することによって定期的に交換されてよい。これは、媒体１２の摩耗性に応じて、長時間の使用に対して必要になる可能性がある。
【０００９】
流路９２の中の流量を制御することが望ましく、これは、近接センサ９６を弁３０と組み合わせて用いることにより達成される。所定の速度（それは、流路９２の中に有するのに適する流量に相当することとなる）が決定され、制御部６が、その速度を達成するように調整される。既知量の媒体１２が制御部６によって所定の時間にわたって分配されることが可能であり、これが、媒体１２を分配する速度をもたらすことになる。この速度によって、梁８４が特定の量だけ曲がることになり、センサ９６の測定値を得ることが可能であり、センサ９６の測定値は、その速度に対応することが分かっている。近接センサ９６からの信号がコントローラ回路基板１０２へ入力として用いられ、コントローラ回路基板１０２がコイル６０に所定量の電流を送ることになる。コイル６０に電流が流れると、第１の極６４がエネルギーを与えられることになり、第２の極６８もエネルギーを与えられることになる。前述のように、第１の極６４がＳ極であり、第２の極６８がＮ極である。極６４、６８がエネルギーを与えられると、第１の永久磁石４２がコイル６０の中で上方へ動かされることになる。第１の永久磁石４２が上方へ動くとき、スピンドル３６が上方へ動いてオリフィス８０が開き、これは、図８に示されるように、スピンドル３６の開位置に相当する。コイル６０に電流が流れていないとき、スピンドルは図７に示された閉位置にある。スピンドル３６がオリフィス８０からさらに移動すると、オリフィス８０を通ってより多くの媒体１２が流れることができるようになる。スピンドル３６の錐面７８がオリフィス８０から離れれば離れるほど、流路９２における流量が大きくなる。そのため、梁８４が、近接センサ９６の中に、比例する信号を生成することになる。この信号が、コントローラ回路基板１０２に供給されて、流量を所望の流量に調節するためにスピンドルを上下に移動させることになる。スピンドル３６が、上方へ動き、すなわち、さらに開いて、より大きい流量に影響を及ぼすとき、ばね５２は、より大きな力を働かせる。スピンドル３６の上方への移動を支援するために、第１の永久磁石４２は、第２の磁石７０の第１の極７４と反対の第２の極４８を有する。換言すれば、第１の磁石４２と第２の磁石７０の反対の極が互いに対向している。したがって、第１の永久磁石４２と第２の永久磁石７０との間に引力が生じ、これが、ばね５２の力に打ち勝つのに役立つ。これによって、スピンドル３６を上方へ動かすのにコイル６０で必要とされるエネルギーがより少なくなる。一般に、コイル６０を流れる電流は、スピンドル３６を特定の位置に保つパルスで与えられる。オペレータは、流量を制御するアルゴリズムで種々の値を用いて流量を変化させることができる。
【００１０】
媒体１２は、出口１６を出ると空気源１８からの空気と混合され、ノズル２４を通って放出されることになる。制御部６を出る媒体１２の流量は、正確に測定されたものとなる。空気源１８からの空気を所望の速度に設定することによって、媒体に対する空気の混合比が、正確に決定され、予測可能なピーニングに影響を与えることが可能である。
【００１１】
本発明は、上記に示された詳細に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の範囲内で変更され得る。
【符号の説明】
【００１２】
３  線
６  制御部
７  線
８  筐体
１０  入口
１２  媒体
１４  ホッパ
１６  出口
１８  空気源
２０  混合管
２４  ノズル
２８  弁チャンバ
３０  弁
３２  弁本体
３４  ストラップ
３６  スピンドル
３８  ロッド
４０  遠位端
４２  第１の永久磁石
４６  第１の極
４８  第２の極
５２  ばね
５６  ボア
６０  電磁石コイル
６２  第１の端部
６４  第１の極
６６  第２の端部
６８  第２の極
７０  第２の永久磁石
７４  第１の極
７６  第２の極
７８  錐面
８０  オリフィス
８４  梁
８６  自由端
８８  固定端
９０  保持ブロック
９２  流路
９６  近接センサ
１０２  コントローラ回路基板
【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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