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図面 (4)

課題

被処理物外表面形状にかかわらず、加振源から被処理物に振動を効率よく加えて残留応力を除去する処理を実施する。

解決手段

加振装置10の固定構造は、被処理物1から加振装置10側に向かって突出するよう設けられた被処理物側アンカー11と、加振装置10側から被処理物1側に向かって突出するように固定された加振装置側アンカー12と、被処理物1と加振装置10との間に、被処理物側アンカー11および加振装置側アンカー12を埋めるように充填され、加振装置側アンカー12から被処理物側アンカー11に加振装置10で発生した振動を伝達する振動伝達材13と、を備える。

概要

背景

溶接等を用いて製作した金属製の各種の部品構造物は、残留応力を除去する必要がある。残留応力を除去する手法の一つとして、例えば特許文献1に開示されているように、残留応力を除去する処理の対象となる被処理物振動を加えることで、残留応力を除去する手法がある。

このような手法では、振動を被処理物に加える加振源として、偏心モータを用いることができる。偏心モータは、モータ駆動軸の中心に対し、重心が偏心したウェイトを備えている。この偏心モータは、モータ駆動軸を回転させると、モータ駆動軸とともに回転するウェイトの重心が偏心しているために振動が生じる。偏心モータのハウジングを被処理物に固定して設けた状態で、偏心モータを作動させることで、振動を偏心モータのハウジングを介して被処理物に伝達する。

振動を加えるための加振源は、被処理物に振動を確実に伝達するため、被処理物に確実に固定する必要がある。そのため、加振源は、被処理物に対してボルト等を用いて固定されていた。

概要

被処理物の外表面形状にかかわらず、加振源から被処理物に振動を効率よく加えて残留応力を除去する処理を実施する。加振装置10の固定構造は、被処理物1から加振装置10側に向かって突出するよう設けられた被処理物側アンカー11と、加振装置10側から被処理物1側に向かって突出するように固定された加振装置側アンカー12と、被処理物1と加振装置10との間に、被処理物側アンカー11および加振装置側アンカー12を埋めるように充填され、加振装置側アンカー12から被処理物側アンカー11に加振装置10で発生した振動を伝達する振動伝達材13と、を備える。

目的

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理物の外表面形状にかかわらず、加振源を被処理物に対して確実に固定し、加振源から被処理物に振動を効率よく加えて十分に残留応力を除去することができる加振装置の固定構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

加振対象物振動を加える加振装置の固定構造であって、前記加振対象物から前記加振装置側に向かって突出するよう設けられた第一アンカーと、前記加振装置から前記加振対象物側に向かって突出するように設けられた第二アンカーと、前記加振対象物と前記加振装置との間に設けられるとともに、前記第一アンカーおよび前記第二アンカーを埋めるように設けられ、前記第二アンカーから前記第一アンカーに前記加振装置で発生した振動を伝達する振動伝達材と、を備える加振装置の固定構造。

請求項2

前記第一アンカーは、前記加振対象物に着脱可能とされている請求項1に記載の加振装置の固定構造。

請求項3

前記第一アンカーは、熱可塑性接着剤により前記加振対象物に接着されている請求項2に記載の加振装置の固定構造。

請求項4

前記第一アンカーおよび前記第二アンカーの少なくとも一方の外周面に、凸部または凹部が形成されている請求項1から3の何れか一項に記載の加振装置の固定構造。

請求項5

前記振動伝達材は、流動性を有した状態で前記加振対象物と前記加振装置との間に充填された後に硬化可能な材料からなる請求項1から4の何れか一項に記載の加振装置の固定構造。

請求項6

前記振動伝達材は、モルタル、又は、コンクリートである請求項5に記載の加振装置の固定構造。

技術分野

0001

この発明は、例えば残留応力を除去する処理に用いられる加振装置の固定構造に関する。

背景技術

0002

溶接等を用いて製作した金属製の各種の部品構造物は、残留応力を除去する必要がある。残留応力を除去する手法の一つとして、例えば特許文献1に開示されているように、残留応力を除去する処理の対象となる被処理物振動を加えることで、残留応力を除去する手法がある。

0003

このような手法では、振動を被処理物に加える加振源として、偏心モータを用いることができる。偏心モータは、モータ駆動軸の中心に対し、重心が偏心したウェイトを備えている。この偏心モータは、モータ駆動軸を回転させると、モータ駆動軸とともに回転するウェイトの重心が偏心しているために振動が生じる。偏心モータのハウジングを被処理物に固定して設けた状態で、偏心モータを作動させることで、振動を偏心モータのハウジングを介して被処理物に伝達する。

0004

振動を加えるための加振源は、被処理物に振動を確実に伝達するため、被処理物に確実に固定する必要がある。そのため、加振源は、被処理物に対してボルト等を用いて固定されていた。

先行技術

0005

特開平2−305930号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、被処理物の外表面が平坦ではなく、湾曲していたり凹凸が形成されていたりすることがある。このような場合、加振源をボルト等で固定することが困難となる。また、被処理物側が湾曲していたり凹凸が形成されていたりすると、加振源と被処理物との接触面積を大きく確保することが困難となる。
そのため、被処理物の外表面の形状によっては、加振源から振動を加えても被処理物の残留応力を十分に除去できない可能性がある。

0007

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被処理物の外表面形状にかかわらず、加振源を被処理物に対して確実に固定し、加振源から被処理物に振動を効率よく加えて十分に残留応力を除去することができる加振装置の固定構造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

0008

この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、加振装置の固定構造は、加振対象物に振動を加える加振装置の固定構造であって、前記加振対象物から前記加振装置側に向かって突出するよう設けられた第一アンカーと、前記加振装置側から前記加振対象物側に向かって突出するように固定された第二アンカーと、前記加振対象物と前記加振装置との間に、前記第一アンカーおよび前記第二アンカーを埋めるように充填され、前記第二アンカーから前記第一アンカーに前記加振装置で発生した振動を伝達する振動伝達材と、を備える。

0009

このような構成によれば、加振装置で発生した振動は、第二アンカーから振動伝達材、第一アンカーを介して加振対象物に伝達される。振動伝達材は、加振対象物と加振装置との間に充填されているので、加振対象物の外表面形状に関わらず、振動伝達材を加振対象物の外表面に密着させることができる。

0010

この発明の第二態様によれば、加振装置の固定構造は、第一の態様において、前記第一アンカーが、前記加振対象物に着脱可能とされているようにしてもよい。
このように構成することで、第一アンカーを加振対象物の表面に装着して所定の加振処理を行った後、第一のアンカーを加振対象物の表面から撤去することができる。

0011

この発明の第三態様によれば、加振装置の固定構造は、第二態様の態様において、前記第一アンカーが、熱可塑性接着剤により前記加振対象物に接着されているようにしてもよい。
このように構成することで、所定の加振処理を行った後、熱可塑性接着剤を加熱して接着剤軟化させれば、第一アンカーを加振対象物の表面から容易に撤去することができる。

0012

この発明の第四態様によれば、加振装置の固定構造は、第一から第三態様の何れか一つの態様において、前記第一アンカーおよび前記第二アンカーの少なくとも一方の外周面に、凸部または凹部が形成されているようにしてもよい。
このように構成することで、凸部または凹部を介し、第一アンカー、第二アンカーと振動伝達材との間で振動を効率よく伝達することができる。

0013

この発明の第五態様によれば、加振装置の固定構造は、第一から第四態様の何れか一つの態様における前記振動伝達材が、流動性を有した状態で前記加振対象物と前記加振装置との間に充填された後に硬化可能な材料からなるようにしてもよい。
このように構成することで、加振対象物と加振装置との間に振動伝達材を充填するときには、振動伝達材が流動性を有しているので、容易に振動伝達材を加振対象物の外表面に密着させることができる。さらに、加振装置で振動を加えるときには、振動伝達材が硬化した状態とすることができるので、加振装置の振動を加振対象物に確実に伝達することができる。

0014

この発明の第六態様によれば、加振装置の固定構造は、第五態様の前記振動伝達材が、モルタル又はコンクリートであってもよい。
このように、振動伝達材にモルタル又はコンクリートを用いることで、加振対象物と加振装置との間に充填するときには流動性を有した状態で、加振装置で振動を加えるときには硬化した状態とすることができる。
さらに、加振装置で振動を加えた後には、加えた振動によってモルタル又はコンクリートの脆性が低下し、振動伝達材を容易に除去することが可能となる。

発明の効果

0015

この発明に係る加振装置の固定構造によれば、加振対象物の外表面形状にかかわらず、加振源から加振対象物に振動を効率よく加えて十分に残留応力を除去することができる。

図面の簡単な説明

0016

この発明の一実施形態に係る加振装置の固定構造を示す断面図である。
上記実施形態に係る加振装置の固定構造の変形例を示す断面図である。
上記実施形態に係る加振装置の固定構造の他の変形例を示す断面図である。

実施例

0017

以下、この発明の一実施形態に係る加振装置の固定構造を図面に基づき説明する。
図1は、この実施形態に係る加振装置の固定構造を示す断面図である。
図1に示すように、残留応力を除去する処理を行う加振装置10は、被処理物(加振対象物)1の外表面1fに対し、被処理物側アンカー(第一アンカー)11と、加振装置側アンカー(第二アンカー)12と、振動伝達材13と、を介して固定される。
ここで、被処理物1は、外表面1fが、平坦面であるとは限らず、図1に示したような湾曲面状、あるいは凹凸等を有する非平坦面であってもよい。

0018

加振装置10は、例えば偏心モータである。偏心モータからなる加振装置10は、ハウジング10a内に、ロータ及びステータ(図示無し)を備えている。ロータと一体に設けられた回転軸(図示無し)には、回転軸の中心に対して径方向に偏心した位置に重心を有した偏心ウェイト(図示無し)が設けられている。このような加振装置10においては、ハウジング10a内でロータ(図示無し)が回転駆動されると、回転軸および偏心ウェイト(いずれも図示無し)がロータと一体に回転する。重心が偏心した偏心ウェイト(図示無し)が回転軸の中心回りに回転することで、加振装置10自体が振動を発生する。
このような加振装置10は、平板状のベース部材15の上面15aに一体に固定されている。

0019

被処理物側アンカー11は、例えば円柱状に形成されている。被処理物側アンカー11は、被処理物1の外表面1fから外方、言い換えれば加振装置10側に突出するように設けられる。被処理物側アンカー11は、その基端部11aが、被処理物1の外表面1fに対し、例えば接着剤14によって固定される。ここで、接着剤14は、加振装置10による加振時に被処理物側アンカー11が被処理物1の外表面1fから外れないような接着強度を有している。接着剤14として、例えば、熱可塑性接着剤を用いることができる。このようにすれば、残留応力を除去する処理の後、接着剤14に熱を加えることで、接着剤14を軟化させ、被処理物側アンカー11を容易に被処理物1から取り外すことができる。

0020

加振装置側アンカー12は、例えば円柱状に形成されている。加振装置側アンカー12は、加振装置10、より具体的にはベース部材15の下面15bから、被処理物1の外表面1f側に向かって突出するよう設けられる。加振装置側アンカー12は、その基端部12aが、ベース部材15に対し、接着、溶接等によって一体に接合される。加振装置側アンカー12は、基端部12aに雄ネジ部(図示無し)を形成し、ベース部材15に形成した雌ねじ穴(図示無し)に締結するようにしてもよい。

0021

これら被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12は、それぞれ少なくとも1本ずつ設けられている。この実施形態における被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12は、それぞれ同数複数本が設けられている場合を例示している。被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12は、被処理物1の外表面1f、ベース部材15の下面15bのそれぞれの面内で、互いに間隔を空けて均等に分散配置(例えば、正方配置等)されるようにしても良い。

0022

また、ベース部材15に設けられた各加振装置側アンカー12と、被処理物1に設けられた各被処理物側アンカー11とは、それぞれの中心軸同一直線上に位置するように対向配置されている。対向する加振装置側アンカー12と被処理物側アンカー11とは、その先端部12b,11b同士が、加振装置側アンカー12、被処理物側アンカー11の中心軸方向に僅かに間隔を空けて配置されている。

0023

振動伝達材13は、互いに間隔を空けて配置された加振装置10のベース部材15と被処理物1の外表面1fとの間に形成されている。言い換えれば、被処理物側アンカー11および加振装置側アンカー12を埋めるように設けられている。
振動伝達材13としては、硬化性充填材を用いることができる。これにより、流動性を有した状態で加振装置10のベース部材15と、ベース部材15に対向する被処理物1の外表面1fとの間に振動伝達材13を充填することができる。この振動伝達材13は、充填後に硬化する。つまり、振動伝達材13は、残留応力を除去する処理を行うときには硬化した状態となる。

0024

このような硬化性充填材としては、例えば、高強度モルタル高強度コンクリート等(のいわゆる粘塑性構造材料)を用いることができる。また、加振装置10で加える振動の強度や、被処理物1の大きさ等によっては、高強度モルタル、高強度コンクリートではなく、通常強度のモルタルやコンクリート、熱硬化性樹脂等を用いることも可能である。

0025

振動伝達材13を形成するには、まず、加振装置10のベース部材15に加振装置側アンカー12を設けるとともに、ベース部材15に対向する被処理物1の外表面1fに被処理物側アンカー11を設ける。その後、ベース部材15と被処理物1の外表面1fに、充填型20を設ける。この実施形態では、充填型20が、加振装置側アンカー12を設けたベース部材15を支持する。

0026

次いで、充填型20内に、流動性を有した状態の振動伝達材13を、加振装置10のベース部材15と、被処理物1の外表面1fとの間に充填する。この充填が完了した後、振動伝達材13を硬化させる。さらに、振動伝達材13の硬化が完了した後、充填型20を撤去する。
これにより、図1に示したように、ベース部材15と被処理物1の外表面1fとが対向配置された状態で、ベース部材15と被処理物1の外表面1fとの間に、振動伝達材13が配置される。

0027

加振装置10により、被処理物1に対して残留応力を除去する処理を実施するには、上記のようにして被処理物1に固定した加振装置10を作動させる。すると、加振装置10で振動が発生する。この振動は、ベース部材15を介し、加振装置側アンカー12に伝わり、加振装置側アンカー12が振動する。加振装置側アンカー12の振動は、振動伝達材13を介し、被処理物側アンカー11に伝わる。その結果、被処理物1が被処理物側アンカー11とともに振動する。このようにして、所定強度の振動を所定時間、被処理物1に印加することで、被処理物1の残留応力を除去する処理がなされる。

0028

残留応力を除去する処理の後、振動伝達材13を崩すことで、加振装置10を被処理物1から撤去することができる。ここで、残留応力を除去する処理の後、加振装置10側から加えられた振動により、振動伝達材13の脆性が高っていれば、振動伝達材13を容易に崩し、加振装置10を撤去することができる。

0029

また、接着剤14に熱可塑性接着剤を用いることで、加振装置10の撤去後、接着剤14を、例えばヒータ等によって熱を加えれば、接着剤14が軟化する。これによって、被処理物側アンカー11を被処理物1から容易に取り外すことができる。

0030

したがって、上述した実施形態によれば、加振装置10で発生した振動は、加振装置側アンカー12から振動伝達材13、被処理物側アンカー11を介して被処理物1に伝達される。また、振動伝達材13は、被処理物1と加振装置10との間に充填されているので、被処理物1の外表面1fの形状に関わらず、振動伝達材13を被処理物1の外表面1fに密着させることができ、振動伝達材13と被処理物1との接触面積を増大させることができる。このようにして、被処理物1の外表面1fの形状にかかわらず、加振装置10から被処理物1に振動を効率よく加えて残留応力を除去する処理を実施することが可能となる。

0031

さらに、実施形態では、振動伝達材13が、高強度モルタル又は高強度コンクリートであり、振動伝達材13が、被処理物1と加振装置10との間に充填するときには流動性を有した状態とされ、加振装置10で振動を加えるときには硬化した状態とされている。これにより、振動伝達材13を被処理物1の外表面1fに沿うように設けることができる。さらに、加振装置10で振動を加えるときには振動伝達材13が硬化しているので、加振装置10の振動を被処理物1に確実に伝達することができる。
さらに、被処理物1に振動伝達材13を塗布する範囲を変化させれば、加振装置10に発生する応力振幅の制御が可能となる。

0032

さらに、被処理物側アンカー11が、被処理物1に着脱可能とされているので、所定の加振処理を行った後、被処理物側アンカー11を被処理物1の外表面から撤去することができる。

0033

さらに、被処理物側アンカー11が、熱可塑性の接着剤により被処理物1に接着されることで、所定の加振処理を行った後、接着剤を加熱すれば、接着剤14が軟化する。これによって、被処理物側アンカー11を被処理物1の表面から容易に撤去することができる。
また、接着剤14を用いることで、被処理物1に加振装置10を固定するための加工を施す必要がない。

0034

(実施形態の第一変形例)
ここで、上記実施形態では、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12を、それぞれ円柱状としたが、これに限るものではない。
図2は、上記加振装置の固定構造の変形例を示す断面図である。
この図2に示すように、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12の外周面に、外周側に張り出す突起(凸部)11t,12tを設けてもよい。この突起11t,12tは、被処理物側アンカー11の外周面、および、加振装置側アンカー12の外周面を一周するリング状としてもよいし、らせん状としても良い。突起11t,12tは、少なくとも一つを形成すればよいが、図2に示すように、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12の軸線方向に間隔を空けて複数を形成しても良い。

0035

このような構成によれば、突起11t,12tを設けることで、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12のそれぞれと、振動伝達材13との接触面積が増加するため、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12のそれぞれと、振動伝達材13との間における振動伝達が効率よく行われる。その結果、加振装置10から被処理物1に振動を効率よく加えて残留応力を除去する処理を実施することができる。とりわけ、突起11t,12tが突出する方向と交差する被処理物側アンカー11、および、加振装置側アンカー12の延びる方向の振動を効率よく伝達できる。

0036

また、図2に示した突起11t,12t以外にも、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12の外周面に、周方向に連続するリング状の溝(凹部)や、らせん状の溝(凹部)等を形成してもよい。

0037

(実施形態の第二変形例)
また、上記実施形態では、加振装置側アンカー12と被処理物側アンカー11とを、同一直線上に配置し、それぞれの軸線方向において互いに対向するように配置したがこれに限らない。
例えば、加振装置側アンカー12と被処理物側アンカー11とを、それぞれの軸線に交差する方向に互いにオフセットして設けてもよい。

0038

図3は、上記実施形態に係る加振装置の固定構造の他の変形例を示す断面図である。
この図3に示すように、被処理物側アンカー11、加振装置側アンカー12を、それぞれの軸線に交差する方向で、互いに対向配置するようにしてもよい。

0039

(その他の変形例)
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、被処理物1の形状は、いかなるものであってもよい。
さらに、上述した実施形態では、被処理物側アンカー11が接着剤14によって被処理物1に固定されていた。しかし、被処理物側アンカー11の固定方法は、接着剤14に限られない。例えば、被処理物1に余肉等があれば溶接やネジ作用等により固定しても良い。
また、加振装置10自体は、残留応力を除去する処理に限らず、他の目的の処理を行うようにしても良い。

0040

1被処理物(加振対象物)
1f外表面
10 加振装置
10aハウジング
11 被処理物側アンカー(第一アンカー)
11a基端部
11b 先端部
11f 表面
11t突起(凸部)
12 加振装置側アンカー(第二アンカー)
12a 基端部
12b 先端部
12t (凸部)
13振動伝達材
14接着剤
15ベース部材
15a 上面
15b 下面
20 充填型

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