(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイール上の部品の超音波式ショットピーニング方法であって、前記ホイール（１９）が、前記ホイール（１９）の幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた回転環状表面（２０）を有し、前記部品（２１）が前記環状表面（２０）上に配置され、前記部品（２１）が、前記幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた幾何学円に沿って整列し、ホイール（１９）がその幾何学回転軸（１６）を中心として回転すると、前記部品が、包絡面と呼ばれる幾何学回転表面（２５）を生成し、前記ショットピーニングは、励振区画（３０ｃ）の内部で拡散する微小球の中に前記部品（２１）を入れることによって実施され、前記拡散する微小球は、前記励振区画（３０ｃ）の内部で超音波振動を伝達する振動表面（４０）によって励振され、前記ホイール（１９）は、ショットピーニング中にその幾何学回転軸（１６）を中心として回転し、
ａ．少なくとも３つの区画（３０）の開口部（３３）に同時にホイール（１９）を配置し、各開口部（３３）は、部品（２１）の両側の２つの側縁（３４）によって画定され、幾何学回転軸（１６）を向いており、前記側縁（３４）は、幾何学回転軸（１６）に中心合わせされた幾何学円の円弧上に位置して限定された隙間Ｅ１で環状表面（２０）に向かい合っており、前記開口部（３３）はまた、互いに向かい合った２つの成形縁（３５）によって画定され、前記成形縁（３５）はまた、幾何学回転軸（１６）に中心合わせされた幾何学円の円弧上に位置して限定された隙間Ｅ２で少なくとも包絡表面（２５）に向かい合っており、前記区画（３０）は各々、１つの成形縁（３５）によって２つずつ隣接し、少なくとも１つの区画（３０ｃ）は励振可能であり、少なくとも２つ区画（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ）は励振不可能であり、各励振区画（３０ｃ）は他の２つの区画（３０）間に位置し、
ｂ．ショットピーニング中に、励振区画（３０ｃ）に微小球が供給され、非励振区画（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ）内に落下した微小球が回収される
ことを特徴とする、超音波式ショットピーニング方法。
【請求項２】
側縁（３４）と環状表面（２０）との間の隙間Ｅ１が、使用される微小球の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
隙間Ｅ２が、使用される微小球の直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
成形縁（３５）間で測定される区画（３０）の周方向幅Ｌ１が、連続する２つの部品間の円周距離Ｌ２の３倍以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
ショットピーニング中に、ホイールが少なくともＮ＝５回転することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
励振区画（３０ｃ）と振動表面（４０）が、幾何学回転軸（１６）を含む幾何学垂直平面Ｐに対して対称であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
２つの非励振区画（３０ａ、３０ｂ）と、１つの励振区画（３０ｃ）と、さらに２つの非励振区画（３０ｄ、３０ｅ）とで連続的に構成された一続きの区画（３０）を使用することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実施するためのショットピーニング装置（１０）であって、ホイール（１９）を保持し、幾何学回転軸（１６）を中心として回転するように駆動できるスピンドル（１５）を備え、励振区画（３０ｃ）を有し、前記励振区画（３０ｃ）の底部（３１）が、超音波振動を伝達して前記励振区画（３０ｃ）内で微小球の拡散を保つことができる振動表面（４０）の周囲に到達するショットピーニング装置（１０）であり、
ａ．各々が幾何学回転軸（１６）に向う開口部（３３）を有する少なくとも３つの区画（３０）であって、各開口部（３３）は、２つの向かい合った側縁（３４）によって画定され、各開口部（３３）の一方の側縁（３４）は、幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた幾何学円の第１の円弧上に位置し、一方、各開口部（３３）の他方の側縁（３４）は、幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた幾何学円の第２の円弧上に位置し、各開口部はまた、幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた幾何学円に沿って配置された、２つの同じ成形縁（３５）を備え、前記区画（３０）は１つの成形縁（３５）によって各々が２つずつ隣接し、少なくとも１つの区画（３０ｃ）が励振可能であり、各励振区画（３０ｃ）は他の２つの区画（３０）の間に位置する、少なくとも３つの区画（３０）と、
ｂ．励振区画（３０ｃ）に微小球を供給するための手段（５０、５１）と、非励振区画（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ）から微小球を取り除くための手段（５０、５１）とを有することを特徴とする、ショットピーニング装置。
【請求項９】
区画（３０）が側壁（３２）を備え、励振区画（３０ｃ）に微小球を供給するための手段（５０、５１）と、非励振区画（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ）から微小球を取り除くための手段（５０、５１）が、前記区画（３０）の底部（３１）において谷部（５０）によって構成され、前記谷部（５０）が、非励振区画（３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ）から微小球を重力によって排出し、トンネル（５１）によって側壁（３２）を横断しながら、励振区画（３０ｃ）内に到達することを特徴とする請求項８に記載のショットピーニング装置。
【請求項１０】
区画（３０）が取外し可能であることを特徴とする請求項８または９に記載のショットピーニング装置。
【請求項１１】
幾何学回転軸（１６）上に中心合わせされた円弧形の２つの縁面部（５７）を備えた、上方が開口された槽（５５）を有し、前記槽（５５）が、互いに平行な２つの平らな縦壁（５６）を有し、各縦壁（５６）は円弧形縁面部（５７）の１つを支持し、前記縦壁（５６）は、槽（５５）を側方向に閉鎖する横断壁（５８）によってつなげられ、前記槽（５５）は、Ｍ＋１個の横断仕切り（６１）によってＭ個の区画（３０）に分割され、前記区画（３０）が各々、円弧形の２つの縁面部（５７）の間で開口されることを特徴とする請求項８から１０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つのエンクロージャすなわち区画の内部で微小球であるマイクロボールの霧すなわち拡散を利用する「超音波」式と呼ばれるショットピーニング方法、とりわけロータ上のタービンエンジンの羽根の翼のような、ホイール上の部品のショットピーニング方法に関するものである。本発明はまた、その方法の実施に必要不可欠なショットピーニング装置を対象とする。
【０００２】
「ホイール」という用語は、幾何学軸に沿って一般的な回転形を有する物体を意味し、この物体は、その軸の周りを回転することができる。
【０００３】
機械部品の疲労耐性を改良するために、マイクロボール噴射によって表面にショットピーニングを施す方法が知られている。この技術は、航空機製造技術において非常によく使用されている。十分な運動エネルギーとともに、部品の表面への垂線に対して小さな入射角をもつように、その表面に衝撃を与えることによって、マイクロボールが表面の薄い層の恒常的圧縮を引き起こす。こうした圧縮は、部品の表面の亀裂の発生とその進行を妨げ、その結果、疲労耐性を改良することが可能になる。通常、この入射角は、衝撃が、その衝撃を受ける表面にボールの十分なエネルギーを伝達することができるように、３０°未満でなければならない。部品をショットピーニングにさらす場合、この部品に最良の耐性を与える最適値が使用される。不十分なショットピーニングは、期待された耐性を与えないが、補足的なショットピーニングを行うことによって最適値に到達することもまた可能である。反対に、過剰なショットピーニングは、その耐性を低下させるとともに、部品の表面の劣化を引き起こす。こうした劣化は回復させることができず、その部品は検査ではねられる。
【０００４】
ショットピーニングは、通常、圧縮ガスとマイクロボールが同時に供給されるノズルを用いて行なわれ、圧縮ガスがマイクロボールを押出す。こうしたショットピーニング方法は、それ自体、以下のいくつかの欠点を有する。
【０００５】
−  ショットピーニングのパラメータが安定せず、最適値に近いショットピーニングが求められる場合には、ショットピーニング装置は頻繁に検査され、調整されなければならない。
【０００６】
−  その方法の実施は、部品とショットピーニング用ノズルの操作を可能にするために、十分な大きさのボックス内部で行なわれなければならない。
【０００７】
航空機製造技術においては、航空機用ターボエンジンのロータの羽根の側面にショットピーニングを施す方法が知られている。羽根が別々に製造される場合には、羽根の各々が薄い翼と、羽根を保持することができる脚部分を備える。薄い翼をショットピーニングするために、羽根は脚部によって保持され、ショットピーニングは、羽根の各側で一方から他方に向けられた２つのノズルを用いて行なわれる。第１のノズルは、翼の一方の側面のショットピーニングを行い、他方のノズルは、翼の他方の側面のショットピーニングを行い、それら２つのノズルは、翼の側面を吹き付け、ショットピーニングの進行が対称に行なわれるように、できるだけ、同期して移動する。こうした対称性がつくられないと、応力ピークが最も強くショットピーニングを施された側面の下に発生し、それらの応力ピークは、羽根が応力に耐える能力を減少させ、羽根の変形を引き起こす。こうした対称性は、この方法に固有のショットピーニングのパラメータの分散とぶれのために、得ることも保つことも難しい。最適値に近い羽根のショットピーニングは、時間と費用がかかる作業であることがわかる。なぜなら、高い精度で羽根を一枚ずつ作業しなければならないからである。
【０００８】
さらに翼配列されたホイールの翼を直接的に、同じ要領でショットピーニングすることが試みられ、前記ロータは、ホイールと羽根が一続きのアセンブリの形を有し、羽根の翼はホイール上に突出する。ショットピーニングは、翼の側面ならびに、「翼間」ホイールと呼ばれる、すなわち並んでいる２枚の翼の間に、場合によっては前記翼の周囲に位置するホイールの表面上に施されなければならない。羽根は、ホイール上に組立てることができる、あるいはまた、翼は、それらを構成する材料の連続によってホイールと一体化することができる。
【０００９】
以下の要領で、羽根に一枚ずつ、ショットピーニングが施される。
【００１０】
−  翼間スペース、すなわち２枚の並んだ翼間に位置するスペースに入り込む偏流噴射型の２つのノズルを用いて、各羽根の２つの側面を同期してショットピーニングする。前記ノズルは各々、マイクロボールの流れを９０°偏流させ、翼の側面上に垂直にもってくるための反射板を備える。
【００１１】
−  次に、直接噴射型ノズルを用いて、ホイールの翼間表面にショットピーニングを施す。
【００１２】
この方法の欠点は、前記側面と前記翼間表面との間の移行ゾーンにおいて、翼の側面のショットピーニングと翼間表面のショットピーニングがオーバーラップしてしまうことを避けられないという点である。実際に、この移行ゾーンは２度ショットピーニングされることになるのがわかる。
【００１３】
この方法の重大な欠点はまた、翼間スペースが、ノズルを通すにはあまりに狭すぎる場合に、この方法に頼ることができないという点である。そのことは、しばしば現在製造されている翼配列されたホイールについての場合に該当する。発明者の知る限り、現在のところ、羽根が解体できない場合には、このようなホイールの翼間表面と翼の側面をショットピーニングすることができない。
【００１４】
特にアメリカ合衆国を対象とする国際特許ＷＯ  ９５／１７９９４によって、磁歪式振動機に連結されたソノトロードによって底部が振動する、チタン製カップを使用する超音波式ショットピーニング装置が知られている。ショットピーニングを施される部品は、カップの開口部上に置かれた蓋に吊るされる。カップ全体が振動し、この蓋とともにエンクロージャを構成し、そうして、そのエンクロージャの内部でマイクロボールの霧が保たれる。このショットピーニング装置は、ターボエンジンの羽根の翼のような薄い部品にショットピーニングを施すことはできない。なぜなら、特に振動エネルギーの分布が非常に複雑で、振動の腹と節を有することから、マイクロボールの霧が不均質になるからである。さらに、ホイール全体をショットピーニングするために大型のカップを使用しなければならず、このようなカップは非常に費用がかかり、強力な振動発生器を必要とする。
【００１５】
さらに、特許ＦＲ．２６８９４３１によってピニオンの歯のショットピーニング法が知られているが、前記ピニオンは、ソノトロードの前で回転し、前記歯はソノトロードの前を順番に通り、前記ソノトロードは、ばねによって押されるロッドの遮蔽体で囲まれ、前記ロッドは歯とピニオンに接触し、前記ロッドは、変形可能な縁が歯とピニオンの外形に追従するソノトロードの周りに、耐密性エンクロージャを構成する。このような方法は、翼配列されたホイールには適用できない。なぜなら、
−  翼の側面のショットピーニングは、きわめて非対称となってしまう。
【００１６】
−  ロッドが、半径方向位置に関して近く、互いに接近しすぎた翼の側面に自動的に追従することができなくなってしまうからである。
【００１７】
さらに、最適なショットブラスを行うのは難しい。なぜなら、最初にショットピーニングを施されたホイールの部分に追加のショットピーニングを施す必要なく、ホイールの周囲全体を処理するためには、正確にショットピーニングを停止させなければならなくなるからである。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
解決すべき第１の課題は、翼の側面がショットピーニングノズルを通すには互いに近づきすぎている場合に、翼配列されたホイールの翼の前記側面にショットピーニングを施すことにある。
【００１９】
第２の課題は、翼の側面とホイールの翼間表面との間の移行ゾーンに２度ショットピーニングを施す必要なく、前記側面と前記翼間表面にショットピーニングを施すことにある。
【００２０】
第３の課題は、翼と翼配列されたホイールの翼間表面のショットピーニングを促進させることにある。
【００２１】
第４の課題は、翼の向かい合った側面上でショットピーニングの対称性を改良することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホイール上の部品の超音波式ショットピーニング方法であって、前記ホイールが、そのホイールの幾何学回転軸上に中心合わせされた回転環状表面を有し、前記部品は前記環状表面上に配置され、前記部品は、前記幾何学回転軸に中心合わせされた幾何学円に沿って整列し、このようにして、ホイールがその幾何学回転軸に沿って回転すると、前記部品は包絡面と呼ばれる幾何学回転表面を生じ、前記ショットピーニングは、アクティブエンクロージャすなわち励振区画の内部でマイクロボールの霧の中に前記部品を入れることによって行なわれ、前記マイクロボールの霧は、前記アクティブエンクロージャ内部で振動表面によって活性化され、前記ホイールがショットピーニング中にその幾何学回転軸に沿って回転する、超音波式ショットピーニング方法を提案する。このような方法は以下の点が特徴である。
【００２３】
ａ．少なくとも３つのエンクロージャの開口部に同時にホイールを配置し、各開口部は、部品の両側の２つの側縁によって画定され、前記側縁は限定された隙間Ｅ１で環状表面に向かい位置し、前記開口部はまた、互いに向かい合った２つの成形縁によって画定され、前記成形縁はまた、限定された隙間Ｅ２で少なくとも包絡表面に向かい位置し、前記エンクロージャは、各々１つの成形縁によって２つずつ隣接し、少なくとも１つのエンクロージャはアクティブ（励振可能）であり、少なくとも２つエンクロージャはパッシブ（励振不可能）である、すなわち振動表面を閉じ込めず、各アクティブエンクロージャは他の２つのエンクロージャの間に位置する。
【００２４】
ｂ．ショットピーニング中、アクティブエンクロージャにマイクロボールが供給され、パッシブエンクロージャすなわち非励振区画内に落下したマイクロボールは回収される。
【００２５】
部品はホイール上で取外し可能である、あるいはまた部品を構成する材料の連続によってホイールと一体化することも可能であることがわかる。いずれにしても、部品は、ホイールの回転作用によって各エンクロージャの内部を連続的に通り、その結果、部品全部にショットピーニングを施すことが可能になる。さらにアクティブエンクロージャは、決してその成形縁によって直接的に外部に通じているわけではなく、常に少なくとも１つのパッシブエンクロージャを介して外部に通じ、パッシブエンクロージャだけが成形縁によって外部に通じることがわかる。側縁と成形縁は、ホイールと部品に対してエンクロージャのマイクロボールに耐密性をもたせるために協働し、前記耐密性部分は接触面をもたないことがわかる。実際に、側縁は、ホイールの環状表面にエンクロージャを閉じ込め、そのことから、前記環状表面は隙間Ｅ１で側縁に沿って進み、前記部品は、ホイールがその幾何学回転軸に沿って回転すると、側縁間を進む。同様に、成形縁は、包絡表面にエンクロージャを閉じ込め、部品は、限定された隙間Ｅ２で成形縁の前を横断方向に通る。この耐密性は、マイクロボールの霧を、それを動かすエネルギーが過剰に分散しないように小さい体積スペース内に集中させるのに十分なものでなければならない。
【００２６】
マイクロボールは、部品間スペース、すなわち部品と部品の間のスペースが、成形縁の前を通る時に、それらのスペースを通ることによって、アクティブエンクロージャから除々に逃げていく。アクティブエンクロージャは、各成形縁によって他のエンクロージャと隣接しているので、それらマイクロボールは、隣接するエンクロージャ内に到達する。ここで２つのケースが考えられる。この隣接するエンクロージャがパッシブである場合には、その中に入り込んだマイクロボールはもはや振動表面のエネルギーを受け取らずに、それらを動かすエネルギーを使い果たすことによって、前記パッシブエンクロージャの底部に素早く落下する。この隣接エンクロージャがアクティブである場合には、マイクロボールは、部品間スペースから逃れて、隣接する２つのエンクロージャ内に入り込み、パッシブエンクロージャに到達するまで以下同じように続き、パッシブエンクロージャではマイクロボールはエネルギーを使い果たして、その底部に落下する。そのことから、ショットピーニング中に、アクティブエンクロージャからパッシブエンクロージャに向って、マイクロボールの流れがつくりだされ、この流れは主に部品間スペースを通り、パッシブエンクロージャ内に堆積したマイクロボールは回収され、有利には、アクティブエンクロージャにマイクロボールを供給するために再びアクティブエンクロージャ内に導入される。
【００２７】
マイクロボールの霧は、ホイールの翼間表面にいたるまで翼間の狭いスペース内に非常に効率よく入り込み、その結果、翼の側面に完全にショットピーニングを施し、第１の課題を解決することが可能になる。翼間表面は、翼の側面と同時にショットピーニングが施される。そのことから、翼の側面と翼間表面との間の移行ゾーンは、一度しかショットピーニングを施されず、その結果、第２の課題が解決される。
【００２８】
通常、７５枚の翼をもつロットにボックスの中でショットピーニングを施す場合にかかる従来の時間は、各翼間の数多くの中間操作を考慮に入れると２４時間に達する。本発明の方法によれば、この時間は、それら中間作業を省略できることから９０分に短縮され、その結果、第３の課題が解決される。
【００２９】
実際に、側縁と環状表面との間の隙間Ｅ１はマイクロボールの直径より小さく、その結果、マイクロボールがこの隙間Ｅ１を通過することを完全に防止でき、そのようにして、この隙間Ｅ１から逃げてしまったマイクロボールを回収するための追加手段を使用しなくてすむ。
【００３０】
有利には、成形縁と包絡表面との間の隙間Ｅ２は、マイクロボールの直径の２倍以下である。その結果、１つのエンクロージャから他のエンクロージャを通過するマイクロボールの量を減少させることが可能になる。さらに、この隙間Ｅ２にマイクロボールの直径より小さい値を与えることができるので、前記マイクロボールが、この隙間Ｅ２を通って１つのエンクロージャから他のエンクロージャに移動するのを防ぐことことができるが、この非常に小さな隙間Ｅ２は、当然のことながら、部品間スペースを通って１つのエンクロージャから他のエンクロージャに移動するマイクロボールに対しては影響を与えない。
【００３１】
有利には、成形縁の間で測定されるエンクロージャの周囲幅Ｌ１は、連続する２つの部品間の周囲距離Ｌ２の３倍以上になり、Ｌ１及びＬ２は、部品によって形成された幾何学円上の弧の長さである。いいかえれば、１つのエンクロージャは、同時に４つの部品までを含むことができる。アクティブエンクロージャの場合には、このような措置によって、そのアクティブエンクロージャ内で、成形縁の前を通る時に部品間スペースから逃げる恐れのある量より大きな量のマイクロボールの霧を保持することができ、そのことが前記量を一定のものとする。パッシブエンクロージャの場合には、このような配置がエンクロージャを大きくし、マイクロボールのエネルギーの枯渇を促進させ、その結果、エンクロージャから逃げる恐れのあるマイクロボールの割合を減少させることができる。しかしながら、Ｌ１対Ｌ２の割合がより大きい場合、たとえば５または１０以上の場合には、生じる影響はさらに改善される。
【００３２】
有利には、ホイールはショットピーニング中に少なくともＮ＝５回転する。このような措置によって、各部品は、ホイールが１回転するごとに、実施されるべきショットピーニング全体のＮ分の１に相当する部分しか受け取らず、その結果、規則正しく、最適値に近いショットピーニングを部品に実施することが可能になる。実際に、部品は、通常アクティブエンクロージャ内をＮ回通過するが、それら部品のいくつかは、ホイールの最後の回転の仕方によってはＮ＋１またはＮ−１回通り、Ｎが大きい数である場合にはこのＮ分の１の差は無視できる程度のものとなる。
【００３３】
このような措置は、ターボエンジンの羽根の翼のような薄い部品の場合にはとりわけ有利である。というのも、翼が振動エンクロージャ内に入り込むと、ホイールの回転方向に向いた側面が、振動表面と向かい合うようになり、したがって、好ましくは向かい合った側面にショットピーニングが施されるのに対して、この同じ翼がアクティブエンクロージャから一瞬でも外に出ると反対の現象が発生する。このようにして、翼の向かい合った側面上のショットピーニングの進行は、振動エンクロージャ内を前記翼が通過する間は非対称であり、この非対称性は、翼が振動エンクロージャから再び出ると徐々に解消され、こうしてこの非対称性は１／Ｎに分割されて、その結果無視できる程度のものとなり、第４の課題を解決することができる。
【００３４】
有利には、アクティブエンクロージャと振動表面は、幾何学回転軸を含む幾何学垂直表面Ｐに対して対称である。このような配置によって、アクティブエンクロージャ内に行き渡るマイクロボールの霧は、この平面Ｐに対して対称となり、その結果、翼の後方側面と前方側面は、マイクロボールの霧の中で、同等のショットピーニングサイクルを受け、そのようにして、翼の側面上で実施されたショットピーニングの全体の対称性が改良される。
【００３５】
本発明の特許の請求はまた、本方法の実施に必要なショットピーニング装置を請求の範囲として主張し、前記装置は、ホイールのような物体を保持し、幾何学回転軸に沿って回転駆動することができるスピンドルを備え、前記ショットピーニング装置は、アクティブエンクロージャ、すなわち、その底部が、前記エンクロージャ内でマイクロボールの霧を保つことができる振動表面の周囲に到達するようなエンクロージャを備え、他のエンクロージャはパッシブと呼ばれる。このようなショットピーニング装置は、以下を備える特徴がある。
【００３６】
ａ．各々が幾何学回転軸に向う開口部を有する少なくとも３つのエンクロージャ。各開口部は、縁によって画定され、各縁は、向かい合った２つの円形部分または側縁を備え、前記側縁は幾何学回転軸上に中心合わせされた円弧を形成し、各縁はまた、成形縁または向かい合った２つの成形部分を備え、前記成形縁は同じもので、幾何学回転軸上に中心合わせされた幾何学円に沿って配置され、前記エンクロージャは１つの成形縁によって各々が２つずつ隣接し、少なくとも１つのエンクロージャがアクティブであり、他のエンクロージャはパッシブと呼ばれ、各アクティブエンクロージャは他の２つのエンクロージャの間に位置する。
【００３７】
ｂ．アクティブエンクロージャにマイクロボールを供給するための手段と、パッシブエンクロージャからマイクロボールを取り除くための手段。
【００３８】
有利には、アクティブエンクロージャにマイクロボールを供給するための手段と、パッシブエンクロージャからマイクロボールを取り除くための手段は、高点と低点を備えるサルウェグ（ｔｈａｌｗｅｇ）によって構成され、前記低点は、アクティブエンクロージャ内にあり、振動表面に到達し、前記高点はパッシブエンクロージャ内にある。サルウェグは、重力によって、パッシブエンクロージャの底部に落下したマイクロボールを、アクティブエンクロージャ内の振動表面上に戻すために排出する。これらサルウェグはトンネルを通ることによってエンクロージャの側壁を横断する。
【００３９】
有利には、エンクロージャは取外し可能である。このようなエンクロージャは、たとえばプレキシグラス（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ）パネルによる単純な構造を有し、こうした措置によって、ショッピーニング装置を、異なる寸法と形状を有する部品及びホイールに非常に簡単に適合させることができる。
【００４０】
添付の図面を参照して、以下に実施形態の詳細な例を説明することで、本発明がより分かりやすくなり、その利点が明らかになるだろう。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１と２を同時に見てみよう。超音波式ショットピーニング装置１０は、幾何学回転軸１６に沿って回転するスピンドル１５を支持するフレーム１１を有し、前記スピンドル１５はその一端で、ロータ全体１８をつかむことができるチャック１７を備える。スピンドル１５は、ここには図示されていないモータによって駆動される。ロータ１８は、一般的な回転形を有し、幾何学軸１６上に中心合わせされる。ロータ１８は、周囲が環状表面２０である円形ホイール１９を有し、この表面上に、幾何学回転軸１６上に中心合わせされた幾何学円に沿って整列した複数の翼２１が配置され、その結果、翼２１は、ホイールの回転作用によって、同じ位置を連続的に通過する。この実施形態においては、ロータ１８は、羽根２１の２つの段を有する。以下の説明は、それら段の各々に区別せずに適用される。この実施形態においてはまた、翼２１は、環状表面２０上に半径方向に突出するように配置され、規則正しい間隔があけられる。翼２１間の環状表面２０の一部分によって構成された翼間表面には２３の符号が付されている。同じく、翼間スペース、すなわち翼２１の間のスペースには２４が付されている。ホイール１９が回転すると、翼２１が、幾何学軸１６の周りを回転する形状を有する包絡幾何学表面２５を発生する。
【００４２】
ショットピーニング装置１０は、この例においては５つのエンクロージャ３０を有する。各エンクロージャ３０は、最も低い部分を構成する底部３１と、側壁３２と、上方に向って、場合によっては側方に向いた開口部３３を有する。各開口部３３は、環状表面２０に対して限定された隙間Ｅ１で到達する、図３に３４の参照符号が付された２つの側縁によって画定され、したがって、前記側縁３４は、幾何学軸１６上に中心合わせされた円弧である。図２では、ホイール１９が幾何学軸１６に沿って回転すると、翼２１が側縁３４の間を通ることがわかる。各開口部３３はまた、翼２１の形状を複製する２つの成形縁３５によって画定され、前記翼２１は、ホイール１９が回転すると、限定された隙間Ｅ２で前記成形縁３５の前を通過する。
【００４３】
エンクロージャ３０は、１つの連鎖を形成し、連続的に３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅという符号が付され、前記エンクロージャ３０は、成形縁３５によって２つずつ隣接している。このようにして、連鎖の端に位置するエンクロージャ３０ａ及び３０ｅは各々、外部に通じる成形縁３５ａ及び３５ｅを有し、他のすべての成形縁３５は隣接したエンクロージャに通じている。ホイール１９が回転方向４６に回転すると、外部から来た各翼は、成形縁３５ａを通ってエンクロージャの連鎖３０の中に入り込み、成形縁３５ｅを通って外部に再び出る前に、側縁３４間と成形縁３５を通ることによって、連続的にエンクロージャ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅを横断することがわかる。
【００４４】
種々のエンクロージャ３０の配置及び機能は同じではない。連鎖の中央にあるエンクロージャ３０ｃはアクティブであり、その水平底３１ｃは、適切なサポート４２によってフレーム１１に保持され、クォーツタイプの発振器４３の振動エネルギーを受け取るソノトロード４１の先端で、振動表面４０を取り囲む。ソノトロード４１は、低いインピーダンスで、振動表面４０にこの振動エネルギーを伝達し、前記振動表面４０は、この振動エネルギーを、前記表面４０上に存在するマイクロボールに伝達する、またはその表面に衝撃を与え、前記マイクロボールは、あらゆる方向で壁面、すなわちアクティブエンクロージャ３０ｃの開口部３３ｃ内に存在する側壁３２、環状表面２０及び翼２１に跳ね返り、このようにして、前記マイクロボールは、マイクロボールの霧４５の形でアクティブエンクロージャ３０ｃの体積空間を満たす。このようにして、アクティブエンクロージャ３０ｃは、各側を２つのパッシブエンクロージャによって取り囲まれる。すなわち片側を連続的に３０ａと３０ｂによって、反対側を連続的に３０ｄと３０ｅによって取り囲まれる。
【００４５】
側縁３４と成形縁３５は、ホイール１９と翼２１に対するエンクロージャ３０の耐密性を確立するが、しかしながら、この耐密性はいくらかは完全なものであることがわかる。隙間Ｅ１に、使用されるマイクロボールの直径より小さな値を与えることによって、前記マイクロボールが、側縁３４と環状表面３０との間を通りながら、エンクロージャから出ることを完全に妨げる。成形縁３５と翼２１との間の隙間Ｅ２を小さくすることによって、アクティブエンクロージャ３０ｃから隣接する２つのパッシブエンクロージャ３０ｂ及び３０ｄに向って通過するマイクロボールの流量は減少するが、それでも常に、翼間のスペース２１が成形縁３５の前に到達するときに、翼間スペース２１を通るマイクロボールの流量が存在するであろう。しかしながら、パッシブエンクロージャ３０ｂ及び３０ｄ内に到達したマイクロボールは、振動表面の衝撃によってはもはやエネルギーを受け取らず、その結果、これらマイクロボールは、側壁３２とパッシブエンクロージャ３０ｂ及び３０ｄの底部３３に対して、さらに翼２１と、前記パッシブエンクロージャ３０ｂ、３０ｄ内に存在する環状表面２０とに対して、連続的に衝撃を加えることによってマイクロボールを動かす運動エネルギーを素早く使い果たすことができ、こうして、前記マイクロボールは、重力によって、前記パッシブエンクロージャ３０ｂ、３０ｄの底部３１に落下する。それでもなお、わずかな量のマイクロボールが、連鎖の端にあるパッシブエンクロージャ３０ａ、３０ｅ内を通ってしまうこともある。しかしながら、それらの運動エネルギーは非常に弱くなり、こうして先述した連続的な跳ね返りによって完全に使い果たされ、その結果、もはやいかなるマイクロボールも外部に再び出ることはなくなる。したがって作業者は、ホイールのショットピーニングを開始する前に、アクティブエンクロージャ３０ｃ内に適量のマイクロボールを入れることができ、この量は、ショットピーニング全体を行うのに十分なものであり、したがって作業者は、ショットピーニングの作業中にマイクロボールを付け足す必要がなくなる。この実施形態においては、翼２１をともなうホイール１９は、９００ｍｍの直径を有し、パッシブエンクロージャは、片側で直径の半分に等しい高さに上昇する。
【００４６】
パッシブエンクロージャ３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ内に存在するマイクロボールは、それらの運動エネルギーの枯渇によって、前記エンクロージャの底部３１に落下する。それら底部３１は傾斜しており、アクティブエンクロージャ３０ｃの各側で２つのサルウェグ５０を形成し、前記サルウェグ５０によって、マイクロボールは、重力によってアクティブエンクロージャ３１の底部３１ｃまで再び落下し、振動表面４０上に到達し、そこで新しいエネルギーを受け取り、アクティブエンクロージャ３０ｃの内部でマイクロボール４５の霧を入れ替える。サルウェグ５０は、マイクロボールが、側壁３２を通って、パッシブエンクロージャ３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅからアクティブエンクロージャ３０ｃに向って通過することができるように、トンネル５１によって側壁３２を横断する。
【００４７】
この実施形態においては、エンクロージャ３０は取外し可能であり、互いに平行で、幾何学回転軸１６に垂直な、平らで垂直な２つの縦壁５６を備える槽５５によって非常に単純に構成され、前記縦壁５６は、各々、前記幾何学回転軸１６上に中心合わせされた半円形縁面部５７を備え、前記縁面部は、翼２１の両側でホイール１９の環状表面２０の近くに到達し、前記縦壁５６は、槽５５を側方向に閉鎖するために、横断壁５８によってつなげられる。横断壁５８は、中央に向って傾斜した底部５９を形成するために槽５５の下方に向って接近する。槽５５は、フレーム１１に連結された面板６０上に置かれ、前記面板は、ソノトロード４１の上端で振動表面４０を取り囲む。面板６０と振動表面４０に連結された槽５５は、上方が開口され、側方向及び下方に向って少なくともマイクロボールに対して耐密性を有する。槽５５は、幾何学回転軸１６に対してほぼ半径方向の６枚の横断仕切り６１によって５つのエンクロージャ３０に分割され、前記横断仕切り６１は、ここでは参照符号が付されていない切込みを有し、ホイール１９が回転すると、翼２１が隙間Ｅ２でその切込みの中を通ることがわかる。そのような槽５５は、たとえばプレキシグラスでできた一枚の板からそれら構成部品を切断することによって非常に単純に製作することができ、次に前記構成部品がたとえばネジによって組立てられることがわかる。２つの縁面部５７がエンクロージャ３０の側縁３４を構成し、さらに横断仕切り６１内の切込みの縁が、成形縁３５を構成することがわかる。同様に、振動表面４０の上方で槽５５の中に備えられたエンクロージャ３０は、アクティブエンクロージャ３０ｃを構成し、その一方で、槽５５の中に備えられた他のエンクロージャ３０は、パッシブエンクロージャ３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅを構成することがわかる。
【００４８】
ここで、図３と４を同時に見てみよう。分かりやすくするために、隙間Ｅ１及びＥ２は拡大され、翼間スペースは増大されている。翼２０の向かい合った側面には６５と６６の参照符号が付され、前方側面と呼ばれる側面６５は、従来通り回転方向４６に向かい、それと向かい合った後方側面と呼ばれる側面６６は、逆方向に向かう。ここでパッシブエンクロージャ３０ｃを横断する翼２１とその側面６５、６６について説明するが、その翼２１と側面６５、６６の参照符号には、それぞれ、入る位置、中央位置、出る位置に対応するａ、ｂ、ｃが連続的に添えられている。回転方向４６におけるホイール１９の回転作用によって、パッシブエンクロージャ３０ｂから来る翼２１ａは、切込み６２を画定する成形縁３５に対して限定された隙間Ｅ２で横断仕切り６１の切込み６２の中を通ることによって、アクティブエンクロージャ３０ｃ内に入り込む。このようにして、前記翼２１ａの前方側面６５ａは、ソノトロード４１の上端で振動表面４０に向い、そうして前記前方側面６５ａは、マイクロボールの霧にさらされ、その結果、ショットピーニングが施される。反対に後方側面６６ａは、マイクロボールの霧にわずかしかさらされず、それは翼２１ａが中間位置に近づくと除々に行なわれることになる。その中間位置では、ここでは２１ｂの参照符号が付された翼が、マイクロボールの霧の中に完全に入り、その結果、ここでは６５ｂ、６６ｂの参照符号が付されたそれらの２つの側面が、ほぼ同じショットピーニングを施される。その翼が再び出されると、ここでは２１ｃの参照符号が付された翼が、その後方側面６５ｃをマイクロボールの霧にさらすのに対して、その前方側面６５ｃはわずかしかさらされず、その結果、後方側面６５ｃだけにショットピーニングが施される。幾何学回転軸１６を含む、幾何学垂直平面Ｐに対するアクティブエンクロージャ３０ｃと振動表面４０の対称性は、結果的に、アクティブエンクロージャ３０ｃの内部で、マイクロボールの霧をこの平面Ｐに対して対称にすることができる。そのことから、翼２１の向かい合った側面６５、６６は、このようなマイクロボールの中で、またアクティブエンクロージャ３０ｃの中で、通過するごとに同等のショットピーニングを生じることができる対称の軌道をたどり、アクティブエンクロージャ３０ｃを横断する間に、向かい合った側面６５、６６間に発生するショットピーニングの差は一時的なものとなる。なぜなら、その差は、翼２１が、前記アクティブエンクロージャ３０ｃを離れようとする時に解消されるからである。同じように、ただ一回の回転の代わりにＮ回転させてショットピーニングを行うことによって、結果的に、この一時的な差を１／Ｎに分割することができることがわかる。たとえば、ショットピーニングがＮ＝２０回転で行なわれた場合、ショットピーニング全体のこの一時的な差はもはや５％にすぎなくなる。発明者は、ターボエンジン上で使用される非常に薄い翼２１をショットピーニングするために許容できる最小値をＮ＝５とみなしている。結果的に生じる翼２１の接線速度が、霧を構成するマイクロボールの平均速度に比べて無視できるほどのものであることを条件として、Ｎにはるかに大きい値を与えることも可能である。そうでない場合には、非対称性がつくりだされてしまい、前方側面６５は、後方側面６６によって受け取られたショットピーニングより大きい強度でショットピーニングを受ける。この例において、エンクロージャの幅Ｌ１は、連続する２つの部品間の距離Ｌ２の４倍に等しく、したがって、このエンクロージャは同時に５つの部品までを含むことができる。
【００４９】
エンクロージャ内に存在するマイクロボールの部分７０は、翼間スペース２４を通って、隣接するパッシブエンクロージャ３０ｂ及び３０ｄに到達する。これらのマイクロボールは、そのエネルギーを素早く失い、重力によってサルウェグ５０に落ち、その結果、前記横断仕切り６１と前記底部３１との間に残されたスペースまたはトンネル５１によって横断仕切り６１を横断することによって、アクティブエンクロージャ３０ｃの中に戻る流れ７１を構成するために、底部３１に落下する。
【００５０】
翼２１の頂点８０は、ショットピーニングの作用によって、ハンマヘッドの形状でわずかにそれらを広げるコーキングを受ける。そのことから、翼には、最終的な高さよりも大きな高さが与えられ、前記翼２１を最終的な高さに戻し、前記ハンマヘッドを取り除くために、前記頂点８０は、ショットピーニング後に例えば研削によって機械加工される。
【００５１】
有利には、アクティブエンクロージャ３０ｃ内に、図１では８３の参照符号が付されている成形部分が配置され、前記成形部分８３は、翼２１の両側に位置し、前記翼２１は、この同じ隙間Ｅ２で前記成形部分８３の間でアクティブエンクロージャ３０ｃを横断する。このような配置によって、結果的に、マイクロボールが、翼２１の前縁８１と、必然的に非常に薄い後縁８２に衝撃を与えるのを防ぎ、さらにその結果、前記前縁８１と前記後縁８２をコーキングから保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ターボエンジンの翼配列されたロータのショットピーニングのために使用される、本発明によるショットピーニング装置の正面図であり、前記ロータは２つの段を備え、それぞれロータとショットピーニング装置の構成部分を分かりやすくするために、前記ロータの半分だけがここに示されている。
【図２】同じショットピーニング装置及びロータを示す断面図である。
【図３】アクティブエンクロージャの内部で、羽根の側面がマイクロボールの霧にさらされる方法を示す正面拡大図であり、分かりやすくするために翼間スペースが拡大されている。
【図４】このアクティブエンクロージャの拡大断面図であり、とりわけ、翼が、どのように成形縁の前の切込み内を通るかを示す図である。
【符号の説明】
１５  スピンドル
１６  幾何学回転軸
１９  円形ホイール
２０  環状表面
２１  翼、羽根
２５  包絡面
３０  エンクロージャ
３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｅ  パッシブエンクロージャ
３０ｃ  アクティブエンクロージャ
３２  側壁
３３  開口部
３４  側縁
３５  成形縁
４０  振動表面
５０  サルウェグ
５１  トンネル
５５  槽
５６  縦壁
５７  縁面部
５８  横断壁
５９  底部
６０  面板
６１  横断仕切り
６２  切込み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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