JP4410829B2 - 配管の残留応力改善装置 - Google Patents

Description

本発明は配管の残留応力改善装置に関し、特に溶接などによって配管の内周面に生じる引っ張りの残留応力を低減（除去も含む）するために使用される配管の残留応力改善装置に関する。

原子力発電所その他の大型プラントなどにおいて配管を設置する場合に問題となるのは，その配管の内周面に生じる引っ張りの残留応力である。例えば溶接によって配管同士を接続すると、当該配管の溶接部には残留応力が発生し、この残留応力によって配管に応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生して、配管の寿命が短くなる可能性がある。従って、溶接などによって配管に発生した残留応力は、低減することが望ましい。

配管の残留応力を低減するための配管の残留応力改善装置としては、例えば特許文献１に記載の装置などが知られている。この装置は、配管の外周側に位置するアーク発生リングと、そのリングを挟むように配置されたリングコイルとを備えたものである。リングコイルによって磁場が発生されると、アーク発生リングと配管との間にアークが発生して、配管が加熱される。配管が加熱されることによって、配管の残留応力が低減される。

また、配管の残留応力を低減するための配管の残留応力改善装置としては、高周波誘導加熱装置なども広く一般に知られている。

特開２００１−１５０１７８号公報

しかしながら、上記従来の配管の残留応力改善装置は大掛かりである。特に高周波誘導加熱装置では、誘導加熱コイルに高周波電力を供給する必要があるため、所要の供給電力が非常に大きくなり、しかも、加熱対象配管の内周面を冷却する必要があることから、そのための設備も必要になる。

また、加熱対象の配管としては直管部のみを有するものだけでなく、Ｌ字状の屈曲管部（エルボ管部）も有する場合がある。従って、直管部の外周面のみを加熱することができる装置だけでなく、屈曲管部の外周面も加熱することができる装置の開発も望まれていた。

従って本発明は上記の事情に鑑み、配管の外周面を加熱して同配管の残留応力を低減（除去も含む）することができ、しかも装置構成が比較的コンパクトであり、また、屈曲管部の外周面を加熱することもできる配管の残留応力改善装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の配管の残留応力改善装置は、直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
前記レーザ光を出射する１つ又は複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段とを備え、
且つ、前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段を備えたことを特徴とする。

また、第２発明の配管の残留応力改善装置は、第１発明の配管の残留応力改善装置において、
前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射する構成としたことを特徴とする。

また、第３発明の配管の残留応力改善装置は、第１発明の何れかの配管の残留応力改善装置において、
前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射するように前記レーザ光の出射方向を調整する出射方向調整手段を備えたことを特徴とする。

また、第４発明の配管の残留応力改善装置は、第２又は第３発明の配管の残留応力改善装置において、
前記レーザヘッド部を前記管軸方向に沿って移動させることにより、前記屈曲管部の外周面におけるレーザ光の照射位置を調整可能な管軸方向移動手段を備えたことを特徴とする。

また、第５発明の配管の残留応力改善装置は、第２〜第４発明の何れかの配管の残留応力改善装置において、
前記レーザヘッドを前記管軸方向に沿ってオシレート移動するオシレート手段と、
前記レーザヘッドの各オシレート位置で前記レーザヘッドから出射されるレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように同レーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする。

また、第６発明の配管の残留応力改善装置は、直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
前記レーザ光を出射する複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段と、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段とを備えており、
前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射する構成とし、
前記複数のレーザヘッドは前記管軸方向に沿って配置されており、
前記複数のレーザヘッドからそれぞれ出射されたレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように各レーザ発振装置からのレーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする。
また、第７発明の配管の残留応力改善装置は、直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
前記レーザ光を出射する複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段と、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段とを備えており、
前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射するように前記レーザ光の出射方向を調整する出射方向調整手段を備え、
前記複数のレーザヘッドは前記管軸方向に沿って配置されており、
前記複数のレーザヘッドからそれぞれ出射されたレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように各レーザ発振装置からのレーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする。

第１発明の配管の残留応力改善装置によれば、レーザ光を出射する１つ又は複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、レーザヘッドをレーザヘッド部とともに直円管部の外周面に沿って直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段とを備えことを特徴とするものであるため、レーザ光により配管の外周面を加熱して同配管の残留応力を低減（除去）することができ、しかも、従来のものに比べて装置構成がコンパクトであるため、比較的狭い限定された空間に設置して施工することもでき、コストダウンを図ることもできる。
また、第１発明の配管の残留応力改善装置によれば、前記反射方向調整手段を備えたことを特徴としており、この反射方向調整手段によってレーザ光の反射方向を調整することが可能であることから、レーザ光の反射によるレーザヘッド（レーザヘッドに備えたレンズなど）の損傷を、より確実に防止することができる。

また、第２発明の配管の残留応力改善装置によれば、レーザヘッドの向きを配管の管軸を含む面内で調整することによってレーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、レーザ光を、レーザヘッドよりも管軸方向の前方に位置する屈曲管部の外周面に照射する構成としたことを特徴とするため、屈曲管部の外周面へのレーザ光の照射が可能となり、屈曲管部の残留応力を低減（除去）することができる。即ち、屈曲管部に好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

また、第３発明の配管の残留応力改善装置によれば、前記出射方向調整手段を備えたことを特徴としており、この出射方向調整手段によってレーザ光の出射方向を調整することが可能であることから、屈曲管部の外周面へのレーザ光の照射を、より確実に行うことができて、屈曲管部の残留応力の低減（除去）を、より確実に行うことができる。即ち、より屈曲管部に好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

また、第４発明の配管の残留応力改善装置によれば、前記管軸方向移動手段を備えたことを特徴としており、この管軸方向移動手段によってレーザヘッド部を管軸方向へ移動させることにより、屈曲管部の外周面におけるレーザ光の照射位置を適宜調整することができることから、例えば屈曲管部の腹側（曲率半径の小さい側）の外周面と、屈曲管部の背側（曲率半径の大きい側）の外周面とにレーザ光を確実に照射することができる。

また、第５発明の配管の残留応力改善装置によれば、前記出力調整手段を備えたことを特徴としており、この出力調整手段によって各オシレート位置でレーザヘッドから出射されるレーザ光の屈曲管部の外周面における照射強度を均一にすることが可能であることから、より的確且つ効率的に屈曲管部の外周面をレーザ光によって加熱することができる。

また、第６発明又は第７発明の配管の残留応力改善装置によれば、前記出力調整手段を備えたことを特徴としており、この出力調整手段によって複数のレーザヘッドからそれぞれ出射されたレーザ光の屈曲管部の外周面における照射強度を均一にすることができることから、より的確且つ効率的に屈曲管部の外周面をレーザ光によって加熱することができる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。

＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す平面図、図２は前記配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す側面図（図１のＡ方向矢視図）、図３（ａ）は図１のＢ方向矢視図、図３（ｂ）は図１のＣ方向矢視図、図４は前記配管の残留応力改善装置に備えた反射方向調整手段の作用効果を示す説明図である。また、図５はマルチタイプのレーザヘッドの構成例を示す図である。

図１〜図３に示す本実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１は、直円管である配管２（即ち直円管部のみを有する配管）の内周面に溶接（溶接部２６参照）などによって生じた引っ張りの残留応力を低減（除去も含む）するために用いられるものであり、リングレール３、回転走行台車５、レーザヘッド７を保持するレーザヘッド部６などを備えている。

図１〜図４に示すように、リングレール３は配管２の周囲を取り囲むようにして配管２の外周面２ａに取り付けられている。リングレール３は半円形状のリングレール部材３Ａ，３Ｂに２分割されており、これらのリングレール部材３Ａ，３Ｂの間に配管２を挟んだ状態でボルト４などの連結手段によってリングレール３Ａ，３Ｂを連結することにより、円形状（リング状）に形成されている。

回転走行台車５は、リングレール３に係合しつつ、このリングレール３を軌道として走行移動する。即ち、回転走行台車５は、配管２の外周面２ａに沿って配管（直円管部）２の管軸２ｂ（仮想軸）を中心とする円周方向（θ方向：以下単に円周方向という）に走行移動する。

詳述すると、リングレール３の外周面３ａには歯車３ｂが形成される一方、回転走行台車５には歯車８が軸受９に支持されて回転自在に設けられており、これらの歯車３ｂと歯車８とが噛合している。そして、歯車８は回転走行台車５に設けられた周方向駆動モータ１０の回転軸に連結されている。従って、周方向駆動モータ１０が回転すると、歯車８が歯車３ｂと噛合しながら回転しつつ歯車８に沿って円周方向に走行移動する。その結果、歯車８とともに回転走行台車５全体が、円周方向に走行移動する。

また、回転走行台車５には円周方向に対して前後左右の４箇所にそれぞれ一対の周方向ガイドローラ１１ａ，１１ｂが回転自在に設けられており、これらの周方向ガイドローラ１１ａ，１１ｂが、リングレール３の円周方向に対する左右両端部３ｃ，３ｄをそれぞれ挾持している。従って、回転走行台車５はこれらの周方向ガイドローラ１１ａ，１１ｂとリングレール３の左右両端部３ｃ，３ｄとに案内されて円滑に円周方向に走行移動することができる。

上述したリングレール３と回転走行台車５により、レーザヘッド部６を円周方向に移動させる円周方向移動手段が構成されている。

回転走行台車５の管軸２ｂの方向（以下単に管軸方向という）の側面には、平面視（図１参照）が矩形状で且つ正面視（図３（ｂ）参照）がコ字状の支持フレーム１２が設けられている。そして、レーザヘッド部６は管軸方向に長い直方体状であり、支持フレーム１２の中央部に配置され、管軸方向に移動可能に設けられている。詳述すると、支持フレーム１２には管軸方向と平行にリニアレール１３と、ボールねじ軸（おねじ）１４とが取り付けられている。ボールねじ１４は軸受１５を介して回転自在に支持フレーム１２に支持されている。また、リニアレール１３とボールねじ軸１４は、レーザヘッド部６に対して円周方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置されている。

また、レーザヘッド部６の前記一方側の側面にはリニアブッシュ１６が取り付けられており、このリニアブッシュ１６がリニアレール１３に管軸方向へ摺動可能に装着されている。レーザヘッド部６の前記他方側の側面にはボールナット（めねじ）１７が取り付けられており、このボールナット１７とボールねじ軸１４とが螺合している。また、ボールねじ軸１４は回転走行台車５に設けられた軸方向駆動モータ１８の回転軸に連結されている。

従って、軸方向駆動モータ１８によってボールねじ軸１４が回転駆動されると、ボールナット１７がボールねじ軸１４にそって管軸方向（Ｚ方向）に移動し、その結果、ボールナット１７とともにレーザヘッド部６全体が管軸方向に移動する。また、このときレーザヘッド部６はリニアレール１３とリニアブッシュ１６とに案内されて管軸方向に円滑に移動することができる。図１にはレーザヘッド部６が管軸方向の前方へ移動したときの状態を一点鎖線で示している。

上述の軸方向駆動モータ１８とボールねじ軸１４とボールナット１７とにより、レーザヘッド部６を管軸方向に沿って移動させる管軸方向移動手段が構成されている。

また、支持フレーム１２の管軸方向の前面にはローラ２１が回転自在に設けられており、これらのローラ２１は配管２の外表面２ａ上を円周方向に転動するようになっている。従って、回転走行台車５とともに支持フレーム１２やこれに支持されたレーザヘッド部６などが円周方向に移動するとき、ローラ２１がこれらの荷重を支持しつつ配管２の外周面２ａ上を円周方向に転動することによって、前記円周方向の移動が円滑に行われる。

レーザヘッド部６に設けられたレーザヘッド７は、光ファイバ２５を介して図示しないＹＡＧレーザ発振装置などのレーザ発振装置に接続されている。従って、前記レーザ発振装置から出力されたレーザ光は、光ファイバ２５によってレーザヘッド７まで伝送された後、レーザヘッド７から出射されて配管２の外周面２ａに照射される（例えば図２のハッチング部分に照射される）。

また、レーザヘッド部６には管軸方向（レーザヘッド部６の長手方向）に平行に配置されたリニアモータ１９の固定部１９Ａと、このリニアモータ固定部１９Ａに沿って管軸方向に移動するリニアモータ１９の可動部１９Ｂとが設けられており、このリニアモータ可動部１９Ｂにレーザヘッド７が取り付けられている。従って、レーザヘッド７はリニアモータ１９によって管軸方向（レーザヘッド部６の長手方向：γ方向）にオシレート移動することができる。

即ち、上述のリニアモータ１９により、レーザヘッド７を管軸方向に沿ってオシレート移動するオシレート手段を構成している。なお、必ずしもこれに限定するものではなく、オシレート手段としてはレーザヘッド７を管軸方向に沿ってオシレート移動することができるものでればよく、例えば前述の管軸方向移動手段をオシレート手段として用いることもできる。

そして、リニアモータ固定部１９Ａには、レーザヘッド部６に設けられた傾斜駆動モータ２２の回転軸が連結されている。従って、傾斜駆動モータ２２によってリニアモータ固定部１９Ａが回動されると、リニアモータ可動部１９Ｂとともにレーザヘッド７が、リニアモータ固定部１９Ａを回動軸として同回動軸回りに回動（β方向に回動）することにより、管軸方向に対して右方向又は左方向に傾斜する。このとき、リニアモータ固定部１９Ａは管軸方向に平行であるため、レーザヘッド７の向きが管軸２ｂと直交する面（仮想面）内で調整されて、レーザヘッド７から出射されるレーザ光の出射方向が前記面内で調整されることになる。

即ち、上述の傾斜駆動モータ２２とリニアモータ１９は、レーザヘッド６の向きを管軸２ｂと直交する面内で調整することによって、レーザ光の出射方向を管軸２ｂと直交する面内で調整することにより、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光がレーザヘッド７に戻らないようにレーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段を構成している。

例えば、図４（ａ）に示すように反射方向調整手段でレーザヘッド７の向き（レーザ光２３Ａの出射方向）を調整しない場合には、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａの反射光２３Ｂがレーザヘッド７に戻ってきてしまうのに対し、図４（ｂ）に示すように反射方向調整手段でレーザヘッド７の向き（レーザ光２３Ａの出射方向）を調整した場合には、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａの反射光２３Ｂがレーザヘッド７に戻らないようにすることができる。

なお、この場合、必ずしも管軸２ｂと直交する面内でレーザヘッド７の向き（レーザ光の出射方向）を調整する場合に限定するものではなく、管軸２ｂと交差する面（仮想面）内でレーザヘッド７の向き（レーザ光２３Ａの出射方向）を調整して反射光２３Ｂがレーザヘッド７に戻らないようにすればよい。

また、この場合、必ずしも反射方向調整手段によって反射方向を調整可能にする場合に限定するものではなく、固定であってよい。即ち、予めレーザヘッド６の向きを管軸２ｂと直交（交差でもよい）する面内で調整することによって、レーザ光２３Ａの出射方向を管軸２ｂと直交（交差でもよい）する面内で調整することにより、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光がレーザヘッド７に戻らないように構成しておいてもよい。

また、上記ではレーザヘッド部６に設けるレーザヘッド７がオシレートタイプのものになっているが、これに限定するものではなく、レーザヘッド部６に設けるレーザヘッド７は、管軸方向に沿って複数個配置したマルチタイプのものであってもよい。例えば、図５に示すマルチタイプのものでは、レーザヘッド部６に管軸方向（レーザヘッド部６の長手方向）と平行に設けたスライド部材２４に複数（図示例では１１個）のレーザヘッド７が摺動可能に設けられている。各レーザヘッド７は、それぞれレーザ光２３Ａを伝送する光ファイバ２５を介して図示しないレーザ発振装置に接続されている。また、複数のレーザヘッド７の相互間隔はスライド部材２４に沿って摺動させることにより、図５（ａ）に示すように広くしたり、図５（ｂ）に示すように狭くしたり適宜調節することができる。

このようなマルチタイプにおいて、レーザヘッド７をβ方向に移動（回動）させる場合には、例えば複数のレーザヘッド７に共通の軸（例えばスライド部材２４）を傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）で回動させることによって全レーザヘッド７を同時に回動するようにしてもよく、各レーザヘッド７に個別に傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）を設けて各レーザヘッド７を個別に回動させるようにしてもよい。

また、図示は省略するが、θ，Ｚ，γ及びβの各方向の移動位置や回動位置は、これらの移動位置や回動位置を検出するロータリエンコーダやリニアエンコーダなどの位置センサの位置検出信号に基づいて、駆動制御装置により、配管２の外周面２ａに対して所定の位置となるように制御される。また、前記駆動制御装置では、レーザ発振装置から発振されるレーザ光２３Ａの出力ひいては、レーザヘッド７から出射されて配管２の外周面２ａに照射されるレーザ光２３Ａの照射強度も制御するようになっている。

以上のように、本実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１によれば、レーザ光２３Ａを出射する１つ又は複数のレーザヘッド７を保持するレーザヘッド部６と、レーザヘッド７をレーザヘッド部６とともに配管２（直円管部）の外周面に沿って管軸２ｂを中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段（リングレール３、回転走行台車５）とを備えことを特徴とするものであるため、レーザ光２３Ａにより配管２の外周面２ａを加熱して配管２の残留応力を低減（除去）することができ、しかも、従来のものに比べて装置構成がコンパクトであるため、比較的狭い限定された空間に設置して施工することもでき、コストダウンを図ることもできる。

更に、本実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１によれば、レーザヘッド７の向きを管軸２ｂと交差する面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａ（反射光２３Ｂ）が、レーザヘッド７に戻らないように構成したことを特徴とするため、レーザ光２３Ａの反射によってレーザヘッド７（レーザヘッド７に備えたレンズなど）が損傷するのを防止することができる。

特に、本実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１では、反射方向調整手段（傾斜駆動モータ２２、リニアモータ１９）を備えたことを特徴としており、この反射方向調整手段によってレーザ光２３Ａの反射方向を調整することが可能であることから、レーザ光２３Ａの反射によるレーザヘッド７（レーザヘッド７に備えたレンズなど）の損傷を、より確実に防止することができる。

＜実施の形態例２＞
図６は本発明の実施の形態例２に係る配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す平面図、図７は前記配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す側面図（図６のＤ方向矢視図）である。なお、これらの図において上記実施の形態例１（図１〜図４参照）と同様の部分については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明は省略する。

図６及び図７に示す本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１は、直円管部２Ａと、この直円管部２Ａに続くＬ字状（円弧状）の屈曲管部（エルボ管部）２Ｂとを有する配管２において、特に屈曲管部２Ｂの内周面に溶接（溶接部４２参照）などによって生じた引っ張りの残留応力を低減（除去も含む）するために用いて好適なものである。但し、本配管の残留応力改善装置４１は屈曲管部２Ｂの残留応力を低減するのみならず、直円管部２Ａの残留応力を低減することもできる。

図６及び図７に示すように、本配管の残留応力改善装置４１でも、リングレール３は上記実施の形態例１の場合と同様、屈曲管部２Ａの近傍において、直円管部２Ａの外周面２ａに装着されている。

そして、本配管の残留応力改善装置４１では、上記実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１におけるレーザヘッド部６に代えてレーザヘッド部４３と、このレーザヘッド部４３を支持する支持部材４４とを備えている。上記実施の形態例１では支持フレーム１２の中央部にレーザヘッド部６を配置しているが（図１参照）、本実施の形態例２ではレーザヘッド部４３は支持フレーム１２から離れた位置、即ち、上記実施の形態例１に比べて配管２から離れた位置に配設されており、支持部材４４が支持フレーム１２の中央部に配置されている。

従って、リニアレール１３とボールねじ軸１４は支持部材４４に対して、配管２の直円管部２Ａの管軸２ｂ（仮想軸）を中心とする円周方向（θ方向：以下単に円周方向という）の一方側と他方側とにそれぞれ配置されている。また、リニアブッシュ１６は支持部材４４の前記一方側の側面に取り付けられており、ボールナット１７は支持部材４４の前記他方側の側面に取り付けられている。

支持部材４４は配管２の直円管部２Ａの径方向に所定の長さを有し、先端側が屈曲したＬ字状のものである。そして、この支持部材４４の先端部にレーザヘッド部４４を取り付けることにより、レーザヘッド部４３と配管２の外周面２ａとの距離ひいては、レーザヘッド部４４に保持されたレーザヘッド４５と、配管２の外周面２ａとの距離が所定の距離に設定されている。この所定の距離は配管２の径、後述するレーザヘッド４５の向き（レーザ光２３Ａの出射方向）、屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおけるレーザ光の照射位置などによって適宜設定すればよい。

レーザヘッド部４３は管軸方向に長い直方体状のものである。レーザヘッド部４３に設けられたレーザヘッド４８は、光ファイバ２５を介して図示しないＹＡＧレーザ発振装置などのレーザ発振装置に接続されている。従って、前記レーザ発振装置から出力されたレーザ光２３Ａは、光ファイバ２５によってレーザヘッド４８まで伝送された後、レーザヘッド４８から出射されて屈曲管部２Ｂの外周面２ａに照射される。

また、レーザヘッド部４３に設けられたレーザヘッド４８はオシレートタイプのものである。即ち、レーザヘッド部４３には管軸２ｂの方向（以下単に管軸方向という）に平行（レーザヘッド部４３の長手方向に平行）に配置されたリニアモータ４６の固定部４６Ａと、このリニアモータ固定部４６Ａに沿って管軸方向に移動するリニアモータ４６の可動部４６Ｂとが設けられており、このリニアモータ可動部４６Ｂにレーザヘッド４８が傾斜駆動モータ４５を介して取り付けられている。

従って、レーザヘッド４８はリニアモータ４６により、傾斜駆動モータ４５とともに管軸方向（レーザヘッド部４３の長手方向：γ方向）にオシレート移動することができる。即ち、上述のリニアモータ４６により、レーザヘッド４８を管軸方向に沿ってオシレート移動するオシレート手段を構成している。なお、必ずしもこれに限定するものではなく、オシレート手段としてはレーザヘッド４８を管軸方向に沿ってオシレート移動することができるものでればよく、例えば軸方向駆動モータ１８とボールねじ軸１４とボールナット１７とから構成される管軸方向移動手段をオシレート手段として用いることもできる。

そして更に、レーザヘッド４８は傾斜駆動モータ４５によってα方向に回動されるようになっている。即ち、傾斜駆動モータ４５は、その回転軸４５ａの軸方向が管軸２ｂを含む面（仮想面）と直交しており、この回転軸４５ａを回動軸として同回動軸回りにレーザヘッド４８を回動させる（α方向に回動させる）。その結果、レーザヘッド４８の向きを管軸方向の前方側（屈曲管部方向側）へ向けて、レーザヘッド４８から出射されるレーザ光２３Ａの出射方向を管軸方向の前方側へ向けることができるため、レーザ光２３Ａを、レーザヘッド部４３（レーザヘッド４８）よりも管軸方向の前方に位置する屈曲管部２Ｂの外周面２ａに照射することができる。

即ち、上述の傾斜駆動モータ４５は、レーザヘッド４８の向きを管軸２ｂを含む面（仮想面）内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、レーザ光２３Ａを、レーザヘッド４８よりも管軸方向の前方に位置する屈曲管部２Ｂの外周面２ａに照射するようにレーザ光２３Ａの出射方向を調整する出射方向調整手段を、構成している。

なお、この場合、必ずしも出射方向調整手段によって調整可能にする場合に限定するものではなく、固定であってもよい。即ち、予め、レーザヘッド４８の向きを管軸２ｂを含む面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、レーザ光２３Ａを、レーザヘッド４８よりも管軸方向の前方に位置する屈曲管部２Ｂの外周面２ａに照射するように構成しておいてもよい。

また、リニアモータ固定部４６Ａには、レーザヘッド部４３に設けられた傾斜駆動モータ４９の回転軸が連結されている。従って、傾斜駆動モータ４９によってリニアモータ固定部４６Ａが回動されると、リニアモータ可動部４６Ｂとともにレーザヘッド４８が、リニアモータ固定部４６Ａを回動軸として同回動軸回りに回動（β方向に回動）することにより、管軸方向に対して右方向又は左方向に傾斜する。このとき、リニアモータ固定部４６Ａは管軸方向に平行であるため、レーザヘッド４８の向きが管軸２ｂと直交する面（仮想面）内で調整されて、レーザヘッド４８から出射されるレーザ光２３Ａの出射方向が同面内で調整されることになる。

即ち、上述の傾斜駆動モータ４９とリニアモータ４６とにより、レーザヘッド４８の向きを管軸２ｂと直交（交差でもよい）する面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａがレーザヘッド７に戻らないようにレーザ光２３Ａの反射方向を調整する反射方向調整手段を、構成している。

なお、かかる反射方向調整手段は、特に直円管部２Ａの外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射する場合に有効である。つまり、直円管部２Ａの外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射する際、傾斜駆動モータ４５によってレーザヘッド４８を管軸方向の前方に傾斜させずにレーザ光２３Ａを照射する場合には、前記反射方向調整手段によってレーザ光２３Ａの出射方向を調整することにより、当該レーザ光２３Ａの反射光がレーザヘッド４８に戻ってくるのを防止することができる（図４参照）。

また、この場合、必ずしも反射方向調整手段によって調整可能にする場合に限定するものではなく、固定であってもよい。即ち、予め、レーザヘッド４８の向きを管軸２ｂと直交（交差でもよい）する面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、直円管部2Ａの外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａがレーザヘッド４８に戻らないように構成しておいてもよい。

また、上記ではレーザヘッド部４３に設けるレーザヘッド４８がオシレートタイプのものになっているが、これに限定するものではなく、レーザヘッド部４３に設けるレーザヘッド４８は管軸方向に沿って複数個配置したマルチタイプのものにしてもよい。例えば、前述のような図５に示すマルチタイプのものでもよい。なお、図５において、レーザヘッド６はレーザヘッド４８に置き換える。

このようなマルチタイプにおいて、レーザヘッド４８をβ方向に移動（回動）させる場合には、例えば複数のレーザヘッド４８に共通の軸（例えばスライド部材２４）を傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）で回動させることによって全レーザヘッド４８を同時に回動するようにしてもよく、各レーザヘッド４８に個別に傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）を設けて、各レーザヘッド４８を個別に回動させるようにしてもよい。

また、このようなマルチタイプにおいて、レーザヘッド４８をα方向に移動（回動）させる場合には、各レーザヘッド４８に傾斜駆動モータ４５を設けて各レーザヘッド４８を個別に移動（回動）させるようにしてもよく、回動可能に設けたレーザヘッド４８を全て適宜の連結手段で連結して、例えば１台の傾斜駆動モータ４５で全レーザヘッド４８を同時にする移動（回動）させるようにしてもよい。

また、図示は省略するが、θ，Ｚ，γ，β及びαの各方向の移動位置や回動位置は、これらの移動位置や回動位置を検出するロータリエンコーダやリニアエンコーダなどの位置センサの位置検出信号に基づいて、駆動制御装置により、配管２（直円管部２２Ａ、屈曲管部２２Ｂ）の外周面２ａに対して所定の位置となるように制御される。また、前記駆動制御装置では、レーザ発振装置から発振されるレーザ光２３Ａの出力ひいては、レーザヘッド４８から出射されて配管２の外周面２ａに照射されるレーザ光２３Ａの照射強度も制御するようになっている。

特に、屈曲管部２Ｂの外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射する場合、図７のように管軸方向の各位置から斜めにレーザ光２３Ａを照射すると、管軸方向の後方側（直円管部方向側）と前方側（屈曲管部方向側）とではレーザ光２３Ａの照射距離が異なるため、屈曲管部２Ｂの外周面２ａの各位置における照射強度が異なってしまうことがある。

そこで、出射方向調整手段としての駆動制御装置では、各位置の照射強度を均一にするようにレーザ発振装置から発振されるレーザ光２３Ａの出力を調整する。即ち、レーザヘッド４８がオシレートタイプの場合には、レーザヘッド４８の各オシレート位置でレーザヘッド４８から出射されるレーザ光２３Ａの屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおける照射強度が均一になるようにレーザ発振器からのレーザ光２３Ａの出力を調整する。また、レーザヘッド４８がマルチタイプの場合には、複数のレーザヘッド４８からそれぞれ出射されるレーザ光２３Ａの屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおける照射強度が均一になるように各レーザ発振装置からのレーザ光２３Ａの出力を調整する。

また、駆動制御装置では、軸方向駆動モータ１８などから構成される管軸方向移動手段を制御して、レーザヘッド部４３（レーザヘッド４８）の管軸方向の位置を調整することにより、例えば屈曲管部２Ｂの腹側（曲率半径の小さい側：図７の下側）の外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射するときの照射位置や、屈曲管部２Ｂの背側（曲率半径の大きい側：図７の上側）の外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射するときの照射位置などを調整する。

以上のことから、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１によれば上記実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１と同様の作用効果が得られる他、次のような作用効果が得られる。

即ち、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１によれば、レーザヘッド４８の向きを管軸２ａを含む面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、レーザ光２３Ａを、レーザヘッド４８よりも管軸方向の前方に位置する屈曲管部２Ｂの外周面２ａに照射する構成としたことを特徴とするため、屈曲管部２Ｂの外周面２ａへのレーザ光２３Ａの照射が可能となり、屈曲管部２Ｂの残留応力を低減（除去）することができる。即ち、屈曲管部２Ｂに好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

特に、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１では、出射方向調整手段（傾斜駆動モータ４５）を備えたことを特徴としており、この出射方向調整手段によってレーザ光２３Ａの出射方向を調整することが可能であることから、屈曲管部２Ｂの外周面２ａへのレーザ光２３Ａの照射を、より確実に行うことができて、屈曲管部２Ｂの残留応力の低減（除去）を、より確実に行うことができる。即ち、より屈曲管部２Ｂに好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

また、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１によれば、管軸方向移動手段（軸方向駆動モータ１８、ボールねじ軸１４、ボールナット１７）を備えたことを特徴としており、この管軸方向移動手段によってレーザヘッド部４３を管軸方向へ移動させることにより、屈曲管部２Ｂの外周面におけるレーザ光２３Ａの照射位置を適宜調整することができることから、例えば屈曲管部２Ｂの腹側の外周面２ａと、屈曲管部２Ｂの背側の外周面２とにレーザ光２３Ａを確実に照射することができる。

また、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１によれば、出力調整手段（駆動制御装置）を備えたことを特徴としており、この出力調整手段によって各オシレート位置でレーザヘッド４８（オシレートタイプ）から出射されるレーザ光２３Ａの屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおける照射強度を均一にすることが可能であることから、より的確且つ効率的に屈曲管部２Ｂの外周面２ａをレーザ光２３Ａによって加熱することができる。

或いは、本実施の形態例２の配管の残留応力改善装置４１によれば、出力調整手段（駆動制御装置）を備えたことを特徴としており、この出力調整手段によって複数のレーザヘッド４８（マルチタイプ）からそれぞれ出射されたレーザ光２３Ａの屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおける照射強度を均一にすることができることから、より的確且つ効率的に屈曲管部２Ｂの外周面２ａをレーザ光２３Ａによって加熱することができる。

＜実施の形態例３＞
図８は本発明の実施の形態例３に係る配管の残留応力改善装置の構成を示す側面図である。

図８に示す本実施の形態例３の配管の残留応力改善装置６１は、直円管部２Ａと、この直円管部２Ａに続くＬ字状（円弧状）の屈曲管部（エルボ管部）２Ｂとを有する配管２において、特に屈曲管部２Ｂの内周面に溶接（溶接部６６参照）などによって生じた引っ張りの残留応力を低減（除去も含む）するために用いて好適なものである。但し、本配管の残留応力改善装置６１は屈曲管部２Ｂの残留応力を低減するのみならず、直円管部２Ａの残留応力を低減することもできる。

図８に示すように、配管の残留応力改善装置６１は、リングレール３、回転走行台車５、レーザヘッド６２を保持するレーザヘッド部６３などを備えている。

リングレール３は、屈曲管部２Ｂの近傍において、直円管部２Ａの周囲を取り囲むようにして直円管部２Ａの外周面２ａに取り付けられている。回転走行台車５は、リングレール３の周面に沿って走行する。即ち、回転走行台車５は、リングレール３に係合しつつ、このリングレール３を軌道として走行することにより、直円管部２Ａの外周面２ａに沿って直円管部２Ａの管軸２ｂ（仮想軸）を中心とする円周方向（θ方向：以下単に円周方向という）に走行移動する。リングレール３の外周面３ａには歯車３ｂが形成されており、この歯車３ｂと、回転走行台車５に設けた図示しない歯車とが噛合している。なお、リングレール３及び回転走行台車５の具体的な構成については、上記実施の形態例１のリングレール３及び回転走行台車５と同様であるため、ここでの図示及び詳細な説明は省略する。

上述のリングレール３と回転走行台車５により、レーザヘッド部６３を円周方向に移動させる円周方向移動手段が構成されている。

回転走行台車５の管軸２ｂの方向（以下単に管軸方向という）の後方側には、回転走行台車５の管軸方向の前方側（屈曲管部方向側）に設けられたレーザヘッド部６３などのとの重量バランスをとるためにバランスウエイト６４が設けられている。

回転走行台車５にはリニアモータ６４が取り付けられている。リニアモータ６４は回転走行台車５の外周面５ａに固定されたリニアモータ固定部６４Ａと、このリニアモータ固定部６４Ａに沿って管軸方向に移動する前後（管軸方向）スライドとしてのリニアモータ可動部６４Ｂとを有してなるものである。即ち、リニアモータ６４は、レーザヘッド部６３（レーザヘッド６２）を管軸方向（Ｚ方向）に沿って移動させる管軸方向移動手段を構成している。

リニアモータ可動部６４Ｂの先端部には側面視がコ字状の支持部材６５が接続されており、この支持部材６５にリニアモータ６７が取り付けられている。リニアモータ６７の固定部６７Ａはその長手方向が直円管部２Ａの半径方向（以下単に半径方向という）に沿うようにして支持部材６５に固定されている。リニアモータ６７の可動部６７Ｂは、リニアモータ固定部６７Ｂに沿って半径方向（Ｌ方向）に移動する。即ち、リニアモータ６４は、レーザヘッド部６３（レーザヘッド６２）を半径方向（Ｌ方向）に沿って移動させる径方向移動手段を構成している。

更に、リニアモータ可動部６７Ｂには側面視がコ字状の支持部材６９が接続されており、この支持部材６９にリニアモータ６８が取り付けられている。リニアモータ６８の固定部６８Ａはその長手方向が半径方向に沿うようにして支持部材６９に固定されている。リニアモータ６８の可動部６８Ｂはリニアモータ固定部６８Ｂに沿って半径方向（Ｌ方向）に移動する。

レーザヘッド部６３は管軸方向に長い直方体状のものであり、管軸方向の後方側（直円管部方向側）の端部には管軸方向に長い長孔７０が形成された連結部７１が突設されている。一方、リニアモータ可動部６８Ｂには連結軸７２を有する連結部７３が突設されている。そして、長孔７０に連結軸７２が、長孔７０の長手方向に摺動可能に挿通されて、リニアモータ可動部６８Ｂ（連結部７３）とレーザヘッド部６３（連結部７１）とが連結されている。

また、支持部材６９の直円管部２Ａ側の面には管軸方向に沿ってレーザヘッド部６まで延びた連結部材７４が接続されている。連結部材７４の途中には直円管部２Ａの外周面２ａ上を円周方向に沿って転動するガイドローラ７５が、回転自在に設けられている。そして、連結部材７４の管軸方向前方側の端部には回動軸７６を介して、レーザヘッド部６３の直円管部２Ａ側の面に突設された連結部７７が連結されている。回動軸７６（連結部７７）は、レーザヘッド部６３の管軸方向の後方側（基端側）に位置している。

従って、リニアモータ可動部６８Ｂがリニアモータ固定部６８Ａに沿って半径方向に移動すると、レーザヘッド部６３がその基端側に位置する回動軸７６を回動中心として回動（α方向に回動）するため、レーザヘッド部６３の管軸方向の前方側（先端側）が屈曲管部２Ｂの外周面２ｂに対して接近又は離反する。この場合、回動軸７６はその軸方向が、管軸２ｂを含む面（仮想面）と直交しているため、レーザヘッド部６３は管軸２ｂを含む面内で回動することになる。

即ち、上述のリニアモータ６８と連結部７１の連結軸７２と連結部７１の長孔７０と連結部材７４と連結部７７の回動軸７６とにより、レーザヘッド部６３を、レーザヘッド部６３の管軸方向の後方側に位置する回動軸７６を回動中心として管軸２ｂを含む面内で回動させることにより、レーザヘッド部６３の管軸方向の前方側（屈曲管部方向側）を屈曲管部２Ａの外周面２ｂに対して接近、離反可能な回動手段を構成している。

レーザヘッド部６３に設けられたレーザヘッド６２は、光ファイバ７８を介して図示しないＹＡＧレーザ発振装置などのレーザ発振装置に接続されている。従って、前記レーザ発振装置から出力されたレーザ光２３Ａは、光ファイバ７８によってレーザヘッド６２まで伝送された後、レーザヘッド６２から出射されて屈曲管部２Ａの外周面２ａに照射される（例えば図８のハッチング部分に照射される）。

また、レーザヘッド部６３にはレーザヘッド部６３の長手方向に平行に配置されたリニアモータ７９の固定部７９Ａと、このリニアモータ固定部７９Ａに沿って前記長手方向に移動するリニアモータ７９の可動部７９Ｂとが設けられており、このリニアモータ可動部７９Ｂにレーザヘッド６２が取り付けられている。従って、レーザヘッド６２はリニアモータ７９によって前記長手方向（γ方向）にオシレート移動することができる。

即ち、上述のリニアモータ７９により、レーザヘッド６２を前記長手方向に沿ってオシレート移動するオシレート手段を構成している。

また、リニアモータ固定部７９Ａには、レーザヘッド部６３に設けられた傾斜駆動モータ８０の回転軸が連結されている。従って、傾斜駆動モータ８０によってリニアモータ固定部７９Ａが回動されると、リニアモータ可動部７９Ｂとともにレーザヘッド６２が、リニアモータ固定部７９Ａを回動軸として同回動軸回りに回動（β方向に回動）し、管軸方向に対して右方向又は左方向に傾斜する。

このとき、前記回動手段によってレーザヘッド部６３が回動されずにリニアモータ固定部７９Ａが管軸方向に平行であれば、レーザヘッド６２の向きが管軸２ｂと直交する面（仮想面）内で調整されて、レーザヘッド６２から出射されるレーザ光２３Ａの出射方向が同面内で調整されることになる。また、前記回動手段によってレーザヘッド部６３が回動されていれば、レーザヘッド６２の向きが管軸２ｂと交差する面（仮想面）内で調整されて、レーザヘッド６２から出射されるレーザ光２３Ａの出射方向が同面内で調整されることになる。何れにしても、上述の傾斜駆動モータ８０とリニアモータ７９とにより、レーザヘッド６２の向きを管軸２ｂと交差（直交の場合も含む）する面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、配管２（直円管部２Ａ，屈曲管部２Ｂ）の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａがレーザヘッド６２に戻らないようにレーザ光２３Ａの反射方向を調整する反射方向調整手段を構成している（図４参照）。

なお、この場合、必ずしも反射方向調整手段によって反射方向を調整可能にする場合に限定するものではなく、固定であってよい。即ち、予め、レーザヘッド６３の向きを管軸２ｂと交差する面内で調整することによってレーザ光２３Ａの出射方向を同面内で調整することにより、配管２の外周面２ａで反射したレーザ光２３Ａがレーザヘッド６２に戻らないように構成しておいてもよい。

また、上記ではレーザヘッド部６３に設けるレーザヘッド６２がオシレートタイプのものになっているが、これに限定するものではなく、レーザヘッド部６３に設けるレーザヘッド６２は管軸方向に沿って複数個配置したマルチタイプのものであってもよい。例えば、前述のような図５に示すマルチタイプのものでもよい。なお、図５において、レーザヘッド６はレーザヘッド６２に置き換える。

このようなマルチタイプにおいて、レーザヘッド７をβ方向に移動（回動）させる場合には、例えば複数のレーザヘッド６２に共通の軸（例えばスライド部材２４）を傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）で回動させることによって全レーザヘッド６２を同時に回動するようにしてもよく、各レーザヘッド６２に個別に傾斜駆動モータなどの反射方向調整手段（回動手段）を設けて各レーザヘッド６２を個別に回動させるようにしてもよい。

また、図示は省略するが、θ，Ｚ，Ｌ，γ，β及びαの各方向の移動位置や回動位置は、これらの移動位置や回動位置を検出するロータリエンコーダやリニアエンコーダなどの位置センサの位置検出信号に基づいて、駆動制御装置により、配管２（直円管部２２Ａ、屈曲管部２２Ｂ）の外周面２ａに対して所定の位置となるように制御される。また、前記駆動制御装置では、レーザ発振装置から発振されるレーザ光２３Ａの出力ひいては、レーザヘッド６２から出射されて配管２（直円管部２Ａ，屈曲管部２Ｂ）の外周面２ａに照射されるレーザ光２３Ａの照射強度も制御するようになっている。

特に、駆動制御装置では、リニアモータ６８などから構成される回動手段や、リニアモータ６４から構成される管軸方向移動手段を制御して、レーザヘッド部６３の回動位置や管軸方向の位置を調整することにより、レーザヘッド部６３（レーザヘッド６２）と屈曲管部２Ｂの外周面２ａとの相対位置関係を調整する。

例えば図８に示すように、屈曲管部２Ｂの腹側（曲率半径の小さい側：図８の下側）の外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射するときには、前記回動手段によってレーザヘッド部６３を屈曲管部２Ａの外周面２ａから離反させるように回動させ、且つ、レーザヘッド部６３を管軸方向後方側（直円管部方向側）へ移動させることにより、レーザヘッド部６３と屈曲管部２Ａの外表面２ａとの干渉を防止する。また、屈曲管部２Ｂの背側（曲率半径の大きい側：図８の上側）の外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射するときには、前記回動手段によってレーザヘッド部６３を屈曲管部２Ａの外周面２ａに接近するように回動させ、且つ、レーザヘッド部６３を管軸方向前方側（屈曲管部方向側）へ移動させることにより、レーザヘッド部６３（レーザヘッド６２）が屈曲管部２Ｂの外周面２ａから離れ過ぎてしまうのを防止する。

以上のことから、本実施の形態例３の配管の残留応力改善装置６１によれば上記実施の形態例１の配管の残留応力改善装置１と同様の作用効果が得られる他、次のような作用効果が得られる。

即ち、本実施の形態例３の配管の残留応力改善装置６１によれば、回動手段（リニアモータ６８、連結部７１、連結軸７２、連結部７１の長孔７０、連結部材７４、連結部７７の回動軸７６）を備えたことを特徴としており、この回動手段によってレーザヘッド部６３を、レーザヘッド部６３の管軸方向の後方側に位置する回動軸７６を回動中心として管軸２ｂを含む面内で回動させることにより、レーザヘッド部６３の管軸方向の前方側を屈曲管部２Ｂの外周面に対して接近、離反することが可能なことから、屈曲管部２Ｂの外周面、即ち、屈曲管部２Ｂの腹側や背側の外周面２ａなどとレーザヘッド部６３との干渉を防止しながら、同外周面２ａに接近して、同外周面２ａにレーザ光２３Ａを照射することができる。従って、屈曲管部２Ｂの外周面２ａを効率的に加熱して屈曲管部２Ｂの残留応力を低減することができ、屈曲管部２Ｂに好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

また、本実施の形態例３の配管の残留応力改善装置６１によれば、管軸方向移動手段（リニアモータ６４）を備えたことを特徴としており、この管軸方向移動手段によってレーザヘッド部６３を管軸方向へ移動させることにより、屈曲管部２Ｂの外周面２ａにおけるレーザ光２３Ａの照射位置を適宜調整することができることから、より確実にレーザヘッド部６３と屈曲管部２Ｂの腹側や背側の外周面２ａなどとの干渉を防止しながら、同外周面２ａに接近して、同外周面２ａにレーザ光３Ａを照射することができる。従って、屈曲管部２Ｂの外周面２ａをより効率的に加熱して屈曲管部２ｂの残留応力を低減することができ、屈曲管部２Ｂにより好適な配管の残留応力改善装置を実現することができる。

なお、上記実施の形態例１〜３における各方向（θ，Ｚ，Ｌ，γ，β，α）への移動手段、調整手段、回動手段は、必ずしも上記のような駆動モータとボールねじの組合せやリニアモータなどに限定するものでなく、それぞれの方向への移動、調整、回動などが可能なものであればよく、例えばラック・アンド・ピニオンなど、各種の移動手段、調整手段、回動手段を用いることができる。

本発明は配管の残留応力改善装置に関するものであり、溶接などによって配管の直円管部や屈曲管部に生じる残留応力を、前記直円管部や屈曲管部の外周面にレーザ光を照射して加熱することにより低減する場合に適用して有用なものである。

本発明の実施の形態例１に係る配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す平面図である。 前記配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す側面図（図１のＡ方向矢視図）である。 （ａ）は図１のＢ方向矢視図、（ｂ）は図１のＣ方向矢視図である。 前記配管の残留応力改善装置に備えた反射方向調整手段の作用効果を示す説明図である。 マルチタイプのレーザヘッドの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態例２に係る配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す平面図である。 前記配管の残留応力改善装置の構成を一部破断して示す側面図（図６のＤ方向矢視図）である。 本発明の実施の形態例３に係る配管の残留応力改善装置の構成を示す側面図である。

１ 配管の残留応力改善装置
２ 配管（直円管）
２Ａ 直円管部
２Ｂ 屈曲管部
２ａ 外周面
２ｂ 管軸
３ リングレール
３Ａ，３Ｂ リングレール部材
３ａ 外周面
３ｂ 歯車
３ｃ，３ｄ 端部
４ ボルト
５ 回転走行台車
６ レーザヘッド部
７ レーザヘッド
８ 歯車
９ 軸受
１０ 周方向駆動モータ
１１ａ，１１ｂ 周方向ガイドローラ
１２ 支持フレーム
１３ リニアレール
１４ ボールねじ軸
１５ 軸受
１６ リニアブッシュ
１７ ボールナット
１８ 軸方向駆動モータ
１９ リニアモータ
１９Ａ リニアモータ固定部
１９Ｂ リニアモータ可動部
２１ ローラ
２２ 傾斜駆動モータ
２３Ａ レーザ光
２３Ｂ 反射光
２４ スライド部材
２５ 光ファイバ
２６ 溶接部
４１ 配管の残留応力改善装置
４２ 溶接部
４３ レーザヘッド部
４４ 支持部材
４５ 傾斜駆動モータ
４５ａ 回転軸
４６ リニアモータ
４６Ａ リニアモータ固定部
４６Ｂ リニアモータ可動部
４８ レーザヘッド
４９ 傾斜駆動モータ
６１ 配管の残留応力改善装置
６２ レーザヘッド
６３ レーザヘッド部
６４ リニアモータ
６４Ａ リニアモータ固定部
６４Ｂ リニアモータ可動部
６５ 支持部材
６６ 溶接部
６７ リニアモータ
６７Ａ リニアモータ固定部
６７Ｂ リニアモータ可動部
６８ リニアモータ
６８Ａ リニアモータ固定部
６８Ｂ リニアモータ可動部
６９ 支持部材
７０ 長孔
７１ 連結部
７２ 連結軸
７３ 連結部
７４ 連結部材
７５ ガイドローラ
７６ 回動軸
７７ 連結部
７８ 光ファイバ
７９ リニアモータ
７９Ａ リニアモータ固定部
７９Ｂ リニアモータ可動部
８０ 傾斜駆動モータ

Claims (7)

1. 直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
   前記レーザ光を出射する１つ又は複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
   前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段とを備え、
   且つ、前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
2. 請求項１に記載の配管の残留応力改善装置において、
   前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射する構成としたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
3. 請求項１に記載の配管の残留応力改善装置において、
   前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射するように前記レーザ光の出射方向を調整する出射方向調整手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
4. 請求項２又は３に記載の配管の残留応力改善装置において、
   前記レーザヘッド部を前記管軸方向に沿って移動させることにより、前記屈曲管部の外周面におけるレーザ光の照射位置を調整可能な管軸方向移動手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
5. 請求項２〜４の何れか１項に記載の配管の残留応力改善装置において、
   前記レーザヘッドを前記管軸方向に沿ってオシレート移動するオシレート手段と、
   前記レーザヘッドの各オシレート位置で前記レーザヘッドから出射されるレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように同レーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
6. 直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
   前記レーザ光を出射する複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
   前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段と、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段とを備えており、
   前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射する構成とし、
   前記複数のレーザヘッドは前記管軸方向に沿って配置されており、
   前記複数のレーザヘッドからそれぞれ出射されたレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように各レーザ発振装置からのレーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。
7. 直円管部を有する配管の外周面にレーザ光を照射して前記配管を加熱する配管の残留応力改善装置であって、
   前記レーザ光を出射する複数のレーザヘッドを保持するレーザヘッド部と、
   前記レーザヘッドを前記レーザヘッド部とともに前記直円管部の外周面に沿って且つ前記直円管部の管軸を中心とする円周方向に沿って移動させる円周方向移動手段と、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸と交差する面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記配管の外周面で反射した前記レーザ光が、前記レーザヘッドに戻らないように前記レーザ光の反射方向を調整する反射方向調整手段とを備えており、
   前記配管は前記直円管部と、この直円管部に続く屈曲管部とを有するものであり、
   前記レーザヘッドの向きを前記配管の管軸を含む面内で調整することによって前記レーザ光の出射方向を同面内で調整することにより、前記レーザ光を、前記レーザヘッドよりも前記管軸方向の前方に位置する前記屈曲管部の外周面に照射するように前記レーザ光の出射方向を調整する出射方向調整手段を備え、
   前記複数のレーザヘッドは前記管軸方向に沿って配置されており、
   前記複数のレーザヘッドからそれぞれ出射されたレーザ光の前記屈曲管部の外周面における照射強度が均一になるように各レーザ発振装置からのレーザ光の出力を調整する出力調整手段を備えたことを特徴とする配管の残留応力改善装置。

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