特許 7226155 ピーニング処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-13

(45)【発行日】2023-02-21

(54)【発明の名称】ピーニング処理装置

(51)【国際特許分類】

   B06B 3/04 20060101AFI20230214BHJP

【ＦＩ】

B06B3/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019129036

(22)【出願日】2019-07-11

(65)【公開番号】P2021013883

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2022-03-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104547

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100206612

【弁理士】

【氏名又は名称】新田 修博

(74)【代理人】

【識別番号】100209749

【弁理士】

【氏名又は名称】栗林 和輝

(72)【発明者】

【氏名】島貫 広志

(72)【発明者】

【氏名】米澤 隆行

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０５５７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７３９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０８８８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２９０４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５２９４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６４９３０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０６Ｂ １／００－ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械振動発生装置により発生する機械振動を伝播するウェーブガイドと、
円弧状の円弧部を有し、一端部が前記ウェーブガイドに接触して前記機械振動を伝播するとともに他端部が被処理材を打撃する打撃ピンと、
前記打撃ピンを振動可能に保持するピン保持機構と、
を備えることを特徴とするピーニング処理装置。

【請求項2】

前記打撃ピンの前記一端部が接触する前記ウェーブガイドの接触面は、前記機械振動の振動方向に垂直な面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のピーニング処理装置。

【請求項3】

前記ピン保持機構は、前記打撃ピンが挿通される貫通孔を有する複数のピンフォルダ部と、それぞれの前記ピンフォルダ部の一端部に接触して前記ピンフォルダ部の移動を制限するピンフォルダ軸とを有し、
前記ピンフォルダ軸は、前記打撃ピンよりも前記円弧部の円弧中心側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のピーニング処理装置。

【請求項4】

前記ピンフォルダ部の前記貫通孔の内周面と前記打撃ピンの外周面とが互いに離間し、前記ピンフォルダ部と前記打撃ピンの外周面とに接するピン抜け止め具が更に備えられ、
前記ピン抜け止め具のうち少なくとも前記打撃ピンの外周面に接する部位は、前記打撃ピンの振動とともに振動可能であることを特徴とする請求項３に記載のピーニング処理装置。

【請求項5】

複数の前記ピンフォルダ部は、当該ピンフォルダ部の前記一端部において一体となっていることを特徴とする請求項３または４に記載のピーニング処理装置。

【請求項6】

複数の前記ピンフォルダ部の前記一端部が前記ピンフォルダ軸の外周面に沿って回動可能であることを特徴とする請求項５に記載のピーニング処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピーニング処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

溶接構造物の溶接止端部の疲労対策として、グラインダー等による溶接止端部の形状改善だけでなく、超音波衝撃処理などの各種ピーニング処理による溶接止端部の残留応力制御技術が用いられている。
超音波衝撃処理では、超音波導波体と被処理材との間に配置された打撃ピンを介して被処理材に超音波衝撃を加える。一般的に、打撃ピンは、超音波導波体の振動方向と超音波衝撃の発生方向とが一直線上になるように配置される。しかし、狭隘部においてピーニング処理を行うためには、超音波導波体の振動方向と異なる方向へ超音波衝撃を発生させることが好ましい。

【0003】

そこで、例えば特許文献１には、超音波振動する導波体の先端面が振動の軸方向に対して角度をつけて設けられ、その先端面に対して垂直に近い角度で打撃ピンが配置されるピーニング処理装置が開示されている。このように打撃ピンが配置されることによって、導波体による超音波振動の軸方向に対して斜め方向に超音波衝撃を発生させることができる。しかし、特許文献１のピーニング処理装置では、導波体による超音波振動の軸方向に対して打撃ピンの傾斜角度は２０～４５度が限界である。そのため、狭隘部において特許文献１の技術を適用することは難しい場合がある。

【0004】

また、特許文献２には、導波管自体が共振する１２０度まで湾曲可能な超音波衝撃処理装置が記載されている。しかし、特許文献２の技術では、導波体の形状が固定されているため角度調整が困難であるうえ、共振する導波管の設計や製造が難しい。

【0005】

また、特許文献３のピーニング処理装置は、超音波振動する導波体と打撃ピンとの間において少しずつ取り付け角度が異なって連なる複数の導波ピンを備える。このように複数の導波ピンが配置されることによって、最終的には導波体の超音波振動の方向に対して大きく傾斜した方向への超音波衝撃の発生が可能となる。しかし、特許文献３のピーニング処理装置では、ある程度の長さを有する複数の導波ピンを連ねて用いるため、装置の先端部が大きくなり易い。そのため、狭隘部において特許文献３の技術を適用することは難しい場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００６－５５７９９号公報

【文献】特表２００９－５０４３９７号公報

【文献】特開２０１５－７３９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、従来のピーニング処理装置では、ピーニング処理を施す超音波振動等の機械振動の方向を狭隘部において大きく変えることが難しい場合があった。そのため、例えば、ボックス柱－Ｈ形鋼梁の柱梁接合部のスカラップ部の内側においてウェブ側の溶接止端部のピーニング処理を行う場合、柱側のスペースが小さいために従来のピーニング処理装置では溶接止端部にピーニング処理を行えない場合があった。以下、機械振動発生装置により発生する機械振動の方向に対して異なる方向へ打撃を加えてピーニング処理を行うことを「アングル処理」という場合がある。

【0008】

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、狭隘部においてアングル処理を可能とするピーニング処理装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明のピーニング処理装置は、
機械振動発生装置により発生する機械振動を伝播するウェーブガイドと、
円弧状の円弧部を有し、一端部が前記ウェーブガイドに接触して前記機械振動を伝播するとともに他端部が被処理材を打撃する打撃ピンと、
前記打撃ピンを振動可能に保持するピン保持機構と、
を備えることを特徴とする。

【0010】

ここで、打撃ピンの一端部とは、当該打撃ピンの一端または当該一端を含む一端部のことをいう。また、打撃ピンの他端部とは、当該打撃ピンの他端または当該他端を含む他端部のことをいう。なお、本発明において「円弧状」とは、打撃ピンの加工精度等を考慮して厳密な円弧状に限定されず、概ね円弧状であれば良い。

【0011】

また、本発明の前記構成において、前記打撃ピンの前記一端部が接触する前記ウェーブガイドの接触面は、前記機械振動の振動方向に垂直な面に対して傾斜していてもよい。

【0012】

また、本発明の前記構成において、前記ピン保持機構は、前記打撃ピンが挿通される貫通孔を有する複数のピンフォルダ部と、それぞれの前記ピンフォルダ部の一端部に接触して前記ピンフォルダ部の移動を制限するピンフォルダ軸とを有し、
前記ピンフォルダ軸は、前記打撃ピンよりも前記円弧部の円弧中心側に配置されていてもよい。

【0013】

ここで、ピンフォルダ部の一端部とは、当該ピンフォルダの一端または当該一端を含む一端部のことをいう。

【0014】

また、本発明の前記構成において、前記ピンフォルダ部の前記貫通孔の内周面と前記打撃ピンの外周面とが互いに離間し、前記ピンフォルダ部と前記打撃ピンの外周面とに接するピン抜け止め具が更に備えられ、
前記ピン抜け止め具のうち少なくとも前記打撃ピンの外周面に接する部位は、前記打撃ピンの振動とともに振動可能であってもよい。

【0015】

また、本発明の前記構成において、複数の前記ピンフォルダ部は、当該ピンフォルダ部の前記一端部において一体となっていてもよい。

【0016】

また、本発明の前記構成において、複数の前記ピンフォルダ部の前記一端部が前記ピンフォルダ軸の外周面に沿って回動可能であってもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、狭隘部においてアングル処理を可能とするピーニング処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１の実施形態に係るピーニング処理装置の一部を模式的に示す側面図である。

【図2】図１に示すピーニング処理装置の先端部を模式的に示す平面図である。

【図3】図１に示す打撃ピン、ピンフォルダ部およびピンフォルダ軸を模式的に示す平面図、並びにピンフォルダ部から取り外されたピン抜け止め具を模式的に示す斜視図である。

【図4】図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿ったピン抜け止め具の断面、並びに、ピンフォルダ部および打撃ピンの一部の断面を模式的に示す図である。

【図5】図１に示すピンフォルダ部およびピンフォルダ軸を模式的に示す斜視図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係るピーニング処理装置の一部を模式的に示す側面図である。

【図7】図１に示す打撃ピンのバリエーションを示すもので、（ａ）は断面が楕円形状の打撃ピンの横断面図、（ｂ）は断面が四角形状の打撃ピンの横断面図、（ｃ）は断面が三角形状の打撃ピンの横断面図である。

【図8】（ａ）は、ピンフォルダ部の変形例を示す図、（ｂ）は、ピンフォルダ部の他の変形例を示す図である。

【図9】ピン抜け止め具の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態に係るピーニング処理装置について説明する。

【0020】

１．第１の実施形態
［ピーニング処理装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るピーニング処理装置１０の一部を模式的に示す側面図である。より具体的には、図１は、第１の実施形態に係るピーニング処理装置１０の先端部の側面と、ピーニング処理装置１０によってピーニング処理される被処理材８の断面と、を模式的に示す図である。
また、図２は、図１に示すピーニング処理装置１０の先端部を模式的に示す平面図である。
なお、以下の説明において、図１および図２における左側を前方といい、右側を後方という場合がある。
また、以下の説明において、一端部とは、一端または当該一端を含む一端部のことをいい、他端部とは、他端または当該他端を含む他端部のことをいう。

【0021】

図１および図２に示すように、第１の実施形態のピーニング処理装置１０は、ウェーブガイド６、打撃ピン１、およびピン保持機構１１を主な構成として備える。

【0022】

＜ウェーブガイド＞
ウェーブガイド６は、当該ウェーブガイド６より後方に配置される不図示の機械振動発生装置により発生する機械振動をウェーブガイド６より前方に伝播する。この機械振動発生装置は、例えば超音波振動を含む５０Ｈｚ以上の機械振動を発生する。以下の説明では、機械振動発生装置が超音波振動を発生するものとする。当該機械振動発生装置は図１および図２において左右方向に超音波振動を発生させる。このときウェーブガイド６も図１および図２において左右方向に超音波振動する。

【0023】

第１の実施形態のウェーブガイド６は、前後（図１および図２において左右）に長尺な略直方体状に形成されており、その後端部の図示は省略されている。また、ウェーブガイド６の先端面６ａ、すなわちウェーブガイド６のうち打撃ピン１の一端部１ａに接触する接触面は、前記機械振動発生装置からウェーブガイド６に伝えられる超音波振動の振動方向に垂直な面Ｓに対して打撃ピン１側に傾斜している。より具体的には、図１に示すように、ウェーブガイド６の振動方向に平行且つ打撃ピン１の一端部１ａおよび他端部１ｂを含む断面において、ウェーブガイド６の前方の先端面６ａは、打撃ピン１の一端部１ａが接触する部位に近い側の端部が遠い側の端部よりも打撃ピン１側（前方）となるように傾斜している。ウェーブガイド６の先端面６ａと面Ｓとの成す角θは、３５°以下であることが好ましく、例えば２０°とすることができる。

【0024】

＜打撃ピン＞
打撃ピン１は、ウェーブガイド６の振動方向に平行且つ打撃ピン１の一端部１ａおよび他端部１ｂを含む断面において円弧状である円弧部１ｃを有している。図１に示す例では、打撃ピン１は全体が円弧状に形成されている。ただし、打撃ピン１の形態はこれに限定されず、打撃ピン１の少なくとも一部が円弧状に形成されていればよい。

【0025】

また、打撃ピン１の一端部１ａはウェーブガイド６の先端面６ａに接触し、打撃ピン１は上記超音波振動を伝播する。この場合、打撃ピン１の一端部１ａは、ウェーブガイド６の先端面６ａに点または面接触する。打撃ピン１の軸心部付近がウェーブガイド６の先端面６ａに接触することが望ましい。このように打撃ピン１の一端部１ａがウェーブガイド６に接触することで打撃ピン１に超音波振動が伝えられることにより、打撃ピン１の他端部１ｂによって被処理材８の処理部９に打撃を加えることができる。打撃ピン１の他端部１ｂ、すなわち打撃ピン１の被処理材８に接触する側の端面の形状は、外側に凸とされ、曲面または平面加工が施されていることが望ましい。

【0026】

打撃ピン１の太さは、被処理材８に加えられる超音波衝撃を発生し得る寸法であれば特に限定されない。ただし、実用的には、打撃ピン１の太さは２．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが望ましい。打撃ピン１の太さが２．５ｍｍ以上とされることにより、打撃ピン１から被処理材８に超音波衝撃を伝達する際に、打撃ピン１が破損することが抑制され得る。一方、打撃ピン１の太さが１０ｍｍ以下とされることにより、打撃ピン１の質量を小さくし得るため、超音波衝撃の発生が容易になる。

【0027】

また、円弧部１ｃの長さは、円弧部１ｃの中心角および円弧の半径によって定められることが好ましい。具体的には、打撃ピン１の円弧部１ｃの中心角は、３０°以上１６０°未満であることが望ましく、円弧部１ｃの円弧の半径は、打撃ピン１の太さの３倍以上８倍以下であることが望ましい。このように円弧部１ｃの長さの上限を制限することによって、打撃ピン１から被処理材８に超音波衝撃を伝達する際に、打撃ピン１が曲がることや打撃ピン１の強度が不足することが抑制される。また、上記のように円弧部１ｃの長さの下限を制限することによって、打撃ピン１から被処理材８に超音波衝撃を伝え易くなる。

【0028】

打撃ピン１は、例えば高強度の鋼材によって構成される。より具体的には、打撃ピン１は、ＨＲｃ６０以上の鋼材で構成され、被処理材８の強度を上回る降伏強度を有することが好ましい。

【0029】

＜ピン保持機構＞
ピン保持機構１１は、打撃ピン１を振動可能に保持する。第１の実施形態において、ピン保持機構１１は、複数のピンフォルダ部２、ピンフォルダ軸３、ピン抜け止め具４、およびピンフォルダ軸抑え５を備える。以下、これらについて説明する。

【0030】

（ピンフォルダ部）
それぞれのピンフォルダ部２は板状の部位であり、図１には２枚のピンフォルダ部２が備えられる例を示している。また、図２に示すように、それぞれのピンフォルダ部２は、打撃ピン１が挿通される貫通孔２ｈを有している。第１の実施形態のピン保持機構１１では、それぞれのピンフォルダ部２の貫通孔２ｈには、貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１の外周面とが離間するように打撃ピン１が挿通される。第１の実施形態のピン保持機構１１では、貫通孔２ｈに挿通された打撃ピン１が後に詳述するピン抜け止め具４を介してピンフォルダ部２に保持される。

【0031】

上記のように打撃ピン１の少なくとも一部は円弧状に形成されており、この円弧状に形成されている円弧部１ｃがピンフォルダ部２の貫通孔２ｈに挿通される。

【0032】

また、第１の実施形態のそれぞれのピンフォルダ部２は、一端部２ａにおいて一体となっており、一端部２ａから他端部２ｂに向かうにつれて互いの距離が大きくなるように配置されている。つまり、２枚のピンフォルダ部２は、図１に示すように略Ｖ字状に配置されている。このような複数のピンフォルダ部２は、例えば、両端部側にそれぞれ貫通孔２ｈが形成された一枚の板状体を長手方向の中間部で折り曲げられることによって形成される。

【0033】

また、それぞれのピンフォルダ部２の他端部２ｂは自由端とされる。このようにそれぞれのピンフォルダ部２の他端部２ｂが自由端とされることによって、ピンフォルダ部２が打撃ピン１の振動を妨げ難くなる。打撃ピン１の振動をより妨げ難くするため、ピンフォルダ部２は、例えば、厚さ０．５ｍｍ～１．０ｍｍ程度の高張力鋼薄板（ばね材）等の強度が高く弾性振動を許容する素材で構成されることが望ましい。
なお、ピンフォルダ部２の他端部２ｂには、図２に二点鎖線で示すように、面取り部２ｃが形成されもよい。

【0034】

（ピン抜け止め具）
図３は、図１に示す打撃ピン１、ピンフォルダ部２およびピンフォルダ軸３を模式的に示す平面図、並びにピンフォルダ部２から取り外されたピン抜け止め具４を模式的に示す斜視図である。また、図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線に沿ったピン抜け止め具４の断面、並びに、ピンフォルダ部２および打撃ピン１の一部の断面を模式的に示す図である。

【0035】

上記のようにピンフォルダ部２の貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１の外周面とは互いに離間しており、第１の実施形態のピン抜け止め具４は、このように離間したピンフォルダ部２と打撃ピン１の外周面とに接するように配置される。より具体的には、次の通りである。第１の実施形態のピン抜け止め具４は、図３に示すように所定の厚みを有する環状の部材である。ピン抜け止め具４の内周面は、打撃ピン１の外周面に密着する。また、ピン抜け止め具４の外周面には円周方向に切り込み４ｃが形成されている。この切り込み４ｃにピンフォルダ部２の貫通口２ｈの縁が嵌められることによって、ピン抜け止め具４がピンフォルダ部２に固定される。このようにしてピン抜け止め具４は、貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１の外周面との間に配置される。ピン抜け止め具４がこのように配置されることにより、打撃ピン１は、ピン抜け止め具４の摩擦力によってピン抜け止め具４介して間接的にピンフォルダ部２に保持される。

【0036】

また、ピン抜け止め具４のうち少なくとも打撃ピン１の外周面に接する部位は、打撃ピン１の振動とともに振動可能である。例えば、ピン抜け止め具４は、外周面側がピンフォルダ部２に固定されつつ、内周面側が円弧部１ｃの円弧方向に沿って変形または伸縮可能となっている。このため、打撃ピン１は、ピンフォルダ部２に対して相対的に、円弧部１ｃの円弧方向に沿って振動可能となる。

【0037】

ピン抜け止め具４は、ピンフォルダ部２および打撃ピン１より軟質でありながら打撃ピン１の超音波振動を妨げ難く、繰り返し振動に耐える材料で構成されることが好ましい。ピン抜け止め具４を構成する好ましい材料の具体例としては、ゴムやシリコン等の粘弾性体が挙げられる。容易に変形または伸縮可能な粘弾性体によってピン抜け止め具４が構成されることにより、ピン抜け止め具４の粘弾性を利用して上記のように打撃ピン１が円弧部１ｃに沿って円弧方向に運動（振動）し易くなる。また、ピン抜け止め具４によって、打撃ピン１がピンフォルダ部２から抜け落ちることや、打撃ピン１が振動方向に垂直な面内において回転することが抑制される。さらに、ピン抜け止め具４によってピンフォルダ部２と打撃ピン１との接触が抑制されるため、打撃ピン１の損傷が抑制される。

【0038】

（ピンフォルダ軸）
図５は、図１に示すピンフォルダ部２およびピンフォルダ軸３を模式的に示す斜視図である。ピンフォルダ軸３は、円柱状等の棒状の部材である。また、ピンフォルダ軸３は、図１に示すように、打撃ピン１よりも打撃ピン１の円弧部１ｃの円弧中心側に配置される。より具体的には、ピンフォルダ軸３は、ウェーブガイド６の振動方向に平行且つ打撃ピン１の一端部１ａおよび他端部１ｂを含む面に対して中心軸が垂直となるように配置される。ピンフォルダ軸３の中心軸は、打撃ピン１の円弧部１ｃの円弧中心と重なることが好ましい。

【0039】

また、ピンフォルダ軸３は、ピンフォルダ軸３の側面（外周面）の一部がピンフォルダ部２の一端部２ａに接触するように配置される。より具体的には、ピンフォルダ軸３は、上記のように２枚のピンフォルダ部２を構成する略Ｖ字状に曲げられた板状体の曲げ部の内側に接するように配置される。すなわち、２枚のピンフォルダ部２を構成する板状体がピンフォルダ軸３に回し掛けられる。よって、それぞれのピンフォルダ部２の一端部２ａは、ピンフォルダ軸３の外周面に沿って回動可能である。このように、それぞれのピンフォルダ部２の一端部２ａはピンフォルダ軸３に接触する。よって、ピンフォルダ軸３は、ピンフォルダ部２の移動、具体的にはピンフォルダ軸３側から打撃ピン１側へのピンフォルダ部２の移動を制限する。また、上記のようにピンフォルダ部２とピンフォルダ軸３とが非接着とされることにより、ピンフォルダ部２とピンフォルダ軸３との接触部において、応力集中が緩和される。その結果、超音波衝撃による疲労亀裂の発生が抑制される。

【0040】

ピンフォルダ軸３は、強度、靱性、耐久性を備えていることが好ましい。よって、ピンフォルダ軸３を構成する材料として、例えば、高強度ばね鋼や、焼き入れられ、必要に応じて焼き戻された工具鋼等が好ましい。

【0041】

（ピンフォルダ軸抑え）
ピンフォルダ軸抑え５は、図１および図２に表れている。ピンフォルダ軸抑え５は、図２に示すように２枚の板状部５ａ，５ｂを含む。一方の板状部５ａにピンフォルダ軸３の一端が固定され、他方の板状部５ｂにピンフォルダ軸３の他端が固定される。また、２枚の板状部５ａ，５ｂはウェーブガイド６を挟むように配置される。それぞれの板状部５ａ，５ｂの前方端はウェーブガイド６の先端面６ａよりも前方に突出している。このように前方に突出した板状部５ａ，５ｂの一部はピンフォルダ部２を挟む横ブレガイド７とされる。横ブレガイド７が形成されることにより、ウェーブガイド６の振動方向に垂直な面内において、ピンフォルダ部２および打撃ピン１のずれが抑制される。

【0042】

［ピーニング処理装置の動作］
次に、上述した第１の実施形態に係るピーニング処理装置１０の動作について説明する。

【0043】

ウェーブガイド６が図１に両矢印で示すように前後（図１において左右）に振動（超音波振動）すると、その振動は打撃ピン１に伝えられる。そして、打撃ピン１はピンフォルダ軸３を中心とする円弧状に振動（超音波振動）する。このように打撃ピン１が円弧状に振動する際に、ピン抜け止め具４によって打撃ピン１は振動可能に保持される。上記のように打撃ピン１が円弧状に振動することによって、振動方向が打撃ピン１によって円周方向に変換される。このため、図１に矢印で示すように、ウェーブガイド６の超音波振動の方向とは異なる方向の超音波衝撃が、打撃ピン１によって被処理材８の処理部９に加えられる。

【0044】

以上のように、第１の実施形態のピーニング処理装置１０によれば、一端部１ａがウェーブガイド６に接触して機械振動を伝播する打撃ピン１が、円弧状の円弧部１ｃを有する。また、この打撃ピン１がピン保持機構１１によって円弧部１ｃの円弧方向に沿って振動可能に保持される。このため、打撃ピン１の一端部１ａに加えられる振動は、機械振動発生装置が発生する機械振動の方向と異なる円弧方向（周方向）に変えられる。そして、打撃ピン１の他端部１ｂによって被処理材８が打撃される。このように、第１の実施形態のピーニング処理装置１０は、打撃ピン１の形状に応じて、被処理材８に加えられる打撃の方向を機械振動発生装置が発生する機械振動の方向と異なる方向に変えることができる。したがって、小さな空間において、被処理材８に加えられる打撃の方向を機械振動発生装置が発生する機械振動の方向と異なる方向に変えることができる。よって、第１の実施形態のピーニング処理装置１０により、従来技術では行えなかった狭隘部でのアングル処理を容易に行うことができる。

【0045】

また、ウェーブガイド６の先端面（接触面）６ａが、機械振動の振動方向に垂直な面に対して傾斜しているので、被処理材８に加えられる打撃の方向を機械振動発生装置が発生する機械振動の方向と異なる方向に変えることが容易になる。

【0046】

また、打撃ピン１は、上記のように移動が制限されたピンフォルダ部２によって、円弧方向に沿って振動可能に保持される。このため、打撃ピン１は、位置ずれが抑制されつつ円弧方向に沿ってスムーズに振動し得る。

【0047】

さらに、２枚（複数）のピンフォルダ部２は、当該ピンフォルダ部２の一端部２ａにおいて一体となっている。このため、当該ピンフォルダ部２の一端部２ａをピンフォルダ軸３に回し掛けることによって、２枚（複数）のピンフォルダ部２を容易にピンフォルダ軸３に接触させるとともに、ピンフォルダ部２の移動を容易に制限できる。
加えて、２枚（複数）のピンフォルダ部２の一端部２ａは、ピンフォルダ軸３に非接着であるとともにピンフォルダ軸３の外周面に沿って回動可能であるので、ピンフォルダ部２とピンフォルダ軸３との接触部において応力集中が緩和される。その結果、疲労亀裂の発生が抑制される。

【0048】

２．第２の実施形態
図６は、本発明の第２の実施形態に係るピーニング処理装置の一部を模式的に示す側面図である。なお、図６において、図１に示す第１の実施形態と共通部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

【0049】

第２の実施形態に係るピーニング処理装置１０では、ウェーブガイド６の先端面６ａの傾きが第１の実施形態のウェーブガイド６の先端面６ａの傾きと異なる。図６に示すように、第２の実施形態に係るウェーブガイド６の先端面６ａは、機械振動発生装置からウェーブガイド６に伝えられる超音波振動の振動方向に垂直な面Ｓに対して、図１に示す第１の実施の形態とは反対側に傾斜している。すなわち、図６に示すように、第２の実施形態に係るウェーブガイド６の先端面６ａは、ウェーブガイド６の振動方向に平行且つ打撃ピン１の一端部１ａおよび他端部１ｂを含む断面において、打撃ピン１の一端部１ａが接触する部位に近い側の端部よりも遠い側の端部が前方となるよう傾斜している。ウェーブガイド６の先端面６ａの向きは、被処理材８の処理部９の形状とピーニング処理装置１０の先端の形状の取り合いの関係から適宜決定されてもよい。

【0050】

３．変形例
上記実施形態では、機械振動発生装置からウェーブガイド６に伝えられる超音波振動の振動方向に垂直な面Ｓに対してウェーブガイド６の先端面６ａが傾斜している例を挙げた。しかし、本発明はこれらの形態に限定されない。ウェーブガイド６の先端面６ａは、機械振動発生装置からウェーブガイド６に伝えられる超音波振動の振動方向に垂直でもよい。

【0051】

また、上記実施形態では、打撃ピン１の振動方向に垂直な断面が円形である例を挙げた。しかし、本発明は当該形態に限定されない。打撃ピン１が被処理材８を打撃中に発生する反力の方向がずれることによって、打撃ピン１は、振動方向に垂直な面内において回転する方向に力を加えられる場合がある。このような打撃ピン１の回転を抑制する観点から、打撃ピン１の振動方向に垂直な断面は非円形であってもよい。打撃ピン１の回転が抑制されることにより、打撃ピン１によって所定の方向に被処理材８を打撃することが容易になる。以下に打撃ピン１の断面形状のバリエーションについて説明する。

【0052】

図７は、打撃ピン１のバリエーションを示す図である。図７（ａ）は、振動方向に垂直な断面が楕円形状である打撃ピン１の横断面図である。図７（ｂ）は、振動方向に垂直な断面が四角形である打撃ピン１の横断面図である。図７（ｃ）は、振動方向に垂直な断面が三角形である打撃ピン１の横断面図である。これらの場合、貫通孔２ｈの内周面の形状またはピン抜け止め具４の内周面の形状は、打撃ピン１の外形に合わせて楕円形、四角形、三角形であることが好ましい。打撃ピン１の回転を拘束し易くなるからである。ただし、貫通孔２ｈの内周面の形状またはピン抜け止め具４の内周面の形状は、図７（ａ）～図７（ｃ）に二点鎖線で示すように、打撃ピン１に接する円形状であってもよいし、破線で示すように、打撃ピン１に接し且つ打撃ピン１の外形と異なる多角形状であってもよい。加工性などの観点からは、打撃ピン１の断面形状は、楕円形、四角形または三角形のような単純な形状であることが好ましい。
なお、打撃ピン１の断面が上記のような非円形の場合、打撃ピン１の振動方向に垂直な断面のうちの最大径となる部分の太さを打撃ピン１の太さとする。

【0053】

また、上記実施形態では、ピンフォルダ部２が２枚設けられる例を挙げた。しかし、本発明は当該形態に限定されない。例えば、打撃ピン１の振動方向に垂直な断面が円形である場合、上記のような打撃ピン１の回転を抑制し易くする観点から、板状のピンフォルダ部２は３枚以上設けられてもよい。ただし、ピンフォルダ部２の剛性を調整する等して、２枚の板状のピンフォルダ部２でも打撃ピン１の回転を抑制し得る。ピンフォルダ部２の枚数が増えるほど打撃ピン１に超音波衝撃が起こり難くなる場合があるため、ピンフォルダ部２は２枚であることが望ましい。

【0054】

打撃ピン１の回転を抑制するためには、打撃ピン１の振動方向への変形に対するピンフォルダ部２の剛性が高いことが好ましい。例えば、ピンフォルダ部２自体の剛性が高められてもよい。また、上記実施形態では、それぞれのピンフォルダ部２の他端部１ｂが自由端とされる例を挙げて説明したが、複数のピンフォルダ部２同士が互いの間隔を保つ補強材によって連結されることにより、ピンフォルダ部２の剛性が高められてもよい。また、打撃ピン１の回転を抑制するためには、ピンフォルダ部２の貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１との間のクリアランスを小さくすることも効果的である。

【0055】

また、上記実施形態では、それぞれのピンフォルダ部２の一端部２ａが一体とされる例を挙げて説明したが、本発明は当該形態に限定されない。それぞれのピンフォルダ部２は互いに分離していてもよい。この場合、例えば、それぞれのピンフォルダ部２の一端部２ａがピンフォルダ軸３に固定され、ピンフォルダ軸３がそれぞれのピンフォルダ部２とともに軸心周りに回動してもよい。この場合、ピンフォルダ部２の一端部２ａをピンフォルダ軸３に固定する手段は特に限定されない。例えば、ピンフォルダ部２の一端部２ａがピンフォルダ軸３の側面に嵌め込まれてもよく、接着されてもよい。

【0056】

また、上記実施形態では、ピンフォルダ部２の移動を制限するために、ピンフォルダ部２の一端部２ａをピンフォルダ軸３に回し掛けている。ただし、ピンフォルダ部２の移動を制限する形態はこれに限定されない。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、それぞれピンフォルダ部２の変形例を示す図である。図８（ａ）に示す例では、ワイヤやゴムバンド等の結束部材２０によって、ピンフォルダ部２の一端部２ａをピンフォルダ軸３に留めている。また、図８（ｂ）に示す例では、ピンフォルダ部２の一端部２ａに環状部２１が形成されており、この環状部２１にピンフォルダ軸３を通すことによって、ピンフォルダ部２の一端部２ａをピンフォルダ軸３に留めている。これらの形態であっても、ピンフォルダ部２の一端部２ａはピンフォルダ軸３の外周面に沿って回動可能であり、ピンフォルダ部２がピンフォルダ軸３から離間することが抑制される。

【0057】

また、上記実施形態ではピン抜け止め具４が打撃ピン１とピンフォルダ２との間に挟まる形態を例示したが、ピン抜け止め具４は当該形態に限定されない。図９は、ピン抜け止め具４の変形例を示す断面図である。図９に示すピン抜け止め具４は、２つの環状部材４ａによって構成される。それぞれの環状部材４ａは、その内周面が打撃ピン１の外周面に密着して固定されている。また、２つの環状部材４ａの間にピンフォルダ部２の貫通孔２ｈの縁が挟まれることによって、ピン抜け止め具４を介して打撃ピン１がピンフォルダ部２に固定される。この場合、貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１の外周面との間には微小な隙間Ｇが形成されることが好ましい。

【0058】

また、上記実施形態では、ピン抜け止め具４が備えられる例を挙げたが、ピン抜け止め具４は必須の構成ではない。ピン抜け止め具４が備えられない場合、貫通孔２ｈの内周面と打撃ピン１の外周面とが接するように、貫通孔２ｈに打撃ピン１が挿通されてもよい。このとき、貫通孔２ｈの内周面は、打撃ピン１の損傷が抑制されるように軟質な材料で構成されることが好ましい。

【符号の説明】

【0059】

１ 打撃ピン
１ａ 一端部
１ｂ 他端部
１ｃ 円弧部
２ ピンフォルダ部
２ａ 一端部
２ｂ 他端部
３ ピンフォルダ軸
４ ピン抜け止め具
５ ピンフォルダ軸抑え
６ ウェーブガイド
６ａ 先端面（接触面）
７ 横ブレガイド
８ 被処理材
９ 処理部
１０ ピーニング処理装置
１１ ピン保持機構
Ｓ 機械振動の振動方向に垂直な面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】