JP2009148849A - ショットピーニング装置及びショットピーニングの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショットピーニングの施工箇所の位置に関わらず、ショットピーニングに用いるショット材を確実に回収することが可能なショットピーニング装置およびショットピーニング方法を提供する。
【解決手段】このショットピーニング装置１は、ショットピーニングの施工箇所Ｕに衝突するショット材Ｂを格納する格納容器２と、ショット材Ｂを加速する加振装置５と、格納容器２に設けられ、かつ容器内部２Ｉのショット材Ｂを回収するショット材回収通路１０が接続されて、容器内部２Ｉのショット材Ｂをショット材回収通路１０へ取り出すためのショット材出口４と、格納容器２に設けられ、容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給するショット材供給通路９が接続されて、ショット材供給通路９から容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給するためのショット材入口３と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ショットピーニングに関するものである。

ショットピーニングとは、冷間加工の一種であり、鉄あるいは非鉄金属の球体であるショット材を高速度で金属表面に衝突させることにより、金属表面に圧縮応力を発生させ、繰返し荷重に対する疲労強度を向上させる。化学プラントの圧力容器や原子炉容器等では、例えば、溶接による接合部の疲労強度を向上させるため、溶接部にショットピーニングを施工する。特許文献１には、原子炉容器蓋の下面と管台とのＪ溶接部及びＪ溶接部に隣接する面をショットピーニングする超音波ショットピーニング装置が開示されている。

特開２００６−３４６７７５号公報 （００１５、図２、図３）

特許文献１に開示された技術は、ディスクに設けられた回収孔に振動子を配置して、重力の作用方向とは反対方向にショット材を打ち出し、ショット材を回収する際には振動子を取り外してディスクの回収孔からショット材を回収する。このため、特許文献１に開示された技術は、ショットピーニングの施工箇所が重力の作用方向側にある場合はショット材の回収が困難となる。そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングに用いるショット材を確実に回収することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るショットピーニング装置は、ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記ショット材を加速するショット材加速手段と、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記格納容器の内部から吸引して回収するショット材回収通路と、前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材回収通路が接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記ショット材回収通路へ取り出すショット材出口と、を含むことを特徴とする。

このショットピーニング装置は、ショット材を格納する格納容器に接続されたショット材回収通路を用いて、格納容器の内部のショット材を吸引して回収する。これによって、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングの施工箇所で、施工が終了した後のショット材を確実に回収できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るショットピーニング装置は、ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記ショット材を加速するショット材加速手段と、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記格納容器の内部から吸引して回収するショット材回収通路と、前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材回収通路が接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記ショット材回収通路へ取り出すショット材出口と、前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材供給通路と、前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材供給通路が接続されて、前記ショット材供給通路から前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材入口と、を含むことを特徴とする。

このショットピーニング装置は、ショット材を格納する格納容器に接続されたショット材回収通路を用いて、格納容器の内部のショット材を吸引して回収する。これによって、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングの施工箇所で、施工が終了した後のショット材を確実に回収できる。また、格納容器の内部へショット材を供給するショット材供給通路を備えるので、ショットピーニング装置を施工箇所へ移動させてからショット材を格納容器の内部へ供給できる。これによって、ショットピーニング装置を施工箇所へ移動させる間に格納容器の内部からショット材が漏洩することを回避できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ショットピーニング装置において、前記ショット材出口を開閉するショット材出口開閉手段を備えることが望ましい。これによって、ショットピーニングの施工中にショット材が格納容器の外部へ漏洩することを回避できるので、確実に施工できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ショット材入口を開閉するショット材入口開閉手段を備えることが望ましい。これによって、ショットピーニングの施工中にショット材が格納容器の外部へ漏洩することを回避できるので、確実に施工できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ショットピーニング装置は、ショットピーニングの施工中、前記ショット材入口を閉塞するための閉塞体で前記ショット材入口が閉塞されるものであり、前記格納容器の内部側が前記格納容器の外部側よりも断面積が小さく形成されており、前記格納容器の内部側における前記ショット材入口は、前記ショット材は通過できるが、前記閉塞体は通過できないように構成されることが望ましい。これによって、簡単な手法によってショット材入口を閉塞できる。

本発明の好ましい態様としては、前記ショットピーニング装置において、前記ショット材入口に、前記格納容器の内部に供給する前記ショット材の個数を計数するショット材計数手段を有することが望ましい。これによって、前記格納容器内に供給されているショット材の個数を把握できるので、施工管理の利便性が向上する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るショットピーニングの施工方法は、ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を吸引して回収するショット材回収通路と、を含むショットピーニング装置を、ショットピーニングの施工箇所まで移動させる手順と、ショットピーニングを施工する手順と、前記ショットピーニングの終了後、施工箇所で前記ショット材回収通路を介して前記格納容器の内部から前記ショット材を吸引して回収する手順と、前記ショットピーニング装置を前記施工箇所から移動させる手順と、を含むことを特徴とする。これによって、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングの施工箇所で、施工が終了した後のショット材を確実に回収できる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を吸引して回収するショット材回収通路と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材供給通路と、を含むショットピーニング装置を、ショットピーニングの施工箇所まで移動させる手順と、前記ショット材供給通路からショットピーニングに用いる前記ショット材を前記格納容器の内部へ供給する手順と、ショットピーニングを施工する手順と、前記ショットピーニングの終了後、施工箇所で前記ショット材回収通路を介して前記格納容器の内部から前記ショット材を吸引して回収する手順と、前記ショットピーニング装置を前記施工箇所から移動させる手順と、を含むことを特徴とする。これによって、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングの施工箇所で、施工が終了した後のショット材を確実に回収できる。

本発明は、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、ショットピーニングに用いるショット材を確実に回収できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

本発明は、凹形状部や凸部形状部のショットピーニングに適している。また、本発明において、ショットピーニングの施工箇所は、溶接部には限らない。また、本発明は、例えば、発電設備で用いられる蒸気発生器出入口管台の内外面や流体の配管、圧力容器等、ショットピーニングの施工が必要なもの全般に適用でき、本発明の適用対象は特に限定されるものではない。なお、本発明は、閉じられた空間内でショットピーニングを施工する際に、特に効果的である。

本実施形態は、施工箇所において、ショットピーニング装置からショットピーニングの施工に用いたショット材を吸引により回収し、その後にショットピーニング装置を施工箇所から移動させる点に特徴がある。まず、本実施形態に係るショットピーニング装置の構成を説明する。

図１は、本実施形態に係るショットピーニング装置の全体構成図である。図２−１は、図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材入口を示す拡大図である。図２−２は、図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材入口の他の構成例を示す拡大図である。図２−３は、図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材出口の他の構成例を示す拡大図である。本実施形態に係るショットピーニング装置１は、ショットピーニングに用いるショット材Ｂを格納する格納容器２を備えており、格納容器２がショットピーニングの施工箇所Ｕへ移動して施工箇所Ｕの表面（施工箇所表面）ＵＰに対してショットピーニングを施工する。

格納容器２は有底容器であり、施工箇所Ｕに対向して開口する容器開口部２Ｔを備える。格納容器２の容器開口部２Ｔと対向する部分が格納容器２の底部２Ｂとなる。格納容器２の底部２Ｂと、格納容器２の側部内壁２Ｓとで囲まれる空間が格納容器２の内部（容器内部）２Ｉとなり、ここにショットピーニングに用いるショット材Ｂが格納される。ショット材Ｂには、例えば鋼球、非鉄金属の球体、例えばセラミックスのような非金属の球体等が用いられ、施工箇所Ｕの材質や使用条件等に応じて、適切な種類のショット材Ｂを用いる。ここで、ショットピーニングの施工において、施工箇所Ｕと、格納容器２の容器開口部２Ｔ側との距離は、施工箇所Ｕと、格納容器２との間からショット材Ｂが漏洩しない程度の大きさに設定される。

底部２Ｂには、ショット材Ｂを加速してショットピーニングに必要なエネルギーをショット材Ｂに与えるためのショット材加速手段として加振装置５が設けられる。加振装置５は、例えば、ピエゾ素子のような圧電素子で構成される発振手段と、発振手段の振動をショット材Ｂへ伝達する振動工具とを含んで構成されている。そして、加振装置５の発振手段を所定の周波数（例えば超音波領域の周波数）で駆動することによって、ショット材Ｂと接触する部分（振動工具）を加振装置５から容器開口部２Ｔへ向かう方向（図１の矢印Ｐ方向）へ振動させ、ショット材Ｂを容器開口部２Ｔに向かって加速する。

これによって、ショット材Ｂを容器開口部２Ｔへ向かって打ち出し、施工箇所Ｕの施工箇所表面ＵＰへ打ち込むことにより、施工箇所表面ＵＰへ圧縮応力を与える。このように、ショットピーニング装置１は、超音波ショットピーニングにより施工箇所Ｕをショットピーニングする。なお、本実施形態において、ショットピーニングは超音波ショットピーニングに限定されるものではない。

容器内部２Ｉの底部２Ｂには、気体噴射手段である気体噴射ノズル６が設けられる。気体噴射ノズル６は、気体供給手段であるポンプ１５と気体供給通路１８を介して接続されている。そして、ショットピーニングの施工中に、ポンプ１５から加圧した気体（本実施形態では空気）を気体噴射ノズル６へ供給し、この気体を気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ噴射する。これによって、容器内部２Ｉのショット材Ｂは、気体噴射ノズル６から噴射される気体によって拡散されるので、確実に加振装置５に接して加速される。その結果、ショットピーニングの施工不足を抑制できる。なお、ポンプ１５の代わりに、例えば、圧縮した気体を充填したボンベを気体供給通路１８へ接続して、気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ気体を噴射するようにしてもよい。

本実施形態において、ショットピーニングの施工時には、ショットピーニング装置１を施工箇所Ｕまで移動させてから、容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給してショットピーニングを施工する。そして、ショットピーニングの施工が終了したら、容器内部２Ｉからショット材Ｂを回収して、ショットピーニング装置１を施工箇所Ｕから移動させる。このため、格納容器２には、容器内部２Ｉの側部内壁２Ｓに容器開口部（ショット材入口容器内容器開口部）３Ｈを有するショット材入口３と、同じく容器内部２Ｉの側部内壁２Ｓに容器開口部（ショット材出口容器内容器開口部）４Ｈを有するショット材出口４と、が設けられる。

容器内部２Ｉへは、ショット材入口３を通ったショット材Ｂがショット材入口容器内容器開口部３Ｈから供給される。ショット材入口３には、可撓性を有する材料で構成されたショット材供給通路９が接続されており、ショット材供給通路９内を通ったショット材Ｂは、ショット材入口３及びショット材入口容器内容器開口部３Ｈを通って容器内部２Ｉへ供給される。ショット材供給通路９には、容器内部２Ｉへ供給するショット材Ｂをショット材供給通路９内へ送り込むためのショット材送り手段１３が設けられている。また、ショット材供給通路９は、ショット材搬送手段である送風機１１に接続されており、ショット材送り手段１３からショット材供給通路９内へ送り込まれたショット材Ｂは、送風機１１から送られる気体の圧力によって容器内部２Ｉまで搬送される。

ショット材入口３には、容器内部２Ｉへ供給されるショット材Ｂの個数を計数するショット材計数手段として、ショット材カウンタ１６が設けられる。これによって、容器内部２Ｉへ供給したショット材Ｂの個数を知ることができる。ショット材カウンタ１６は、例えば、光電式のセンサや磁気センサ等によって構成され、ショット材Ｂがショット材カウンタ１６の位置を通過する際の光電流の変化や磁界の変化を検出する。この情報を、後述するショットピーニング制御装置２０が処理することによって、容器内部２Ｉへ供給されるショット材Ｂの個数が計数される。

ここで、ショット材カウンタ１６は、ショット材送り手段１３からショット材入口３の間に設ければよいが、ショット材Ｂがショット材供給通路９内で詰まった場合には、容器内部２Ｉのショット材Ｂの個数と、ショット材送り手段１３から送り出したショット材Ｂの個数とに相違が発生するおそれがある。したがって、本実施形態のように、ショット材入口３にショット材カウンタ１６を設けることで、容器内部２Ｉへ供給したショット材Ｂの個数を正確に計数できる。

図１、図２−２に示すように、ショット材入口３は、格納容器２の内部側、すなわち容器内部２Ｉ側における通路（内部側入口通路）３Ｓと、格納容器２の外部側における通路（外部側入口通路）３Ｌと、で構成される。また、ショット材入口３は、格納容器２の内部側、すなわち容器内部２Ｉ側が、格納容器２の外部側よりも断面積が小さく形成されている。本実施形態では、これを実現するため、内部側入口通路３Ｓ及び外部側入口通路３Ｌを断面円形で構成するとともに、内部側入口通路３Ｓの直径ｄ２を外部側入口通路３Ｌの直径ｄ１よりも小さくする（ｄ１＞ｄ２）。

また、ショットピーニングの施工に供するショット材Ｂの直径Ｄ２は、内部側入口通路３Ｓの直径ｄ２よりも小さいので（Ｄ２＞ｄ２）、ショット材Ｂは、内部側入口通路３Ｓを通過して容器内部２Ｉへ供給される。一方、本実施形態では、ショットピーニングの施工中にショット材入口３を閉塞して、ショット材Ｂがショット材入口３から格納容器２の外部へ漏洩することを回避する。このため、本実施形態では、閉塞体ＢＳによってショット材入口３を閉塞する。図２−１に示すように、閉塞体ＢＳの直径Ｄ１は、内部側入口通路３Ｓの直径ｄ２よりも大きい。規定数のショット材Ｂを容器内部２Ｉへ供給した後、閉塞体ＢＳをショット材入口３へ送り込むと、閉塞体ＢＳは内部側入口通路３Ｓを通過できないので、閉塞体ＢＳは、内部側入口通路３Ｓと外部側入口通路３Ｌとの接続部８で係止される。これによって、簡単かつ確実にショット材入口３を閉塞できる。なお、本実施形態では、閉塞体ＢＳをショット材供給通路９側から加圧して、閉塞体ＢＳがショット材入口３から脱落することを回避する。なお、閉塞体ＢＳの代わりに、ショット材入口３（より具体的にはショット材入口容器内容器開口部３Ｈ）を開閉するショット材出口開閉手段（例えばシャッター）を用いて、ショット材入口３を閉塞してもよい。ショット材出口開閉手段は、例えば、図１に示すショット材出口シャッター７のように構成できる。

図２−２に示すように、内部側入口通路３Ｓと外部側入口通路３Ｌとの間に、通路内断面積（すなわち通路の内径）が徐々に小さくなるように、通路断面積徐変部３ＳＬを設けてもよい。これによって、内部側入口通路３Ｓと外部側入口通路３Ｌとが滑らかに接続されるので、ショット材Ｂは、外部側入口通路３Ｌから内部側入口通路３Ｓへ移動する際の抵抗が低減される。その結果、確実にショット材Ｂを容器内部２Ｉへ供給できる。また、ショット材入口３を閉塞する際には、閉塞体ＢＳが通路断面積徐変部３ＳＬに当接するが、ショット材供給通路９側からの加圧を解除することで、閉塞体ＢＳをショット材入口３から容易に取り外すことができる。

ショットピーニングの施工が終了し、容器内部２Ｉへ残されたショット材Ｂは、ショット材出口容器内容器開口部４Ｈからショット材出口４を通って格納容器２の外部へ取り出される。ショット材出口４には、可撓性を有する材料で構成されたショット材回収通路１０が接続されており、ショット材出口容器内容器開口部４Ｈ及びショット材出口４を通ったショット材Ｂは、ショット材回収通路１０内を通って、ショット材回収通路１０へ設けられるショット材受け１４に回収される。ショット材回収通路１０は、ショット材回収手段である吸引機１２に接続されている。吸引機１２によって、ショット材回収通路１０内の圧力を容器内部２Ｉの圧力よりも低くして、容器内部２Ｉのショット材Ｂをショット材回収通路１０内へ吸引する。ショット材回収通路１０内へ吸引されたショット材Ｂは、ショット材受け１４に回収される。

ここで、図２−３に示すように、ショット材出口４には、ショット材出口容器内容器開口部４Ｈから容器内部２Ｉの外部へ向かうにしたがって、通路断面積（すなわち通路の内径）が徐々に小さくなるように、通路断面積徐変部４ＳＬを設けてもよい。これによって、ショット材Ｂがショット材出口４を通過する際の抵抗が低減されるので、確実にショット材Ｂを容器内部２Ｉから回収できる。

容器内部２Ｉから外部へショット材Ｂを回収する場合、気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ気体を噴射して、容器内部２Ｉのショット材Ｂを拡散させる。ショット材出口容器内容器開口部４Ｈから離れた位置に存在するショット材Ｂは、ショット材出口容器内容器開口部４Ｈからショット材出口４内へは吸引されにくいが、気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ気体を噴射することによって、容器内部２Ｉのショット材Ｂをショット材出口４の近傍へ導くことができる。その結果、迅速にショット材Ｂを容器内部２Ｉから外部へ回収することができる。

ショットピーニング装置１は、ショット材出口４（より具体的にはショット材出口容器内容器開口部４Ｈ）を開閉するショット材出口開閉手段であるショット材出口シャッター７を備える。ショット材出口シャッター７は、格納容器２の底部２Ｂに格納されている。また、ショット材出口シャッター７は、ショット材出口シャッター駆動用アクチュエータ７Ａによって動作して、ショット材出口４を開閉する。ここで、ショット材出口シャッター駆動用アクチュエータ７Ａは、例えば、エアシリンダを用いる。ショットピーニングの施工中は、ショット材出口シャッター駆動用アクチュエータ７Ａによってショット材出口シャッター７を底部２Ｂからせり出させてショット材出口４を閉じることにより、ショット材Ｂがショット材出口４を通って容器内部２Ｉの外部へ移動することを防止する。これによって、ショットピーニングの施工不足を回避できる。

ショットピーニング装置１は、ショットピーニング制御装置２０によって制御される。ショットピーニング制御装置２０は、移動制御部２１と、ショット材供給制御部２２と、施工制御部２３と、ショット材回収制御部２４と、を含んでいる。ショットピーニング制御装置２０には、ショットピーニング装置１の制御対象である加振装置５、送風機１１、吸引機１２、ポンプ１５、ショット材出口シャッター駆動用アクチュエータ７Ａが接続されている。また、ショットピーニング制御装置２０にはショット材カウンタ１６が接続されており、ショットピーニング制御装置２０は、ショット材カウンタ１６が計数したショット材Ｂの個数に関する情報を取得する。

本実施形態では、ショットピーニング制御装置２０に表示装置１７が接続される。これによって、ショットピーニング装置１の操作者に必要な情報、例えば、容器内部２Ｉに供給されるショット材Ｂの個数や、ショット材出口シャッター７の開閉に関する情報等が表示される。これによって、前記操作者は、ショットピーニング装置１の状態を把握できる。

ショットピーニング制御装置２０を構成する移動制御部２１は、ショットピーニング装置１を施工箇所まで移動させ、また、ショットピーニング装置１を施工箇所から移動させる際の制御を実行する。ショット材供給制御部２２は、ショットピーニング装置１の容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給する際の制御を実行する。施工制御部２３は、施工箇所に移動したショットピーニング装置１によって、ショットピーニングを施工する際の制御を実行する。ショット材回収制御部２４は、ショットピーニングの施工が終了した後に、容器内部２Ｉからショット材Ｂを回収する際の制御を実行する。

ショットピーニング装置１は、例えば、原子炉の水室内のような密閉空間において、冷却水配管と管台との溶接部等にショットピーニングを施工する際に用いられる。この場合、図１のＩで示す部分が密閉空間に入ってショットピーニングの施工を実行する。すなわち、ショットピーニング装置１の格納容器２及びこれに接続されるショット材供給通路９の一部及びショット材回収通路１０の一部が密閉空間内に入る。

図３は、本実施形態の変形例に係るショットピーニング装置の全体構成図である。本変形例に係るショットピーニング装置１ａは、上記ショットピーニング装置１とほぼ同様の構成であるが、ショット材出口４及びショット材回収通路１０のみを備えるとともに、格納容器２の容器開口部２Ｔに、開閉可能な容器封止手段である容器開口部シャッター１９を備える点が異なる。他の構成は、上記ショットピーニング装置１と同様である。

本変形例に係るショットピーニング装置１ａは、格納容器２の容器開口部に、容器開口部シャッター１９を備えている。容器開口部シャッター１９は、シャッター巻き取り装置１９Ａによって巻き取られ、また送り出される。シャッター巻き取り装置１９Ａから容器開口部シャッター１９が送り出されることにより、容器開口部２Ｔが閉じられ、また、容器開口部シャッター１９がシャッター巻き取り装置１９Ａに巻き取られることによって容器開口部２Ｔが開放される。

ショットピーニングを施工する場合、容器開口部シャッター１９を開いて容器開口部２Ｔを開放し、規定数のショット材Ｂを容器内部２Ｉへ入れる。そして、容器開口部シャッター１９を閉じてから施工箇所までショットピーニング装置１ａを移動させる。施工箇所で容器開口部シャッター１９を開き、ショットピーニング制御装置２０が加振装置５を駆動して、施工箇所にショットピーニングを施工する。ショットピーニングの施工が終了したら、ショットピーニング制御装置２０は、ショット材出口シャッター駆動用アクチュエータ７Ａによってショット材出口シャッター７を駆動してショット材出口４のショット材出口容器内容器開口部４Ｈを開く。そして、施工箇所において、ショット材出口４及びショット材回収通路１０を介して、容器内部２Ｉからショット材Ｂを回収する。回収したショット材Ｂの個数と、容器内部２Ｉへ入れたショット材Ｂの個数とが一致したら、ショットピーニング装置１ａを施工箇所から移動する。

このように、本変形例では、施工箇所でショット材Ｂを回収するので、ショット材Ｂの紛失を回避して、確実にショット材Ｂを回収できる。この変形例に示すように、本実施形態では、少なくともショットピーニング装置１ａの容器内部２Ｉからショット材Ｂを回収する機能を有していればよい。次に、図１に示すショットピーニング装置１を用いてショットピーニングを実行する際の手順を説明する。

図４は、本実施形態に係るショットピーニング装置を用いてショットピーニングを実行する手順のフローチャートである。図５−１〜図５−８は、本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。図１に示すショットピーニング装置１を用いてショットピーニングを施工するにあたり、例えば、図５−１に示すように、マニピュレータ３２の先端に取り付けられた放電加工装置３０が、金属構造物３１の表面から所定の領域を取り除く。ここで、図５−１の矢印Ｇ方向は、重力の作用方向である。金属構造物３１は、例えば、原子炉の水室内における管台と冷却水配管との溶接による接合部等である。

金属構造物３１の表面から所定の領域を取り除いた後は、図５−２に示すように、金属構造物３１の表面に凹部が形成される。凹部は、その表面にショットピーニングを施工して圧縮応力を与え、疲労強度を向上させる必要がある。したがって、図５−２に示す凹部がショットピーニングの施工箇所Ｕとなり凹部の表面が施工箇所表面ＵＰとなる。

ステップＳ１において、図１に示すショットピーニング制御装置２０の移動制御部２１は、マニピュレータ３２を操作して、マニピュレータ３２の先端に取り付けられるショットピーニング装置１を施工箇所Ｕへ移動させる（図５−３）。ここで、ショットピーニング装置１は、図５−１に示す放電加工装置３０の代わりにマニピュレータ３２の先端に取り付けられている。この状態では、ショットピーニング装置１の格納容器２に設けられるショット材出口シャッター７は閉じられており、容器内部２Ｉにショット材は入っていない。

次に、ステップＳ２において、図１に示すショットピーニング制御装置２０のショット材供給制御部２２は、図１に示す送風機１１を駆動するとともに、ショット材供給通路９を介してショットピーニング装置１の容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給する。このとき、ショット材供給制御部２２は、ショット材カウンタ１６からの信号を取得して、容器内部２Ｉへ供給されるショット材Ｂの個数を計数する。ショットピーニングは、所定数のショット材Ｂを用いて施工することが必要だからである。ショット材カウンタ１６が計数したショット材Ｂの個数は、図１に示す表示装置１７に表示される。作業者は、表示装置１７に表示されるショット材Ｂの個数に基づいて、所定数のショット材Ｂが容器内部２Ｉへ供給されるまで、ショット材Ｂの供給を継続する。

所定数のショット材Ｂが容器内部２Ｉへ供給されたら、ショット材供給通路９を介して閉塞体ＢＳが供給される。図５−５に示すように、閉塞体ＢＳは、内部側入口通路３Ｓと外部側入口通路３Ｌとの接続部で係止されるので、閉塞体ＢＳによってショット材入口３が閉じられる。ステップＳ３においては、この状態で、図１に示すショットピーニング制御装置２０の施工制御部２３がショットピーニングの施工をする。施工制御部２３は、加振装置５を駆動するとともに、図１に示すポンプ１５を駆動して気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ気体を噴射して、容器内部２Ｉのショット材Ｂを拡散させる。これによって、加振装置５が図５−５に示す矢印Ｐの方向に振動してショット材Ｂを施工箇所Ｕの施工箇所表面ＵＰに向かって打ち出す。そして、ショット材Ｂが施工箇所表面ＵＰに衝突して、施工箇所表面ＵＰへ圧縮応力が付与される。このとき、ショット材出口シャッター７は閉じられており、容器内部２Ｉからのショット材Ｂの漏洩を防止する。

施工制御部２３が所定の時間ショットピーニングを施工したと判定したら、施工制御部２３は、加振装置５の駆動、及び図１に示すポンプ１５の駆動を停止して、ショットピーニングの施工を終了する。次に、ステップＳ４において、図１に示すショットピーニング制御装置２０のショット材回収制御部２４は、図５−６に示すように、ショット材出口シャッター７を開き、図１に示す吸引機１２を駆動して、ショット材出口４及びショット材回収通路１０を通して容器内部２Ｉのショット材Ｂを回収する。このとき、ショット材回収制御部２４は、図１に示すポンプ１５を駆動して気体噴射ノズル６から容器内部２Ｉへ気体を噴射して、容器内部２Ｉのショット材Ｂを拡散させて、ショット材Ｂがショット材出口４の近傍へ集まるようにする。

ショット材回収通路１０を通ったショット材Ｂは、図１に示すショット材受け１４へ回収されて、ここで計数される。なお、ショット材受け１４の入口に、例えば光電管や磁気センサ等のショット材計数手段を設けて、ショット材受け１４へ回収されるショット材Ｂの個数を計数してもよい。このようにすれば、ショット材Ｂを計数する労力が低減される。ショットピーニング装置１の容器内部２Ｉへ供給したショット材Ｂの個数と、ステップＳ４で容器内部２Ｉから回収したショット材Ｂの個数とが一致したら、ステップＳ５において、図１に示す移動制御部２１は、施工箇所Ｕからショットピーニング装置１を移動させる。

上記手順によって、ショットピーニング装置１を用いたショットピーニングの施工が終了する。このように、本実施形態では、施工箇所Ｕでショットピーニング装置１の容器内部２Ｉへショット材Ｂを供給するとともに、供給されたショット材Ｂの個数を計数する。そして、本実施形態では、施工箇所Ｕでショットピーニング装置１の容器内部２Ｉからショット材Ｂを回収するとともに、回収されたショット材Ｂの個数を計数する。そして、容器内部２Ｉへ供給したショット材Ｂの個数と容器内部２Ｉから回収したショット材Ｂの個数とが一致したときに、ショットピーニング装置１を施工箇所Ｕから移動させる。

これによって、確実に所定の個数のショット材Ｂによってショットピーニングを施工でき、また、施工に用いたショット材Ｂの個数を管理できる。また、施工箇所Ｕでショット材Ｂをショットピーニング装置１の容器内部２Ｉへ供給し、回収するので、ショットピーニング装置１の移動中におけるショット材Ｂの紛失を回避できる。さらに、本実施形態では、施工箇所Ｕでショット材Ｂをショットピーニング装置１の容器内部２Ｉから回収するので、施工後に、図１に示す格納容器２の容器開口部２Ｔをシャッター等で閉じてショット材Ｂを容器内部２Ｉへ格納する方式と比較して、施工に用いたすべてのショット材Ｂを確実に回収できる。

特に、図５−２に示すような重力の作用方向Ｇに向かって窪んだ凹部が施工箇所Ｕである場合、凹部内部にショット材Ｂが残されるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、施工箇所Ｕでショット材Ｂをショットピーニング装置１の容器内部２Ｉから回収するので、施工に用いたすべてのショット材Ｂを確実に回収できる。特に、例えば、原子力発電所で用いられる蒸気発生器の出入口管台内面にショットピーニングを施工する等、閉じられた空間での施工において、容器内部２Ｉからショット材Ｂが漏洩すると、複雑なプラントの配管内でショット材Ｂを捜索することが極めて困難になる。本実施形態によれば、施工に用いたショット材Ｂをすべて確実に回収できるので、このような箇所でのショットピーニングには極めて有効である。

上述した手順によって、図５−７に示すように、ショットピーニングの施工箇所Ｕの施工箇所表面ＵＰには圧縮応力が付与される。上述した手順では、図５−１に示すように、施工箇所Ｕが重力の作用方向Ｇ側に存在したが、図５−８に示すように施工箇所Ｕが重力の作用方向とは反対側に存在する場合でもショットピーニング装置１を用いてショットピーニングの施工が実現できる。この場合でも、本実施形態では、施工箇所Ｕでショット材Ｂをショットピーニング装置１の容器内部２Ｉから回収するので、施工に用いたすべてのショット材Ｂを確実に回収できる。このように、本実施形態によれば、ショットピーニングの施工箇所の位置・姿勢に関わらず、確実にショット材を回収できる。

以上のように、本発明に係るショットピーニング装置及びショットピーニング方法は、ショットピーニングの施工箇所の位置に関わらず、ショットピーニングに用いるショット材を確実に回収することに有用であり、特に、閉じられた空間内でショットピーニングを施工する際に適している。

本実施形態に係るショットピーニング装置の全体構成図である。 図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材入口を示す拡大図である。 図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材入口の他の構成例を示す拡大図である。 図１に示すショットピーニング装置が備えるショット材出口の他の構成例を示す拡大図である。 本実施形態の変形例に係るショットピーニング装置の全体構成図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いてショットピーニングを実行する手順のフローチャートである。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。 本実施形態に係るショットピーニング装置を用いたショットピーニング方法を示す説明図である。

符号の説明

１、１ａ ショットピーニング装置
２ 格納容器
２Ｉ 容器内部
３ ショット材入口
３Ｈ ショット材入口容器内容器開口部
３Ｌ 外部側入口通路
３Ｓ 内部側入口通路
４ ショット材出口
４Ｈ ショット材出口容器内容器開口部
５ 加振装置
６ 気体噴射ノズル
７ ショット材出口シャッター
８ 接続部
９ ショット材供給通路
１０ ショット材回収通路
１１ 送風機
１２ 吸引機
１５ ポンプ
１６ ショット材カウンタ
２０ ショットピーニング制御装置
２１ 移動制御部
２２ ショット材供給制御部
２３ 施工制御部
２４ ショット材回収制御部
３０ 放電加工装置
３１ 金属構造物
３２ マニピュレータ
Ｂ ショット材
ＢＳ 閉塞体

Claims (8)

1. ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、
   前記ショット材を加速するショット材加速手段と、
   前記格納容器の内部の前記ショット材を前記格納容器の内部から吸引して回収するショット材回収通路と、
   前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材回収通路が接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記ショット材回収通路へ取り出すショット材出口と、
   を含むことを特徴とするショットピーニング装置。
2. ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、
   前記ショット材を加速するショット材加速手段と、
   前記格納容器の内部の前記ショット材を前記格納容器の内部から吸引して回収するショット材回収通路と、
   前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材回収通路が接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を前記ショット材回収通路へ取り出すショット材出口と、
   前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材供給通路と、
   前記格納容器に設けられ、かつ前記ショット材供給通路が接続されて、前記ショット材供給通路から前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材入口と、
   を含むことを特徴とするショットピーニング装置。
3. 前記ショット材出口を開閉するショット材出口開閉手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のショットピーニング装置。
4. 前記ショット材入口を開閉するショット材入口開閉手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のショットピーニング装置。
5. 請求項２又は３に記載のショットピーニング装置は、
   ショットピーニングの施工中、前記ショット材入口を閉塞するための閉塞体で前記ショット材入口が閉塞されるものであり、
   前記格納容器の内部側が前記格納容器の外部側よりも断面積が小さく形成されており、前記格納容器の内部側における前記ショット材入口は、前記ショット材は通過できるが、前記閉塞体は通過できないように構成されることを特徴とするショットピーニング装置。
6. 前記ショット材入口に、前記格納容器の内部に供給する前記ショット材の個数を計数するショット材計数手段を有することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のショットピーニング装置。
7. ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を吸引して回収するショット材回収通路と、を含むショットピーニング装置を、ショットピーニングの施工箇所まで移動させる手順と、
   ショットピーニングを施工する手順と、
   前記ショットピーニングの終了後、施工箇所で前記ショット材回収通路を介して前記格納容器の内部から前記ショット材を吸引して回収する手順と、
   前記ショットピーニング装置を前記施工箇所から移動させる手順と、
   を含むことを特徴とするショットピーニングの施工方法。
8. ショットピーニングの施工箇所に衝突するショット材を格納する格納容器と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部の前記ショット材を吸引して回収するショット材回収通路と、前記格納容器に接続されて、前記格納容器の内部へ前記ショット材を供給するショット材供給通路と、を含むショットピーニング装置を、ショットピーニングの施工箇所まで移動させる手順と、
   前記ショット材供給通路からショットピーニングに用いる前記ショット材を前記格納容器の内部へ供給する手順と、
   ショットピーニングを施工する手順と、
   前記ショットピーニングの終了後、施工箇所で前記ショット材回収通路を介して前記格納容器の内部から前記ショット材を吸引して回収する手順と、
   前記ショットピーニング装置を前記施工箇所から移動させる手順と、
   を含むことを特徴とするショットピーニングの施工方法。

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