CN105378470B - 用于检查导电部件表面的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检查导电部件表面的设备(100)，所述设备包括多个设置在所述设备的凸面上的涡流探头(330，331，332，...)，以及将探头抵靠在插有所述设备的需要检查的表面上的应用装置，其特征在于，所述探头(330，331，332，...)固定在柔性条(320，321，322，...)上，每个柔性条沿所述设备的纵向(L)彼此并排延伸，其中所述应用装置包括可变形材料(490)，可变形材料一旦沿所述纵向(L)被压缩，会引起向该纵向方向横向扩展，所述扩展使得所述柔性条(320，321，322，...)变形，从而将所述探头(330，331，332，...)抵靠在表面上。
Description
技术领域
本发明涉及到检查机械部件的技术领域，特别是发动机部件，例如，涡轮发动机部件，而且特别是带孔的部件。
背景技术
发动机的许多部件都是关键部件，如果出现断裂，很可能会对整个系统(例如飞机)带来严重影响。
本发明特别涉及(但并不完全是)带孔的部件。这些孔可呈现各种不同形状，特别是带有中轴线的细长形状，这些孔可能会具有缺陷，即可能会成为部件断裂起点的表面粗糙的部分。
在加工所述孔时(例如，使用火花机(electrical discharge machining，EDM))，或者在部件在使用时(例如，在发动机内使用时)，这些缺陷就会出现。
在多种情况下，必须检查部件以确保不存在这些缺陷造成的任何风险。这种检查可在新部件上或已经使用过的部件上进行。
一种已知的检查技术是采用涡流方法，其主要是通过测量已被磁场感应的电流来检验材料的连续性。
这种方法通过使用一种复杂的测量设备来进行，该设备通常带有多个涡流探头或点式探头(points)。人们已知，这种设备安装在带有弹簧或刷子的铰接式金属臂上，这些金属臂非常脆弱，从而带来了第一个问题。
此外，每当人们注意到孔的形状不同于系统最初设计时的孔的形状时，这种探头系统的结构通常都需要修改，以便考虑孔的中轴线的弯曲部分。为此，需要修改臂或毛刷的定位和长度，这是很复杂的，且成本高。此外，尽管使用一种自动化方案，即采用机械手或复杂的定位工具，这些设备的定位也非常困难。
最后，为了完成对某个孔和在其开口或末端的观察，常常必须更换探头。具体来讲，在孔的开口或末端处，引导探头系统是非常困难的，优选采用适用于这些困难区域的专用探头。
最后，因为需要针对不同孔或甚至仅仅是一种类型的孔而设计多种设备，使得现有系统实施起来非常复杂，而且成本很高。
本发明旨在解决这些困难。
发明内容
为了解决这些困难，提出了一种用于检查导电部件表面，特别是孔的内表面的设备，所述设备具有多个与应用装置一起设置在所述设备凸面上的涡流探头，这些应用装置将探头抵靠在插有所述设备的需要检查的表面上，所述设备的特征在于，这些探头都固定在柔性条上，这些柔性条沿设备的纵向并排延伸，所述应用装置包括可变形材料，这种材料一旦沿所述纵向被压缩会引起向该纵向方向横向扩展，该扩展使得柔性条变形，从而将探头抵靠在表面上。
采用该设备的工具使用非常简单，能够适合许多种情况，而且坚固，制作和使用成本都不高。在工具上设置的涡流探头数量可以很大，因为每个探头上不再需要使用带有弹簧的金属臂。
探头可以采用机械手来操纵，而且测量结果非常令人满意，因为所采用的方式使得探头适合其所抵靠的表面。
特别是，所述表面由孔的内表面构成，然而，所述设备可用来检查其它表面。通常，采用这种设备时，不需要针对一个或多个特定用途来研制多种探头，因为该设备可适合于许多种构型。特别是，在检查孔的表面时，所述设备通常不仅可以检查孔的主要表面，也可检查其端壁和其开口，从而提供了改进的观察区域。最后，检查所需时间也缩短了。
根据实施方式的不同，柔性条可以是柔性印刷电路(其优点在于成本不高)，或者是柔性金属条。可变形材料可以是硅或任何其它可变形材料。
在有利的实施方式中，可变形材料纵向位于两个压缩部件之间，通过将电缆固定到两个部件的其中之一上并可相对于第二个部件滑动对可变形材料径向纵向压缩。在一个实施方式中，提出了一种方案，即沿纵向方向的压缩受支座(abutment)的限制。
有利的是，所述凸面为所述设备的圆形或椭圆形周缘。这样，就可以检查适合设备的周缘的孔。
在这种构型中，该设备包括在其周缘上的至少另外一套柔性条，所述柔性条从设备处向外压缩，引导探头垂直于孔的壁，或者保护设备上的涡流探头进入或离开孔。该设备从而保护了涡流探头，当设备插入需要检查的孔中或从孔中抽出时，避免探头受到损坏。
该设备可以包括另外两套这样的柔性条，称之为“导向条”，一个在所述多个涡流探头的上游，另一个在所述多个涡流探头的下游。导向组件的柔性条优选对壁施加的压力大于携带探头的柔性条当探头抵靠在壁上所施加的压力。
本发明还提供了一种制作上述设备的方法，包括在柔性电路板上形成狭缝，以便形成端部保持在一起的柔性条，以便每个柔性条上携带至少一个探头，以及根据柔性板表面模制可变形材料的步骤，该柔性板设置在涡流探头的对面。这种制作方法特别简单，实施方便可行，构成了本发明的其中一个优点。
下面参照附图介绍本发明。
附图说明
图1示出了要检查的带孔的部件。
图2示出了检查设备，根据本发明的原理，该设备设计用来检查图1所示部件的孔。
图3示出了制作这种检查设备的步骤。
图4示出了随后制作步骤。
图5示出了图2所示检查设备的中央组件，该组件在实施了图3和图4所示步骤后获得。
图6为使用中的同一组件。
具体实施方式
参照图1，可以看到要检查的部件，具体来说是转子盘10，该部件的轴线11在图的右侧，并具有椭圆截面和曲线轴的细长形孔12。迄今为止，检查这样的孔必须使用多个涡流探头工具。遗憾的是，这种工具脆弱且成本很高，而且使用困难。此外，该孔的检查需要特别仔细，因为所述部件极其关键。
在图上可以看到孔12具有两个开口，因为孔的两端都向部件的表面开放。然而，仅有一个开口的孔也同样必须检查，而这种情况很多。
图2示出了设计用来查找孔12内缺陷的检查设备100。该设备为细长形状，且其包括柔性传动护套110，护套的头部120固定到设备的一端部，该头部由多个元件组成。更确切地说，该头部从护套110开始到设备的自由端包括：可柔性压缩的第一组件，称之为“导向组件”121；柔性接头122；可柔性压缩的可调整组件，构成检查设备的功能核心123；第二柔性接头124；以及可柔性压缩的称之为“导向组件”125的第二组件。呈锥体形状的尖端部126为装置的端部。应该清楚的是，即使导向组件121和125很有利，但其并不是实施本发明所绝对必须的。
关于功能核心，提出运用功能核心的思路很新颖，与现有设备相比，其可以增加应用于检查表面上的涡流探头数量，同时还可减少相关检查时间。
图3示出了制作图2所示那种检查设备的工艺步骤。柔性印刷电路板300呈矩形，其采用贯通狭缝(through slits)310，311，312，…的形式，这些狭缝相互平行，且在这个示例中，平行于电路板的长边(long dimension)。例如，每个狭缝纵向延伸过电路板300的中央三分之二部分。电路板彼此等距离隔开，从而形成柔性条320，312，322…，这些柔性条通过电路板300的中央三分之二部分外的无狭缝材料将其彼此保持在一起。在两个相邻的狭缝之间，在彼此的等距离处，且在沿狭缝中途，在狭缝形成前或后设置有涡流探头320，331，332。每个探头都带有各自的电气接头340，341，342，…。
图4示出了制作检查设备的后续步骤。电路板300围绕平行于狭缝的轴线滚装到圆筒400中，以便探头面向外，可变形材料490通过两个开口的其中一个注入或浇铸到圆筒内部，从而通过模制而与其形状相适应。
在注入或浇铸可变形材料490之前，探头的电气接头340，341，342，…都设置成可经由其第二开口退出圆筒。销轴410置于圆筒中央，以便在注入的或浇铸的材料中间保留圆筒形通孔(cylindrical bore)。端壁420也用来防止可变形材料490经由第二开口从圆筒逸出。最后，条带工具(banding tool)430(或外部模制工具)缠绕在柔性条周围，以便防止在置放可变形材料490时柔性条轴向向外张开。所述工具优选形状与需要检查的孔的形状相同，而探头的制作则是基于所述检查孔，工具尺寸优选稍小于孔的尺寸。
应该清楚的是，附图所示圆筒置于圆形底座上，但是，圆筒也可以用在椭圆形或实际上其它某种形状的底座上。
正如本文最后所提到的，电路板300的形状并不一定采用封闭的圆筒形式，虽然所示示例与这种封闭圆筒形相关，而且，在任何情况下，都可变形成凸圆筒的形状，以便在圆筒内进行模制。
在特定的实施方式中，图4所示的组件采用将图3的电路板置放在两个支架(图中未示)上来制作，两个支架形成了该结构的上游和下游开口。护套或胶带用来将印刷电路板保持在支架上并在这些开口处提供必要的密封。在某些实施方式中，销轴410用来将两个支架对准。在该实施方式中，一旦圆筒形成后，将其插入到两个模制预制件中，一个是中央圆筒形轴(相当于销轴410)，另一个是外壳(对应于条带工具430)。两个模制预制件都用非模制物质涂层，诸如特氟龙(Teflon，注册商标)，该物质可通过以薄板形式上喷射或沉淀而获得。特氟龙薄板也可在外壳和印刷电路之间留出间隙。塞子(相当于端壁420)，例如硅胶塞，可用来阻塞圆筒的其中一个开口，然而，探头的电气连接导线通过该开口被抽出。
可变形物质490以这样一种方式被注入或浇铸，即部分地或全部地填充圆筒400体积。
一旦可变形材料490注入或浇铸完毕，且一旦凝结，就可将条带工具430和销轴410撤出。条带工具使可变形物质490呈现圆筒400的形状，不会使其变形，销轴400用来在可变形物质490的内部从装置的一端到另一端之间形成中央圆筒形通孔。
图5示出了在装置制作过程中较后一个步骤时的情况。电缆510已经插入到装置中央内所形成的通孔内，一端固定到压紧件520上，后者设置在圆筒400的其中一个开口内，以便压抵到圆筒400内模制的可变形物质490上。必要时，压紧件520固定到圆筒400上，例如，通过胶带或在圆筒端部设置护套。电缆510通过另一个开口而离开圆筒400，或者穿过保持件530或者在保持件旁边，保持件也抵靠在可变形物质490上，而且，必要时，固定到圆筒400上，例如，使用胶带或圆筒端部上设置的护套。
例如，在模制前，压紧件520和保持件530可以作为用来将电路板300保持在圆筒400形式内的支架。其它方案也可使用，只要其在不同时间将这两个部件插入到结构件内即可。如图4所示保留了端壁420；然而，在某些实施方式中，一旦可变形物质490模制完成，必要时，也可拆除端壁420。
特别是，电缆510可压接到压紧件520上。此外，电缆510的行程受支座的限制，后者由电缆管(图中未示)和支座垫圈(图中未示)构成的一对部件组成。在该实施方式中，电缆510插入到管子中，管子的起始端与压紧件520齐平，而管子的末端在电缆未被拉动时与保持件530出口保持一定距离。电缆510和管子彼此固定，以便相对于可变形物质490和保持件530平移。支座垫圈在保持件530的出口处包围电缆，其允许电缆移动，但限制管子的移动。为此，当对电缆510施加拉力时，电缆的行程受到与垫圈相连的管子的阻挡。
如图6所示，除了保持件530外，电缆510会受到因为压紧件520拉动而作用的牵引力。然后，电缆510上的牵引力会引起压紧件520与模制到圆筒400内的可变形物质490之间的纵向压力(沿L方向)。保持件430的功能是固定可变形材料，该材料然后被纵向压缩。其结果是，可变形材料抵靠在圆筒的壁上，使得柔性条320，321，322，…得以径向扩展，柔性条弯曲并彼此向外张开。
优选地，因为保持件和压紧件530和520相对于涡流探头330，331，332，…以及相对于模制在接头内的可变形物质490对称设置，可变形物质沿携带有探头330，331，332，…的圆筒周缘进行最大限度地扩展，于是，在设备使用时，探头被压抵在需要检查的孔的壁上，而本发明的设备已经插入到该孔内。电缆行程长度决定了使用时圆筒周缘的最大扩展程度，于是，也决定了施加在涡流探头330，331，332，…上的压力。根据需检查孔的类型，提出了通过在探头上进行测试来确定电缆的所述长度。
应该清楚的是，可以使用其它的纵向压缩系统，用来使可变形物质490沿垂直于方向L的平面扩展。
操作手或机械手可在控制站(图中未示)来控制压缩。
回到图2所示的结构上，通过采用图4至图6所示相同原理，导向组件121和125可以采用与功能核心123相同的方式制成，与此同时，显然不再使用涡流探头和电气接头。然而，对于导向组件121和125来讲，可以通过固定电缆510的第二端或用除电缆以外的装置来设定压缩量，最后在组件上确定柔性印刷电路的压缩量。这种压缩量也可在制作要检查孔的时候来进行调整，以便考虑孔的确切尺寸。
这就是与使用功能核心123的不同之处，在设备插入检查孔内部之后，在使用功能核心时，电缆510可使压缩程度由控制站进行控制。对此，应该清楚的是，功能核心123的电缆510和电气连接器340，341，342，…都经由柔性传动护套110内部而接到控制站上。
本发明并不限于所述实施方式，而是延伸到所附权利要求范围内的任何变异形式。
特别是，并不一定必须将涡流探头设置为围绕设备的封闭周缘，特别是，在需要检查的表面并不构成孔的封闭截面的情况下。
为此，可以使用本发明的原理，在将电路板300成形为带有底座的圆筒时，所述底座为半圆形或半个椭圆体形状，从而构成凸面，其形状被额外的部件封闭，例如，该表面可以是平面的，而且，优选是不可变形的。然后，将可变形物质(硅)模压到由电路板300和该额外的部件形成的腔室内。于是，条带变形的结果就只在半圆部或半个椭圆部上出现。
除了上述说明以外，还应该了解，在实施本发明时，探头的设置不一定必须是等距离的，也不一定必须均匀地分布在凸面上，所有的柔性条也不一定必须采用同一宽度。
Claims (11)
1.用于检查导电部件表面的设备(100)，所述设备具有多个与应用装置一起设置在所述设备的凸面上的涡流探头(330，331，332，...)，该应用装置用于将探头抵靠在插有所述设备的要检查的表面上；所述设备的特征在于，所述涡流探头(330，331，332，...)都固定在柔性条(320，321，322，...)上，沿所述设备的纵向(L)彼此并排延伸，所述柔性条(320，321，322，...)由柔性板(300)制成，所述柔性板布置成圆筒形并包括将所述柔性条(320，321，322，...)分开的狭缝(310，311，312，...)，所述应用装置包括可变形材料(490)，这种材料一旦沿所述纵向(L)被压缩时会引起向该纵向方向横向扩展，所述可变形材料(490)布置在由所述柔性板(300)形成的圆筒内，并且可变形材料的所述扩展使得所述柔性条(320，321，322，...)变形，从而将所述涡流探头(330，331，332，...)抵靠在要检查的表面上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柔性条(320，321，322，...)为柔性印刷电路。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柔性条(320，321，322，...)为柔性金属条。
4.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其中，所述可变形材料(490)为硅。
5.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其中，所述可变形材料(490)纵向置放在两个压缩部件(520，530)之间，通过使用固定到所述两个压缩部件的其中之一(520)上的并可相对于第二个压缩部件(530)滑动的电缆(510)对所述可变形材料(490)进行纵向压缩。
6.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其中，沿纵向的压缩受支座的限制。
7.根据权利要求1至3任一项所述的设备，其中，所述凸面为所述设备的周缘。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备进一步包括位于所述设备周缘上的至少一个由另外一套柔性条形成的导向组件(121，125)，将该导向组件(121,125)的柔性条从所述设备处向外压缩，以便引导探头垂直于孔的壁，或者保护所述设备上的涡流探头进入或离开所述孔。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，其进一步包括两个导向组件(121，125)，一个在所述多个涡流探头(330，331，332，...)的上游，另一个在所述多个涡流探头(330，331，332，...)的下游。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，导向组件(121，125)的柔性条向壁施加的压力大于携带涡流探头(330，331，332，...)的柔性条(320，321，322，...)当涡流探头抵靠在壁上时所施加的压力。
11.一种制作根据权利要求1至10任一项所述的设备的方法，包括在柔性板上形成狭缝(310，311，312，...)，以便形成在其端部保持在一起的柔性条，以便每个柔性条上携带至少一个探头；以及根据柔性板表面模制可变形材料的步骤，所述柔性板设置在所述涡流探头的对面。
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