ショットピーニング装置
【課題】施工効率を維持しつつも均一なピーニングが可能なショットピーニング装置を提供する。
【解決手段】被施工体３に対して噴射されるショットの供給部に接続されているノズル１ａと、ノズル１ａの被施工体３側にノズル１ａと一体となって設けられ、被施工体３側に向かって末広形状のディフューザ１ｂとを備え、ディフューザ１ｂの被施工体３と相対する断面が円形状であり、ディフューザ１ｂ内部に、被施工体３に対して噴射される前記ショットの流れを制御するショット流制御手段１ｃが少なくとも１つ設けられているショットピーニング装置。
【解決手段】被施工体３に対して噴射されるショットの供給部に接続されているノズル１ａと、ノズル１ａの被施工体３側にノズル１ａと一体となって設けられ、被施工体３側に向かって末広形状のディフューザ１ｂとを備え、ディフューザ１ｂの被施工体３と相対する断面が円形状であり、ディフューザ１ｂ内部に、被施工体３に対して噴射される前記ショットの流れを制御するショット流制御手段１ｃが少なくとも１つ設けられてい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に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットピーニングは、金属あるいはセラミックス等からなる球状や粒状のショットを被施工部に衝突させることで被施工部（被施工体の表層部）に塑性変形を与え、当該被施工部周囲の弾性変形部に拘束させることにより圧縮残留応力を与える表面改質方法である。塑性変形時には表層部の引張残留応力が圧縮残留応力へと変換されるため、応力腐食割れの原因となる引張残留応力を除去することができ、応力腐食割れの防止を図ることができる。
【０００３】
このような技術として、例えば特許文献１には、ショット供給部と、ショット供給部側に一端が接続されたホースの他端に接続されたノズルと、ノズルのショット噴射側に設けられ噴射したショットを取り囲むように構成されたディフューザとを備えるショットピーニング装置が記載されている。そして、当該ディフューザは、その断面が偏平状又は角筒状に形成され、施工対象側に向かって末広となっており、施工対象側先端部の内部に少なくとも１つのショット拡散体を設けたショットピーニング装置が記載されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、ショットピーニングを用いた表面改質方法として、ショットの直径が１．５ｍｍ以上であり、且つ、当該ショットが施工対象部位の表面に衝突するときのショット速度を２５ｍ／秒以下にする表面改質方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２０１５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ショットピーニング装置には、被施工体に対してショットが噴射される部材が備えられる。そして、ピーニング時には、通常はこの部材直下に存在する被施工部でのピーニング強度が最も強く、部材直下の被施工部からの距離が遠くなればなるほど、ピーニング強度は弱くなる。そのため、ピーニング時、局所的にピーニング強度が強くなる被施工部が発生し、ピーニング強度が強くなると、被施工部の加工硬化が大きくなってしまい、応力腐食割れを防止する効果が低下することが懸念される。また、ピーニング強度が被施工部の場所によって異なるため、被施工体の全域に亘って均一にピーニングを行うことが困難である。
【０００７】
このような課題を解決するために、例えば特許文献１に記載の技術においてはディフューザ内に拡散体が設けられている。しかしながら、この技術において噴射されたショットは、角型のディフューザ内で拡散体によってショットが拡散されているのみである。従って、特許文献１に記載の技術においては施工ムラが生じることがあり、前記課題を解決するにあたって、特許文献１に記載の技術では依然として不十分である。
【０００８】
また、被施工体を構成する材料によっては、ピーニング強度が強くなると被施工部の加工硬化が大きくなってしまい、応力腐食割れを防止する効果が低下することが懸念される。このような状況を避けるべく、例えば特許文献２に記載の技術のように、ショット直径やショット速度を制御する等してショット噴射時のピーニング強度を弱めることが考えられる。しかしながら、ショット噴射時のピーニング強度を弱めれば、通常は施工効率が低下する。さらには、前記特許文献１に記載の技術が有する課題を依然として解決できない。
【０００９】
本発明は前記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、施工効率を維持しつつも均一なピーニングが可能なショットピーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、ショットピーニング装置を構成するディフューザを略円錐形状とし、さらにその内部にショット流を制御する手段を設けることにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に拠れば、施工効率を維持しつつも均一なピーニングが可能なショットピーニング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るショットピーニング装置が備える先端部材の断面図である。
【図２】ショット噴出部の（ａ）断面図、及び（ｂ）下方からの斜視図である。
【図３】（ａ）ディフューザの下端面を格子状に区切った様子を示す図、（ｂ）ショット噴出部走行時のピーニング強度を説明するための図である。
【図４】各ラインにおけるピーニング強度を示す図である。
【図５】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図６】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図７】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図８】（ａ）ショット流制御手段を備えるリングについての上側面図、（ｂ）Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）図８（ａ）に示すリングをディフューザの下端部に装着した状態のショット噴射部を示す、下方からの斜視図である。
【図９】図８（ｃ）に示すショット噴射部をガンヘッドに装着した先端部材の断面図である。
【図１０】リングの変形例を示す（ａ）上側面図、及び（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を図面を適宜参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を損なわない範囲で任意に変更して実施可能である。
【００１４】
［１．第１実施形態］
［全体構成］
本実施形態に係るショットピーニング装置は、図１に示すように、ショットを被施工体３に噴射する先端部材１０と、先端部材１０とホース等（図示しない。）によって接続され、先端部材１０にショットを供給するショット供給部（図示しない。）と、先端部材１０内から回収されたショットを貯蔵するショット回収部（図示しない。）と、を少なくとも備えている。
【００１５】
〔先端部材１０〕
先端部材１０は、ショット噴射部１Ａと、ガンヘッド２とからなる。そして、ショット噴射部１Ａのノズル１ａが、ガンヘッド２の筒状部２ｂに嵌合され、ショット噴射部１Ａがガンヘッド２に固定されている。このように固定されることで、ショット噴射部１Ａから噴射されたショットが被施工体３に安定して供給されるようになっている。
【００１６】
（ショット噴射部１Ａ）
ショット噴射部１Ａは、図２に示すように、ノズル１ａと、ディフューザ１ｂと、２つのショット流制御手段１ｃと、間隙１ｄと、により構成される。
【００１７】
ノズル１ａは、その上端部にショット供給部が接続されている。従って、ショット供給部から供給されたショットは、はじめにノズル１ａ内部に供給される。ノズル１ａの形状は円筒形状である。ただし、その内径に関しては、ショット供給部に接続される側の内径が、ディフューザ１ｂに接続される側の内径よりも大きくなるように構成されている。ノズル１ａの内径がこのように構成されていることにより、即ち、ノズル１ａがディフューザ１ｂに向けてやや絞られることにより、ショットと圧縮空気との混合物（詳細は後記する。）を被施工体３に噴射する際の噴射速度の高速化を図ることができる。なお、ノズル１ａは、その外径が他の部分（ディフューザ１ｂ）よりも細くなっている。
【００１８】
ノズル１ａは、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料によって構成されている。このようにノズル１ａを硬質の材料によって構成することにより、ショットの衝突によるノズル１ａの磨耗を避けることができる。従って、ノズル１ａの耐久性を向上させることができる。
【００１９】
ディフューザ１ｂは、その内部で、ノズル１ａに供給されたショットを均一に拡散するものである。ディフューザ１ｂは、ショット供給部が接続される側のノズル１ａの反対側端部に、溶接等によって固定されている。ディフューザ１ｂの形状は、ノズル１ａとの接続端からショットが噴射される被施工体３側に向かって、末広の略円錐形状となっている。ここで、略円錐形状とは、円錐の先端付近が、底面に平行な面を形成するように切除されている形状である。
【００２０】
例えば前記特許文献１に記載の技術のように、ディフューザ１ｂが角型形状のものであると、ショットが被施工体３に噴射された際に噴射ムラを生じることがあり、均一なピーニングを行えないことがある。しかしながら、ディフューザ１ｂが略円錐形状を有することにより、ノズル１ａから噴射されたショットをディフューザ１ｂ内で均一に拡散することができる。そのため、被施工体３に対するピーニング強度を、計算式によって容易に算出することができる（詳細は後記する。）。
【００２１】
ショット流制御手段１ｃは、被施工体３に対して噴射されるショットの流れを制御するものである。ショット流制御手段１ｃは、ディフューザ１ｂの下端部にボルト（図示しない。）によってディフューザ１ｂに固定されている。ボルトを用いてショット流制御手段１ｃを固定することにより、様々な大きさのショット流制御手段１ｃを適宜交換することができる。そのため、被施工体３におけるピーニングの程度を観察しながら適宜ショット流制御手段１ｃを交換して被施工体３に直接噴射されるショット数量を変更することにより、被施工体３に対するピーニング強度を容易に変更することができる。
【００２２】
なお、ショット流制御手段１ｃは、溶接等によってディフューザ１ｂの下端部に固定されるようにしてもよい。
【００２３】
ショット流制御手段１ｃがディフューザ１ｂ内に設けられることにより、ノズル１ａから噴射されたショットの一部のみが間隙１ｄを通じて被施工体３に直接噴射されることになる。従って、ショット流制御手段１ｃは、ピーニング施工分布を調整する手段としても機能する。つまり、ショット流制御手段１ｃを変化させることにより、ピーニング施工される被施工体３の範囲が変化する。
【００２４】
ショット流制御手段１ｃは、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料によって構成されている。このようにショット流制御手段１ｃを硬質の材料によって構成することにより、ノズル１ａからのショットの衝突による磨耗を避けることができる。従って、ショット流制御手段１ｃの耐久性を向上させることができる。
【００２５】
間隙１ｄは、２つのショット流制御手段１ｃ，１ｃの間に設けられるものである。即ち、ディフューザ１ｂの下側端面の面積は一定であるため、間隙１ｄの大きさはショット流制御手段１ｃの大きさによって決定される。ここで、本発明者らの検討により得られた、ショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの大きさと、被施工体３に対するピーニング強度との関係について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００２６】
前記のように、被施工体３に対するピーニングは、ノズル１ａから噴射された後ディフューザ１ｂ内で均一に拡散したショットの一部のみによって行われる。即ち、ディフューザ１ｂ内で拡散されたショットの一部のみが被施工体３に到達し、残りのショットはショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失うことになる。
【００２７】
そして、このように運動エネルギの大半を失ったショットは、被施工体３に対するピーニングに関与することなく、間隙１ｄを通って被施工体３上に落下する。その後、ピーニングに関与しなかったショットは、被施工体３に直接到達してピーニングに関与したショットとともに、先端部材１０（図１参照）の外部へ排出（回収）される。
【００２８】
被施工体３に直接到達するショット数（即ち、ショット流制御手段３に衝突しなかったショット数）は、ショット流制御手段１ｃの形状や大きさを調整することにより、任意に制御可能である。このように、被施工体３に直接到達するショット数を制御することにより、被施工体３に対するピーニング強度を所望のものに制御することができる。即ち、ピーニング強度を所望のものに制御できれば、被施工体３におけるピーニング強度の局所的な強弱の発生を防止することができる。
【００２９】
前記の検討のもと、図３（ａ）に示すようにディフューザ１ｂの下端面（ショット流制御手段１ｃが存在しない状態を考えている。）を格子状に分割して、各格子を通過するショットによるピーニング強度を考える。
【００３０】
円形状のディフューザ１ｂの下端面（直径をＤとする。）を、ショット噴射部１Ａの走行直交方向（行）に１、２、・・・、ｉ、・・・、ｎ−１、ｎのように、１からｎまで長さＬ０毎に分割する。また、ショット噴射部１Ａの走行平行方向（列）に１、２、・・・、ｊ、・・・、Ｎ−１、Ｎのように、１からＮまで長さＬ毎に分割する。このとき、ｎ及びＮは、下記式（１）を満たす数である。
【数１】
ただし、０＜Ｌ≦Ｌ０とする。
【００３１】
そして、このように分割して得られた任意の格子において、ｉ行ｊ列の格子を、「格子（ｉ，ｊ）」と表す。
【００３２】
図３（ｂ）はショット噴射部１Ａを走行させてピーニング施工を行った際のピーニング施工範囲を、ショット噴射部１Ａの走行方向に垂直な方向にｎ分割した図である。図３の紙面上側から下側に順に、ライン１、ライン２、・・・、ラインｉ、・・・、ラインｎ−１、ラインｎとする。
【００３３】
図３に示すように、ラインｉのピーニング強度は、ｉ行の各格子（（ｉ，１）、（ｉ，２）、・・・、（ｉ，Ｎ−１）及び（ｉ，Ｎ））におけるピーニング強度の総和に等しい。従って、仮に、ショット流制御手段１ｃを設けない場合を考えると、この場合の各ラインのピーニング強度は下記式（２）で表される。ただし、このようなショット流制御手段１ｃを設けない場合には、格子の面積は間隙１ｄの面積と同じものとなる。
【００３４】
【数２】
ここで、Ｆｉはラインｉのピーニング強度、ａｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）におけるピーニング強度、Ｎは分割数、Ｓｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）に含まれる前記ディフューザ１ｂの下端面の面積である。
【００３５】
ピーニング強度は、主に、ショット１個あたりのピーニング力（ショット速度、ショット重量等により決定される運動エネルギ）と、被施工体の単位面積あたりに衝突するショットの数等によって決定される。そして、被施工体におけるピーニング強度は、基本的には、ショット速度、ショット数量等を増加させると強くなり、減少させると弱くなる傾向にある。
【００３６】
そこで、ショット流制御手段１ｃを設けることにより、各格子を通過するショット数量が調整可能となり、格子単位でのピーニング強度が制御可能となる。また、前記式（２）において示したように、各ラインのピーニング強度は当該ライン上の各格子におけるピーニング強度の総和に等しいことから、ライン毎のピーニング強度も制御可能となる。
【００３７】
これらのことを鑑みると、ショット流制御手段１ｃを設けた場合、ラインｉにおけるピーニング強度とショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの面積との関係は、下記式（３）で示される。
【００３８】
【数３】
ここで、Ｆｉ、ａｉ，ｊ、Ｎ、及びＳｉ，ｊは前記式（２）の場合と同様のものを表し、Ａｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）に含まれるショット流制御手段１ｃの面積である。即ち、（Ｓｉ，ｊ−Ａｉ，ｊ）は、格子（ｉ，ｊ）に含まれる間隙１ｄの面積である。
【００３９】
前記式（３）に示すように、ショット流制御手段１ｃの大きさ（即ち間隙１ｄの大きさ）を制御すると、ピーニング強度を制御することが可能となる。より具体的に言えば、先端部材１０が移動する方向の各ライン内での、ショット流制御手段１ｃの面積によって、各ラインのピーニング強度が決定されることになる。換言すると、各ライン内でのショット流制御手段１ｃの占める面積が一定であれば、ディフューザ１ｂ内でのショット流制御手段１ｃの具体的な形状は任意なものとなる。
【００４０】
また、前記したように本実施形態においてはディフューザ１ｂが略円錐形状となっているため、ディフューザ１ｂ内でショットが均一に拡散する。従って、前記式（３）に基づいて各ラインのピーニング強度を制御することにより、ピーニング強度を必要以上に低下させること無く、被施工体３の全域に亘って均一にピーニングを行うことができる。
【００４１】
具体的に説明するために、本発明者らの検討によって得られたグラフを図４に示す。
【００４２】
図４はショット流制御手段１ｃを設ける前と設けた後との、各ラインのピーニング施工範囲におけるピーニング強度を示すグラフである。破線がショット流制御手段１ｃを設ける前のピーニング強度、実線がショット流制御手段１ｃを設けた後のピーニング強度を示している。なお、詳細は後記するが、ノズル１ａは紙面右方向に走査するようになっている。そして、図４に示すグラフは、ノズル１ａが紙面右方向に走査しているときのピーニング強度を示している。
【００４３】
図４に示すように、ショット流制御手段１ｃを設ける前は（破線）、ショットが噴射されるノズル１ａの直下であるラインでピーニング強度が最も大きい。一方で、前記直下から離れたディフューザ１ｂの内壁面近傍（ライン１、ラインｎ等）では、ピーニング強度が低いものとなっている。
【００４４】
しかしながら、ショット流制御手段１ｃを設けた後は（実線）、ノズル１ａの直下であることや、ディフューザ１ｂの内壁面からの距離に関らず、均一なピーニング強度となっている。即ち、ショット流制御手段１ｃを設けることにより、ピーニング強度の大きかったラインのピーニング強度が、最もピーニング強度の小さかったライン（ライン１、ラインｎ）のピーニング強度と同程度まで均一化され、均一な分布になっている。
【００４５】
このように、ディフューザ１ｂの下端部にショット流制御手段１ｃを設けることにより、均一な強度でピーニングを行うことができる。従って、ムラ無くピーニングを行うことができる。この際、ショット流制御手段１ｃ（若しくは間隙１ｄ）の大きさは、前記式（３）に基づいて決定することができる。
【００４６】
（ガンヘッド２）
図１に示すように、先端部材１０は、ショット噴射部１Ａをガンヘッド２に固定されてなる。具体的には、ガンヘッド２を構成する筒状部２ｂに対し、ノズル１ａを嵌合させることにより固定している。なお、図１においては図示していないが、ショット噴射部１Ａのガンヘッド２への固定は、筒状部２ｂを貫通するボルト等によって、ノズル１ａが筒状部２ｂ（即ちガンヘッド２）に固定されている。なお、ショット噴射部１Ａのガンヘッド２への固定は、溶接等によって行ってもよい。
【００４７】
また、ガンヘッド２には、ノズル１ａから噴射されたショットをショット回収部に回収するためのショット回収口２ａが設けられている。これにより、ガンヘッド２内部と被施工体３の上面とに存在するショットを、ショット回収部に回収することができる。
【００４８】
また、ガンヘッド２は、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料により構成されている。このような材料によって構成することで、ショットによる磨耗を低減させることができ、その結果、ガンヘッド２の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
〔ショット供給部及びショット回収部〕
第１実施形態においては、先端部材１０を構成するノズル１ａとショット供給手段（図示しない。）とがホース等によって接続されている。そして、ショット供給手段において被施工体３に噴射するショットと圧縮空気とが混合され、当該混合物がホース等を介してノズル１ａからディフューザ１ｂ内部に拡散するようになっている。
【００５０】
また、ショット回収部（図示しない。）は、前記のようにガンヘッド２を構成するショット回収口２ａとホース等により接続されている。そして、前記のように、ノズル１ａから噴射され、ショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失ったショット、並びに、間隙１ｄを通って被施工体３に直接衝突したショットが、ショット回収口２ａを通ってショット回収部に回収されるようになっている。
【００５１】
〔作用効果〕
図１及び図３（ｂ）に示したように、被施工体３に先端部材１０を密着させ、横方向に先端部材１０（ノズル１ａ及びディフューザ１ｂ等）を走行（走査）させることにより、加工効率を必要以上に低下させることなく、被施工体３の全面に亘って均一なピーニングを行うことができる。従って、例えば被施工体３が板状のものである場合、当該板の一端から他端に向かって複数回先端部材１０を走行させることにより、板状の被施工体３の全面をピーニングできる。なお、横方向とは、１つのショット流制御手段１ｃの端部同士を結ぶ線に対して直交する方向を表す。
【００５２】
［２．変更例］
以上、具体的な実施形態を挙げて本実施形態を説明したが、本発明は、その要旨を損なわない限り、前記の実施形態に何ら制限されるものではない。
【００５３】
例えば、図５〜図７に示すように、ショット流制御手段１ｃの数を１つにしたり（図５）、間隙１ｄの数を複数にしたり（図６）、ショット流制御手段１ｃの形状を円弧状のものとしたり（図７）してもよい。また、ショット流制御手段１ｃが、ディフューザ１ｂの下端面とノズル１ａの直下との交差点を中心として、左右対称に設けられてもよいし、左右非対称に設けられてもよい。
【００５４】
例えば図５に示すショット噴射部１Ａの製造時には、１つのショット流制御手段１ｃを作製すればよいため、ショット流制御手段１ｃの製造が容易になり、製造コストの削減になる。
【００５５】
また、例えば図６に示すショット噴射部１Ａの製造時には、例えば１つの円板部材を所望の断面積を有する角材等で当該円板部材を打ち抜くことで間隙１ｄを容易に形成することができる。そのため、ショット流制御手段１ｃの製造時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
さらに、例えば図７に示すショット噴射部１Ａの製造時には、例えば２つの円板部材について、ディフューザ１ｂの下端部に固定できる形状にそれぞれ１箇所ずつ加工を施せばよいため、ショット流制御手段１ｃの製造時間の短縮を図ることができる。
【００５７】
また、図８に示すように、ショット流制御手段１ｃが予め固定されたリング部材４を製造し、リング部材４をディフューザ１ｂの下端部に装着することで、ショット噴射部１Ｂが構成されていてもよい。リング部材４は、輪状突起４ａと、リング本体４ｂと、ショット回収穴４ｃとを有して構成されているものである。
【００５８】
例えばショット流制御手段１ｃの大きさ（つまり間隙１ｄの大きさ）を種々変更したリング部材４を用意し、それらを適宜ディフューザ１ｂの下端部に装着することにより、ショット噴射部１Ｂのショット流制御手段１ｃの大きさを容易に変更することができる。そのため、被施工体３でのピーニングの程度を観察しながら適宜リング部材４を変更することで、より確実かつ容易にピーニング強度の均一化を図ることができる。
【００５９】
なお、図８において図示していないが、リング部材４のディフューザ１ｂへの固定はボルト等により行われている。従って、より確実かつ容易にピーニング強度の均一化を図りつつも、運動エネルギの大きなショットが衝突した際のリング部材４の脱離をより確実に防止することができる。
【００６０】
そして、図８に示すショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に固定した様子を示したものが図９である。図９に示す先端部材２０においては、リング部材４のリング本体４ｂは、ガンヘッド２に内接する大きさ（直径）となるように構成されている。リング本体４ｂの大きさをこのように構成することで、ショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に対してより確実に固定することができる。従って、被施工体３に対するピーニング強度を、より厳密に制御することができる。
【００６１】
なお、リング部材４は、ガンヘッド２を貫通する図示しないボルトによって、ガンヘッド２に固定されるようにしてもよい。このようにすることで、さらにより確実に、ショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に固定することができる。
【００６２】
また、図９に示す先端部材２０においても、ノズル１ａから噴射されたショットは、ショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失ったものと、間隙１ｄを通って直接被施工体３に衝突したものになる。そして、先端部材１０において説明した場合と同様に、ショット流制御手段１ｃに衝突したショットは、大半の運動エネルギを失ったまま間隙１ｄを通って被施工体３まで落下することになる。その後、被施工体３に直接衝突したショットと、被施工体３に落下したショットとは、ともにショット回収穴４ｃ及びショット回収口２ａを通り、ショット回収部に回収されるようになっている。
【００６３】
なお、ショット噴射部１Ｂの下端部に装着されるリング部材４としては、図１０に示すものであってもよい。図１０に示すリング部材４においては、ショット流制御手段１ｃが、ノズル１ａの直下の位置に設けられている。このように、ショット流制御手段１
ｃをノズル１ａの直下の位置を含むように設けることで、ノズル１ａからのショットの噴射強度が最も強い部位でのピーニングを防止することができ、さらなるピーニング強度の均一化を図ることができる。なお、図１０に示すショット流制御手段１ｃにおいては、ショット流制御手段１ｃの直径が、ショット流制御手段１ｃの端部同士を結ぶ線となる。
【００６４】
そして、図１０に示すショット流制御手段１ｃは、被施工体３へのショット流を極力妨げず、ショット流制御手段１ｃを確実に固定できる程度の太さのアーム部材１ｅにより、リング本体４ｂに溶接等により固定されている。このように、ショット流制御手段１ｃが円板状の部材であることにより、ショット流制御手段１ｃの加工を行う必要がない。そのため、リング部材４の製造コストの削減、製造時間の短縮等の利点がある。
【００６５】
［３．その他の変更例］
前記［２．変更例］に挙げた変更例以外にも、種々の変更が可能である。例えば図１においては、ショット流制御手段１ｃの下側面（外側面）と被施工体３の上側面とが平行になるように設けているが、ショット流制御手段１ｃの上側面（内側面）が間隙１ｄに向かって下るように傾斜が設けられていてもよい。このようにすることで、ショット流制御手段１ｃに衝突したショットの、被施工体３への落下を促進することができる。
【００６６】
また、ショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの数は、前記の説明及び図示した数に制限されず、それらの面積が前記式（３）を満たすように適宜変更して設定できる。
【００６７】
また、図９に示す実施形態において、ガンヘッド２の内壁面に突起を形成し、リング本体４ｂの下端面と当該突起とが当接するようにして、リング部材４の位置を固定するようにしてもよい。このような構成にすることでも、ピーニング中にリング部材４がディフューザ１ｂから外れることをより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１Ａ，１Ｂ ショット噴射部
１ａ ノズル
１ｂ ディフューザ
１ｃ ショット流制御手段
１ｄ 間隙
１ｅ アーム部材
２ ガンヘッド
２ａ ショット回収口
２ｂ 筒状部
３ 被施工体
４ａ 輪状突起（リング部材）
４ｂ リング本体（リング部材）
４ｃ ショット回収穴（リング部材）
１０，２０ 先端部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショットピーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショットピーニングは、金属あるいはセラミックス等からなる球状や粒状のショットを被施工部に衝突させることで被施工部（被施工体の表層部）に塑性変形を与え、当該被施工部周囲の弾性変形部に拘束させることにより圧縮残留応力を与える表面改質方法である。塑性変形時には表層部の引張残留応力が圧縮残留応力へと変換されるため、応力腐食割れの原因となる引張残留応力を除去することができ、応力腐食割れの防止を図ることができる。
【０００３】
このような技術として、例えば特許文献１には、ショット供給部と、ショット供給部側に一端が接続されたホースの他端に接続されたノズルと、ノズルのショット噴射側に設けられ噴射したショットを取り囲むように構成されたディフューザとを備えるショットピーニング装置が記載されている。そして、当該ディフューザは、その断面が偏平状又は角筒状に形成され、施工対象側に向かって末広となっており、施工対象側先端部の内部に少なくとも１つのショット拡散体を設けたショットピーニング装置が記載されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、ショットピーニングを用いた表面改質方法として、ショットの直径が１．５ｍｍ以上であり、且つ、当該ショットが施工対象部位の表面に衝突するときのショット速度を２５ｍ／秒以下にする表面改質方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１２０１５３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ショットピーニング装置には、被施工体に対してショットが噴射される部材が備えられる。そして、ピーニング時には、通常はこの部材直下に存在する被施工部でのピーニング強度が最も強く、部材直下の被施工部からの距離が遠くなればなるほど、ピーニング強度は弱くなる。そのため、ピーニング時、局所的にピーニング強度が強くなる被施工部が発生し、ピーニング強度が強くなると、被施工部の加工硬化が大きくなってしまい、応力腐食割れを防止する効果が低下することが懸念される。また、ピーニング強度が被施工部の場所によって異なるため、被施工体の全域に亘って均一にピーニングを行うことが困難である。
【０００７】
このような課題を解決するために、例えば特許文献１に記載の技術においてはディフューザ内に拡散体が設けられている。しかしながら、この技術において噴射されたショットは、角型のディフューザ内で拡散体によってショットが拡散されているのみである。従って、特許文献１に記載の技術においては施工ムラが生じることがあり、前記課題を解決するにあたって、特許文献１に記載の技術では依然として不十分である。
【０００８】
また、被施工体を構成する材料によっては、ピーニング強度が強くなると被施工部の加工硬化が大きくなってしまい、応力腐食割れを防止する効果が低下することが懸念される。このような状況を避けるべく、例えば特許文献２に記載の技術のように、ショット直径やショット速度を制御する等してショット噴射時のピーニング強度を弱めることが考えられる。しかしながら、ショット噴射時のピーニング強度を弱めれば、通常は施工効率が低下する。さらには、前記特許文献１に記載の技術が有する課題を依然として解決できない。
【０００９】
本発明は前記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、施工効率を維持しつつも均一なピーニングが可能なショットピーニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、ショットピーニング装置を構成するディフューザを略円錐形状とし、さらにその内部にショット流を制御する手段を設けることにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に拠れば、施工効率を維持しつつも均一なピーニングが可能なショットピーニング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るショットピーニング装置が備える先端部材の断面図である。
【図２】ショット噴出部の（ａ）断面図、及び（ｂ）下方からの斜視図である。
【図３】（ａ）ディフューザの下端面を格子状に区切った様子を示す図、（ｂ）ショット噴出部走行時のピーニング強度を説明するための図である。
【図４】各ラインにおけるピーニング強度を示す図である。
【図５】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図６】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図７】ショット流制御手段の変形例を示す、下方からの斜視図である。
【図８】（ａ）ショット流制御手段を備えるリングについての上側面図、（ｂ）Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）図８（ａ）に示すリングをディフューザの下端部に装着した状態のショット噴射部を示す、下方からの斜視図である。
【図９】図８（ｃ）に示すショット噴射部をガンヘッドに装着した先端部材の断面図である。
【図１０】リングの変形例を示す（ａ）上側面図、及び（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を図面を適宜参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を損なわない範囲で任意に変更して実施可能である。
【００１４】
［１．第１実施形態］
［全体構成］
本実施形態に係るショットピーニング装置は、図１に示すように、ショットを被施工体３に噴射する先端部材１０と、先端部材１０とホース等（図示しない。）によって接続され、先端部材１０にショットを供給するショット供給部（図示しない。）と、先端部材１０内から回収されたショットを貯蔵するショット回収部（図示しない。）と、を少なくとも備えている。
【００１５】
〔先端部材１０〕
先端部材１０は、ショット噴射部１Ａと、ガンヘッド２とからなる。そして、ショット噴射部１Ａのノズル１ａが、ガンヘッド２の筒状部２ｂに嵌合され、ショット噴射部１Ａがガンヘッド２に固定されている。このように固定されることで、ショット噴射部１Ａから噴射されたショットが被施工体３に安定して供給されるようになっている。
【００１６】
（ショット噴射部１Ａ）
ショット噴射部１Ａは、図２に示すように、ノズル１ａと、ディフューザ１ｂと、２つのショット流制御手段１ｃと、間隙１ｄと、により構成される。
【００１７】
ノズル１ａは、その上端部にショット供給部が接続されている。従って、ショット供給部から供給されたショットは、はじめにノズル１ａ内部に供給される。ノズル１ａの形状は円筒形状である。ただし、その内径に関しては、ショット供給部に接続される側の内径が、ディフューザ１ｂに接続される側の内径よりも大きくなるように構成されている。ノズル１ａの内径がこのように構成されていることにより、即ち、ノズル１ａがディフューザ１ｂに向けてやや絞られることにより、ショットと圧縮空気との混合物（詳細は後記する。）を被施工体３に噴射する際の噴射速度の高速化を図ることができる。なお、ノズル１ａは、その外径が他の部分（ディフューザ１ｂ）よりも細くなっている。
【００１８】
ノズル１ａは、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料によって構成されている。このようにノズル１ａを硬質の材料によって構成することにより、ショットの衝突によるノズル１ａの磨耗を避けることができる。従って、ノズル１ａの耐久性を向上させることができる。
【００１９】
ディフューザ１ｂは、その内部で、ノズル１ａに供給されたショットを均一に拡散するものである。ディフューザ１ｂは、ショット供給部が接続される側のノズル１ａの反対側端部に、溶接等によって固定されている。ディフューザ１ｂの形状は、ノズル１ａとの接続端からショットが噴射される被施工体３側に向かって、末広の略円錐形状となっている。ここで、略円錐形状とは、円錐の先端付近が、底面に平行な面を形成するように切除されている形状である。
【００２０】
例えば前記特許文献１に記載の技術のように、ディフューザ１ｂが角型形状のものであると、ショットが被施工体３に噴射された際に噴射ムラを生じることがあり、均一なピーニングを行えないことがある。しかしながら、ディフューザ１ｂが略円錐形状を有することにより、ノズル１ａから噴射されたショットをディフューザ１ｂ内で均一に拡散することができる。そのため、被施工体３に対するピーニング強度を、計算式によって容易に算出することができる（詳細は後記する。）。
【００２１】
ショット流制御手段１ｃは、被施工体３に対して噴射されるショットの流れを制御するものである。ショット流制御手段１ｃは、ディフューザ１ｂの下端部にボルト（図示しない。）によってディフューザ１ｂに固定されている。ボルトを用いてショット流制御手段１ｃを固定することにより、様々な大きさのショット流制御手段１ｃを適宜交換することができる。そのため、被施工体３におけるピーニングの程度を観察しながら適宜ショット流制御手段１ｃを交換して被施工体３に直接噴射されるショット数量を変更することにより、被施工体３に対するピーニング強度を容易に変更することができる。
【００２２】
なお、ショット流制御手段１ｃは、溶接等によってディフューザ１ｂの下端部に固定されるようにしてもよい。
【００２３】
ショット流制御手段１ｃがディフューザ１ｂ内に設けられることにより、ノズル１ａから噴射されたショットの一部のみが間隙１ｄを通じて被施工体３に直接噴射されることになる。従って、ショット流制御手段１ｃは、ピーニング施工分布を調整する手段としても機能する。つまり、ショット流制御手段１ｃを変化させることにより、ピーニング施工される被施工体３の範囲が変化する。
【００２４】
ショット流制御手段１ｃは、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料によって構成されている。このようにショット流制御手段１ｃを硬質の材料によって構成することにより、ノズル１ａからのショットの衝突による磨耗を避けることができる。従って、ショット流制御手段１ｃの耐久性を向上させることができる。
【００２５】
間隙１ｄは、２つのショット流制御手段１ｃ，１ｃの間に設けられるものである。即ち、ディフューザ１ｂの下側端面の面積は一定であるため、間隙１ｄの大きさはショット流制御手段１ｃの大きさによって決定される。ここで、本発明者らの検討により得られた、ショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの大きさと、被施工体３に対するピーニング強度との関係について、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００２６】
前記のように、被施工体３に対するピーニングは、ノズル１ａから噴射された後ディフューザ１ｂ内で均一に拡散したショットの一部のみによって行われる。即ち、ディフューザ１ｂ内で拡散されたショットの一部のみが被施工体３に到達し、残りのショットはショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失うことになる。
【００２７】
そして、このように運動エネルギの大半を失ったショットは、被施工体３に対するピーニングに関与することなく、間隙１ｄを通って被施工体３上に落下する。その後、ピーニングに関与しなかったショットは、被施工体３に直接到達してピーニングに関与したショットとともに、先端部材１０（図１参照）の外部へ排出（回収）される。
【００２８】
被施工体３に直接到達するショット数（即ち、ショット流制御手段３に衝突しなかったショット数）は、ショット流制御手段１ｃの形状や大きさを調整することにより、任意に制御可能である。このように、被施工体３に直接到達するショット数を制御することにより、被施工体３に対するピーニング強度を所望のものに制御することができる。即ち、ピーニング強度を所望のものに制御できれば、被施工体３におけるピーニング強度の局所的な強弱の発生を防止することができる。
【００２９】
前記の検討のもと、図３（ａ）に示すようにディフューザ１ｂの下端面（ショット流制御手段１ｃが存在しない状態を考えている。）を格子状に分割して、各格子を通過するショットによるピーニング強度を考える。
【００３０】
円形状のディフューザ１ｂの下端面（直径をＤとする。）を、ショット噴射部１Ａの走行直交方向（行）に１、２、・・・、ｉ、・・・、ｎ−１、ｎのように、１からｎまで長さＬ０毎に分割する。また、ショット噴射部１Ａの走行平行方向（列）に１、２、・・・、ｊ、・・・、Ｎ−１、Ｎのように、１からＮまで長さＬ毎に分割する。このとき、ｎ及びＮは、下記式（１）を満たす数である。
【数１】
ただし、０＜Ｌ≦Ｌ０とする。
【００３１】
そして、このように分割して得られた任意の格子において、ｉ行ｊ列の格子を、「格子（ｉ，ｊ）」と表す。
【００３２】
図３（ｂ）はショット噴射部１Ａを走行させてピーニング施工を行った際のピーニング施工範囲を、ショット噴射部１Ａの走行方向に垂直な方向にｎ分割した図である。図３の紙面上側から下側に順に、ライン１、ライン２、・・・、ラインｉ、・・・、ラインｎ−１、ラインｎとする。
【００３３】
図３に示すように、ラインｉのピーニング強度は、ｉ行の各格子（（ｉ，１）、（ｉ，２）、・・・、（ｉ，Ｎ−１）及び（ｉ，Ｎ））におけるピーニング強度の総和に等しい。従って、仮に、ショット流制御手段１ｃを設けない場合を考えると、この場合の各ラインのピーニング強度は下記式（２）で表される。ただし、このようなショット流制御手段１ｃを設けない場合には、格子の面積は間隙１ｄの面積と同じものとなる。
【００３４】
【数２】
ここで、Ｆｉはラインｉのピーニング強度、ａｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）におけるピーニング強度、Ｎは分割数、Ｓｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）に含まれる前記ディフューザ１ｂの下端面の面積である。
【００３５】
ピーニング強度は、主に、ショット１個あたりのピーニング力（ショット速度、ショット重量等により決定される運動エネルギ）と、被施工体の単位面積あたりに衝突するショットの数等によって決定される。そして、被施工体におけるピーニング強度は、基本的には、ショット速度、ショット数量等を増加させると強くなり、減少させると弱くなる傾向にある。
【００３６】
そこで、ショット流制御手段１ｃを設けることにより、各格子を通過するショット数量が調整可能となり、格子単位でのピーニング強度が制御可能となる。また、前記式（２）において示したように、各ラインのピーニング強度は当該ライン上の各格子におけるピーニング強度の総和に等しいことから、ライン毎のピーニング強度も制御可能となる。
【００３７】
これらのことを鑑みると、ショット流制御手段１ｃを設けた場合、ラインｉにおけるピーニング強度とショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの面積との関係は、下記式（３）で示される。
【００３８】
【数３】
ここで、Ｆｉ、ａｉ，ｊ、Ｎ、及びＳｉ，ｊは前記式（２）の場合と同様のものを表し、Ａｉ，ｊは格子（ｉ，ｊ）に含まれるショット流制御手段１ｃの面積である。即ち、（Ｓｉ，ｊ−Ａｉ，ｊ）は、格子（ｉ，ｊ）に含まれる間隙１ｄの面積である。
【００３９】
前記式（３）に示すように、ショット流制御手段１ｃの大きさ（即ち間隙１ｄの大きさ）を制御すると、ピーニング強度を制御することが可能となる。より具体的に言えば、先端部材１０が移動する方向の各ライン内での、ショット流制御手段１ｃの面積によって、各ラインのピーニング強度が決定されることになる。換言すると、各ライン内でのショット流制御手段１ｃの占める面積が一定であれば、ディフューザ１ｂ内でのショット流制御手段１ｃの具体的な形状は任意なものとなる。
【００４０】
また、前記したように本実施形態においてはディフューザ１ｂが略円錐形状となっているため、ディフューザ１ｂ内でショットが均一に拡散する。従って、前記式（３）に基づいて各ラインのピーニング強度を制御することにより、ピーニング強度を必要以上に低下させること無く、被施工体３の全域に亘って均一にピーニングを行うことができる。
【００４１】
具体的に説明するために、本発明者らの検討によって得られたグラフを図４に示す。
【００４２】
図４はショット流制御手段１ｃを設ける前と設けた後との、各ラインのピーニング施工範囲におけるピーニング強度を示すグラフである。破線がショット流制御手段１ｃを設ける前のピーニング強度、実線がショット流制御手段１ｃを設けた後のピーニング強度を示している。なお、詳細は後記するが、ノズル１ａは紙面右方向に走査するようになっている。そして、図４に示すグラフは、ノズル１ａが紙面右方向に走査しているときのピーニング強度を示している。
【００４３】
図４に示すように、ショット流制御手段１ｃを設ける前は（破線）、ショットが噴射されるノズル１ａの直下であるラインでピーニング強度が最も大きい。一方で、前記直下から離れたディフューザ１ｂの内壁面近傍（ライン１、ラインｎ等）では、ピーニング強度が低いものとなっている。
【００４４】
しかしながら、ショット流制御手段１ｃを設けた後は（実線）、ノズル１ａの直下であることや、ディフューザ１ｂの内壁面からの距離に関らず、均一なピーニング強度となっている。即ち、ショット流制御手段１ｃを設けることにより、ピーニング強度の大きかったラインのピーニング強度が、最もピーニング強度の小さかったライン（ライン１、ラインｎ）のピーニング強度と同程度まで均一化され、均一な分布になっている。
【００４５】
このように、ディフューザ１ｂの下端部にショット流制御手段１ｃを設けることにより、均一な強度でピーニングを行うことができる。従って、ムラ無くピーニングを行うことができる。この際、ショット流制御手段１ｃ（若しくは間隙１ｄ）の大きさは、前記式（３）に基づいて決定することができる。
【００４６】
（ガンヘッド２）
図１に示すように、先端部材１０は、ショット噴射部１Ａをガンヘッド２に固定されてなる。具体的には、ガンヘッド２を構成する筒状部２ｂに対し、ノズル１ａを嵌合させることにより固定している。なお、図１においては図示していないが、ショット噴射部１Ａのガンヘッド２への固定は、筒状部２ｂを貫通するボルト等によって、ノズル１ａが筒状部２ｂ（即ちガンヘッド２）に固定されている。なお、ショット噴射部１Ａのガンヘッド２への固定は、溶接等によって行ってもよい。
【００４７】
また、ガンヘッド２には、ノズル１ａから噴射されたショットをショット回収部に回収するためのショット回収口２ａが設けられている。これにより、ガンヘッド２内部と被施工体３の上面とに存在するショットを、ショット回収部に回収することができる。
【００４８】
また、ガンヘッド２は、セラミックス、硬質の鋼等の硬質の材料により構成されている。このような材料によって構成することで、ショットによる磨耗を低減させることができ、その結果、ガンヘッド２の耐久性を向上させることができる。
【００４９】
〔ショット供給部及びショット回収部〕
第１実施形態においては、先端部材１０を構成するノズル１ａとショット供給手段（図示しない。）とがホース等によって接続されている。そして、ショット供給手段において被施工体３に噴射するショットと圧縮空気とが混合され、当該混合物がホース等を介してノズル１ａからディフューザ１ｂ内部に拡散するようになっている。
【００５０】
また、ショット回収部（図示しない。）は、前記のようにガンヘッド２を構成するショット回収口２ａとホース等により接続されている。そして、前記のように、ノズル１ａから噴射され、ショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失ったショット、並びに、間隙１ｄを通って被施工体３に直接衝突したショットが、ショット回収口２ａを通ってショット回収部に回収されるようになっている。
【００５１】
〔作用効果〕
図１及び図３（ｂ）に示したように、被施工体３に先端部材１０を密着させ、横方向に先端部材１０（ノズル１ａ及びディフューザ１ｂ等）を走行（走査）させることにより、加工効率を必要以上に低下させることなく、被施工体３の全面に亘って均一なピーニングを行うことができる。従って、例えば被施工体３が板状のものである場合、当該板の一端から他端に向かって複数回先端部材１０を走行させることにより、板状の被施工体３の全面をピーニングできる。なお、横方向とは、１つのショット流制御手段１ｃの端部同士を結ぶ線に対して直交する方向を表す。
【００５２】
［２．変更例］
以上、具体的な実施形態を挙げて本実施形態を説明したが、本発明は、その要旨を損なわない限り、前記の実施形態に何ら制限されるものではない。
【００５３】
例えば、図５〜図７に示すように、ショット流制御手段１ｃの数を１つにしたり（図５）、間隙１ｄの数を複数にしたり（図６）、ショット流制御手段１ｃの形状を円弧状のものとしたり（図７）してもよい。また、ショット流制御手段１ｃが、ディフューザ１ｂの下端面とノズル１ａの直下との交差点を中心として、左右対称に設けられてもよいし、左右非対称に設けられてもよい。
【００５４】
例えば図５に示すショット噴射部１Ａの製造時には、１つのショット流制御手段１ｃを作製すればよいため、ショット流制御手段１ｃの製造が容易になり、製造コストの削減になる。
【００５５】
また、例えば図６に示すショット噴射部１Ａの製造時には、例えば１つの円板部材を所望の断面積を有する角材等で当該円板部材を打ち抜くことで間隙１ｄを容易に形成することができる。そのため、ショット流制御手段１ｃの製造時間の短縮を図ることができる。
【００５６】
さらに、例えば図７に示すショット噴射部１Ａの製造時には、例えば２つの円板部材について、ディフューザ１ｂの下端部に固定できる形状にそれぞれ１箇所ずつ加工を施せばよいため、ショット流制御手段１ｃの製造時間の短縮を図ることができる。
【００５７】
また、図８に示すように、ショット流制御手段１ｃが予め固定されたリング部材４を製造し、リング部材４をディフューザ１ｂの下端部に装着することで、ショット噴射部１Ｂが構成されていてもよい。リング部材４は、輪状突起４ａと、リング本体４ｂと、ショット回収穴４ｃとを有して構成されているものである。
【００５８】
例えばショット流制御手段１ｃの大きさ（つまり間隙１ｄの大きさ）を種々変更したリング部材４を用意し、それらを適宜ディフューザ１ｂの下端部に装着することにより、ショット噴射部１Ｂのショット流制御手段１ｃの大きさを容易に変更することができる。そのため、被施工体３でのピーニングの程度を観察しながら適宜リング部材４を変更することで、より確実かつ容易にピーニング強度の均一化を図ることができる。
【００５９】
なお、図８において図示していないが、リング部材４のディフューザ１ｂへの固定はボルト等により行われている。従って、より確実かつ容易にピーニング強度の均一化を図りつつも、運動エネルギの大きなショットが衝突した際のリング部材４の脱離をより確実に防止することができる。
【００６０】
そして、図８に示すショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に固定した様子を示したものが図９である。図９に示す先端部材２０においては、リング部材４のリング本体４ｂは、ガンヘッド２に内接する大きさ（直径）となるように構成されている。リング本体４ｂの大きさをこのように構成することで、ショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に対してより確実に固定することができる。従って、被施工体３に対するピーニング強度を、より厳密に制御することができる。
【００６１】
なお、リング部材４は、ガンヘッド２を貫通する図示しないボルトによって、ガンヘッド２に固定されるようにしてもよい。このようにすることで、さらにより確実に、ショット噴射部１Ｂをガンヘッド２に固定することができる。
【００６２】
また、図９に示す先端部材２０においても、ノズル１ａから噴射されたショットは、ショット流制御手段１ｃに衝突して運動エネルギの大半を失ったものと、間隙１ｄを通って直接被施工体３に衝突したものになる。そして、先端部材１０において説明した場合と同様に、ショット流制御手段１ｃに衝突したショットは、大半の運動エネルギを失ったまま間隙１ｄを通って被施工体３まで落下することになる。その後、被施工体３に直接衝突したショットと、被施工体３に落下したショットとは、ともにショット回収穴４ｃ及びショット回収口２ａを通り、ショット回収部に回収されるようになっている。
【００６３】
なお、ショット噴射部１Ｂの下端部に装着されるリング部材４としては、図１０に示すものであってもよい。図１０に示すリング部材４においては、ショット流制御手段１ｃが、ノズル１ａの直下の位置に設けられている。このように、ショット流制御手段１
ｃをノズル１ａの直下の位置を含むように設けることで、ノズル１ａからのショットの噴射強度が最も強い部位でのピーニングを防止することができ、さらなるピーニング強度の均一化を図ることができる。なお、図１０に示すショット流制御手段１ｃにおいては、ショット流制御手段１ｃの直径が、ショット流制御手段１ｃの端部同士を結ぶ線となる。
【００６４】
そして、図１０に示すショット流制御手段１ｃは、被施工体３へのショット流を極力妨げず、ショット流制御手段１ｃを確実に固定できる程度の太さのアーム部材１ｅにより、リング本体４ｂに溶接等により固定されている。このように、ショット流制御手段１ｃが円板状の部材であることにより、ショット流制御手段１ｃの加工を行う必要がない。そのため、リング部材４の製造コストの削減、製造時間の短縮等の利点がある。
【００６５】
［３．その他の変更例］
前記［２．変更例］に挙げた変更例以外にも、種々の変更が可能である。例えば図１においては、ショット流制御手段１ｃの下側面（外側面）と被施工体３の上側面とが平行になるように設けているが、ショット流制御手段１ｃの上側面（内側面）が間隙１ｄに向かって下るように傾斜が設けられていてもよい。このようにすることで、ショット流制御手段１ｃに衝突したショットの、被施工体３への落下を促進することができる。
【００６６】
また、ショット流制御手段１ｃ及び間隙１ｄの数は、前記の説明及び図示した数に制限されず、それらの面積が前記式（３）を満たすように適宜変更して設定できる。
【００６７】
また、図９に示す実施形態において、ガンヘッド２の内壁面に突起を形成し、リング本体４ｂの下端面と当該突起とが当接するようにして、リング部材４の位置を固定するようにしてもよい。このような構成にすることでも、ピーニング中にリング部材４がディフューザ１ｂから外れることをより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１Ａ，１Ｂ ショット噴射部
１ａ ノズル
１ｂ ディフューザ
１ｃ ショット流制御手段
１ｄ 間隙
１ｅ アーム部材
２ ガンヘッド
２ａ ショット回収口
２ｂ 筒状部
３ 被施工体
４ａ 輪状突起（リング部材）
４ｂ リング本体（リング部材）
４ｃ ショット回収穴（リング部材）
１０，２０ 先端部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被施工体に対して噴射されるショットの供給部に接続されているノズルと、
該ノズルの被施工体側に該ノズルと一体となって設けられ、前記被施工体側に向かって末広形状のディフューザとを備え、
該ディフューザの前記被施工体と相対する断面が円形状であり、
該ディフューザ内部に、前記被施工体に対して噴射される前記ショットの流れを制御するショット流制御手段が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする、ショットピーニング装置。
【請求項２】
前記ショット流制御手段における中央部の開口面積と端部との開口面積を比較した時に、前記中央部の開口面積が、前記端部の開口面積よりも小さくなるように前記ショット流制御手段が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のショットピーニング装置。
【請求項３】
前記ショット流制御手段の端部同士を結ぶ線に対して直交する方向に、前記ノズル及び前記ディフューザが移動されることを特徴とする、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１】
被施工体に対して噴射されるショットの供給部に接続されているノズルと、
該ノズルの被施工体側に該ノズルと一体となって設けられ、前記被施工体側に向かって末広形状のディフューザとを備え、
該ディフューザの前記被施工体と相対する断面が円形状であり、
該ディフューザ内部に、前記被施工体に対して噴射される前記ショットの流れを制御するショット流制御手段が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする、ショットピーニング装置。
【請求項２】
前記ショット流制御手段における中央部の開口面積と端部との開口面積を比較した時に、前記中央部の開口面積が、前記端部の開口面積よりも小さくなるように前記ショット流制御手段が構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のショットピーニング装置。
【請求項３】
前記ショット流制御手段の端部同士を結ぶ線に対して直交する方向に、前記ノズル及び前記ディフューザが移動されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のショットピーニング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２３２３５５（Ｐ２０１２−２３２３５５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００６０４（Ｐ２０１１−１００６０４）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
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