特許 6036704 ショット処理方法及びショット処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6036704

(24)【登録日】2016年11月11日

(45)【発行日】2016年11月30日

(54)【発明の名称】ショット処理方法及びショット処理装置

(51)【国際特許分類】

   B24C 1/10 20060101AFI20161121BHJP

   B24C 11/00 20060101ALI20161121BHJP

   B24C 5/04 20060101ALI20161121BHJP

   B22D 17/22 20060101ALI20161121BHJP

   B22C 9/06 20060101ALI20161121BHJP

【ＦＩ】

   B24C1/10 A

   B24C11/00 C

   B24C5/04 A

   B22D17/22 D

   B22C9/06 B

   B22C9/06 Q

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-551517(P2013-551517)

(86)(22)【出願日】2012年10月17日

(86)【国際出願番号】JP2012076856

(87)【国際公開番号】WO2013099411

(87)【国際公開日】20130704

【審査請求日】2015年8月28日

(31)【優先権主張番号】特願2011-283743(P2011-283743)

(32)【優先日】2011年12月26日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】小林 祐次

(72)【発明者】

【氏名】松井 彰則

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２９０２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−００７４６１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−２０７２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１７１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１８９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２７１７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０４７２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３６７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｃ １／１０

Ｂ２２Ｃ ９／０６

Ｂ２２Ｄ １７／２２

Ｂ２４Ｃ ５／０４

Ｂ２４Ｃ １１／００

ＤＷＰＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルから投射材を噴射してピーニング処理を行うショット処理方法であって、
金型の背面に設けられかつ末端部が閉止された水冷孔にノズルを挿入し、
このノズル挿入後に、前記ノズルが当該ノズルの軸心周りに回転しながら前記水冷孔に沿って往復移動した状態で、０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気と投射材との混合流を前記ノズルの先端から前記水冷孔の前記末端部に向けて噴射する、ショット処理方法。

【請求項2】

前記ノズルの外径が２ｍｍ〜５ｍｍである請求項１記載のショット処理方法。

【請求項3】

前記投射材が超硬ショット材である請求項１又は請求項２記載のショット処理方法。

【請求項4】

前記投射材の公称硬さがＨＲＡ８９〜９３であると共に、比重は１４．８〜１５．４である請求項３記載のショット処理方法。

【請求項5】

前記ノズルの先端には反射部材が取り付けられており、
混合流を噴射する際に該反射部材により投射材を反射させ、前記水冷孔の側壁に投射材を投射する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のショット処理方法。

【請求項6】

ツールマークが均一に消えるまで前記ノズルの先端から混合流を噴射する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のショット処理方法。

【請求項7】

前記金型がダイカスト用であって、その材質が熱間ダイス鋼である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のショット処理方法。

【請求項8】

ノズルから投射材を噴射してピーニング処理を行うショット処理方法であって、
金型の背面に設けられかつ末端部が閉止された水冷孔の内壁の表面におけるツールマークの有無を判定し、判定結果がツールマーク有の場合に、前記ノズルが当該ノズルの軸心周りに回転しながら前記水冷孔に沿って往復移動した状態で、前記水冷孔の内壁の表面にショット処理し、前記内壁の表面におけるツールマークを除去する、ショット処理方法。

【請求項9】

前記水冷孔に挿入された渦電流センサからの信号に基づいてツールマークの有無を判定する、請求項８記載のショット処理方法。

【請求項10】

前記ノズルの先端には反射部材が取り付けられており、
ショット処理及びツールマークを除去する際に、該反射部材により投射材を反射させ、前記水冷孔の側壁に投射材を投射する、請求項８又は９記載のショット処理方法。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載のショット処理方法によって、前記金型に形成された前記水冷孔にショット処理を行なうショット処理装置。

【請求項12】

背面に細径の水冷孔が形成された金型を収容可能に構成された投射室を内部に備えたフードと、
前記投射室外に配置され、投射材を貯留する投射材タンクと、
前記投射室外に配置され、前記投射材タンクから供給された前記投射材と０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気とが混合された混合物を生成するミキシング部と、
前記投射室内に配置されたノズルと、
前記ミキシング部と前記ノズルとを繋ぐホースと、
前記投射室の内部に設けられ、前記ノズルを操作する操作手段とを備え、
前記操作手段は、前記水冷孔に前記ノズルを挿入すると共に、前記ノズルを当該ノズルの軸心周りに回転させながら前記水冷孔に沿って往復移動させ、
前記ミキシング部は、前記操作手段によって前記ノズルが前記水冷孔に挿入されている場合に、前記混合物を前記ノズルに供給する、ショット処理装置。

【請求項13】

背面に細径の水冷孔が形成された金型を収容可能に構成された投射室を内部に備えたフードと、
前記投射室外に配置され、投射材を貯留する投射材タンクと、
前記投射室外に配置され、前記投射材タンクから供給された前記投射材と０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気とが混合された混合物を生成するミキシング部と、
前記投射室内に配置されたノズルと、
前記ミキシング部と前記ノズルとを繋ぐホースと、
前記投射室の内部に設けられ、前記ノズルを操作する操作手段と、
ツールマークの有無に応じて信号を出力するセンサと、
前記センサからの信号に基づいてツールマークの有無を判定する判定手段とを備え、
前記操作手段は、前記判定手段の判定結果がツールマーク有の場合に、前記水冷孔に前記ノズルを挿入すると共に、前記ノズルを当該ノズルの軸心周りに回転させながら前記水冷孔に沿って往復移動させて、前記水冷孔の内壁の表面におけるツールマークを除去し、
前記ミキシング部は、前記操作手段によって前記ノズルが前記水冷孔に挿入されている場合に、前記混合物を前記ノズルに供給する、ショット処理装置。

【請求項14】

前記操作手段が粉塵耐久性を有する請求項１２又は１３記載のショット処理装置。

【請求項15】

前記ノズルの先端には、投射材を前記水冷孔の側壁に反射させる反射部材が取り付けられている、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のショット処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はショット処理方法及びショット処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ショットピーニング処理を金型に設けられた冷却水通路の表面に行なうショット処理方法が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２９０２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、細径の水冷孔に対してショットピーニング処理を行なう場合、該細径の水冷孔の内部に流入したエアーの抜けが悪いため、該エアーと共に投射される投射材の速度が所要の速度まで達することができないことが考えられる。その結果、細径の水冷孔の末端部にて、ショットピーニング処理の効果を充分に得ることができないことが考えられる。

【0005】

本技術分野では、細径の水冷孔の末端部にて、ショットピーニング処理の効果を充分に得ることができるショット処理方法及びショット処理装置が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面に係るショット処理方法は、ノズルから投射材を噴射してピーニング処理を行うショット処理方法であって、金型の背面に設けられかつ末端部が閉止された水冷孔にノズルを挿入するノズル挿入工程と、このノズル挿入工程を経た後に行なわれ、０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気と投射材との混合流を前記ノズルの先端から前記水冷孔の前記末端部に向けて噴射する投射工程と、を有する。

【0007】

該方法では、先端から投射材を投射するノズルが細径の水冷孔に挿入されることによって、ショット処理が該水冷孔の末端部に施される。そのため、ノズルの先端部から高速度で投射された投射材は減速することなく水冷孔の末端部に接触する。

【0008】

一実施形態では、前記ノズルの外径が２ｍｍ〜５ｍｍであってもよい。該ノズルを用いることで、ノズルの先端部から投射材が高速度で投射され、減速することなく細径の水冷孔の末端部に接触する。

【0009】

一実施形態では、前記投射材が超硬ショット材であってもよい。一般的な鉄系の投射材と比べて比重の大きい超硬ショット材を用いることで、ノズルの先端部から投射された超硬ショット材の運動エネルギーが一般的な鉄系の投射材が投射された場合と比べて大きくなる。その結果、超硬ショット材が水冷孔の末端部に接触することによって、該末端部に作用する力が一般的な鉄系の投射材を用いた場合と比べて大きくなる。

【0010】

一実施形態では、前記投射材の公称硬さ（ロックウェル硬さ）がＨＲＡ８９〜９３であると共に、比重は１４．８〜１５．４であってもよい。公称硬さがＨＲＡ８９〜９３であると共に、一般的な鉄系の投射材と比べて比重が２倍以上の超硬ショット材が用いることで、超硬ショット材が水冷孔の末端部に接触する際に生じる末端部に作用する力がより一層大きくなる。

【0011】

一実施形態では、前記投射工程において、前記ノズルが当該ノズルの軸心周りに回転しながら前記水冷孔に沿って往復移動してもよい。ノズルが当該ノズルの軸心周りに回転しながら水冷孔に沿って往復移動することで、ノズルの先端部から投射された投射材が水冷孔の側壁の表面に当接する。その結果、水冷孔を金型に形成する際に該水冷孔の側壁に形成されたツールマークを消すことができる（ツールマークが投射材によって潰される）。

【0012】

一実施形態では、前記投射工程において、先端に反射部材が取付けられたノズルを用い、該反射部材により投射材を反射させ、前記水冷孔の側壁に投射材を投射する工程をさらに有してもよい。このように処理することで、投射材がノズルの先端に取付けられた反射部材によって反射され、水冷孔の側壁に当接する。

【0013】

一実施形態では、前記投射工程が、ツールマークが均一に消えるまでなされてもよい。このように処理することで、水冷孔を金型に形成する際に該水冷孔の側壁に形成されたツールマークが均一に消される（ツールマークが投射材によって均一に潰される）。

【0014】

一実施形態では、前記金型がダイカスト用であって、その材質が熱間ダイス鋼であってもよい。この場合、ダイカスト成型時に高応力が生じると共に、材料自体の硬さが高い熱間ダイス鋼が用いられた金型に形成された水冷孔の末端部に、ノズルの先端部から高速度で投射された投射材が減速することなく当接する。

【0015】

本発明の他の側面に係るショット処理方法は、ノズルから投射材を噴射してピーニング処理を行うショット処理方法であって、金型の背面に設けられかつ末端部が閉止された水冷孔の内壁の表面におけるツールマークの有無を判定する判定工程と、前記判定工程の判定結果がツールマーク有の場合に前記水冷孔の内壁の表面におけるツールマークを除去するショット条件で前記水冷孔の内壁の表面にショット処理する投射工程と、を有する。

【0016】

該方法によれば、まず、判定工程では、金型の水冷孔の表面におけるツールマークの有無を判定する。次に、投射工程では、判定工程の判定結果がツールマーク有の場合に金型の水冷孔の表面におけるツールマークを除去するショット条件で金型の水冷孔の表面にショット処理する。このように、金型の水冷孔の表面におけるツールマークを除去することで、ツールマーク部分での応力集中を回避することが可能となるので、クラックの発生を防止又は抑制することができる。

【0017】

一実施形態では、前記判定工程では、前記水冷孔の内壁の表面におけるツールマークの有無を、前記水冷孔に挿入させた渦電流センサを用いて判定してもよい。このように処理することで、判定工程では、金型の水冷孔の表面におけるツールマークの有無が、水冷孔に挿入させた渦電流センサを用いて判定される。このため、簡便な判定が可能となる。

【0018】

本発明のさらに他の側面に係るショット処理装置は、上記ショット処理方法によって、前記金型に形成された前記水冷孔にショット処理を行なう。該装置では、上記ショット処理方法によって、ショットピーニング処理が水冷孔に施される。そのため、ノズルの先端部から高速度で投射された投射材は減速することなく水冷孔の末端部あるいは側壁に接触する。

【0019】

本発明のさらに他の側面に係るショット処理装置は、投射室を内部に備えたフードと、前記投射室の内部に設けられ、金型の背面に形成された細径の水冷孔にノズルを挿入する操作手段と、投射材を貯留する投射材タンクと、前記投射材タンクから供給された前記投射材と０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気とを混合するミキシング部と、前記ミキシング部と前記ノズルとを繋ぐホースと、を備える。

【0020】

該装置では、先端から投射材を投射するノズルが細径の水冷孔に挿入されることによって、ショット処理が該水冷孔の末端部に施される。そのため、ノズルの先端部から高速度で投射された投射材は減速することなく水冷孔の末端部に接触する。

【0021】

一実施形態では、前記操作手段が粉塵耐久性を有していてもよい。このように構成することで、ショット処理の際に発生した粉塵によって操作手段の作動不良を防止することができる。

【発明の効果】

【0022】

上述した種々の側面及び一実施形態によれば、細径の水冷孔の末端部にて、ショットピーニング処理の効果を充分に得ることができるショット処理方法及びショット処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】ショット処理方法を行うためのショットピーニング装置を示す模式図である。

【図2】ショット処理方法を示すフローチャートである。

【図3】（Ａ）はノズル挿入工程を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は投射工程を示す拡大斜視図である。

【図4】（Ａ）及び（Ｂ）は、ノズルの先端から投射された投射材の一部を反射させる反射部材を該ノズルの先端に設ける機構を示す概念図である。

【図5】ツールマークの有無を考慮した場合のショット処理方法を示すフローチャートである。

【図6】（Ａ）は判定工程を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は第２投射工程を示す拡大斜視図である。

【図7】（Ａ）は水冷孔の末端部に生じる引張の応力を模式的に示した拡大断面図であり、（Ｂ）は水冷孔の末端部に生じる引張の応力及び圧縮の残留応力を示すグラフである。

【図8】ショットピーニング装置を示す側面図である。

【図9】ショット処理装置の全体像を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

（ショット処理方法）
図１〜図７を用いて、実施形態に係るショット処理方法について説明する。

【0025】

図１には、本実施形態に係るショット処理方法を行うためのショットピーニング装置１０の模式図が示されている。この図に示されるように、本実施形態のショットピーニング装置１０は、投射材１２と、この投射材１２を貯蔵するタンク（投射材タンク）１４と、このタンク１４から供給された投射材１２を高圧力のエアーと混合するミキシング部１６と、を備えている。また、ショットピーニング装置１０は、金型１８の背面１８Ｂに形成された細径の水冷孔２０に投射材１２を投射するためのノズル２１を備えている。以下、先ず投射材１２、ミキシング部１６及びノズル２１について説明し、次いで被処理対象物である金型１８及び該金型１８に形成された水冷孔２０について説明し、最後に本実施形態の要部である水冷孔２０へのショット処理方法について説明する。

【0026】

（投射材）
投射材としては、公称硬さ（ロックウェル硬さ）が例えばＨＲＡ８９〜９３の超硬合金が用いられる。本実施形態においては投射材１２として、結合相成分がＣｏであると共に公称硬さがＨＲＡ８９以上の超硬合金を用いて形成された超硬ショット材を一例として採用している。また投射材１２は、平均粒径が１００μｍであってもよい。さらに、この投射材１２の比重は１４．８〜１５．４であってもよく、本実施形態のショットピーニング装置１０では、一般的な鉄系の投射材の比重（約７．４）と比べて大きな比重の投射材１２が用いられている。なお、公称硬さがＨＲＡ８９未満で比重が１４．８未満の投射材では、ピーニング効果が不十分であり、またＨＲＡが９３より大きく、比重が１５．４より大きい投射材の製造は困難となる。また、投射材の平均粒径とは、投射材１２の粒径の小さいものから順に足し合わせた積算重量が全体重量の５０％になる粒径を平均粒径というものとする。

【0027】

（ミキシング部１６）
ミキシング部１６では、タンク１４に貯留された投射材１２と、図示しないコンプレッサから供給された高圧力のエアーとが混合される。このミキシング部１６におけるエアーの圧力は０．１ＭＰａ以上（ゲージ圧）とされている。エアーの圧力は０．１〜１．０ＭＰａ、好ましくは０．１〜０．４ＭＰａである。なお、エアーの圧力が０．１ＭＰａ未満の場合、ピーニング効果が不十分であり、またエアーの圧力が１．０ＭＰａを超えると、高圧仕様の圧縮エア源（コンプレッサ）を用いることとなり、ピーニング処理のコストが高くなる。

【0028】

（ノズル２１）
ノズル２１は、外径が２ｍｍ〜５ｍｍ（内径が１．５ｍｍ〜４ｍｍ）のパイプ状に形成されている。このノズル２１の長さ及び外径は、金型１８の背面１８Ｂに形成された水冷孔２０の深さ及び内径を考慮して適宜選択される。また、このノズル２１は、図示しない接続具を介してミキシング部１６に接続されている。

【0029】

（金型１８及び水冷孔２０）
金型１８は熱間ダイス鋼を用いて形成されており、意匠面１８Ａは該金型１８によって製造される製品に沿った形状とされている。また、金型１８の背面１８Ｂ（意匠面１８Ａと反対の面）には、末端部２０Ａが閉止された細径の水冷孔２０が形成されている。この水冷孔２０の内径は約３ｍｍ〜１０ｍｍとされている。さらに、金型１８には、窒化処理が施されることによって該金型の表面の硬度が向上されている。

【0030】

ところで、金型１８によって大型のダイカスト製品を製造する場合、必然的にダイカスト用の金型１８も大型化する。さらに、１サイクル当たりの製造時間を短縮する場合、金型１８に射出された製品の材料を速やかに冷却する必要がある。その結果、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面１８Ａとの距離を短くする必要がある。そこで、本実施形態では、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面１８Ａとの距離ｄが約１ｍｍに設定されている。

【0031】

本実施形態のショット処理対象物たる金型は、高温にさらされると共に、金型の温度をその背面に設けた水冷孔により冷却することによって、冷却作用にもさらされる金型が対象となる。その具体的な例として例えば、ダイカスト金型や熱間鍛造金型等が考えられる。

【0032】

（ショット処理方法）
図２は、ショット処理方法を示すフローチャートである。図２に示されるように、まず、ノズル挿入工程を行う（Ｓ１０）。Ｓ１０の処理では、図３（Ａ）に示されるように、先ずノズル２１が金型１８の背面１８Ｂに設けられた細径の水冷孔２０に挿入される。Ｓ１０の処理が終了すると、投射工程へ移行する（Ｓ１２）。Ｓ１２の処理では、０．１ＭＰａ以上の圧力のエアーと投射材１２との混合流がノズルの先端から水冷孔２０の末端部２０Ａに向けて噴射される。その結果、ショットピーニング処理が水冷孔２０の末端部２０Ａに施される。

【0033】

また、図３（Ｂ）に示されるように、本実施形態のショット処理方法では、上記投射工程において、ノズル２１が当該ノズル２１の軸心周りに回転しながら水冷孔２０に沿って往復移動する。

【0034】

さらに、本実施形態のショット処理方法では、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、ノズル２１の先端から投射された投射材１２を水冷孔２０の側壁２０Ｂに向けて反射させる反射部材３４をその先端に備えるノズル２１を用いてもよい。この場合、ノズル２１が当該ノズル２１の軸心周りに回転しながら水冷孔２０に沿って往復移動する。なお、反射部材３４としては、投射材１２の投射方向と交わる傾斜面を備える部材であればよく、例えば、特開２００２−２３９９０９号公報の図１や特開２００３−３１１６２１号公報の図３に記載されている反射部材を用いることができる。Ｓ１２の処理が終了すると、図２に示されるショット処理方法を終了する。

【0035】

以上で図２に示されるショット処理方法を終了する。図２に示されるショット処理方法を実行することで、細径の水冷孔２０の末端部２０Ａにて、ショットピーニング処理の効果を充分に得ることができる。また、水冷孔をドリル加工や放電加工等で形成する場合、水冷孔の内壁の表面に疵部分であるツールマーク（凹凸）が形成されることがある。反射部材３４を備えるノズル２１を用いることで、水冷孔２０の側壁（内壁）に形成されたツールマークを除去できるので、ツールマークを起点として金型１８が破損することを防止することができる。

【0036】

次に、ツールマークの有無を考慮した場合のショット処理方法について説明する。図５は、ツールマークの有無を考慮した場合のショット処理方法を示すフローチャートである。図５に示されるように、最初にツールマークの有無の判定工程を行う（Ｓ２０）。Ｓ２０の処理では、図６（Ａ）に示されるように、本実施形態のショット処理方法では、渦電流センサ４６が金型１８の背面１８Ｂに形成された水冷孔２０に挿入される。次に、金型１８の水冷孔２０の内壁の表面（内面）におけるツールマーク４４の有無が、渦電流センサ４６を用いて（広義には電磁気学的手法を用いた非破壊検査で）判定部４８にて判定される。

【0037】

渦電流センサ４６は、高周波磁界を発生可能に構成されている。渦電流センサ４６が発生させた高周波磁界により金型１８の水冷孔２０の内壁の表面に渦電流が生じる。ここで、ツールマーク４４がある場合とない場合とでは、渦電流の通路が異なるものとなり、渦電流に伴う磁束の通路も異なるものとなる。その結果、渦電流センサ４６のコイルのインピーダンスも異なるものとなるので、渦電流センサ４６は、ツールマーク４４の有無に応じた測定信号を判定部４８に出力することになる。判定部４８は、渦電流センサ４６からの測定信号に基づいて、ツールマーク４４の有無を判定する。このように、渦電流センサ４６を用いることで、ツールマーク４４の有無を簡便に判定することができる。判定工程が終了すると、渦電流センサ４６が引き抜かれて水冷孔２０の外へ退避させられる。

【0038】

Ｓ２０に示す判定工程の判定結果がツールマーク有の場合には、ノズル挿入工程へ移行する（Ｓ２２）。Ｓ２２の処理は、図２のＳ１０の処理と同様であり、ノズル２１が金型１８の背面１８Ｂに設けられた細径の水冷孔２０に挿入される。Ｓ２２の処理が終了すると、第２投射工程へ移行する（Ｓ２４）。

【0039】

Ｓ２４の処理では、図６（Ｂ）に示されるノズル２１が水冷孔２０に挿入され、ノズル３２の先端から金型１８の水冷孔２０の表面のツールマーク４４に向けて圧縮空気と共に投射材が噴射（ショット処理）される。このショット処理は、金型１８の水冷孔２０の内壁の表面におけるツールマーク４４を除去するショット条件で行われる。Ｓ２４の処理が終了すると、図５に示されるショット処理方法を終了する。

【0040】

一方、Ｓ２０に示す判定工程の判定結果がツールマーク無しの場合には、ノズル挿入工程へ移行する（Ｓ２６）。Ｓ２６の処理は、図２のＳ１０の処理と同様であり、ノズル２１が金型１８の背面１８Ｂに設けられた細径の水冷孔２０に挿入される。Ｓ２６の処理が終了すると、第１投射工程へ移行する（Ｓ２８）。

【0041】

Ｓ２８の処理では、例えば、図３（Ｂ）に示されるノズル２１が水冷孔２０に挿入され、エアーと投射材１２との混合流がノズルの先端から水冷孔２０の末端部２０Ａに向けて噴射される。その結果、ショットピーニング処理が水冷孔２０の末端部２０Ａに施される。なお、ノズル２１が当該ノズル２１の軸心周りに回転しながら水冷孔２０に沿って往復移動するようにしてもよい。Ｓ２８の処理が終了すると、図５に示されるショット処理方法を終了する。

【0042】

以上で図５に示されるショット処理方法を終了する。図５に示すショット処理方法を行うことで、ツールマーク４４の有無を確認し、ツールマーク４４が存在する場合には、金型１８の水冷孔２０の内壁の表面におけるツールマーク４４を除去して、ツールマーク４４部分での応力集中を回避することが可能となるので、クラックの発生を防止又は抑制することを効率良く行うことができる。

【0043】

ところで、金型１８の意匠面１８Ａは製品の材料が射出されることによって高温となっている。また、金型１８の水冷孔２０は冷却水が流れることによって低温となっている。その結果、金型１８の意匠面１８Ａと水冷孔２０との間には温度勾配が生じる。特に、本実施形態では、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面１８Ａとの距離が約１ｍｍに設定されているため、該部分における温度勾配は急激なものとなる。その結果、図７（Ａ）に示されるように、水冷孔２０の末端部２０Ａには、引張の応力が生じる（熱応力２２）。この引張の応力（熱応力２２）が水冷孔２０の末端部２０Ａに生じた状態において、該水冷孔の末端部２０Ａが冷却水等の腐食環境下に置かれると、応力腐食割れが該水冷孔２０の末端部２０Ａに生じることが考えられる。

【0044】

そこで、上記の熱応力２２による引張の応力が水冷孔２０の末端部２０Ａに生じた際に、圧縮の残留応力が該水冷孔２０の末端部２０Ａに生じているか否かについての確認を行った。以下、この点について説明する。

【0045】

先ず、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面との距離ｄ、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面との温度差及び金型１８の材料等を考慮して、水冷孔２０の末端部２０Ａに生じる引張の応力（熱応力２２）を計算した。図７（Ｂ）には、この計算によって算出された熱応力２２が示されている（左軸参照）。なお、本実施形態では、金型の材料のヤング率と線膨張係数を乗じたものに、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面１８Ａとの温度差を乗じることによって、熱応力２２を算出している。また、本実施形態では、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面との距離ｄごとに上記の計算を行なった。

【0046】

次いで、ショットピーニング処理が施されることによって、水冷孔２０の末端部２０Ａに生じている圧縮の残留応力を、Ｘ線応力測定装置を用いて測定した。図７（Ｂ）には、この測定装置によって測定された圧縮の残留応力２４が示されている（右軸参照）。なお、圧縮の残留応力２６は、ショットピーニング処理が施される前の状態において、水冷孔２０の末端部２０Ａに生じている残留応力である。また、本実施形態では、sin^２Ψ法によって残留応力の解析を行なったが、他の解析法を用いても良い。

【0047】

このグラフ上において、上記の測定装置によって測定された圧縮の残留応力２４が計算によって算出された熱応力２２を超える値であれば、応力腐食割れは生じ難い。ところで、本実施形態では、水冷孔２０の末端部２０Ａと意匠面１８Ａとの距離が約１ｍｍに設定されているが、図７（Ｂ）によると、測定装置によって測定された圧縮の残留応力２４が計算によって算出された熱応力２２を超える値となることが確認された。

【0048】

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

【0049】

本実施形態のショット処理方法では、先端から投射材１２を投射するノズル２１が細径の水冷孔２０に挿入されることによって、ショットピーニング処理が該水冷孔２０の末端部２０Ａに施される。そのため、ノズル２１の先端から高速度で投射された投射材１２は殆ど減速することなく水冷孔２０の末端部２０Ａに接触する。即ち、本実施形態では、細径の水冷孔２０の末端部２０Ａにて、ショットピーニング処理の効果を充分に得ることができる。

【0050】

また、本実施形態では、一般的な鉄系の投射材と比べて比重の大きい超硬ショット材が用いられている。そのため、ノズル２１の先端から投射された投射材１２の運動エネルギーが一般的な鉄系の投射材が投射された場合と比べて大きくなる。その結果、投射材１２が水冷孔２０の末端部２０Ａに接触することによって、該末端部２０Ａに加わる力が一般的な鉄系の投射材を用いた場合と比べて大きくなる。即ち、本実施形態では、細径の水冷孔２０の末端部２０Ａにて、ショットピーニング処理の効果をより一層得ることができる。

【0051】

さらに、本実施形態では、ノズル２１が当該ノズル２１の軸心周りに回転しながら水冷孔２０に沿って往復移動する。そしてさらに、反射部材３４が取付けられたノズル２１が当該ノズル２１の軸心周りに回転しながら水冷孔２０に沿って往復移動する。そのため、ノズル２１の先端から投射された投射材１２が水冷孔２０の表面における側壁２０Ｂに接触する。その結果、水冷孔２０を金型１８に形成する際に該水冷孔２０の側壁２０Ｂに形成されたツールマークを消すことができる（ツールマークが投射材１２によって潰される）。その結果、本実施形態では、水冷孔２０の側壁２０Ｂに形成されたツールマークを起点として金型１８が破損することを抑制することができる。さらに、投射工程が、ツールマークが均一に消えるまでなされることにより破損の起点が生じないのでより好ましい。

【0052】

また、本実施形態では、図７（Ｂ）に示されたグラフにおいて、水冷孔２０の末端部２０Ａに生じた圧縮の残留応力２４の方が、該水冷孔２０の末端部２０Ａに生じた引張の応力（熱応力２２）よりも高いことが確認された。即ち、本実施形態では、応力腐食割れが水冷孔２０の末端部２０Ａに生じることを抑制することができる。

【0053】

なお、本実施形態では、上記の投射材１２を用いた例について説明してきたがこれに限定されるものではない。先に説明したように、公称硬さがＨＲＡ８９〜９３の超硬合金であれば投射材として用いることができる。どのような投射材を用いるかについては、被処理対象物の硬度等を考慮して適宜設定すればよい。例えば、超硬工具協会（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｃｔｍａ．ｊｐ／）が定める材料分類記号で特定される、ＶＦ−１０，ＶＦ−２０，ＶＦ−３０，ＶＦ−４０，ＶＭ−１０，ＶＭ−２０，ＶＭ−３０，ＶＭ−４０，ＶＣ−４０，ＶＵ−４０等によって形成された投射材を用いることができる。

【0054】

（ショット処理装置）
次に、図８及び図９を用いて、実施形態に係るショット処理装置としてのショットピーニング装置１０について説明する。

【0055】

図８，図９に示されるように、本実施形態に係るショットピーニング装置１０は、被処理対象物である金型１８（図１参照）に投射材１２（図１参照）が投射される投射室２８を内部に備えたフード２７と、この投射室２８の内部に設けられ、金型１８の背面１８Ｂに形成された細径の水冷孔２０にノズル２１を挿入する操作手段としてのロボットアーム３６と、を備えている。このロボットアーム３６の軸受部には、粉塵が該軸受部に入り込むことを抑制するシール材が設けられている。その結果、ロボットアーム３６は粉塵耐久性を有している。また、ショットピーニング装置１０は、投射材１２を貯留するタンク１４と、このタンク１４から供給された投射材１２と０．１〜１．０ＭＰａの圧力の空気とを混合するミキシング部１６と、このミキシング部１６とノズル２１とを繋ぐホース３２と、を備えている。さらに、ショットピーニング装置１０は、投射室２８の下部に形成された凹み部内に溜められたショット処理後の投射材１２及びショット処理の際に発生した粉塵等を搬送する図示しない搬送装置を備えている。また、搬送装置によって運ばれた投射材等は再使用可能な投射材１２とそれ以外の粉塵等に分離されると共に、再使用可能な投射材１２は、再びタンク１４に戻される。

【0056】

ショットピーニング装置１０の投射室２８において、図２，図５に示されるノズル挿入工程、投射工程等が行われる。

【0057】

（本実施形態の作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

【0058】

本実施形態のショットピーニング装置１０では、上記のノズル挿入工程と投射工程を経ることによって、ショットピーニング処理が水冷孔２０に施される。そのため、ノズル２１の先端から高速度で投射された投射材１２は減速することなく水冷孔２０の末端部２０Ａに接触する。即ち、本実施形態では、細径の水冷孔２０の末端部２０Ａにて、ショットピーニング処理の効果が充分に得ることができる。

【0059】

また、本実施形態のショットピーニング装置１０では、ロボットアーム３６が粉塵耐久性を有している。そのため、ショット処理の際に発生した粉塵によって、ロボットアーム３６に作動不良が生じることを防止することができる。

【0060】

なお、本実施形態では、シール材をロボットアーム３６の軸受部に設けることによって、ロボットアーム３６の粉塵耐久性を向上させた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロボットアーム３６をカバー部材で被うことによって、ロボットアーム３６の粉塵耐久性を向上させても良い。さらに、ロボットアーム３６の軸受部の周辺から高圧のエアーを噴出させることによって、粉塵が軸受部に侵入することを抑制した構成としても良い。このように、ロボットアーム３６の粉塵耐久性を向上させる手法については、該ロボットアーム３６が設けられた投射室２８の環境等を考慮して適宜設定すればよい。

【0061】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0062】

１０…ショットピーニング装置（ショット処理装置）、１２…投射材、１４…タンク、１６…ミキシング部、１８…金型、１８Ｂ…背面、２０…水冷孔、２０Ａ…末端部、２０Ｂ…側壁、２１…ノズル、２７…フード、３２…ホース、３４…反射部材、３６…ロボットアーム（操作手段）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】