JP2013142697A - トランスデューサーアセンブリを操作する工具及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンパイロンを取り外さずに走査可能かつ走査経路の精度および再現性を高めることができる工具を提供する。
【解決手段】トランスデューサーアセンブリを操作する工具１０は、ハンドル端１６からトランスデューサーアセンブリ２０、２２を離隔するシャフト１２を有する。工具１０は、トランスデューサーアセンブリ２０、２２が円弧状の走査経路に送信可能に接続されるとともにこの走査経路を辿ることができるようにトランスデューサーアセンブリ２０、２２を回動可能に取り付ける。工具１０は、検査される部品の縁を辿るガイド部材２４を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、トランスデューサーアセンブリを操作するのに適した工具、及びトランスデューサーアセンブリを操作する方法に関する。

超音波検査を用いて、部品の内部、溶着部の内部及び複合材料の内部等の、機材の非可視エリアを解析することができる。このタイプの非破壊検査は音波の反射を利用して、音波の反射を利用しなければ検査過程において部品を破壊せずに検出することが非常に困難であろう欠陥部及び特徴部を検出する。超音波検査は、航空宇宙分野における、製造時の材料の完全性及び整備中の部品の完全性を検査する一般的な技法である。

航空機等のアセンブリ内の部品が非破壊検査を用いて検査される場合、場合によっては、部品の特定の部分にアクセスするのにアセンブリを部分的に分解する必要がある。部品の場所と部品を検査するやり方とが、必要とされる分解の程度を決定し得る。例えば、航空機の前方エンジンパイロンマウントが、超音波検査スキャナーを用いて損傷を解析され得るよく知られた部品である。そのようなマウントは概して、平行な横並びの配置で位置決めされている複数の板状のラグからなり、各ラグは、エンジンパイロンをマウントに連結する共通の取付けリンクを受け入れる穴を有する。検査の際、超音波トランスデューサーがラグのうちの１つ又は複数のラグの主面にわたって移動して亀裂等を検出する。しかしながら、前方エンジンパイロンマウントの主面にアクセスするには、エンジンパイロンを取り外す必要があり、このことが整備時間及び複雑さに悪影響を及ぼす。

本出願は、トランスデューサーアセンブリを操作する工具に関する。この工具は、把持端からトランスデューサーアセンブリを離隔するシャフトを有する。この工具は、トランスデューサーアセンブリが円弧状の走査経路に送信可能に接続されるとともに走査経路を辿ることができるようにトランスデューサーアセンブリを回動可能に取り付ける。この工具は、検査される部品の縁を辿るガイド部材を備える。

本発明の第１の態様は、トランスデューサーアセンブリを操作する工具を提供する。前記トランスデューサーアセンブリは、使用の際に解析信号を放射する放射面を有する。この工具は、トランスデューサー受入れ部分に連結された細長いシャフトを備えても良い。トランスデューサー受入れ部分は、トランスデューサーアセンブリに回動可能に連結されるように構成することができる。この工具は、ガイド部材を備えても良い。ガイド部材は、使用の際にトランスデューサーアセンブリの放射面を越えて突出するように構成することができる。したがって、本発明の実施の形態による工具を用いて、手によってアクセスすることが困難な円弧状の走査面に沿ってトランスデューサーアセンブリを操作することができる。トランスデューサーアセンブリは、工具を移動させる際に走査面に送信可能に接続されたままであるように工具の回りを旋回することができる。ガイド部材を用いて、走査経路の精度及び再現性を高めるように縁を辿るようにしても良い。

上記ガイド部材は、トランスデューサーアセンブリが複数の異なる角度位置にある場合に放射面を越えて突出するように構成しても良い。このことが、異なる円弧及び勾配を走査する場合がある際にこの工具の有用性を高めることができる。

上記トランスデューサー受入れ部分は、トランスデューサーアセンブリのそれぞれの対向する両側に回動可能に連結されるように構成されている第１のアーム及び第２のアームを含んでも良い。

上記アームは概ね平坦であり、トランスデューサーの回動軸に対して直交するように位置しても良い。このことによって、側面が小型化した工具を提供することができる。

上記工具は、トランスデューサーアセンブリを形成するようにトランスデューサーに送信可能に接続されるように構成されているシューを含んでも良い。このシューは、このシューが回動軸の回りを旋回することができるようにこの工具のトランスデューサー受入れ部分に回動可能に連結されるように構成することができる。

上記放射面は凹状外形を有しても良い。

上記工具はトランスデューサーアセンブリと組み合わせても良い。

上記トランスデューサーアセンブリは超音波トランスデューサーアセンブリであっても良い。上記解析信号は超音波であっても良い。

上記工具は手によって操作されるように構成することができ、例えば、シャフトの遠位部分にハンドルを設けるか、又はシャフトの遠位部分がハンドルを画定するようにしても良い。

本発明の更なる態様は、部品の非破壊検査時のトランスデューサーアセンブリ用のマニピュレーターとしての、第１の態様に記載の工具の使用を提供する。

本発明の更なる態様は、トランスデューサーアセンブリを操作する方法を提供する。この方法は、第１の態様に記載の工具を準備することを含んでも良い。この方法は、ガイド部材が部品のガイド面に隣接するか又は接触するとともにトランスデューサーアセンブリが部品の走査面に送信可能に接続されるように工具を位置決めすることを含んでも良い。この方法は、ガイド部材がガイド面に隣接したままか又は接触したままであるように走査面に沿ってトランスデューサーアセンブリを移動させることを含んでも良い。

上記方法は、トランスデューサーアセンブリのトランスデューサーをトランスデューサーアセンブリのシュー内の異なる位置に移動させることを含んでも良い。

上記方法は、工具を工具の長手方向軸Ｌの回りに１８０度回転させることと、ガイド部材が部品の第２のガイド面に隣接するか又は接触するとともにトランスデューサーアセンブリが部品の走査面に送信可能に接続されるように工具を位置決めすることとを含んでも良い。

上記走査面を円弧状としても良い。

上記走査面は幅狭のリセス内に位置しても良い。

上記トランスデューサーアセンブリは、超音波トランスデューサーアセンブリであっても良い。

ここで、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。

航空機の既知の前方エンジンパイロンマウントを示す図である。 本発明の一実施形態による工具の平面図である。 図２の工具の側面図である。 トランスデューサーアセンブリが取り付けられている図２の工具の側面図である。 図４の工具の正面図である。 工具を用いる方法を示す図である。

図１は、航空機１００の、「パイロンマウント」１０２と呼ばれる既知の前方エンジンパイロンマウント／取付け部を含む部分を示す。パイロンマウント１０２は航空機１００の前桁１０４に取り付けられており、平行な横並びの配置で位置決めされている４つの板状のラグ１０２ａ〜１０２ｄからなる。各ラグ１０２ａ〜１０２ｄは、エンジンパイロン（図示せず）をマウント１０２に連結することができる共通の取付けリンク（図示せず）を受け入れる側穴１０４ｄを有する。

経時により、亀裂又は他の損傷がパイロンマウント１０２内に生じる可能性があり、非破壊検査によって損傷を検査することが望ましく、例えば、超音波検査を用いてマウント用ラグ１０２ａ〜１０２ｄの状態を解析することができる。

マウント１０２の主面Ｍにわたって超音波トランスデューサーを移動させることが知られている。しかしながら、これにはエンジンパイロンの取外しが必要である。本発明者は、超音波検査を用いて損傷を検査するために、代わりに各ラグ１０２ａ〜１０２ｄを縁面に沿って走査すること（図６を参照のこと）ができることを見出した。しかしながら、１つの問題は、縁面の上側領域及び／又は下側領域が隣接の部品に起因してアクセスしにくいことである。このことは、多くの航空機に当てはまるが、エアバス社製のＡ３４０型機、Ａ５００型機及びＡ６００型機の航空機に関して特に問題となる。同様の問題が、幅狭のリセス、すなわち、使用者がトランスデューサーを手に保持して走査面にわたって移動させることが困難であるようなサイズ及び／又は構成になっているリセス内の表面を走査しようと試みる場合に存在する。そのようなリセスは、走査面に隣接する部品によって形成されている可能性がある。

図２〜図５を参照すると、本発明の実施形態による工具１０が示されている。工具１０は、幅狭のリセス内にある表面に沿って超音波トランスデューサー又は他の非破壊検査用トランスデューサーを使用者が移動させることを可能にするように構成されている。工具１０の有効長、すなわち、トランスデューサーから把持端までの距離は、任意の適した長さ、例えば、少なくとも２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ、１２５ｍｍ若しくは１５０ｍｍ、及び／又は１ｍ、７５０ｍｍ、５００ｍｍ、２５０ｍｍ、１５０ｍｍ若しくは１００ｍｍ未満であるものとすることができる。

工具１０は、トランスデューサー受入れ部分１４に取り付けられている第１の端と、ハンドル１６を任意選択的に設けることができる第２の端とを有する細長いシャフト１２を備える。シャフト１２は、長さが１０ｍｍ〜１５０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜７５ｍｍであるものとすることができる。シャフトは、ばね鋼等の任意の適した材料から形成することができ、任意の適した形状及び構造を有することができる。

図示の実施形態では、トランスデューサー２２は、超音波をシュー２０を介して対象物特徴部に対して送受信することができるようにシューに送信可能に接続されている。トランスデューサー２２は、シュー２０の有無にかかわらず、簡潔のために本明細書では「トランスデューサーアセンブリ」と呼ばれる。工具１０は、任意の適したトランスデューサーアセンブリ２０、２２とともに用いることができる。

図示の実施形態では、トランスデューサー２０は、オリンパスＮＤＴ社によって部品番号Ｕ８３３０５８９で市販されている素子プローブ等の８ｍｍ×８ｍｍ１６素子プローブである。

シューは、本実施形態では１秒あたり２３３０メートルの音速を有するプラスチック材料から形成され、図５に示されているように、トランスデューサー２２よりも幅広のリセス２０ａを含み、したがって、様々な側位置にトランスデューサー２２を受け入れることができる。トランスデューサー２２の位置をシュー２０内に固定するために、リセス２０ａにねじ込むことができるねじ等の固定部材２０ｂ、２０ｃが設けられる。

トランスデューサー受入れ部分１４が、超音波トランスデューサー２２に回動可能に連結されるように構成されている。図示の実施形態では、トランスデューサー受入れ部分１４は、シャフト１２の長手方向軸Ｌに対して概ね平行に延びる一対の細長いアーム１４ａ、１４ｂを含む。アーム１４ａ、１４ｂは、ばね鋼等の任意の適した材料から形成することができる。アーム１４ａ、１４ｂは、間に受入れスペースＳを画定するようにシャフト１２の長手方向軸Ｌの対向する両側に位置している。受入れスペースＳは、トランスデューサーアセンブリ２０、２２を受け入れるようなサイズになっており、図示の実施形態では１９ｍｍ幅であるが、任意の適したサイズとすることができる。

回動連結部材１８ａ、１８ｂが、各アーム１４ａ、１４ｂの自由端に向いて設けられている。連結部材１８ａ、１８ｂは、トランスデューサーアセンブリ２０、２２が回りを回動することができる軸Ｔを画定している。図示の実施形態では、回動連結部材は一対の穴１８ａ、１８ｂであり、それぞれが、超音波トランスデューサー２２が位置するシュー２０から延びている突起を受け入れるように構成されている。しかしながら、他の実施形態では、連結部材１８ａ、１８ｂは任意の適したやり方でトランスデューサーアセンブリ２０、２２に連結することができ、例えば、連結部材１８ａ、１８ｂは突起を含むことができ、及び／又は代替的にトランスデューサー２２に直接取り付けるように構成することができる。

図示の実施形態では、アーム１４ａ、１４ｂは概ね矩形であり、それぞれが２つの概ね平坦かつ平行な主面を有する。各主面によって画定されている一般平面が、トランスデューサーが回りを回動することができる軸Ｔに対して概ね直交している。そのように構成されている薄い平坦なアーム１４ａ、１４ｂの組合せにより、アクセスすることが困難な表面、例えば幅狭のリセス内の表面を走査する場合に有用な、側面が小型化した工具１０が得られる。

トランスデューサーアセンブリ２０、２２は、使用の際に超音波を放射する表面を含み、この表面は「放射面２０ａ」と呼ばれる。放射面２０ａは、走査するように構成されている表面に合致する外形になっているものとすることができる。したがって、Ａ３４０型機、Ａ５００型機又はＡ６００型機のパイロンマウント１０２の円弧状領域を走査するように構成されているトランスデューサーアセンブリ２０、２２の放射面２０ａは、少なくとも７６．２ｍｍの曲率半径を有する側面が凹状の外形を有することができる。「円弧状」とは、走査経路のピッチ又は勾配がこの走査経路の長さに沿って変わることを意味し、例えば、円弧は使用者に対して凸状若しくは凹状であるものとすることができるか、又はそれらの組合せとすることができる。本発明は、任意のそのような構造部、例えば補助翼、方向舵又は昇降機取付けラグとともに用いることができる。

工具１０はまた、「放射面２０ａ」を越えて突出するガイド部材２４を備える。ガイド部材２４は、軸Ｔの方向にトランスデューサーアセンブリ２０、２２に対して位置決め固定されており、そのため、縁又は溝を辿る経路に沿ってトランスデューサーアセンブリ２０、２２をガイドするのに用いることができる。好ましくは、ガイド部材２４は、使用の際に放射面２０ａに重ならないように配置される、すなわち、ガイド部材２４は、放射面２０ａに隣接するか又は軸Ｔに沿って放射面２０ａから離隔しており、このことは、ガイド部材２４がガイド面に隣接するか又は接触するとともに放射面２０ａ全体が走査面に接続することができることを意味する。

図示の実施形態では、ガイド部材２４は、アーム１４ｂの概ねディスク形状の延長部であり、ガイド部材２４の中心は、トランスデューサーアセンブリ２０、２２が回りを回動することができる軸Ｔと概ね同軸であるように位置決めされている。ガイド部材２４は、ガイド部材２４の周縁が放射面２０ａを越えて突出するように径方向に延びている。したがって、ガイド部材２４は、トランスデューサーアセンブリ２０、２２の円弧の２７０度の回転全体にわたって機能し、このことは、円弧状の表面を走査する場合に有利であり得る。さらに、工具１０はこの工具１０の長手方向軸Ｌ回りに１８０度回転して、トランスデューサーアセンブリ２０、２２のガイド方向を変える、すなわち、左側縁から右側縁に変えることによって、工具１０の有用性を高めることができる。

他の実施形態では、ガイド部材２４は、トランスデューサーアセンブリ２０、２２が１つ又は複数の回動位置にある場合に放射面２０ａを越えて突出する任意の適した形態をとることができ、例えば、ガイド部材２４は、概ね「Ｔ」字形状とすることができ、「Ｔ」字の側部突起部がシャフト１２の長手方向軸Ｌとトランスデューサーアセンブリ２０、２２の回動軸Ｔとの双方に対して概ね直交に延びるように側面を向けることができる。いくつかの実施形態では、軸Ｔからガイド部材２４の遠位縁までの距離は、受入れスペースＳの幅の少なくとも２５％、４０％又は５０％とすることができ、幅は軸Ｔに対して平行である。

図５は、本発明の実施形態による工具１０を用いてパイロンマウント１０２を走査する方法を示す。図示のように、工具１０を、ガイド部材２４がパイロンマウント１０２の第１のラグ１０２ｃのガイド面に当たるように位置決めし、トランスデューサー２２が、ガイド部材２４に対して最も近い位置にあるようにシュー２０内に位置決めされているとともに固定されている状態で、トランスデューサーアセンブリ２０、２２をラグ１０２ｃの縁の一方の側の走査経路Ｐに沿って移動させる。

トランスデューサー２２を、ガイド部材２４から最も遠い位置にあるとともにラグ１０２ｃの縁の対向側の走査経路Ｐ２に沿って移動させるようにシュー２０内に位置決めするとともに固定することができる。

図示のように、工具をこの工具の長手方向軸Ｌ回りに１８０度回転させる（１０’として図示）ことができるため、ラグ１０２ｄの縁を同様のやり方で走査することができる。

したがって、本発明の実施形態による工具を用いて、手によってアクセスすることが困難な円弧状の走査面に沿ってトランスデューサーアセンブリを操作することができる。トランスデューサーアセンブリは、工具を移動させる際に走査面に送信可能に接続されたままであるように工具の回りを旋回することができる。ガイド部材を用いて、ガイド部材を用いなければ使用者からの距離によって低下する可能性がある、走査経路の精度及び再現性を高めるように縁を辿ることができる。

本発明を、１つ又は複数の好ましい実施形態を参照して上述したが、添付の特許請求の範囲において規定されるような本発明の範囲から逸脱することなく様々な変形又は変更を行うことができることが理解されるであろう。

Claims (18)

1. トランスデューサーアセンブリを操作する工具であって、
   前記トランスデューサーアセンブリは、使用の際に解析信号を放射する放射面を有し、
   該工具は、
   前記トランスデューサーアセンブリに回動可能に連結されるように構成されているトランスデューサー受入れ部分に連結された細長いシャフトと、
   使用の際に前記トランスデューサーアセンブリの前記放射面を越えて突出するように構成されているガイド部材とを備える、トランスデューサーアセンブリを操作する工具。
2. 前記ガイド部材は、前記トランスデューサーアセンブリが複数の異なる角度位置にある場合に前記放射面を越えて突出するように構成されている、請求項１に記載の工具。
3. 前記トランスデューサー受入れ部分は、前記トランスデューサーアセンブリのそれぞれの対向する両側に回動可能に連結されるように構成されている第１のアーム及び第２のアームを含む、請求項１又は２に記載の工具。
4. 前記アームは概ね平坦であり、前記トランスデューサーの回動軸に対して直交するように位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の工具。
5. 前記トランスデューサーアセンブリを形成するように前記トランスデューサーに送信可能に接続されるように構成されているシューを含み、該シューは、該シューが前記回動軸の回りを旋回することができるように前記工具の前記トランスデューサー受入れ部分に回動可能に連結されるように構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の工具。
6. 前記放射面は凹状外形を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具。
7. 前記トランスデューサーアセンブリと組み合わさった、請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具。
8. 前記トランスデューサーアセンブリは超音波トランスデューサーアセンブリであり、前記解析信号は超音波である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の工具。
9. ハンドルを備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の工具。
10. 部品の非破壊検査時のトランスデューサーアセンブリ用のマニピュレーターとしての、請求項１〜９のいずれか一項に記載の工具の使用。
11. トランスデューサーアセンブリを操作する方法であって、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の工具を準備することと、
    前記ガイド部材が前記部品のガイド面に隣接するか又は接触するとともに前記トランスデューサーアセンブリが前記部品の走査面に送信可能に接続されるように前記工具を位置決めすることと、
    前記ガイド部材が前記ガイド面に隣接したままか又は接触したままであるように前記走査面に沿って前記トランスデューサーアセンブリを移動させることと、
    を含む、トランスデューサーアセンブリを操作する方法。
12. 前記トランスデューサーアセンブリの前記トランスデューサーを前記トランスデューサーアセンブリの前記シュー内の異なる位置に移動させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記工具を該工具の長手方向軸Ｌ回りに１８０度回転させることと、前記ガイド部材が前記部品の第２のガイド面に隣接するか又は接触するとともに前記トランスデューサーアセンブリが前記部品の走査面に送信可能に接続されるように前記工具を位置決めすることとを含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記走査面は円弧状である、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記走査面は幅狭のリセス内に位置している、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記トランスデューサーアセンブリは超音波トランスデューサーアセンブリである、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 図２〜図５を参照して実質的に本明細書に記載されている工具。
18. 図６を参照して実質的に本明細書に記載されている使用及び方法。

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