(57)【要約】【課題】ワークの仕上り状態を確保しつつ、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させる。【解決手段】ショット材投射装置１０は、ワーク１２にショット材を投射して、ワーク１２をショットブラスト処理又はショットピーニング処理する投射ユニット１６と、ワーク１２の軸方向端面３４Ａに直接設置される弾性波検出センサ２６とを備えている。弾性波検出センサ２６は、ワーク１２に直接設置されているので、ワーク１２に生じた弾性波を弾性波検出センサ２６で直接的に検出できる。従って、弾性波の検出精度、ひいては、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態の検出精度を向上させることができる。しかも、弾性波検出センサ２６のワーク１２への設置箇所は、ワーク１２の軸方向端面３４Ａとされている。従って、ショット材３０の投射が弾性波検出センサ２６によって阻害されることを回避できるので、ワーク１２の仕上り状態を確保できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにショット材を投射して、前記ワークをショットブラスト処理又はショットピーニング処理する投射ユニットと、
前記ワークの軸方向端面に直接設置される弾性波検出センサと、
を備えたショット材投射装置。
【請求項２】
弾性を有し、前記弾性波検出センサを覆う保護部を備えた、
請求項１に記載のショット材投射装置。
【請求項３】
前記ワークを保持する保持部と、
前記保持部に対して前記弾性波検出センサを弾性支持する弾性支持部と、
を備えた、
請求項１又は請求項２に記載のショット材投射装置。
【請求項４】
ワークの軸方向端面に弾性波検出センサを直接設置した状態で、前記ワークにショット材を投射して、前記ワークをショットブラスト処理又はショットピーニング処理しながら、前記ワークに生ずる弾性波に応じて出力された前記弾性波検出センサからの信号に基づいて前記ワークに対する前記ショット材の投射状態を検出する、
ショット材投射状態検出方法。
【請求項５】
前記弾性波検出センサを弾性を有する保護部で覆った状態で、前記ワークに前記ショット材を投射する、
請求項４に記載のショット材投射状態検出方法。
【請求項６】
前記ワークを保持する保持部に対して前記弾性波検出センサを弾性支持した状態で、前記ワークに前記ショット材を投射する、
請求項４又は請求項５に記載のショット材投射状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショット材投射装置及びショット材投射状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ショットピーニング装置によりワークにショット粒を投射している間に、ワークに生じる弾性波（アコースティックエミッション：ＡＥ）を検出し、この弾性波に基づいてショットピーニング装置によるショット条件を観測する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４３１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の例では、弾性波を検出するためのセンサが支持板を介してワークに接続されている。このため、ワークに生じた弾性波がセンサに到達するまでに減衰される虞がある。従って、弾性波の検出精度、ひいては、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させるためには改善の余地がある。
【０００５】
また、ワークをショットブラスト処理又はショットピーニング処理する際に、弾性波検出センサを用いて弾性波を検出する場合には、ショット材の投射が弾性波検出センサによって阻害されずに、ワークの仕上り状態が確保されることが望まれる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ワークの仕上り状態を確保しつつ、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させることができるショット材投射装置及びショット材投射状態検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１に記載のショット材投射装置は、ワークにショット材を投射して、前記ワークをショットブラスト処理又はショットピーニング処理する投射ユニットと、前記ワークの軸方向端面に直接設置される弾性波検出センサと、を備えている。
【０００８】
このショット材投射装置によれば、ワークに生じる弾性波を検出するための弾性波検出センサは、ワークに直接設置されている。従って、ワークに生じた弾性波を弾性波検出センサで直接的に検出することができるので、弾性波の検出精度、ひいては、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させることができる。
【０００９】
しかも、弾性波検出センサのワークへの設置箇所は、元々、ショットブラスト処理又はショットピーニング処理する必要の無いワークの軸方向端面とされている。従って、ショット材の投射が弾性波検出センサによって阻害されることを回避できるので、ワークの仕上り状態を確保することができる。
【００１０】
請求項２に記載のショット材投射装置は、請求項１に記載のショット材投射装置において、弾性を有し、前記弾性波検出センサを覆う保護部をさらに備えている。
【００１１】
このショット材投射装置によれば、弾性波検出センサは、弾性を有する保護部によって覆われている。従って、弾性波検出センサに向けてショット材が飛んできても、ショット材が保護部に衝突したときには、このショット材の衝撃力を保護部で吸収することができる。これにより、ショット材の衝撃力が弾性波検出センサに伝わることを保護部によって抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載のショット材投射装置は、請求項１又は請求項２に記載のショット材投射装置において、前記ワークを保持する保持部と、前記保持部に対して前記弾性波検出センサを弾性支持する弾性支持部と、をさらに備えている。
【００１３】
このショット材投射装置によれば、弾性波検出センサは、ワークを保持する保持部に弾性支持部を介して弾性支持されている。従って、ショット材が保持部に投射された場合でも、保持部に生じた弾性波を弾性支持部によって減衰させることができる。これにより、保持部に生じた弾性波が弾性波検出センサで検出されることを抑制することができる。
【００１４】
また、前記課題を解決するために、請求項４に記載のショット材投射状態検出方法は、ワークの軸方向端面に弾性波検出センサを直接設置した状態で、前記ワークにショット材を投射して、前記ワークをショットブラスト処理又はショットピーニング処理しながら、前記ワークに生ずる弾性波に応じて出力された前記弾性波検出センサからの信号に基づいて前記ワークに対する前記ショット材の投射状態を検出する方法である。
【００１５】
このショット材投射状態検出方法によれば、ワークに対するショット材の投射状態を検出する際に、弾性波検出センサをワークに直接設置している。従って、ワークに生じた弾性波を弾性波検出センサで直接的に検出することができるので、弾性波の検出精度、ひいては、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させることができる。
【００１６】
しかも、弾性波検出センサを、元々、ショットブラスト処理又はショットピーニング処理する必要の無いワークの軸方向端面に設置している。従って、ショット材の投射が弾性波検出センサによって阻害されることを回避できるので、ワークの仕上り状態を確保することができる。
【００１７】
請求項５に記載のショット材投射状態検出方法は、請求項４に記載のショット材投射状態検出方法において、前記弾性波検出センサを弾性を有する保護部で覆った状態で、前記ワークに前記ショット材を投射する方法である。
【００１８】
このショット材投射状態検出方法によれば、弾性波検出センサを弾性を有する保護部によって覆っている。従って、弾性波検出センサに向けてショット材が飛んできても、ショット材が保護部に衝突したときには、このショット材の衝撃力を保護部で吸収することができる。これにより、ショット材の衝撃力が弾性波検出センサに伝わることを保護部によって抑制することができる。
【００１９】
請求項６に記載のショット材投射状態検出方法は、請求項４又は請求項５に記載のショット材投射状態検出方法において、前記ワークを保持する保持部に対して前記弾性波検出センサを弾性支持した状態で、前記ワークに前記ショット材を投射する方法である。
【００２０】
このショット材投射状態検出方法によれば、弾性波検出センサを、ワークを保持する保持部に弾性支持部を介して弾性支持している。従って、ショット材が保持部に投射された場合でも、保持部に生じた弾性波を弾性支持部によって減衰させることができる。これにより、保持部に生じた弾性波が弾性波検出センサで検出されることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳述したように、本発明によれば、ワークの仕上り状態を確保しつつ、ワークに対するショット材の投射状態の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るショット材投射装置の一部断面を含む側面図である。
【図２】図１に示される弾性波検出センサ及びその周辺部の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【００２４】
図１に示される本発明の一実施形態に係るショット材投射装置１０は、ワーク１２をショットブラスト処理又はショットピーニング処理するためのものであり、筐体１４と、投射ユニット１６と、テーブル機構１８と、モータ駆動機構２０と、ワーク押え機構２２と、ゴム部材２４と、弾性波検出センサ２６とを備えている。
【００２５】
投射ユニット１６は、筐体１４の側壁部２８に設けられており、この筐体１４の内部に配置されるワーク１２にショット材３０を投射する構成とされている。この投射ユニット１６としては、例えば、遠心式やエア式が用いられる。また、ショット材３０としては、種々の形態、材料のものが使用可能である。
【００２６】
なお、このショット材投射装置１０は、軸方向端面を有する部材を加工対象としている。本実施形態において、この加工対称であるワーク１２は、一例として、複数のギア３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと、この複数のギア３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃと同軸上に設けられた軸部３４とを有する歯車部材とされている。
【００２７】
テーブル機構１８は、筐体１４の内部に設けられており、軸受３６と、シャフト３８と、テーブル４０と、歯車４２とを有して構成されている。シャフト３８は、テーブル４０と同軸上に設けられると共に、テーブル４０の下端部に一体回転可能に固定されている。また、このシャフト３８は、軸受３６を介して筐体１４に回転可能に支持されている。
【００２８】
また、このテーブル４０には、シャフト３８が設けられた側と反対側（上側）に、ワーク１２を載置するための載置部４４（上壁部）が形成されている。この載置部４４は、テーブル４０の軸方向と垂直な方向に延在されており、その中心部には、軸部３４の一端側が挿入される貫通孔４６が形成されている。
【００２９】
この貫通孔４６の内径は、軸部３４の外径よりも大きく、且つ、ギア３２Ｃの外径よりも小さい寸法に設定されている。また、この載置部４４は、この載置部４４にワーク１２が載置された状態では軸部３４の径方向外側からワーク１２にショット材３０が投射されるように、その投射ユニット１６に対する相対的な位置（高さ）が設定されている。
【００３０】
歯車４２は、かさ歯車によって構成されており、シャフト３８と同軸上に設けられると共に、テーブル４０の下端部に一体回転可能に固定されている。
【００３１】
モータ駆動機構２０は、歯車４８と、モータ５０とを有して構成されている。歯車４８は、かさ歯車によって構成されており、上述の歯車４２と噛合されている。モータ５０は、筐体１４の側壁部２８に固定されており、シャフト５２を有している。シャフト５２は、筐体１４の側壁部２８を貫通し、その先端には、上述の歯車４８が一体回転可能に固定されている。
【００３２】
ワーク押え機構２２は、支持部材５４と、シリンダ５６と、軸受５８と、シャフト６０と、旋回確認センサ６２と、保持部６４とを有して構成されている。支持部材５４は、筐体１４の上壁部６６に設けられており、シリンダ５６の本体部６８は、この支持部材５４に支持されている。
【００３３】
シリンダ５６は、本体部６８に対して軸方向に可動する可動部７０を有し、この可動部７０で後述するシャフト６０をテーブル４０側に押圧する構成とされている。シャフト６０は、軸受５８を介して可動部７０に回転可能に支持されている。また、このシャフト６０は、テーブル４０と同軸上に設けられており、その一端側は、筐体１４の上壁部６６に形成された貫通孔７２に挿通されて筐体１４の内部に配置されている。この貫通孔７２の周囲には、シール部材７４が設けられており、このシール部材７４によって貫通孔７２のシール性が確保されている。
【００３４】
旋回確認センサ６２は、例えば、近接スイッチ等により構成されており、シャフト６０の周方向の一部に設けられた図示しない突起と接触された場合に、スイッチオンとなって所定の信号を出力する構成とされている。
【００３５】
保持部６４は、シャフト６０の先端部に設けられており、図２に示されるように、円柱状の本体部７６と、この本体部７６からテーブル４０（図１参照）側に延びる円筒部７８とを有して構成されている。円筒部７８の内径は、軸部３４の外径よりも若干大きい寸法に設定されている。
【００３６】
ゴム部材２４は、筒状部８０と、この筒状部８０の一端側に形成された底部８２とを有する軸方向に沿う断面視にて概略コの字状に形成されている。このゴム部材２４は、その開口が円筒部７８の開口側に向いた状態で円筒部７８の内側に配置されている。また、ゴム部材２４が円筒部７８の内側に配置された状態では、筒状部８０が円筒部７８の内周面と密着されると共に、底部８２が本体部７６と密着されている。
【００３７】
弾性波検出センサ２６は、後に詳述するように、ワーク１２に生じる弾性波に応じた信号を出力する構成とされている。なお、この場合の弾性波とは、アコースティックエミッション（ＡＥ）のことである。この弾性波検出センサ２６としては、種々の方式のものを用いることが可能である。この弾性波検出センサ２６は、上述の概略コの字状に形成されたゴム部材２４の内側にゴム部材２４と密着された状態で収容されており、このゴム部材２４を介して保持部６４に弾性支持されている。
【００３８】
また、この弾性波検出センサ２６の先端面２６Ａは、ゴム部材２４の開口２４Ａを通じてテーブル４０側に露出されており、軸部３４の軸方向端面３４Ａに直接的且つ同軸的に接触されるようになっている。つまり、この弾性波検出センサ２６は、軸方向端面３４Ａに直接設置されるようになっている。また、この弾性波検出センサ２６における軸方向端面３４Ａとの接触面である先端面２６Ａ以外の外表面、すなわち、外周面２６Ｂ及び後端面２６Ｃは、上述のゴム部材２４によって覆われている。
【００３９】
また、この弾性波検出センサ２６には、図１に示されるように、計測回路８４が電気的に接続されている。この計測回路８４は、増幅回路８６と、包絡線検波回路８８と、カウンタ回路９０と、ピーク測定回路９２とによって構成されている。この計測回路８４の詳細については、以下のショット材投射状態検出方法と併せて説明する。
【００４０】
なお、本実施形態において、ゴム部材２４は、本発明における保護部及び弾性支持部に相当する。
【００４１】
次に、上述のショット材投射装置１０の動作と併せて、本発明の一実施形態に係るショット材投射状態検出方法について説明する。
【００４２】
先ず、テーブル４０の載置部４４に形成された貫通孔４６に軸部３４の一端側が挿入されて、ワーク１２が載置部４４に載置される。続いて、図２に示されるように、このワーク１２の軸部３４の他端側が円筒部７８の内側に挿入されて、この軸部３４の他端側が円筒部７８によって保持される。また、このときに、この軸部３４の他端側の軸方向端面３４Ａに弾性波検出センサ２６の先端面２６Ａが接触される。なお、軸部３４の軸方向端面３４Ａは、弾性波検出センサ２６への弾性波の伝播効率を高めるために、鏡面仕上げされていると好適である。
【００４３】
また、このとき、図１に示されるシリンダ５６によってシャフト６０がテーブル４０側に押圧されることにより、弾性波検出センサ２６の先端面２６Ａが軸方向端面３４Ａに一定の押圧力で接触されると共に、ワーク１２が保持部６４によってテーブル４０に押さえ付けられる。そして、これにより、保持部６４、弾性波検出センサ２６、ワーク１２、及び、テーブル４０が一体回転可能な状態とされる。
【００４４】
続いて、この状態で、モータ５０が駆動される。モータ５０が駆動されると、シャフト５２と共に歯車４８が回転され、この歯車４８と噛合された歯車４２と共にシャフト３８及びテーブル４０が回転される。また、これにより、ワーク１２と共に弾性波検出センサ２６、ゴム部材２４、保持部６４、シャフト６０が回転される。
【００４５】
また、このときには、投射ユニット１６からショット材３０がワーク１２に投射される。そして、これにより、ワーク１２がショットブラスト処理又はショットピーニング処理される。
【００４６】
さらに、このときには、ショット材３０がワーク１２に衝突することによりワーク１２に弾性波が生じる。そして、この弾性波に応じた信号が弾性波検出センサ２６から出力され、この信号が計測回路８４に入力される。
【００４７】
計測回路８４では、先ず、弾性波検出センサ２６から出力された信号が増幅回路８６にて増幅され、この増幅信号に対し包絡線検波回路８８にて包絡線が検波される。その後、包絡線検波回路８８から出力された信号の発生回数がカウンタ回路９０にてカウントされると共に、包絡線検波回路８８から出力された信号のピーク値がピーク測定回路９２にて測定される。
【００４８】
そして、カウンタ回路９０にて得られるカウント値により、ショット材３０の投射回数が得られると共に、ピーク測定回路９２にて測定されたピーク値により、ショット材３０の投射力が得られる。つまり、ここでは、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態として、ショット材３０の投射回数及び投射力が検出される。そして、この検出結果に基づいて、作業者又は図示しない演算処理装置等によりワーク１２の仕上り状態（例えば、残留応力の付与状態や表面処理状態など）が判定される。
【００４９】
なお、ワーク１２の形状が断面円形でなく、ワーク１２が１回転される間に弾性波検出センサ２６から出力された信号のピーク値が変化する場合には、図示しない演算処理装置等により、この弾性波検出センサ２６から出力された信号と、旋回確認センサ６２から出力された信号とに基づいて、ワーク１２とテーブル４０との間に滑りが生じたことが判断されても良い。
【００５０】
また、上述のショット材投射状態検出方法は、ワーク１２を製品として実際に処理するときに使用されても良く、また、ワーク１２を製品として実際に処理する前の準備段階で使用されても良い。
【００５１】
次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。
【００５２】
以上詳述したように、本発明の一実施形態によれば、弾性波検出センサ２６を用いることにより、実際にワーク１２をショットブラスト処理又はショットピーニング処理している最中において、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態（投射回数や投射力）を検出することができる。
【００５３】
これにより、例えば、ショット材３０の投射力が弱まったことが検出された場合には、投射ユニット１６の不具合と判断することができる。また、ショット材３０の投射回数が減少したことが検出された場合には、ショット材３０の不足と判断することができる。さらに、ショット材３０の投射力にばらつきが生じたことが検出された場合には、ショット材３０の大きさにばらつきが生じたなどの装置の異常も診断することができる。また、時間の経過に伴いショット材３０の投射力が増加したことが検出された場合には、ショット材３０が硬化したと判断することができる。
【００５４】
また、ワーク１２に生じる弾性波を検出するための弾性波検出センサ２６は、ワーク１２に直接設置されている。従って、ワーク１２に生じた弾性波を弾性波検出センサ２６で直接的に検出することができるので、弾性波の検出精度、ひいては、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態の検出精度を向上させることができる。
【００５５】
しかも、弾性波検出センサ２６のワーク１２への設置箇所は、元々、ショットブラスト処理又はショットピーニング処理する必要の無いワーク１２の軸方向端面３４Ａとされている。従って、ショット材３０の投射が弾性波検出センサ２６によって阻害されることを回避できるので、ワーク１２の仕上り状態を確保することができる。
【００５６】
また、弾性波検出センサ２６における先端面２６Ａ以外の外表面、つまり、外周面２６Ｂ及び後端面２６Ｃは、弾性を有するゴム部材２４によって覆われている。従って、例えば、円筒部７８と軸部３４との間の隙間を通じて、弾性波検出センサ２６に向けてショット材３０が飛んできても、ショット材３０がゴム部材２４に衝突したときには、このショット材３０の衝撃力をゴム部材２４で吸収することができる。これにより、ショット材３０の衝撃力が弾性波検出センサ２６に伝わることをゴム部材２４によって抑制することができる。
【００５７】
さらに、弾性波検出センサ２６は、軸部３４を保持する保持部６４にゴム部材２４を介して弾性支持されている。従って、ショット材３０が保持部６４に投射された場合でも、保持部６４に生じた弾性波をゴム部材２４によって減衰させることができる。これにより、保持部６４に生じた弾性波が弾性波検出センサ２６で検出されることを抑制することができる。
【００５８】
また、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態を効率良く検出することができるので、ショット材３０の無駄な投射を抑制することができ、コストも低減することができる。
【００５９】
次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。
【００６０】
上記実施形態において、ショット材投射装置１０は、軸部３４の軸方向が鉛直方向と一致した状態でワーク１２を保持するように起立された状態で設置されていたが、軸部３４の軸方向が水平方向と一致した状態でワーク１２を保持するように横臥された状態で設置されても良い。
【００６１】
また、ゴム部材２４は、弾性波検出センサ２６における外周面２６Ｂ及び後端面２６Ｃを覆う保護部としての機能と、保持部６４に対して弾性波検出センサ２６を弾性支持する弾性支持部としての機能を有していたが、どちらか一方の機能のみを有していても良い。つまり、ショット材投射装置１０は、保護部に相当する部材と弾性支持部に相当する部材をそれぞれ独立して備えていても良い。
【００６２】
また、例えば、ゴム部材２４の筒状部８０と保持部６４の円筒部７８との間のシール性が確保されている場合には、ゴム部材２４は、底部８２が省かれた構成とされていても良い。
【００６３】
また、ゴムによって構成されたゴム部材２４によって弾性支持部が構成されていたが、ゴム以外の弾性体で構成された部材によって弾性支持部が構成されていても良い。
【００６４】
また、ショット材投射装置１０は、ワーク１２の一例として、歯車部材を加工対象としていたが、軸方向端面を有する部材であれば、その他の部材を加工対象としても良く、また、回転部材以外の部材を加工対象としても良い。
【００６５】
また、ショット材投射装置１０は、全体が軸部として構成されたワークを加工対象としても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、ワーク１２に対するショット材３０の投射状態として、投射回数及び投射力が検出されていたが、弾性波検出センサ２６から出力された信号に基づいてその他の投射状態が検出されても良い。
【００６７】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ショット材投射装置
１２  ワーク
１６  投射ユニット
２４  ゴム部材（保護部、弾性支持部）
２６  弾性波検出センサ
３０  ショット材
３４Ａ  軸方向端面
６８  保持部
【図１】
2012016764.tif 000003
【図２】
2012016764.tif 000004