JPS5852421A - シヨツトピ−ニング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ショットピーニングｌｊ法及び装置に係り、
更に詳細にはショットが垂力により加速さ・れるショッ
トピーニング方法及び装置に係る。

本発明は製造規模にて加工片に残留表面応力及び制御さ
れた表面性状又は仕上げ面を付与することに関するもの
である。第１図に示されている如きガスタービンエンジ
ン用のエーロフオイルの如き加工片に対し良好な仕上げ
面及び圧縮表面応力を与えることは特に重要であや。一
般にエーロフオイルは湾曲した表面２０と、薄い縁部１
９及び１９′と、ｎ部２６（プラットフォームとも呼ば
れる）とを有している。エーロフオイルがショットの流
れに対し適正に配置されなければ、エーロフオイルを容
易に且一様にピーニングすることはできない。ショット
は加工片に対するピーニングが有効に行なわれるために
は、大きい衝突角度にて加工片の表面に衝突しなければ
ならない。従来エーロフオイル加工片は主に空気圧式又
はインペラ型の機械内にてピーニングされていた。かか
る機械は本願の発明者により出願された共同未決米国特
許出願に記載されている如き仕上げ面を得るに必要な一
様なショット速度を与えるようには構成されていない。

しかし特に空気圧式のショットピーニング機の場合には
、ショットは種々の方向にて加工片に衝突せしめられ、
この意味で空気圧式のショットピーニング機は優れてい
る。

重力によるピーニングは、ショットが重力加速度の下で
自由落下し得るような状態で行なわれる方法である。重
力によりショットピーニングを行なうための一つの機械
が米国特許第９３７，１８０号に記載されている。この
米国特許に於ては、鋼球が漏斗形の孔より落下され、鋼
球の流量は孔の最下部に設けられた摺動カバーにより制
御されるようになっている。また米国特許第４．０６７
゜２４０号には上述の米国特許に記載された装置と同様
の装置が記載されており、この装置に於ては漏斗形構造
体内に於けるショットのレベルがオーバフローチューブ
により一定に維持されるようになっている。また米国特
許第３．７’０５．５１１号には、ショットが成る高さ
の位置に上昇された後、傾斜平面を転勤降下し、その縁
部より発射され、加工片上に自由に落下し得るよう構成
された装置が記載されている。

勿論ホッパ内の成る質量のショットは成る程度液体と同
様に挙動する。従って漏斗形のホッパに於ては、ショッ
トの発射速度はショットの大きさ及びホッパ内に於ける
ショットの高さに依存する。

前述の米国特許第３．７０５．５１１号の場合の如く、
ホッパが省略されれば、傾斜板によりショットにはかな
り大きい水平方向の速度成分が与えられ、従ってショッ
トは曲線経路に沿って落下する。本発明の方法に於ては
、ショットの方向及び速度は従来技術の装置により得ら
れる場合よりもより厳格に制御されなければならない。

更に従来の全ての重力式のピーニング装置は平坦なシー
ト材のピーニングに対してのみ適したものであり、また
そのようなピーニングに対してのみ適用されるものであ
る。ガスタービンエンジンのエーロフオイルの如きより
複雑な形状の加工片に対し一様なピーニングを行なう必
要がある場合には、より一層改良されたピーニング装置
が必要とされる。

かかる複雑な形状の加工片の場合には、それらがただ単
に従来のピーニング＼装置内に静的に配置される場合に
は、それらを所要の精痕にてピーニングし、表面仕上げ
することはできない。

本発明の目的は、加工片、特にガスタービンエンジンの
１−ロフオイルの如き不規則で比較的脆弱な外形を有す
る加工片に対し一様な圧縮応力及び平滑な表面を付与す
るためのショットピーニング方法及び＠置を提供するこ
とである。

本発明によれば、まず非常に小さく且均−な初速にてシ
ョットを発射し、次いでそのショットを重力加速度によ
り成る一様な＾速度（−まで加速することにより、包囲
体内に実質的に平行なショットの流れが創成される。シ
ョットは加工片に衝突した後、包囲体の最下部に落下し
、その部分に於て収集され、その元の入口点まで戻され
る。

ショットは戻されたショットの速度を低減し且所望の低
い垂直方向の初速を与えるゲートを経て色間体内に導入
される。ゲートはそれに設けられた複数個の放出点より
発射するショットに小さい横方向の速度成分を付与する
平坦な有孔板であることが好ましい。かくして加工片保
持ゾーン内の有孔板の下方短距離の領域にショットの一
様な流れパターンが形成され、加工片はその一様なショ
ットの流れ内の横方向平面内に配置され、良好なピーニ
ングを受ける。ショットの正確な速度パラメータ及び一
様な流れ分布を与えることのできる好ましいゲートは有
孔板である。一つの実施例に於ては、ショットピーニン
グ装置には均一な質量流−を与えることのできる範囲内
にて一つの有効根土に於けるショットの蓄積高さを一定
に維持する装置が設けられる。他の一つの実施例に於て
は、一連の互いにオフセットされた有孔板が使用され、
それらの有孔板はショットが通過しなければならないラ
ビリンスを構成づ−るよう配列される。何れの型式のゲ
ー［−もショットに対し一様で低い初速を与えるもので
あることが解っている。これらのゲートは、１〜２．５
１の範囲の平均直径を有する厳格に所定の寸法に形成さ
れたショットとの組合せにより、加工片に衝突する際に
於けるショットのエネルギを約±２５％の範囲内に均一
化することができるものである。かかるエネルギの均一
化は従来技術の装置によっては達成されないものであり
、加工片の表面を３’０ＡＡ（数学的平均値）又はそれ
以上程度に平滑化し且０．１３１１１＋１１又はそれ以
上の深さに屋り圧縮応力を付与する上で必要なものであ
る。

加工片の表面に於けるショッ斗の速度はそのショットが
落下する際の高さに依存し、ショットの速度はゲートを
垂直方向に再位置決めすることによって変化される。ゲ
ートにより与えられる垂直方向の初速は上述の如く小さ
り、桑型的な衝撃速度の約１〜３％である。本発明によ
る装置によれば、２．５〜１２＋１１／Ｓの範囲にて衝
撃速度が与えられ、また衝撃速度は少なくとも約±４％
の範囲内にて一様で泌る。必然的に生じるシミツトの横
方向の初速成分は小さく、０．１　　ｍ／ｓ程度である
。従ってショットが加工片に衝突する際に於ける垂直方
向の速度に比べれば無視し得る程小さい値であり、ショ
ットは実質的に平行な流線経路に沿って移動し、このこ
とにより一様な表面仕上げ及び圧縮応力を得るために特
殊な注意が払われなければならない外形及び脆弱な部分
又は領域を有する加工片に対し精密なピーニングを行な
うことが可能とされる。

包囲体内に運動可能に装着された加１片ホールダにより
、加工片の表面がショットの流線に対し横方向に延在す
るよう加工片が位置決めされる。

加工片ホールダはピーニング中に加工片をその軸線の周
りに往復角運動させ得るよう構成されている。かかる加
工片の往復角運動によりエーロフオイルに似た種々の特
徴を有する比較的複雑な形状を有づる加工片を一様に表
面仕上げすることができる。またこのことにより成る複
雑な外形を有する加工片の表面全体に亙りその表面を一
様に仕上げることができる。これに対し加工片の往復角
運動が行なわれない場合には、ショットの衝突角度及び
ピーニングにより得られる圧縮応力は一様ではなくなる
。加工片がただ単に回転されるよう構成されたピーニン
グ装置の場合と異なり、加工片の往復角運動が行なわれ
ることにより、゛比較的陥部な縁部などに対しショット
が衝突することが回避される。

エーロフオイル型加工片の表面を仕上げる本発明の一つ
の実施例に於ては、加工片ホールダの角度、従ってショ
ットの流線に対する加工片の長手方向軸線の角度を変化
させることができる。かくしてエーロフオイルの如き物
品がピーニングされる場合には、肩部などが存在する領
域に於てもその表面を一様に仕上げることができる。

かくして好ましい実施例に於ては、ニー〇フォイル加工
片の三種類の回転、即ち加工片の長手方向軸線の周りの
往復角運動、加工片の長手方向軸線の周りの回転、加工
片の長手方向軸線の枢動が可能である。加工片がガスタ
ービンエンジンの１−〇フォイルの如く脆弱な表面（縁
部）と二つのピーニングされるべき側面とを右するもの
である場合には、ショットが加１片に衝突する前にショ
ットの流れを遮断すべく偏向板が使用される。かくして
ショットの流れが遮断されると、ショットが脆弱な表面
を損傷づるであろうショットの衝突を伴なうことなく加
工片を再位置決めすることができる。この偏向板によれ
ば、ゲートを通過するショットの流れを停止させる必要
がない。かくして偏向板が再度開かれると、すぐに定常
的なビーニングが回復される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

本願と同日（＝Ｊにて本願出願人により出願された特願
昭５７−　　　　　　号に記載された方法によれば、加
工Ｈに平滑な仕上げ面及び一様な残留応力が与えられる
。この方法に於ては、実質的に一様な直径及びエネルギ
を有する直径１〜２．５１の硬化された鋼球が加工片上
に衝突せしめられる。

本発明の装置は、ガスタービンエンジンの圧縮機に使用
されるエーロフオイル型構成要素に対しショットピーニ
ングを行なうよう構成されている。

第１図に一つの上述の如き鋳型的な部材１８が図示され
ている。この部材１８はエーロフオイルセクション２０
とルートセクション２２とよりなっている。エーロフオ
イルセクション２０とプラットフォーム２６即らルート
セクション２２の上面との間には遷移条片部２４が設け
られている。ルートセクション２２はガスタービンエン
ジンの他の構成要素内に保持され得るようテーパが施さ
れている。エーロフオイルセクション２０は湾曲形状を
有し、また薄いリーディングエツジ１９とトレーリング
エツジ１９゛とを有している。■−ロフオイルセクショ
ン２０の互いに対向する側面は互いに僅かに異なった曲
率を右している。エーロフオイルセクション２０の主軸
線、即ち長手方向軸線２７はその長手方向に延在してい
る。プラットフォーム２６はエーロフオイルセクション
２０の表面の一般平面に対し９０”に近い角度をなして
いる。部材１８は、それが適正に機能し且疲労に対し抵
抗するためには、ニー〇）ｔイルセクション２０及び遷
移条片部２４の表面に全体に亙って一様にショットピー
ニングが行なわれなければならない。本発明の装置はか
かるショットピーニングを行なうよう構成されている。

第２図は包囲体２８内に装着されたエーロフオイル型の
加工片を示す本発明による装置の縦断面図である。作動
に於ては、１　、８　ｓｕｍの一様な直径を有Ｊる硬鋼
法の如き鋼製ショットが成る高さの位置より落下し、流
線３１に沿って移動することにより加工片１８に衝突り
る。包囲体２８の底部３２はＶ＃突した後の少ヨツトを
受け、ショットピーニング装置上方の成る高さの位置ま
でそのショットを持上げるよう構成されたパケットエレ
ベータ３４の底部まで搬送づるよう構成されている。

パケットエレベータ３４の吐出シュート３６は包囲体２
８の最上部に装着された上室３８に接続されている。上
室３８内には有孔板の如きゲート４０が配置されており
、鋼製ショットは包囲体２８内に進入するためにはゲー
ト４０を通過しなければならないようになっている。ゲ
ート４０の機能は、ショットの速度を実質的にＯとし、
またしかる後比較的低い速曵にてショットが放出される
ようにすることである。このゲート４０の詳細な蝿につ
いては後に説明する。上室３８にはショットがゲート４
０を通過するのを補助すべくバイブレータ４２が取付け
られていてよいく但し大抵の場合バイブレータは必要で
はない）。ゲート４０は加工片１Ｂの垂直上方に装着さ
れており、加工片１８がそのゲートより放出されるショ
ットにより一様に覆われる大きさに形成されている。或
いは比較的小さいゲートの下方にて加工片を横方向に往
復運動させる装置が使用されてもよい。ゲート４０は垂
直方向に移動し得るようになっており、これによりショ
ットが加工片に衝突する際に有する運動エネルギを変化
さ得るよう、ゲート４０の下面と加工片との間の自由落
下距離を変化させ得るようになっている。

包囲体２８の上方部分内には偏向板４４が８％されてい
る。偏向板４４は枢軸４５上に枢動可能に装着されてお
り、これにより流路内にて加工片へ向けて落下するショ
ットを遮断すべくショットの流線３１を横切るよう枢動
されるようになっている。偏向板４４は、それが使用さ
れることが必要な時には、シリンダ４６の如きアクチュ
エータにより駆動される。偏向板４４が第２図に於て仮
想線にて示されている如きその作動位置にある時には、
ショットは同じく仮想線にて示されている如く偏向され
、これによりショットは流線３１に沿って加工片１８へ
向けて移動するのではなく、加工片には接触しない経路
を辿って落下する。勿論偏向板４４は他の種々の構成の
ものであってよく、またショットが包囲体２８内を通過
するのではなく他の経路を経てパケットエレベータ３４
の底部へ移動するよう構成されてよい。偏向板４４を作
動させても、ただ単に摺動部材がゲートの孔を塞ぐよう
になっている場合に発生するであろう如きゲート上にシ
ョットが停滞するようなことは起らない。このことは加
工片に対しショットピーニングが行なわれることが停止
される必要がある場合に、ゲート上又はゲートの下方に
ショットが成る高さに蓄積することを回避する上で有用
である。上述の摺動部材の如き偏向板以外の他の偏向手
段が採用される場合には、偏向手段（又はこれと同様の
装置）の作動が停止され“Ｃも、加工片へ向けてゲート
より最初に放出さ□れるショットは、定常運転状態にあ
るショットピーニング装置によりショットに与えられる
エネルギ及び速度と同一のエネルギ及び速度を有しては
いない。即ちそのショットのエネルギ及び速度は定常運
転状態に於けるショットのエネルギ及び速度よりもはる
かに小さい。本発明による装置によれば、加工片に衝突
するショットは偏向板４４の作動、非作動に拘らず常に
ゲート４０により与えられる一様なエネルギを有してい
る。

第３図は本発明によるショットピーニング装置の他の詳
細な点を示している。加工片１８はそのルートセクショ
ン２２にて、軸受５２内に装着された回転軸５０に取付
けられたホーシダ４８内に＠看されている。軸受５２は
加工片保持機構の主ブラケット５４内に保持されている
。ブラケット５４はシリンダ５６が作動されると、その
枢軸５８の周りに枢動し得るようになっている。かくし
てブラケット５４が時計廻り方向又は反時計廻り方向へ
枢動されると、ショットの流線３１と回転軸５０（及び
加工片１８の長手方向軸線２７）との間の角度が変化さ
れる。加工片１８は第５図に於てはその長手方向軸線２
７が反時計廻り方向へ枢動された状態の位置にて図示さ
れている。この第５図より、回転軸５０が上述の如く反
時計廻り方向へ枢動されるのと、ニーロブオイルセクシ
ョン２０の表面に対するショットの衝突角度Ｃは低減さ
れるが、プラットフォーム２６の表面に対づる衝突角度
は増大されることが解る（尚衝突角度は加工片の表面と
ショットの流線３１との間の９０°よりも小さい方の角
度として定義される）。

ブラケット５４が枢動されると、回転軸５０は上下動す
る。ショットが包囲体２８外へ出ることを阻止すべく、
摺動板６０が回転軸５０を囲繞しており、包囲体２８の
側壁に設けられた孔６１に沿って上下動するようになっ
ている。

上述の共同未決米国特許出願に記載されている如く、加
工片に対するショットの衝突角度は通常±２０°の範囲
内にて変化されるが、場合よっては４５″までの比較的
大きい枢動角度が好ましい場合がある。実際には条片部
２４やプラットフォーム２σの如き特定の領域を充分に
ピーニングする必要がある場合にのみ、ショットの衝突
角度を大きく変化させることが必要とされる。回転軸５
０の枢動角度が大きい場合には、ニーロブオイルセクシ
ョン２０に対するショットの衝突角度が小さくなり、ニ
ーロブオイルセクションの表面に対し効率的なショット
ピーニングが行なわれなくなってしまう。

第２図に示されている如く、本発明によるショットピー
ニング装置によれば、回転軸５０を回転させることによ
り、加工片１８はその長手方向軸線２７の周りに回転さ
れる。この加工片の回転運動には二種類ある。即ち第３
図及び第４図に示された偏心駆動系により与えられる往
復角運動と、加工片を完全に回転させ得る一体的な回転
とである。加工片の揺動については、モータ６２が偏心
アーム６４を駆動し、その偏心アーム６４がビン６５を
介してリンク６６を揺動させる。リンク６６はその揺動
運動を回転軸−５０に締結されたカラー６８へビン６つ
を介して伝達する。かくして加工片１８のその長手方向
軸線２７の周りの往復角運動が行なわれる。この場合ビ
ン６５及び６９からそれぞれの回転中心までの距離を変
化させることにより、往復角運動の振幅を変化させるこ
とができる。回転軸５０及び加工片１８の第二の回転は
、回転軸５０をカラー６８に係合させることによって容
易に行なわれる。第４図より、回転軸５０は設定ねじ７
１により、回転軸が嵌入するカラー６８に固定されてい
る。回転軸５０には互いに１８０°隔置された位置にて
二つの係止部７３が設けられている。かくして設定ねじ
７１を弛め回転軸５０を１８０°回転させることにより
、加工片１８の反対側の面をショットの流線３１に曝す
ことができる。従って、作動に於ては、エーロフオイル
セクション２０の所定の形状に形成された表面をショッ
トの流線３１に適正に曝すよう、モータ６２が加工片１
８をその長手方向軸ｗＡ２７の周りに往復角運動させ、
加工片１８の一方の側に対し充分なピーニングが行なわ
れると、モータ６２が停止され、加工片の反対側が流線
３１に曝されるよう、回転軸５０及びそれに取付けられ
た加工片が１８０°回転され、しかる後加工片の往復角
運動及びピーニングが再度開始される。勿論他の機構に
より上述の二つの種類の回転運動が行なわれてもよい。

再度ゲート４０について説明する。第２図は円形孔を有
する有孔板の如き単純なオリフィス板を示している。ま
た円形孔を有する有孔板７６にて形成されたかかるデザ
インのゲート４０ａが第６図及び第７菌に図示されてい
る。勿論孔７８はショットの直径よりも大きいものでな
ければならない。直径が１．８１１１１１１であるショ
ットについては、直径が約６ＩＩｌｌの円形孔を有し、
孔の中心間距離が７．５〜９ＩＩ１１であり、孔面積が
５９％である有孔板が使用された。また有効である他の
一つの有孔板は直径が３．９＋ｎＩＩの孔を有し、中心
間距離が４７１であり、孔面積が６２％のものである。

一つの有孔板が使用され、パケットエレベータ３４によ
り供給されるショットの流量がゲート４０を通過し得る
流量以下である場合には、ンヨットの中には有孔板に秦
突することなく直接有孔板の孔を通過するものが存在づ
る。このことは、ゲート４０より放出されたショットが
かなり大きい初速を有していることを意味している。こ
のことは加工片に衝突する際のショットのエネルギが変
化することとなるので好ましくない。前述の特願昭５７
−　　　　　　号には、加工片の表面仕上げ及び圧縮応
力がショットの質量及び速度に依存していることが記載
されている。飽和時間を予測し得ることは加工片に対し
完全なピーニングを行なう上で重要である。或与えられ
たショットの質量及び速度に対する飽和時間は質量流量
に依存する。従ってゲートはショットの一様な流れを与
え得るものでなければならない。

かかる理由から、本発明による装置のゲートはそれを通
過する全てのショットの速度を低減し、ショットに小さ
く且比較的均−な放出速度を与えるようになっている。

一つの有孔板へ至るショットの流量がゲートを通過する
ショットの流量以上である場合に於て上述の機能を達成
する一つの方法は、第１０図に示されている如く、オー
バフローのための設備を設けることである。かくして有
孔板上に蓄積されるショットの高さト１は一定に維持さ
れる。本発明に於けるショットの大きさに関しては、シ
ョットの蓄積高さＨが約１０Ｃ１１以上のレベルに維持
されることが重要である。実験によれば、上述の直径６
ＩｌｌＩ１１の孔を有する有孔板の如き一つの有孔板を
通過する直径１．８１のショットの流量は、蓄積高さＨ
が成る小さい値以下に低下すると、大きく増大すること
が解っている。また蓄積高さＨが大きくなれば、ショッ
トの充填密度及びショットの移動に対する抵抗が増大す
る。１０〜３０ｃ＋＋＋の範囲で蓄積高さＨが１００１
１以上であれば、その蓄積＾さは上述のショット及び有
孔板については、ショットの流量に殆ど影響しない。

ショットの初速を小さくする他の一つの方法は、第８図
及び第９図に示されている如きラビリンス又は段階式の
ゲートを使用することである。ゲート４０ｂは一連の五
つの互いに隔置された有孔板８０〜８４を有しており、
各有孔板は互いに距離Ａだけオフセットされている。有
孔板に形成された孔８５の大きさは使用される特定のシ
ョットの大きさに応じて変化されてよい。直径１．Ｂｖ
ｎのショットについては、直径１２＋＋１Ｒ１の孔が適
当である。孔の中心は１５〜２２ｍ＋ｉ隔置されており
、有孔板の孔面積は３６％である。有孔板の板厚は１゜
５ＩＩｌであり、距１１１１Ｔ（約６ｍｌｌ１）だけ互
いに上下方向に隔置されている。ゲート全体としての厚
さは約３２１１Ｉｌｌである。オフセット距１１１Ａは
約４＋ｕ＋である。オフセット距離及びオフセット方向
は図示のものとは異なっていてよいが、如何なる場合に
もショットが有孔板に衝突せずにその孔を通過するので
はなく、何れかの有孔板に衝突してジクザグ状に流れる
ことが確保されなければならない。このことを達成する
上で、有孔板の数やその間隔及び大きさが成る程度変化
されてよい。以上に於ては円形孔を有する有孔板につい
て説明したが、他の形状の孔を有する有孔板によっても
上述の目的が達成されることは明らかである。

段階式のゲート４０ｂは第一の有孔板、即ち最も上の有
孔板上に蓄積したショットの＾さに対してはそれほど敏
感ではない（尤も蓄積高さは０であることが一般には好
ましい）。このことは、バケットエレベータ３４のショ
ット搬送能力をゲート４０ｂを通過し得るショットの流
量以下とすることによって達成される。図面より明らか
である如く、ショットは段階状のゲート４０ｂを直接（
有孔板に衝突することなく）通過することはできない。

ショットは三つの有孔板８２．８３．８４のうちの少な
（とも一つの有孔板に衝突するはずであり、これにより
その垂直方向の運動速度が０とされる。また最も下の有
孔板８４上に落下し該有孔板を通過するショットは必然
的に横方向の速度成分を有することは明らかＣある。一
つの有孔板を使用する場合に於ても、ショットは有孔板
の孔のない部分を横切って横方向に移動し、しがる後孔
を通過するので、有孔板を通過するショットは横方向の
速度成分を有している。ショットに小さい横方向の速度
成分を与えられることは重要である。ショットの流れパ
ターンが一様である場合には、ショットが一連の漏１よ
り放出される場合や、ショットが加工片よも小さい流路
断面にて放出される場合の如く加工片をショットの流れ
内にて往復動させる必要はなく、加工片を往復動させな
くても加工片を一様にショットピーニングすることがで
きる。本発明の装置の実際の構造に於ては、加工片保持
ゾーンは約０．１５Ｘ１．５１＋であり、第３図に示さ
れている如き要領にて２０個の加工片としてのブレード
を横に並べて保持し得るものである。かかる加工片保持
ゾーン内に於ては、その加工片保持ゾーンに等しい水平
面積を有するゲートによって、一様なショットの流れが
形成されなければならない。

本願発明者等が行なった計棹及び観察結果によれば、シ
ョットの中心がゲートの下端平面を通過する際に於ける
以下に述べるショットの初速Ｇよ約０．２２〜０．５３
　ｍ／ｓの範囲にて変化する。

注意深く観察した結果によれば、上述の直径６Ｉｌｌの
孔を有づる有孔板の別の孔より発射した直径１゜８１＋
ｍのショットは、第６図に示されて１／）る如く、有孔
板の下方的０．１２５１１１の位置に於て互いに接触す
る。このことはショットが約０．０８１１／Ｓの横方向
の速度を有していることを示している。

ショットの横方向の初速はその垂直方向の初速の１５〜
３５％であるが、ショットが加工片に衝突する際〈ショ
ットの速度は２．４〜７．８１／Ｓ程度である）には、
ショットの横方向の速度成分はショットの垂直方向の速
度の約１〜３％でしがなく（横方向の速度成分は変化し
ないものと仮定した場合）、従ってショットの横方向の
速度は無祝し得るものであり、ショットはそれぞれ互い
に実質的に平行な経路に沿って落下しているものとみな
されてよい。

本発明に於て使用される鋼製ショットは１〜２゜５＋ｌ
の範囲の直径を有している。コスト及び入手性を考慮し
て、平均寸法の約±０．Ｑ５ｎａ＋の範囲のショットが
使用される。直径が１〜２．５１の９３ ショットの体積は０．５２〜８．２ｘｌＯｓの範囲にあ
り、その質］は４〜６４　Ｘ　１０−３！Ｊの範囲にあ
る。またショットの質量は、ショットの直径の寸法公差
が上述の如く厳しいにも拘らず、その平均直径に応じて
約±１７％までの範囲にて変化する。それでもなおショ
ットの質量の公差は厳格に守られなければならない。

本発明の装置が使用される場合に於けるショットの流量
は加工片保持ゾーンの単位面積当り８０〜１１　’Ｏｋ
ｌ’　ｓｅｃ　／−程度であり、かかる流量はショット
のピーニング強度、ショットの大きさなどに応じて６０
〜６０　’Ｏ秒程度の飽和時間とする上で有効である。

ゲートと加工片との間の間隔、即ち落下高さｈは良く知
られた関係式ｖ”＝２ｇｈに従って、ショットの速度Ｖ
を決定する。第１１図は本発明に於けるショットの速度
Ｖと落下高さｈとの関係を示すグラフである。成る与え
られたピーニング強度を得るためには、ショットの大き
さが小さくなればなるほど落下高さは大きいものでなけ
ればならない。何故ならば、ピーニング強度は加工片に
衝突りる際のショットの運動エネルギの関数であるから
である。本発明の方法による表面仕上げに於ては、本願
の優先権主張の基礎となっている米国特許出願と同日付
にて出願された共同未決米国特許出願に記載されている
如く、比較的大きなショット及び比較的小さいピーニン
グ強度が採用される。ショットの大きさが大きいという
ことは、適度に低いピーニング強度が採用される場合に
は、ゲートが加工片に比較的近接して配置されなければ
ならないことを意味する。

何れの場合にも、実際には限度がある。ゲートと加工片
との間の間隔は、それが大き過ぎるとショットピーニン
グ装置の大きさに関する限り実用的ではなくなってしま
う。３〜６麟以上の落下高さｈは実施不可能であるもの
とみなされる。またゲートと加工片との間の間隔が小さ
過ぎる場合には、ゲートより放出されるショットの速度
の差及び加工片の長手方向軸線が枢動されることにより
生じる加工片の高さの変化により、ピーニング強度が太
き（変化する。例えば落下高さｈが０．３潮である場合
には、０．２又は０．５　ｍ／Ｓのショットの初速によ
り発生される衝撃速度の変化は２％であり、落下高さｈ
が０．６＋ｎである場合には、衝撃速度の変化は１％以
下である。

第１１図に於て、ショットの初速の変化及び加工片の落
下高さの変化を考慮すれば、０．６ｍ以下の落下高さｈ
は好ましくなく、０．３ｍ以下の落下高さは回避される
。かくして落下高さｈが０゜３〜６Ｉｌｌの範囲にあれ
ば、ショットの衝撃速度は約０．２５〜１２＋１１／Ｓ
であり、落下高さｈが０゜６〜３ＩＩｌの好ましい範囲
にあれば、ショットの衝撃速度は約３．５〜８１Ｒ／Ｓ
となる。上述の共同未決米国特許出願に記載されている
如く、上述の速度範囲は良好なピーニング及び平滑化を
行なう上で重要である。

ショットのｊ法会差の場合と同様、ショットの衝突時に
於ける速度は約±４％の範囲にて変化してよい（従って
衝突時に於けるエネルギに影響する速度の自乗は約±１
６％の範囲内である）。勿論速度はショットの大きさに
依存し、本発明に於てはゲートの特性及び落下高さによ
ってのみ影響を受ける。

上述の質量及び速度の公差及び範囲に於ては、本発明に
よれば０．２Ｘ１’Ｏ〜１２Ｘ１０　　Ｊ±２５％の範
囲にて単位ショット衝撃エネルギが得られる。

以上の説明に於て本発明による装置の作動が既に一部説
明されている。要するに、加工片１８が加工片保持ゾー
ン（加工片がそのホーシダ４８内にて運動し且ショット
の衝撃を受ける領域として定義される）内へ、主包囲体
２８の側部に形成されたドア（図示せず）を経て装入さ
れる。加工片は、ショットの衝突角度が実験によりプラ
ットフォーム２６の如き表面を適正に仕上げるのに必要
であることが認められている角度となるよう位置決めさ
れる。加工片の長手方向軸線２７は衝突角度を変化させ
るべくショットピーニング中枢動されてよい。しかし多
くのエーロフオイルに於ては、そのエーロフオイルセク
ション及び条片部をピーニングするためには５〜１５°
の範囲の成る一定の角度で充分である。

エーロフオイルの往復角運動が開始される。典型的には
往復角運動の周期はエーロフオイルの一方の側のピーニ
ング時間が約２〜３分である場合には、２０サイクル／
ｓｉｎ程度である。往復角運動の角度及び実施要領は、
本願の優先権主張の基礎となっている米国特許出願と同
日付にて出願された共同未決米国特許出願（発明の名称
［Ｍｅｔｈ。

ｄ　ｏｆ　　ＰｅｅｎｉｎｇＡｉｒｆｏｉｌｓ　Ｊ　）
の記載内容に沿うものでなければならない。鋳型的には
エーロフオイルは±２０°の角度範囲に亙っで往復角運
動される。

パケットエレベータ３４が始動され、ショットは上室３
８へ搬送される。ショットはゲート４０を通過し、加工
片１８上に落下する。ショットの流量は経済的な時間内
にてショットピーニングの飽和を得るに必要とされる流
量である。大き過ぎるｉｔは、加工片の表面より逸れん
とするショット同志が相互に干渉づることにより、加工
片の中央部に於けるショットの密度が低下してショット
が存在しない領域が形成されるので、回避されなければ
ならない。

実験により加工片が所望の表面性状を得るようになるこ
とが解っている時点までショットピーニングが継続され
る。しかる後、偏向板４４が作動されて加工片へ向けて
流れるショットの流れが停止され、加工片はその反対側
をショットの流れに曝すべくそ９元の位置より１８０°
長手方向軸線２８の周りに迅速に回転される。ショット
の流れはエーロフオイルの脆弱な縁部１９及び１９′上
にショットが衝突づることを回避づべく、エーロフオイ
ルの回転中にはそれに衝突しないよう偏向される。加工
片の回転が終了すると、偏向板４４の作動が停止され、
ショットはその流１！３１に沿って流れ始める。勿論上
述の工程に於ては、偏向板４４を使用する代りに、パケ
ットエレベータ３４が停止されてもよく、その場合にも
ショットの流れが停止される場合と同一の効果を得るこ
とができる。しかし偏向板によれば、より迅速ではるか
に効率的に上述の操作を行なうことができ、また加工片
上にショットが衝突すること及びそのことにより加工片
が損傷を受けることを回避することができろう偏向板は
、上述の機能を果す限り、種々の態様にて構成されてよ
く、また他の位置に配置されてもよい。また本発明の方
法を実施する際には、偏向板を完全に閉じてショットの
流れを停止させることも可能である。このことによりゲ
ートの下方の偏向板上にショットが蓄積せしめられる。

この場合には偏向板が開かれる際には、蓄積したショッ
トが加工片に直接衝突することなく落下し■ショットの
定常流れが回復されるよう、偏向板はゆっくりと開かれ
る。かくして偏向板がゆっくりと開かれた後、該偏向板
は完全に開かれる。

加工片の一方の側に対しショットピーニングを行なうた
めに要した時間と同様の時間が経過した後、ショットの
流れが偏向板４４又はパケットエレベータ３４を停止さ
せることにより再度遮断される。次いで加工片がそのホ
ールダより取り外され、次に処理されるべき新たな加工
片が所定の位置に挿入される。

以上の説明より、ショットがその速度を増大して加工片
に近付くにつれて、ショットの小さい横方向の速度成分
はその人ささが相対的に減少し、ショットは実質的に平
行な流線に沿って垂直に落下することが理解されよう。

本発明による装置が直線状の流線に沿って実質的に一様
な速度にてショットを落下させるよう構成されているこ
とは本発明の装置を運転する上で非常に好ましいことで
ある。何故ならば、このことにより既知のエネルギが発
生され、ショットの大きさが均一である場合には均一な
エネルギが発生されるからである。

上述の如く、重力はショットを加速させるための好まし
い手段である。しかしショットを一様に加速する他の手
段が排除されるものではなく、サンドスリンガの如き機
械的装置や、特殊な態様に構成された回転インペラ（市
販のインペラ型の機械に於ては一般には一様な速度を得
ることができないことが知られている）や、磁気的１置
なども使用されてよい。

本発明の目的に従って継続的に良好なショットピーニン
グを行なうためには、本発明による装置はショットピー
ニング中にショットを損傷することがないよう構成され
なければならない。このことを達成するめには、包囲体
２８の内部部材にはショット、特に加工片の近くを通過
するショットの衝撃を緩和すべく、熱可塑性材料にてラ
イニングされることが好ましい。またショットを循環さ
せるパケットエレベータ３４及び他のＩｆはショットに
害を与えることがないよう構成されなければならない。

本発明の装置内に於て一様にショットピーニングされる
ことは、ピーニング強疾を測定するよう構成された適当
な測定装纜によりモニターされてよい。本願の優先権主
張の基礎となっている米国特許出願と同日付にてＤｅＣ
ｌａｒｋ及びＷｅｂｅｒにより出願された米国特許出願
（発明の名称ｒｓｈｏｔ　ｐｅｅｎｉｎｇ　　１ｎｔｅ
ｎｓｉｔｙ　［）ｅｔｅｃｔｏｒ　Ｊ　）には、大きな
加工片ピーニングゾーン内の多数の点に於けるショット
ピーニングの強度を瞬間的にモニターするに適した装置
が記載されており、この装置は特に上述の本発明の装置
との関連で使用されるのに有用なものである。

以上に於（は本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にＪ：る装置内に於て処理される典型的
なエーロノオイル加工片を示す斜視図である。 第２図は２主包囲体及びパケットエレベータを示す本発
明による装置の縦断面図である。 第３図は第２図に示された装置を一部断面にて示す部分
側面図である。 第４図は第３図に示された加工片を往復角運動させるた
めの装置を示す部分端面図である。 第５図は包囲体内にてショットの流線を横切って装着さ
れ、衝突角度Ｃが９０″以下であるよう配置された加工
片を示す解図である。 第６図は上室内に配置された単純な有孔板であるゲート
の部分縦断面図であり、ショットがゲートを離れる際の
ショットのパターンを示している。 第７図は第６図に示されたゲートの一部を示１部分平面
図である。 第８図は複数個の有孔板よりなるゲートを示す第６図と
同様の部分縦断面図である。 第９図は第８図に示されたゲートの一部を示す部分平面
図である。 第１０図はゲート上にショットを一定の高さに蓄積する
上室を示す部分縦断面図である。 第１１図は落下高さｈとショットの速度■との関係を示
すグラフである。 １８・・・部材又は加工片、１９・・・リーディングエ
ツジ、１９Ｌ・・・トレーリングエツジ、２０・・・エ
ーロフオイルセクション、２２・・・ルートセクション
。 ２４・・・条片部、２６・・・プラットフォーム、２７
・・・長手方向軸線、２８・・・包囲体、３１・・・流
線、３２・・・包囲体の底部、３４・・・パケットエレ
ベータ、３６・・・吐出シュート、３８・・・上室、４
０・・・ゲート。 ４２・・・バイブレータ、４４・・・偏向板、４５・・
・枢軸。 ４６・・・シリンダ、４８・・・ホールダ、５０・・・
回転軸。 ５２・・・軸受、５４・・・ブラケット、５６・・・シ
リンダ。 ５８・・・枢軸、６０・・・摺動板、６１・・・孔、６
２・・・モータ、６４・・・偏心アーム、６５・・・ビ
ン、６６・・・リンク、６８・・・カラー、６９・・・
ピン、７１・・・設定ねＣ１７３・・・係止部、７６・
・・有孔板、７８・・・孔、８０〜８４・・・有孔板、
８５・・・孔 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　埋　　士　　　明　　石　
　昌　　毅邊尼ル〔ｍ雇Ｃ］ （自　発） 手続補正層 昭和５７年１０月１９日 特許庁長官　若　杉　和　夫　　殿 １、事件の表示　昭和５７年特許願第１５７９４６＠２
゜発明の名称　　ショットピーニング方法及び装置３、
補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・ブラザ　１ 名　称　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ション４、代理人 居　所　　〒１０４東京都中央区新川１丁目５番１９月
茅場町長岡ビル３ｗｉ　電話５５１−４１７１６、補正
により増加づる発明の数　Ｏ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲートより放出され流線に沿って移動するショッ
   トの実質的に平行な流れを使用して薄い縁部にて互いに
   出合う二つの表面を有する加工片に対しショットピーニ
   ングを行なう方法にして、前記加工片の第一の表面を前
   記ショットの流れに露呈する工程と、前記ゲートより発
   射する前記ショットをその流線より逸らす工程と、前記
   加工片の第二の表面を前記ショットの流れに露呈すべく
   前記加工片を再位置決めする工程とを含み、これにより
   前記縁部が前記流線に沿って移動する前記ショットに露
   呈されることにより傷付けられることもなく前記第−及
   び第二の表面をピーニングすることを特徴とする方法。
2. （２）流線に治って移動するショットを収容する包囲体
   と、前記ショットを再循環させる装置と、前記包囲体内
   に装着され加工片をショットの流線に沿ってショット保
   持ゾーン内に位置決めするホールダとよりなる加工片に
   対しショットピーニングを行なうための装置にして、放
   出されたショットが前記加工片へ、向けて重力により加
   速されるよう、前記加工片保持ゾーンの垂直上方に配置
   された複数個の孔より低垂直方向速度にてショットを前
   記包囲体内に放出する放出装置を含み、前記放出装置は
   複数個の位置より放出されたショットが互いに出合って
   実質的に一様な流れを形成し、これにより加工片を横方
   向に運動させなくても加工片がショットにより一様に衝
   撃されるよう、ショットに小さい横方向の速度成分を与
   えるようになっていることを特徴とする装置。