JP2013190284A - 羽根車の欠陥検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構成簡単で検査に時間を要さず、複雑形状の羽根車の各羽根のピンホール欠陥を確実に検出することができる。
【解決手段】鋳造された羽根車Ｗの被検査羽根２Ａに隣接する羽根２Ｂにスポット光（４）を照射し、当該羽根２Ｂの表面２４上で拡散された光を被検査羽根２Ａの裏面２２全面に入射させて、当該被検査羽根２Ａの表面２１からの出射光４１の有無によって被検査羽根２Ａにおけるピンホール欠陥２３の有無を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明はタービンホイール等の羽根車の特にピンホール欠陥を検査するのに適した羽根車の欠陥検査方法に関するものである。

特許文献１には被検査体に生じたピンホール欠陥を検査する方法が示されており、ここでは、光源から発したスポット光を、回転するポリゴンミラーに入射させて走査光とし、当該走査光を直接あるいはレンズを介して被検査体に入射させて、被検査体の各部を逐次検査するようにしている。

特開平７−１９０９５４

しかし、上記走査光による検査は被検査体の各部を逐次検査していくものであるために時間を要するという問題があるとともに、スポット光を走査光に変換するための機器等が必要であるため構成が複雑であるという問題があった。加えて、羽根車のような複雑な構造体の各羽根を検査対象としてそのピンホール欠陥を検査しようとすると、隣接した羽根に遮られて各羽根の全面を走査するのが困難な場合がある。

そこで、例えば図２に示すようにスポット光５の円形光束を拡径して、羽根車としてのタービンホイールＷの被検査羽根２Ａの全面を一度に照射し、この際のピンホール欠陥２３からの射出光５１をカメラ３で検出する方法が考えられるが、円形スポット光５の光束径を複雑形状の羽根２Ａ全体をカバーできる大きさとする必要があるため、羽根２Ａに当たらない余分な光がカメラ３に直接入射してピンホール欠陥２３からの相対的に弱い射出光５１が検出できないという問題を生じる。なお、図２中、１はタービンホイールＷのシャフト、符号２はシャフト周囲に形成された羽根である。

本発明はこのような課題を解決するもので、構成簡単で検査に時間を要さず、複雑形状の羽根車の各羽根のピンホール欠陥を確実に検出することが可能な羽根車の欠陥検査方法を提供することを目的とする。

本発明の羽根車の欠陥検査方法では、鋳造された羽根車（Ｗ）の被検査羽根（２Ａ）に隣接する羽根（２Ｂ）にスポット光（４）を照射し、当該羽根（２Ｂ）の面（２４）上で拡散された光を前記被検査羽根（２Ａ）の一面（２２）全面に入射させて、当該被検査羽根（２Ａ）の他面（２１）からの出射光（４１）の有無によって前記被検査羽根（２Ａ）におけるピンホール欠陥（２３）の有無を判定する。

本発明において、隣接する羽根に照射されたスポット光は、鋳造による細かい凹凸のある梨地状の羽根面で反射散乱され拡散光となって被検査羽根の一面全面に入射する。被検査羽根の一部にピンホール欠陥があると、拡散光の一部がこのピンホール欠陥を通過して被検査羽根の他面から出射する。したがって、被検査羽根の他面からの出射光の有無をカメラで撮像する等によって被検査羽根におけるピンホール欠陥の有無を確実に検出することができる。

本発明によれば、スポット光を走査する必要が無いから光走査のための機器が不要で構成が簡素化される上に、走査に要する時間を必要としないから速やかな検査が可能である。また、隣接する羽根面で反射散乱された拡散光は複雑な形状の被検査羽根の一面全面に効率的に入射する一方、被検査羽根にピンホール欠陥がある場合以外は出射光を生じないから、余分な光によってピンホール欠陥からの相対的に弱い射出光が検出できないという問題も生じない。

なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の羽根車の欠陥検査方法によれば、検査に時間を要さず、複雑形状の羽根車の各羽根のピンホール欠陥を確実に検出することができる。

本発明方法の一例を示す、タービンホイールの側面図である。 従来方法の一例を示す、タービンホイールの側面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１には、羽根車としてのタービンホイールの、各羽根に生じたピンホール欠陥を検査する本発明方法の一例を示す。図１はタービンホイールＷの側面図であり、シャフト１の外周に一定間隔で複雑形状に湾曲する多数の羽根２が形成されている。このようなタービンホイールＷは精密鋳造によって製造されている。なお、図１は羽根２Ａを被検査羽根としてこれに生じたピンホール欠陥を検査する場合を示している。

図１より明らかなように、被検査羽根２Ａの表面２１に対向させてその画像を取得するカメラ３が設けられている。そして、被検査羽根２Ａの裏面２２に対向する、隣接する羽根２Ｂの表面２４に、図略のレーザ光源から一定径の円形スポット光４を照射する。なお、レーザ光源としては市販のレーザポインタ等を使用することができる。

羽根２Ｂの表面２４に照射されたスポット光４は、細かい凹凸のある梨地状の羽根２Ｂの表面２４で反射散乱され拡散光（図１の斜線部）となって被検査羽根２Ａの裏面２２全面に入射する。そして、被検査羽根２Ａの一部にピンホール欠陥２３があると、拡散光の一部４１がこのピンホール欠陥２３を通過して被検査羽根２Ａの表面２１から出射しカメラ３に入射する。このようにして、被検査羽根２Ａの表面２１をカメラ３で撮像して、当該表面２１からの出射光４１の有無によって被検査羽根２Ａにおけるピンホール欠陥２３の有無を確実に検出することができる。なお、スポット光４を照射する羽根２Ｂの表面２４は、図１に示すように凸面となっていた方が被検査羽根２Ａの裏面２２全面に拡散光を入射させやすい点で有利である。

この場合、羽根２Ｂの表面２４で反射された拡散光は色々な方向へ反射される光成分を含むため、被検査羽根２Ａのピンホール欠陥２３がスポット光４の反射領域４２からの放射線方向からある程度外れた方向で当該羽根２Ａを貫通していても、カメラ３方向への出射光４１が生じて、確実にピンホール欠陥２３の有無を検出することができる。

また、拡散光はスポット光４の反射領域４２から拡散して複雑な形状の被検査羽根２Ａの裏面２２全面に効率的に入射する一方、被検査羽根２Ａにピンホール欠陥２３がある場合以外はカメラ３方向へ向かう出射光４１を生じないから、余分な光がカメラ３に入射してピンホール欠陥２３からの相対的に弱い射出光４１が検出できないという問題は生じない。

発明者の実験によると分解能５００万画素のＣＣＤカメラ３を使用して、０．３ｍｍ厚の被検査羽根２Ａに生じた５０μｍ程度のピンホール欠陥２３を確実かつ良好に検出することができた。

２Ａ…被検査羽根、２１…表面（他面）、２２…裏面（一面）、２３…ピンホール欠陥、２Ｂ…隣接する羽根、２４…表面（面）、４…スポット光、４１…出射光、Ｗ…羽根車。

Claims (1)

1. 鋳造された羽根車の被検査羽根に隣接する羽根にスポット光を照射し、当該羽根の面上で拡散された光を前記被検査羽根の一面全面に入射させて、当該被検査羽根の他面からの出射光の有無によって前記被検査羽根におけるピンホール欠陥の有無を判定することを特徴とする羽根車の欠陥検査方法。

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