(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットを含む圧縮空気を噴射するノズルと、このノズルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルから噴出するショットを該ノズルの先端外部にて反射させて機械部品内部の内面に向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に動かす移動手段と、を有するショットピ−ニング装置であって、
前記ショット反射治具が、前記ノズル内に固設された接続板に軸支された接続棒の先端に固定されており、前記ノズルから噴射されるとともに、前記接続板と接続棒の回りを通過する圧縮空気により、回転可能であり、かつ軸線に垂直な平面に対し３０度から６０度である反射面の角度を有してなることを特徴とするショットピ−ニング装置。 
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械部品などの内面をピ−ニングするのに好適なショットピ−ニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、表面加工法の一つであるショットピーニングは、機械部品の疲労強度を高める目的で多く利用されている。表面付近に大きな塑性変形を生じさせることで、加工硬化と圧縮残留応力を発生させ、疲労強度を高めている。ショットピーニング法には、空気式投射や遠投式投射などが用いられている。しかしながら、機械部品などの内面を加工する場合、ショットを垂直かつ均一に投射することは困難である。
このため、板状反射板などの反射治具を用い、ショットの跳ね返りを利用した方法が提案されている（例えば、特開平５−１３８５３５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法は、部品内面に対するピーニングとしては有効であるが、ピ−ニング効率が低いことや反射治具の制御が必要であることが問題である。
【０００４】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的は、機械部品などの内面をピ−ニングするのに好適なショットピ−ニング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明のショットピ−ニング装置は、ショットを含む圧縮空気を噴射するノズルと、このノズルに対向して機械部品内部に設置されかつ上記ノズルから噴出するショットを該ノズルの先端外部にて反射させて機械部品内部の内面に向かわせる反射面を有するショット反射治具と、該ショット反射治具を前記機械部品内部の軸線方向に相対的に動かす移動手段と、を有するショットピ−ニング装置であって、
前記ショット反射治具が、前記ノズル内に固設された接続板に軸支された接続棒の先端に固定されており、前記ノズルから噴射されるとともに、前記接続板と接続棒の回りを通過する圧縮空気により、回転可能であり、かつ軸線に垂直な平面に対し３０度から６０度である反射面の角度を有してなることを特徴とする。
本発明によるショットピ−ニング装置によれば、簡易に効率良くショットの跳ね返りをさせ、部品内面におけるカバレージ（投射密度）などを良好にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、機械部品とは、たとえば、バネ、エンジンブロックなどをいう。また、機械部品には、円筒管などの半製品をも含む。本発明のピ−ニング装置は、筒状の空洞（通し孔でなくても良い）を有する機械部品を効率よく処理できる。また、機械部品は、ピ−ニングにより疲労強度が改善されれば、その材質は問わずに適用できる。さらに、本発明は、熱処理や研磨などと合わせた処理にも使用されるものである。
【００１１】
本発明において、ショット反射治具が回転運動及び／又は前記機械部品内部の軸線方向に相対的運動をするとは、処理される機械部品によって、回転運動や相対運動を用いて適宜処理することである。大量生産の場合は、処理条件を制御プログラムにより設定をしておく。
本発明のショットピ−ニング装置において、ショット反射治具はノズルから噴射される圧縮空気により回転運動する。ここで、下から反射治具を支えることもできるが処理の自由度が落ち、下から支える治具の位置設定などが煩雑になる。
【００１２】
さらに、本発明のショットピ−ニング装置では、前記反射面の角度が、軸線に垂直な平面に対し３０度から６０度である。また、反射治具に複数の反射面があれば、その数は２面、３面でも４面でもよい。
【００１３】
【実施例】
以下、発明の一実施例について図面に基づき詳細に説明する。図１は、ショットピーニング装置である。図２及び図３は、本発明に用いる反射治具の例を示す。図４は、反射治具を固定するための投射ノズルを示す。
【００１４】
図１において、ショットピ−ニング装置は、キャビネット１と、キャビネット１内で機械部品Ｗを把持すると共に移動可能な機械部品移動ユニットＵと、キャビネット１の上部に設けた図示していないショット供給装置と、図示していない圧縮空気源と、ショット供給装置と圧縮空気源に連通された反射治具Ｒを連結したノズルＮと、から構成されている。ここで、機械部品移動ユニットＵは、キャビネット１の天井の上部に設けられたモ−タ２、このモ−タ２に連結されたギアボックス３、そして、ギアボックス３に連結され、モ−タ２の回転運動を直線運動に変えるネジ機構４から構成されている。さらに、ネジ機構４には機械部品Ｗを把持するガイド５が連結されている。
尚、機械部品移動ユニットＵは、これに限定されるものではなく、たとえば、空気式シリンダ、油圧式シリンダ、若しくは電気式シリンダなどでもよい。移動が効率よく制御できれば、他の手段をとっても良い。
【００１５】
図２、図３は反射治具Ｒを示す。図２は、反射面数が４面の場合、図３は、反射面数が３面の場合である。いずれの場合もショットＳは反射面で跳ね返ることで部品内面に衝突するようになっている。図２において反射治具Ｒは断面円錐形で、ノズル内に固設された接続部材に回転可能に構成されている。図３において反射治具Ｒは、反射面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を３面有しており、反射面Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の角度θは３０〜６０゜であり、より好適には４０〜５０゜である。
【００１６】
図４は、図２に示す反射治具Ｒを固定した投射ノズルＮを示す。反射治具Ｒは投射ノズルＮの先端部に接続棒Ｊ２と接続してあり、接続棒Ｊ２は投射ノズルＮの中心に位置するように接続板Ｊ１によって投射ノズルＮと接続してある。接続板Ｊ１と接続棒Ｊ２により接続部材を構成している。
【００１７】
以上にように構成されたショットピ−ニング装置の動きを以下説明する。ショット供給装置と圧縮空気源に連通された反射治具Ｒを連結したノズルＮから、ショットＳを投射すると、圧縮空気によって加速した全てのショットＳは、投射ノズルＮ内を通過した後、反射治具Ｒに衝突するようになっている。衝突したショットＳは反射面Ｒ１、Ｒ２等で直角に跳ね返り、機械部品Ｗ内面に再度衝突する。
ショットの投射中に、機械部品Ｗの内面に対するカバレージを変化させるため、機械部品Ｗは一定速度で上下に移動できるようになっている。機械部品Ｗはガイド５によって固定されており、機械部品Ｗとガイド５は、モータ２によって回転するネジ機構４である台形ネジで移動できるようになっている。機械部品Ｗの移動速度はモータ２の回転数を変化させることで制御している。
【００１８】
反射治具Ｒを含めた投射ノズルＮは、空気式投射装置に一般に使用されているブラストガンに容易に接続が可能となっており、取り扱いは簡便である。
【００１９】
そして、ショットは高炭素鋳鋼（HV700）であり、反射治具Ｒは熱処理を施した工具鋼SKD11(HV750)である。ショット径はd=0.3〜1.0mmである。ピ−ニング条件を表１に示す。
【００２０】
【表１】
0004059421.tif 000002
【００２１】
機械部品Ｗは円管であり、アルミニウム合金A6063、銅合金C1220Tおよびステンレス鋼SUS304を用い、内径は全て46mmである。供試材料を表２に示す。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
以下に以上の条件での結果を示す。
（反射面角度とピ−ニング領域の関係）
反射治具Ｒによって跳ね返ったショットは機械部品Ｗ内面に一定方向に衝突するため、反射面角度によってその衝突するピ−ニング領域は異なる。ショットが内面に十分に衝突するピ−ニング領域、すなわち約100%のカバレージが得られる領域の投射位置と反射面角度の関係を図５に示す。ピ−ニングは反射治具を固定した状態で行い、カバレージの測定は簡易測定法で行った。反射面角度θ=45゜のとき、機械部品Ｗ内面に対してほぼ垂直方向に衝突することが分かる。
【００２４】
（円周方向のカバレージ）
機械部品Ｗ内面の円周方向におけるショットの衝突分布を調べるため、反射治具(反射角：45゜)を固定した状態で円周方向のカバレージを調べた。A6063合金で得られた円周方向におけるカバレージの分布を図６に示す。円周方向に対し、ほぼ均一なカバレージが得られているが、α=180゜付近はカバレージが若干低い。接続板Ｊ１と接続棒Ｊ２を設け、接続棒２の先端に反射治具Ｒの上端を軸支すると、180゜付近には接続板Ｊ１があるため、接続板Ｊ１によってショットの通過が妨げられ、反射治具Ｒに衝突するショット数が少なくなり、カバレージが低くなったためと考えられる。
【００２５】
（カバレ−ジの不均一）
ここで、機械部品Ｗ内面におけるカバレージを均一にするため、機械部品Ｗを回転することが考えられるが、装置が複雑となる。そこで、反射治具Ｒを圧縮空気（ショットを含む）により回転運動をさせた。これにより、接続板Ｊ１付近におけるカバレージは高くなることが確認できた。
【００２６】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、簡易な構造で、反射治具の効率を高めるため、ショットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのショットピーニングができる。 
さらに、ショットピ−ニング装置に用いる反射治具は、その上部に反射面が複数面以上あることから、圧縮空気により自転するため、ショットの跳ね返りを利用して効率よく機械部品内面へのショットピーニングができる。以上のように、本発明が業界に寄与する効果は著大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いたショットピ−ニング装置の概要図である。
【図２】本発明に用いた反射治具の部分断面図である。
【図３】本発明に用いた反射治具の斜視図である。
【図４】本発明に用いた反射治具つきノズルとその使用例を示す概要図である。
【図５】本発明の投射位置と反射面角度の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の円周方向のカバレ−ジと投射位置の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    キャビネット
２    モータ
３    ギアボックス
Ｊ１  接続板
Ｊ２  接続棒
Ｎ    投射ノズル
Ｒ    反射治具
Ｓ    ショット
Ｗ    機械部品
【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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