ショットピーニング装置
【課題】微細デインプルを形成するため、極微小粒子を安定して広範囲に分散させて投射す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】投射粒子Ｐを収容する粒子収容タンク２と、粒子収容タンクと連通し、投射粒子を被加工物１４に投射するためのノズル１２とを備え、投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子Ｍが、粒子収容タンクに収容され、混入粒子を通さないようフィルター５を経由して投射粒子を投射する。
【解決手段】投射粒子Ｐを収容する粒子収容タンク２と、粒子収容タンクと連通し、投射粒子を被加工物１４に投射するためのノズル１２とを備え、投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子Ｍが、粒子収容タンクに収容され、混入粒子を通さないようフィルター５を経由して投射粒子を投射する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面改質を行うショットピーニング加工に使用されるショットピーニング装置に関する。詳細には、所定の粒子収容タンクと二重管ノズルとを備えるショットピーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面改質技術の一つであるショットピーニング加工は、被加工物の表面に被加工物よりも硬い鋼やガラス・セラミックスなどの球状粒子を遠心力や圧縮空気を利用して高速で投射することによって疲労強度の向上を目的として航空機部品をはじめとして自動車部品やバネなどに適用されている。
【０００３】
近年では、そのショットピーニング加工を疲労強度向上の目的だけではなく、摩擦が発生する摺動部材の摺動面の接触面積を減少させ摩擦抵抗を減少させることや、潤滑剤となる油の貯蔵部、摩擦によって発生した焼付きの原因となる磨耗粉の収納部としての働きのあるディンプルの形成、いわゆるテクスチャリングを目的として広く利用されつつある。その際使用される球状粒子は、従来のショットピーニング加工に使用される０．８ｍｍ程度の粒子ではなく、１５０μｍ以下の極微小粒子である。これによって、微細なディンプルを形成し、ショットピーニング加工によって表面近傍に得られる高い圧縮残留応力は損なわず、ショットピーニング加工によって生成される疲労破壊の原因となる初期亀裂の生成を抑制している。
他方、研削や研掃を目的とした比較的大きな粒径の角状粒子を投射するためのエア式ショットブラストでは、二重管構造を有する二重管ノズルに係る発明がなされている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―７７５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、初期亀裂を更に抑制する場合や摩擦抵抗を低減するための制御された表面形状を形成する場合、従来のエア噴射式ショットピーニング装置では１０μｍ以下の極微小粒子を投射するとき、その極微小粒子に凝集が起こることにより凝集二次粒子が生成される。この凝集二次粒子の影響により、被加工物の表面に局所集中した変形痕や深い凹凸が形成されるだけでなく、粒子収容タンクからノズルまでの搬送を妨げて脈動による不安定な流量でのショットピーニング加工を引き起こしてしまう。
【０００６】
また、特許文献１に記載された発明では、前述したように大きな粒径の角状粒子を低速度で投射することや、ノズルの磨耗の低減を目的としており、テクスチャリングに必要な微細なディンプルの形成を可能とする極微小粒子を投射するには適していないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明では微細ディンプルを形成するために必要となる個々に離散した極微小粒子の状態を生成・維持したまま搬送する機構をもつ粒子収容タンクと、その個々に離散した極微小粒子を微量で安定した流量で、かつ広範囲に分散させて投射することが可能となる構造を有する二重管ノズルによってショットピーニング加工を可能としたショットピーニング装置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及び発明の効果］
上記課題を解決するための本発明に係るショットピーニング装置は、投射粒子を収容する粒子収容タンクと、前記粒子収容タンクと連通し前記投射粒子を被加工物に投射するためのノズルとを備え、前記投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子が前記粒子収容タンクに収容され、前記混入粒子を通さないようフィルターを経由して前記投射粒子が投射される。
【０００８】
好ましくは、前記投射粒子の粒径が１５０μｍ以下である。
また好ましくは、前記投射粒子を加圧して前記被加工物に投射するための圧縮ガスが、前記粒子収容タンクに収容された前記投射粒子の下部において同タンク内へ導入される。
【０００９】
また好ましくは、前記粒子収容タンクの底部の内面形状が半球面である。
また好ましくは、垂直方向軸に沿って所定の長さを有し上方端が閉じられた粒子導入管が前記粒子収容タンクと連通接続し、前記投射粒子が、前記粒子導入管の上方端の近傍に連通接続されたパイプを通り前記ノズルを経由して投射される。
【００１０】
また好ましくは、前記ノズルが内側ノズルと外側ノズルとを有する二重管ノズルであり、前記内側ノズルの遠位端が、外側ノズルの遠位端に対して所定距離だけ突出する。
また好ましくは、前記所定距離が１０ｍｍ以下である。
【００１１】
また好ましくは、前記外側ノズルの遠位端近傍の貫通孔の内径が絞られる。
本発明に係るショットピーニング装置によれば、凝集二次粒子が解砕することにより異常痕の発生を抑制するという有利な効果を奏することができる。また、投射粒子の射角を大きくして広範囲にわたって投射粒子を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るショットピーニング装置の一実施例の断面正面図である。
【図２】図１中、本発明に係る二重管ノズルの一実施例の断面正面図である。
【図３】被加工物に形成された異常痕を示すための図である。
【図４】異常痕が形成されていない被加工物の表面を示す図である。
【図５】図１中、本発明に係る粒子収容タンクの一実施例の一部断面正面図である。
【図６】従来例である直圧式ショットピーニング装置の斜視図である。
【図７】回転する被加工物を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図１中、本発明の一実施例であるショットピーニング装置１は大略、粒子収容タンク２と二重管ノズル１０とを備える。粒子収容タンク２はタンク部３を有する。タンク部３は、筒状部３ａと、筒状部３ａの上方の一端を閉じる蓋部３ｂと、筒状部３ａの下方の他端を閉じる底部３ｃとを備える。第１の開口部３ｅは、蓋部３ｂの略中央に設けられる。第２の開口部３ｆは、第１の開口部３ｅから所定距離離間して蓋部３ｂに設けられる。底部３ｃの内面の形状は、同図中、実線で表されるように、半球面３ｄである。なお、同図中、一点鎖線で表されるように、筒状部３ａの内面と略直交する平面３ｄ’でもよい。底部３ｃの内面形状が平面３ｄ’の場合、平面３ｄ’と筒状部３ａの内面とは角部Ｒを形成する。
タンク部３内には、被加工物１４に対して投射される投射粒子としての極微小粒子Ｐと、極微小粒子Ｐの粒径より大きい粒径を有する混入粒子Ｍが収容される。フィルター５（例えば、金網）は第１の開口部３ｅ内に嵌設される。フィルター５の目は、極微小粒子Ｐを通すことができるが、混入粒子Ｍを通さないように形成される。
粒子導入管６は、長手方向（垂直方向）軸に沿って所定長さを有する筒部６ａを備え、筒部６ａの上方端６ｂが閉じられるとともに、下方端６ｃは開口している。粒子導入管６は、下方端６ｃにおいて、第１の開口部３ｅを経由してタンク部３に対して気密的に連通するように蓋部３ｂに取り付けられる。粒子導入管６は、上方端６ｂの近傍において筒部６ａに連通する管状の分岐部６ｂを有する。分岐部６ｂの開放端には、粒子導入管６と二重管ノズル１０とを接続するパイプ７が気密的に繋がれる。なお、同図の一点鎖線で示すように、粒子導入管６が粒子収容タンク２に設けられるのではなく、パイプ７’がタンク部３に対して直接的に連通してもよい。
ガス導入管４は、第２の開口部３ｆ内に嵌挿されてタンク部３に対して気密的に連通する。圧縮ガス（例えば、圧縮空気）は、ガス導入管４の上方端４ａからタンク部３内へ導入される。ガス導入管４の下方端４ｂは、極微小粒子Ｐ内に埋設される。
図２中、二重管ノズル１０は、長手方向軸に沿って延びる貫通孔１１ａを有する外側ノズル１１と、長手方向軸に沿って延びる貫通孔１２ａを有する内側ノズル１２とを備える。貫通孔１１ｄを有する蓋部１１ｃは、外側ノズル１１の近位端１１ｂに設けられる。内側ノズル１２は、貫通孔１１ｄ内に嵌挿されて、内側ノズル１２の外周面１２ｃと外側ノズル１１の貫通孔１１ａの内周面とが所定間隔離間するよう外側ノズル１１に対して同心的に配設される。内側ノズル１２は、近位端１２ｂにおいて導入パイプ７と接続して連通する。
内側ノズル１２の遠位端１２ｄは、外側ノズル１１の遠位端１１ｆに対して距離Ｌだけ突出する。１１ｇは貫通孔１１ａの内径を示す。同図において２点鎖線で示すように、外側ノズル１１の遠位端１１ｆ近傍においてテーパーが設けられてもよい。１１ｇ’は、上記テーパーが設けられた場合の外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける貫通孔１１ａの内径を示す。
分岐管１３は外側ノズル１１に気密的に連通し、粒子加速用圧縮ガス（例えば、圧縮空気）を外側ノズル１１内に送り込むために使用される。
上述したように、極微小粒子を用いたショットピーニング加工は一般的に、極微小粒子の凝集が起こりやすい。凝集二次粒子が解砕されずに被加工物に投射されると、図３に示すように、被加工物１４の加工表面１４ａに局所集中した変形痕や深い凹凸１４ｂ（以下、「異常痕（１４ｂ）」という。）が形成される。異常痕１４ｂは、痕中央部に複数の微細なディンプルが集中形成される。加えて、異常痕１４ｂの外周部において、凝集していた極微小粒子が被加工物との衝撃によって解砕され、投射によって発生したエネルギーが方向を変えることによって、異常痕１４ｂは、球痕ではなく楕円痕を呈することを特徴とする。なお、凝集二次粒子が十分に解砕されて被加工物に投射されると、図４に示すように、被加工物１４の加工表面１４ａに異常痕１４ｂはみられない。
［実験の概要］
本発明に係るショットピーニング装置１の粒子収容タンク２、二重管ノズル１０を用いてショットピーニング加工することにより、異常痕１４ｂの形成を減じ且つディンプル形成範囲を狭小から広範囲に制御することが可能となる。このことを検証すべく以下の実験を実施した。
実験では、段階的に条件を変化させて個々の効果を確認した。被加工物に形成された投射痕の評価は、各条件下の被加工物の投射痕からおおよそ５００個の視野（４０μｍ×６０μｍの範囲）を無作為に抽出し、市販のマイクロスコープを用いて観察することにより実施した。
［実験１］
本発明に係る粒子収容タンク２の効果を確認するために行った実験１の結果を表１に示す。実験１は、混入粒子Ｍの材質、ガス導入菅４の下方端４ｂ（出口）の極微小粒子Ｐに対する垂直方向（縦方向）位置（表１において、「ガス導入菅の位置」という。）、タンク部３の底部３ｃの内面形状を変更して実施した。
極微小粒子Ｐに対する垂直方向（縦方向）位置（ガス導入菅の位置）について説明する。ガス導入菅４の下方端４ｂはタンク部３に収容された極微小粒子Ｐ内に埋設される。図５において実線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂは、極微小粒子Ｐの上部（すなわち、極微小粒子Ｐの上面近傍）に配設された状態で実験に供された（表１において、「ガス導入菅の位置」が「上部」とあらわす。）。また、一点鎖線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂ’は、極微小粒子Ｐの垂直方向略中央部に配設された状態で実験に供された（同「中央部」とあらわす。）。更に、二点鎖線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂ’’は、極微小粒子Ｐの垂直方向略下部に配設された状態で実験に供された（同「下部」とあらわす。）。なお、上記「下部」の場合、ガス導入菅４の下方端４ｂは粒子収容タンク３の底面には触れないが、同底面に近接する。タンク部３の底部３ｃの内面の形状は、半球面３ｄの場合と平面３ｄ’の場合について実験した（図１参照）。
表１に示した条件以外の条件は、実験１を通じて全て同一である。すなわち、図１の一点鎖線で示すように、パイプ７’は、粒子導入管６を介することなく、タンク部３に対して直接的に連通する。図５に示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂの水平位置は、粒子収容タンク２の垂直方向中心軸Ｃからずれて配置される。粒子収容タンク３には、ガス導入菅４を経由して０．３ＭＰａの圧力の圧縮空気が導入される。二重管ノズル１０の分岐管１３から送り込まれる粒子加速用の圧縮空気の圧力は０．５ＭＰａである。二重管ノズル１０の外側ノズル１１の貫通孔１１ａの形状及び内側ノズル１２の貫通孔１２ａの形状はいずれもテーパーが付けられていないストレート構造である。内側ノズル１２の遠位端１２ｄの突出距離Ｌは０ｍｍである。また、極微小粒子Ｐとして、平均中心粒径１０μｍのガラスビーズを使用する。混入粒子Ｍの平均中心粒径は、極微小粒子Ｐの平均中心粒径より大きい５ｍｍである。
比較のために、従来のショットピーニング装置としての吸引式ショットピーニング装置及び直圧式ショットピーニング装置を夫々使用した実験結果を表１中に比較１及び比較２として示す。ここで、吸引式ショットピーニング装置（図示せず）は、霧吹きの原理と同様に、極微小粒子（研磨材）を直接加圧するのではなく、粒子収容タンクに収容された極微小粒子をノズルに送られる空気の流れによって引き寄せ、投射する。
直圧式ショットピーニング装置は、図６に示すように、極微小粒子（投射粒子）が収容された粒子収容タンク２１にガス導入管２２を経由して圧縮空気を送り込むことによりタンク２１を加圧する。同図中、参照番号２４は、両端に一対の開口を有する主管部２４ａと主管部２４ａに対して一端において気密的に連通する枝管部２４ｂとを備える一般的なＴ型分岐管を示す。タンク２１は枝管部２４ｂの他端に対して気密的に連通するように接続される。粒子加速用管２３は主管部２４ａの一端の開口に対して、二重管ノズル（図示せず）に連通するパイプ２５は主管部２４ａの他端の開口に対して、気密的に連通するよう夫々接続される。粒子加速用圧縮ガス（例えば、圧縮空気）が粒子加速用管２３を経由して同図中Ａ方向に送り込まれることにより、極微小粒子が二重管ノズルを経由して被加工物（図示せず）に対して投射される。
【００１４】
【表１】
【００１５】
この実験によって得られた凝集痕が観察された視野（４０μｍ×６０μｍの範囲）の数（凝集痕視野数）と、凝集痕の総数（凝集痕総数）と、観察した視野の数（観察視野数）とを表２に示す。凝集痕が観察された視野の数（凝集痕視野数）と凝集痕の総数（凝集痕総数）との関係について説明すると、１つの視野に凝集痕が複数観察される場合があるが、その観察される凝集痕の総数を「凝集痕の総数」という。例えば、１つの視野に凝集痕が２つ見られる場合は、凝集痕の総数は２つである。
実験１の結果より、混入粒子Ｍの材料として、ゴムのような反発係数が大きい弾性材料だけでなく、スチールやセラミックなどのような弾性材料以外の材料を使用した場合であっても、凝集痕を減少できることがわかる。したがって、混入粒子の材質の相違によって凝集痕総数に大きな差は生じないと考えられる。すなわち、スチールやセラミックなどのような弾性材料以外の材料を本発明に使用可能できることが明らかとなった。
【００１６】
また、ガス導入菅４の下方端４ｂの位置（圧縮空気導入位置）を下部に設定し、タンク底面３ｃの内面形状を半球面３ｄとすることにより、凝集痕を効果的に減少できることがわかる。この場合、ガス導入菅４の下方端４ｂの位置は、タンク部３の底部３ｃの内面の半球面３ｄの湾曲側面の上方近傍にあることが好ましい。その理由は、圧縮空気により加圧された極微小粒子Ｐが底部３ｃの半球面３ｄの上記湾曲側面に沿うよう下方から上方へ向って（図１中、矢印Ｆで示す。）流れることによって、凝集二次粒子が効果的に解砕されるからであると考えられる。
【００１７】
【表２】
【００１８】
［実験２］
実験１の結果をさらに検証するために、実験２を実施した。実験１の結果を踏まえ、実験２は、ガス導入管４の下方端４ｂの位置を極微小粒子Ｐの下部とし、タンク部３の底部３ｃの内面形状を半球面３ｄとし、混入粒子Ｍの材質のみを変更して行われた。なお、粒子混合用及び粒子加速用の圧縮空気の圧力、外側ノズル１１の形状及び内側ノズル１２の形状、極微小粒子Ｐ、混入粒子Ｍ、並びに突出距離Ｌは、実験１と同様である。
【００１９】
実験２の結果を表３に示す。この実験結果によれば、混入粒子Ｍの材質にかかわらず、凝集痕総数及び観察視野数はともに０になった。すなわち、投射する極微小粒子Ｐよりも大きい粒子Ｍを混入し、粒子混合用圧縮空気を極微小粒子の下部より導入し、かつタンク底部の内面の形状を半球面とすることによって、凝集の起こりやすい極微小粒子を個々に離散した状態で投射することが可能であることがわかる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
［実験３］
実験１，２では極微小粒子Ｐとして平均粒径１０μｍのガラスビーズを使用したが、摺動部品へのテクスチャリングや軟質材料への圧縮残留応力付与を行う場合、約１５０μｍの中心粒径を有するスチールやガラスなどの粒子を使用することがある。したがって、約１５０μｍの中心粒径を有するスチール、ガラスの粒子を使用して、実験３を実施した。なお、混合粒子Ｍの材質をゴムとした。投射に用いた極微小粒子Ｐの条件以外は、実験１，２と同様である。
実験３の結果を表４に示す。この実験結果によれば、ガラス、スチールともに、粒径が大きくなると、凝集痕視野数及び凝集痕総数の数値が増加した。すなわち、投射される極微小粒子Ｐの粒径が大きくなると、粒子混合用圧縮空気を極微小粒子の下部より導入し、かつタンク底部の内面の形状を半球面とするだけでは、凝集二次粒子の発生を完全に排除することができないことがわかる。
【００２２】
【表４】
【００２３】
［実験４］
実験４では、実験１−３とは異なり、図１の実線で示すように、パイプ７は、粒子導入管６の分岐部６ｂに接続されて、粒子導入管６を介してタンク部３に対して連通している。粒子導入管６の目的は、凝集によって発生した凝集二次粒子と個々に離散した極微小粒子Ｐとの質量差を利用して、凝集二次粒子の選別することである。実験４は、上述した凝集二次粒子を選別する効果を検証すべく、粒子導入管６の筒部６ａの長手方向（垂直方向）軸に沿う長さを変えて実験した。その他の条件は上述した実験と同様である。
実験４の結果を表５に示す。投射される極微小粒子の中心粒径が大きい場合（例えば、ガラスの中心粒径が１５０μｍ、スチールの中心粒径が１００μｍ又は１５０μｍ）であっても、所定長の粒子導入管６を有する粒子収容タンク２を使用したときは、凝集痕視野数及び凝集痕総数の数値が減少し、凝集二次粒子の発生を排除することができる。すなわち、極微小粒子Ｐの中心粒径が小さい場合では特に必要とされないが、極微小粒子Ｐの中心粒径が大きい場合や材質が多種にわたった場合、長手方向軸に沿う所定長さを持つ粒子導入管６を粒子収容タンク２に設けることにより、凝集二次粒子を確実に選別して、凝集二次粒子がノズルから投射されることを防止することが可能となる。
【００２４】
【表５】
【００２５】
［実験５］
続いて、極微小粒子Ｐを噴射する投射ノズルの最適形状を検討するために実験５を行った。
【００２６】
投射ノズルは圧縮残留応力の付与だけを目的とした場合がほとんどであり、摩耗しにくいアルミナの単管ノズルが主流である。また、一部にはウォーターブラストに使用する二重管ノズルや、摩耗を考慮した二重管ノズル（特許文献１参照）は存在する。
しかし、上述した従来技術のノズルは、極微小粒子を用いたショットピーニング加工において安定した投射を行うには不適であり、かつ摺動部品の摺動面にテクスチャリングを施すような広範囲に単一のディンプルを形成するショットピーニング加工において全く使用できない。他方、二重管ノズルは、外側及び内側ノズルへ導入される圧縮ガス（例えば、圧縮空気）の圧力を容易に調整することが可能であり、摩耗した場合に交換が容易であるという利点を有する。
したがって、実験５において、摺動部品へのテクスチャリングを行うのに適した二重管ノズル構造を有する噴射ノズルを検討する。
二重管ノズル１２は、極微小粒子Ｐを広範囲に、さらには重なりが起きないように投射することを目的とする。したがって、これまでの実験的知見から、極微小粒子Ｐが障害なく搬送されるように内側ノズル１２の貫通孔１２ａの内径１２ｅを１ｍｍとした（図２参照）。
外側ノズル１１の貫通孔１１ａの内径１１ｇを１０ｍｍとした。外側ノズル１１の遠位端１１ｆ近傍においてテーパーが設けられる（同図中の２点鎖線参照）。上記テーパーの角度を変えて、表６に示すように、遠位端１１ｆにおける貫通孔１１ａの内径１１ｇ’を変更して実験を行った。それ以外のノズルに関する条件を表６に、投射実験を行う際の条件の組み合わせを表７に示す。本実験では、上述した粒子導入管６を有する粒子収容タンク２を使用するとともに、極微小粒子Ｐとして平均中心粒径１０μｍのガラスビーズを使用した。また、図７に示すように、二重管ノズル１０を通った極微小粒子Ｐを投射された被加工物１４（被投射物）は、重なり投射が起きないように、軸Ｄを中心に回転する。図７中、１４ａは極微小粒子Ｐが投射された被加工物１４の投射面を示し、１４ｂは極微小粒子Ｐが投射されて投射面１４ａ上にディンプルが形成された半径方向の幅を示す。
【００２７】
【表６】
【００２８】
【表７】
【００２９】
実験５の結果を表８に示す。表８に記載した投射範囲とは、図７中の投射面１４ａ上の幅１４ｂの値を外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’の値で除して比であらわしたものである。
【００３０】
【表８】
【００３１】
実験７の結果より、投射範囲については外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’と内側ノズル１２の突出距離Ｌについてそれぞれ有意差が認められた。また、重なり痕の発生状況については内側ノズルに導入される圧縮空気の圧力と外側ノズルに導入される圧縮空気の圧力についてそれぞれ有意差が認められた。
【００３２】
すなわち、外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’が小さいほど広範囲にわたって投射を行うことができ（すなわち、射角が大きくなり）る。例えば、内側ノズル１２の内径１２ｅを１ｍｍに設定した場合、外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’を約２ｍｍに設定すると、好ましい結果が得られた。
また、内側ノズル１２の突出距離Ｌの値が大きいほど広範囲にわたって極微小粒子Ｐの投射を行うことができる。突出距離Ｌが０ｍｍの場合であっても外側ノズルの内径よりも広範囲に投射される。突出距離Ｌを大きくした場合、１０ｍｍまでは広範囲に投射されるが、１０ｍｍを超えると投射範囲が狭小になることがわかる。
【００３３】
さらに、重なり痕の発生状況について、外側ノズル１１及び内側ノズル１２に導入される圧縮空気の圧力が大きく影響していることがわかる。特に内側ノズル１２の圧力が外側ノズル１１の圧力よりも小さい場合、重なり痕の発生を効果的に抑制できることがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
１ ショットピーニング装置
２ 粒子収容タンク
３ タンク部
４ ガス導入管
５ フィルター
１０ 二重管ノズル
１１ 外側ノズル
１２ 内側ノズル
１４ 被加工物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面改質を行うショットピーニング加工に使用されるショットピーニング装置に関する。詳細には、所定の粒子収容タンクと二重管ノズルとを備えるショットピーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、表面改質技術の一つであるショットピーニング加工は、被加工物の表面に被加工物よりも硬い鋼やガラス・セラミックスなどの球状粒子を遠心力や圧縮空気を利用して高速で投射することによって疲労強度の向上を目的として航空機部品をはじめとして自動車部品やバネなどに適用されている。
【０００３】
近年では、そのショットピーニング加工を疲労強度向上の目的だけではなく、摩擦が発生する摺動部材の摺動面の接触面積を減少させ摩擦抵抗を減少させることや、潤滑剤となる油の貯蔵部、摩擦によって発生した焼付きの原因となる磨耗粉の収納部としての働きのあるディンプルの形成、いわゆるテクスチャリングを目的として広く利用されつつある。その際使用される球状粒子は、従来のショットピーニング加工に使用される０．８ｍｍ程度の粒子ではなく、１５０μｍ以下の極微小粒子である。これによって、微細なディンプルを形成し、ショットピーニング加工によって表面近傍に得られる高い圧縮残留応力は損なわず、ショットピーニング加工によって生成される疲労破壊の原因となる初期亀裂の生成を抑制している。
他方、研削や研掃を目的とした比較的大きな粒径の角状粒子を投射するためのエア式ショットブラストでは、二重管構造を有する二重管ノズルに係る発明がなされている。（特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―７７５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、初期亀裂を更に抑制する場合や摩擦抵抗を低減するための制御された表面形状を形成する場合、従来のエア噴射式ショットピーニング装置では１０μｍ以下の極微小粒子を投射するとき、その極微小粒子に凝集が起こることにより凝集二次粒子が生成される。この凝集二次粒子の影響により、被加工物の表面に局所集中した変形痕や深い凹凸が形成されるだけでなく、粒子収容タンクからノズルまでの搬送を妨げて脈動による不安定な流量でのショットピーニング加工を引き起こしてしまう。
【０００６】
また、特許文献１に記載された発明では、前述したように大きな粒径の角状粒子を低速度で投射することや、ノズルの磨耗の低減を目的としており、テクスチャリングに必要な微細なディンプルの形成を可能とする極微小粒子を投射するには適していないのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明では微細ディンプルを形成するために必要となる個々に離散した極微小粒子の状態を生成・維持したまま搬送する機構をもつ粒子収容タンクと、その個々に離散した極微小粒子を微量で安定した流量で、かつ広範囲に分散させて投射することが可能となる構造を有する二重管ノズルによってショットピーニング加工を可能としたショットピーニング装置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及び発明の効果］
上記課題を解決するための本発明に係るショットピーニング装置は、投射粒子を収容する粒子収容タンクと、前記粒子収容タンクと連通し前記投射粒子を被加工物に投射するためのノズルとを備え、前記投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子が前記粒子収容タンクに収容され、前記混入粒子を通さないようフィルターを経由して前記投射粒子が投射される。
【０００８】
好ましくは、前記投射粒子の粒径が１５０μｍ以下である。
また好ましくは、前記投射粒子を加圧して前記被加工物に投射するための圧縮ガスが、前記粒子収容タンクに収容された前記投射粒子の下部において同タンク内へ導入される。
【０００９】
また好ましくは、前記粒子収容タンクの底部の内面形状が半球面である。
また好ましくは、垂直方向軸に沿って所定の長さを有し上方端が閉じられた粒子導入管が前記粒子収容タンクと連通接続し、前記投射粒子が、前記粒子導入管の上方端の近傍に連通接続されたパイプを通り前記ノズルを経由して投射される。
【００１０】
また好ましくは、前記ノズルが内側ノズルと外側ノズルとを有する二重管ノズルであり、前記内側ノズルの遠位端が、外側ノズルの遠位端に対して所定距離だけ突出する。
また好ましくは、前記所定距離が１０ｍｍ以下である。
【００１１】
また好ましくは、前記外側ノズルの遠位端近傍の貫通孔の内径が絞られる。
本発明に係るショットピーニング装置によれば、凝集二次粒子が解砕することにより異常痕の発生を抑制するという有利な効果を奏することができる。また、投射粒子の射角を大きくして広範囲にわたって投射粒子を投射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るショットピーニング装置の一実施例の断面正面図である。
【図２】図１中、本発明に係る二重管ノズルの一実施例の断面正面図である。
【図３】被加工物に形成された異常痕を示すための図である。
【図４】異常痕が形成されていない被加工物の表面を示す図である。
【図５】図１中、本発明に係る粒子収容タンクの一実施例の一部断面正面図である。
【図６】従来例である直圧式ショットピーニング装置の斜視図である。
【図７】回転する被加工物を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
図１中、本発明の一実施例であるショットピーニング装置１は大略、粒子収容タンク２と二重管ノズル１０とを備える。粒子収容タンク２はタンク部３を有する。タンク部３は、筒状部３ａと、筒状部３ａの上方の一端を閉じる蓋部３ｂと、筒状部３ａの下方の他端を閉じる底部３ｃとを備える。第１の開口部３ｅは、蓋部３ｂの略中央に設けられる。第２の開口部３ｆは、第１の開口部３ｅから所定距離離間して蓋部３ｂに設けられる。底部３ｃの内面の形状は、同図中、実線で表されるように、半球面３ｄである。なお、同図中、一点鎖線で表されるように、筒状部３ａの内面と略直交する平面３ｄ’でもよい。底部３ｃの内面形状が平面３ｄ’の場合、平面３ｄ’と筒状部３ａの内面とは角部Ｒを形成する。
タンク部３内には、被加工物１４に対して投射される投射粒子としての極微小粒子Ｐと、極微小粒子Ｐの粒径より大きい粒径を有する混入粒子Ｍが収容される。フィルター５（例えば、金網）は第１の開口部３ｅ内に嵌設される。フィルター５の目は、極微小粒子Ｐを通すことができるが、混入粒子Ｍを通さないように形成される。
粒子導入管６は、長手方向（垂直方向）軸に沿って所定長さを有する筒部６ａを備え、筒部６ａの上方端６ｂが閉じられるとともに、下方端６ｃは開口している。粒子導入管６は、下方端６ｃにおいて、第１の開口部３ｅを経由してタンク部３に対して気密的に連通するように蓋部３ｂに取り付けられる。粒子導入管６は、上方端６ｂの近傍において筒部６ａに連通する管状の分岐部６ｂを有する。分岐部６ｂの開放端には、粒子導入管６と二重管ノズル１０とを接続するパイプ７が気密的に繋がれる。なお、同図の一点鎖線で示すように、粒子導入管６が粒子収容タンク２に設けられるのではなく、パイプ７’がタンク部３に対して直接的に連通してもよい。
ガス導入管４は、第２の開口部３ｆ内に嵌挿されてタンク部３に対して気密的に連通する。圧縮ガス（例えば、圧縮空気）は、ガス導入管４の上方端４ａからタンク部３内へ導入される。ガス導入管４の下方端４ｂは、極微小粒子Ｐ内に埋設される。
図２中、二重管ノズル１０は、長手方向軸に沿って延びる貫通孔１１ａを有する外側ノズル１１と、長手方向軸に沿って延びる貫通孔１２ａを有する内側ノズル１２とを備える。貫通孔１１ｄを有する蓋部１１ｃは、外側ノズル１１の近位端１１ｂに設けられる。内側ノズル１２は、貫通孔１１ｄ内に嵌挿されて、内側ノズル１２の外周面１２ｃと外側ノズル１１の貫通孔１１ａの内周面とが所定間隔離間するよう外側ノズル１１に対して同心的に配設される。内側ノズル１２は、近位端１２ｂにおいて導入パイプ７と接続して連通する。
内側ノズル１２の遠位端１２ｄは、外側ノズル１１の遠位端１１ｆに対して距離Ｌだけ突出する。１１ｇは貫通孔１１ａの内径を示す。同図において２点鎖線で示すように、外側ノズル１１の遠位端１１ｆ近傍においてテーパーが設けられてもよい。１１ｇ’は、上記テーパーが設けられた場合の外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける貫通孔１１ａの内径を示す。
分岐管１３は外側ノズル１１に気密的に連通し、粒子加速用圧縮ガス（例えば、圧縮空気）を外側ノズル１１内に送り込むために使用される。
上述したように、極微小粒子を用いたショットピーニング加工は一般的に、極微小粒子の凝集が起こりやすい。凝集二次粒子が解砕されずに被加工物に投射されると、図３に示すように、被加工物１４の加工表面１４ａに局所集中した変形痕や深い凹凸１４ｂ（以下、「異常痕（１４ｂ）」という。）が形成される。異常痕１４ｂは、痕中央部に複数の微細なディンプルが集中形成される。加えて、異常痕１４ｂの外周部において、凝集していた極微小粒子が被加工物との衝撃によって解砕され、投射によって発生したエネルギーが方向を変えることによって、異常痕１４ｂは、球痕ではなく楕円痕を呈することを特徴とする。なお、凝集二次粒子が十分に解砕されて被加工物に投射されると、図４に示すように、被加工物１４の加工表面１４ａに異常痕１４ｂはみられない。
［実験の概要］
本発明に係るショットピーニング装置１の粒子収容タンク２、二重管ノズル１０を用いてショットピーニング加工することにより、異常痕１４ｂの形成を減じ且つディンプル形成範囲を狭小から広範囲に制御することが可能となる。このことを検証すべく以下の実験を実施した。
実験では、段階的に条件を変化させて個々の効果を確認した。被加工物に形成された投射痕の評価は、各条件下の被加工物の投射痕からおおよそ５００個の視野（４０μｍ×６０μｍの範囲）を無作為に抽出し、市販のマイクロスコープを用いて観察することにより実施した。
［実験１］
本発明に係る粒子収容タンク２の効果を確認するために行った実験１の結果を表１に示す。実験１は、混入粒子Ｍの材質、ガス導入菅４の下方端４ｂ（出口）の極微小粒子Ｐに対する垂直方向（縦方向）位置（表１において、「ガス導入菅の位置」という。）、タンク部３の底部３ｃの内面形状を変更して実施した。
極微小粒子Ｐに対する垂直方向（縦方向）位置（ガス導入菅の位置）について説明する。ガス導入菅４の下方端４ｂはタンク部３に収容された極微小粒子Ｐ内に埋設される。図５において実線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂは、極微小粒子Ｐの上部（すなわち、極微小粒子Ｐの上面近傍）に配設された状態で実験に供された（表１において、「ガス導入菅の位置」が「上部」とあらわす。）。また、一点鎖線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂ’は、極微小粒子Ｐの垂直方向略中央部に配設された状態で実験に供された（同「中央部」とあらわす。）。更に、二点鎖線で示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂ’’は、極微小粒子Ｐの垂直方向略下部に配設された状態で実験に供された（同「下部」とあらわす。）。なお、上記「下部」の場合、ガス導入菅４の下方端４ｂは粒子収容タンク３の底面には触れないが、同底面に近接する。タンク部３の底部３ｃの内面の形状は、半球面３ｄの場合と平面３ｄ’の場合について実験した（図１参照）。
表１に示した条件以外の条件は、実験１を通じて全て同一である。すなわち、図１の一点鎖線で示すように、パイプ７’は、粒子導入管６を介することなく、タンク部３に対して直接的に連通する。図５に示すように、ガス導入菅４の下方端４ｂの水平位置は、粒子収容タンク２の垂直方向中心軸Ｃからずれて配置される。粒子収容タンク３には、ガス導入菅４を経由して０．３ＭＰａの圧力の圧縮空気が導入される。二重管ノズル１０の分岐管１３から送り込まれる粒子加速用の圧縮空気の圧力は０．５ＭＰａである。二重管ノズル１０の外側ノズル１１の貫通孔１１ａの形状及び内側ノズル１２の貫通孔１２ａの形状はいずれもテーパーが付けられていないストレート構造である。内側ノズル１２の遠位端１２ｄの突出距離Ｌは０ｍｍである。また、極微小粒子Ｐとして、平均中心粒径１０μｍのガラスビーズを使用する。混入粒子Ｍの平均中心粒径は、極微小粒子Ｐの平均中心粒径より大きい５ｍｍである。
比較のために、従来のショットピーニング装置としての吸引式ショットピーニング装置及び直圧式ショットピーニング装置を夫々使用した実験結果を表１中に比較１及び比較２として示す。ここで、吸引式ショットピーニング装置（図示せず）は、霧吹きの原理と同様に、極微小粒子（研磨材）を直接加圧するのではなく、粒子収容タンクに収容された極微小粒子をノズルに送られる空気の流れによって引き寄せ、投射する。
直圧式ショットピーニング装置は、図６に示すように、極微小粒子（投射粒子）が収容された粒子収容タンク２１にガス導入管２２を経由して圧縮空気を送り込むことによりタンク２１を加圧する。同図中、参照番号２４は、両端に一対の開口を有する主管部２４ａと主管部２４ａに対して一端において気密的に連通する枝管部２４ｂとを備える一般的なＴ型分岐管を示す。タンク２１は枝管部２４ｂの他端に対して気密的に連通するように接続される。粒子加速用管２３は主管部２４ａの一端の開口に対して、二重管ノズル（図示せず）に連通するパイプ２５は主管部２４ａの他端の開口に対して、気密的に連通するよう夫々接続される。粒子加速用圧縮ガス（例えば、圧縮空気）が粒子加速用管２３を経由して同図中Ａ方向に送り込まれることにより、極微小粒子が二重管ノズルを経由して被加工物（図示せず）に対して投射される。
【００１４】
【表１】
【００１５】
この実験によって得られた凝集痕が観察された視野（４０μｍ×６０μｍの範囲）の数（凝集痕視野数）と、凝集痕の総数（凝集痕総数）と、観察した視野の数（観察視野数）とを表２に示す。凝集痕が観察された視野の数（凝集痕視野数）と凝集痕の総数（凝集痕総数）との関係について説明すると、１つの視野に凝集痕が複数観察される場合があるが、その観察される凝集痕の総数を「凝集痕の総数」という。例えば、１つの視野に凝集痕が２つ見られる場合は、凝集痕の総数は２つである。
実験１の結果より、混入粒子Ｍの材料として、ゴムのような反発係数が大きい弾性材料だけでなく、スチールやセラミックなどのような弾性材料以外の材料を使用した場合であっても、凝集痕を減少できることがわかる。したがって、混入粒子の材質の相違によって凝集痕総数に大きな差は生じないと考えられる。すなわち、スチールやセラミックなどのような弾性材料以外の材料を本発明に使用可能できることが明らかとなった。
【００１６】
また、ガス導入菅４の下方端４ｂの位置（圧縮空気導入位置）を下部に設定し、タンク底面３ｃの内面形状を半球面３ｄとすることにより、凝集痕を効果的に減少できることがわかる。この場合、ガス導入菅４の下方端４ｂの位置は、タンク部３の底部３ｃの内面の半球面３ｄの湾曲側面の上方近傍にあることが好ましい。その理由は、圧縮空気により加圧された極微小粒子Ｐが底部３ｃの半球面３ｄの上記湾曲側面に沿うよう下方から上方へ向って（図１中、矢印Ｆで示す。）流れることによって、凝集二次粒子が効果的に解砕されるからであると考えられる。
【００１７】
【表２】
【００１８】
［実験２］
実験１の結果をさらに検証するために、実験２を実施した。実験１の結果を踏まえ、実験２は、ガス導入管４の下方端４ｂの位置を極微小粒子Ｐの下部とし、タンク部３の底部３ｃの内面形状を半球面３ｄとし、混入粒子Ｍの材質のみを変更して行われた。なお、粒子混合用及び粒子加速用の圧縮空気の圧力、外側ノズル１１の形状及び内側ノズル１２の形状、極微小粒子Ｐ、混入粒子Ｍ、並びに突出距離Ｌは、実験１と同様である。
【００１９】
実験２の結果を表３に示す。この実験結果によれば、混入粒子Ｍの材質にかかわらず、凝集痕総数及び観察視野数はともに０になった。すなわち、投射する極微小粒子Ｐよりも大きい粒子Ｍを混入し、粒子混合用圧縮空気を極微小粒子の下部より導入し、かつタンク底部の内面の形状を半球面とすることによって、凝集の起こりやすい極微小粒子を個々に離散した状態で投射することが可能であることがわかる。
【００２０】
【表３】
【００２１】
［実験３］
実験１，２では極微小粒子Ｐとして平均粒径１０μｍのガラスビーズを使用したが、摺動部品へのテクスチャリングや軟質材料への圧縮残留応力付与を行う場合、約１５０μｍの中心粒径を有するスチールやガラスなどの粒子を使用することがある。したがって、約１５０μｍの中心粒径を有するスチール、ガラスの粒子を使用して、実験３を実施した。なお、混合粒子Ｍの材質をゴムとした。投射に用いた極微小粒子Ｐの条件以外は、実験１，２と同様である。
実験３の結果を表４に示す。この実験結果によれば、ガラス、スチールともに、粒径が大きくなると、凝集痕視野数及び凝集痕総数の数値が増加した。すなわち、投射される極微小粒子Ｐの粒径が大きくなると、粒子混合用圧縮空気を極微小粒子の下部より導入し、かつタンク底部の内面の形状を半球面とするだけでは、凝集二次粒子の発生を完全に排除することができないことがわかる。
【００２２】
【表４】
【００２３】
［実験４］
実験４では、実験１−３とは異なり、図１の実線で示すように、パイプ７は、粒子導入管６の分岐部６ｂに接続されて、粒子導入管６を介してタンク部３に対して連通している。粒子導入管６の目的は、凝集によって発生した凝集二次粒子と個々に離散した極微小粒子Ｐとの質量差を利用して、凝集二次粒子の選別することである。実験４は、上述した凝集二次粒子を選別する効果を検証すべく、粒子導入管６の筒部６ａの長手方向（垂直方向）軸に沿う長さを変えて実験した。その他の条件は上述した実験と同様である。
実験４の結果を表５に示す。投射される極微小粒子の中心粒径が大きい場合（例えば、ガラスの中心粒径が１５０μｍ、スチールの中心粒径が１００μｍ又は１５０μｍ）であっても、所定長の粒子導入管６を有する粒子収容タンク２を使用したときは、凝集痕視野数及び凝集痕総数の数値が減少し、凝集二次粒子の発生を排除することができる。すなわち、極微小粒子Ｐの中心粒径が小さい場合では特に必要とされないが、極微小粒子Ｐの中心粒径が大きい場合や材質が多種にわたった場合、長手方向軸に沿う所定長さを持つ粒子導入管６を粒子収容タンク２に設けることにより、凝集二次粒子を確実に選別して、凝集二次粒子がノズルから投射されることを防止することが可能となる。
【００２４】
【表５】
【００２５】
［実験５］
続いて、極微小粒子Ｐを噴射する投射ノズルの最適形状を検討するために実験５を行った。
【００２６】
投射ノズルは圧縮残留応力の付与だけを目的とした場合がほとんどであり、摩耗しにくいアルミナの単管ノズルが主流である。また、一部にはウォーターブラストに使用する二重管ノズルや、摩耗を考慮した二重管ノズル（特許文献１参照）は存在する。
しかし、上述した従来技術のノズルは、極微小粒子を用いたショットピーニング加工において安定した投射を行うには不適であり、かつ摺動部品の摺動面にテクスチャリングを施すような広範囲に単一のディンプルを形成するショットピーニング加工において全く使用できない。他方、二重管ノズルは、外側及び内側ノズルへ導入される圧縮ガス（例えば、圧縮空気）の圧力を容易に調整することが可能であり、摩耗した場合に交換が容易であるという利点を有する。
したがって、実験５において、摺動部品へのテクスチャリングを行うのに適した二重管ノズル構造を有する噴射ノズルを検討する。
二重管ノズル１２は、極微小粒子Ｐを広範囲に、さらには重なりが起きないように投射することを目的とする。したがって、これまでの実験的知見から、極微小粒子Ｐが障害なく搬送されるように内側ノズル１２の貫通孔１２ａの内径１２ｅを１ｍｍとした（図２参照）。
外側ノズル１１の貫通孔１１ａの内径１１ｇを１０ｍｍとした。外側ノズル１１の遠位端１１ｆ近傍においてテーパーが設けられる（同図中の２点鎖線参照）。上記テーパーの角度を変えて、表６に示すように、遠位端１１ｆにおける貫通孔１１ａの内径１１ｇ’を変更して実験を行った。それ以外のノズルに関する条件を表６に、投射実験を行う際の条件の組み合わせを表７に示す。本実験では、上述した粒子導入管６を有する粒子収容タンク２を使用するとともに、極微小粒子Ｐとして平均中心粒径１０μｍのガラスビーズを使用した。また、図７に示すように、二重管ノズル１０を通った極微小粒子Ｐを投射された被加工物１４（被投射物）は、重なり投射が起きないように、軸Ｄを中心に回転する。図７中、１４ａは極微小粒子Ｐが投射された被加工物１４の投射面を示し、１４ｂは極微小粒子Ｐが投射されて投射面１４ａ上にディンプルが形成された半径方向の幅を示す。
【００２７】
【表６】
【００２８】
【表７】
【００２９】
実験５の結果を表８に示す。表８に記載した投射範囲とは、図７中の投射面１４ａ上の幅１４ｂの値を外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’の値で除して比であらわしたものである。
【００３０】
【表８】
【００３１】
実験７の結果より、投射範囲については外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’と内側ノズル１２の突出距離Ｌについてそれぞれ有意差が認められた。また、重なり痕の発生状況については内側ノズルに導入される圧縮空気の圧力と外側ノズルに導入される圧縮空気の圧力についてそれぞれ有意差が認められた。
【００３２】
すなわち、外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’が小さいほど広範囲にわたって投射を行うことができ（すなわち、射角が大きくなり）る。例えば、内側ノズル１２の内径１２ｅを１ｍｍに設定した場合、外側ノズル１１の遠位端１１ｆにおける内径１１ｇ’を約２ｍｍに設定すると、好ましい結果が得られた。
また、内側ノズル１２の突出距離Ｌの値が大きいほど広範囲にわたって極微小粒子Ｐの投射を行うことができる。突出距離Ｌが０ｍｍの場合であっても外側ノズルの内径よりも広範囲に投射される。突出距離Ｌを大きくした場合、１０ｍｍまでは広範囲に投射されるが、１０ｍｍを超えると投射範囲が狭小になることがわかる。
【００３３】
さらに、重なり痕の発生状況について、外側ノズル１１及び内側ノズル１２に導入される圧縮空気の圧力が大きく影響していることがわかる。特に内側ノズル１２の圧力が外側ノズル１１の圧力よりも小さい場合、重なり痕の発生を効果的に抑制できることがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
１ ショットピーニング装置
２ 粒子収容タンク
３ タンク部
４ ガス導入管
５ フィルター
１０ 二重管ノズル
１１ 外側ノズル
１２ 内側ノズル
１４ 被加工物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射粒子を収容する粒子収容タンクと、前記粒子収容タンクと連通し前記投射粒子を被加工物に投射するためのノズルとを備えるショットピーニング装置において、
前記投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子が前記粒子収容タンクに収容され、
前記混入粒子を通さないようフィルターを経由して前記投射粒子が投射される、ショットピーニング装置。
【請求項２】
前記投射粒子の粒径が１５０μｍ以下である、請求項１に記載のショットピーニング装置。
【請求項３】
前記投射粒子を加圧して前記被加工物に投射するための圧縮ガスが、前記粒子収容タンクに収容された前記投射粒子の下部において同タンク内へ導入される、請求項１又は２に記載のショットピーニング装置。
【請求項４】
前記粒子収容タンクの底部の内面形状が半球面である、請求項１乃至３の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項５】
垂直方向軸に沿って所定の長さを有し上方端が閉じられた粒子導入管が前記粒子収容タンクと連通接続し、前記投射粒子が、前記粒子導入管の上方端の近傍に連通接続されたパイプを通り前記ノズルを経由して投射される、請求項１乃至４の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項６】
前記ノズルが内側ノズルと外側ノズルとを有する二重管ノズルであり、前記内側ノズルの遠位端が、外側ノズルの遠位端に対して所定距離だけ突出する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項７】
前記所定距離が１０ｍｍ以下である、請求項６に記載のショットピーニング装置。
【請求項８】
前記外側ノズルの遠位端近傍の貫通孔の内径が絞られる、請求項６又は７に記載のショットピーニング装置。
【請求項１】
投射粒子を収容する粒子収容タンクと、前記粒子収容タンクと連通し前記投射粒子を被加工物に投射するためのノズルとを備えるショットピーニング装置において、
前記投射粒子の粒径より大きい粒径を有する混入粒子が前記粒子収容タンクに収容され、
前記混入粒子を通さないようフィルターを経由して前記投射粒子が投射される、ショットピーニング装置。
【請求項２】
前記投射粒子の粒径が１５０μｍ以下である、請求項１に記載のショットピーニング装置。
【請求項３】
前記投射粒子を加圧して前記被加工物に投射するための圧縮ガスが、前記粒子収容タンクに収容された前記投射粒子の下部において同タンク内へ導入される、請求項１又は２に記載のショットピーニング装置。
【請求項４】
前記粒子収容タンクの底部の内面形状が半球面である、請求項１乃至３の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項５】
垂直方向軸に沿って所定の長さを有し上方端が閉じられた粒子導入管が前記粒子収容タンクと連通接続し、前記投射粒子が、前記粒子導入管の上方端の近傍に連通接続されたパイプを通り前記ノズルを経由して投射される、請求項１乃至４の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項６】
前記ノズルが内側ノズルと外側ノズルとを有する二重管ノズルであり、前記内側ノズルの遠位端が、外側ノズルの遠位端に対して所定距離だけ突出する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のショットピーニング装置。
【請求項７】
前記所定距離が１０ｍｍ以下である、請求項６に記載のショットピーニング装置。
【請求項８】
前記外側ノズルの遠位端近傍の貫通孔の内径が絞られる、請求項６又は７に記載のショットピーニング装置。
【図１】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【図２】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１７９４３３（Ｐ２０１０−１７９４３３Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９２５（Ｐ２００９−２６９２５）
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（５０１３８３０３７）アイケイケイ・ショット株式会社 (2)
【出願人】（５９９００２０４３）学校法人 名城大学 (142)
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月９日（２００９．２．９）
【出願人】（５０１３８３０３７）アイケイケイ・ショット株式会社 (2)
【出願人】（５９９００２０４３）学校法人 名城大学 (142)
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