JP2016524164A - 導電性部品の表面を検査する装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、導電性部品の表面を検査するための装置（１００；５００）であって、装置は、装置が挿入される検査対象表面に対してプローブを適用するための適用手段とともに、装置の凸状表面上に配置された複数の渦電流プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）を有し、装置は、プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）が、装置の縦方向（Ｌ）に互いに並んで延在する可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）上に固定されており、前記適用手段は、前記縦方向（Ｌ）に沿って圧縮されると縦方向に対して直角の膨張を生じる変形可能材料（４９０）を備え、前記膨張は、表面に対してプローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）を適用するように前記ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）を変形させることを特徴とする、装置に関する。

Description

本発明は、機械部品、特にたとえばタービンエンジンなどのエンジン部品、さらに特には孔を含む部品を検査する技術の分野に存する。

多くのエンジン部品は重要であり、これらが破裂すると、たとえば航空機などのシステム全体に対して重大な影響を及ぼす可能性がある。

本発明は具体的には、ただし限定的ではないが、孔が開けられた部品に関する。様々な形状、具体的には中間軸を有する長尺形状であってもよいこのような孔は、欠陥、すなわち部品の破裂の開始点の役割を果たす可能性のある表面の粗さを含む可能性がある。

このような欠陥は、たとえば放電加工（ＥＤＭ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）を用いることで孔が加工されている間、さもなければたとえばエンジン内で部品が使用されている間に、出現する可能性がある。

多くの状況において、このような欠陥の存在によって生じるリスクがないことを保証するために、部品を検査する必要がある。このような検査は、新しい部品、またはすでに使用されてきた部品のいずれに対して行われてもよい。

周知の検査技術の１つは、磁場によって誘発された電流を測定することによって、物質が連続的であると確認することにある、渦電流法である。

このような方法は、一般的に複数の渦電流プローブまたは点を有する高性能測定装置を使用して、実行される。バネまたはブラシを有する関節型金属アーム上に実装されるこのような装置が知られているが、これらは壊れやすく、これにより第一の問題を構成する。

さらに、このようなプローブシステムの構造は一般的に、孔の中間軸の曲率を考慮に入れるために、システムが最初に設計されたときの孔の形状と異なる形状の孔に注意を向けるときはいつでも修正の必要がある。このように、アームまたはブラシの位置決めおよび長さの修正が必要であるが、これは複雑で高額である。さらに、ロボットまたは複雑な位置決め工具で、自動プロトコルを使用しながらこのような装置を位置決めすることは、非常に困難である。

最後に、任意の孔およびその開口部またはその末端の両方に対する観察を完了するために、しばしばプローブを変更する必要がある。具体的には、孔の開口部または末端でプローブのシステムを案内することは特に厄介であり、これらの難しい領域向けの専用プローブを使用することが好ましい。

最後に、既存のシステムは実行するのが複雑であり、異なる孔のため、または単一のタイプの孔のみのために設計される必要がある複数の装置のため、過剰に高額である。

本発明は、これらの困難を解決しようとするものである。

これらの困難を解決するために、導電性部品の表面、具体的には孔の内表面を検査するための装置が提案され、装置は、装置が挿入される検査対象表面に対してプローブを適用するための適用手段とともに、装置の凸状表面上に配置された複数の導電性部品を有し、装置は、プローブが、装置の縦方向に互いに並んで延在する可撓性ストリップ上に固定されており、前記適用手段は、前記縦方向に沿って圧縮されると縦方向に対して直角の膨張を生じる変形可能材料を備え、前記膨張は、表面に対してプローブを適用するように前記ストリップを変形させることを、特徴とする。

この装置によって、はるかに使いやすく、多くの状況に適応可能な、そして製造および使用するのに堅牢かつ安価な工具が、利用可能となる。その各々のためのバネを有するそれぞれの金属アームを使用する必要がない限り、工具上に配置される渦電流プローブの数は多くてもよい。

プローブはロボットによって操作されてもよく、適用される表面にプローブが適応するやり方のため、測定は完全に満足のいくものである。

当該表面は、具体的には孔の内表面で構成されるが、しかしながらその他の表面を検査するために装置が使用可能である。一般的なやり方では、この装置を用いると、装置はほとんどの構成に適応可能なので、１つ以上の特定用途のために多数のプローブを開発する必要はない。具体的には、孔の表面を検査するとき、装置は一般的に、孔の主表面のみならず、その端壁およびその開口部も検査することを可能にし、これにより改善された観察視野を提供する。最後に、検査に必要とされる時間が短縮される。

実施形態に応じて、可撓性ストリップはフレキシブルプリント回路であり、これは安価であり、または可撓性金属ストリップであるので、有利である。変形可能材料は、シリコーンまたはその他いずれの変形可能材料であってもよい。

有利な実施形態において、変形可能材料は、２つの圧縮部品の間で縦方向に配置され、２つの部品のうちの１つに固定されて第二の部品に対して摺動可能なケーブルを使用することによって、変形可能材料の縦方向圧縮が得られる。特定の実施形態において、縦方向の圧縮はアバットメントによって制限されることが、提案される。

有利なことに、前記凸状表面は、装置の円形または楕円形の外周である。これにより、装置の外周が適応するようになっている孔を検査できるようにする。

このような構成において、装置は、装置の外周に少なくとも１つの追加セットの可撓性ストリップを含み、ストリップは、孔の壁に対して直角にプローブを案内するため、または孔に出入りする装置の渦電流プローブを保護するために、装置から外側へ圧縮される。こうして装置は、装置が検査される孔に挿抜されているときに損傷するのを回避するように、渦電流プローブを保護する。

装置は、「ガイド」と称される２つのこのような追加セットの可撓性ストリップを、１つは前記複数の渦電流プローブの上流に、もう１つは前記複数の渦電流プローブの下流に、含んでもよい。ガイドアセンブリの可撓性ストリップは好ましくは、壁に対して適用されるときにプローブを担持する可撓性ストリップによって印加される圧力よりも大きい圧力を、壁に対して印加する。

本発明はまた、先に記載されたような装置を製造する方法であって、ストリップごとに少なくとも１つのプローブを担持するように、その末端においてまとめられた可撓性ストリップを形成するように、可撓性プレートにスリットを形成するステップと、渦電流プローブの反対側にある可撓性プレートの面に対して変形可能材料を成形するステップと、を備える方法も、提供する。この製造方法は、実行するには特に簡単で実用的であり、本発明の恩恵のうちの１つを構成する。

本発明は、図面を参照して以下に記載される。

検査される孔を含む部品を示す図である。 本発明の原理による、図１の部品の孔を検査するために開発された検査装置を示す図である。 このような検査装置を製造するステップを示す図である。 後続の製造ステップを示す図である。 図３および図４に示されるステップを実行した後に得られる、図２の検査装置の中央アセンブリを示す図である。 動作中の同じアセンブリを示す図である。

図１を参照すると、図の右側に軸１１を有し、楕円形断面および曲線軸の長尺孔１２を含む、検査用部品、具体的にはディスク１０が見られる。今までは、このような孔を検査するために複数の渦電流プローブ工具を使用する必要があった。残念ながら、このような工具は壊れやすく高額であり、このため扱いづらかった。さらに、問題の部品は極端に重要であるので、孔は特に注意深く検査される必要がある。

この時点で、その末端はいずれも部品の面において開放しているので孔１２は２つの開口部を有することが観察されるが、しかしながら同様に１つの開口部しか有していない孔を検査する必要がある場合も多い。

図２は、孔１２の欠陥を探すように設計された検査装置１００を示す。装置は長尺形状であり、その末端に固定されたヘッド１２０を有する可撓性駆動鞘１１０を備え、このヘッドは複数の要素で構成されている。より正確には、ヘッドは、鞘１１０から始まり装置の自由端に向かって：「ガイド」１２１と称される、圧縮において可撓性の第一アセンブリ；可撓性接続部１２２；検査装置の機能コア１２３を構成する、圧縮において可撓性の可調整アセンブリ；第二可撓性接続部１２４；および圧縮において可撓性であって「ガイド」１２５と称される第二アセンブリ、を備える。円錐形の先端１２６が装置を終端させる。ガイド１２１および１２５が有利だとしてもこれらが本発明を実行するために完全に必須ではないことは、理解されるべきである。

機能コアに関しては、機能コアの動作を支配する概念は新規であり、従来の装置と比較して、やはり関連する検査時間を短縮しながら、検査用の表面に対して適用可能な渦電流プローブの数を増やすことができるようにする。

図３は、図２に示される種類の検査装置を製造するプロセスのステップを示す。長方形のフレキシブルプリント回路プレート３００は、互いに平行な、そしてこの例ではプレートの長尺寸法と平行な、スリット３１０、３１１、３１２、．．．を備えて形成されている。一例として、各スリットは、プレート３００の中央２／３にわたって長さ方向に延在する。プレートは、プレート３００の中央２／３の外側の非スリット材料によって互いに保持されるストリップ３２０、３１２、３２２、．．．を画定するように、互いに等距離で離間している。２つの隣り合うスリットの間には、互いに等しい距離で、これらに沿って中間に、スリットが作られる前または後のいずれかに渦電流プローブ３２０、３３１、３３２が所定位置に置かれる。各プローブには、それぞれの電気接続部３４０、３４１、３４２、．．．が設けられる。

図４は、検査装置を製造する後続のステップを示す。プレート３００は、プローブが外側を向くように、および変形可能材料４９０が成形によってその形状に適合するためにその２つの開口部のうちの１つを通じて円筒の内部に注入または投入されることが可能なように、スリットと平行な軸の周りに円筒４００となるように巻かれる。

変形可能材料４９０の注入または投入に先立って、プローブの電気接続部３４０、３４１、３４２、．．．は、その第二開口部を通じて円筒を出るように配置される。ピン４１０は、注入または投入された材料の途中に円筒穴を残すように、円筒の中心に配置される。端壁４２０もまた、第二開口部を通じて円筒から変形可能材料４９０が逃げるのを防止するのに役立つ。最後に、結束工具４３０（または外部成形工具）は、変形可能材料４９０が堆積されている間に軸方向に分解するのを防止するため、ストリップを包囲する。工具は好ましくは、そのためにプローブが製造される検査対象の孔と同じ形状を有し、好ましくは孔よりもわずかに小さい寸法を有する。

図示される円筒は円形底部の上にあるが、楕円形若しくは何か別の形状の底部を有する円筒も使用可能であることは、理解されるべきである。

本文献の最後に述べられるように、図示される例はこのような閉じた円筒形に関連するものの、プレート３００は必ずしも閉じた円筒の形を取る形状でなくてもよく、いずれにせよ凸状円筒の形状を取るように変形し、その中で成形が行われる。

特定の実施形態において、図４のアセンブリは、構造の上流および下流の開口部を画定する２つの支持体（図示せず）上に図３のプレートを配置することによって、作られる。鞘または粘着テープは、支持体上にプリント回路を保持してこれらの開口部に必要な封止を提供するのに、役立つ。特定の実施形態において、ピン４１０は２つの支持体を揃えるために使用される。この実施形態において、一旦円筒が形成されてしまうと、これは２つの成形母材の中に挿入されるが、その一方は中央の円筒軸（ピン４１０に対応）であり、他方は外囲い（結束工具４３０に対応）である。いずれの成形母材もテフロン（登録商標）などの非成形物質で被覆されており、これは噴霧によって、またはシート状に堆積することによって、得られる。テフロンシートはまた、外囲いとプリント回路との間に間隙を残すこともできるようにする。たとえばシリコーンストッパなどのストッパ（端壁４２０に対応）は、円筒の開口部のうちの１つを塞ぐために所定位置に置かれるが、それにもかかわらずこれを通じてプローブ用の電気接続ワイヤが引き出される。

変形可能物質４９０は、部分的にまたは完全に円筒４００の容積を満たすようなやり方で、注入または投入される。

一旦変形可能材料４９０が注入または投入され、凝結を完了してしまうと、結束４３０およびピン４１０は取り外される。結束は、変形可能物質４９０が変形することなく円筒４００の形状を取れるようにしており、ピン４１０は、変形可能物質４９０の中で、装置の一端から他端まで中心円筒穴を形成する役割を果たしている。

図５は、その製造における後のステップでの装置を示す。ケーブル５１０は、装置の中心に形成された穴の中に挿入されており、これは円筒４００の中で成形された変形可能物質４９０に対して押圧するための位置になるように円筒４００の開口部のうちの１つの中に配置された押さえ部品５２０に、一端を介して固定される。必要であれば、押さえ部品５２０は、たとえば粘着テープまたは円筒の末端に配置された鞘を用いて、円筒４００に固定される。ケーブル５１０は、やはり変形可能物質４９０に対して支承され、必要であれば、たとえば粘着テープまたは円筒の末端に配置された鞘を使用して円筒４００に固定された、保持部品５３０を通じてまたはその横のいずれかで、他方の開口部を介して円筒４００を離れる。

一例として、押さえ部品および保持部品５２０および５３０は、成形に先立って円筒４００の形状のプレート３００を保持するために使用される、支持体であってもよい。その他の解決策も可能であり、これら２つの部品が可能性のある様々な瞬間に構造に挿入されることも可能である。図４に示されるような端壁４２０は、保持される；しかしながら特定の実施形態において、必要であれば、変形可能物質４９０が成形された後に、これは除去されてもよい。

ケーブル５１０は具体的には、押さえ部品５２０上に圧着されてもよい。さらに、ケーブル５１０は、ケーブル管（図示せず）およびアバットメントワッシャ（図示せず）によって構成される対によって形成されたアバットメントによって制限される、ストロークを有してもよい。このような実施形態において、ケーブル５１０は、押さえ部品５２０と同じ高さで始まって、ケーブルが牽引力を受けていないときに、保持部品５３０の出口から任意の距離で終端する、管の中に挿入される。ケーブル５１０および管は、変形可能物質４９０および保持部品５３０に対する並進運動のため、互いに固定されている。アバットメントワッシャは、保持部品５３０から出るときにケーブルを包囲して、これが動けるようにするが、しかし管の運動は防止する。こうして、牽引力がケーブル５１０に印加されるとき、そのストロークは、ワッシャにぶつかる管によって妨害される。

図６に示されるように、保持部品５３０の横で、ケーブル５１０は、押さえ部品５２０を引くことによって作用する牽引力を受ける可能性がある。するとケーブル５１０に対する牽引力は、円筒４００内に成形された変形可能物質４９０に対する押さえ部品の間に縦方向圧力（方向Ｌ）を生じる。保持部品４３０の機能は変形可能材料を保持することであり、これはその後、縦方向に圧縮される。これは変形可能材料が円筒の壁に当接する結果であり、ストリップ３２０、３２１、３２２、．．．が径方向に膨張できるようにし、ストリップは湾曲して、互いにばらばらになる。

好ましくは、保持部品および押さえ部品５３０および５２０は、渦電流プローブ３３０、３３１、３３２、．．．に対して、および接続部に成形された変形可能物質４９０の固まりに対して対称的に配置されているので、変形可能物質の最大膨張は、装置が使用されているときに、プローブが、検査されてその中に装置が挿入される孔の壁に対して押圧されるように、プローブ３３０、３３１、３３２、．．．を担持する円筒の外周に沿って行われる。ケーブルのストロークの長さは、使用中に円筒の外周に付与されることが可能な最大膨張を、ひいては渦電流プローブ３３０、３３１、３３２、．．．に印加される圧力を、決定する。検査される孔に応じてプローブの試験を行うことによって、この長さを画定することが提案される。

変形可能物質４９０を方向Ｌに対して直角な平面内で膨張させる目的のため、その他の縦方向圧縮システムも使用可能であることは、理解されるべきである。

圧縮は、人間のオペレータまたはロボットによって、制御ステーション（図示せず）から制御される。

図２に示される構造に戻ると、ガイド１２１および１２５は、当然ながら渦電流プローブおよびその電気接続部を省略しながら、図４から図６に示されるものと同じ原理を用いて、機能コア１２３と同じやり方で作られてもよい。しかしながらガイド１２１および１２５では、フレキシブルプリント回路の圧縮は、ケーブル５１０の第二末端を固定することによって、またはケーブル以外の手段による圧縮を設定することによって、アセンブリ上で最終的に画定されてもよい。圧縮はまた、孔の正確な寸法を考慮に入れるため、検査される孔を作るときに調整されることも、可能である。

これは機能コア１２３を用いるときとは異なっており、装置が検査用の孔の中に挿入された後に、ケーブル５１０が圧縮の度合いを制御ステーションから制御できるようにする。この件について、機能コア１２３および電気接続部３４０、３４１、３４２、．．．のケーブル５１０が可撓性駆動鞘１１０の中の制御ステーションにもたらされることは、理解されるべきである。

本発明は、記載された実施形態に限定されるものではなく、請求項の範囲に含まれるいずれの変形例にも及ぶ。

具体的には、特に検査される表面が孔の閉鎖部分を構成していない場合に、装置の閉鎖外周の周りに渦電流プローブを配置する必要はない。

したがって、プレート３００を成形して半円形または半楕円形の底部を有する円筒にし、これにより、たとえば平面であることができ、好ましくは変形可能ではない余剰部品によって閉鎖された形状で、凸状の表面を構成しながら、本発明の原理を使用することが可能である。変形可能物質（シリコーン）はその後、プレート３００および余剰部品によって形成された空洞内で成形される。このため、ストリップを変形させる効果は、半円または半楕円のみにわたって発生する。

上記コメントとは無関係に、本発明を実現するために、プローブが等距離である必要性も、これらが凸状表面上に均一に分布する必要性もなく、またストリップのすべてが同じ幅である必要もないこともまた、理解されるべきである。

Claims (11)

1. 導電性部品の表面を検査するための装置（１００；５００）であって、装置は、装置が挿入される検査対象表面に対してプローブを適用するための適用手段とともに、装置の凸状表面上に配置された複数の渦電流プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）を有し、装置は、プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）が、装置の縦方向（Ｌ）に互いに並んで延在する可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）上に固定されており、前記適用手段は、前記縦方向（Ｌ）に沿って圧縮されると縦方向に対して直角の膨張を生じる変形可能材料（４９０）を備え、前記膨張は、表面に対してプローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）を適用するように前記ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）を変形させることを特徴とする、装置。
2. 可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）がフレキシブルプリント回路である、請求項１に記載の装置。
3. 可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）が可撓性金属ストリップである、請求項１に記載の装置。
4. 変形可能材料（４９０）がシリコーンである、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 変形可能材料（４９０）が２つの圧縮部品（５２０、５３０）の間で縦方向に配置され、２つの部品のうちの１つ（５２０）に固定されて第二の部品（５３０）に対して摺動可能なケーブル（５１０）を使用することによって、変形可能材料（４９０）の縦方向圧縮が得られる、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 縦方向の圧縮がアバットメントによって制限される、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記凸状表面が装置の外周である、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 装置が、装置の外周に少なくとも１つの追加セットの可撓性ストリップ（１２１、１２５）をさらに含み、ストリップが、孔の壁に対して直角にプローブを案内するため、または孔に出入りする装置の渦電流プローブを保護するために、装置から外向きに圧縮される、請求項７に記載の装置。
9. ２つのこのような追加セットの可撓性ストリップ（１２１、１２５）を、１つは前記複数の渦電流プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）の上流に、もう１つは前記複数の渦電流プローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）の下流にさらに含む、請求項８に記載の装置。
10. ガイドアセンブリ（１２１、１２５）の可撓性ストリップが、壁に対して適用されるときにプローブ（３３０、３３１、３３２、．．．）を担持する可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）によって印加される圧力よりも大きい圧力を、壁に対して印加する、請求項８または９に記載の装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置を製造する方法であって、ストリップごとに少なくとも１つのプローブを担持するように、その端末においてまとめられた可撓性ストリップ（３２０、３２１、３２２、．．．）を形成するように、可撓性プレートにスリット（３１０、３１１、３１２、．．．）を形成するステップと、渦電流プローブの反対側にある可撓性プレートの面に対して変形可能材料（４９０）を成形するステップと、を備える方法。

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