JP2011064503A - 圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 - Google Patents
圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011064503A JP2011064503A JP2009213487A JP2009213487A JP2011064503A JP 2011064503 A JP2011064503 A JP 2011064503A JP 2009213487 A JP2009213487 A JP 2009213487A JP 2009213487 A JP2009213487 A JP 2009213487A JP 2011064503 A JP2011064503 A JP 2011064503A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compressive stress
- light emission
- stress value
- opening
- laser beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
【解決手段】本発明は、開口部を有する被処理部材に対してパルスレーザビームを照射し、当該被処理部材に対して圧縮応力を付与するレーザピーニング処理において、被処理部材に付与された圧縮応力を推定する方法であって、被処理部材の開口周辺部に複数のパルスレーザビームを照射されることで発生した光の発光量の測定結果を取得するステップと、開口部の直径の両端近傍で発生した光の発光強度を、発光量の測定結果に基づいて算出するステップと、発光強度と圧縮応力との相関を示す予め設定したデータベースを参照し、算出した発光強度に基づいて、付与された圧縮応力の大きさを推定するステップと、を含む。
【選択図】図14
Description
圧縮応力を付与したい領域は、直径の両端に位置する各々1mm2程度の非常に限定された領域である。かつ、圧縮応力は、分岐穴の周方向という特定の方向である。従って、このような局所性や方向性を踏まえた品質予測手法が希求されている。
まず、本発明の実施形態に係る圧縮応力値推定装置および圧縮応力値の推定方法を説明するに先立ち、図1〜図3を参照しながら、被処理部材であるコモンレールについて簡単に説明する。図1〜図3は、コモンレールについて説明するための説明図である。
<レーザ加工装置について>
続いて、図4を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る圧縮応力値推定装置を含み、コモンレール1に対してレーザピーニング処理を実施することが可能なレーザ加工装置の一例について説明する。図4は、本実施形態に係るレーザ加工装置10の構成を説明するための説明図である。
レーザ照射装置100は、パルスレーザビームLを、処理対象物であるコモンレール1まで伝送し、コモンレール1の処理するべき所望の箇所に、パルスレーザビームLを照射する装置である。このレーザ照射装置100は、レーザビーム発振器101と、パルスレーザビームLを伝送する光学系と、パルスレーザビームLを照射する照射ヘッド111と、照射ヘッドの位置を制御する回転駆動装置113および平行駆動装置115と、を主に備える。
続いて、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200について説明する。
本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200は、レーザ照射装置100の発光検出素子119から取得した発光量に関する測定データを取得して、レーザピーニング処理の被処理部材であるコモンレールに付与された圧縮応力値の大きさを推定する装置である。
続いて、本実施形態に係る照射位置制御装置300について説明する。
本実施形態に係る照射位置制御装置300は、照射ヘッド111が接続されている支持棒109を、その軸を回転軸として回転させる回転駆動装置113、および、支持棒109を、その軸方向すなわちレール穴4の奥行き方向に平行移動させる平行駆動装置115の駆動制御を行い、レーザピーニング処理に用いられるパルスレーザビームの照射位置を制御する装置である。以下では、この照射位置制御装置300について、図7を参照しながら説明する。図7は、本実施形態に係る照射位置制御装置300の構成について説明するためのブロック図である。
記憶部307には、例えば、回転駆動装置113および平行駆動装置115の駆動制御パターンが格納される。また、記憶部307には、本実施形態に係る照射位置制御装置300が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部307は、駆動制御部301、座標データ取得部303、座標データ送信部305等が、自由に読み書きを行うことが可能である。
続いて、図8を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る圧縮応力値推定装置の構成について、詳細に説明する。図8は、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置の構成を説明するためのブロック図である。
レーザピーニング処理においては、1つのパルスレーザビームによって、そのパルスレーザビームの照射スポットの範囲だけでなく、周辺部にまで圧縮応力付与の影響が及ぶ。圧縮応力付与の影響が及ぶ範囲は略円形であり、照射スポットの中心から、所定の半径以内にある領域となる。
記憶部211は、発光強度と圧縮応力との相関を示すデータベースが格納される。また、記憶部211には、実施したレーザピーニング処理に関する様々な履歴情報など、各種の履歴情報が記録されていてもよい。さらに、記憶部211には、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等が、適宜記録される。この記憶部211は、測定データ取得部201、座標データ取得部203、強度算出部205、総和算出部207、応力値推定部209等が、自由に読み書きを行うことが可能である。
続いて、図14を参照しながら、圧縮応力値推定装置200が実施する応力値の推定方法について、詳細に説明する。図14は、本実施形態に係る圧縮応力値の推定方法を説明するための流れ図である。
以下で説明する本発明の第2の実施形態に係る圧縮応力値推定装置200では、1つの分岐穴5の開口周辺部へのレーザピーニング処理が終了した時点で、発光量の演算過程に先立ち、分岐穴5の中心位置を予測する。各分岐穴5へのレーザピーニング処理においては、照射ヘッド111を回転駆動装置113および平行駆動装置115により分岐穴5の位置にまで動かすことで、パルスレーザビームの照射を行う。しかし、この支持棒109を介した外部からの駆動による照射位置設定の精度には限界があり、例えば基準となる分岐穴5の中心位置の設定座標の精度は、0.1mm程度ずれることがある。これにより、回転駆動装置113および平行駆動装置115の座標に基づいてデータセットとして記録される各パルスレーザビームの照射位置は、真の分岐穴の位置を基準としてみたときの位置から、0.1mm程度ずれることになる。
以下では、図15を参照しながら、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200の構成について、詳細に説明する。図15は、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200の構成を説明するためのブロック図である。
続いて、図16を参照しながら、本実施形態に係る圧縮応力値推定装置200が実施する圧縮応力値の推定方法について、詳細に説明する。図16は、本実施形態に係る圧縮応力値の推定方法を説明するための流れ図である。
次に、図17を参照しながら、本発明の実施形態に係る圧縮応力値推定装置200のハードウェア構成について、詳細に説明する。図17は、本発明の実施形態に係る圧縮応力値推定装置200のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
続いて、本発明の効果を検証するために、発光量の総和SAおよびSBと、圧縮応力値σAおよびσBの相関を調査した結果について、詳細に説明する。
実施例1では、強化対象点であるA点およびB点の近傍の所定の範囲に照射されるパルスレーザビームについて、対応する発光強度Iの総和を上記式1に基づいて算出する方法で、発光強度の総和SAおよびSBを算出した。総和を考慮する範囲は、上述した1つのパルスレーザビームで生ずる応力分布を踏まえて、図12の斜線部で示すように、A点およびB点を中心として長径UR=1.5mm、短径UZ=1.0mmとする楕円形状とした。
実施例2では、総和を考慮する範囲は、図12に示す上述の実施例1の場合と同一である。本実施例では、更に、強化対象点であるA点およびB点の近傍に照射されるパルスレーザビームほどより大きな寄与があるとして、上述した式2に基づく重み付け演算を行った。算出に用いた重み付け係数は、図13に示した応力分布の形状の広がりの大きさを踏まえて、以下の式4で表されるガウス分布から算出した値とした。
実施例3は、総和を考慮する範囲および重み付け演算を用いる点では、実施例2と同様である。実施例3では、さらに、分岐穴近傍に照射される複数のパルスレーザビームに対する発光強度の分布から、分岐穴の中心位置座標を特定し、この特定結果をもとに各パルスレーザビームの照射位置を補正した上で発光強度の総和を算出する方法を用いた。
100 レーザ照射装置
200 圧縮応力値推定装置
201 測定データ取得部
203 座標データ取得部
205 強度算出部
207 総和算出部
209 応力値推定部
211 記憶部
251 位置補正部
300 照射位置制御装置
301 駆動制御部
303 座標データ取得部
305 座標データ送信部
400 給水ポンプ
Claims (18)
- 開口部を有する被処理部材に対してパルスレーザビームを照射し、当該被処理部材に対して圧縮応力を付与するレーザピーニング処理において、前記被処理部材に付与された圧縮応力を推定する方法であって、
前記被処理部材の開口周辺部に複数のパルスレーザビームを照射されることで発生した光の発光量の測定結果を取得するステップと、
前記開口部の直径の両端近傍で発生した光の発光強度を、前記発光量の測定結果に基づいて算出するステップと、
発光強度と圧縮応力との相関を示す予め設定したデータベースを参照し、算出した前記発光強度に基づいて、付与された圧縮応力の大きさを推定するステップと、
を含む、圧縮応力値の推定方法。 - 前記発光強度を算出するステップでは、前記発光量の測定結果の中から、前記開口部の直径の端部を中心とした領域内における発光の発光量を特定し、当該領域内について発光強度の総和を算出する、請求項1に記載の圧縮応力値の推定方法。
- 前記発光強度を算出するステップでは、前記発光量の測定結果の中から、前記開口部の直径の端部を中心とした楕円形状の領域内における発光の発光量を特定し、当該領域内について発光強度の総和を算出する、請求項2に記載の圧縮応力値の推定方法。
- 前記開口部は、前記被処理部材の長手方向に沿って複数設けられており、
前記楕円形状の領域の長軸方向は、前記被処理部材の長手方向に対して直交する方向である、請求項3に記載の圧縮応力値の推定方法。 - 前記発光強度を算出するステップでは、前記領域内に含まれる発光強度のそれぞれに対し、前記開口部の直径の端部からの距離に応じた重み付け係数を積算して、発光強度の総和を算出する、請求項2に記載の圧縮応力値の推定方法。
- 前記重み付け係数は、前記開口部の直径の端部からの距離を変数とするガウス分布から得られる値である、請求項5に記載の圧縮応力の推定方法。
- 前記発光強度を算出するステップと前記圧縮応力の大きさを推定するステップとの間に、発光強度の分布に基づいて前記開口部の中心位置を特定し、当該中心位置の特定結果に基づいて前記パルスレーザビームが照射された位置を表す情報を補正するステップを更に含む、請求項1に記載の圧縮応力の推定方法。
- 前記パルスレーザビームが照射された位置を表す情報を補正するステップでは、前記発光強度の分布において発光強度の最小値を与える位置を、前記開口部の中心位置と特定する、請求項7に記載の圧縮応力の推定方法。
- 開口部を有する被処理部材に対してパルスレーザビームを照射し、当該被処理部材に対して圧縮応力を付与するレーザピーニング処理において、前記被処理部材に付与された圧縮応力を推定する圧縮応力値推定装置であって、
前記被処理部材の開口周辺部に複数のパルスレーザビームが照射されることで発生した光の発光量に関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記発光量に関する測定データに基づいて、当該発光量から発光強度を算出する強度算出部と、
前記開口部の直径の両端近傍で発生した光の発光強度の総和を、前記強度算出部により算出された発光強度に基づいて算出する総和算出部と、
発光強度と圧縮応力との相関を示す予め設定したデータベースを参照し、前記総和算出部により算出された発光強度の総和に基づいて、付与された圧縮応力の大きさを推定する応力値推定部と、
を備える、圧縮応力値推定装置。 - 前記圧縮応力値推定装置は、前記パルスレーザビームの照射位置を表すデータである座標データを取得する座標データ取得部を更に備え、
前記総和算出部は、前記座標データに基づいて、前記開口部の直径の両端近傍で発生した光の発光強度の総和を算出する、請求項9に記載の圧縮応力値推定装置。 - 前記総和算出部は、前記開口部の直径の端部を中心とした領域内における発光強度の総和を算出する、請求項10に記載の圧縮応力値推定装置。
- 前記総和算出部は、前記開口部の直径の端部を中心とした楕円形状の領域内における発光強度の総和を算出する、請求項11に記載の圧縮応力値推定装置。
- 前記開口部は、前記被処理部材の長手方向に沿って複数設けられており、
前記総和算出部は、前記楕円形状の領域の長軸方向を、前記被処理部材の長手方向に対して直交する方向とする、請求項12に記載の圧縮応力値推定装置。 - 前記総和算出部は、前記領域内に含まれる発光強度のそれぞれに対し、前記開口部の直径の端部からの距離に応じた重み付け係数を積算して、発光強度の総和を算出する、請求項11に記載の圧縮応力値推定装置。
- 前記総和算出部は、前記重み付け係数として、前記開口部の直径の端部からの距離を変数とするガウス分布から得られる値を使用する、請求項14に記載の圧縮応力値推定装置。
- 前記圧縮応力値推定装置は、前記強度算出部が算出した発光強度の分布に基づいて、前記開口部の中心位置を特定し、当該中心位置の特定結果に基づいて前記パルスレーザビームが照射された位置を表す座標データを補正する位置補正部を更に備える、請求項10に記載の圧縮応力値推定装置。
- 前記位置補正部は、前記発光強度の分布において発光強度の最小値を与える位置を、前記開口部の中心位置と特定する、請求項16に記載の圧縮応力値推定装置。
- 開口部を有する被処理部材に対してパルスレーザビームを照射し、当該被処理部材に対して圧縮応力を付与するレーザピーニング処理を実行可能なレーザ加工装置であって、
前記被処理部材に対して所定波長のパルスレーザビームを照射するレーザビーム発振器と、前記被処理部材の開口周辺部に複数のパルスレーザビームを照射するとともに、当該パルスレーザビームの照射によって発生した光を集光する照射ヘッドと、前記パルスレーザビームの照射によって発生した光を検出する検出素子と、を備えるレーザ照射装置と、
請求項9〜17のいずれか一項に記載の圧縮応力値推定装置と、
を備える、レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009213487A JP5375476B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009213487A JP5375476B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011064503A true JP2011064503A (ja) | 2011-03-31 |
JP5375476B2 JP5375476B2 (ja) | 2013-12-25 |
Family
ID=43950923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009213487A Expired - Fee Related JP5375476B2 (ja) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | 圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5375476B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016196020A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 株式会社東芝 | レーザ光照射装置およびレーザピーニング処理方法 |
JP2017064734A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社東芝 | レーザ照射装置 |
JP2018039015A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | レーザ加工装置 |
US10226838B2 (en) | 2015-04-03 | 2019-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light irradiation apparatus and laser peening treatment method |
WO2020166670A1 (ja) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
JP2020535974A (ja) * | 2017-10-05 | 2020-12-10 | シノヴァ エスアーSynova Sa | レーザービームを用いて被加工材を加工する装置 |
US11433476B2 (en) | 2018-04-23 | 2022-09-06 | Lsp Technologies, Inc. | Apparatus for laser peening hidden surfaces |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05500862A (ja) * | 1990-03-30 | 1993-02-18 | ストフイ | フォイル材料の特性を測定するための構造 |
JP2001124697A (ja) * | 1999-08-03 | 2001-05-11 | General Electric Co <Ge> | 経時プラズマ光スペクトル解析を用いたレーザー衝撃ピーニングの監視及び制御方法 |
JP2002296125A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Toshiba Corp | 残留応力測定方法 |
JP2007155743A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | リアルタイムプロセス監視用のレーザ衝撃ピーニングプラズマ診断センサ |
JP2007225641A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ストロボ装置 |
JP2009074417A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Nippon Steel Corp | コモンレールの製造方法およびレーザ加工装置 |
-
2009
- 2009-09-15 JP JP2009213487A patent/JP5375476B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05500862A (ja) * | 1990-03-30 | 1993-02-18 | ストフイ | フォイル材料の特性を測定するための構造 |
JP2001124697A (ja) * | 1999-08-03 | 2001-05-11 | General Electric Co <Ge> | 経時プラズマ光スペクトル解析を用いたレーザー衝撃ピーニングの監視及び制御方法 |
JP2002296125A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Toshiba Corp | 残留応力測定方法 |
JP2007155743A (ja) * | 2005-12-08 | 2007-06-21 | General Electric Co <Ge> | リアルタイムプロセス監視用のレーザ衝撃ピーニングプラズマ診断センサ |
JP2007225641A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ストロボ装置 |
JP2009074417A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Nippon Steel Corp | コモンレールの製造方法およびレーザ加工装置 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016196020A (ja) * | 2015-04-03 | 2016-11-24 | 株式会社東芝 | レーザ光照射装置およびレーザピーニング処理方法 |
US10226838B2 (en) | 2015-04-03 | 2019-03-12 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Laser light irradiation apparatus and laser peening treatment method |
JP2017064734A (ja) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 株式会社東芝 | レーザ照射装置 |
JP2018039015A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | 株式会社東芝 | レーザ加工装置 |
JP2020535974A (ja) * | 2017-10-05 | 2020-12-10 | シノヴァ エスアーSynova Sa | レーザービームを用いて被加工材を加工する装置 |
US11697175B2 (en) | 2017-10-05 | 2023-07-11 | Synova S.A. | Apparatus for machining a workpiece with a laser beam |
JP7324515B2 (ja) | 2017-10-05 | 2023-08-10 | シノヴァ エスアー | レーザービームを用いて被加工材を加工する装置 |
US11433476B2 (en) | 2018-04-23 | 2022-09-06 | Lsp Technologies, Inc. | Apparatus for laser peening hidden surfaces |
WO2020166670A1 (ja) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
CN113423532A (zh) * | 2019-02-13 | 2021-09-21 | 大学共同利用机关法人自然科学研究机构 | 激光加工装置及激光加工方法 |
CN113423532B (zh) * | 2019-02-13 | 2024-04-02 | 大学共同利用机关法人自然科学研究机构 | 激光加工装置及激光加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5375476B2 (ja) | 2013-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5375476B2 (ja) | 圧縮応力値の推定方法、圧縮応力値推定装置およびレーザ加工装置 | |
CN109387567B (zh) | 一种基于波速修正的增材制造激光超声检测数据处理方法 | |
JP5054297B2 (ja) | レーザーショック処理を監視するシステム及び方法 | |
US20100131210A1 (en) | Method and system for non-destructive inspection of a colony of stress corrosion cracks | |
AU2009201801B2 (en) | Flaw detection testing method | |
JP5706772B2 (ja) | 非破壊検査方法 | |
WO2007110900A1 (ja) | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 | |
CN112157368B (zh) | 一种激光非熔透焊接焊缝熔深无损检测方法 | |
JP2010243375A (ja) | 進展亀裂検出方法、装置およびプログラム | |
JP2011033628A (ja) | パターンマッチングを用いて溶接構造内の欠陥を検出するための方法及びシステム | |
KR20120038978A (ko) | 원자력 발전소의 증기 발생기 튜브의 현재 상태를 비파괴적으로 평가하는 방법 | |
JP6021790B2 (ja) | タービンロータの検査方法 | |
JP5061850B2 (ja) | 焼入パターンの測定方法 | |
KR102277276B1 (ko) | 금속 물성 측정 시스템 및 그 측정 방법 | |
RU2488099C1 (ru) | Способ рентгеноструктурного контроля детали | |
CN111060044B (zh) | 一种采用水浸式C-scan设备测量焊接型靶材厚度的方法 | |
JP2005351660A (ja) | 超音波探傷方法および超音波探傷装置 | |
JP2008032480A (ja) | 耐熱鋼の損傷評価方法及びその装置 | |
US7890272B2 (en) | Torque measurement device and program | |
JP2006226706A (ja) | 欠陥検出方法及びプログラム | |
JP2011047655A (ja) | 超音波を用いた欠陥識別方法及び欠陥識別装置 | |
JP5794927B2 (ja) | 浸炭深さ評価方法及び配管の寿命評価方法 | |
JP5133651B2 (ja) | レーザ溶接評価方法 | |
JP2010223847A (ja) | トルク計測装置及びプログラム | |
JP5112261B2 (ja) | フェイズドアレイ探触子及びその仕様決定方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110816 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121031 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121106 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121220 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130909 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5375476 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |