(57)【要約】【課題】２種類の投射材を打ち分けることが可能なショットピーニング装置を提供する。【解決手段】２段ショットピーニングを行うショットピーニング装置１は、非磁性材からなる第一の投射材４ａと、磁性材からなる第二の投射材４ｂと、を混合した混合投射材４を投射するノズル２と、ノズル２から投射された混合投射材４の周囲に磁界を発生させて、第二の投射材４ｂに応力Ｆを付与する磁界発生装置３と、ノズル２と対面する位置に、ノズル２から投射された第一の投射材４ａが投射される部位であって、１段目のショットピーニングを施す未処理歯車１０ａが配置される第一のワーク配置部５と、ノズル２に対面する位置から磁界発生装置３の側に向けて離れた位置に、ノズル２から投射された第二の投射材４ｂが投射される部位であって、２段目のショットピーニングを施す１段処理済歯車１０ｂが配置される第二のワーク配置部６とを備える。【選択図】図１
2016030312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して２段ショットピーニングを行うショットピーニング装置であって、
非磁性材からなる第一の投射材と、磁性材からなる第二の投射材と、を混合して構成される混合投射材を投射するノズルと、
前記ノズルから投射された前記混合投射材の周囲に磁界を発生させて、前記第二の投射材に応力を付与するための手段である磁界発生手段と、
前記ノズルと対面する位置に、前記ノズルから投射された前記第一の投射材が投射される部位であって、１段目のショットピーニングを施すワークが配置される第一のワーク配置部と、
前記ノズルに対面する位置から前記磁界発生手段の側に向けて離れた位置に、前記ノズルから投射された前記第二の投射材が投射される部位であって、２段目のショットピーニングを施すワークが配置される第二のワーク配置部とを備える、
ことを特徴とする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装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの強度を高めるための技術として、ショットピーニングが広く知られている。また、ショットピーニングによって、歯車の歯面の疲労強度と歯元の疲労強度の強化を図るために、「硬さ」と「粒径」が異なる２種類の投射材を用いて、２段ショットピーニングを行う技術が知られている。
例えば、以下に示す特許文献１には、２種類の投射材を噴出させるための２つのノズルを備えたショットピーニング装置が開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１に開示されている従来のショットピーニング装置では、２つのノズルからそれぞれ異なる投射材を投射する構成としており、２回に分けて、ワークたる歯車にショットピーニングを行う構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２００５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、２段ショットピーニングを行う場合、一つのショットピーニング装置では２種類の投射材を打ち分けることができないため、二つのショットピーニング装置を用いて、２回に分けてショットピーニングを行う構成としていた。このため、２段ショットピーニングには時間を要し、ショットピーニング装置も大がかりとなり、ひいては、ショットピーニングに要するコストも、１段ショットピーニングの場合に比して高価になっていた。
【０００６】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、２種類の投射材を打ち分けることが可能なショットピーニング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、ワークに対して２段ショットピーニングを行うショットピーニング装置であって、非磁性材からなる第一の投射材と、磁性材からなる第二の投射材と、を混合して構成される混合投射材を投射するノズルと、前記ノズルから投射された前記混合投射材の周囲に磁界を発生させて、前記第二の投射材に応力を付与するための手段である磁界発生手段と、前記ノズルと対面する位置に、前記ノズルから投射された前記第一の投射材が投射される部位であって、１段目のショットピーニングを施すワークが配置される第一のワーク配置部と、前記ノズルに対面する位置から前記磁界発生手段の側に向けて離れた位置に、前記ノズルから投射された前記第二の投射材が投射される部位であって、２段目のショットピーニングを施すワークが配置される第二のワーク配置部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１においては、２種類の投射材を打ち分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置の適用効果を確認した結果を示す図、（ａ）強化状況を示す図、（ｂ）強度アップ率とコストの削減状況を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置の全体構成について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１は、歯車１０に対して、２段ショットピーニングを行うための装置であり、ノズル２、磁界発生装置３等を備えている。
そして、ショットピーニング装置１では、ノズル２から混合投射材４を投射する構成としている。
【００１３】
尚、本実施形態では、ショットピーニングを施す対象たるワークが歯車１０である場合を例示しているが、本発明に係るショットピーニング装置の用途をこれに限定するものではなく、本発明に係るショットピーニング装置では、歯車に限らず種々のワークに対してショットピーニングを施すことが可能である。
【００１４】
ショットピーニング装置１を用いた２段ショットピーニングは、１段目が、歯車１０の歯の耐面圧を強化するための処理であり、１段目の後に行われる２段目が、歯車１０の歯の歯元強度を強化するための処理である。
このため、１段目のショットピーニングには、粒径が比較的大きく、硬度が比較的低い投射材を用いるのが好適であり、２段目のショットピーニングには、粒径が比較的小さく、硬度が比較的高い投射材を用いるのが好適である。
【００１５】
混合投射材４は、図１に示すように、第一の投射材４ａと第二の投射材４ｂからなる鋼球の集合体であり、各投射材４ａ・４ｂを混合させた状態で、ノズル２から投射される。
【００１６】
第一の投射材４ａは、１段目のショットピーニングに適した投射材であり、粒径が比較的大きく、硬度が比較的低い材料を使用して形成された鋼球である。そして第一の投射材４ａには、非磁性材からなる投射材を用いている。
本実施形態では、第一の投射材４ａとして、粒径１．５φ、硬度５５０ＨｖのＳＵＳ３０４（非磁性材）製の鋼球を使用している。
【００１７】
また、第二の投射材４ｂは、２段目のショットピーニングに適した投射材であり、粒径が比較的小さく、硬度が比較的高い材料を使用している。そして第二の投射材４ｂには、磁性材からなる投射材を用いている。
本実施形態では、第二の投射材４ｂとして、粒径０．４φ、硬度８００Ｈｖのスチール（磁性材）製の鋼球を使用している。
【００１８】
ショットピーニング装置１には、１段目のショットピーニングを行う歯車１０（未処理歯車１０ａ）を配置するための第一のワーク配置部５と、２段目のショットピーニングを行う歯車１０（１段処理済歯車１０ｂ）を配置するための第二のワーク配置部６と、を設けている。
【００１９】
そして、ショットピーニング装置１では、ノズル２から投射する混合投射材４は、ノズル２と対面する位置に配置される第一のワーク配置部５（より詳しくは、第一のワーク配置部５に配置された未処理歯車１０ａ）に向けて投射される。
【００２０】
磁界発生装置３は、ノズル２から投射された混合投射材４の周囲に磁界を発生させるための装置であり、例えば、直線状の電線によって構成され、該電線に大電流を通電することによって、電線の周囲に強磁界を形成する構成のものを採用し得る。
アンペールの法則およびビオ・サバールの法則から導き出すことができる通り、磁界発生装置３を構成する直線状の電線に電流Ｉを通電したときには、図１に示すように、電線から距離ｒだけ離れた位置における第二の投射材４ｂには、接線方向に向けた応力Ｆ（＝Ｉ／２πｒ）を作用させることができる。
ショットピーニング装置１では、この応力Ｆの作用によって、第二の投射材４ｂを、磁界発生装置３側に湾曲しながら飛翔させることができる。
【００２１】
これにより、ショットピーニング装置１では、磁界発生装置３によって、第二の投射材４ｂの投射方向を、第一の投射材４ａの投射方向からずらすことができる。
このため、ショットピーニング装置１では、第一のワーク配置部５から磁界発生装置３を配置した側にずらした位置に第二のワーク配置部６を配置しており、これにより、該第二のワーク配置部６に配置した歯車１０に対して、第二の投射材４ｂを投射することができる。
尚、磁界発生装置３としては、磁性材からなる第二の投射材４ｂに応力を付与できるものであればよく、例えば、大電流を通電可能に構成したコイル等を用いることも可能である。
【００２２】
一方、ショットピーニング装置１では、非磁性材からなる第一の投射材４ａは、磁界発生装置３により発生させた磁界の影響を受けずに、ノズル２からの投射方向に沿って、直線的に、第一のワーク配置部５に向けて、第一の投射材４ａを投射することができる。
即ち、ノズル２から投射された混合投射材４のうち、非磁性材からなる第一の投射材４ａは、磁界発生装置３により発生させた磁界の影響を受けることなく、そのまま直進し、未処理歯車１０ａに衝突する。
【００２３】
また、ノズル２から投射された混合投射材４のうち、磁性材からなる第二の投射材４ｂは、磁界発生装置３により発生させた磁界の影響により応力Ｆを受けて、磁界発生装置３側に曲がりながら飛翔し、第二のワーク配置部６（より詳しくは、第二のワーク配置部６に配置された１段処理済歯車１０ｂ）に衝突する。
【００２４】
第二の投射材４ｂは、ノズル２から投射されたときの速度と、磁界から受ける応力Ｆとのバランスによって、飛翔する方向が決定され、混合投射材４の投射圧力、磁界の強さ、磁性材の仕様（材質、粒径）等を種々調整することによって、１段処理済歯車１０ｂの狙った位置において、狙った速度および角度で、第二の投射材４ｂを衝突させることができる。
【００２５】
即ち、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１は、ワークたる歯車１０に対して２段ショットピーニングを行う装置であって、非磁性材からなる第一の投射材４ａと、磁性材からなる第二の投射材４ｂと、を混合して構成される混合投射材４を投射するノズル２と、ノズル２から投射された混合投射材４の周囲に磁界を発生させて、第二の投射材４ｂに応力Ｆを付与するための手段である磁界発生装置３と、を備え、さらに、ノズル２と対面する位置に、ノズル２から投射された第一の投射材４ａが投射される部位であって、１段目のショットピーニングを施す歯車１０（未処理歯車１０ａ）を配置する第一のワーク配置部５を備え、かつ、ノズル２に対面する位置から磁界発生装置３の側に向けて離れた位置に、ノズル２から投射された第二の投射材４ｂが投射される部位であって、２段目のショットピーニングを施す歯車１０（１段処理済歯車１０ｂ）を配置する第二のワーク配置部６を備えるものである。
このような構成により、一つのショットピーニング装置１で、２種類の投射材４ａ・４ｂを打ち分けることが可能になる。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１により、２段ショットピーニングを実施した場合の効果を確認した実験結果について、図１および図２（ａ）（ｂ）を用いて説明をする。
本実験における条件を示すと、用いたワークはＳＣＭ２０製のドライブピニオンギアであり、ノズル２の口径をφ１０、混合投射材４の投射圧力を０．２ＭＰａとして、未処理歯車１０ａまでの投射距離を１５０ｍｍとしている。
【００２７】
本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１を用いた２段ショットピーニングは、まず、第一のワーク配置部５に配置した歯車１０（未処理歯車１０ａ）に対して、１段目のショットピーニングを実施する。その時、第二のワーク配置部６には、既に１段目のショットピーニングが実施された別の歯車１０（１段処理済歯車１０ｂ）を配置している。
そして、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１では、図１に示すように、一つのノズル２から投射する混合投射材４によって、第一のワーク配置部５に配置した未処理歯車１０ａと、第二のワーク配置部６に配置した１段処理済歯車１０ｂに対して、同時にショットピーニングを施す構成としている。
即ち、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１では、このような構成によって、１段目と２段目の各ショットピーニングを、一つのショットピーニング装置１を用いながら、同時に進行させることができる。
【００２８】
図２（ａ）に示す如く、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１により、２段ショットピーニングを実施した実験結果では、１つのノズル２からの投射で、耐面圧（ピッチング）の強化と、耐歯元疲労強度の強化を両立させて、歯面と歯元の各部位に必要な残量応力を付与することができている。
【００２９】
また、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１では、第一のワーク配置部５で１段目のショットピーニングを終了した歯車１０（１段処理済歯車１０ｂ）を、第二のワーク配置部６に配置して、一つのノズル２から混合投射材４を投射して、二つの歯車１０ａ・１０ｂに対して同時にショットピーニングを行うことができる。
このため、図２（ｂ）に示す如く、強度アップ率を従来の２段ショットピーニングを行った場合と同等としながら、２段ショットピーニングに要するコストを、半減させることができる。
【００３０】
即ち、本発明の一実施形態に係るショットピーニング装置１によれば、ショットピーニング処理に要するコストを、１段ショットピーニングを行う場合と同等に維持しながら、従来の２段ショットピーニングと同等の強化を図ることが可能になる。
【符号の説明】
【００３１】
１    ショットピーニング装置
２    ノズル
３    磁界発生装置
４    投射材
４ａ  第一の投射材
４ｂ  第二の投射材
５    第一のワーク配置部
６    第二のワーク配置部
【図１】
2016030312.tif 000003
【図２】
2016030312.tif 000004