JP2002139477A - 構成要素を検査する方法及び装置 - Google Patents

構成要素を検査する方法及び装置

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JP2002139477A JP2001225351A JP2001225351A JP2002139477A JP 2002139477 A JP2002139477 A JP 2002139477A JP 2001225351 A JP2001225351 A JP 2001225351A JP 2001225351 A JP2001225351 A JP 2001225351A JP 2002139477 A JP2002139477 A JP 2002139477A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 傷（１４）が存在するか否かを判定するため
に導電性構成要素（１０）のあらかじめ選択された領域
（１６）を検査する方法。 【解決手段】 この方法は、構成要素（１０）のあらか
じめ選択された領域（１６）を覆うように渦電流素子
（２２）を永久的に装着する工程と、渦電流素子（２
２）を作動させて、構成要素（１０）に近接して交番磁
界を発生する工程とを含む。構成要素（１０）に近接し
て形成される二次磁界により発生する電気信号を渦電流
素子（２２）を使用して検出し、検出された電気信号を
基準信号と比較して、検出された信号が基準信号と異な
るか否かを判定する。その差は構成要素（１０）に傷
（１４）が存在することを示す。この方法を実行するた
めの検査装置（１２）も開示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、渦電流検
査に関し、特に渦電流素子が永久的に装着された構成要
素に関する。
【０００２】
【従来の技術】渦電流検査は、航空機のアルミニウム製
燃料タンクなどの導電性構成要素の傷を検出する目的で
一般に使用されている。この種の検査においては、検査
すべき構成要素において渦電流を誘導するために電磁誘
導を使用する。一般に、１つ以上のコイルを有するプロ
ーブを使用して交番磁界を発生させ、その交番磁界が構
成要素中に渦電流を誘導する。構成要素に傷がある場
合、渦電流の流れが変わる。変化した渦電流は２次磁界
に変化を発生させるので、その変化をプローブにより検
出する。プローブは変化した２次磁界に応答して電気信
号を発生する。電気信号の振幅と位相は通常、傷の大き
さに比例する。
【０００３】先に述べた通り、従来は検査を実行するた
めに１つ以上のコイルを有するプローブを使用してい
た。プローブは検査すべき面に隣接して配置された。航
空機の翼の内部の燃料タンクを形成する隔壁などの構成
要素の内面を検査するためにプローブを使用する場合、
プローブをその面に隣接して配置するために構造を分解
する必要があった。構造の複雑さの程度にもよるが、分
解、検査とその後の再組み立てには数時間、数日、数週
間又はそれ以上の月日を要する場合もある。この期間
中、構造を利用することは不可能である。
【０００４】更に、それらの作業を実行するために必要
な人件費も高いと考えられる。従って、複雑な構造を分
解せずに構造の内面の渦電流検査を実行する方法及び装
置が求められている。
【０００５】
【発明の概要】本発明のいくつかの特徴の中で、導電性
構成要素のあらかじめ選択された領域を検査して、その
領域に傷が存在するか否かを判定する方法を提供するこ
とに注目できるであろう。この方法は、構成要素のあら
かじめ選択された領域を覆うように渦電流素子を永久的
に装着する工程と、渦電流素子を作動させて、構成要素
に近接して交番磁界を発生させることにより、構成要素
中に渦電流を誘導する工程とから成る。渦電流により構
成要素に近接して形成される２次磁界により発生する電
気信号を渦電流素子により検出し、検出された電気信号
を基準信号と比較して、検出された信号が基準信号と異
なるか否かを判定する。その差は、構成要素に傷が存在
することを示す。
【０００６】別の面においては、検査装置を構成要素に
設置する本発明の方法は、渦電流素子を構成要素に永久
的に装着する工程と、構成要素に導管を取り付ける工程
とから成る。渦電流素子を遠隔場所にある渦電流検査機
器に選択的に接続するために、渦電流素子にリード線を
取り付け、導管に通す。
【０００７】更に別の面によれば、本発明は、導電性構
成要素のあらかじめ選択された領域における傷を検出す
る検査装置を含む。装置は、構成要素のあらかじめ選択
された領域を覆うような大きさ及び形状に形成された基
板を含む。基板は、基板を構成要素のあらかじめ選択さ
れた領域に取り付けるための接着剤を含む。更に、装置
は、基板上に装着され、構成要素の傷を検出するために
あらかじめ選択された領域の少なくとも一部を覆うよう
な大きさ及び形状に形成された１次渦電流素子を含む。
【０００８】本発明の更に別の面は、検査すべく選択さ
れた領域を有する導電性構成要素と、構成要素の選択さ
れた領域における傷を検出する装置との組み合わせを含
む。装置は、構成要素の、検査すべく選択された領域を
覆うように装着された基板と、基板の選択された領域に
おける傷を検出するために選択された領域の少なくとも
一部を覆うように基板上に装着された１次渦電流素子と
を具備する。
【０００９】本発明のその他の特徴は以下の説明により
一部は明白になり、一部は指摘されるであろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】図面のいくつかの図を通して、同
じ図中符号は対応する部分を指示する。
【００１１】そこで図面、特に図１を参照すると、航空
機の燃料タンクを形成するために使用される隔壁の一部
である導電性構成要素が図中符号１０により全体的に示
されている。構成要素１０はあらゆる点で従来通りの構
成であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１２】図１に更に示すように、構成要素１０のあ
らかじめ選択された領域１６における傷（例えば、亀裂
１４）を検出するために、検査装置（全体を１２で示
す）が構成要素１０に装着されている。図１では構成要
素１０のごく一部分が検査装置１２で覆われているだけ
であるが、構成要素の重要な部分ごとに又は特に障害を
引き起こしやすい部分に検査装置を配置できることは当
業者には理解されるであろう。更に、構成要素１０全体
（又は渦電流検査により検査可能である構成要素の各部
分）を検査装置１２で覆っても、本発明の範囲から逸脱
することにはならないであろう。
【００１３】図２に示すように、検査装置１２は、構成
要素１０のあらかじめ選択された領域１６を覆うような
大きさと形状に形成された基板２０を含む。好ましい実
施例の基板２０は幅が約１２．５mm、長さが約１１２．
５mmの矩形であるが、基板２０を他の大きさや形状にし
ても本発明の範囲から逸脱することにはならないであろ
う。更に、好ましい実施例の基板２０は、構成要素１０
のあらかじめ選択された領域１６に基板を貼り付けるた
めに背面に接着剤が塗布されたKaptonテープのシートで
あるが、他の材料から基板を製造しても本発明の範囲か
ら逸脱することにはならないであろう。Kaptonは、デラ
ウェア州ウィルミントンのE.I. du Pontde Nemours and
Companyの合衆国連邦登録商標である。あるいは、基板
２０を構成要素１０に取り付けるために別個の接着テー
プ（図示せず）を使用しても良い。
【００１４】数個の渦電流コイル２４から構成される、
全体を図中符号２２で示す１次渦電流素子が基板２０に
装着されている（図２）。好ましい実施例の１次渦電流
素子２２は重なり合う３個のコイルをそれぞれ含む９列
のコイルにより形成されるコイルのアレイを有するが、
１次コイル２４の数及びパターンが異なっていても、本
発明の範囲から逸脱することにはならないであろう。好
ましい実施例の各コイルは幅が約０．７５mm、長さが約
４２．５mmの矩形であるが、コイルの大きさ及び形状を
変えても本発明の範囲から逸脱することにはならないで
あろう。すなわち、好ましい実施例の１次渦電流素子２
２は、構成要素の傷を検出するために、少なくともあら
かじめ選択された領域１６の一部を覆うような大きさと
形状に形成されている。更に、好ましい実施例の各列の
コイル２４は互いに約７．５mmずつ重なり合っている。
好ましい実施例のコイルは銅製であり、従来通りのフォ
トリソグラフィプロセスによって基板にエッチングされ
ているが、コイルを別の材料から製造したり、他のプロ
セスによって形成したりしても、本発明の範囲から逸脱
することにはならないであろう。
【００１５】更に図２に示すように、複数の渦電流コイ
ル２８から構成される基準渦電流素子２６が基板２０上
の、１次渦電流コイル２４の最も下方の列の下に装着さ
れている。当業者には理解されるであろうが、１次渦電
流素子２２と基準渦電流素子２６は共に基板２０により
構成要素１０から離間されているので、これらの要素は
基板からほぼ等しく一定の距離（すなわち、基板の厚さ
に相当する距離）をおいて構成要素から離間しているこ
とになる。好ましい実施例の基準渦電流素子２６は、検
査のためにあらかじめ選択された領域１６の外に位置す
る構成要素１０の基準領域３０（図１）を覆うように配
置された２つの離間したコイル２８を有するが、基準コ
イルの数及びパターンを変えても、本発明の範囲から逸
脱することにはならないであろう。基準渦電流素子２６
の位置は、傷のない構成要素１０の部分に対応する基準
信号を得るように設定されるのが好ましい。あるいは、
公称信号を発生するコイルについて１次渦電流コイル２
４を走査しても良く、そのコイルを基準コイルとして使
用できると考えられる。すなわち、状況によっては、あ
らかじめ選択された領域１６の外ではなく、領域１６内
に基準素子を配置しても良い。
【００１６】図２に示すように、それぞれの１次渦電流
コイル２４と基準渦電流コイル２８には計測用リード線
３２が接続している。これらのリード線３２は束ねられ
ており、技師が１次渦電流素子２２及び基準渦電流素子
２６を選択的に従来の渦電流機器（図３に全体を図中符
号４０で示す）に接続操作することができるように配置
された電気コネクタ３６に至る保護チューブ又は導管３
４に通されている。好ましい一実施例では、保護チュー
ブ３４は外径が約５mmの円筒形のチューブであるが、チ
ューブ３４を他の形状にしても、本発明の範囲から逸脱
することにはならないであろう。更に、一実施例では、
保護チューブ３４は適切な従来の接着剤によって構成要
素に取り付けられているが、他の手段によってチューブ
３４を構成要素に取り付けても、本発明の範囲から逸脱
することにはならないであろう。保護チューブ３４を受
け入れるために、構成要素１０の応力の少ない領域に穴
及び／又は溝又はその他の開口を形成しても良い。更
に、保護チューブ３４及び構成要素１０内部に汚染物質
が侵入するのを防止するために、適切な従来のシーラン
トによってチューブ３４の端部を密封しても良い。ま
た、リード線３２を操作できるように、保護チューブ３
４の側面に開口を形成しても良い。
【００１７】当業者には理解されるであろうが、傷（例
えば、亀裂１４）の有無を判定するために、上記の検査
装置１２を使用して導電性構成要素１０のあらかじめ選
択された領域１６を検査できる。まず、構成要素１０の
あらかじめ選択された領域１６の上に１次渦電流素子２
２を永久的に装着する。あらかじめ選択された領域を試
験するときには、コネクタ３６を使用して従来の渦電流
機器４０を要素２２に接続する。渦電流機器４０は１次
渦電流素子２２を作動させ、構成要素１０に近接して交
番磁界を発生させることにより、構成要素内に渦電流を
誘導する。当業者には理解されるであろうが、１次渦電
流素子２２は渦電流により構成要素１０に近接して形成
される２次磁界により発生する電気信号を検出する。検
出された電気信号を基準信号と比較して、検出された信
号が基準信号と異なるか否かを判定する。そのような差
異は、構成要素１０における傷１４の存在を指示する。
【００１８】図３に示すように、傷がない場合には、１
次コイル（例えば、コイル４２、４４）により受信され
る電気信号は基準コイル２８により受信される基準信号
と等しい。すなわち、渦電流機器４０の対応する表示部
４６でコイル４２のインピーダンスを基準コイル２８の
インピーダンスと比較したとき、その差は０である。同
様に、渦電流機器４０の対応する表示部４８でコイル４
４のインピーダンスを基準コイル２８のインピーダンス
と比較した場合にも、その差は０であるが、亀裂１４の
ような傷が図４に示すような長さまで成長すると、表示
部４６は１次コイル４２と基準コイル２８のインピーダ
ンスの差を示すようになる。傷の長さはコイル４４の下
方までは伸びていないため、これに対応する表示部４８
の読みは０になっている。亀裂が図５に示すように長く
なると、表示部４６と表示部４８は共にそれぞれ対応す
るコイルのインピーダンスの差を示す。すなわち、先に
説明した検査装置１２及び方法を使用すれば、どのよう
な傷であっても、その場所と長さを検出できるのであ
る。
【００１９】本発明又はその好ましい実施例の要素を表
す場合、その要素が１つ以上存在することを意味し、ま
た挙げられている要素以外に追加の要素が存在してもよ
い。
【００２０】本発明の範囲を逸脱せずに上記の構成にお
いて様々は変更を実施できるであろうと考えられるた
め、以上の説明に含まれる又は添付の図面に示されるあ
らゆる事項は単なる例であり、限定的な意味を持たない
と解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の検査装置を有する構成要素の部分斜
視図。
【図２】 本発明の検査装置の正面図。
【図３】 検査装置及び傷を持たない構成要素に対する
渦電流装置からの応答を示す概略図。
【図４】 検査装置及び小さな傷を有する構成要素の場
合の応答を示す概略図。
【図５】 検査装置及びより大きな傷を有する構成要素
の場合の応答を示す概略図。
【符号の説明】
１０…導電性構成要素、１２…検査装置、１４…亀裂、
１６…あらかじめ選択された領域、２０…基板、２２…
１次渦電流素子、２４…渦電流コイル、２６…基準渦電
流素子、２８…基準コイル、３２…計測用リード線、３
４…保護チューブ、４０…渦電流機器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ジェームズ・バッジンジャー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、バーン ト・ヒルズ、ケリー・メドウ・ロード、12 番 (72)発明者 カーチス・ウェイン・ローズ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、メカニ ックビル、フィッチ・ロード、80番 (72)発明者 ポール・ピーター・ストリジェク アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、スプリング・ブロッサム・レー ン、501番 Ｆターム(参考） 2G053 AA11 AB21 BA02 BA15 BA22 BB11 BC02 BC14 CA03 CA17 DA01 DA10

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性構成要素（１０）に傷（１４）が
    存在するか否かを判定するために導電性構成要素（１
    ０）のあらかじめ選択された領域（１６）を検査する方
    法において、 前記導電性構成要素（１０）のあらかじめ選択された領
    域（１６）を覆うように渦電流素子（２２）を永久的に
    装着する工程と、 前記渦電流素子（２２）を作動させて前記導電性構成要
    素（１０）に近接して交番磁界を発生することにより、
    前記導電性構成要素（１０）中に渦電流を誘導する工程
    と、 渦電流により前記導電性構成要素（１０）に近接して形
    成される２次磁界によって発生する電気信号を前記渦電
    流素子（２２）によって検出する工程と、 検出された電気信号を基準信号と比較して、検出された
    信号が基準信号と異なるか否かを判定することにより、
    前記導電性構成要素（１０）における傷（１４）の有無
    を示す工程とから成る方法。
  2. 【請求項２】 導電性構成要素（１０）に傷（１４）が
    存在するか否かを判定するために導電性構成要素（１
    ０）のあらかじめ選択された領域（１６）を検査するた
    めに検査装置（１２）を導電性構成要素（１０）上に設
    置する方法において、 前記導電性構成要素（１０）のあらかじめ選択された領
    域（１６）を覆うように渦電流素子（２２）を永久的に
    装着する工程と、 前記導電性構成要素（１０）に導管（３４）を取り付け
    る工程と、 前記渦電流素子（２２）を遠隔場所にある渦電流検査機
    器（４０）に選択的に接続するために、前記渦電流素子
    （２２）にリード線（３２）を取り付ける工程と、 前記リード線（３２）を前記導管（３４）に通す工程と
    から成る方法。
  3. 【請求項３】 前記導管（３４）を受け入れるために前
    記導電性構成要素（１０）に開口を形成する工程と、 前記導管（３４）を前記開口内に位置決めする工程とを
    更に含む請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記導管（３４）を汚染物質が通過する
    のを防止するために前記導管（３４）を密封する工程を
    更に含む請求項２記載の方法。
  5. 【請求項５】 導電性構成要素（１０）のあらかじめ選
    択された領域（１６）における傷（１４）を検出する検
    査装置（１２）において、 前記導電性構成要素（１０）のあらかじめ選択された領
    域（１６）を覆うような大きさ及び形状に形成され、前
    記導電性構成要素（１０）のあらかじめ選択された領域
    （１６）を覆うように取り付けるために接着剤を含む基
    板（２０）と、 前記基板（２０）上に装着され、前記導電性構成要素
    （１０）における傷（１４）を検出するために前記あら
    かじめ選択された領域（１６）の少なくとも一部を覆う
    ような大きさ及び形状に形成される１次渦電流素子（２
    ２）とを具備する検査装置（１２）。
  6. 【請求項６】 前記基板（２０）上に前記１次渦電流素
    子（２２）に隣接して装着され、前記導電性構成要素
    （１０）の傷（１４）のない部分に対応する基準信号を
    得るための基準渦電流素子（２６）を更に具備する請求
    項５記載の検査装置（１２）。
  7. 【請求項７】 検査すべく選択された領域（１６）を有
    する導電性構成要素（１０）と、前記導電性構成要素
    （１０）の前記選択された領域（１６）における傷（１
    ４）を検出する装置（１２）との組み合わせにおいて、
    前記装置（１２）が、 前記導電性構成要素（１０）の前記検査すべく選択され
    た領域（１６）を覆うように装着される基板（２０）
    と、 前記選択された領域（１６）における傷（１４）を検出
    するために、前記基板（２０）上の、前記選択された領
    域（１６）の少なくとも一部を覆うように装着される１
    次渦電流素子（２２）とを具備する、組み合わせ。
  8. 【請求項８】 前記装置（１２）は、前記基板（２０）
    上に前記１次渦電流素子（２２）に隣接して装着され、
    前記導電性構成要素（１０）の傷（１４）のない部分に
    対応する基準信号を得るための基準渦電流素子（２６）
    を含む請求項７記載の組み合わせ。
  9. 【請求項９】 前記基準渦電流素子（２６）は、前記検
    査すべく選択された領域の外に位置する前記導電性構成
    要素（１０）の基準領域に配置される請求項８記載の組
    み合わせ。
  10. 【請求項１０】 前記１次渦電流素子（２２）は、前記
    基板（２０）上の前記選択された領域（１６）のほぼ全
    てを覆うように装着された複数の１次渦電流コイル（２
    ４）を具備する請求項７記載の組み合わせ。
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