(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定方向に延びるように構造体に形成された溝部の曲面にレーザ光を照射し、前記溝部の曲面に圧縮残留応力を付与する加工を行うレーザピーニング装置であって、
レーザ光を照射し光軸のある平面内を可動可能な照射ヘッドと、前記レーザ光を前記溝部の曲面に向けて反射させる反射ミラーと、前記レーザ光の焦点位置を前記溝部の表面に沿って変更する手段と、を有し、前記溝部の延びる方向に移動可能なレーザ照射装置と、
前記構造体に着脱可能に固定され、前記レーザ光の照射距離を一定に保った状態で前記溝部が延びる方向への前記レーザ照射装置の移動を前記溝部と同じ軌道で案内する走行案内台と、
前記溝部の曲面上のレーザ焦点を含む領域に液体を供給する送液手段と、
を備えたことを特徴とするレーザピーニング装置。
【請求項２】
鞍型の動翼取付構造を有するタービンのディスクの外周部を施工対象とし、前記動翼取付構造の嵌合部に形成され前記ディスクの周方向に延びる溝部にレーザ光を照射し、特定領域内にある前記溝部の曲面に圧縮残留応力を付与する加工を行うレーザピーニング装置であって、
レーザ光を照射する照射ヘッドと、前記レーザ光を前記溝部の曲面に向けて反射させる反射ミラーと、前記レーザ光の焦点位置を前記溝部の表面に沿って変更する手段と、を有し、前記ディスクの周方向に移動可能なレーザ照射装置と、
前記嵌合部に着脱可能に固定され、前記レーザ光の照射距離を一定に保った状態で前記ディスクの周方向への前記レーザ照射装置の移動を案内する走行案内台と、
前記溝部の曲面上のレーザ焦点を含む領域に液体を供給する送液手段と、
を備えたことを特徴とするレーザピーニング装置。
【請求項３】
前記照射ヘッドの保持部は、前記照射ヘッドを前記ディスクの半径方向に移動させ、前記反射ミラー上の入射位置を変更するヘッド直動機構を有することを特徴とする請求項２に記載のレーザピーニング装置。
【請求項４】
前記照射ヘッドの保持部は、前記ディスクと垂直な平面内で回動可能に支持される前記照射ヘッドを回動させ、前記反射ミラーに対するレーザ光の入射角を変更するヘッド回動機構を有することを特徴とする請求項２または３に記載のレーザピーニング装置。
【請求項５】
前記照射ヘッドと接続されるレーザ発振部は、前記照射ヘッドが平行移動または回動した場合に前記溝部の表面に焦点が結ばれるように調整するレーザ光調整手段を有することを特徴とする請求項３または４に記載のレーザピーニング装置。
【請求項６】
施工対象となる溝部の特定領域は、前記鞍型部に形成された切欠き部に埋め込まれる止め翼の両側に隣接する動翼を含む２枚以上の動翼群が固定される範囲内の溝であり、前記走行案内台は、前記溝部の特定領域をカバーする長さを有することを特徴とする請求項２に記載のレーザピーニング装置。
【請求項７】
前記切欠き部には、前記鞍型部と同型で前記溝部を断絶させずに連続させる鞍型模擬体が埋め込まれることを特徴とする請求項６に記載のレーザピーニング装置。
【請求項８】
前記レーザ照射装置は、前記走行案内台に沿って自走するための駆動機構を備えることを特徴とする請求項２に記載のレーザピーニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば、蒸気タービンの動翼嵌合部などの表面に圧縮残留応力を付与するレーザピーニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、ロータ側のディスクの周方向に多数本が植設された動翼群と、タービンの車室側に固定された静翼群とから構成されている。この動翼群と静翼群の組み合わせ一対でタービン段落は形成されている。このタービン段落がロータの軸方向に複数段設置されることで、蒸気タービンにおける蒸気通路部が形成されている。
【０００３】
蒸気タービンの運転中には、動翼に大きな遠心力が作用する。このため、動翼をディスクに結合する構造には、大きな遠心力に耐えうるように、鞍型構造、クリスマスツリー構造、Ｔ型構造、フォーク型構造等が採用されている。これらの取付構造は、動翼の根本部の形状および動翼の挿入方向に違いがある。
【０００４】
ここで、図１０乃至図１３を参照しながら、動翼をディスクに取り付ける鞍型構造について説明する。図１０は、蒸気タービンのタービン動翼１とディスク２の鞍型嵌合構造を示す断面図である。図１１は、蒸気タービンのディスク２の外周部に形成されている鞍型部３を示す斜視図である。
【０００５】
鞍型部３は、ディスク２の外周部全体に亘って形成されている断面山形の構造である。この鞍型部３は、その円板、外周部全周にわたり溝部４が形成されている。これらの溝部４は、ディスク２の同心円上に設けられている。図１１に示されるように、鞍型部３の一部分には、切欠き部５が設けられている。この切欠き部５は、タービン動翼１のフック部１ａを鞍型部３に嵌合させるのに利用される。
【０００６】
タービン動翼１のフック部１ａは、鞍型部３の横断面形状に対応した凹部を有している。タービン動翼１のフック部１ａを切欠き部５に入れた後、ディスク２の周方向にスライドさせれば、フック部１ａを鞍型部３に嵌合させることができる。このようにタービン動翼１の群翼は、鞍型部３に沿ってスライドさせて、所定位置に植え込まれる。
【０００７】
タービン動翼１のフック１ａと、ディスク２の鞍型部３とは嵌合し合っている。したがって、蒸気タービンの運転中には、回転に伴ってタービン動翼１に遠心力が作用し、鞍型部３には大きな力が加わることになり、具体的には、鞍型部３の溝部４で遠心力を受け止めている。また、ディスク２の鞍型部３は、大きな遠心力が作用するだけでなく、入り込んだ蒸気中に含まれるＮａ、Ｃｌなどによる腐食生成物が蓄積されやすい部位でもある。このようなことから、ディスク２の鞍型部３には、経年変化によって応力腐食割れが生じることがある。
【０００８】
従来から、応力腐食割れの進展を抑制するためには、その表面に圧縮残留応力を付与することが効果的であることが知られている。  
例えば、特許文献１では、蒸気タービンの動翼取付用溝部において、その表面にショットピーニングを施して圧縮残留応力を付与する方法が提案されている。
【０００９】
近年、タービン動翼１をディスク２に取り付ける構造が鞍型構造の場合、特定の部位に大きな遠心力が作用し、そこに応力腐食割れが集中して発生する事例があり、問題となっている。  
ここで、図１２は、切欠き部５における止め翼６の取付構造を示す図、図１３は、フックを有する動翼と止め翼の違いを示す図である。鞍型部３にフック１ａが嵌合しているタービン動翼１では、遠心力を溝部４で受けているが、止め翼６は切欠き部５に被さるように取り付けられているので、フック１ａと鞍型部３とは嵌合する構造にはなっていない。
【００１０】
止め翼６の場合、その両側に隣接しているタービン動翼１Ａ、１Ｂにピン８を介して固定される。タービン運転中には、止め翼６を含めすべてのタービン動翼１に等しく遠心力は作用する。
【００１１】
ところが、止め翼６にかかる遠心力は、ピン８で連結されている隣接したタービン動翼１Ａ、１Ｂにかかり、鞍型部３の溝部４で受けることになる。つまり、隣接したタービン動翼１Ａ、１Ｂのフックが嵌合している溝部４の領域に限って、他の領域よりも大きな力が加わることになる。実際に、溝部４のこのような領域に生じた応力腐食割れの事例が報告されている。
【００１２】
このような鞍型部３の特定領域の溝部４に発生する応力腐食割れを防止するには、ショットピーニング等を施して、圧縮在留応力を付与しておくことが有効であると考えられる。蒸気タービンの新設時には、そのような補強は容易である。
【００１３】
ところが、すでに稼働中の蒸気タービンで、ショットピーニング等による補修を実施する場合には、既にタービン動翼１が取り付けられているため、以下のような問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１９９３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
大部分のタービン動翼１を植え込んだままの状態で、止め翼６に隣接するタービン動翼１Ａ、１Ｂのフックが係合している範囲に限定して溝部４にショットピーニングを施工する場合、少なくとも止め翼６と、それに隣接するタービン動翼１Ａ、１Ｂは取り外して施工が行われることになる。
【００１６】
ショットピーニングの場合、投射材を施工部の表面に高速で衝突させるが、その投射材が植え込んだままのタービン動翼１のフックと溝部４の隙間に入りこみ、その除去が困難になるという問題がある。
【００１７】
本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、例えば、タービン動翼をディスクに取り付ける鞍型構造のような構造体で、しかも狭く限定された領域であっても、レーザ光を表面に照射するレーザピーニングの施工を可能にし、その表面に圧縮残留応力を付与することができるようにしたレーザ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】
【００１８】
前記の目的を達成するために、本発明の実施形態によるレーザピーニング装置は、特定方向に延びるように構造体に形成された溝部の曲面にレーザ光を照射し、前記溝部の曲面に圧縮残留応力を付与する加工を行うレーザピーニング装置であって、レーザ光を照射し光軸のある平面内を可動可能な照射ヘッドと、前記レーザ光を前記溝部の曲面に向けて反射させる反射ミラーと、前記レーザ光の焦点位置を前記溝部の表面に沿って変更する手段と、を有し、前記溝部の延びる方向に移動可能なレーザ照射装置と、前記構造体に着脱可能に固定され、前記レーザ光の照射距離を一定に保った状態で前記溝部が延びる方向への前記レーザ照射装置の移動を前記溝部と同じ軌道で案内する走行案内台と、前記溝部の曲面上のレーザ焦点を含む領域に液体を供給する送液手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、蒸気タービンのディスクの鞍型構造のような構造体で、しかも狭く限定された領域であっても、レーザ光を表面に照射するレーザピーニングの施工を可能にし、その表面に圧縮残留応力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態によるレーザピーニング装置を正面の方から示す斜視図である。
【図２】図１とは反対側からレーザピーニング装置を見た斜視図である。
【図３】実施形態によるレーザピーニング装置が設置されているディスクのタービンロータ軸方向の断面を示す図である。
【図４】図３におけるＡ部を拡大して照射ヘッドを示す図である。
【図５】実施形態によるレーザピーニング装置を背面から示す図である。
【図６】レーザピーニング装置が備えるレーザ発振部を示すブロック構成図である。
【図７】レーザピーニング装置が備える送液部の構成を示すである。
【図８】ヘッド直動機構による照射ヘッドの位置変化と、溝部の曲面での焦点位置の変化を示す図である。
【図９】ヘッド回転機構による照射ヘッドの位置変化と、溝部の曲面での焦点位置の変化を示す図である。
【図１０】蒸気タービンのタービン動翼とディスクの鞍型嵌合構造を示す断面図である。
【図１１】蒸気タービンのディスクの外周部に設けられている鞍型部を示す斜視図である。
【図１２】鞍型嵌合構造における止め翼の取付構造を示す図である。
【図１３】鞍型植込み部を有する動翼のうち、フックを有する動翼と止め翼の違いを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明によるレーザピーニング装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。  
図１は、加工対象である蒸気タービンのディスクに設置された本実施形態によるレーザピーニング装置を正面の方から示す斜視図である。図２は、図１とは反対側からレーザピーニング装置を見た斜視図である。図３は、レーザピーニング装置が設置されているディスク２のタービンロータ軸方向の断面を示している。
【００２２】
この実施形態では、タービン動翼をディスクに植え込む鞍型構造の溝部の表面を加工対象としている。鞍型構造は、図１１に示したものと同様であり、同一の構成要素には同一を付してその詳細な説明は省略する。図１乃至図３では、３つのタービン段落のディスク２が図示されている。タービン動翼１は、フックのみが図示されている
図１乃至図３において、参照番号２０はレーザピーニング装置を示す。このレーザピーニング装置２０は、大きく分けると、レーザ照射装置２１と、このレーザ照射装置２１が移動可能に配置され、その移動の案内部を有する走行案内台２２と、から構成されている。
【００２３】
まず、走行案内台２２から説明する。  
この走行案内台２２の走行案内台本体２３の正面側下部は、ディスク２の外周部に形成されている鞍型部３に倣った形状になっている下縁部２３ａを有している。図３に示されるように、走行案内台本体２３の下縁部２３ａは、鞍型部３の片側に係合するようになっている。
【００２４】
走行案内台本体２３の背面側には、２箇所にクランプシリンダ２４が設けられている(図２参照)。このクランプシリンダ２４のピストンロッドには、押駒２５が取り付けられている。この押駒２５は、鞍型部３の凹凸形状に対応する形状をもっており、クランプシリンダ２４が押駒２５を鞍型部３に押し付けることで、鞍型部３を下縁部２３ａとで挟持し、走行案内台本体２３を鞍型部３に安定した状態で固定することができる。
【００２５】
図１に示されるように、走行案内台本体２３の正面には、レーザ照射装置２１の移動を案内するガイドレール２６が取り付けられている。このガイドレール２６は、ディスク２と同心円の円弧軌道をなすようになっている。レーザ照射装置２１には、ガイドレール２６に摺動可能に係合するガイドブロック２８が取り付けられている。また、レーザ照射装置２１は、自走用の駆動モータ３０を備えている。走行台本体２３には、ガイドレール２６に沿うように、円弧状のラック３１が取り付けられている。図３に示されるように、駆動モータ３０に取り付けられているピニオン歯車３２は、ラック３１と噛み合うようになっている。したがってピニオン歯車３２が回転すると、レーザ照射装置２１は、ガイドレール２６を案内にして、ディスク２の周方向に移動することができる。なお、図１において、ガイドレール２６の両端には、レーザ照射装置２１の脱落を防止するストッパ３３が取り付けられている。
【００２６】
次に、レーザ照射装置２１が備えている照射ヘッド３６の構成について説明する。  
ここで、図４は、図３におけるＡ部を拡大して照射ヘッド３６を示す図である。図４において、参照番号４０は、レーザ照射装置２１のハウジングを示している。  
照射ヘッド３６は、集光ユニット３７を有し、光ファイバー３８により導光されたレーザ光を集光ユニット３７で集光して、先端部から反射ミラー４２に向けて照射する。反射ミラー４２は、ハウジング４０に固定されている。光ファイバー３８は、図６に示されるレーザ発振部(詳細は後述する)と接続されている。照射ヘッド３６の先端部付近には、鞍型部３の溝４に向けて水が噴出される図示されないノズルが配置されている。ノズルには、図７に示されるような送液部(詳細は後述する)から水が供給される。
【００２７】
照射ヘッド３６は、鞍型部３の溝部４に向けてレーザ光を照射できるように、次のような姿勢でハウジング４０の内側に配置されている。  
ここで、図４において、照射ヘッド３６と反射ミラー４２、溝部４との位置関係を特定するために、次のように方向が定義される。Ｘ軸は、タービンロータの軸方向を示しており、Ｙ軸はディスク２の半径方向を示す。溝部４は、ディスク２の円周方向に延びている。
【００２８】
照射ヘッド３６の光軸は、常に、Ｘ−Ｙ平面上にある。反射ミラー４２は、平面ミラーで構成され、その反射面は、Ｘ軸と平行でかつＹ軸に垂直な平面内にある。入射するレーザ光および反射したレーザ光は、Ｘ−Ｙ平面上にある。  
この実施形態によるレーザ照射装置２１は、ディスク２の円周方向に移動しながら、照射ヘッド３６からレーザ光が照射されるが、走行案内台２３上で正確に移動が案内されるため移動行程のどの位置にあっても、照射ヘッド３６から溝部４までの照射距離は変化せずに一定であり、溝部４の表面に焦点を結ぶようになっている。
【００２９】
このような照射ヘッド３６は、図４に示されるように、ディスク２の半径方向（Ｙ軸方向）に移動可能な照射ヘッドホルダ４４に保持されている。この実施形態の場合、照射ヘッド３６をＹ軸方向に平行移動させるヘッド直動機構がハウジング４０に次のように設けられている。この移動は、反射ミラー４２に入射するレーザ光の入射位置を変え、反射したレーザ光が溝部４の曲面に結ぶ焦点位置を変えるためである。
【００３０】
ハウジング４０には、ボールねじ軸４５がＹ軸と平行に軸受４６ａ、４６ｂによって支持されている。照射ヘッドホルダ４４には、ボールねじ軸４５に螺合しているボールナット４７が固定されている。
【００３１】
ボールねじ軸４５は、直動駆動用サーボモータ４８によって駆動され、照射ヘッドホルダ４４は、ガイドレール４９に案内されながらＹ軸と平行に移動することができる。この場合、直動駆動用サーボモータ４８は、図示されない制御装置によって制御される。照射ヘッド３６は、Ｙ軸方向の行程内の任意の位置に精密に位置決めすることが可能である。
【００３２】
実施形態によるレーザ照射装置２１の場合、上述したヘッド直動機構に加えて、さらに、照射ヘッド３６を回転させヘッド回転機構が次のように設けられている。このヘッド回転機構は、反射ミラー４２に入射するレーザ光の入射角を変えることによって、反射したレーザ光が溝部４の曲面に結ぶ焦点位置を変えるための機構である。  
図４において、照射ヘッド３６は、照射ヘッドホルダ４４に軸５０を介して回転可能に支持されている。図５に示されるように、ハウジング４０には、照射ヘッド３６を回転させる回転駆動モータ５２が設けられている。この場合、照射ヘッド３６は、Ｘ−Ｙ平面内を回転するようになっている。回転駆動モータ５２は、図示されない制御装置によって制御され、入射角を精密に制御することが可能である。
【００３３】
次に、レーザピーニング装置２０が備えているレーザ発振部の構成を図６に示す。  
レーザ発振部は、パルスレーザを発生するレーザ発振器６０と、レーザ発振器６０から出力されたレーザ光が導入され、その波形を成形するレーザ光調整部６２と、を備えている。レーザ光調整部６２は、ミラー、レンズ、バッフルなどから構成されている。レーザ光調整部６２は、照射ヘッド３６が平行移動または回転しても、溝部４の曲面に焦点が結ばれるように、レーザ光を整形してから、照射ヘッド３６に出力する。
【００３４】
レーザピーニング加工では、溝部４の施工対象範囲に水を供給する必要がある。そこで、図７にレーザピーニング装置の送液部の構成を示す。  
この送液部は、水の貯められた貯液槽６４と、貯液槽６４の水を管を通じて施工対象範囲に供給するポンプ６５と、を備えている。貯液槽６４には、水から不純物を除去し、レーザ光の減衰を防止するため、不純物のない水を確保するためのフィルタ装置６６が設けられている。なお、送液部で用いる水は、アルカリイオン水やアンモニア水といったアルカリ性の液体を用いることにより、タービン動翼１やディスク２に錆が発生するの防止するようにしてもよい。
【００３５】
本実施形態によるレーザピーニング装置は、以上のように構成されるものであり、次に、ディスク２の鞍型部３に形成された溝部４の曲面にレーザピーニングを施工する工程との関連において、その作用および効果について説明する。なお、本実施形態は、既設の蒸気タービンにおいて、溝部４の曲面にレーザピーニングを施すことで、圧縮残留応力領域を形成する施工例である。  
まず、ディスク２の鞍型部３にレーザピーニングを施す範囲について、図１を参照して説明する。  
図１において、図１２に示した止め翼６を取り外すと、止め翼６が固定されていたところには切欠き部５がある。切欠き部５の両側にあったタービン動翼群のうち、例えば、3~４箇所のタービン動翼１が取り外される。施工範囲は、タービン動翼１が取り外された範囲にある溝部４の曲面である。図１では、蒸気タービンの３つの段落が示されているが、これからレーザピーニングが実施されるのは、中央にある段落である。
【００３６】
施工範囲では、走行案内台２２が鞍型部３に固定される。このとき、図２に示されるように、切欠き部５には、鞍型模擬体７０を嵌めることで隙間を埋めておく。この鞍型模擬体７０は、鞍型部３と同じ形状を有しており、溝部４は鞍型模擬体７０を介して連続するようになっている。
【００３７】
そこで、レーザ光を溝部４に照射しながら、レーザ照射装置２１をディスク２の周方向に移動させ、レーザピーニングが開始される。このとき、図４において、図示されないノズルから水が溝部４の曲面に向けて噴射される。レーザ光の照射によって、溝部４の曲面の金属元素がプラズマ化し、その時発生する衝撃波によって、溝部の曲面に残留応力を付与することができる。水は、プラズマを封じ込め、ピーニング効果の減衰を防ぎ、また、施工部位の近傍を洗浄しながらのレーザ光の照射を可能にする。本実施形態では、切欠き部５に鞍型模擬体７０を埋め込み、溝部４の連続性を確保しているので、溝部４には水膜をとぎれることなく形成することができる。なお、鞍型模擬体７０の替わりに、溝部４での水膜を連続して形成するのに十分な吐出圧を有するポンプ６５を送液部で用いるようにしてもよい。
【００３８】
レーザ照射装置２１が走行案内台２２を周方向に移動する過程では、照射ヘッド３６から溝部４までの照射距離は変化せずに一定であり、溝部４の曲面上に焦点を結ぶので、レーザ照射装置２１が走行案内台２２の端から端まで移動することで、溝部４の周方向にレーザピーニングを実施することができる。
【００３９】
本実施形態のレーザ照射装置２１では、レーザ光を溝部４の曲面のＲ形状に沿って焦点位置を変えられるようになっており、これを図８、図９を参照しながら説明する。
【００４０】
図８は、図４に示したヘッド直動機構による照射ヘッド３６の位置変化と、溝部４の曲面での焦点位置の変化を示している。図８において、位置Ａは、前回、ディスク２の周方向に移動しながらレーザ光を照射した時の照射ヘッド３６の位置を示している。
【００４１】
位置Ａからその下方に照射ヘッド３６を平行移動させ、位置Ｂに位置決めする。この位置Ｂにある照射ヘッド３６からレーザ光を射出すると、レーザ光は、位置Ａの場合の光路７２ａとは異なる光路７２ｂを通って反射ミラー４２で反射して溝部４の曲面に照射されるので、曲面上での焦点位置を溝部４のＲ形状に沿って変更することができる。照射ヘッド３６の移動に伴い、図６に示したレーザ光調整部６２を利用して、溝部４の表面に焦点が結ばれるように、レーザ光の整形が行われる。
【００４２】
こうして、ヘッド直動機構による照射ヘッド３６の位置を変更したら、前回と同様に、レーザ照射装置２１をディスク周方向に移動させながら、レーザ光を照射し、レーザピーニングを実施することになる。
【００４３】
本実施形態では、このようなヘッド直動機構に加えて、ヘッド回転機構も備えているので、次に、図９に照射ヘッド３６を回転させることによってレーザ光の光路を変え、焦点位置を変える例を示す。  
図９において、位置Ａは、前回、ディスク２の周方向に移動しながらレーザ光を照射した時の照射ヘッド３６の位置を示している。位置Ａから位置Ｂに照射ヘッド３６を回動させ、位置Ｂに位置決めする。
【００４４】
この位置Ｂにある照射ヘッド３６からレーザ光を射出すると、レーザ光は、位置Ａの場合の光路７２ａとは、異なる光路７２ｃを通って反射ミラー４２で反射して溝部４の曲面に照射されるので、曲面上での焦点位置を溝部４のＲ形状に沿って変更することができる。  
図８と図９を対照するとわかるように、照射ヘッド３６の平行移動による焦点位置の変更と回転による照射位置の変更とを組み合わせることによって、溝部４の施工対照範囲８０の全体に亘って照射範囲をカバーすることが可能になる。
【００４５】
以上のようにして、溝部４の曲面で必要な領域に圧縮残留応力を付与することができるので、遠心力の作用により応力腐食割れが集中して発生する可能性のある領域に対してレーザピーニング施工を効率良く実施することができる。
【００４６】
なお、図３において、鞍型部３には、両側に溝部４が形成されているので、一方の側の溝部４に対してレーザピーニングが終了したら、走行案内台２２を反転させて他方の側に正面を向くように再設置し、レーザ照射装置２１を付け直し、他方の側の溝部４に対してレーザピーニングを実施すればよい。
【００４７】
なお、以上説明した施工例は、図３において、鞍型部３で応力腐食割れが最も発生する可能性の高い下段の溝部４の表面にレーザピーニングを施す例であるが、上段の溝部４に対しても同様にしてレーザピーニングを施工することができる。その場合、施工対象の溝部４に合わせて走行案内台２２が用意されており、照射ヘッド３６を位置決めできるように、走行案内台２２を替えることになる。
【００４８】
また、上述の実施形態は、蒸気タービン動翼の鞍型取付構造の溝部の曲面に対してレーザピーニングを施す例であるが、本発明はこの施工例に限られるものではない。円弧状または直線状に伸びる溝を有する大型の機械構造物を対象として、走行案内台を介してレーザ照射装置を設置することで、溝部の曲面へのレーザピーニングを実施することが可能である。
【００４９】
本実施形態により達成される蒸気タービン溝部のレーザピーニング施工により、当該部に発生しうる応力腐食割れを防ぐ効果が期待できる。
【００５０】
以上、本発明に係るレーザピーニング装置について、実施形態を挙げて説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。
【符号の説明】
【００５１】
１…タービン動翼、２…ディスク、３…鞍型部、４…溝部、５…切欠き部、６…止め翼、８…ピン、２０…レーザピーニング装置、２１…レーザ照射装置、２２…走行案内台、２３…走行案内台本体、２４…クランプシリンダ、２５…押駒、２６…ガイドレール、３０…自走用の駆動モータ、３１…ラック、３２…ピニオン歯車、３６…照射ヘッド、３７…集光ユニット、４０…ハウジング、４２…反射ミラー、４４…照射ヘッドホルダ、４５…ボールねじ軸、４７…ボールナット、４８…直動駆動用サーボモータ、５０…軸、５２…回転駆動モータ、６０…レーザ発振器、６２…レーザ光調節部、６４…貯液槽、６５…ポンプ
【図１】
0006738197.tif 000002
【図２】
0006738197.tif 000003
【図３】
0006738197.tif 000004
【図４】
0006738197.tif 000005
【図５】
0006738197.tif 000006
【図６】
0006738197.tif 000007
【図７】
0006738197.tif 000008
【図８】
0006738197.tif 000009
【図９】
0006738197.tif 000010
【図１０】
0006738197.tif 000011
【図１１】
0006738197.tif 000012
【図１２】
0006738197.tif 000013
【図１３】
0006738197.tif 000014