CN102713163B - 一种内窥镜式可操纵机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于无损检查的挠性可操纵式机构(20，32)，所述机构包括纵向体(26)和至少一个执行机构(28，34)，该执行机构能够使纵向体(26)的至少一部分的屈曲度得以修正，该执行机构(28，34)由与纵向体相连的支架(22)支撑，该支架远端部分(24，36)与纵向体(26)隔开，并通过牵引线(30)而连接到纵向体(26)部分上。

Description

一种内窥镜式可操纵机构
技术领域
本发明涉及一种通过涡流或超声波式传感器检查机械系统内部，---诸如涡轮发动机，---的挠性可操纵式机构。
背景技术
现有的某些挠性可操纵式机构，诸如内窥镜或无损检查探头支架，都是刚性或弹性可变形的长管形式，端部相对于其纵轴为可操纵式，目的是选择特定的定位角度，更容易使内窥镜或探头支架向前移动。
为了以合适的方式来使内窥镜某个特定区域得以屈曲，人们已经提出建议，沿机构布置机械执行机构，诸如牵引线或实际上采用形状记忆材料制成的金属线。这些执行机构通过或通过温度上升作用牵引力而缩短，从而使得内窥镜的屈曲度在执行机构所处区域内得以调整。
尽管如此，这种类型的装置还是存在局限性，主要是因为在几何形状复杂或限定的空间内缺少机动性和可操纵性。此外，还存在内窥镜端部难以屈曲的缺陷。
为了解决这个难题，申请者在其专利申请FR07/06726中已经提出建议，在所述装置的纵向体部分安装执行机构，可提供不同的刚性，即在刚性较大区域可获得小量屈曲，而在刚性较小区域则可获得较大屈曲，实现弯曲度不同的装置轮廓形状。
然而，采用上述类型或其它类型装置获得的弯曲度还是受到限制，因此而限制其使用选择性。
此外，在检查涡轮发动机的某些环境下，人们都希望在发动机静止部分上能够稳定而可靠地固定所述装置，以便在继续检查发动机的同时，能够进行无损检查和/或限制在装置整体上产生的重力影响。
发明内容
本发明的一个具体目标是提供一种针对上述问题的解决方案，这种解决方案成本低，而且有效，可以避免现有技术中的缺陷。
为此，本发明提出了无损检查的挠性可操纵式机构，所述机构包括纵向体和至少一个执行机构，该执行机构能够使纵向体的至少部分的屈曲度得以修正，所述机构的特征在于，该执行机构由与纵向体相连的支架支撑，该支架远端部分与纵向体隔开，并通过牵引线而连接到纵向体部分上。
不同于现有技术，本发明建议不再沿纵向体来布置执行机构，而是提出将其装配在与其相隔开的支架上。
在这个布局中，所述支架构成了杠杆臂，更容易使纵向体屈曲，这种屈曲是通过沿牵引线，而不是沿纵向体，相对于纵向体侧向作用的力来进行，从而增加了纵向体的屈曲量。
传动比，即屈曲角和执行机构缩短之间的比小于现有技术。这就使得纵向体屈曲部分得以更精确定位。
操作执行机构所产生的力更有效地传输给纵向体。这种力的良好传输可以，通过纵向体的屈曲和将压抵在需要检查的三维机构的静止部分上而实现挠性机构的可靠固定。为此，在进行无损检查作业时，可确保置放在纵向体远端处的无损检查传感器保持静止不动状态。
为此，在航空工业领域，本发明可以检查的涡轮发动机区域，在以前不拆分发动机是无法进行的，这样，就减少了发动机的停机时间，降低了成本。
根据本发明的另一个特性，执行机构采用形状记忆材料制成。
在另一个实施方式中，执行机构可以是机械式的，包括直接连接到纵向体牵引线上的钢索，其可以沿支架的远端部分延伸。
支架的远端部分可以是刚性的，而且，在这种情况下，执行机构可以是上述的钢索。
在另一个实施例中，支架的远端部分是可变形的，而且在这种情况下，执行机构可以是形状记忆材料，即，在收缩时，这种材料会使支架远端部分变形，并在与纵向体相连的线上产生牵引力。
在本发明的是实施例中，纵向体的牵引线在距其远端的距离上与其连接，在连接区域，与检查机构的静止部分实现点或类似点的接触，以便形成枢转点。
枢转点位于纵向体远端和牵引线与纵向体连接的点之间。这样，纵向体的远端可以进行角度扫描，而且可在期望连续观看检查机构内部的某些角度范围时使用。
在另一种实施方式中，牵引线连接到纵向体的远端或所述远端附近。
有利的是，安装在纵向体远端上的无损检查装置，例如，由涡流探头或超声波探头构成。
在本发明的实际实施中，牵引线是一种金属线。
另外，纵向体还包括至少一部分装有至少一个执行机构，该执行机构采用机械或形状记忆材料制成，目的是使得纵向体得以进一步屈曲。
通过阅读如下以非限定性示例并参照附图给出的说明，可以更好地理解本发明，本发明的其它细节、优点和特性也会显现出来，
附图说明
图1和图2为现有技术的两个挠性可操纵式机构的轴向剖面图；
图3为本发明的挠性可操纵式机构的轴向剖面图；
图4为图3所示挠性可操纵式机构的轴向剖面图，所示为弯曲位置；
图5为本发明另一个实施例的挠性可操纵式机构的轴向剖面图；
图6为图5所示挠性可操纵式机构的轴向剖面图，所示为弯曲位置；
图7为本发明的挠性可操纵式机构的连接位置的轴向剖面图；
图8为本发明挠性可操纵式机构轴向剖面图，所示机构压贴在需要检查的静止不动的机构上；以及
图9为图8所示挠性可操纵式机构动作示意图。
具体实施方式
首先参照图1，该图示出了现有技术的无损检查挠性可操纵式机构10，所述机构包括装有执行机构14的纵向体12，执行机构采用形状记忆材料制成，沿纵向体12布置且位于其内。例如，执行机构14可以是与电源装置相连的金属线或索的形式，可以通过焦耳效应而使得线索受热。线索14受热后，会收缩，从而使得纵向体12屈曲。
图2所示的可操纵式挠性机构15与图1所示相似，除了执行机构为一根金属线16，沿纵向体12延伸到纵向体12的远端。金属线16通过多个空心导向块18沿纵向体12固定，所述空心导向块18固定到纵向体12上。采用这种类型的控制机构，作用在金属线16近端的牵引力(箭头A)会引起纵向体12的远端屈曲。
这些机构10和15并不能使纵向体12屈曲端成大角度屈曲或精确定位。此外，它们也无法使检查机构稳定而静止地固定到附近的检查机械机构的静止部分上，其原因如上所述。
本发明提出将挠性可操纵式机构20与支架22相联，所述支架22的远端部分24与纵向体26隔开，并带有一个执行机构28，该远端部分24通过牵引线30连接到纵向体26上。
在图3和图4所示本发明实施例中，远端部分24为刚性的。执行机构28为一根钢索，沿支架22在固定到支架22上的空心导向块18中延伸。在支架22远端部分24的端部，执行机构28直接连接到牵引线30上，后者则连接到纵向体26的远端。
作用到钢索28近端的牵引力(箭头B)可以使纵向体26的远端屈曲，而支架22在该操作期间保持静止不动(图4)。
在图5和图6所示的本发明的另一个实施例中，挠性可操作式机构32包括采用形状记忆材料制成的执行机构34，其呈线的形式，置于支架22远端部分36内，该支架是可变形的。该远端部分36通过牵引线30连接到纵向体26上。
形状记忆材料制成的金属线受热后会收缩，从而使得支架22的远端部分36屈曲，进而引起纵向体26的屈曲(图6)。
在上面所述的两个实施例中，纵向体26可以采用弹性可变形材料制成，这样，当牵引索28放松时，或者停止对形状记忆材料金属线34加热时，可使纵向体回到其静止位置(图3和图5)。
支架22的远端部分24，36构成了纵向体26屈曲的杠杆臂，从而使得纵向体26的屈曲部分因为传动比而得以精确定位(即，因为执行机构的缩短而分开的挠曲角)，该传动比小于现有技术。为此，对于纵向体26的给定屈曲角来讲，执行机构28，34的长度必须比现有技术要短。
图7为检查机构38的轴向剖面图，所述机构带有两个壁40和42，彼此隔开，两个壁包括两个开口44和46，供本发明的挠性可操纵式机构穿过。
在该图所示布局中，牵引线30连接到纵向体26的远端。纵向体26穿过两个开口44和46，而支架22则插入第一开口，这样，其远端48就位于两个壁40和42之间。控制远端部分48上的执行机构可使纵向体26屈曲，并将纵向体26的远端50压靠在第二开口的边缘上。此外，在纵向体26屈曲期间，纵向体附近的牵引线30部分被压靠在第二开口46的内表面上。
这样，纵向体26就静止而稳定地靠在第二壁42上。随着间隔的远端部分48侧向作用在纵向体26上的压力的增加，该定位的稳定性会随之增加。牵引线30对执行机构的这种力的传输对于小量屈曲来讲会非常大，优选小于30°。
图8示出了类似于图7的检查机构38。牵引线30在距离其远端54的距离d处连接到纵向体26上。该纵向体26插入到第二开口46内，这样，在屈曲时，其端部52就与第二开口边缘实现点或几乎是点的接触。
该布局可在纵向体26远端54和牵引线30连接到纵向体26的点56之间建立枢转点53。
当纵向体26弹性变形时，支架22远端部分48所带动的执行机构的重复动作使得纵向体26的远端可进行角度扫描。
由于使角度扫描得以进行的执行机构与用于纵向体初始屈曲(图8)的执行机构同为一个装置，在使用诸如钢索的机械执行机构来连续进行牵引时，会引起纵向体26的远端枢转。当使用形状记忆材料制成的金属线进行初始屈曲(图8)时，同样采用形状记忆材料制成的第二根金属线也可以装入支架22远端部分48内，并且该第二根金属线的重复动作会引起纵向体26远端54进行角度扫描。
挠性可操纵式机构20，32连接在图7和图8所示类型的机械机构内，最初是将非弯曲纵向体26插入到第一和第二开口44和46内。支架22也可通过枢转运动以及然后平移运动而插入第一开口44内，将牵引线30张紧，可将机构20，32置于图3和图5所示的准备位置。
无损检查装置(图中未示)可以安装在纵向体26的远端。例如，这种装置可以是涡流探头或超声波探头。
在本发明的其它不同实施方式中，挠性机构20，32包括置于纵向体26内的至少一个机械执行机构16或形状记忆材料执行机构14。

Claims (9)

1.一种用于无损检查的挠性可操纵式机构(20,32)，所述机构包括支架(22)、纵向体(26)和至少一个执行机构(28,34)，该执行机构能够使纵向体(26)的至少一部分的屈曲度得以修正，其特征在于，该至少一个执行机构(28,34)由所述支架(22)支撑，该支架(22)与所述纵向体(26)相连，所述支架(22)包括远端部分(24,36，48)，该远端部分与所述纵向体(26)隔开，并通过牵引线(30)而连接到纵向体(26)上，所述牵引线与所述支架和所述执行机构不同。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述执行机构(34)采用形状记忆材料制成。
3.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述执行机构(28)形成在所述纵向体(26)的外侧，并由形成在所述纵向体(26)外侧并结合到其上的纵向形状的支架所支撑，所述支架(22)的远端部分(24,36，48)设置为与所述纵向体(26)间隔开，以进行角度扫描。
4.根据权利要求1所述的机构，其特征在于，所述执行机构包括直接连接到纵向体(26)牵引线(30)上的并沿支架(22)远端部分(24)延伸的钢索(28)。
5.根据权利要求4所述的机构，其特征在于，所述远端部分(24,36)为刚性或可变形的。
6.根据权利要求1到5任一项所述的机构，其特征在于，所述牵引线(30)连接到纵向体(26)的远端或所述远端的附近。
7.根据权利要求1到5任一项所述的机构，其特征在于，所述纵向体(26)的远端装有涡流或超声探头。
8.根据权利要求1到5任一项所述的机构，其特征在于，所述牵引线(30)是一种金属线。
9.根据权利要求1到5任一项所述的机构，其特征在于，纵向体包括至少一部分安装有至少一个机械式执行机构(16)或形状记忆材料执行机构(14)。
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