JP2011521219A - ターボジェットエンジンのディスクの周状の凹所の表面をフーコー電流を使用してチェックするためのプローブ - Google Patents

Abstract

本発明は、ターボジェットエンジンのディスク（１）に形成された周状の凹所（２）の表面をフーコー電流を使用してチェックするためのプローブ（６）に関する。プローブは、支承部（８）に取り付けられたロッド（７）と、ロッド（７）の動きに追従し、チェックを実行すべく前記周状の凹所（２）に挿入される第１のマルチ素子センサ（９）と、第２のマルチ素子センサ（９）とを含む。２つのマルチ素子センサ（９）が、背中合わせに配置され、プローブ（６）のロッド（７）が、２つのマルチ素子センサ（９）を前記凹所（２）に挿入すべく自身の軸を中心にして回転するように取り付けられている。

Description

本発明は、ターボジェットのディスクの周溝の表面の異常および不均一を渦電流によって検査するためのプローブに関する。

ターボジェットのディスクの周溝は、一連の羽根を受け入れるように意図されており、ターボジェットの運転時に、特に凹状の角張った形状の面（以下では、溝の「側面」と称する）において、高水準の応力に曝される。結果として、この種の溝は、きわめて規則的な検査を必要とする。側面へのアクセス性が良好でないことから、それらの表面の状態を、渦電流による検査を実行することによって確認することが、一般的な実務である。この種の検査は、調査対象の表面を、電磁界を生じさせることによって検査対象の部位に渦電流を生じさせるセンサが装備されたプローブによって走査することからなる。実務においては、通常は、部品が回転させられる一方で、プローブは、支持部に固定されたままである。溝の表面が異常を有する場合、渦電流束が変化し、センサが変化に対応する電気信号を生成する。信号の振幅が、検出された表面の異常の大きさに比例している。しかしながら、この比例が忠実なままであるように保証するために、検査対象の表面と渦電流プローブとの間の接触を、常に維持する必要がある。

単一素子のセンサを軸部の端部に取り付けて構成され、軸部を軸部の支持部によってターボジェットのディスクの軸方向および半径方向に沿って動かすことができるシュープローブが、すでに知られている。この形式のプローブでは、プローブを検査対象の輪郭に沿って段階的に動かす必要があり、溝の全表面を走査するために、プローブをディスクの軸方向に動かすごとに、ディスクまたはプローブを回転運動させる必要がある。単一素子のセンサが、溝に挿入され、検査対象の表面に接触させられ、次いで部品が完全に１回転させられ、溝の全周が帯状に検査される。次いで、この作業が数回、検査対象の表面における単一素子のセンサの位置をその都度変えつつ繰り返され、溝の表面全体が走査される。単一素子のセンサが非対称であるため、溝の一方の側面を検査した後で、反対側を検査するためにセンサを回転させる必要がある。溝の表面状態の評価を可能にする結果が、単一素子のセンサを使用して実行される種々の測定の結果を増加させることによって得られる。

溝の表面の全体の検査に必要な測定の回数を少なくするために、プローブの単一素子のセンサを、溝の一方の側面の輪郭に有利に一致する形状のマルチ素子センサで置き換えることが、提案されている。これにより、溝全体を、わずか２回の作業（溝の各々の側面について１回転ずつ、２回の作業の間でセンサの向きを変える）で検査することができる。

これら２つのシステムは、いくつかの欠点を有している。多数回の測定および計算、ならびにセンサを検査対象の表面に当接して位置させることの困難性が、結果の精度を低下させている。さらに、知られているシステムが溝の片面のみの検査を可能にしているかぎりにおいて、軸部の曲がりに関係した問題が時間とともに現れ、マルチ素子センサが検査対象の表面に対して良好に向けられなくなることで、測定結果が誤ったものになる。

本発明は、特に、マルチ素子センサを有するプローブの改善に関する。

本発明は、ターボジェットのディスクの周溝の表面の渦電流検査に必要な作業の回数を抑えることを提案する。本発明の他の目的は、プローブを溝の内側に良好に配置できるようにすることにある。結果として、本発明は、検査の時間を顕著に短縮し、結果の精度を向上させる役に立つ。

第１に、本発明は、ターボジェットのディスクに形成された周溝の表面の渦電流モニタリングを行うために、支持部に取り付けられた軸部と、軸部と一緒に動くように束縛され、検査を実行すべく前記周溝に挿入されるように意図された第１のマルチ素子センサとを備えているプローブであって、第２のマルチ素子センサをさらに備えており、２つのマルチ素子センサが背中合わせに配置され、前記軸部が、２つのマルチ素子センサを前記溝に挿入できるよう、自身の軸を中心にして枢動するように取り付けられていることを特徴とするプローブを提供する。

各々のマルチ素子センサが、溝のそれぞれの側面に接触する。これらのマルチ素子センサは、検査対象の表面の損傷の程度に対応する高周波信号をもたらす複数の素子を備えている。これらの信号が、リアルタイムで取得され、デジタル渦電流発生器が、それらの送信、受信、および変調に使用される。次いで、これらの信号が、作業者による解釈を可能にするために、ソフトウェア処理によって画像に変換される。

背中合わせに配置された２つのマルチ素子センサからなる組は、当然ながら、溝への入り口の幅よりも大きい幅を有する。プローブを溝に挿入できるよう、軸部が、例えばボール摺動路およびばねのシステムによって支持部に回転可能に取り付けられる。

有利には、２つのマルチ素子センサが、マルチ素子センサと対向する検査対象の表面との間の良好な接触をもたらすために、反対の方向に弾性的に付勢されている。

好ましくは、少なくとも１つのばねが、２つのマルチ素子センサの間に介装されている。

本発明の好ましい提供形態によれば、各々のマルチ素子センサが、検査対象の溝の面の輪郭に一致する形状である。

本発明の別の好ましい提供形態によれば、２つのマルチ素子センサが、背中合わせに保持され、摺動機構によって軸部に接続されている。

第２に、本発明は、ターボジェットのディスクに形成された周溝の表面の渦電流検査を、上述したようなプローブによって行うための方法であって：
ａ）２つのセンサをセンサの共通の軸がディスクの軸に垂直に延びるようにして溝の開口に位置合わせするステップと、
ｂ）２つのマルチ素子センサが前記溝に挿入されるように、プローブを溝の内部に向かってディスクの半径方向に動かすステップと、
ｃ）マルチ素子センサが検査対象の溝の側面に接するように、軸部を９０°の角度だけ回転させるステップと、
ｄ）周溝の全表面を走査するステップとを含むことを特徴とする方法を提供する。

有利には、ステップｄ）において、プローブが動かぬままであって、ディスクが、３６０°の角度だけ回転させられる。

本発明によれば、プローブのただ１回の走査の回転で、すべてのデータを取得することが可能である。溝の２つの側面が、２つのマルチ素子センサによって同時に検査される。さらに、背中合わせに配置された２つのセンサの間に配置された１つ以上の戻しばねによって、マルチ素子センサとディスクとの間に良好な接触を維持することができる。検査の作業の数を少なくすることによって、本発明のプローブは、測定結果への人的要因の影響を少なくし、誤差の恐れを少なくする。さらに、本発明は、プローブと溝の側面との間に良好な接触をもたらすことによって、測定結果を正確にすることができる。最後に、検査対象の形状へのアクセスが良好でないにもかかわらず、背中合わせに配置されたセンサの間の自動的かつ自発的な平衡ゆえに、センサと検査対象の表面との間の接触が失われることになりかねない軸部の曲がりの現象を、防止することができる。

本発明を限定するものではない例として提示される以下の実施形態の説明を検討することで、本発明がよりよく理解され、本発明の利点がさらに明らかになる。説明においては、添付の図面が参照される。

ターボジェットのディスクの周溝の一部分の断面図であり、本発明のプローブが挿入されて図示されている。 周溝の表面を検査するための本発明の方法の連続する工程を示している。 周溝の表面を検査するための本発明の方法の連続する工程を示している。 周溝の表面を検査するための本発明の方法の連続する工程を示している。

図１は、一連の羽根を収容するための周溝２が機械加工されているターボジェットのディスク１の一部分を示している。溝は、軸Ａ−Ａを中心とする実質的に円柱形の中央面４と、凹環状の２つの側面３とを有している。溝２は、軸方向に測定される幅Ｌ_１の環状の開口５を介して、外へと開いている。開口５の幅Ｌ_１は、軸方向に測定され、すなわち側面３の間で測定される溝２の最大幅Ｌ_２よりも小さい。

本発明のプローブを、図１を参照して説明する。プローブ６が、軸部７、支持部８、および２つのマルチ素子センサ９によって構成されている。矢印ｆ_１、ｆ_２、およびｆ_３が、図示されていないボール摺動路およびばねによって決定される軸部７の自由度を表わしている。これらの自由度は、ターボジェットのディスクの基準系を参照して以下のように確立される。詳しくは、矢印ｆ_１が、ディスクの軸に沿って動かされる軸部に相当し、矢印ｆ_２が、半径方向に動かされる軸部に相当する一方で、ｆ_３は、ディスク１の半径の方向に延びる自身の軸ｙ−ｙ’を中心にして回転する軸部を指している。軸部７の反対端に、背中合わせに配置された２つのマルチ素子センサ９が、軸部の軸ｙ−ｙ’を中心にして対称に取り付けられている。２つのセンサの対称性は、プローブ６の自分自身での平衡に貢献し、軸部の曲がりという現象を回避して、センサ９と溝の検査対象の面３との間の接触を良好に維持できるようにする。各々のセンサ９は、接触部１０および取り付け部１１によって構成されている。接触部１０は、走査対象の側面３の輪郭に実質的に一致する輪郭を有している。図１に示されるように、接触部１０は、接触相手の表面の損傷の程度に対応する高周波信号をもたらす複数の素子１２を有している。取り付け部１１は、センサ９を軸部７に対して取り付けるための手段を受けるように意図されている。図１において、センサ９は、２つの戻しばね１３を介して軸部７に接続されている。２つのセンサ９を、軸部７の軸ｙ−ｙ’に垂直な平面内で背中合わせに保つために、摺動ガイド１４も設けられている。このガイド１４は、それぞれのセンサ９の取り付け部１１に形成された穴１５において摺動する２本の棒によって構成されており、２つのセンサ９の穴１５が、互いに一直線に配置されている。

上述のプローブによって実現される渦電流検査方法を、図２Ａから図２Ｃを参照して以下で説明する。

図２Ａは、検査すべき表面状態を有する溝２が形成されてなるターボジェットのディスク１を示している。プローブ６が、プローブの軸が周溝２の中央面に位置するまで、方向ｆ_１に動かされる。次いで、プローブは、背中合わせに配置された２つのセンサ９が両方とも溝２の開口に面して位置し、２つのセンサ９の共通の軸ｘ−ｘ’がディスクの軸Ａ−Ａに垂直になるように、矢印ｆ_３の方向に回転させられる。

次いで、図２Ｂに示されるように、プローブ６の２つのセンサ９が、軸部７を半径方向ｆ_２に動かすことによって、溝２に挿入される。

図２Ｃが、センサ９が溝２の側面３に当接して位置していることを示している。この目的で、軸部７が、２つのセンサの共通の軸ｘ−ｘ’がターボジェットのディスク１の軸Ａ−Ａに平行になるように、自身の軸ｙ−ｙ’を中心にして９０°の角度だけ回転させられる。軸部７が回転するとき、センサ９は、ディスク１の軸Ａ−Ａ上に正しく位置するよりも先に、溝２の側面３に当接する。この瞬間から、センサ９が最終的な位置に達するまで、戻しばね１３が、センサ９を溝２の側面３に押し当てつつ圧縮される。戻しばねが、センサ９と溝２の表面３との間の良好な接触の維持に貢献し、したがって、表面の損傷の程度に正確に比例する電気信号の取得に貢献する。

図２Ｃの矢印Ｂは、溝２の走査の作業を示している。好ましくは、プローブ６が動かぬように保たれる一方で、ターボジェットのディスク１が、自身の軸Ａ−Ａを中心にして回転する。

溝２を周状に走査する際に、両方のセンサ９が、溝２の側面３の損傷の程度に比例するそれぞれの高周波信号をもたらす。これらの信号が、後にフィルタ処理され、得られた結果を表わす作業者による使用に適した画像の形態で、画面に表示される。

Claims (7)

1. ターボジェットのディスク（１）に形成された周溝（２）の表面の渦電流モニタリングを行うために、支持部（８）に取り付けられた軸部（７）と、軸部（７）と一緒に動くように束縛され、検査を実行すべく前記周溝（２）に挿入されるように意図された第１のマルチ素子センサ（９）とを備えているプローブ（６）であって、第２のマルチ素子センサ（９）をさらに備えており、２つのマルチ素子センサ（９）が背中合わせに配置され、前記軸部（７）が、２つのマルチ素子センサ（９）を前記溝（２）に挿入できるよう、自身の軸（ｙ−ｙ’）を中心にして枢動するように取り付けられていることを特徴とする、プローブ。
2. ２つのマルチ素子センサ（９）が、マルチ素子センサ（９）と対向する検査対象の表面（３）との間の良好な接触をもたらすために、反対の方向に弾性的に付勢されていることを特徴とする、請求項１に記載のプローブ。
3. 少なくとも１つのばね（１３）が、２つのマルチ素子センサ（９）の間に介装されていることを特徴とする、請求項２に記載のプローブ。
4. 各々のマルチ素子センサ（９）が、検査対象の溝（２）の面（３）の輪郭に一致する形状であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のプローブ。
5. ２つのマルチ素子センサ（９）が、背中合わせに保持され、摺動機構（１４）によって軸部（７）に接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のプローブ。
6. ターボジェットのディスク（１）に形成された周溝（２）の表面の渦電流検査を、請求項１に記載のプローブ（６）によって行う方法であって、
   ａ）２つのセンサ（９）をセンサの共通の軸（ｘ−ｘ’）がディスク（１）の軸（Ａ−Ａ）に垂直に延びるようにして溝の開口（５）に位置合わせするステップと、
   ｂ）２つのマルチ素子センサ（９）が前記溝（２）に挿入されるように、プローブ（６）を溝（２）の内部に向かって半径方向（ｆ_２）に動かすステップと、
   ｃ）マルチ素子センサ（９）が検査対象の溝（２）の側面（３）に接するように、軸部（７）を９０°の角度だけ回転させるステップと、
   ｄ）周溝（２）の全表面を走査するステップとを含むことを特徴とする、方法。
7. ステップｄ）において、プローブ（６）が動かぬままであって、ディスク（１）が、３６０°の角度だけ回転させられることを特徴とする、請求項６に記載の方法。

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