応力処理装置および施工システム
【課題】構造体に形成された孔内面の応力腐食割れの発生が低減できるとともに、疲労強度を向上することができる応力処理装置および施工システムを提供する。
【解決手段】応力処理装置は、構造体に形成された孔内１５をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバ４２を有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバ４２を支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部２９を具備する。
【解決手段】応力処理装置は、構造体に形成された孔内１５をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバ４２を有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバ４２を支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部２９を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、例えばタービン動翼とディスクの一方または両方に応力改善処理を施した蒸気タービンの応力処理装置および施工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、ロータの周方向に多数本植設されたタービン動翼と、タービンケーシングに固定された静翼（ノズル）とから構成されている。このタービン動翼と静翼の組み合わせにより１対でタービン段落を形成し、このタービン段落をディスクに複数段並べることでタービンが形成されている。このタービン動翼とディスクは、運転時の遠心力に耐えられるように、例えばフォーク形構造によって結合され、例えば、５００ｋｇ／ｍｍ２以上の引張強さの高い材料（例えば強高度銅）が用いられる。この引張強さの高い材料は、応力腐食割れ（以下、「ＳＣＣ」という）に対する感受性が高い。
【０００３】
また、このタービン動翼とディスクの結合部には、翼の回転に伴って大きな遠心力が作用し、かつ、蒸気が隙間からこの結合部に入り込む。この結果、蒸気中に含まれるＮａやＣｌなどの腐食生成物の蓄積による経年変化で、この結合部にＳＣＣが生じる。
【０００４】
また近年、蒸気タービンの効率を向上させるために、低圧最終段においては排気損失を低減させることを目的として翼長の長いタービン翼が採用される傾向にある。しかしながら、翼長が長くなるのに伴って、この翼に作用する遠心力が増大する。このため、応力集中が高い翼とディスクの結合部は、起動停止に伴う低サイクル疲労や高い平均応力と腐食環境下での高サイクル疲労に対して十分な強度を有した構造でなければならない。
【０００５】
そこで、このようなＳＣＣの発生を抑制するために、タービン動翼とディスクを結合するためのピン等については、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（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した先行技術では、ショットピーニングが施工範囲に対して大量の投射材を打ち出すもので、この施工範囲に対してどれだけ均一に施工されるかは確率の問題となる。したがって、ショットピーニングをピンとピン孔の両方に適用した場合、ショットピーニングの施工が均一でないとピンの径とピン孔の径の公差が許容範囲を超え、精密な結合が損なわれるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、構造体に形成された孔内面の応力腐食割れの発生の低減、疲労強度を向上することのできる応力処理装置および施工システム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】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明の応力処理装置は、構造体に形成された孔内をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部を具備する。
【００１０】
また、本発明の施工システムは、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、ピーニングを施すヘッド部と、照射したレーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有し、前記ピン孔内をレーザ照射してピーニングを施すレーザ部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を通過可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備え、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、を具備する応力処理装置と、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、構造体に形成された孔内面の応力腐食割れの発生の低減、疲労強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タービン動翼とディスクを同時にリーマ加工することを説明するための図で、（ａ）はタービン動翼とディスクの結合構造を示す正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ部拡大図である。
【図２】本発明の一実施形態の応力処理装置の構成を説明するための図で、タービン動翼とディスクの結合構造のピン孔に応力改善を施す場合を示す正面図である。
【図３】図２をＡ方向から見た構成を示す矢視図である。
【図４】図２に示したヘッド部を示す拡大図である。
【図５】応力処理装置の施工部としてのレーザピーニング装置の概要構成を説明するための断面図である。
【図６】図５に示したレーザピーニング装置の構成の一部を示す要部断面図である。
【図７】ピンが挿入されていないタービン動翼とディスクの結合構造を示す要部拡大断面図である。
【図８】蒸気タービンの応力改善処理手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態２に係る応力処理装置の構成を説明するための図で、ディスクのピン孔に応力改善を施す場合を示す正面図である。
【図１０】単品施工する場合のタービン動翼を示す図で、（ａ）はタービン動翼の斜視図、（ｂ）はＸ方向からの部分側面図ある。
【図１１】２枚重ねて施工する場合のタービン動翼を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る応力処理装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る応力処理装置の構成を示す斜視図である。
【図１４】ピン孔の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部を示す図、（ｂ）は出口部を示す図である。
【図１５】ピン孔の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部を示す図、（ｂ）は出口部を示す図である。
【図１６】実施形態７に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１７】実施形態８に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１８】実施形態８の変形例２に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１９】実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【図２０】実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【図２１】応力処理装置の施工管理を行う施工管理システムの構成を示すブロック図である。
【図２２】レーザピーニングを行う応力処理装置において、素材の種類によって施工条件を切り替え施工する場合を説明するための図で、（ａ）は一方の素材のみを施工する場合の図、（ｂ）は異なる条件で施工する場合の図である。
【図２３】実施形態１１に係る応力処理装置の施工ヘッドの要部断面図で、（ａ）は正面を示す図、（ｂ）は側面を示す図である。
【図２４】図２３に示した施工ヘッドの回転状態を説明するための正面図である。
【図２５】実施形態１１の変形例１に係る応力処理装置の施工ヘッドの要部断面図で、（ａ）は正面を示す図、（ｂ）は側面を示す図である。
【図２６】図２５に示した施工ヘッドの回転状態を説明するための正面図である。
【図２７】実施形態１１の変形例２に係る応力処理装置の施工ヘッドの動作制御を説明するための断面図である。
【図２８】図２７のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【図２９】実施形態１２に係る乾燥装置を説明するための図で、（ａ）はタービン動翼とディスクの正面図、（ｂ）は乾燥ヘッドのＸ方向から見た矢視図である。
【図３０】実施形態１２の変形例１に係る乾燥ヘッドを示す断面図である。
【図３１】実施形態１２の変形例２に係る乾燥ヘッドを示す断面図である。
【図３２】実施形態１３に係る検査ヘッドを示す断面図である。
【図３３】実施形態１４に係る併用ヘッドを示す断面図である。
【図３４】実施形態１５に係る回収部を示す図である。
【図３５】液体を回収、再利用する実施形態１６に係る再利用システムの構成を示すブロック図である。
【図３６】実施形態１７に係る施工システムの構成を示す図である。
【図３７】実施形態１８に係る施工システムの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３８】本発明の実施形態２０に係る応力処理装置のヘッド先端部の要部断面図である。
【図３９】図３８のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図４０】図３８に示した支持部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１はタービン動翼１０とディスク１２を同時にリーマ加工することを説明するための図で、（ａ）がタービン動翼１０とディスク１２の結合構造を示す正面図で、（ｂ）が側面図で、（ｃ）が（ｂ）のＸ部拡大図である。図２は、本発明の一実施形態の応力処理装置２４の構成を説明するための図で、タービン動翼１０とディスク１２の結合構造のピン孔１５に応力改善を施す場合を示す正面図である。図３は、図２をＡ方向から見た構成を示す矢視図である。図４は、図２に示したヘッド部を示す拡大図である。なお、以下の図において、同様の構成部分については同一符号を付記する。
【００１４】
タービン動翼１０は、下端に翼フォーク１１を有する。ロータ１のディスク１２は、上端にディスクフォーク１３を有する。この翼フォーク１１とディスクフォーク１３は、互いに係合可能に形成され、後述する複数のピンを、翼フォーク１１とディスクフォーク１３とを貫通して設けられたピン孔１５に挿入することで、タービン動翼１０とディスク１２とが結合される。なお、このタービン動翼１０には、予めピン孔１５の孔径よりも０．５〜１．０ｍｍ程度小さい径の下孔１６が加工されている。
【００１５】
リーマ加工装置１００は、回転駆動部１０１、複数のリーマ工具１０２、図示しない移動部を備える。回転駆動部１０１は、複数のリーマ工具１０２を同時に、かつ同じ速度で回転させる。回転駆動部１０１およびリーマ工具１０２は、移動部によってピン孔１５の軸方向（図中の矢印１４方向）に移動する。リーマ加工装置１００は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部として機能する。
【００１６】
タービン動翼１０は、ディスク１２に植設された後に、下孔１６に仮ピン１９を挿入して下孔１６を同軸上に位置決めする。次にリーマ加工装置１００において、リーマ工具１０２を回転駆動部１０１にて複数同時に、かつ同じ速度で回転し、ピン孔１５の軸方向に移動させて下孔１６を削り、ピン孔１５を合せ加工する。このように、ピン孔１５を複数同時に加工することで、タービン動翼１０とディスク１２のピン孔１５の位置ずれがなくなり、ピン孔１５およびピンへの運転時の負荷が軽減される。なお、このリーマ加工後に、生じたピン孔１５内の切り屑は除去される。
【００１７】
次に、本発明の一実施形態の応力処理装置２４の構成を説明する。本実施形態に係る応力処理装置２４は、疲労強度向上および残留応力除去を目的として、翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５にピーニングを施す。
【００１８】
図２〜図４において、応力処理装置２４は、ロータ回転部２０、施工部２９およびこれら部位を駆動制御する制御部１８を備える。ロータ回転部２０は、やげん台２１、ロータ回転装置２２を備える。やげん台２１は、ロータ１の両端に１台ずつ配設され、このロータ１の両端を回転可能に軸受する。ロータ回転装置２２は、ロータ１の先端部近傍に配設される。このロータ回転装置２２は、例えばステッピングモータを有し、ロータ１の軸２の中心軸２７を中心としてディスク１２を所定位置に回転して、この所定位置での施工部２９による施工を可能にする。このロータ回転装置２２は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークと係合して組み立てられ、かつ前記翼フォークと互いに貫通するピン孔が形成されるディスクフォークを有するディスクとを備えるロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部として機能する。
【００１９】
施工部２９は、ロータ１の正面近傍に配置され、台座３０、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４、ブーム３５、ヘッド部３６を備える。
台座３０は、ロータ１の半径方向１７および中心軸２７と平行に移動可能に構成される。ここで、ロータ１の半径方向１７とは、水平方向と平行な方向を示すものである。
ロータ半径方向駆動部３１は、台座３０の上方に配置されるロータ半径方向駆動軸を有し、ブーム３５をロータ１の半径方向１７に移動させる。
【００２０】
ロータ接線方向駆動部３２は、ブーム３５内に配置されるロータ接線方向駆動軸を有し、ヘッド部３６をロータ１の接線方向に移動させる。
ヘッド送り駆動部３３は、ヘッド部３６の施工ヘッド３８をロータ１の中心軸２７と平行に移動させる。
ヘッド回転駆動部３４は、ヘッド部３６に配置される回転モータを有し、ピン孔１５の内面に後述する圧縮応力領域が形成されるように、ヘッド部３６の施工ヘッド３８を回転する。
【００２１】
ブーム３５は、図３に示すような羽子板形状の平板で構成され、内部にロータ接線方向駆動部３２が配置される。このブーム３５は、最終段落とその手前の段落のタービン動翼１０およびディスク１２の隙間より小さい幅に設定されている。
ヘッド部３６は、ブーム３５の先端に配設され、回転可能な施工ヘッド３８を有する。この施工ヘッド３８は、ブーム３５と垂直（図３の紙面と垂直）な方向に設けられている。
【００２２】
施工時には、最終段落とその手前の段落のタービン動翼とディスクの隙間からブーム３５を挿入し、施工対象のピン孔１５へ位置決めする。次に、この施工ヘッド３８を回転させてピン孔１５の内面にピーニングを施す。この施工部２９は、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部として機能する。
【００２３】
この応力処理装置２４は、ヘッド部３６がロータ１の中心軸２７と平行になるように、やげん台２１と平行になるように、やげん台側面２８に台座側面３７を当接させて芯出しを可能にする。次に、ロータ半径方向駆動部３１およびロータ接線方向駆動部３２によって、施工対象のピン孔１５位置に合せて施工ヘッド３８位置を微調整する。次に、ヘッド送り駆動部３３によって、施工ヘッド３８がピン孔１５内をロータ１の中心軸２７と平行に移動させるとともに、この施工ヘッド３８をヘッド回転駆動部３４によって回転させて施工対象のピン孔１５への位置決めを可能にする。
【００２４】
ところで、通常ではタービン動翼１０は、ロータ１の円周上に１００本以上結合されている。このような環境化において施工対象のピン孔１５の位置と施工ヘッド３８の位置を目視で直接確認することは困難である。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る応力処理装置２４は、施工ヘッド３８の近隣に撮像ユニット３９を設け、ピン孔１５位置と施工ヘッド３８位置とを遠隔で確認する。この撮像ユニット３９は、監視カメラと、この監視カメラの周囲に配置された照明とを有する。そして、施工ヘッド３８をピン孔１５に位置決めする際に、監視カメラで撮影した映像から、画像計測方法（画像計測プログラム）によりピン孔１５の輪郭を３点検索して中心を認識し、基準孔との位置ずれを認識し、この位置ずれに基づいてロータ半径方向駆動部３１とロータ接線方向駆動部３２を駆動制御してピン孔１５に対する施工ヘッド３８の位置決めを行う。
【００２６】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、撮影した画像から、画像計測プログラムを用いて施工ヘッドとピン孔の位置ずれを補正するので、施工ヘッドを正しいピン孔の位置に位置決めできる。
【００２７】
次に、この施工部２９の一例を説明する。図５は、施工部としてのレーザピーニング装置２９の概要構成を説明するための断面図である。図６はレーザピーニング装置２９の構成の一部を示す要部断面図である。
レーザピーニング装置２９は、台座３０、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４、ブーム３５、ヘッド部３６の他に、レーザ発振器４０、レーザ光調整部４１、光ファイバ４２、送液部４３を備える。
【００２８】
施工ヘッド３８は、中空の管状部材４５、ヘッド先端部４６、反射ミラー４７および支持部材５０を備える。
管状部材４５は、支持部材５０によって回転可能に支持されている。管状部材４５の内部は、光ファイバ４２が貫通するとともに、ホース４８からの液体をヘッド先端部４６に供給する。ヘッド先端部４６は、円柱状に形成され、円周面に開口部４６ａを有し、管状部材４５と一体に形成されている。反射ミラー４７は、この開口部４６ａ近郊で、かつ光ファイバ４２の光軸上のヘッド先端部４６内に固定される。この反射ミラー４７は、非球面ミラーで構成され、入射するレーザ光Ｂを円周方向に曲げて、ピン孔１５内面付近で集光する。
【００２９】
レーザ発振器４０は、ジャイアントパルスＹＡＧレーザ発振器が望ましいが、パルスレーザを照射した際にプラズマのようなエネルギを発生することができるレーザ発振器であればよい。
レーザ光調整部４１は、ミラー、レンズ、バッフルなどを組み合わせてレーザ発振器４０から放射されたレーザ光Ｂの形状を整形する。
【００３０】
光ファイバ４２は、レーザ光調整部４１によって形状整形されたレーザ光Ｂを伝送し、施工対象のピン孔１５内面に放射する機能を有する。この光ファイバ４２は、ヘッド部３６内に挿入され、光ファイバ４２を伝送したレーザ光Ｂは、施工ヘッド３８のヘッド先端部４６から放射される。
【００３１】
送液部４３は、ホース４８および管状のスリーブ４９を有し、施工対象のピン孔１５内面に液体Ｌを供給する機能を有する。このホース４８は、ブーム３５内に配設された支持部材５０と接続される。ブーム３５と支持部材５０間には、円周状の溝５１が形成されている。スリーブ４９は、この溝５１の内側に設けられ、液体を通過させる複数の貫通孔を有する。なお、５６は、ブーム３５と支持部材５０間に設けられたＯリングである。送液部４３からの液体Ｌは、ホース４８を経由して溝５１に蓄えられ、次にスリーブ４９の貫通孔を介して支持部材５０内部に供給される。支持部材５０内部に供給された液体は、施工ヘッド３８内を経由してヘッド先端部４６の開口部４６ａからピン孔１５内面に噴出される。
【００３２】
このホース４８から供給された液体Ｌは、管状部材４５を経由して、回転するヘッド先端部４６の開口部４６ａから噴出されることによって、ピン孔１５内面全体に供給される。この供給された液体Ｌは、ロータ１の下方に設けられた液体受けパン５５に落下して溜められる（図２参照）。
【００３３】
このように、送液部４３から供給する液体として、例えば水を用いることで、施工対象のピン孔１５の近傍を洗浄しながらレーザ光Ｂを放射することが可能となる。また、送液部４３から供給する液体として、水のような中性の液体に代えて、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１０やディスク１２に錆が発生するのを防止することができる。
【００３４】
また、この液体は、レーザピーニング時に発生する不純物がレーザ光Ｂの光路上に浮遊することによるレーザ光の減衰を防止するため、不純物のない新しい状態のものを常にこの光路に満たす役割を有する。
【００３５】
ヘッド回転駆動部３４は、図６に示すように回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４を有し、回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４は、ブーム３５内に配置される。回転駆動モータ５２は、外部から駆動制御される。プーリ５４は、支持部材５０を回転可能にする。この回転駆動モータ５２の回転モーメントがタイミングベルト５３およびプーリ５４を介して管状部材４５に伝達されて、管状部材４５およびヘッド先端部４６を回転させる。
【００３６】
これにより、光ファイバ４２の先端から放射されたレーザ光Ｂは、回転する反射ミラー４７で反射され、ピン孔１５内面で焦点を結ぶことによって、このピン孔１５内面全体にレーザピーニングを施して圧縮応力領域Ｃを形成することが可能となる。
【００３７】
なお、図６に示したレーザピーニング装置２９では、ピン孔１５の径が異なる場合、施工ヘッド３８がピン孔１５に接触しないことがある。レーザ光Ｂは、最小スポット径の位置が最も応力改善効果が高く、レーザ焦点裕度つまり応力改善効果が得られる範囲を事前に求めることができる。
【００３８】
また、リーマ加工後のピン孔の径を事前に把握していれば、施工ヘッド３８が使用可能であるか否か判断することができる。ピン孔１５の径が、応力改善効果を得られる範囲を越えている場合には、施工ヘッド３８を交換する必要がある。
【００３９】
しかし、施工ヘッド３８は、光学精密部品で構成されているため、取り扱いが難しく単純に施工ヘッド３８のみを交換することが困難である。
そこで、本実施形態では、図６に示す施工ヘッド３８、光ファイバ４２、支持部材５０、回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４を、１つのユニットとして構成し、このユニット単位で施工ヘッド３８の交換を可能にする。
【００４０】
これにより、本実施形態では、施工ヘッドを駆動系とともにユニット構成としたので、ピン孔の径が、応力改善効果を得られる範囲を越えている場合には、取り付けられている施工ヘッドを有するユニットを、応力改善効果を得られる施工ヘッドを有するユニットに簡単に交換できる。
【００４１】
図７は、ピン２３が挿入されていないタービン動翼１０とディスク１２の結合構造を示す要部拡大断面図である。ここでは、翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５内面には、圧縮応力領域Ｃが形成されている。この圧縮応力領域Ｃは、例えば表層から０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度までの範囲に付与されている。このピン孔１５には、ピン２３が挿入されてタービン動翼１０とディスク１２との結合が可能になる。この圧縮応力領域Ｃがピン孔１５内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられ、疲労強度を高めるとともに、ＳＣＣの発生を抑制することができる。
【００４２】
次に、圧縮応力領域Ｃの形成を含めたタービン動翼１０とディスク１２の組み立て手順について説明する。図８は、蒸気タービンの応力改善処理手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、タービン動翼１０の翼フォーク１１とディスク１２のディスクフォーク１３とを係合させ、タービン動翼１０をロータ１に取り付ける（ステップＳ１０１）。この時点では、翼フォーク１１にはピン孔１５よりも径の小さい下孔１６が形成されている。なお、ディスクフォーク１３には、新設タービンの場合は下孔１６が、またタービン動翼１０の取り替えの場合はピン孔１５が形成されている。このタービン動翼１０の取り替えの場合は、取り替え前のタービン動翼１０よりもピン孔の径を大きくするため、実質的にディスクフォーク１３に形成されているピン孔は下孔１６である。
【００４４】
次に、下孔１６にリーマ加工を施して径を大きくし、ピン孔１５を形成し、必要に応じてリーマ加工で生じた切り屑を除去する（ステップＳ１０２）。
次に、形成されたピン孔１５の表面に、レーザピーニング装置による応力改善処理を行い、圧縮応力領域Ｃを形成する（ステップＳ１０３）。なお、この切り屑の除去の作業については、応力改善処理の作業によっては、この応力改善処理の作業と並行して、または応力改善処理の作業の後に行うことが可能である。例えば、このレーザピーニングでは、レーザ光の放射点近傍である施工対象に液体を供給しながら施工するため、施工対象周辺の切り屑を除去しつつ施工することが可能である。
【００４５】
そして最後に、ピン孔１５にピンを挿入して、タービン動翼１０をディスク１２に結合する（ステップＳ１０４）。なお、この組み立て手順は、制御部１８の制御動作によって自動的に行うことが可能である。
【００４６】
このように、本実施形態に係る応力処理装置および施工システムでは、圧縮応力領域Ｃがピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、構造体に形成されたピン孔内面、すなわち蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生が低減できるとともに、疲労強度を向上することができる。
【００４７】
また、運転プラントの蒸気タービンは、原子炉からの汚染した蒸気がタービンに循環するため、放射線量が高く、作業者による長時間の現場作業ができない環境にある。しかし、本実施形態に係る応力処理装置では、施工ヘッドの位置決めや施工の遠隔操作が可能となるので、制御盤などを放射線源より離れた位置に配置することができる。この結果、被爆汚染を低減し、圧縮応力領域形成の連続作業が可能となる。
【００４８】
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２に係る応力処理装置２４の構成を説明するための図で、ディスク１２のピン孔１５に応力改善を施す場合を示す正面図である。この実施形態２の応力処理装置２４の構成は、図２に示した応力処理装置と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００４９】
この応力処理装置２４では、タービン動翼１０を取り外した位置に、翼フォーク１１と同一形状のガイドプレート５９を配置する。このディスクフォーク１３とガイドプレート５９は、仮ピンによって位置決めした後、ピン孔１５内面にピーニングを施して圧縮応力領域Ｃを形成する。なお、ピン孔１５の位置と施工ヘッド３８の位置との位置決めは、実施形態１の応力処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５０】
このように、本実施形態２に係る応力処理装置では、圧縮応力領域がディスクフォークのピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【００５１】
また、タービン動翼を取り外した位置に、翼フォークと同一形状のガイドプレートを配置するので、ディスクフォークの間を施工ヘッドが通過する際に、中心軸がずれることなく、またレーザピーニングによって施工する場合に液体をピン孔内面に確実に供給することができる。
【００５２】
（実施形態３）
次に、ロータ１から取り外したタービン動翼１０にピーニングを施す場合を説明する。図１０は、単品施工する場合のタービン動翼１０を示す図で、（ａ）はタービン動翼の斜視図で、（ｂ）はＸ方向からの部分側面図である。図１１は、２枚重ねて施工する場合のタービン動翼１０を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施形態３に係る応力処理装置６０の構成を説明するための図で、取り外したタービン動翼１０のピン孔１５内面に応力改善を施す応力処理装置６０を示す斜視図である。
【００５３】
タービン動翼１０は、幅方向にある半円形の孔１５ａ，１５ｂを有する。この１５ａ，１５ｂは、ロータ１の半径方向にそれぞれ３つ形成され、ラジカル面５７をそれぞれ構成する。そして、隣り合うタービン動翼１０同士を重ね合せることで、互いの孔１５ａ，１５ｂによってピン孔１５が形成される。
【００５４】
図１０においては、半円形の孔１５ａ，１５ｂを施工するのに左右２回行わなければならないが、図１１においては、隣接するタービン動翼１０をピン孔１５が同軸上に配置することで、左右の孔１５ａ，１５ｂを同時に施工できる。この結果、施工回数を１回ずつ削減することができる。
【００５５】
この実施形態３に係る応力処理装置６０では、隣接するタービン動翼１０のピン孔１５を同軸上に位置決めして施工する。この位置決めのために、応力処理装置６０は、ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４を有する。ガイドプレート６１は、ディスクフォーク１３と同じフォーク形状からなり、タービン動翼１０の翼フォーク１１が係合する。ラジカル面ブロック６２は、翼フォーク１１のラジカル面５７の一方の面（例えば、孔１５ａ側の面）を受ける。端具ブロック６３は、翼フォーク１１の植え込み部端具５８に係合する。クランプ６４は、ラジカル面５７とは逆の半円形の凸部を有し、この凸部がラジカル面５７の他方の面の孔（例えば孔１５ｂ）に係合する。
【００５６】
すなわち、翼フォーク１１は、ガイドプレート６１に挿入され、同時にラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３に押し当てられる。その結果，翼フォーク１１は、ロータの円周方向及び軸方向に相当する２方向と、タービン動翼１０の長手方向との３方向が拘束される。この拘束された状態で、クランプ６４がエアーシリンダ６５によって、翼フォーク１１のラジカル面５７の一方の面（例えば、孔１５ａ側の面）に当接し、常に同じ位置にタービン動翼１０を固定することが可能となる。ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４は、前記取り外されたタービン動翼を、組み立て時の前記ロータの円周方向および軸方向に相当する２方向と、前記タービン動翼の長手方向との３方向に対して位置決めする位置決め部として機能する。
【００５７】
また、応力処理装置６０は、ヘッド部６６、高さ方向調整部６７、幅方向調整部６８、ヘッド回転部６９、ヘッド送り部７０、制御部１８０を有する。ヘッド部６６は、実施形態１のヘッド部３６と同様の構成を有するので、ここでは詳細な説明を省略する。高さ方向調整部６７は、ヘッド部６６の高さ方向Ｈを調整する。幅方向調整部６８は、ヘッド部６６の幅方向Ｓを調整する。ヘッド回転部６９は、ヘッド部６６を回転する。ヘッド送り部７０は、ヘッド部６６をロータ１の中心軸２７に相当する方向と平行方向Ｐに移動させる。
【００５８】
制御部１８０は、高さ方向調整部６７、幅方向調整部６８、ヘッド回転部６９およびヘッド送り部７０を同時に駆動制御することで、ピン孔１５内面を施工して、圧縮応力領域を形成する。この圧縮応力領域が形成されたタービン動翼１０は、ロータ１のディスク１２と順次組み合わされる。
【００５９】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、圧縮応力領域Ｃがタービン動翼のピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【００６０】
（実施形態４）
図１３は、本発明の実施形態４に係る応力処理装置６０の構成を示す斜視図である。この応力処理装置６０は、実施形態３の応力処理装置を応用したものであり、隣接するタービン動翼１０を２列配置し、これらタービン動翼１０のピン孔１５を同軸上に位置決めして施工する。このため、応力処理装置６０は、ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４を２台ずつ有する。また、ヘッド部６６は、２列のタービン動翼１０に対応させて、実施形態３のヘッド部より長くする必要がある。なお、本実施形態では２列のタービン動翼を同時に施工したが、これに限らず３列以上のタービン動翼を同時に施工することも可能である。
【００６１】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、実施形態３と同様の効果を奏するともに、複数列のタービン動翼を同時に施工することが可能となるので、施工時間の短縮を図ることができる。
【００６２】
（実施形態５）
図１４は、実施形態５に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の断面図で、（ａ）は紡錘形状の施工ヘッド３８でピン孔１５に挿入する場合、（ｂ）は紡錘形状の施工ヘッド３８でピン孔１５に挿入された場合を示す図である。
実施形態１では、撮影した画像から、画像計測プログラムを用いて施工ヘッドの位置決めを行った。この場合には、ヘッド先端部４６が円柱形状でも、ピン孔１５の入口で干渉することなく、施工ヘッド３８をピン孔１５の位置に容易に位置決めできる。しかし、この撮影した画像をモニタに写し、目視により施工ヘッドの位置ずれを人為的に補正する場合がある。この場合には、僅かな位置ずれを補正しきれず、ヘッド先端部４６がピン孔１５の入口で干渉することがある。
【００６３】
そこで、本実施形態に係る施工ヘッド３８では、ヘッド先端部４６を紡錘形状に形成する。このヘッド先端部４６を配設した施工ヘッド３８を位置決めし、ピン孔１５に挿入する場合、僅かな位置ずれが生じていても、施工ヘッド３８がピン孔１５の半径方向に力を受け、この反力より管状部材４５が撓んでピン孔１５に沿うように挿入される。この施工ヘッド３８は、予めピン孔１５より０．５ｍｍ程度径を小さく形成するため、径方向に０．２５ｍｍ程度の軸心ずれｄを吸収することができる。
【００６４】
また、レーザピーニングによってピン孔１５内面に応力改善を行う場合には、レーザ光Ｂが焦点を結ぶ最小スポット径ｓが最もエネルギが大きく、ピン孔１５半径に対して±０．５ｍｍ程度の応力改善が見込まれる裕度を持つ。このため、僅かな位置ずれ（軸心ずれｄ）を吸収しながら、応力改善効果が得られる範囲で回転動力を伝達することが可能となる。
【００６５】
（実施形態６）
図１５は、ピン孔１５の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部、（ｂ）は出口部を示す図である。
ピン孔１５の入口部と出口部では、開口部４６ａがピン孔１５内に完全に挿入されていないので、液体は施工対象位置ａのみに噴出されずに分流してしまう。この結果、施工対象位置ａに供給される液体の量が減少してしまう。
【００６６】
そこで、本実施形態では、ピン孔１５の入口部と出口部に近接させてガイドプレート８０，８１を配置する。このガイドプレート８０，８１は、ピン孔１５と同径の貫通孔８２，８３を有し、この貫通孔８２，８３の中心軸がピン孔１５の中心軸と同軸になるように配置する。
【００６７】
この状態で、ヘッド先端部４６がガイドプレート８０に挿入され、開口部４６ａがピン孔１５の入口部の位置に到ると、液体はピン孔１５と貫通孔８２に供給されて分流されることなくピン孔１５の入口部に直接噴出される。
そして、ヘッド先端部４６がピン孔１５内を進み、開口部４６ａがピン孔１５の出口部に到ると、液体はピン孔１５と貫通孔８３に供給されて分流されることなくピン孔１５の出口部に直接噴出される。
【００６８】
このように、本実施形態では、ガイドプレート８０，８１をピン孔１５の入口部と出口部に配置するので、液体の分流を防止でき、液体を入口部と出口部に噴出することができ、洗浄を効果的に行うことが可能となる。
【００６９】
（実施形態７）
図１６は、実施形態７に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。本実施形態では、ロータ１の半径方向に配置された複数のピン孔１５を同時に施工するヘッド部３６の構成を説明する。
【００７０】
ピン孔１５は、ロータ１の半径方向に等ピッチで複数個形成されている。そこで、これらピン孔１５に対応させてヘッド部３６の複数の施工ヘッド３８をブーム３５の長手方向に配設する（図１６（ｂ）参照）。これら施工ヘッド３８は、例えば図４に示したヘッド回転駆動部３４によって同時に回転されて、複数のピン孔１５の同時施工を可能にする。
【００７１】
これにより、本実施形態では、ロータの半径方向に設けた複数のピン孔を同時に施工できるので、位置決め回数や施工回数を削減でき、この結果施工の作業工程や作業時間を削減できる。
【００７２】
（実施形態８）
図１７は、実施形態８に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。本実施形態では、ロータ１の円周方向に配置された複数のピン孔１５を同時に施工するヘッド部３６の構成を説明する。
【００７３】
例えば、図５に示すように翼フォーク１１およびディスクフォーク１３は、先端方向に厚さが薄くなっており、これに伴ってピン孔１５の長さも短くなっている。このため、実施形態７のヘッド部を用いて複数のピン孔を同時に施工すると、長さの短いピン孔の施工では待ち時間が生じてしまう。
また、ピン孔１５は、ロータの円周方向にも等ピッチで複数個形成されている。
【００７４】
そこで、これらピン孔１５に対応させてヘッド部３６の複数の施工ヘッド３８をブーム３５の幅方向に配設する（図１７（ｂ）参照）。これら施工ヘッド３８は、たとえば図４に示したヘッド回転駆動部３４によって同時に回転されて、複数のピン孔１５の同時施工を可能にする。
【００７５】
各施工ヘッド３８は、棒状構造の支持部材８５にそれぞれ取り付けられる。各支持部材８５は、図１７（ｂ）に示すように羽子板形状のブーム３５の幅広領域部（ホルダ）３５ａに配置される。この際、施工ヘッド３８の中心が、ピン孔１５に対応してロータの円周方向に等ピッチになるように、支持部材８５を所定角度に角度付けして配置する。
【００７６】
これにより、本実施形態では、ロータの円周方向に設けた複数のピン孔を同時に施工できるので、位置決め回数や施工回数の削減でき、この結果施工の作業工程や作業時間を削減できるとともに、施工の待ち時間を削減でき、ヘッド回転駆動部の回転操作回数を削減できる。
【００７７】
（変形例１）
ピン孔１５の配列位置は、ロータ１の半径方向の位置と、円周上のピン孔１５のピッチとによって様々な配列が考えられる。このため、異なるピン孔の配列の場合には、図１７に示したホルダ３５ａの施工ヘッド取り付け位置を、使用するロータ１に合せて交換することで対応が可能とする。
【００７８】
そこで、本実施形態では、施工ヘッド３８の支持部材８５を、施工対象のピン孔１５の円周上のピッチに対応して、所定角度に位置決めするホルダ３５ａのリーマ穴８６を予め加工しておく。このように施工対象のピン孔１５の異なる円周上のピッチに対応したホルダ３５ａを複数製作する。そして、施工対象のピン孔１５のピッチに対応したホルダ３５ａを選び、このホルダ３５ａに支持部材８５を取り付け、リーマ穴８６にリーマボルト８７を挿入して支持部材８５を位置決め固定する。
【００７９】
このように、本変形例１では、ピン孔の異なる円周上のピッチに対応したホルダを複数製作し、このホルダの中から施工対象のピン孔のピッチに対応したホルダに施工ヘッドの支持部材を取り付ける。これにより、如何なるプラントのピン孔配列に対してもピン孔内の施工が可能となる。
【００８０】
（変形例２）
また、同一プラントにおいて、フォークにはピン孔１５が複数段の円周状に同じ数、例えば実施形態では半径の異なる３つの同心円の円周状で同一半径方向に３つ配列されている。
そこで、この変形例２では、施工ヘッド３８の位置を組替え可能とするホルダ３５ａを提供する。
【００８１】
図１８は、実施形態８の変形例２に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。
ホルダ３５ａでは、複数の所定のロータ１の半径方向と平行に配列した複数の組立用リーマ穴８６を有する。組立用リーマ穴８６は、１つの施工ヘッド３８に対して両側の長手方向に沿って配列されている。そして、各施工ヘッド３８をロータ１の半径方向（矢印８８方向）に移動させて施工対象のピン孔１５の位置に合せ、その状態でリーマ穴８６にリーマボルト８７を挿入して支持部材８５を位置決め固定する。
【００８２】
このように本変形例２では、施工ヘッドを施工対象のピン孔の位置に合せるように移動させ、その状態で支持部材を位置決めするので、施工ヘッドを施工対象のピン孔位置に容易に組み替え可能となる。
【００８３】
（実施形態９）
図１９は、実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【００８４】
応力処理装置２４（又は６０）は、まずヘッド送り駆動部３３を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔ１でピン孔１５の軸方向（図面の右から左方向）に直線でレーザ照射を行う。その後、ヘッド回転駆動部３４を駆動制御し、レーザ遮断時間Ｔ２でレーザ光を遮断してピン孔１５の円周方向に光軸を移動する。そして、再びヘッド送り駆動部３３を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔ１でピン孔１５の軸方向（図面の左から右方向）に直線でレーザ照射を行い、以下この施工動作を繰り返して、ピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成する。
【００８５】
ここで、レーザ照射時間Ｔ１は、ピン孔１５の軸方向の長さを、レーザ光の移動速度で割った値である。レーザ遮断時間Ｔ２は、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が所定の厚みでムラなく形成できる、たとえばレーザ光の口径に関係した値である。
これにより、本実施形態では、レーザ光をピン孔の軸方向と平行に、かつ左右に折り返し移動させるので、ピン孔内面に均一な圧縮応力領域を形成することができる。
【００８６】
（変形例）
図２０は、実施形態９の変形例に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は螺旋動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は螺旋動作の場合の施工時間を示す図である。
【００８７】
実施形態９の施工動作では、レーザ遮断時間Ｔ２が一操作毎に発生するので、その繰り返されたレーザ遮断時間Ｔ２だけ施工時間が長くなることが考えられる。
そこで、本変形例では、レーザ照射を連続的に行う場合について説明する。
【００８８】
応力処理装置２４（又は６０）は、ヘッド送り駆動部３３およびヘッド回転駆動部３４を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔでピン孔１５内面を螺旋状にレーザ照射を行ってピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成する。
ここで、レーザ照射時間Ｔは、レーザ光が所定ピッチで、ピン孔１５の入口部から出口部まで螺旋状に移動する長さをレーザ光の移動速度で割った値である。所定ピッチは、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が所定の厚みでムラなく形成できる、たとえばレーザ光の口径に関係した値である。
【００８９】
これにより、本変形例では、レーザ照射を螺旋状に連続的に移動させるので、ピン孔内面に均一に綱圧縮応力領域を形成するとともに、レーザ遮断時間が発生せず、施工時間を短縮することが可能である。
【００９０】
（実施形態１０）
レーザピーニング装置２９では、タービン動翼１０とディスク１２の素材の種類によって施工条件を切り替えて施工を行う場合がある。
図２１は、応力処理装置２４の施工管理を行う施工管理システムの構成を示すブロック図である。図２２は、レーザピーニングを行う応力処理装置２４において、素材の種類によって施工条件を切り替え施工する場合を説明するための図で、（ａ）は一方の素材のみを施工する場合の図、（ｂ）は異なる条件で施工する場合の図である。
【００９１】
施工管理システムは、レーザピーニング装置２９を含む応力処理装置２４、施工条件入力部９０、制御盤９１、モニタ９２を備える。
施工条件入力部９０は、施工条件としてピン孔１５の軸方向の移動量、図２２に示す一方の素材（翼フォーク１１又はディスクフォーク１３）のみを施工するのか、素材の種類によって異なる施工条件で施工するのか等の情報を入力する。
【００９２】
制御盤９１は、入力する施工条件の情報に基づいて、施工の動作速度９４や動作範囲９５を求め、これら情報を応力処理装置２４の制御部１８に出力するとともに、モニタ９２に表示させる。なお、施工条件入力部９０、制御盤９１、モニタ９２は、たとえばパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）などで構成することが可能である。すなわち、施工条件入力部９０はパソコンのキーボードやマウス、制御盤９１はパソコン本体、モニタ９２はパソコンのディスプレイに相当する。
制御部１８は、入力するこれら情報に基づいて、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４を駆動制御して、ピン孔１５内面を施工する。
【００９３】
制御盤９１は、移動距離をレーザ照射開始時からの時間で検出しており、応力処理装置２４によるピン孔１５の軸方向の移動位置が、目標の位置（レーザ照射時間Ｔ３）に達すると、レーザピーニング装置２９にレーザ停止指令を出力してレーザ光を遮断する。
【００９４】
次に、図２２の（ａ）の場合は、レーザ光を遮断させた状態で次のレーザ照射の開始位置（レーザ遮断時間Ｔ４）に達すると、レーザ照射を開始する。また、図２２の（ｂ）の場合は、レーザ照射条件を切り替えた後に直ちにレーザ光を照射させて、次の目標の位置（レーザ照射時間Ｔ３）までレーザ光を移動させる。
【００９５】
このように、本実施形態では、施工条件に応じて、レーザ照射の条件を切り替えることができるので、素材によって異なる条件でピン孔を施工することが可能となる。
なお、施工条件として、図１９、図２０に示した直線動作又は螺旋動作で施工するかを施工条件入力部９０から入力して施工の動作条件を切り替えることも可能であり、この場合は異なる動作条件でピン孔を施工することが可能となる。
【００９６】
（実施形態１１）
レーザピーニングにおいて、ピン孔１５に応力改善する際に、ピン孔１５の径が異なっても施工ヘッド３８を共用する場合について説明する。実施形態１に示した施工ヘッド３８はユニット構成としたが、この構成では交換する部分が大きく、複数のユニットを所持するのは困難が伴う。
【００９７】
そこで、本実施形態では、施工ヘッド３８の共用を可能にする。
図２３は、実施形態１１に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の要部断面図で、（ａ）は正面を示す図で、（ｂ）は側面を示す図である。図２４は、図２３に示した施工ヘッド３８の回転状態を説明するための正面図である。
【００９８】
施工ヘッド３８の径は、施工を行うピン孔１５の径の最小径より小さく形成する。制御部１８は、施工を行うピン孔１５の径に合せて施工ヘッド３８が円運動するように、ロータ半径方向駆動部３１とロータ接線方向駆動部３２を駆動制御する。同時に、制御部１８は、施工ヘッド３８の中心９８とピン孔１５の中心９９を結ぶ法線方向にヘッド回転駆動部３４を駆動制御する。これにより、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光Ｂは、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御される。
【００９９】
このように、本実施形態では、ピン孔の径に合せて施工ヘッドがピン孔内面を偏心運動するので、径が異なる複数の種類のピン孔を施工することが可能となる。
【０１００】
（変形例１）
図２５は、実施形態１１の変形例１に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の要部断面図で、（ａ）は正面を示す図で、（ｂ）は側面を示す図である。図２６は、図２５に示した施工ヘッド３８の回転状態を説明するための正面図である。
【０１０１】
実施形態１１では、ピン孔１５と施工ヘッド３８間に隙間が生じるので、応力処理装置に振動や衝撃が加わると、レーザ光Ｂのスポット径が大きくなって、応力改善範囲の裕度を超え、応力改善効果が得られないことがある。
【０１０２】
そこで、本変形例では、ピン孔１５と施工ヘッド３８間の隙間に応じたスペーサ１１０を設けてこの隙間を埋める。このスペーサ１１０は、断面三日月形状で形成され、施工ヘッド３８の外周面に着脱可能に取り付けられて、ピン孔１５との隙間を調整する。このスペーサ１１０は、たとえばリーマボルトなどによって施工ヘッドに固定することも可能である。なお、このスペーサ１１０は、複数取り付けることも可能である。
【０１０３】
制御部１８は、実施形態１１と同様に、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２およびヘッド回転駆動部３４を駆動制御する。このスペーサ１１０を取り付けることにより、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を良好に偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光Ｂは、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御される。
【０１０４】
このように、本変形例では、施工ヘッドにスペーサを取り付けて、ピン孔との隙間を調整するので、光学系部品である施工ヘッドを交換することなく、ピン孔の径に応じた形状のスペーサを施工ヘッドの外周面に取り付けできる。この結果、初心者でも容易にスペーサを取り付けることができる。
【０１０５】
（変形例２）
図２７は、実施形態１１の変形例２に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の動作制御を説明するための断面図である。図２８は、図２７のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【０１０６】
ここで，次の関係式が成り立つ。
Ｘ＝（Ｄ−ｄ）÷２×ｃｏｓθ
Ｙ＝（Ｄ−ｄ）÷２×ｓｉｎθ
Ｚ＝Ｐ×Ｎ+Ｐ×θ÷３６０
Ｒ＝θ
Ｃ１：ピン孔１５の中心位置（基準位置）（基準座標（０，０，０）））
Ｃ２：施工ヘッドの中心位置（座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ））
Ｄ：ピン孔１５の直径
ｄ：施工ヘッド３８の直径
θ：ピン孔１５方位
Ｐ：１回転当たりの施工ヘッド３８の送りピッチ
Ｎ：施工ヘッド３８の回転数
Ｘ，Ｙ，Ｚ：中心位置Ｃ１から中心位置Ｃ２までのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の距離
Ｒ：ヘッドの回転軸角度（ピン孔中心Ｃ１の真上を０度とした時計回り方向の角度）
【０１０７】
この関係から、制御部１８が施工ヘッド３８を上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向及びＲ角方向に動作制御すると、施工ヘッド３８（施工対象位置ａ）がピン孔１５の中心Ｃ１と施工ヘッド３８の中心Ｃ２を結んだ法線方向を向き、かつ施工ヘッド３８がピン孔１５の内周面に沿って偏芯運動することができる。
【０１０８】
なお、施工ヘッド３８の中心Ｃ２の上記Ｘ，Ｙ軸方向の運動において、ピン孔１５の直径Ｄと施工ヘッド３８の直径ｄの差分がＤ−ｄ＝０の場合、ピン孔１５と施工ヘッド３８の中心Ｃ１，Ｃ２は等しくなる。即ち，この場合、施工ヘッド３８は偏芯運動ではなく円運動することとなる。
【０１０９】
このように、本変形例では、施工ヘッドを上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ軸方向に動作制御して、ピン孔との隙間を調整する。このため、ピン孔の径にかかわらず、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を良好に偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光は、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御できる。
【０１１０】
（実施形態１２）
応力処理装置２４では、中性またはアルカリ性の液体Ｌを施工対象のピン孔１５内面に噴出するので、この液体Ｌが残留したまま放置されると、その放置された部分に錆が発生する。このため、施工後のピン孔１５またはタービン動翼１０とディスク１２の隙間部およびこれらの周囲を乾燥し錆の発生を防止する必要がある。
【０１１１】
タービン動翼１０またはディスク１２に付着した液体Ｌは、基本的にはこれらの表面に付着し下方へ流れ落ちる。しかし、タービン動翼１０とディスク１２は円周状に連結されており、翼フォーク１１とディスクフォーク１３は、０．４ｍｍ程度の隙間しかなく、この隙間部１２５に液体Ｌが堆積してしまう場合がある。この狭い隙間部１２５に直接、乾燥ヘッドを挿入して、乾燥気体を吹き付けることは従来困難であった。また、ピン孔１５内面においても、同様に表面張力によって液体Ｌが堆積することがあった。
【０１１２】
図２９は、実施形態１２に係るタービン動翼１０とディスク１２の隙間部１２５を乾燥する乾燥装置１３０を説明するための図で、（ａ）はタービン動翼１０とディスク１２の正面図で、（ｂ）は乾燥ヘッド１３１のＸ方向から見た矢視図である。
【０１１３】
乾燥装置１３０は、乾燥気体を供給する気体供給部（図示せず）、ヘッド移動部（図示せず）、乾燥ヘッド１３１、Ｏリング１３３を有する。
気体供給部は、窒素を８０％含む気体をヒータで加熱乾燥し、水分を除去した乾燥気体を乾燥ヘッド１３１に供給する。
【０１１４】
ヘッド移動部は、乾燥ヘッド１３１を軸方向に移動させる。
乾燥ヘッド１３１は、円筒形状に形成され、先端部１３１ａの円周面に図２９（ｂ）に示す複数の貫通孔１３２を有する。この乾燥ヘッド１３１は、フォークに形成されたピン孔１５の数に対応した数、実施形態では３つ配置される。３つの乾燥ヘッド１３１は、ピン孔１５の長さに合せて、図２９（ａ）に示すように、３段に配列され、この配列の状態でピン孔１５内面を移動する。これにより、ピン孔１５内面を移動する全ての乾燥ヘッド１３１が、同時に隙間部１２５の位置に到ることが可能となる。
【０１１５】
この貫通孔１３２は、たとえば乾燥ヘッド１３１の円周面の６方向に放射状に、かつ乾燥ヘッド１３１の先端部１３１ａの２個所にそれぞれ配置される。これら２個所の貫通孔１３２間の距離は、施工対象のピン孔１５の長さと等しい長さに設定されている。これら貫通孔１３２は、気体供給部から供給された乾燥気体を、乾燥ヘッド１３１内部からピン孔１５内面に噴出させる機能を有する。
【０１１６】
Ｏリング１３３は、貫通孔１３２を挟むように、乾燥ヘッド１３１の軸方向の前後の円周面にそれぞれ４つ設けられる（図２９（ａ）参照）。
乾燥ヘッド１３１が、挿入されたピン孔１５内面を軸方向に移動し、翼フォーク１１とディスクフォーク１３の隙間部１２５の位置に到ると、Ｏリング１３３がピン孔１５内面をシールする。このため、貫通孔１３２から供給された乾燥気体Ｖは、この隙間部１２５のみを介して外部に噴出する。
【０１１７】
このように、本実施形態では、乾燥気体を隙間部のみから外部へ噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面に分流されず、隙間部に残留された液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１１８】
（変形例１）
次に、ピン孔１５内面を乾燥する乾燥ヘッド１３５について説明する。
図３０は、実施形態１２の変形例１に係る乾燥ヘッド１３５を示す断面図である。
【０１１９】
乾燥ヘッド１３５は、円筒形状に形成され、円周面に複数の貫通孔１３６を有する。
これらの貫通孔１３６は、同じ円周上および乾燥ヘッド１３５の軸方向に複数配列される。貫通孔１３６は、乾燥ヘッド１３５内部から斜め前方に、乾燥気体Ｖを噴出するように、約４５度の斜め穴に形成される。これは、ピン孔１５がロータ１の回転中心と平行で、かつ床面とも平行な状態にあり、液体Ｌがこのピン孔１５内面に付着したまま残留するので、この液体Ｌを乾燥ヘッド１３５の前方へ飛散できるようにするためである。
【０１２０】
このように、本変形例では、乾燥気体を乾燥ヘッドの斜め前方のピン孔内面に噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面の前方に流れ、ピン孔内面に付着した液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１２１】
（変形例２）
図３１は、実施形態１２の変形例２に係る乾燥ヘッド１３７を示す断面図である。
乾燥ヘッド１３７は、固定プロペラ部１３８、回転部１３９、接続リング１４０、管状部材１４１を備える。
【０１２２】
固定プロペラ部１３８は、乾燥ヘッド１３７の先端に内向きに固定されたプロペラ状の羽根１４２を有する。この羽根１４２は、供給される乾燥気体Ｖを正面から受けるように配置されている。
回転部１３９は、羽根１４２を覆う円筒形状に形成され、円周面に貫通孔１４３を有する。この貫通孔１４３は、変形例１の貫通孔１３６と同様、乾燥ヘッド１３７内部から斜め前方に、乾燥気体Ｖを噴出するように、約４５度の斜め穴に形成される。
【０１２３】
接続リング１４０は、管状部材１４１に対し、回転部１３９を回転可能に接続する。接続リング１４０は、たとえば摩擦抵抗を低減するベアリングなどで構成される。
管状部材１４１から供給される乾燥気体Ｖを、０．５ＭＰａ程度の圧力で勢い良く羽根１４２に噴出すると、羽根１４２は反力を受ける。この反力により、回転部１３９には、回転力が伝達され、その回転力で回転しながら、貫通孔１４３を介して、乾燥気体Ｖを乾燥ヘッド１３７のピン孔１５内面全周に噴出することができる。
【０１２４】
このように、本変形例では、回転する回転部から乾燥気体を乾燥ヘッドの斜め前方のピン孔内面に噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面の前方に流れ、ピン孔内面に付着した液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１２５】
（実施形態１３）
次に、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が形成された後に、ピン孔１５内面を検査する場合について説明する。
図３２は、実施形態１３に係る検査ヘッド１４５を示す断面図である。
【０１２６】
ピン孔１５は、通常１０ｍｍ〜１７ｍｍの直径で形成される。これに対して、翼フォーク１１とディスクフォーク１３の最大幅は、３００ｍｍ以上あるため、ピン孔１５内は照度が低く、ピン孔１５全体を目視で検査することは困難であった。
【０１２７】
そこで、本実施形態では、ピン孔１５内全体を検査可能とする検査ヘッド１４５を提供する。
検査ヘッド１４５は、管状部材１４６、ファイバスコープ１４７、照明部１４８を備える。
【０１２８】
管状部材１４６は、内部にファイバスコープ１４７が配設されている。また、管状部材１４６の先端には、照明部１４８が配設されている。
ファイバスコープ１４７は、管状部材１４６前方に目視可能な視界領域を発生する。ファイバスコープ１４７は、図示しないモニタと接続されており、映像の表示を可能にしている。
【０１２９】
照明部１４８は、リング状の照明からなり、管状部材１４６前方の視界領域内のピン孔１５内面を照射する。
検査ヘッド１４５がピン孔１５内に挿入されると、前方の視界領域内のピン孔１５内面が照射され、作業者の目視による検査を可能にする。
このように、本実施形態では、照明部によって映し出されたピン孔内面をファイバスコープでとらえて目視可能とするので、ピン孔全体を目視で検査することができる。
【０１３０】
（実施形態１４）
次に、乾燥作業とピン孔１５内面検査を併用する場合について説明する。
図３３は、実施形態１４に係る併用ヘッド１５０を示す断面図である。
【０１３１】
併用ヘッド１５０は、管状部材１５１、ファイバスコープ１５２、照明部１５３を備える。
管状部材１５１は、内部にファイバスコープ１５２が配設されている。管状部材１５１の内面とファイバスコープ１５２との間には、隙間部１５４が形成される。管状部材１５１は、気体供給部に接続され、隙間部１５４を介して外部に乾燥気体Ｖを噴出する。このため、管状部材１５１の先端側の隙間部１５４は、狭隘構造に形成されている。
【０１３２】
ファイバスコープ１５２は、管状部材１５１前方に目視可能な視界領域を発生する。ファイバスコープ１５２は、図示しないモニタと接続されており、映像の表示を可能にしている。また、ファイバスコープ１５２の先端には、照明部１５３が配設されている。
照明部１５３は、リング状の照明からなり、管状部材１５１前方の視界領域内のピン孔１５内面を照射する。
【０１３３】
併用ヘッド１５０がピン孔１５内に挿入されると、管状部材１５１とファイバスコープ１５２間の隙間部１５４からピン孔１５内に乾燥気体Ｖが噴出され、これと同時に前方の視界領域内のピン孔１５内面が照射され、作業者の目視による検査を可能にする。
このように、本実施形態では、ピン孔全体を目視で検査しながら、同時にピン孔内を乾燥することができる。
【０１３４】
（実施形態１５）
次に、ピン孔１５に供給された切削材や液体を回収する回収部について説明する。
レーザピーニング時に噴出する液体Ｌは、ピン孔１５のヘッド挿入側の反対方向から飛散することとなる。
そこで、本実施形態では、切削材や液体を回収する回収部を提供する。
【０１３５】
図３４は、実施形態１５に係る回収部１６０を示す図である。
回収部１６０は、フランジ１６１、ガイドパイプ１６２、Ｏリング１６３、図示しないポンプを備える。
【０１３６】
フランジ１６１は、ガイドパイプ１６２が取り付けられた孔１６４を有する。この孔１６４は、ピン孔１５と同じ径に形成される。
ガイドパイプ１６２は、ポンプに接続され、ポンプの吸引動作によって液体Ｌを吸引する。
Ｏリング１６３は、孔１６４を取り囲むように、フランジ１６１の側面に配設される。
【０１３７】
ピン孔１５の出口部に孔１６４が合うように、フランジ１６１とＯリング１６３をフォーク側面に取り付け、ポンプで吸引することで、施工時に飛散する液体Ｌをガイドパイプ１６２に取り込む。
【０１３８】
このように、本実施形態では、飛散する液体を吸引するので、ピン孔に残留する液体を削減でき、次の作業工程、たとえば乾燥工程での作業時間を短縮することができる。
【０１３９】
（実施形態１６）
次に、レーザピーニング時に噴出する液体Ｌの回収、再利用するシステムについて説明する。
図３５は、液体Ｌを回収、再利用する実施形態１６に係る再利用システムの構成を示すブロック図である。
【０１４０】
再利用システムは、レーザピーニング装置２９を含む応力処理装置２４、制御盤９１、液体受けパン５５、フィルタ１７０、ＰＨコントロールユニット１７１、ポンプ貯液槽１７２、制御盤９１を備える。なお、図３５中、実線は液体Ｌの流れを示し、点線は制御系の接続経路を示す。
【０１４１】
液体受けパン５５は、ピン孔１５から落下した液体Ｌを貯留し、フィルタ１７０に供給する。
フィルタ１７０は、ピン孔１５に残留していた不純物や油分、レーザピーニングによって昇華した微量の金属粉、外部から混入した異物などを濾過する機能を有する。なお、フィルタ１７０は、異物が所定量異常付着すると、目詰まりを起こす可能性があるため、定期的にフィルタを交換する必要がある。
【０１４２】
ＰＨコントロールユニット１７１は、濾過された液体ＬのＰＨを調整する機能を有する。なお、液体ＬのＰＨは、アルカリ性に近いほど、タービン動翼１０およびディスク１２を錆びにくくする効果がある。
【０１４３】
ポンプ貯液槽１７２は、図示しないポンプを有し、ＰＨ調整された液体Ｌを吸い上げて応力処理装置２４に供給する。なお、ポンプ貯液槽１７２の液体Ｌが所定レベル以下になった場合は、液体を補充する必要がある。
制御盤９１は、施工条件に基づいて、応力処理装置２４を制御するするとともに、ポンプ貯液槽１７２のポンプを駆動制御する。
【０１４４】
液体Ｌは、ポンプ貯液槽１７２に貯えられ、ポンプによって汲み上げられて、図示しない流量検知バルブ、ホース４８、ブーム３５の順に通過し、施工ヘッド３８の開口部４６ａより噴出される。
【０１４５】
開口部４６ａから噴出された液体Ｌは、ピン孔１５を経由して液体受けパン５５に落下し、さらにフィルタ１７０に吸引されて異物が除去される。次に、液体Ｌは、ＰＨコントロールユニット１７１によってＰＨ調整され、ポンプによって吸い上げられてポンプ貯液槽１７２に循環される。
【０１４６】
このように、本実施形態では、ピン孔に噴出された液体を濾過およびＰＨ調整した後に、再び応力処理装置に供給するので、液体の再利用が可能となる。この結果、資源の枯渇化を防止することができる。
【０１４７】
（実施形態１７）
図３６は、実施形態１７に係る施工システム１７５の構成を示す図である。
この施工システム１７５では、最終段落のディスク１２ａの同一円周上の異なる位置に上述した応力処理装置２４と同様の機能を有する応力処理装置（たとえば応力処理装置２４ａ〜２４ｃまたは応力処理装置２４ｄ，２４ｅ）を複数配列する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成する。
【０１４８】
また、この施工システム１７５では、タービン側の最終段落のディスク１２ａとコレクタ側の最終段落のディスク１２ｂの対向する位置に上述した応力処理装置２４と同様の機構を有する応力処理装置（たとえば応力処理装置２４ａと２４ｄまたは応力処理装置２４ｃと２４ｅ）を複数配列する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成する。
【０１４９】
また、この施工システム１７５では、応力処理装置２４ａ〜２４ｅを組み合わせて配置する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成してもよい。この施工システムは、応力処理装置を、前記ロータの同一円周上の異なる位置、およびタービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置の少なくとも一方の位置に複数設置する施工システムとして機能する。
【０１５０】
このように、本実施形態では、応力処理装置を用いてピン孔に圧縮応力領域を形成するので、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【０１５１】
さらに、本実施形態では、複数の応力処理装置を組み合わせて配置し、複数のピン孔をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成するので、一度の回転制御で同時施工が可能となり、施工時間を削減できる。
【０１５２】
（実施形態１８）
図３７は、実施形態１８に係る施工システム１７６の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
この施工システム１７６では、リーマ加工装置１００ａ，１００ｂと、施工装置１８１ａ，１８１ｂ、乾燥装置１８２ａ，１８２ｂ、検査装置１８３ａ，１８３ｂ、ピン組立装置１８４ａ，１８４ｂ、制御盤９１を備える。
【０１５３】
リーマ加工装置１００ａ，１００ｂは、図１に示したリーマ加工装置と同様なので、説明を省略する。このリーマ加工装置１００ａ，１００ｂは、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部として機能する。
【０１５４】
施工装置１８１ａ，１８１ｂは、レーザピーニング施工により、ピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成するものである。この施工装置１８１ａ，１８１ｂは、レーザピーニング施工の場合は、図５に示したレーザピーニング装置２９と同様である。この施工装置１８１ａ，１８１ｂは、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、を具備する応力処理装置として機能する。
【０１５５】
乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、レーザピーニング施工後にピン孔１５内に残留する切削材、液体またはその他の異物を吹き飛ばす作業を行う。この乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、図２９〜図３１のいずれかに示した乾燥装置１３０と同様である。この乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部として機能する。
【０１５６】
検査装置１８３ａ，１８３ｂは、レーザピーニング施工後のピン孔１５内面の異物や施工範囲を確認する作業を行う。この検査装置１８３ａ，１８３ｂは、図３２に示した検査ヘッド１４５を備える検査装置と同様である。この検査装置１８３ａ，１８３ｂは、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部として機能する。
【０１５７】
ピン組立装置１８４ａ，１８４ｂは、圧縮応力領域が形成された翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５にピンを挿入してタービン動翼１０とディスク１２を組み立てる作業を行う。このピン組立装置１８４ａ，１８４ｂは、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部として機能する。
なおこの他に、応力集中を緩和するために、リーマ加工後の翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５の出入口部を面取り加工する装置を備えることも可能である。
【０１５８】
この施工システム１７６では、最終段落のディスク１２ａの同一円周上の異なる位置に、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａをそれぞれ配列する。そして、制御盤９１によって、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａの駆動制御および作業管理を行う。この制御盤９１は、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａの異なる複数の作業を同時に実施する。
【０１５９】
また、この施工システム１７６では、最終段落のディスク１２ａ，１２ｂの同一円周上の異なる位置にこれら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂをそれぞれ配列するとともに、タービン側のディスク１２ａとコレクタ側のディスク１２ｂの対向する位置に同じ機能を有する装置１００ａと１００ｂ、１８１ａと１８１ｂ、１８２ａと１８２ｂ、１８３ａと１８３ｂ、１８４ａと１８４ｂをそれぞれ配置する。そして、制御盤９１によって、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂの駆動制御および作業管理を行う。この制御盤９１は、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂの異なる複数の作業を同時に実施する。
【０１６０】
この施工システム１７６は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、を具備する応力処理装置と、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置する施工システムとして機能する。
【０１６１】
このように、本実施形態では、応力処理装置を用いてピン孔に圧縮応力領域を形成するので、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【０１６２】
また、本実施形態では、圧縮応力領域を形成するための異なる作業を行う各装置を、組み合わせてディスクの同一円周上の異なる位置、またはディスクの対向する位置に配列し、各作業を行うので、各作業の同時実施が可能となり、作業時間や位置決め回数を削減できる。
【０１６３】
（実施形態１９）
次に、施工管理インターロック機能、ペースメーカ機能について説明する。なお、これらの機能を実現する施工管理システムは、図２１に示したシステム構成と同様なので、図２１を用いて説明する。
【０１６４】
図２１において、制御盤９１は、レーザ照射履歴９１ａ、装置移動履歴９１ｂを記録する施工記録機能を有するとともに、これら履歴９１ａ，９１ｂをモニタ９２に表示させて、これら履歴に基づく施工管理記録情報を作成し、施工管理記録９１ｃする機能を有する。
【０１６５】
また、制御盤９１は、施工の動作速度９４や動作範囲９５の検知、レーザピーニング装置２９の検知（たとえばレーザパワー不足などの検知）、ポンプ貯液槽１７２のポンプの液体流量の検知、施工範囲の検知などを行う。そして、制御盤９１は、これらの検知結果に異常があった場合には、応力処理装置２４の駆動を停止し、異常部位をモニタ９２に表示する施工管理インターロック機能を有する。
【０１６６】
なお、液体流量の検知は、流量検知バルブによって行われ、液体流量が規定量に満たない場合には、レーザ光の照射位置での不純物や異物を除去できずに、レーザパワーが規定条件を下回ることが考えられる。このため、流量低下の場合は、応力処理装置２４に指令し、モニタ９２に異常を表示させる必要がある。
【０１６７】
このように、本実施形態では、上述した効果を有するとともに、異常を検知して応力処理装置の駆動を停止する施工管理インターロック機能を有するので、装置の安全性を向上できる。
【０１６８】
また、実施形態１７で示したディスク１２ａ円周上の異なる位置やタービン側のディスク１２ａとコレクタ側のディスク１２ｂの対向する位置に応力処理装置を複数配列し、施工を同時に行う。
【０１６９】
この場合、図２１に示した制御盤９１が各応力処理装置の施工記録機能を有し、上記情報を集約管理することが可能である。そして、制御盤９１は、相互の作業完了予測時間を求めて、この予測時間をモニタ９２に表示させるペースメーカ機能と目標工程に対する作業実績を表示させる表示機能を有することも可能である。
【０１７０】
このように本実施形態では、上述した効果を有するとともに、相互の作業完了を予測するペースメーカ機能を有するので、作業効率を向上させることが可能である。
【０１７１】
（実施形態２０）
図３８は、本発明の実施形態２０に係る応力処理装置のヘッド先端部４６の要部断面図である。図３９は、図３８のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。図４０は、図３８に示した支持部２００を示す斜視図である。
【０１７２】
気中において、ヘッド先端部４６の光ファイバ４２の先端を固定しないで管状部材４５内に大量の液体を噴射させると、光ファイバ４２の先端がその水流の勢いで振動してしまい、レーザ光が施工対象位置ａからずれてしまう。また、この振動を防ぐために、この管状部材４５内に少量の液体を噴射させると、勢いが弱くなりこの液体による液体膜が良好に生成されず、レーザエネルギーをこの液体膜のみに封印することができない。
【０１７３】
そこで、本実施形態では、図３８、図３９に示すように、光ファイバ４２の先端を支持する支持部２００をヘッド先端部４６内に固設する。この支持部２００は、光ファイバ４２の芯線４２ａを支持する支持部材２０１と、支持部材２０１の周方向に等間隔に配置され、この支持部材２０１とヘッド先端部４６の内周面を結合する、例えば３つの結合部材２０２とからなる。これら支持部材２０１と結合部材２０２は一体的に形成されている。なお、結合部材２０２は、３つに限らず、２つ又は４つ以上であってもよい。
【０１７４】
図４０に示すように、中心部材２０１は、長手方向の長さが結合部材２０２の長手方向の長さと同一で、かつ中空の円筒形状に構成され、光ファイバ４２の芯線４２ａを中心軸として内部に挿入することで支持している。結合部材２０２は、長方体からそれぞれ構成され、ヘッド先端部４６内の３点に固定され、結合部材２０２間には、空隙が形成されて液体が流通可能になっている。
【０１７５】
この支持部２００は、ヘッド先端部４６に固定されているので、このヘッド先端部４６が回転する時に、ヘッド先端部４６と伴に回転する。この時、光ファイバ４２は、支持部２００に支持された状態で回転はしない。
【０１７６】
この状態で、管状部材４５内に多くの流量の液体が噴射されると、液体は結合部材２０２間の空隙を介して施工対象位置ａに流れるが、光ファイバ４２の先端は支持部２００に支持されているので、水流によって振動することが防がれ、レーザ光を施工対象位置ａに的確に照射することができる。この支持部２００は、前記光ファイバを支持する支持部材２０１と、前記支持部材２０１の周囲に設けられ、前記支持部材２０１と前記ピン孔内とを結合する複数の結合部材２０２とを有し、前記結合部材２０２間に形成された空隙を介して前記噴射部から噴射された液体を流通可能に機能する。
【０１７７】
このように、本実施形態では、光ファイバの先端を、ヘッド先端部に固定された支持部に支持させるので、多くの流量の液体を管状部材内に噴出し、良好な液体膜を生成でき、かつレーザエネルギーをこの液体膜内にのみ封印して、ピン孔内面の施工対象位置にレーザピーニングを施して圧縮応力領域を形成することができる。
【０１７８】
なお、ヘッド先端部４６に形成された開口部４６ａは、反射ミラー４７から出射されるレーザ光Ｂが楕円であるため、楕円形状であることが好ましい。さらに、たとえばこの開口部４６ａの長径（ヘッド先端部４６の長手方向の径）は、３〜１０［ｍｍ］、短径（ヘッド先端部４６の短手方向の径）は、２〜６［ｍｍ］程度に設定するのが好ましい。
【０１７９】
また、本願発明は、上記実施形態に限らず、例えば構造体、例えば航空機ボディー等のファスナー穴（リベット穴）やディーゼルエンジンのシャフトのオイル噴出し穴や車の車軸等の工業製品等の高サイクル疲労対策、さらに金型の冷却穴等の応力腐食割れ対策に使用可能である。
【０１８０】
また、上記実施形態では、気中にて応力処理を行う場合について説明したが、本願発明はこれに限らず、液中にても上記応力処理を行うことが可能である。
【０１８１】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１８２】
１…ロータ、２…軸、１０…タービン動翼、１１…翼フォーク、１２…ディスク、１２ａ，１２ｂ…ディスク、１３…ディスクフォーク、１４…矢印、１５…ピン孔、１５ａ，１５ｂ…孔、１６…下孔、１７…半径方向、１８，１８０…制御部、１９…仮ピン、２０…ロータ回転部、２１…やげん台、２２…ロータ回転装置、２３…ピン、２４，２４ａ〜２４ｅ，６０…応力処理装置、２７…中心軸、２８…やげん台側面、２９…施工部（レーザピーニング装置）、３０…台座、３１…ロータ半径方向駆動部、３２…ロータ接線方向駆動部、３３…ヘッド送り駆動部、３４…ヘッド回転駆動部、３５…ブーム、３５ａ…ホルダ、３６…ヘッド部、３７…台座側面、３８…施工ヘッド、３９…撮像ユニット、４０…レーザ発振器、４１…レーザ光調整部、４２…光ファイバ、４３…送液部、４５…管状部材、４６…ヘッド先端部、４６ａ…開口部、４７…反射ミラー、４８…ホース、４９…スリーブ、５０…支持部材、５１…溝、５２…回転駆動モータ、５３…タイミングベルト、５４…プーリ、５５…液体受けパン、５６…Ｏリング、５７…ラジカル面、５８…植え込み部端具、５９，６１，８０，８１…ガイドプレート、６２…ラジカル面ブロック、６３…端具ブロック、６４…クランプ、６５…エアーシリンダ、６６…ヘッド部、６７…方向調整部、６８…幅方向調整部、６９…ヘッド回転部、７０…ヘッド送り部、８２，８３…貫通孔、８５…支持部材、８６…リーマ穴、８７…リーマボルト、９０…施工条件入力部、９１…制御盤、９２…モニタ、９８…施工ヘッドの中心、９９…ピン孔の中心、１００，１００ａ，１００ｂ…リーマ加工装置、１０１…回転駆動部、１０２…リーマ工具、１１０…スペーサ、１２５…隙間部、１３０，１８２ａ，１８２ｂ…乾燥装置、１３１…乾燥ヘッド、１３１ａ…先端部、１３２，１３６，１４３…貫通孔、１３３…リング、１３５…乾燥ヘッド、１３７…乾燥ヘッド、１３８…固定プロペラ部、１３９…回転部、１４０…接続リング、１４１，１４６，１５１…管状部材、１４２…羽根、１４５…検査ヘッド、１４７，１５２…ファイバスコープ、１４８，１５３…照明部、１５０…併用ヘッド、１５４…隙間部、１６０…回収部、１６１…フランジ、１６２…ガイドパイプ、１６３…Ｏリング、１６４…孔、１７０…フィルタ、１７１…コントロールユニット、１７２
…ポンプ貯液槽、１７５，１７６…施工システム、１８１ａ，１８１ｂ…施工装置、１８３ａ，１８３ｂ…検査装置、１８４ａ，１８４ｂ…ピン組立装置、２００…支持部、２０１…中心部材、２０２…翼部材、２０２…翼部、ａ…施工対象位置、Ｂ…レーザ光、Ｃ…圧縮応力領域、ｄ…軸心ずれ、Ｈ…高さ方向、Ｌ…液体、Ｐ…平行方向、ｓ…最小スポット径、Ｓ…幅方向、Ｔ，Ｔ１，Ｔ３…レーザ照射時間、Ｔ２，Ｔ４…レーザ遮断時間、Ｖ…乾燥気体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造体、例えばタービン動翼とディスクの一方または両方に応力改善処理を施した蒸気タービンの応力処理装置および施工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、ロータの周方向に多数本植設されたタービン動翼と、タービンケーシングに固定された静翼（ノズル）とから構成されている。このタービン動翼と静翼の組み合わせにより１対でタービン段落を形成し、このタービン段落をディスクに複数段並べることでタービンが形成されている。このタービン動翼とディスクは、運転時の遠心力に耐えられるように、例えばフォーク形構造によって結合され、例えば、５００ｋｇ／ｍｍ２以上の引張強さの高い材料（例えば強高度銅）が用いられる。この引張強さの高い材料は、応力腐食割れ（以下、「ＳＣＣ」という）に対する感受性が高い。
【０００３】
また、このタービン動翼とディスクの結合部には、翼の回転に伴って大きな遠心力が作用し、かつ、蒸気が隙間からこの結合部に入り込む。この結果、蒸気中に含まれるＮａやＣｌなどの腐食生成物の蓄積による経年変化で、この結合部にＳＣＣが生じる。
【０００４】
また近年、蒸気タービンの効率を向上させるために、低圧最終段においては排気損失を低減させることを目的として翼長の長いタービン翼が採用される傾向にある。しかしながら、翼長が長くなるのに伴って、この翼に作用する遠心力が増大する。このため、応力集中が高い翼とディスクの結合部は、起動停止に伴う低サイクル疲労や高い平均応力と腐食環境下での高サイクル疲労に対して十分な強度を有した構造でなければならない。
【０００５】
そこで、このようなＳＣＣの発生を抑制するために、タービン動翼とディスクを結合するためのピン等については、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（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−６０７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した先行技術では、ショットピーニングが施工範囲に対して大量の投射材を打ち出すもので、この施工範囲に対してどれだけ均一に施工されるかは確率の問題となる。したがって、ショットピーニングをピンとピン孔の両方に適用した場合、ショットピーニングの施工が均一でないとピンの径とピン孔の径の公差が許容範囲を超え、精密な結合が損なわれるという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、構造体に形成された孔内面の応力腐食割れの発生の低減、疲労強度を向上することのできる応力処理装置および施工システム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】
【０００９】
上記の課題を解決するために本発明の応力処理装置は、構造体に形成された孔内をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部を具備する。
【００１０】
また、本発明の施工システムは、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、ピーニングを施すヘッド部と、照射したレーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有し、前記ピン孔内をレーザ照射してピーニングを施すレーザ部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を通過可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備え、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、を具備する応力処理装置と、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、構造体に形成された孔内面の応力腐食割れの発生の低減、疲労強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】タービン動翼とディスクを同時にリーマ加工することを説明するための図で、（ａ）はタービン動翼とディスクの結合構造を示す正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ部拡大図である。
【図２】本発明の一実施形態の応力処理装置の構成を説明するための図で、タービン動翼とディスクの結合構造のピン孔に応力改善を施す場合を示す正面図である。
【図３】図２をＡ方向から見た構成を示す矢視図である。
【図４】図２に示したヘッド部を示す拡大図である。
【図５】応力処理装置の施工部としてのレーザピーニング装置の概要構成を説明するための断面図である。
【図６】図５に示したレーザピーニング装置の構成の一部を示す要部断面図である。
【図７】ピンが挿入されていないタービン動翼とディスクの結合構造を示す要部拡大断面図である。
【図８】蒸気タービンの応力改善処理手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態２に係る応力処理装置の構成を説明するための図で、ディスクのピン孔に応力改善を施す場合を示す正面図である。
【図１０】単品施工する場合のタービン動翼を示す図で、（ａ）はタービン動翼の斜視図、（ｂ）はＸ方向からの部分側面図ある。
【図１１】２枚重ねて施工する場合のタービン動翼を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係る応力処理装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態４に係る応力処理装置の構成を示す斜視図である。
【図１４】ピン孔の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部を示す図、（ｂ）は出口部を示す図である。
【図１５】ピン孔の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部を示す図、（ｂ）は出口部を示す図である。
【図１６】実施形態７に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１７】実施形態８に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１８】実施形態８の変形例２に係る応力処理装置のヘッド部とブームの要部拡大図で、（ａ）は側面を示す図、（ｂ）は正面を示す図である。
【図１９】実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【図２０】実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【図２１】応力処理装置の施工管理を行う施工管理システムの構成を示すブロック図である。
【図２２】レーザピーニングを行う応力処理装置において、素材の種類によって施工条件を切り替え施工する場合を説明するための図で、（ａ）は一方の素材のみを施工する場合の図、（ｂ）は異なる条件で施工する場合の図である。
【図２３】実施形態１１に係る応力処理装置の施工ヘッドの要部断面図で、（ａ）は正面を示す図、（ｂ）は側面を示す図である。
【図２４】図２３に示した施工ヘッドの回転状態を説明するための正面図である。
【図２５】実施形態１１の変形例１に係る応力処理装置の施工ヘッドの要部断面図で、（ａ）は正面を示す図、（ｂ）は側面を示す図である。
【図２６】図２５に示した施工ヘッドの回転状態を説明するための正面図である。
【図２７】実施形態１１の変形例２に係る応力処理装置の施工ヘッドの動作制御を説明するための断面図である。
【図２８】図２７のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【図２９】実施形態１２に係る乾燥装置を説明するための図で、（ａ）はタービン動翼とディスクの正面図、（ｂ）は乾燥ヘッドのＸ方向から見た矢視図である。
【図３０】実施形態１２の変形例１に係る乾燥ヘッドを示す断面図である。
【図３１】実施形態１２の変形例２に係る乾燥ヘッドを示す断面図である。
【図３２】実施形態１３に係る検査ヘッドを示す断面図である。
【図３３】実施形態１４に係る併用ヘッドを示す断面図である。
【図３４】実施形態１５に係る回収部を示す図である。
【図３５】液体を回収、再利用する実施形態１６に係る再利用システムの構成を示すブロック図である。
【図３６】実施形態１７に係る施工システムの構成を示す図である。
【図３７】実施形態１８に係る施工システムの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図３８】本発明の実施形態２０に係る応力処理装置のヘッド先端部の要部断面図である。
【図３９】図３８のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。
【図４０】図３８に示した支持部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１はタービン動翼１０とディスク１２を同時にリーマ加工することを説明するための図で、（ａ）がタービン動翼１０とディスク１２の結合構造を示す正面図で、（ｂ）が側面図で、（ｃ）が（ｂ）のＸ部拡大図である。図２は、本発明の一実施形態の応力処理装置２４の構成を説明するための図で、タービン動翼１０とディスク１２の結合構造のピン孔１５に応力改善を施す場合を示す正面図である。図３は、図２をＡ方向から見た構成を示す矢視図である。図４は、図２に示したヘッド部を示す拡大図である。なお、以下の図において、同様の構成部分については同一符号を付記する。
【００１４】
タービン動翼１０は、下端に翼フォーク１１を有する。ロータ１のディスク１２は、上端にディスクフォーク１３を有する。この翼フォーク１１とディスクフォーク１３は、互いに係合可能に形成され、後述する複数のピンを、翼フォーク１１とディスクフォーク１３とを貫通して設けられたピン孔１５に挿入することで、タービン動翼１０とディスク１２とが結合される。なお、このタービン動翼１０には、予めピン孔１５の孔径よりも０．５〜１．０ｍｍ程度小さい径の下孔１６が加工されている。
【００１５】
リーマ加工装置１００は、回転駆動部１０１、複数のリーマ工具１０２、図示しない移動部を備える。回転駆動部１０１は、複数のリーマ工具１０２を同時に、かつ同じ速度で回転させる。回転駆動部１０１およびリーマ工具１０２は、移動部によってピン孔１５の軸方向（図中の矢印１４方向）に移動する。リーマ加工装置１００は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部として機能する。
【００１６】
タービン動翼１０は、ディスク１２に植設された後に、下孔１６に仮ピン１９を挿入して下孔１６を同軸上に位置決めする。次にリーマ加工装置１００において、リーマ工具１０２を回転駆動部１０１にて複数同時に、かつ同じ速度で回転し、ピン孔１５の軸方向に移動させて下孔１６を削り、ピン孔１５を合せ加工する。このように、ピン孔１５を複数同時に加工することで、タービン動翼１０とディスク１２のピン孔１５の位置ずれがなくなり、ピン孔１５およびピンへの運転時の負荷が軽減される。なお、このリーマ加工後に、生じたピン孔１５内の切り屑は除去される。
【００１７】
次に、本発明の一実施形態の応力処理装置２４の構成を説明する。本実施形態に係る応力処理装置２４は、疲労強度向上および残留応力除去を目的として、翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５にピーニングを施す。
【００１８】
図２〜図４において、応力処理装置２４は、ロータ回転部２０、施工部２９およびこれら部位を駆動制御する制御部１８を備える。ロータ回転部２０は、やげん台２１、ロータ回転装置２２を備える。やげん台２１は、ロータ１の両端に１台ずつ配設され、このロータ１の両端を回転可能に軸受する。ロータ回転装置２２は、ロータ１の先端部近傍に配設される。このロータ回転装置２２は、例えばステッピングモータを有し、ロータ１の軸２の中心軸２７を中心としてディスク１２を所定位置に回転して、この所定位置での施工部２９による施工を可能にする。このロータ回転装置２２は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークと係合して組み立てられ、かつ前記翼フォークと互いに貫通するピン孔が形成されるディスクフォークを有するディスクとを備えるロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部として機能する。
【００１９】
施工部２９は、ロータ１の正面近傍に配置され、台座３０、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４、ブーム３５、ヘッド部３６を備える。
台座３０は、ロータ１の半径方向１７および中心軸２７と平行に移動可能に構成される。ここで、ロータ１の半径方向１７とは、水平方向と平行な方向を示すものである。
ロータ半径方向駆動部３１は、台座３０の上方に配置されるロータ半径方向駆動軸を有し、ブーム３５をロータ１の半径方向１７に移動させる。
【００２０】
ロータ接線方向駆動部３２は、ブーム３５内に配置されるロータ接線方向駆動軸を有し、ヘッド部３６をロータ１の接線方向に移動させる。
ヘッド送り駆動部３３は、ヘッド部３６の施工ヘッド３８をロータ１の中心軸２７と平行に移動させる。
ヘッド回転駆動部３４は、ヘッド部３６に配置される回転モータを有し、ピン孔１５の内面に後述する圧縮応力領域が形成されるように、ヘッド部３６の施工ヘッド３８を回転する。
【００２１】
ブーム３５は、図３に示すような羽子板形状の平板で構成され、内部にロータ接線方向駆動部３２が配置される。このブーム３５は、最終段落とその手前の段落のタービン動翼１０およびディスク１２の隙間より小さい幅に設定されている。
ヘッド部３６は、ブーム３５の先端に配設され、回転可能な施工ヘッド３８を有する。この施工ヘッド３８は、ブーム３５と垂直（図３の紙面と垂直）な方向に設けられている。
【００２２】
施工時には、最終段落とその手前の段落のタービン動翼とディスクの隙間からブーム３５を挿入し、施工対象のピン孔１５へ位置決めする。次に、この施工ヘッド３８を回転させてピン孔１５の内面にピーニングを施す。この施工部２９は、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部として機能する。
【００２３】
この応力処理装置２４は、ヘッド部３６がロータ１の中心軸２７と平行になるように、やげん台２１と平行になるように、やげん台側面２８に台座側面３７を当接させて芯出しを可能にする。次に、ロータ半径方向駆動部３１およびロータ接線方向駆動部３２によって、施工対象のピン孔１５位置に合せて施工ヘッド３８位置を微調整する。次に、ヘッド送り駆動部３３によって、施工ヘッド３８がピン孔１５内をロータ１の中心軸２７と平行に移動させるとともに、この施工ヘッド３８をヘッド回転駆動部３４によって回転させて施工対象のピン孔１５への位置決めを可能にする。
【００２４】
ところで、通常ではタービン動翼１０は、ロータ１の円周上に１００本以上結合されている。このような環境化において施工対象のピン孔１５の位置と施工ヘッド３８の位置を目視で直接確認することは困難である。
【００２５】
そこで、本実施形態に係る応力処理装置２４は、施工ヘッド３８の近隣に撮像ユニット３９を設け、ピン孔１５位置と施工ヘッド３８位置とを遠隔で確認する。この撮像ユニット３９は、監視カメラと、この監視カメラの周囲に配置された照明とを有する。そして、施工ヘッド３８をピン孔１５に位置決めする際に、監視カメラで撮影した映像から、画像計測方法（画像計測プログラム）によりピン孔１５の輪郭を３点検索して中心を認識し、基準孔との位置ずれを認識し、この位置ずれに基づいてロータ半径方向駆動部３１とロータ接線方向駆動部３２を駆動制御してピン孔１５に対する施工ヘッド３８の位置決めを行う。
【００２６】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、撮影した画像から、画像計測プログラムを用いて施工ヘッドとピン孔の位置ずれを補正するので、施工ヘッドを正しいピン孔の位置に位置決めできる。
【００２７】
次に、この施工部２９の一例を説明する。図５は、施工部としてのレーザピーニング装置２９の概要構成を説明するための断面図である。図６はレーザピーニング装置２９の構成の一部を示す要部断面図である。
レーザピーニング装置２９は、台座３０、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４、ブーム３５、ヘッド部３６の他に、レーザ発振器４０、レーザ光調整部４１、光ファイバ４２、送液部４３を備える。
【００２８】
施工ヘッド３８は、中空の管状部材４５、ヘッド先端部４６、反射ミラー４７および支持部材５０を備える。
管状部材４５は、支持部材５０によって回転可能に支持されている。管状部材４５の内部は、光ファイバ４２が貫通するとともに、ホース４８からの液体をヘッド先端部４６に供給する。ヘッド先端部４６は、円柱状に形成され、円周面に開口部４６ａを有し、管状部材４５と一体に形成されている。反射ミラー４７は、この開口部４６ａ近郊で、かつ光ファイバ４２の光軸上のヘッド先端部４６内に固定される。この反射ミラー４７は、非球面ミラーで構成され、入射するレーザ光Ｂを円周方向に曲げて、ピン孔１５内面付近で集光する。
【００２９】
レーザ発振器４０は、ジャイアントパルスＹＡＧレーザ発振器が望ましいが、パルスレーザを照射した際にプラズマのようなエネルギを発生することができるレーザ発振器であればよい。
レーザ光調整部４１は、ミラー、レンズ、バッフルなどを組み合わせてレーザ発振器４０から放射されたレーザ光Ｂの形状を整形する。
【００３０】
光ファイバ４２は、レーザ光調整部４１によって形状整形されたレーザ光Ｂを伝送し、施工対象のピン孔１５内面に放射する機能を有する。この光ファイバ４２は、ヘッド部３６内に挿入され、光ファイバ４２を伝送したレーザ光Ｂは、施工ヘッド３８のヘッド先端部４６から放射される。
【００３１】
送液部４３は、ホース４８および管状のスリーブ４９を有し、施工対象のピン孔１５内面に液体Ｌを供給する機能を有する。このホース４８は、ブーム３５内に配設された支持部材５０と接続される。ブーム３５と支持部材５０間には、円周状の溝５１が形成されている。スリーブ４９は、この溝５１の内側に設けられ、液体を通過させる複数の貫通孔を有する。なお、５６は、ブーム３５と支持部材５０間に設けられたＯリングである。送液部４３からの液体Ｌは、ホース４８を経由して溝５１に蓄えられ、次にスリーブ４９の貫通孔を介して支持部材５０内部に供給される。支持部材５０内部に供給された液体は、施工ヘッド３８内を経由してヘッド先端部４６の開口部４６ａからピン孔１５内面に噴出される。
【００３２】
このホース４８から供給された液体Ｌは、管状部材４５を経由して、回転するヘッド先端部４６の開口部４６ａから噴出されることによって、ピン孔１５内面全体に供給される。この供給された液体Ｌは、ロータ１の下方に設けられた液体受けパン５５に落下して溜められる（図２参照）。
【００３３】
このように、送液部４３から供給する液体として、例えば水を用いることで、施工対象のピン孔１５の近傍を洗浄しながらレーザ光Ｂを放射することが可能となる。また、送液部４３から供給する液体として、水のような中性の液体に代えて、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１０やディスク１２に錆が発生するのを防止することができる。
【００３４】
また、この液体は、レーザピーニング時に発生する不純物がレーザ光Ｂの光路上に浮遊することによるレーザ光の減衰を防止するため、不純物のない新しい状態のものを常にこの光路に満たす役割を有する。
【００３５】
ヘッド回転駆動部３４は、図６に示すように回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４を有し、回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４は、ブーム３５内に配置される。回転駆動モータ５２は、外部から駆動制御される。プーリ５４は、支持部材５０を回転可能にする。この回転駆動モータ５２の回転モーメントがタイミングベルト５３およびプーリ５４を介して管状部材４５に伝達されて、管状部材４５およびヘッド先端部４６を回転させる。
【００３６】
これにより、光ファイバ４２の先端から放射されたレーザ光Ｂは、回転する反射ミラー４７で反射され、ピン孔１５内面で焦点を結ぶことによって、このピン孔１５内面全体にレーザピーニングを施して圧縮応力領域Ｃを形成することが可能となる。
【００３７】
なお、図６に示したレーザピーニング装置２９では、ピン孔１５の径が異なる場合、施工ヘッド３８がピン孔１５に接触しないことがある。レーザ光Ｂは、最小スポット径の位置が最も応力改善効果が高く、レーザ焦点裕度つまり応力改善効果が得られる範囲を事前に求めることができる。
【００３８】
また、リーマ加工後のピン孔の径を事前に把握していれば、施工ヘッド３８が使用可能であるか否か判断することができる。ピン孔１５の径が、応力改善効果を得られる範囲を越えている場合には、施工ヘッド３８を交換する必要がある。
【００３９】
しかし、施工ヘッド３８は、光学精密部品で構成されているため、取り扱いが難しく単純に施工ヘッド３８のみを交換することが困難である。
そこで、本実施形態では、図６に示す施工ヘッド３８、光ファイバ４２、支持部材５０、回転駆動モータ５２、タイミングベルト５３およびプーリ５４を、１つのユニットとして構成し、このユニット単位で施工ヘッド３８の交換を可能にする。
【００４０】
これにより、本実施形態では、施工ヘッドを駆動系とともにユニット構成としたので、ピン孔の径が、応力改善効果を得られる範囲を越えている場合には、取り付けられている施工ヘッドを有するユニットを、応力改善効果を得られる施工ヘッドを有するユニットに簡単に交換できる。
【００４１】
図７は、ピン２３が挿入されていないタービン動翼１０とディスク１２の結合構造を示す要部拡大断面図である。ここでは、翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５内面には、圧縮応力領域Ｃが形成されている。この圧縮応力領域Ｃは、例えば表層から０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度までの範囲に付与されている。このピン孔１５には、ピン２３が挿入されてタービン動翼１０とディスク１２との結合が可能になる。この圧縮応力領域Ｃがピン孔１５内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられ、疲労強度を高めるとともに、ＳＣＣの発生を抑制することができる。
【００４２】
次に、圧縮応力領域Ｃの形成を含めたタービン動翼１０とディスク１２の組み立て手順について説明する。図８は、蒸気タービンの応力改善処理手順の一実施形態を示すフローチャートである。
【００４３】
まず、タービン動翼１０の翼フォーク１１とディスク１２のディスクフォーク１３とを係合させ、タービン動翼１０をロータ１に取り付ける（ステップＳ１０１）。この時点では、翼フォーク１１にはピン孔１５よりも径の小さい下孔１６が形成されている。なお、ディスクフォーク１３には、新設タービンの場合は下孔１６が、またタービン動翼１０の取り替えの場合はピン孔１５が形成されている。このタービン動翼１０の取り替えの場合は、取り替え前のタービン動翼１０よりもピン孔の径を大きくするため、実質的にディスクフォーク１３に形成されているピン孔は下孔１６である。
【００４４】
次に、下孔１６にリーマ加工を施して径を大きくし、ピン孔１５を形成し、必要に応じてリーマ加工で生じた切り屑を除去する（ステップＳ１０２）。
次に、形成されたピン孔１５の表面に、レーザピーニング装置による応力改善処理を行い、圧縮応力領域Ｃを形成する（ステップＳ１０３）。なお、この切り屑の除去の作業については、応力改善処理の作業によっては、この応力改善処理の作業と並行して、または応力改善処理の作業の後に行うことが可能である。例えば、このレーザピーニングでは、レーザ光の放射点近傍である施工対象に液体を供給しながら施工するため、施工対象周辺の切り屑を除去しつつ施工することが可能である。
【００４５】
そして最後に、ピン孔１５にピンを挿入して、タービン動翼１０をディスク１２に結合する（ステップＳ１０４）。なお、この組み立て手順は、制御部１８の制御動作によって自動的に行うことが可能である。
【００４６】
このように、本実施形態に係る応力処理装置および施工システムでは、圧縮応力領域Ｃがピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、構造体に形成されたピン孔内面、すなわち蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生が低減できるとともに、疲労強度を向上することができる。
【００４７】
また、運転プラントの蒸気タービンは、原子炉からの汚染した蒸気がタービンに循環するため、放射線量が高く、作業者による長時間の現場作業ができない環境にある。しかし、本実施形態に係る応力処理装置では、施工ヘッドの位置決めや施工の遠隔操作が可能となるので、制御盤などを放射線源より離れた位置に配置することができる。この結果、被爆汚染を低減し、圧縮応力領域形成の連続作業が可能となる。
【００４８】
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２に係る応力処理装置２４の構成を説明するための図で、ディスク１２のピン孔１５に応力改善を施す場合を示す正面図である。この実施形態２の応力処理装置２４の構成は、図２に示した応力処理装置と同様の構成であるので、詳細な説明を省略する。
【００４９】
この応力処理装置２４では、タービン動翼１０を取り外した位置に、翼フォーク１１と同一形状のガイドプレート５９を配置する。このディスクフォーク１３とガイドプレート５９は、仮ピンによって位置決めした後、ピン孔１５内面にピーニングを施して圧縮応力領域Ｃを形成する。なお、ピン孔１５の位置と施工ヘッド３８の位置との位置決めは、実施形態１の応力処理装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００５０】
このように、本実施形態２に係る応力処理装置では、圧縮応力領域がディスクフォークのピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【００５１】
また、タービン動翼を取り外した位置に、翼フォークと同一形状のガイドプレートを配置するので、ディスクフォークの間を施工ヘッドが通過する際に、中心軸がずれることなく、またレーザピーニングによって施工する場合に液体をピン孔内面に確実に供給することができる。
【００５２】
（実施形態３）
次に、ロータ１から取り外したタービン動翼１０にピーニングを施す場合を説明する。図１０は、単品施工する場合のタービン動翼１０を示す図で、（ａ）はタービン動翼の斜視図で、（ｂ）はＸ方向からの部分側面図である。図１１は、２枚重ねて施工する場合のタービン動翼１０を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施形態３に係る応力処理装置６０の構成を説明するための図で、取り外したタービン動翼１０のピン孔１５内面に応力改善を施す応力処理装置６０を示す斜視図である。
【００５３】
タービン動翼１０は、幅方向にある半円形の孔１５ａ，１５ｂを有する。この１５ａ，１５ｂは、ロータ１の半径方向にそれぞれ３つ形成され、ラジカル面５７をそれぞれ構成する。そして、隣り合うタービン動翼１０同士を重ね合せることで、互いの孔１５ａ，１５ｂによってピン孔１５が形成される。
【００５４】
図１０においては、半円形の孔１５ａ，１５ｂを施工するのに左右２回行わなければならないが、図１１においては、隣接するタービン動翼１０をピン孔１５が同軸上に配置することで、左右の孔１５ａ，１５ｂを同時に施工できる。この結果、施工回数を１回ずつ削減することができる。
【００５５】
この実施形態３に係る応力処理装置６０では、隣接するタービン動翼１０のピン孔１５を同軸上に位置決めして施工する。この位置決めのために、応力処理装置６０は、ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４を有する。ガイドプレート６１は、ディスクフォーク１３と同じフォーク形状からなり、タービン動翼１０の翼フォーク１１が係合する。ラジカル面ブロック６２は、翼フォーク１１のラジカル面５７の一方の面（例えば、孔１５ａ側の面）を受ける。端具ブロック６３は、翼フォーク１１の植え込み部端具５８に係合する。クランプ６４は、ラジカル面５７とは逆の半円形の凸部を有し、この凸部がラジカル面５７の他方の面の孔（例えば孔１５ｂ）に係合する。
【００５６】
すなわち、翼フォーク１１は、ガイドプレート６１に挿入され、同時にラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３に押し当てられる。その結果，翼フォーク１１は、ロータの円周方向及び軸方向に相当する２方向と、タービン動翼１０の長手方向との３方向が拘束される。この拘束された状態で、クランプ６４がエアーシリンダ６５によって、翼フォーク１１のラジカル面５７の一方の面（例えば、孔１５ａ側の面）に当接し、常に同じ位置にタービン動翼１０を固定することが可能となる。ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４は、前記取り外されたタービン動翼を、組み立て時の前記ロータの円周方向および軸方向に相当する２方向と、前記タービン動翼の長手方向との３方向に対して位置決めする位置決め部として機能する。
【００５７】
また、応力処理装置６０は、ヘッド部６６、高さ方向調整部６７、幅方向調整部６８、ヘッド回転部６９、ヘッド送り部７０、制御部１８０を有する。ヘッド部６６は、実施形態１のヘッド部３６と同様の構成を有するので、ここでは詳細な説明を省略する。高さ方向調整部６７は、ヘッド部６６の高さ方向Ｈを調整する。幅方向調整部６８は、ヘッド部６６の幅方向Ｓを調整する。ヘッド回転部６９は、ヘッド部６６を回転する。ヘッド送り部７０は、ヘッド部６６をロータ１の中心軸２７に相当する方向と平行方向Ｐに移動させる。
【００５８】
制御部１８０は、高さ方向調整部６７、幅方向調整部６８、ヘッド回転部６９およびヘッド送り部７０を同時に駆動制御することで、ピン孔１５内面を施工して、圧縮応力領域を形成する。この圧縮応力領域が形成されたタービン動翼１０は、ロータ１のディスク１２と順次組み合わされる。
【００５９】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、圧縮応力領域Ｃがタービン動翼のピン孔内面に形成されていることによって、タービンの運転時にピン孔１５内面にかかる引張応力が抑えられる。この結果、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【００６０】
（実施形態４）
図１３は、本発明の実施形態４に係る応力処理装置６０の構成を示す斜視図である。この応力処理装置６０は、実施形態３の応力処理装置を応用したものであり、隣接するタービン動翼１０を２列配置し、これらタービン動翼１０のピン孔１５を同軸上に位置決めして施工する。このため、応力処理装置６０は、ガイドプレート６１、ラジカル面ブロック６２、端具ブロック６３、クランプ６４を２台ずつ有する。また、ヘッド部６６は、２列のタービン動翼１０に対応させて、実施形態３のヘッド部より長くする必要がある。なお、本実施形態では２列のタービン動翼を同時に施工したが、これに限らず３列以上のタービン動翼を同時に施工することも可能である。
【００６１】
このように、本実施形態に係る応力処理装置では、実施形態３と同様の効果を奏するともに、複数列のタービン動翼を同時に施工することが可能となるので、施工時間の短縮を図ることができる。
【００６２】
（実施形態５）
図１４は、実施形態５に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の断面図で、（ａ）は紡錘形状の施工ヘッド３８でピン孔１５に挿入する場合、（ｂ）は紡錘形状の施工ヘッド３８でピン孔１５に挿入された場合を示す図である。
実施形態１では、撮影した画像から、画像計測プログラムを用いて施工ヘッドの位置決めを行った。この場合には、ヘッド先端部４６が円柱形状でも、ピン孔１５の入口で干渉することなく、施工ヘッド３８をピン孔１５の位置に容易に位置決めできる。しかし、この撮影した画像をモニタに写し、目視により施工ヘッドの位置ずれを人為的に補正する場合がある。この場合には、僅かな位置ずれを補正しきれず、ヘッド先端部４６がピン孔１５の入口で干渉することがある。
【００６３】
そこで、本実施形態に係る施工ヘッド３８では、ヘッド先端部４６を紡錘形状に形成する。このヘッド先端部４６を配設した施工ヘッド３８を位置決めし、ピン孔１５に挿入する場合、僅かな位置ずれが生じていても、施工ヘッド３８がピン孔１５の半径方向に力を受け、この反力より管状部材４５が撓んでピン孔１５に沿うように挿入される。この施工ヘッド３８は、予めピン孔１５より０．５ｍｍ程度径を小さく形成するため、径方向に０．２５ｍｍ程度の軸心ずれｄを吸収することができる。
【００６４】
また、レーザピーニングによってピン孔１５内面に応力改善を行う場合には、レーザ光Ｂが焦点を結ぶ最小スポット径ｓが最もエネルギが大きく、ピン孔１５半径に対して±０．５ｍｍ程度の応力改善が見込まれる裕度を持つ。このため、僅かな位置ずれ（軸心ずれｄ）を吸収しながら、応力改善効果が得られる範囲で回転動力を伝達することが可能となる。
【００６５】
（実施形態６）
図１５は、ピン孔１５の出入口部の拡大断面図で、（ａ）は入口部、（ｂ）は出口部を示す図である。
ピン孔１５の入口部と出口部では、開口部４６ａがピン孔１５内に完全に挿入されていないので、液体は施工対象位置ａのみに噴出されずに分流してしまう。この結果、施工対象位置ａに供給される液体の量が減少してしまう。
【００６６】
そこで、本実施形態では、ピン孔１５の入口部と出口部に近接させてガイドプレート８０，８１を配置する。このガイドプレート８０，８１は、ピン孔１５と同径の貫通孔８２，８３を有し、この貫通孔８２，８３の中心軸がピン孔１５の中心軸と同軸になるように配置する。
【００６７】
この状態で、ヘッド先端部４６がガイドプレート８０に挿入され、開口部４６ａがピン孔１５の入口部の位置に到ると、液体はピン孔１５と貫通孔８２に供給されて分流されることなくピン孔１５の入口部に直接噴出される。
そして、ヘッド先端部４６がピン孔１５内を進み、開口部４６ａがピン孔１５の出口部に到ると、液体はピン孔１５と貫通孔８３に供給されて分流されることなくピン孔１５の出口部に直接噴出される。
【００６８】
このように、本実施形態では、ガイドプレート８０，８１をピン孔１５の入口部と出口部に配置するので、液体の分流を防止でき、液体を入口部と出口部に噴出することができ、洗浄を効果的に行うことが可能となる。
【００６９】
（実施形態７）
図１６は、実施形態７に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。本実施形態では、ロータ１の半径方向に配置された複数のピン孔１５を同時に施工するヘッド部３６の構成を説明する。
【００７０】
ピン孔１５は、ロータ１の半径方向に等ピッチで複数個形成されている。そこで、これらピン孔１５に対応させてヘッド部３６の複数の施工ヘッド３８をブーム３５の長手方向に配設する（図１６（ｂ）参照）。これら施工ヘッド３８は、例えば図４に示したヘッド回転駆動部３４によって同時に回転されて、複数のピン孔１５の同時施工を可能にする。
【００７１】
これにより、本実施形態では、ロータの半径方向に設けた複数のピン孔を同時に施工できるので、位置決め回数や施工回数を削減でき、この結果施工の作業工程や作業時間を削減できる。
【００７２】
（実施形態８）
図１７は、実施形態８に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。本実施形態では、ロータ１の円周方向に配置された複数のピン孔１５を同時に施工するヘッド部３６の構成を説明する。
【００７３】
例えば、図５に示すように翼フォーク１１およびディスクフォーク１３は、先端方向に厚さが薄くなっており、これに伴ってピン孔１５の長さも短くなっている。このため、実施形態７のヘッド部を用いて複数のピン孔を同時に施工すると、長さの短いピン孔の施工では待ち時間が生じてしまう。
また、ピン孔１５は、ロータの円周方向にも等ピッチで複数個形成されている。
【００７４】
そこで、これらピン孔１５に対応させてヘッド部３６の複数の施工ヘッド３８をブーム３５の幅方向に配設する（図１７（ｂ）参照）。これら施工ヘッド３８は、たとえば図４に示したヘッド回転駆動部３４によって同時に回転されて、複数のピン孔１５の同時施工を可能にする。
【００７５】
各施工ヘッド３８は、棒状構造の支持部材８５にそれぞれ取り付けられる。各支持部材８５は、図１７（ｂ）に示すように羽子板形状のブーム３５の幅広領域部（ホルダ）３５ａに配置される。この際、施工ヘッド３８の中心が、ピン孔１５に対応してロータの円周方向に等ピッチになるように、支持部材８５を所定角度に角度付けして配置する。
【００７６】
これにより、本実施形態では、ロータの円周方向に設けた複数のピン孔を同時に施工できるので、位置決め回数や施工回数の削減でき、この結果施工の作業工程や作業時間を削減できるとともに、施工の待ち時間を削減でき、ヘッド回転駆動部の回転操作回数を削減できる。
【００７７】
（変形例１）
ピン孔１５の配列位置は、ロータ１の半径方向の位置と、円周上のピン孔１５のピッチとによって様々な配列が考えられる。このため、異なるピン孔の配列の場合には、図１７に示したホルダ３５ａの施工ヘッド取り付け位置を、使用するロータ１に合せて交換することで対応が可能とする。
【００７８】
そこで、本実施形態では、施工ヘッド３８の支持部材８５を、施工対象のピン孔１５の円周上のピッチに対応して、所定角度に位置決めするホルダ３５ａのリーマ穴８６を予め加工しておく。このように施工対象のピン孔１５の異なる円周上のピッチに対応したホルダ３５ａを複数製作する。そして、施工対象のピン孔１５のピッチに対応したホルダ３５ａを選び、このホルダ３５ａに支持部材８５を取り付け、リーマ穴８６にリーマボルト８７を挿入して支持部材８５を位置決め固定する。
【００７９】
このように、本変形例１では、ピン孔の異なる円周上のピッチに対応したホルダを複数製作し、このホルダの中から施工対象のピン孔のピッチに対応したホルダに施工ヘッドの支持部材を取り付ける。これにより、如何なるプラントのピン孔配列に対してもピン孔内の施工が可能となる。
【００８０】
（変形例２）
また、同一プラントにおいて、フォークにはピン孔１５が複数段の円周状に同じ数、例えば実施形態では半径の異なる３つの同心円の円周状で同一半径方向に３つ配列されている。
そこで、この変形例２では、施工ヘッド３８の位置を組替え可能とするホルダ３５ａを提供する。
【００８１】
図１８は、実施形態８の変形例２に係る応力処理装置のヘッド部３６とブーム３５の要部拡大図で、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す図である。
ホルダ３５ａでは、複数の所定のロータ１の半径方向と平行に配列した複数の組立用リーマ穴８６を有する。組立用リーマ穴８６は、１つの施工ヘッド３８に対して両側の長手方向に沿って配列されている。そして、各施工ヘッド３８をロータ１の半径方向（矢印８８方向）に移動させて施工対象のピン孔１５の位置に合せ、その状態でリーマ穴８６にリーマボルト８７を挿入して支持部材８５を位置決め固定する。
【００８２】
このように本変形例２では、施工ヘッドを施工対象のピン孔の位置に合せるように移動させ、その状態で支持部材を位置決めするので、施工ヘッドを施工対象のピン孔位置に容易に組み替え可能となる。
【００８３】
（実施形態９）
図１９は、実施形態９に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は直線動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は直線動作の場合の施工時間を示す図である。
【００８４】
応力処理装置２４（又は６０）は、まずヘッド送り駆動部３３を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔ１でピン孔１５の軸方向（図面の右から左方向）に直線でレーザ照射を行う。その後、ヘッド回転駆動部３４を駆動制御し、レーザ遮断時間Ｔ２でレーザ光を遮断してピン孔１５の円周方向に光軸を移動する。そして、再びヘッド送り駆動部３３を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔ１でピン孔１５の軸方向（図面の左から右方向）に直線でレーザ照射を行い、以下この施工動作を繰り返して、ピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成する。
【００８５】
ここで、レーザ照射時間Ｔ１は、ピン孔１５の軸方向の長さを、レーザ光の移動速度で割った値である。レーザ遮断時間Ｔ２は、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が所定の厚みでムラなく形成できる、たとえばレーザ光の口径に関係した値である。
これにより、本実施形態では、レーザ光をピン孔の軸方向と平行に、かつ左右に折り返し移動させるので、ピン孔内面に均一な圧縮応力領域を形成することができる。
【００８６】
（変形例）
図２０は、実施形態９の変形例に係る応力処理装置の施工動作を説明するための図で、（ａ）は螺旋動作の場合の施工軌道を示す図、（ｂ）は螺旋動作の場合の施工時間を示す図である。
【００８７】
実施形態９の施工動作では、レーザ遮断時間Ｔ２が一操作毎に発生するので、その繰り返されたレーザ遮断時間Ｔ２だけ施工時間が長くなることが考えられる。
そこで、本変形例では、レーザ照射を連続的に行う場合について説明する。
【００８８】
応力処理装置２４（又は６０）は、ヘッド送り駆動部３３およびヘッド回転駆動部３４を駆動制御し、レーザ照射時間Ｔでピン孔１５内面を螺旋状にレーザ照射を行ってピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成する。
ここで、レーザ照射時間Ｔは、レーザ光が所定ピッチで、ピン孔１５の入口部から出口部まで螺旋状に移動する長さをレーザ光の移動速度で割った値である。所定ピッチは、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が所定の厚みでムラなく形成できる、たとえばレーザ光の口径に関係した値である。
【００８９】
これにより、本変形例では、レーザ照射を螺旋状に連続的に移動させるので、ピン孔内面に均一に綱圧縮応力領域を形成するとともに、レーザ遮断時間が発生せず、施工時間を短縮することが可能である。
【００９０】
（実施形態１０）
レーザピーニング装置２９では、タービン動翼１０とディスク１２の素材の種類によって施工条件を切り替えて施工を行う場合がある。
図２１は、応力処理装置２４の施工管理を行う施工管理システムの構成を示すブロック図である。図２２は、レーザピーニングを行う応力処理装置２４において、素材の種類によって施工条件を切り替え施工する場合を説明するための図で、（ａ）は一方の素材のみを施工する場合の図、（ｂ）は異なる条件で施工する場合の図である。
【００９１】
施工管理システムは、レーザピーニング装置２９を含む応力処理装置２４、施工条件入力部９０、制御盤９１、モニタ９２を備える。
施工条件入力部９０は、施工条件としてピン孔１５の軸方向の移動量、図２２に示す一方の素材（翼フォーク１１又はディスクフォーク１３）のみを施工するのか、素材の種類によって異なる施工条件で施工するのか等の情報を入力する。
【００９２】
制御盤９１は、入力する施工条件の情報に基づいて、施工の動作速度９４や動作範囲９５を求め、これら情報を応力処理装置２４の制御部１８に出力するとともに、モニタ９２に表示させる。なお、施工条件入力部９０、制御盤９１、モニタ９２は、たとえばパーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）などで構成することが可能である。すなわち、施工条件入力部９０はパソコンのキーボードやマウス、制御盤９１はパソコン本体、モニタ９２はパソコンのディスプレイに相当する。
制御部１８は、入力するこれら情報に基づいて、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２、ヘッド送り駆動部３３、ヘッド回転駆動部３４を駆動制御して、ピン孔１５内面を施工する。
【００９３】
制御盤９１は、移動距離をレーザ照射開始時からの時間で検出しており、応力処理装置２４によるピン孔１５の軸方向の移動位置が、目標の位置（レーザ照射時間Ｔ３）に達すると、レーザピーニング装置２９にレーザ停止指令を出力してレーザ光を遮断する。
【００９４】
次に、図２２の（ａ）の場合は、レーザ光を遮断させた状態で次のレーザ照射の開始位置（レーザ遮断時間Ｔ４）に達すると、レーザ照射を開始する。また、図２２の（ｂ）の場合は、レーザ照射条件を切り替えた後に直ちにレーザ光を照射させて、次の目標の位置（レーザ照射時間Ｔ３）までレーザ光を移動させる。
【００９５】
このように、本実施形態では、施工条件に応じて、レーザ照射の条件を切り替えることができるので、素材によって異なる条件でピン孔を施工することが可能となる。
なお、施工条件として、図１９、図２０に示した直線動作又は螺旋動作で施工するかを施工条件入力部９０から入力して施工の動作条件を切り替えることも可能であり、この場合は異なる動作条件でピン孔を施工することが可能となる。
【００９６】
（実施形態１１）
レーザピーニングにおいて、ピン孔１５に応力改善する際に、ピン孔１５の径が異なっても施工ヘッド３８を共用する場合について説明する。実施形態１に示した施工ヘッド３８はユニット構成としたが、この構成では交換する部分が大きく、複数のユニットを所持するのは困難が伴う。
【００９７】
そこで、本実施形態では、施工ヘッド３８の共用を可能にする。
図２３は、実施形態１１に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の要部断面図で、（ａ）は正面を示す図で、（ｂ）は側面を示す図である。図２４は、図２３に示した施工ヘッド３８の回転状態を説明するための正面図である。
【００９８】
施工ヘッド３８の径は、施工を行うピン孔１５の径の最小径より小さく形成する。制御部１８は、施工を行うピン孔１５の径に合せて施工ヘッド３８が円運動するように、ロータ半径方向駆動部３１とロータ接線方向駆動部３２を駆動制御する。同時に、制御部１８は、施工ヘッド３８の中心９８とピン孔１５の中心９９を結ぶ法線方向にヘッド回転駆動部３４を駆動制御する。これにより、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光Ｂは、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御される。
【００９９】
このように、本実施形態では、ピン孔の径に合せて施工ヘッドがピン孔内面を偏心運動するので、径が異なる複数の種類のピン孔を施工することが可能となる。
【０１００】
（変形例１）
図２５は、実施形態１１の変形例１に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の要部断面図で、（ａ）は正面を示す図で、（ｂ）は側面を示す図である。図２６は、図２５に示した施工ヘッド３８の回転状態を説明するための正面図である。
【０１０１】
実施形態１１では、ピン孔１５と施工ヘッド３８間に隙間が生じるので、応力処理装置に振動や衝撃が加わると、レーザ光Ｂのスポット径が大きくなって、応力改善範囲の裕度を超え、応力改善効果が得られないことがある。
【０１０２】
そこで、本変形例では、ピン孔１５と施工ヘッド３８間の隙間に応じたスペーサ１１０を設けてこの隙間を埋める。このスペーサ１１０は、断面三日月形状で形成され、施工ヘッド３８の外周面に着脱可能に取り付けられて、ピン孔１５との隙間を調整する。このスペーサ１１０は、たとえばリーマボルトなどによって施工ヘッドに固定することも可能である。なお、このスペーサ１１０は、複数取り付けることも可能である。
【０１０３】
制御部１８は、実施形態１１と同様に、ロータ半径方向駆動部３１、ロータ接線方向駆動部３２およびヘッド回転駆動部３４を駆動制御する。このスペーサ１１０を取り付けることにより、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を良好に偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光Ｂは、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御される。
【０１０４】
このように、本変形例では、施工ヘッドにスペーサを取り付けて、ピン孔との隙間を調整するので、光学系部品である施工ヘッドを交換することなく、ピン孔の径に応じた形状のスペーサを施工ヘッドの外周面に取り付けできる。この結果、初心者でも容易にスペーサを取り付けることができる。
【０１０５】
（変形例２）
図２７は、実施形態１１の変形例２に係る応力処理装置の施工ヘッド３８の動作制御を説明するための断面図である。図２８は、図２７のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。
【０１０６】
ここで，次の関係式が成り立つ。
Ｘ＝（Ｄ−ｄ）÷２×ｃｏｓθ
Ｙ＝（Ｄ−ｄ）÷２×ｓｉｎθ
Ｚ＝Ｐ×Ｎ+Ｐ×θ÷３６０
Ｒ＝θ
Ｃ１：ピン孔１５の中心位置（基準位置）（基準座標（０，０，０）））
Ｃ２：施工ヘッドの中心位置（座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ））
Ｄ：ピン孔１５の直径
ｄ：施工ヘッド３８の直径
θ：ピン孔１５方位
Ｐ：１回転当たりの施工ヘッド３８の送りピッチ
Ｎ：施工ヘッド３８の回転数
Ｘ，Ｙ，Ｚ：中心位置Ｃ１から中心位置Ｃ２までのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の距離
Ｒ：ヘッドの回転軸角度（ピン孔中心Ｃ１の真上を０度とした時計回り方向の角度）
【０１０７】
この関係から、制御部１８が施工ヘッド３８を上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向及びＲ角方向に動作制御すると、施工ヘッド３８（施工対象位置ａ）がピン孔１５の中心Ｃ１と施工ヘッド３８の中心Ｃ２を結んだ法線方向を向き、かつ施工ヘッド３８がピン孔１５の内周面に沿って偏芯運動することができる。
【０１０８】
なお、施工ヘッド３８の中心Ｃ２の上記Ｘ，Ｙ軸方向の運動において、ピン孔１５の直径Ｄと施工ヘッド３８の直径ｄの差分がＤ−ｄ＝０の場合、ピン孔１５と施工ヘッド３８の中心Ｃ１，Ｃ２は等しくなる。即ち，この場合、施工ヘッド３８は偏芯運動ではなく円運動することとなる。
【０１０９】
このように、本変形例では、施工ヘッドを上記Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｒ軸方向に動作制御して、ピン孔との隙間を調整する。このため、ピン孔の径にかかわらず、施工ヘッド３８は、ピン孔１５内面を良好に偏心運動することが可能となる。この偏心運動の際に、レーザ光は、常に施工ヘッド３８がピン孔１５と接触している位置に照射されるように制御できる。
【０１１０】
（実施形態１２）
応力処理装置２４では、中性またはアルカリ性の液体Ｌを施工対象のピン孔１５内面に噴出するので、この液体Ｌが残留したまま放置されると、その放置された部分に錆が発生する。このため、施工後のピン孔１５またはタービン動翼１０とディスク１２の隙間部およびこれらの周囲を乾燥し錆の発生を防止する必要がある。
【０１１１】
タービン動翼１０またはディスク１２に付着した液体Ｌは、基本的にはこれらの表面に付着し下方へ流れ落ちる。しかし、タービン動翼１０とディスク１２は円周状に連結されており、翼フォーク１１とディスクフォーク１３は、０．４ｍｍ程度の隙間しかなく、この隙間部１２５に液体Ｌが堆積してしまう場合がある。この狭い隙間部１２５に直接、乾燥ヘッドを挿入して、乾燥気体を吹き付けることは従来困難であった。また、ピン孔１５内面においても、同様に表面張力によって液体Ｌが堆積することがあった。
【０１１２】
図２９は、実施形態１２に係るタービン動翼１０とディスク１２の隙間部１２５を乾燥する乾燥装置１３０を説明するための図で、（ａ）はタービン動翼１０とディスク１２の正面図で、（ｂ）は乾燥ヘッド１３１のＸ方向から見た矢視図である。
【０１１３】
乾燥装置１３０は、乾燥気体を供給する気体供給部（図示せず）、ヘッド移動部（図示せず）、乾燥ヘッド１３１、Ｏリング１３３を有する。
気体供給部は、窒素を８０％含む気体をヒータで加熱乾燥し、水分を除去した乾燥気体を乾燥ヘッド１３１に供給する。
【０１１４】
ヘッド移動部は、乾燥ヘッド１３１を軸方向に移動させる。
乾燥ヘッド１３１は、円筒形状に形成され、先端部１３１ａの円周面に図２９（ｂ）に示す複数の貫通孔１３２を有する。この乾燥ヘッド１３１は、フォークに形成されたピン孔１５の数に対応した数、実施形態では３つ配置される。３つの乾燥ヘッド１３１は、ピン孔１５の長さに合せて、図２９（ａ）に示すように、３段に配列され、この配列の状態でピン孔１５内面を移動する。これにより、ピン孔１５内面を移動する全ての乾燥ヘッド１３１が、同時に隙間部１２５の位置に到ることが可能となる。
【０１１５】
この貫通孔１３２は、たとえば乾燥ヘッド１３１の円周面の６方向に放射状に、かつ乾燥ヘッド１３１の先端部１３１ａの２個所にそれぞれ配置される。これら２個所の貫通孔１３２間の距離は、施工対象のピン孔１５の長さと等しい長さに設定されている。これら貫通孔１３２は、気体供給部から供給された乾燥気体を、乾燥ヘッド１３１内部からピン孔１５内面に噴出させる機能を有する。
【０１１６】
Ｏリング１３３は、貫通孔１３２を挟むように、乾燥ヘッド１３１の軸方向の前後の円周面にそれぞれ４つ設けられる（図２９（ａ）参照）。
乾燥ヘッド１３１が、挿入されたピン孔１５内面を軸方向に移動し、翼フォーク１１とディスクフォーク１３の隙間部１２５の位置に到ると、Ｏリング１３３がピン孔１５内面をシールする。このため、貫通孔１３２から供給された乾燥気体Ｖは、この隙間部１２５のみを介して外部に噴出する。
【０１１７】
このように、本実施形態では、乾燥気体を隙間部のみから外部へ噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面に分流されず、隙間部に残留された液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１１８】
（変形例１）
次に、ピン孔１５内面を乾燥する乾燥ヘッド１３５について説明する。
図３０は、実施形態１２の変形例１に係る乾燥ヘッド１３５を示す断面図である。
【０１１９】
乾燥ヘッド１３５は、円筒形状に形成され、円周面に複数の貫通孔１３６を有する。
これらの貫通孔１３６は、同じ円周上および乾燥ヘッド１３５の軸方向に複数配列される。貫通孔１３６は、乾燥ヘッド１３５内部から斜め前方に、乾燥気体Ｖを噴出するように、約４５度の斜め穴に形成される。これは、ピン孔１５がロータ１の回転中心と平行で、かつ床面とも平行な状態にあり、液体Ｌがこのピン孔１５内面に付着したまま残留するので、この液体Ｌを乾燥ヘッド１３５の前方へ飛散できるようにするためである。
【０１２０】
このように、本変形例では、乾燥気体を乾燥ヘッドの斜め前方のピン孔内面に噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面の前方に流れ、ピン孔内面に付着した液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１２１】
（変形例２）
図３１は、実施形態１２の変形例２に係る乾燥ヘッド１３７を示す断面図である。
乾燥ヘッド１３７は、固定プロペラ部１３８、回転部１３９、接続リング１４０、管状部材１４１を備える。
【０１２２】
固定プロペラ部１３８は、乾燥ヘッド１３７の先端に内向きに固定されたプロペラ状の羽根１４２を有する。この羽根１４２は、供給される乾燥気体Ｖを正面から受けるように配置されている。
回転部１３９は、羽根１４２を覆う円筒形状に形成され、円周面に貫通孔１４３を有する。この貫通孔１４３は、変形例１の貫通孔１３６と同様、乾燥ヘッド１３７内部から斜め前方に、乾燥気体Ｖを噴出するように、約４５度の斜め穴に形成される。
【０１２３】
接続リング１４０は、管状部材１４１に対し、回転部１３９を回転可能に接続する。接続リング１４０は、たとえば摩擦抵抗を低減するベアリングなどで構成される。
管状部材１４１から供給される乾燥気体Ｖを、０．５ＭＰａ程度の圧力で勢い良く羽根１４２に噴出すると、羽根１４２は反力を受ける。この反力により、回転部１３９には、回転力が伝達され、その回転力で回転しながら、貫通孔１４３を介して、乾燥気体Ｖを乾燥ヘッド１３７のピン孔１５内面全周に噴出することができる。
【０１２４】
このように、本変形例では、回転する回転部から乾燥気体を乾燥ヘッドの斜め前方のピン孔内面に噴出することができるので、乾燥気体がピン孔内面の前方に流れ、ピン孔内面に付着した液体を的確に除去でき、錆の発生を防止可能となる。
【０１２５】
（実施形態１３）
次に、ピン孔１５内面に圧縮応力領域が形成された後に、ピン孔１５内面を検査する場合について説明する。
図３２は、実施形態１３に係る検査ヘッド１４５を示す断面図である。
【０１２６】
ピン孔１５は、通常１０ｍｍ〜１７ｍｍの直径で形成される。これに対して、翼フォーク１１とディスクフォーク１３の最大幅は、３００ｍｍ以上あるため、ピン孔１５内は照度が低く、ピン孔１５全体を目視で検査することは困難であった。
【０１２７】
そこで、本実施形態では、ピン孔１５内全体を検査可能とする検査ヘッド１４５を提供する。
検査ヘッド１４５は、管状部材１４６、ファイバスコープ１４７、照明部１４８を備える。
【０１２８】
管状部材１４６は、内部にファイバスコープ１４７が配設されている。また、管状部材１４６の先端には、照明部１４８が配設されている。
ファイバスコープ１４７は、管状部材１４６前方に目視可能な視界領域を発生する。ファイバスコープ１４７は、図示しないモニタと接続されており、映像の表示を可能にしている。
【０１２９】
照明部１４８は、リング状の照明からなり、管状部材１４６前方の視界領域内のピン孔１５内面を照射する。
検査ヘッド１４５がピン孔１５内に挿入されると、前方の視界領域内のピン孔１５内面が照射され、作業者の目視による検査を可能にする。
このように、本実施形態では、照明部によって映し出されたピン孔内面をファイバスコープでとらえて目視可能とするので、ピン孔全体を目視で検査することができる。
【０１３０】
（実施形態１４）
次に、乾燥作業とピン孔１５内面検査を併用する場合について説明する。
図３３は、実施形態１４に係る併用ヘッド１５０を示す断面図である。
【０１３１】
併用ヘッド１５０は、管状部材１５１、ファイバスコープ１５２、照明部１５３を備える。
管状部材１５１は、内部にファイバスコープ１５２が配設されている。管状部材１５１の内面とファイバスコープ１５２との間には、隙間部１５４が形成される。管状部材１５１は、気体供給部に接続され、隙間部１５４を介して外部に乾燥気体Ｖを噴出する。このため、管状部材１５１の先端側の隙間部１５４は、狭隘構造に形成されている。
【０１３２】
ファイバスコープ１５２は、管状部材１５１前方に目視可能な視界領域を発生する。ファイバスコープ１５２は、図示しないモニタと接続されており、映像の表示を可能にしている。また、ファイバスコープ１５２の先端には、照明部１５３が配設されている。
照明部１５３は、リング状の照明からなり、管状部材１５１前方の視界領域内のピン孔１５内面を照射する。
【０１３３】
併用ヘッド１５０がピン孔１５内に挿入されると、管状部材１５１とファイバスコープ１５２間の隙間部１５４からピン孔１５内に乾燥気体Ｖが噴出され、これと同時に前方の視界領域内のピン孔１５内面が照射され、作業者の目視による検査を可能にする。
このように、本実施形態では、ピン孔全体を目視で検査しながら、同時にピン孔内を乾燥することができる。
【０１３４】
（実施形態１５）
次に、ピン孔１５に供給された切削材や液体を回収する回収部について説明する。
レーザピーニング時に噴出する液体Ｌは、ピン孔１５のヘッド挿入側の反対方向から飛散することとなる。
そこで、本実施形態では、切削材や液体を回収する回収部を提供する。
【０１３５】
図３４は、実施形態１５に係る回収部１６０を示す図である。
回収部１６０は、フランジ１６１、ガイドパイプ１６２、Ｏリング１６３、図示しないポンプを備える。
【０１３６】
フランジ１６１は、ガイドパイプ１６２が取り付けられた孔１６４を有する。この孔１６４は、ピン孔１５と同じ径に形成される。
ガイドパイプ１６２は、ポンプに接続され、ポンプの吸引動作によって液体Ｌを吸引する。
Ｏリング１６３は、孔１６４を取り囲むように、フランジ１６１の側面に配設される。
【０１３７】
ピン孔１５の出口部に孔１６４が合うように、フランジ１６１とＯリング１６３をフォーク側面に取り付け、ポンプで吸引することで、施工時に飛散する液体Ｌをガイドパイプ１６２に取り込む。
【０１３８】
このように、本実施形態では、飛散する液体を吸引するので、ピン孔に残留する液体を削減でき、次の作業工程、たとえば乾燥工程での作業時間を短縮することができる。
【０１３９】
（実施形態１６）
次に、レーザピーニング時に噴出する液体Ｌの回収、再利用するシステムについて説明する。
図３５は、液体Ｌを回収、再利用する実施形態１６に係る再利用システムの構成を示すブロック図である。
【０１４０】
再利用システムは、レーザピーニング装置２９を含む応力処理装置２４、制御盤９１、液体受けパン５５、フィルタ１７０、ＰＨコントロールユニット１７１、ポンプ貯液槽１７２、制御盤９１を備える。なお、図３５中、実線は液体Ｌの流れを示し、点線は制御系の接続経路を示す。
【０１４１】
液体受けパン５５は、ピン孔１５から落下した液体Ｌを貯留し、フィルタ１７０に供給する。
フィルタ１７０は、ピン孔１５に残留していた不純物や油分、レーザピーニングによって昇華した微量の金属粉、外部から混入した異物などを濾過する機能を有する。なお、フィルタ１７０は、異物が所定量異常付着すると、目詰まりを起こす可能性があるため、定期的にフィルタを交換する必要がある。
【０１４２】
ＰＨコントロールユニット１７１は、濾過された液体ＬのＰＨを調整する機能を有する。なお、液体ＬのＰＨは、アルカリ性に近いほど、タービン動翼１０およびディスク１２を錆びにくくする効果がある。
【０１４３】
ポンプ貯液槽１７２は、図示しないポンプを有し、ＰＨ調整された液体Ｌを吸い上げて応力処理装置２４に供給する。なお、ポンプ貯液槽１７２の液体Ｌが所定レベル以下になった場合は、液体を補充する必要がある。
制御盤９１は、施工条件に基づいて、応力処理装置２４を制御するするとともに、ポンプ貯液槽１７２のポンプを駆動制御する。
【０１４４】
液体Ｌは、ポンプ貯液槽１７２に貯えられ、ポンプによって汲み上げられて、図示しない流量検知バルブ、ホース４８、ブーム３５の順に通過し、施工ヘッド３８の開口部４６ａより噴出される。
【０１４５】
開口部４６ａから噴出された液体Ｌは、ピン孔１５を経由して液体受けパン５５に落下し、さらにフィルタ１７０に吸引されて異物が除去される。次に、液体Ｌは、ＰＨコントロールユニット１７１によってＰＨ調整され、ポンプによって吸い上げられてポンプ貯液槽１７２に循環される。
【０１４６】
このように、本実施形態では、ピン孔に噴出された液体を濾過およびＰＨ調整した後に、再び応力処理装置に供給するので、液体の再利用が可能となる。この結果、資源の枯渇化を防止することができる。
【０１４７】
（実施形態１７）
図３６は、実施形態１７に係る施工システム１７５の構成を示す図である。
この施工システム１７５では、最終段落のディスク１２ａの同一円周上の異なる位置に上述した応力処理装置２４と同様の機能を有する応力処理装置（たとえば応力処理装置２４ａ〜２４ｃまたは応力処理装置２４ｄ，２４ｅ）を複数配列する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成する。
【０１４８】
また、この施工システム１７５では、タービン側の最終段落のディスク１２ａとコレクタ側の最終段落のディスク１２ｂの対向する位置に上述した応力処理装置２４と同様の機構を有する応力処理装置（たとえば応力処理装置２４ａと２４ｄまたは応力処理装置２４ｃと２４ｅ）を複数配列する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成する。
【０１４９】
また、この施工システム１７５では、応力処理装置２４ａ〜２４ｅを組み合わせて配置する。そして、制御盤９１によって、これら応力処理装置を同じタイミングで複数のピン孔１５をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成してもよい。この施工システムは、応力処理装置を、前記ロータの同一円周上の異なる位置、およびタービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置の少なくとも一方の位置に複数設置する施工システムとして機能する。
【０１５０】
このように、本実施形態では、応力処理装置を用いてピン孔に圧縮応力領域を形成するので、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【０１５１】
さらに、本実施形態では、複数の応力処理装置を組み合わせて配置し、複数のピン孔をそれぞれ施工して圧縮応力領域を形成するので、一度の回転制御で同時施工が可能となり、施工時間を削減できる。
【０１５２】
（実施形態１８）
図３７は、実施形態１８に係る施工システム１７６の構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
この施工システム１７６では、リーマ加工装置１００ａ，１００ｂと、施工装置１８１ａ，１８１ｂ、乾燥装置１８２ａ，１８２ｂ、検査装置１８３ａ，１８３ｂ、ピン組立装置１８４ａ，１８４ｂ、制御盤９１を備える。
【０１５３】
リーマ加工装置１００ａ，１００ｂは、図１に示したリーマ加工装置と同様なので、説明を省略する。このリーマ加工装置１００ａ，１００ｂは、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部として機能する。
【０１５４】
施工装置１８１ａ，１８１ｂは、レーザピーニング施工により、ピン孔１５内面に圧縮応力領域を形成するものである。この施工装置１８１ａ，１８１ｂは、レーザピーニング施工の場合は、図５に示したレーザピーニング装置２９と同様である。この施工装置１８１ａ，１８１ｂは、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、を具備する応力処理装置として機能する。
【０１５５】
乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、レーザピーニング施工後にピン孔１５内に残留する切削材、液体またはその他の異物を吹き飛ばす作業を行う。この乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、図２９〜図３１のいずれかに示した乾燥装置１３０と同様である。この乾燥装置１８２ａ，１８２ｂは、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部として機能する。
【０１５６】
検査装置１８３ａ，１８３ｂは、レーザピーニング施工後のピン孔１５内面の異物や施工範囲を確認する作業を行う。この検査装置１８３ａ，１８３ｂは、図３２に示した検査ヘッド１４５を備える検査装置と同様である。この検査装置１８３ａ，１８３ｂは、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部として機能する。
【０１５７】
ピン組立装置１８４ａ，１８４ｂは、圧縮応力領域が形成された翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５にピンを挿入してタービン動翼１０とディスク１２を組み立てる作業を行う。このピン組立装置１８４ａ，１８４ｂは、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部として機能する。
なおこの他に、応力集中を緩和するために、リーマ加工後の翼フォーク１１とディスクフォーク１３のピン孔１５の出入口部を面取り加工する装置を備えることも可能である。
【０１５８】
この施工システム１７６では、最終段落のディスク１２ａの同一円周上の異なる位置に、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａをそれぞれ配列する。そして、制御盤９１によって、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａの駆動制御および作業管理を行う。この制御盤９１は、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａの異なる複数の作業を同時に実施する。
【０１５９】
また、この施工システム１７６では、最終段落のディスク１２ａ，１２ｂの同一円周上の異なる位置にこれら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂをそれぞれ配列するとともに、タービン側のディスク１２ａとコレクタ側のディスク１２ｂの対向する位置に同じ機能を有する装置１００ａと１００ｂ、１８１ａと１８１ｂ、１８２ａと１８２ｂ、１８３ａと１８３ｂ、１８４ａと１８４ｂをそれぞれ配置する。そして、制御盤９１によって、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂの駆動制御および作業管理を行う。この制御盤９１は、これら装置１００ａ、１８１ａ〜１８４ａおよび１００ｂ、１８１ｂ〜１８４ｂの異なる複数の作業を同時に実施する。
【０１６０】
この施工システム１７６は、翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、を具備する応力処理装置と、前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置する施工システムとして機能する。
【０１６１】
このように、本実施形態では、応力処理装置を用いてピン孔に圧縮応力領域を形成するので、蒸気タービンの動翼とディスクの結合部のピン孔内面の応力腐食割れの発生を防止するとともに、疲労強度を向上することができる。
【０１６２】
また、本実施形態では、圧縮応力領域を形成するための異なる作業を行う各装置を、組み合わせてディスクの同一円周上の異なる位置、またはディスクの対向する位置に配列し、各作業を行うので、各作業の同時実施が可能となり、作業時間や位置決め回数を削減できる。
【０１６３】
（実施形態１９）
次に、施工管理インターロック機能、ペースメーカ機能について説明する。なお、これらの機能を実現する施工管理システムは、図２１に示したシステム構成と同様なので、図２１を用いて説明する。
【０１６４】
図２１において、制御盤９１は、レーザ照射履歴９１ａ、装置移動履歴９１ｂを記録する施工記録機能を有するとともに、これら履歴９１ａ，９１ｂをモニタ９２に表示させて、これら履歴に基づく施工管理記録情報を作成し、施工管理記録９１ｃする機能を有する。
【０１６５】
また、制御盤９１は、施工の動作速度９４や動作範囲９５の検知、レーザピーニング装置２９の検知（たとえばレーザパワー不足などの検知）、ポンプ貯液槽１７２のポンプの液体流量の検知、施工範囲の検知などを行う。そして、制御盤９１は、これらの検知結果に異常があった場合には、応力処理装置２４の駆動を停止し、異常部位をモニタ９２に表示する施工管理インターロック機能を有する。
【０１６６】
なお、液体流量の検知は、流量検知バルブによって行われ、液体流量が規定量に満たない場合には、レーザ光の照射位置での不純物や異物を除去できずに、レーザパワーが規定条件を下回ることが考えられる。このため、流量低下の場合は、応力処理装置２４に指令し、モニタ９２に異常を表示させる必要がある。
【０１６７】
このように、本実施形態では、上述した効果を有するとともに、異常を検知して応力処理装置の駆動を停止する施工管理インターロック機能を有するので、装置の安全性を向上できる。
【０１６８】
また、実施形態１７で示したディスク１２ａ円周上の異なる位置やタービン側のディスク１２ａとコレクタ側のディスク１２ｂの対向する位置に応力処理装置を複数配列し、施工を同時に行う。
【０１６９】
この場合、図２１に示した制御盤９１が各応力処理装置の施工記録機能を有し、上記情報を集約管理することが可能である。そして、制御盤９１は、相互の作業完了予測時間を求めて、この予測時間をモニタ９２に表示させるペースメーカ機能と目標工程に対する作業実績を表示させる表示機能を有することも可能である。
【０１７０】
このように本実施形態では、上述した効果を有するとともに、相互の作業完了を予測するペースメーカ機能を有するので、作業効率を向上させることが可能である。
【０１７１】
（実施形態２０）
図３８は、本発明の実施形態２０に係る応力処理装置のヘッド先端部４６の要部断面図である。図３９は、図３８のＸ−Ｘ断面を示す断面図である。図４０は、図３８に示した支持部２００を示す斜視図である。
【０１７２】
気中において、ヘッド先端部４６の光ファイバ４２の先端を固定しないで管状部材４５内に大量の液体を噴射させると、光ファイバ４２の先端がその水流の勢いで振動してしまい、レーザ光が施工対象位置ａからずれてしまう。また、この振動を防ぐために、この管状部材４５内に少量の液体を噴射させると、勢いが弱くなりこの液体による液体膜が良好に生成されず、レーザエネルギーをこの液体膜のみに封印することができない。
【０１７３】
そこで、本実施形態では、図３８、図３９に示すように、光ファイバ４２の先端を支持する支持部２００をヘッド先端部４６内に固設する。この支持部２００は、光ファイバ４２の芯線４２ａを支持する支持部材２０１と、支持部材２０１の周方向に等間隔に配置され、この支持部材２０１とヘッド先端部４６の内周面を結合する、例えば３つの結合部材２０２とからなる。これら支持部材２０１と結合部材２０２は一体的に形成されている。なお、結合部材２０２は、３つに限らず、２つ又は４つ以上であってもよい。
【０１７４】
図４０に示すように、中心部材２０１は、長手方向の長さが結合部材２０２の長手方向の長さと同一で、かつ中空の円筒形状に構成され、光ファイバ４２の芯線４２ａを中心軸として内部に挿入することで支持している。結合部材２０２は、長方体からそれぞれ構成され、ヘッド先端部４６内の３点に固定され、結合部材２０２間には、空隙が形成されて液体が流通可能になっている。
【０１７５】
この支持部２００は、ヘッド先端部４６に固定されているので、このヘッド先端部４６が回転する時に、ヘッド先端部４６と伴に回転する。この時、光ファイバ４２は、支持部２００に支持された状態で回転はしない。
【０１７６】
この状態で、管状部材４５内に多くの流量の液体が噴射されると、液体は結合部材２０２間の空隙を介して施工対象位置ａに流れるが、光ファイバ４２の先端は支持部２００に支持されているので、水流によって振動することが防がれ、レーザ光を施工対象位置ａに的確に照射することができる。この支持部２００は、前記光ファイバを支持する支持部材２０１と、前記支持部材２０１の周囲に設けられ、前記支持部材２０１と前記ピン孔内とを結合する複数の結合部材２０２とを有し、前記結合部材２０２間に形成された空隙を介して前記噴射部から噴射された液体を流通可能に機能する。
【０１７７】
このように、本実施形態では、光ファイバの先端を、ヘッド先端部に固定された支持部に支持させるので、多くの流量の液体を管状部材内に噴出し、良好な液体膜を生成でき、かつレーザエネルギーをこの液体膜内にのみ封印して、ピン孔内面の施工対象位置にレーザピーニングを施して圧縮応力領域を形成することができる。
【０１７８】
なお、ヘッド先端部４６に形成された開口部４６ａは、反射ミラー４７から出射されるレーザ光Ｂが楕円であるため、楕円形状であることが好ましい。さらに、たとえばこの開口部４６ａの長径（ヘッド先端部４６の長手方向の径）は、３〜１０［ｍｍ］、短径（ヘッド先端部４６の短手方向の径）は、２〜６［ｍｍ］程度に設定するのが好ましい。
【０１７９】
また、本願発明は、上記実施形態に限らず、例えば構造体、例えば航空機ボディー等のファスナー穴（リベット穴）やディーゼルエンジンのシャフトのオイル噴出し穴や車の車軸等の工業製品等の高サイクル疲労対策、さらに金型の冷却穴等の応力腐食割れ対策に使用可能である。
【０１８０】
また、上記実施形態では、気中にて応力処理を行う場合について説明したが、本願発明はこれに限らず、液中にても上記応力処理を行うことが可能である。
【０１８１】
なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１８２】
１…ロータ、２…軸、１０…タービン動翼、１１…翼フォーク、１２…ディスク、１２ａ，１２ｂ…ディスク、１３…ディスクフォーク、１４…矢印、１５…ピン孔、１５ａ，１５ｂ…孔、１６…下孔、１７…半径方向、１８，１８０…制御部、１９…仮ピン、２０…ロータ回転部、２１…やげん台、２２…ロータ回転装置、２３…ピン、２４，２４ａ〜２４ｅ，６０…応力処理装置、２７…中心軸、２８…やげん台側面、２９…施工部（レーザピーニング装置）、３０…台座、３１…ロータ半径方向駆動部、３２…ロータ接線方向駆動部、３３…ヘッド送り駆動部、３４…ヘッド回転駆動部、３５…ブーム、３５ａ…ホルダ、３６…ヘッド部、３７…台座側面、３８…施工ヘッド、３９…撮像ユニット、４０…レーザ発振器、４１…レーザ光調整部、４２…光ファイバ、４３…送液部、４５…管状部材、４６…ヘッド先端部、４６ａ…開口部、４７…反射ミラー、４８…ホース、４９…スリーブ、５０…支持部材、５１…溝、５２…回転駆動モータ、５３…タイミングベルト、５４…プーリ、５５…液体受けパン、５６…Ｏリング、５７…ラジカル面、５８…植え込み部端具、５９，６１，８０，８１…ガイドプレート、６２…ラジカル面ブロック、６３…端具ブロック、６４…クランプ、６５…エアーシリンダ、６６…ヘッド部、６７…方向調整部、６８…幅方向調整部、６９…ヘッド回転部、７０…ヘッド送り部、８２，８３…貫通孔、８５…支持部材、８６…リーマ穴、８７…リーマボルト、９０…施工条件入力部、９１…制御盤、９２…モニタ、９８…施工ヘッドの中心、９９…ピン孔の中心、１００，１００ａ，１００ｂ…リーマ加工装置、１０１…回転駆動部、１０２…リーマ工具、１１０…スペーサ、１２５…隙間部、１３０，１８２ａ，１８２ｂ…乾燥装置、１３１…乾燥ヘッド、１３１ａ…先端部、１３２，１３６，１４３…貫通孔、１３３…リング、１３５…乾燥ヘッド、１３７…乾燥ヘッド、１３８…固定プロペラ部、１３９…回転部、１４０…接続リング、１４１，１４６，１５１…管状部材、１４２…羽根、１４５…検査ヘッド、１４７，１５２…ファイバスコープ、１４８，１５３…照明部、１５０…併用ヘッド、１５４…隙間部、１６０…回収部、１６１…フランジ、１６２…ガイドパイプ、１６３…Ｏリング、１６４…孔、１７０…フィルタ、１７１…コントロールユニット、１７２
…ポンプ貯液槽、１７５，１７６…施工システム、１８１ａ，１８１ｂ…施工装置、１８３ａ，１８３ｂ…検査装置、１８４ａ，１８４ｂ…ピン組立装置、２００…支持部、２０１…中心部材、２０２…翼部材、２０２…翼部、ａ…施工対象位置、Ｂ…レーザ光、Ｃ…圧縮応力領域、ｄ…軸心ずれ、Ｈ…高さ方向、Ｌ…液体、Ｐ…平行方向、ｓ…最小スポット径、Ｓ…幅方向、Ｔ，Ｔ１，Ｔ３…レーザ照射時間、Ｔ２，Ｔ４…レーザ遮断時間、Ｖ…乾燥気体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体に形成された孔内をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部を
具備することを特徴とする応力処理装置。
【請求項２】
前記構造体は、翼フォーク及びディスクフォークであり、
前記孔は、前記翼フォーク及び前記ディスクフォークに形成されたピン孔であり、
前記翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークと係合して組み立てられ、かつ前記翼フォークと互いに貫通する前記ピン孔が形成される前記ディスクフォークを有するディスクとを備えるロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部を
さらに具備することを特徴とする請求項１記載の応力処理装置。
【請求項３】
前記施工部は、前記タービン動翼が取り外された前記ディスクフォークのピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項４】
前記構造体は、タービン動翼の翼フォーク及びディスクフォークであり、
前記タービン動翼が、ロータのディスクに形成された前記ディスクフォークと、このディスクフォークと互いに貫通する前記ピン孔が形成される前記翼フォークと、を備え、
前記孔は、前記翼フォーク及び前記ディスクフォークに形成されたピン孔であり、
前記応力処理装置が、前記翼フォークのピン孔内面に、前記ピーニングを施して前記圧縮応力領域を形成する施工部を、
さらに具備することを特徴とする請求項１記載の応力処理装置。
【請求項５】
前記施工部は、前記取り外されたタービン動翼を、組み立て時の前記ロータの円周方向および軸方向に相当する２方向と、前記タービン動翼の長手方向との３方向に対して位置決めする位置決め部をさらに備え、
前記施工部は、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内に、前記ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項４記載の応力処理装置。
【請求項６】
前記施工部は、
前記ヘッド部を回転させるヘッド回転部と、
前記ヘッド部を前記組み立て時のロータの半径方向に移動させる第１の移動部と、
前記ヘッド部を前記組み立て時のロータの軸方向に移動させる第２の移動部と、
少なくとも前記ヘッド回転部、前記第１の移動部および前記第２の移動部を制御し、前記ヘッド部を前記ピン孔と同軸上に移動させる制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項７】
前記ヘッド部に設けられ、事前に前記施工されたピン孔の画像を撮影する撮影部をさらに備え、
前記制御部が前記ピン孔の画像に基づいて、前記ヘッド部の先端位置を補正して施工対象の前記ピン孔位置に位置決めする
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項８】
前記ヘッド部が、前記組み立て時のロータの円周方向に対して存在する前記ピン孔のうち、同一円周上に配置される複数の前記ピン孔、または前記組み立て時のロータの同一半径方向に配置される複数の前記ピン孔に対向する位置に複数設けられ、
前記ヘッド部が、前記同一円周上の複数のピン孔内または前記同一半径方向の複数のピン孔内に、同時に前記ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ヘッド回転部および前記第２の移動部を制御し、前記ピン孔内に、前記ピーニングを螺旋状に施して、前記圧縮応力領域を連続的に形成させる
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ロータの軸方向の前記ヘッド部の移動量および前記レーザの照射範囲に基づいて、前記ピン孔内の前記レーザ部、前記ヘッド回転部および前記第２の移動部を制御し、前記ピン孔内を断続的に前記ピーニングを施し、前記圧縮応力領域を部分的に形成させる
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１１】
前記噴射部は、前記液体を前記ピン孔内のレーザ照射点に噴射し、液体膜を生成する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項１２】
前記支持部は、前記光ファイバを支持する支持部材と、前記支持部材の周囲に設けられ、前記支持部材と前記ピン孔内とを結合する複数の結合部材とを有し、前記結合部材間に形成された空隙を介して前記噴射部から噴射された液体を流通する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項１３】
前記ヘッド回転部は、前記ピン孔の内径より小さい径の前記ヘッド部の中心軸を、前記ピン孔の中心軸に対して平行に円運動させて、前記ヘッド部が前記ピン孔の内面に沿って偏心運動する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１４】
前記ロータの半径方向が異なり、かつ同一円周上の複数の前記ピン孔のピッチに対応した複数のホルダと、
施工対象の前記同一円周上の複数のピン孔のピットに対応したホルダに、複数の前記ヘッド部を組替えて取り付け、この同一円周上の複数のピン孔内に、同時に前記ピーニングを施して前記圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１５】
翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、
前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、ピーニングを施すヘッド部と、照射したレーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有し、前記ピン孔内をレーザ照射してピーニングを施すレーザ部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備え、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、を具備する応力処理装置と、
前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、
前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、
前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、
を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置する
ことを特徴とする施工システム。
【請求項１】
構造体に形成された孔内をレーザ照射するピーニングを施し、前記孔内に圧縮応力領域を形成するヘッド部と、前記レーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有するレーザ部と、前記孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備える施工部を
具備することを特徴とする応力処理装置。
【請求項２】
前記構造体は、翼フォーク及びディスクフォークであり、
前記孔は、前記翼フォーク及び前記ディスクフォークに形成されたピン孔であり、
前記翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークと係合して組み立てられ、かつ前記翼フォークと互いに貫通する前記ピン孔が形成される前記ディスクフォークを有するディスクとを備えるロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部を
さらに具備することを特徴とする請求項１記載の応力処理装置。
【請求項３】
前記施工部は、前記タービン動翼が取り外された前記ディスクフォークのピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項４】
前記構造体は、タービン動翼の翼フォーク及びディスクフォークであり、
前記タービン動翼が、ロータのディスクに形成された前記ディスクフォークと、このディスクフォークと互いに貫通する前記ピン孔が形成される前記翼フォークと、を備え、
前記孔は、前記翼フォーク及び前記ディスクフォークに形成されたピン孔であり、
前記応力処理装置が、前記翼フォークのピン孔内面に、前記ピーニングを施して前記圧縮応力領域を形成する施工部を、
さらに具備することを特徴とする請求項１記載の応力処理装置。
【請求項５】
前記施工部は、前記取り外されたタービン動翼を、組み立て時の前記ロータの円周方向および軸方向に相当する２方向と、前記タービン動翼の長手方向との３方向に対して位置決めする位置決め部をさらに備え、
前記施工部は、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内に、前記ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項４記載の応力処理装置。
【請求項６】
前記施工部は、
前記ヘッド部を回転させるヘッド回転部と、
前記ヘッド部を前記組み立て時のロータの半径方向に移動させる第１の移動部と、
前記ヘッド部を前記組み立て時のロータの軸方向に移動させる第２の移動部と、
少なくとも前記ヘッド回転部、前記第１の移動部および前記第２の移動部を制御し、前記ヘッド部を前記ピン孔と同軸上に移動させる制御部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項７】
前記ヘッド部に設けられ、事前に前記施工されたピン孔の画像を撮影する撮影部をさらに備え、
前記制御部が前記ピン孔の画像に基づいて、前記ヘッド部の先端位置を補正して施工対象の前記ピン孔位置に位置決めする
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項８】
前記ヘッド部が、前記組み立て時のロータの円周方向に対して存在する前記ピン孔のうち、同一円周上に配置される複数の前記ピン孔、または前記組み立て時のロータの同一半径方向に配置される複数の前記ピン孔に対向する位置に複数設けられ、
前記ヘッド部が、前記同一円周上の複数のピン孔内または前記同一半径方向の複数のピン孔内に、同時に前記ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記ヘッド回転部および前記第２の移動部を制御し、前記ピン孔内に、前記ピーニングを螺旋状に施して、前記圧縮応力領域を連続的に形成させる
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記ロータの軸方向の前記ヘッド部の移動量および前記レーザの照射範囲に基づいて、前記ピン孔内の前記レーザ部、前記ヘッド回転部および前記第２の移動部を制御し、前記ピン孔内を断続的に前記ピーニングを施し、前記圧縮応力領域を部分的に形成させる
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１１】
前記噴射部は、前記液体を前記ピン孔内のレーザ照射点に噴射し、液体膜を生成する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項１２】
前記支持部は、前記光ファイバを支持する支持部材と、前記支持部材の周囲に設けられ、前記支持部材と前記ピン孔内とを結合する複数の結合部材とを有し、前記結合部材間に形成された空隙を介して前記噴射部から噴射された液体を流通する
ことを特徴とする請求項２記載の応力処理装置。
【請求項１３】
前記ヘッド回転部は、前記ピン孔の内径より小さい径の前記ヘッド部の中心軸を、前記ピン孔の中心軸に対して平行に円運動させて、前記ヘッド部が前記ピン孔の内面に沿って偏心運動する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１４】
前記ロータの半径方向が異なり、かつ同一円周上の複数の前記ピン孔のピッチに対応した複数のホルダと、
施工対象の前記同一円周上の複数のピン孔のピットに対応したホルダに、複数の前記ヘッド部を組替えて取り付け、この同一円周上の複数のピン孔内に、同時に前記ピーニングを施して前記圧縮応力領域を形成する
ことを特徴とする請求項６記載の応力処理装置。
【請求項１５】
翼フォークを有するタービン動翼と、前記翼フォークが係合するディスクフォークを有するロータのディスクと、を同時にリーマ加工する加工部と、
前記ロータを回転させ、前記ディスクを所定位置に位置決めするロータ回転部と、ピーニングを施すヘッド部と、照射したレーザを前記ヘッド部に導光する光ファイバを有し、前記ピン孔内をレーザ照射してピーニングを施すレーザ部と、前記ピン孔内に液体を噴射する噴射部と、前記噴射された液体を流通可能に前記光ファイバを支持し、かつ前記ヘッド部内に固定される支持部と、を備え、前記位置決めされた所定位置で前記翼フォークのピン孔内面および前記ディスクフォークのピン孔内面の少なくとも一方のピン孔内面に、ピーニングを施して圧縮応力領域を形成する施工部と、を具備する応力処理装置と、
前記ピン孔内に噴射された液体を乾燥する乾燥部と、
前記ピン孔内に形成された圧縮応力領域の画像を撮影し、前記画像に基づいて、前記圧縮応力領域を認識する認識部と、
前記タービン動翼と前記ディスクを組み立てる組立部と、
を具備し、前記ロータの同一円周上の異なる位置に前記各部位をそれぞれ配置し、または前記ロータの同一円周上の異なる位置に各部位をそれぞれ配置するとともに、タービン側の前記ディスクとコレクタ側の前記ディスクの対向する位置に同じ機能を有する前記各部位をそれぞれ配置する
ことを特徴とする施工システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【公開番号】特開２０１１−６７８９（Ｐ２０１１−６７８９Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３１９７（Ｐ２０１０−１２３１９７）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（３９００１４５６８）東芝プラントシステム株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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