JP7099389B2 - ショット処理装置及びショット処理装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ショット処理装置及びショット処理装置の制御方法に関する。

高圧気体流にショット材を混合した固気二相流を噴射ノズルより被加工物に向けて噴射することで、ブラスト加工やショットピーニングなどの表面処理をするショット処理装置は広く知られている。ショット処理装置は、高圧ガス発生源からノズルまでの経路中にショット材を圧送して高圧ガスと混合し、固気二相流として噴射するタイプと（直圧式）、ノズル内部で発生した負圧によりショット材をノズル内部に吸引して高圧ガスと混合し、固気二相流として噴射するタイプと（吸引式）、がある。直圧式のショット処理装置は、表面処理を行う能力が高い利点がある。

直圧式のショット処理装置は、高圧ガスの流路にショット材を噴射するノズルまでショット材を圧送するための加圧タンクを備えている。加圧タンクのショット材供給口には、ショット材の供給・停止を行うための弁装置が備えられている。弁装置は、ショット材と直接接触する機会が多いため、可動部分や弁体が破損する恐れがある。その結果、弁装置の動作不良や加圧タンクの密閉性の劣化が生じる恐れがある。

特許文献１には、上下２つのタンク、ショット材の検出皿、上タンクのショット材供給部に設けられる上タンクバルブ、上下のタンク間に設けられる下タンクバルブ、を備えており、検出皿によるショット材の増減の検出に基づいて、上下のバルブを開閉するタイミングを制御して、ショット材を自動供給する装置が開示されている。
この装置では、各バルブを駆動するためのシリンダは直線摺動する構成であり、ショット材の落下通路の直下に設けられている。そのため、各シリンダがショット材と接触するので、動作不良生じたり破損したりするおそれがある。

特許文献２には、直線摺動するシリンダ（アクチュエータ）で球状の弁体を駆動することにより、ショット材の供給量を制御するエアブラスト装置が開示されている。
この装置では、シリンダロッドは、ショット材の落下通路からずれた位置に設けられているが、ショット材が接触する機会が少ないとはいえない。また、弁体がショット材の落下通路の直下にあるので、上述と同様に弁装置の耐久性に問題が生じる恐れがある。

特開昭５７－１５６７０号公報 特開２０１３－１４１７３３号公報

本発明が解決しようとする課題は、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置及びショット処理装置の制御方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一側面は、高圧気体流にショット材を混合してノズルから被加工物に向けて噴射するショット処理装置である。ショット処理装置は、ホッパーと、加圧タンクと、弁装置と、を含む。ホッパーは、ショット材を貯留する。加圧タンクは、ホッパーの下部に連通しており、内部が加圧される。弁装置は、ホッパーと加圧タンクとの連通部に配置されている。弁装置は、弁体及び弁座を含む。弁体が弁座を押す押圧力は、加圧タンク内の圧力より低く設定されている。
このような構成によれば、弁体と弁座との間にショット材が挟まったとしてもその周囲のエアの加圧力のほうが高いので、挟まったショット材を弁体と弁座との間の挟まり状態から効率良く除去できる。従って、弁体や弁座への摩耗を防止することができる。

本発明の一態様においては、弁座は、下方に突出する突起を備える。
このような構成によれば、小さな面積の突状の頭頂部だけが弁体と当接するので、接触面積が小さくなり、ショット材が挟みこむことを抑制できる。結果、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明の一態様においては、突起は、突条である。
このような構成によれば、弁座と弁体との接触面積を少ない面積とすることができるので、弁座と弁体との間にショット材が挟まり難くなり、弁座及び弁体の摩耗等を抑制することができる。

本発明の一態様においては、弁座に当接する弁体の表面が、平坦面である。
このような構成によれば、小さな面積の突状の頭頂部が平坦面とだけ当接するので、確実に接触面積を小さくすることができる。その結果、ショット材が挟みこむ可能性がより小さくなるので、より耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明の一態様においては、突条は、弁座の開口部を囲むように略円形形状である。
このような構成によれば、簡易に突条を形成することができる。

本発明の一態様においては、突条は、弾性体のＯリングである。
このような構成によれば、ショット材の挟みこみを抑制するための突条に、弁座と弁体との密閉手段を兼用させることができるので、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置を安価に提供することができる。

本発明の一態様においては、弁装置は更に弁駆動体機構を備える。弁駆動体機構は、弁体を弁座に当接、又は弁体を弁座から離間する位置に到らせる機構である。弁体駆動機構は、弁体が弁座から離間しているときに、平坦面が略下方を向くように駆動する。
このような構成によれば、上方から流下してくるショット材が平坦面に付着しにくくなるので、挟みこむことを抑制できる。従って、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明の一態様においては、弁体駆動機構は、弁体が弁座から離間しているとき、弁体が、ホッパーから流下するショット材の仮想流域の外に退避するように駆動する。
このような構成によれば、より上方から流下してくるショット材が平坦面に付着しにくくなるので、ショット材の挟みこみを抑制できる。その結果、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明の一態様においては、弁体駆動機構は、弁体を、弁座に当接する位置と、退避する位置との間を、略円弧軌道を描きながら移動させる。
このような構成によれば、円弧軌道を描くように離間／押圧軌道を形成することで、上述した弁体の平坦面を下方に向かせることができる。また、弁体を仮想流域の外に退避させることを、１つのアーム手段で実現させることができる。従って、簡易で安価に耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置を提供することができる。

本発明の別の側面は、ショット処理装置の制御方法である。ショット処理装置は、ホッパーと、加圧タンクと、弁装置と、ノズルと、を含む。ホッパーは、ショット材を貯留する。加圧タンクは、ホッパーと連通している。弁装置は、ホッパーと加圧タンクの連通部に配置されており、連通部を開閉する。ショット処理装置の制御方法は、以下の（１）～（４）を含む。
（１）加圧タンク内を一時的に大気圧に開放すること、
（２）加圧タンク内が大気圧とされたことを検知したときに、弁装置を開いてホッパー内のショット材を加圧タンク内へ流下供給させること、
（３）加圧タンク内にショット材が所定時間及び／又は所定量流下供給されたときに弁装置を閉じること、
（４）弁装置を閉じたときに加圧タンク内を加圧すること、
弁装置による連結部の開閉は、弁装置に含まれる弁体及び弁座を相互に当接させ、それらを相対的に押圧することで行う。そして、加圧タンク内を加圧したときの弁体が弁座を押す押圧力を、加圧タンク内の圧力より低く設定する。
このような構成によれば、弁体と弁座との間にショット材が挟まったとしてもその周囲のエアの加圧力のほうが高いので、挟まったショット材を弁体と弁座との間の挟まり状態から効率良く除去できるので、弁体や弁座への摩耗を防止することができる。

本発明の一態様においては、上記制御方法は、弁装置を開いたときに、弁体をショット材の仮想流域の外に退避させる。
このような構成によれば、上方から流下してくるショット材が弁体に付着しにくくなるので、挟みこむことを抑制できる。従って、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明の一態様においては、上記制御方法は、弁装置を開いたときに、弁体が弁座に当接させる側の面を下方に向くように待避させる。
このような構成によれば、上方から流下してくるショット材が、弁体の弁座に当接させる側の面に付着しにくくなるので、挟みこむことを抑制できる。従って、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置が提供できる。

本発明によれば、耐久性の高い弁装置を備えたショット処理装置及びショット処理装置の制御方法を提供することができる。

本発明の一実施形態として示したショット処理装置の概略構成図である。 図１に示すショット処理装置の要部の側断面図である。 図２のＰ矢印方向から見たショット処理装置の側断面図である。 本発明の実施形態における弁装置の拡大側断面図（ａ）と（ａ）のＡ－Ａ矢視断面図（ｂ）である。 本発明の実施形態における弁装置の作用を説明する図であって、弁装置の拡大側断面図（ａ）と（ａ）のＢ－Ｂ矢視断面図（ｂ）である。 本発明の実施形態における弁装置の作用を説明する図であって、弁装置の拡大側断面図である。 本発明のショット処理装置１の概略的な動作工程を説明するためのフローチャートである。 本発明のホッパーと加圧タンクの連通部の模式的な拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態におけるショット処理装置１の概略構成図である。ショット処理装置１は、ショット材供給のためのホッパー２、ショット材を貯留する加圧タンク４、ホッパー２と加圧タンク４との間に設けられる弁装置３、ノズル１１からのショット材９の噴射によってワーク５を加工する区画を内部に持つキャビネット６、制御部７を備えている。
ホッパー２はショット材を貯留するとともに、当該ホッパー２下方に連通する加圧タンク４に該ショット材を流下供給する。加圧タンク４は、前記ホッパー２から適宜供給された前記ショット材を内部の圧力を上昇させることで、下方と連通する噴射ホース１２に圧送する。
前述したように、ホッパー２と加圧タンク４との間の連通部４ａには、弁装置３が設けられている。また加圧タンク４には、この加圧タンク４を加圧し、ショット材９を圧送するための噴射エアを供給するエア供給口１０を備えているとともに、ショット材９をキャビネット６内のノズル１１まで圧送するための噴射ホース１２に連結されている。
弁装置３は、前記ホッパー２の前記加圧タンク４との連通部４ａを開閉する弁座２８ａ（後述）と、その弁座２８ａの開口部２７（後述）を開閉する弁体４１（後述）とからなり、この弁体４１は、アクチュエータ８（駆動源）によって弁座２８ａ並びに開口部２７を開閉させている。
キャビネット６は、その底部を回収ダクト１３に連結され、回収ダクト１３は、回収した前記ショット材９を前記ワーク５加工により生じた塵埃と分離して循環供給するための機構（図示せず）に連結されている。ここで、噴射エア供給口１０、ノズル１１、噴射ホース１２は、噴射装置１４を構成している。

制御部７は当該ショット材処理装置１の動作を統括しているＣＰＵ、メモリ、各種バスなどからなるマイコンである。
ショット処理装置１の動作は、制御部７によって制御されている。具体的には、制御部７は、ホッパー２から加圧タンク４へのショット材９の供給、弁装置３のアクチュエータ８による開口部の開閉駆動、加圧タンク４への加圧及びショット材９の圧送のためのエア供給口１０の開閉動作及び噴射エア圧の調整、ノズル１１におけるワーク５へのショット材９の噴射制御等、を行う。制御部７は、点線矢印で示したように各被制御部との通信によってショット処理装置１を駆動制御している。

次に、弁装置３の詳細について説明する。図２は、弁装置３の側断面図で、図３は、図２の矢印Ｐ方向からの弁装置３の側断面図である。
弁装置３は、ホッパー２と加圧タンク４との間の連通部４ａに設けられたものである。連通部４ａは、上壁２１、側壁２２、及び、下壁２３で画成される弁体空間２４を有している。弁体空間２４は、上壁２１に形成されたショット材供給口２５と下壁２３に形成された加圧タンクへ４へのショット材落下口２６によって、ホッパー２と加圧タンク４と連通するように設けられている。ショット材供給口２５には、このショット材供給口２５に連通する開口部２７を有する弁座構成部材２８がボルト等によって上壁２１に固定されている。弁座構成部材２８の開口部２７はショット材を加圧タンク４内に落下可能とするものであり、この弁座構成部材２８の開口部２７の周囲の下面は、弁座２８ａとされている。ここで、開口部２７は、弁座２８ａの開口部を構成している。

弁体空間２４内には、ショット材の供給路となるショット材の落下通路（ホッパー２から流下するショット材９の仮想流域）Ｒの側方に設けられた弁支持軸２９に固定されている支持体３０が備えられている。支持体３０は、弁体４１を支持しており、弁支持軸２９の回転によって、支持体３０と弁体４１は、実線で描かれた弁閉塞位置Ｔと２点鎖線で描かれた弁開放位置Ｕとの間で回動可能となっている。弁体４１は、弁座構成部材２８の開口部２７を弁閉塞位置Ｔで閉塞する。弁支持軸２９は、ロータリーアクチュエータ３１の主軸３１ａに連結され、ロータリーアクチュエータ３１の駆動により、円矢印Ｑで示されるように回転駆動される。このとき、弁支持軸２９の中心軸は、支持体３０の回動支点となっている。弁体４１は、その詳細については後述するが、開口部２７を閉塞する位置において、支持体３０に対してバネ４２（付勢部材）により弁座２８ａ方向に付勢されている。
上述した各構成要素のうち、弁座構成部材２８、弁支持軸２９、支持体３０、ロータリーアクチュエータ３１、弁体４１、バネ４２は、弁装置３を構成している。また、弁支持軸２９、支持体３０、ロータリーアクチュエータ３１、バネ４２は、弁体駆動機構３１Ａを構成している。

図４（ａ）は、図２における弁装置３の拡大断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ矢視断面視図である。支持体３０は、駆動アーム４６、支持ホルダ４５、付勢部材ホルダ４３を備えており、駆動アーム４６の基礎部は支持ホルダ４５と共にボルトによって弁支持軸２９に固定されている。

弁体４１は、弁体４１の弁座構成部材２８の弁座２８ａと当接する閉塞面４１ｄの反対側に（図４（ａ）において下方に）突出する円筒状の突出部４１ａを有し、円筒状の突出部４１ａの中心軸を含む内側に円筒状の凹部４１ｂを有している。円筒状の凹部４１ｂは、内径が４１ｂよりもさらに小さい凹部４１ｃを有している。付勢部材ホルダ４３は、弁体４１に形成された円筒状の凹部４１ｂに間隙Ｓをもって位置する径で円筒状に形成されている。付勢部材ホルダ４３は、凹部４１ｂに向かう円筒状の凹部４３ｃを有している。バネ４２は、弁体４１の凹部４１ｃと付勢部材ホルダ４３の凹部４３ｃによって画成される空間に弁体４１と付勢部材ホルダ４３が離間する方向に付勢されるように圧縮されて収納される。

弁体４１には、図４（ａ）において点線で示しているように、長孔４８が形成されている。付勢部材ホルダ４３には、係合孔４４が形成されている。弁体４１と付勢部材ホルダ４３は、弁体４１の長孔４８と付勢部材ホルダ４３の係合孔４４に、係合ピン４７をはめ込むことによって連結されている。この場合、付勢部材ホルダ４３の係合孔４４の径は、係合ピン４７の径より少し小さく形成されており、係合ピン４７を打ち込むことによって密に嵌合されている。弁体４１の長孔４８は、図４（ａ）に点線で示すように楕円をなして係合ピン４７より大きく形成されている。

上記の構成のもとに、弁体４１は、付勢部材ホルダ４３に対し、バネ４２により付勢された状態で係合ピン４７の軸線回りに一定範囲で回動可能である。また、係合ピン４７は、弁体４１の長孔４８に係合させた構成であるから、係合ピン４７の軸線方向の各端部を長孔４８内において移動可能である。このことにより、弁体４１の弁座２８ａに向かう閉塞面４１ｄにおいて、その中心軸Ｗ（図４（ａ）参照）はいずれの方向にも揺動可能である。したがって、閉塞面４１ｄは、この閉塞面４１ｄが接触する弁座２８ａに対して倣うように接触可能となる。

本実施形態においては、弁体４１、弁座構成部材２８は金属等の鋼材で形成されている。弁体４１の閉塞面４１ｄは、平坦面に形成され、鏡面仕上げされている。弁座２８ａには、環状の溝４９ａが形成されており、この溝４９ａにはＯリング４９が嵌合されている。このＯリング４９は、開口部２７を囲むように略円形形状で下方に突出する突条を形成している。

次に、ショット処理装置１の概略的な動作工程について図１と図７を参照して説明する。図７は、ショット処理装置１の概略的な動作工程を説明するためのフローチャートである。
ショット処理装置１において、当初、ホッパー２と連通する弁装置３の開口部２７は閉塞している。噴射エアを供給するエア供給口１０は開かれ、加圧タンク４はショット処理加工が可能なように加圧された状態となっている。ノズル１１からのショット材９の噴射は止まっている。

ショット処理工程がスタートすると（Ｓ００）、ノズル１１からワーク５へのショット材９の噴射が開始され、噴射ホース１２の途中に設けているピンチバルブ（図示せず）のオンオフによってワーク５の加工が継続的に行われる（Ｓ０１）。

加圧タンク４内のショット材９は、ワーク５への加工によって消費される。加圧タンク４内のショット材９の量はセンサー（図示せず）によってモニターされており、規定値以上のショット材９が加圧タンク４内に貯留されている場合（Ｓ０２の条件Ｎｏ）ショット材噴射加工（Ｓ０１）が継続される。加圧タンク４内のショット材９が、規定値以下の量になると（Ｓ０２の条件Ｙｅｓ）、ノズル１１からのショット材９の噴射は停止させられ、エア供給口１０は閉じられる。次いで、加圧タンク４を大気圧に戻すための吸気口（図示せず）が開かれる。次いで、加圧タンク４が大気圧になるまで加圧タンク４に外部の空気が導入される（Ｓ０３）。加圧タンク４が大気圧になると、弁装置３のアクチュエータ８が開駆動され、弁装置３の開口部２７が開口され、吸気口は再び閉じられる（Ｓ０４）。

次に、ホッパー２からショット材９が流下され、弁装置３の開口部２７を通過して加圧タンク４にショット材９が供給される（Ｓ０５）。ショット材９が所定量供給されたかどうかは経過時間又はセンサによってモニターされ、ショット材が所定時間及び／又は所定量の流下供給に満たない場合は（Ｓ０６の条件Ｎｏ）、ショット材の流下は継続される（Ｓ０５）。ショット材が所定時間及び／又は所定量の流下供給に至った場合（Ｓ０６の条件Ｙｅｓ）、ショット材の流下を停止させる（Ｓ０７）。その後、弁装置３のアクチュエータ８が閉駆動され、弁装置３の開口部２７を閉塞させる（Ｓ０８）。次に、エア供給口１０が開かれ、噴射エアが加圧タンク４内に導入される。噴射エアの導入によって、加圧タンク４内が加圧される。このとき噴射エアの圧力は、加圧タンク内の圧力が定められた圧力となり、ショット材圧送機構（図示せず）に充分な圧力が加わるように制御される（Ｓ０９）。加圧タンク４内の圧力とショット材圧送機構への加圧が充分な状態となると、前述した当初の状態にもどる（Ｓ１０）。その後、ショット処理工程スタート（Ｓ００）からの一連の工程が繰り返される。

さらに、上記のような構成を有する弁装置３について、ショット材供給から加圧タンク加圧までの一連の動作を図２、図３、図５、図６を参照して以下に説明する。
上述した当初の状態において、加圧タンク４は大気圧にされており、弁装置３の弁体４１は、図２の２点鎖線Ｕで示すごとく、開口部２７から離間してショット材の落下通路Ｒの側方へ退避する位置に位置決めされている。このようにショット材の落下通路Ｒが上部のホッパー２と開口部２７を通じて連通している状態で、上部のホッパー２からショット材の落下通路Ｒを経て、加圧タンクにショット材が落下供給される。充分なショット材が供給された後、図３のロータリーアクチュエータ３１によって円矢印Ｑの方向に弁支持軸２９が回転し、図２において実線で示された位置Ｔまで支持体３０が移動し、弁体４１が、開口部２７が閉塞される位置に移動する。

この弁体４１と弁座構成部材２８が閉塞位置となった状態の拡大断面図を図５（ａ）に示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ－Ｂ矢視したときのＯリング４９を含む図である。この状態では、弁体４１の閉塞面４１ｄと弁座２８ａは、前述したバネ４２の付勢力によって、弁体４１の閉塞面４１ｄが弁座２８ａに倣うように接触している。この場合、ロータリーアクチュエータ３１は、閉塞面４１ｄを弁座２８ａに押圧する力を付与していない。弁体４１の閉塞面４１ｄが弁座２８ａに接触する力はあくまでもバネ４２の付勢力であって、ロータリーアクチュエータ３１は弁支持軸２９を回転させて弁体４１をバネ４２の付勢力が有効となる位置に位置決めしているだけである。

この状態においては、弁体４１の閉塞面４１ｄと弁座２８ａのＯリング間には、ショット材９が挟まっていることがあり、このような場合には、間隙Ｖが生じている。この状態から加圧タンク４の加圧を開始する。加圧が開始されると、加圧タンク４と連通する図２、図５における弁装置３の弁体空間２４の圧力も上昇してゆき、弁装置の弁体空間２４とホッパー２と連通する弁座構成部材２８の上部の空間５３との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、矢印ｄに示すごとく弁体空間２４から間隙Ｖに向かって空気の流れが生じる。この空気の流れによって、間隙Ｖに挟まっているショット材９の一部が矢印ｅに示すごとくホッパー２と連通する空間５３に向けて吹き飛ばされる。間隙Ｖに挟まっているショット材９の一部が吹き飛ばされることによって、間隙Ｖはさらに狭まり、弁体空間２４と空間５３との圧力差が拡大し、矢印ｄの空気の流速もさらに加速し、矢印ｅのように流出するショット材９もどんどん増えて、最終的には、間隙Ｖに挟まっているショット材９がすべて吹き飛ばされる。
上記動作が可能となるように、バネ４２の付勢力が、開口部２７の閉塞動作時において弁体４１と弁座２８ａとの間に挟まったショット材９を加圧タンク４内の加圧空気が開口部２７側へ流動させる押圧力に設定されている。

図６は、図５（ａ）の間隙Ｖの間に挟まったショット材９がすべて吹き飛ばされて、間隙Ｖがなくなった状態を示している。この状態になると、弁体４１の閉塞面４１ｄと弁座２８ａは、加圧タンク４と連通する空間２４の矢印Ｆで示した圧力の力によって隙間なく接触する。それと同時に、矢印Ｆの圧力は、Ｏリング４９を押圧して加圧タンク４の密閉性が保たれた状態となり、加圧タンク４を所望の圧力まで加圧することができる状態となる。

図８は、本発明のホッパー２と加圧タンク４の連通部４ａの模式的な拡大断面図である。加圧タンク４内には、図２と同様に、支持体３０と弁体４１が、実線で描かれた弁閉塞位置Ｔと２点鎖線で描かれた弁開放位置Ｕが示されている。ホッパー２の内部には、ホッパー２内の加圧タンク４の近傍の下部空間８１とその上部に位置する上部空間８２とを隔てる隔壁８３が設けられている。ホッパー２の上部空間８２には、ショット材９が貯留されている。隔壁８３には、ショット材を加圧タンク４へ流下するための流下口８４が設けられている。流下口８４には、この流下口８４を閉塞、又は開口するバタフライバルブ８５が備えられ、実線で描かれた閉塞位置Ｃと２点鎖線で描かれた開口位置Ｄの間で駆動される。

ショット材９を流下させるときには、支持体３０と弁体４１は、弁開放位置Ｕに位置決めされ、バタフライバルブ８５は、開口位置Ｄに駆動され、ショット材９が加圧タンク４へ流下される。ショット材９の流下を停止するときは、まず、バタフライバルブ８５が閉塞位置Ｃに駆動され、支持体３０と弁体４１は、弁閉塞位置Ｔに位置決めされる。このとき前述したように、弁体４１は、バネ４２の付勢力によって、弁座２８ａへ付勢された状態であり、弁体４１と弁座２８ａの間には、ショット材９が挟まっている。この状態から、加圧タンク４を加圧することによって、点線矢印８６に示すようにショット材９をホッパー２側へ吹き飛ばす。ホッパー２には、下部空間８１が備えられているので、ショット材９をこの下部空間８１へ吹き飛ばすことができる。

以上述べたように、本実施形態のショット処理装置１の弁装置３は、弁体４１の閉塞位置において、バネ４２の付勢力で、弁体４１の閉塞面４１ｄが弁座２８ａに倣うように接触するので、弁体４１の閉塞面４１ｄと弁座２８ａの間にショット材９が挟まっても、加圧タンク４の加圧によって挟まったショット材９を開口部２７を経てホッパー２側の空間に吹き飛ばすことができる。

ショット材９を吹き飛ばすときの閉塞面４１ｄの弁座２８ａへの押圧力は、バネ４２のみの弱い押圧力なので、ショット材９の閉塞面４１ｄと弁座２８ａの間の移動によっては、閉塞面４１ｄと弁座２８ａに摩耗が生じづらい。また弁体４１や弁座構成部材２８は、金属等の鋼材で形成されるので、摩耗に強い耐久性の高い弁装置３を構成することができる。例えば、閉塞面４１ｄには、耐摩耗性に優れた硬質クロムメッキを施してもよい。

弁座構成部材２８は、開口部２７を囲んで下方に突出する突条を備え、弁体４１の弁座２８ａに向かう閉塞面４１ｄが平坦面で形成されているので、弁体４１と弁座構成部材２８とは線接触している。すなわち、加圧タンク４を加圧して、弁体４１と弁座構成部材２８の隙間に挟まったショット材９を吹き飛ばすことが容易に可能となる。また弁体４１の閉塞面４１ｄは、鏡面処理されているので、ショット材９との摩擦抵抗を減らし、弁体４１と弁座構成部材２８の隙間に挟まったショット材９をさらに吹き飛ばしやすくすることができる。

また、支持体３０は、開口部２７の下方に形成されるショット材の落下通路Ｒの側方に回動支点を有して回動自在に弁支持軸２９に支持され、弁体４１が開口部２７を閉塞する位置と開口部２７から離間してショット材の落下通路Ｒの側方へ退避する位置との間を回動自在とされ、略円弧軌道を描きながら移動させることができる。弁体４１が開口部２７から離間する位置にあるとき、弁体４１は、ショット材の落下通路Ｒの側方へ退避する位置にあり、弁体４１の閉塞面４１ｄが略下方を向くように位置決めされている。このことにより、弁装置３の上方にあるホッパー２からショット材の落下通路Ｒを経て、圧力タンク４へショット材９を落下供給する際に、弁体４１にショット材９が付着するのを回避でき、弁体４１により開口部２７を閉塞する際に弁体４１及び弁座２８ａに付着するショット材９を減少させて、より弁座２８ａ、弁体４１の摩耗を防ぐことができる。

また、弁体４１を閉塞位置Ｔと開口位置Ｕに弁体４１を支持している支持体３０を移動させる駆動源はロータリーアクチュエータ３１によって行われている。ロータリーアクチュエータ３１は、回転摺動する駆動源であるため、摺動面がシール材の中に覆われている。そのため直線摺動するシリンダーアクチュエータと比較して、摺動面がショット材に晒されることがないため、シール材の摩耗を防ぐことができる。

従って、本実施形態のように構成された弁装置３を備えることによって、加圧タンク４に耐久性の高い弁装置３を備えたショット処理装置１を提供すること可能となる。
なお、上記の実施形態においては、弁座２８ａにＯリングを設けるように構成したが、Ｏリングを設けることなく、弁座２８ａに直接環状の突出部を設けるようにしてもよく、要は、弁座２８ａと弁体４１の閉塞面４１ｄの接触面積を少なくするために弁座２８ａに突起を設けるようにすれば良い。

また、上記の実施形態においては、加圧タンク４に加圧する前の弁体４１の閉塞位置において、弁体４の閉塞面４１ｄと弁座２８ａは、接触するように記載したが、これに限定されず、加圧タンク４の加圧によって、弁体４１と弁座２８ａの隙間に空気の流れが生じ、弁体４１と弁座２８ａの間に挟まったショット材９が加圧タンク４の外部に流動するような間隙であれば接触していなくても良い。
また、上記の各構成に代えて、弁体４１の閉塞面４１ｄにより弁座２８ａを閉塞した状態において、閉塞面４１ｄと弁座２８ａとの間に挟まれたショット材９が開口部２７へ流動するのであれば、ロータリーアクチュエータ３１の駆動力によって、弁体４１を弁座２８ａに押圧する構成としてもよい。

以上説明したように、上記のショット処理装置１は、ホッパー２から弁装置３を介して加圧タンク４内へショット材９を供給し、その後、弁体４１を弁座２８ａに当接させ、押圧することによって弁装置３を閉じて、加圧タンク４内を加圧するようにした装置である。
そしてこのショット処理装置の制御方法としては、前記加圧タンク４内を一時的に大気圧に開放すること、前記加圧タンク４内が大気圧とされたことを検知したときに、前記弁装置３を開いて前記ホッパー２内のショット材９を前記加圧タンク４内へ流下供給させること、前記加圧タンク４内に前記ショット材９が所定時間及び／又は所定量流下供給されたときに前記弁装置３を閉じること、前記弁装置３を閉じたときに前記加圧タンク４内を加圧すること、を含み、前記加圧タンク４内を加圧したときの前記弁体４１が前記弁座２８ａを押す押圧力を、前記加圧タンク４内の圧力より低く設定することにより、前記弁体４１と前記弁座２８ａとの間に挟まったショット材９を前記加圧タンク４内の加圧空気が前記ホッパー２側へ流動させることを採用することができる。
このショット処理装置の制御方法により、弁体と弁座との間にショット材が挟まったとしてもその周囲のエアの加圧力のほうが高いので、挟まったショット材を弁体と弁座との間の挟まり状態から効率良く除去できるので、弁体や弁座への摩耗を防止することができる。

（変形例）
次に、図４（ａ）を参照して本実施形態の変形例について説明する。本変形例が上記実施形態と異なる点は、本変形例では、図４（ａ）において２点鎖線で示される、開口部２７に向けて圧縮空気を吹き付けるノズルＨを備える点である。ノズルＨは、加圧タンク４の加圧と同時に図５（ａ）における間隙Ｖに圧縮空気を吹き付け、弁体４１と弁座構成部材２８の間に挟まったショット材９を吹き飛ばす効果を増幅させることができる。
この変形例は、ノズルＨによって、間隙Ｖに圧縮空気を吹き付け、弁体４１と弁座構成部材２８の間に挟まったショット材９を吹き飛ばす補助をする点以外は上記実施形態と同様の動作によってショット処理装置の駆動が行われ、上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。

（実施形態の補足説明）
上記実施形態のショット処理装置は、ブラスト加工の為の装置であってもショットピーニングの為の装置であってもよい。更には、ショット材を被加工面に噴射・衝突させて、ショット材由来の皮膜を形成するための装置であってもよい。

ショット材は、鉄系及び非鉄金属系のショット及びカットワイヤ及びグリッド、セラミックスの粒子（例えば、アルミナや炭化珪素やジルコン等）、ガラスの粒子、樹脂の粒子（例えば、ナイロン樹脂やメラミン樹脂やユリア樹脂等）、植物種子を粉砕した粒子（例えば、クルミやピーチ等）、等が挙げられ、上記実施形態におけるショット材は特に限定されない。また、これらの例示のうち、セラミックスの粒子など研削能力の高い粒子をショット材とした場合、従来の弁装置ではショット材が挟み込むと、動作不良や加圧タンクの密閉性の劣化が顕著となるので、上記実施形態の構成を特に好適に用いることができる。

１ ショット処理装置
２ ホッパー
３ 弁装置
４ 加圧タンク
４ａ 連通部
９ ショット材
２７ 開口部
２８ａ 弁座
４１ 弁体
４９ Ｏリング
Ｒ ショット材の落下通路（ホッパーから流下するショット材の仮想流域）

Claims (12)

1. 高圧気体流にショット材を混合してノズルから被加工物に向けて噴射するショット処理装置であって、
   前記ショット処理装置は、ショット材を貯留するホッパーと、
   前記ホッパーの下部に連通する加圧タンクと、
   前記ホッパーと前記加圧タンクの連通部に配置され、弁体および弁座を含む弁装置と、
   前記弁装置を閉じたときに前記加圧タンク内を定められた圧力に加圧するように制御する制御部と、
   を具備し、
   前記弁装置は、その閉じ動作時に前記弁体が前記加圧タンク側から前記弁座を押圧するように構成され、
   前記弁装置が閉じられ前記加圧タンク内が加圧されたときの前記弁体が前記弁座を押す押圧力は、前記弁体と前記弁座との間に挟まったショット材を前記加圧タンク内の加圧空気が前記ホッパー側へ流動させることができるように設定されていることを特徴とするショット処理装置。
2. 前記弁座は、下方に突出する突起を備えることを特徴とする請求項１に記載のショット処理装置。
3. 前記突起は、突条であることを特徴とする請求項２に記載のショット処理装置。
4. 前記弁座に当接する前記弁体の表面が、平坦面であることを特徴とする請求項３に記載のショット処理装置。
5. 前記突条は、前記弁座の開口部を囲むように略円形形状であることを特徴とする請求項３又は４に記載のショット処理装置。
6. 前記突条は、弾性体のＯリングであることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のショット処理装置。
7. 前記弁装置は前記弁体を前記弁座に当接、又は前記弁体を前記弁座から離間する位置に到らせる弁体駆動機構を更に備え、該弁体駆動機構は、前記弁体が前記弁座から離間しているときに、前記平坦面が略下方を向くように駆動することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のショット処理装置。
8. 前記弁体駆動機構は、前記弁体が前記弁座から離間しているとき、前記弁体が、前記ホッパーから流下するショット材の仮想流域の外に退避するように駆動することを特徴とする請求項７に記載のショット処理装置。
9. 前記弁体駆動機構は、前記弁体を、前記弁座に当接する位置と、前記退避する位置との間を、略円弧軌道を描きながら移動させることを特徴とする請求項７又は８に記載のショット処理装置。
10. ショット材を貯留するホッパーと、前記ホッパーと連通された加圧タンクと、前記ホッパーと前記加圧タンクの連通部に配置された弁装置であって前記連通部を開閉する弁装置と、前記加圧タンクより高圧気体流に圧送された前記ショット材を被加工物に向けて噴射するノズルと、を含むショット処理装置の制御方法であって、
    前記加圧タンク内を一時的に大気圧に開放すること、
    前記加圧タンク内が大気圧とされたことを検知したときに、前記弁装置を開いて前記ホッパー内のショット材を前記加圧タンク内へ流下供給させること、
    前記加圧タンク内に前記ショット材が所定時間及び／又は所定量流下供給されたときに前記弁装置を閉じること、
    前記弁装置を閉じたときに前記加圧タンク内を定められた圧力に加圧すること、を含み、
    前記弁装置による前記連通部の閉じ動作は、前記弁装置に含まれる弁体及び弁座を相互に当接させ、前記弁体を前記加圧タンク内部から前記弁座に押圧することで行い、
    前記弁装置が閉じられ前記加圧タンク内が加圧されたときの前記弁体が前記弁座を押す押圧力を、前記弁体と前記弁座との間に挟まったショット材を前記加圧タンク内の加圧空気が前記ホッパー側へ流動させることができるように設定することを特徴とするショット処理装置の制御方法。
11. 前記弁装置を開いたときに、前記弁体が前記弁座に当接させる側の面を下方に向くように待避させることを特徴とする請求項１０に記載のショット処理装置の制御方法。
12. 前記弁装置を開いたときに、前記弁体を前記ショット材の仮想流域の外に退避させることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のショット処理装置の制御方法。

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