JP2018506040A - 表面に対するプローブの受動的な正常化のための展開機構 - Google Patents
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Abstract
Description
第1のリンク機構102は、命令で、装置100を表面11に対して上昇および降下させることができる持ち上げ機構として作用するように構成される。したがって、第1のリンク機構102と駆動構成部品101との間の相互作用は、鉛直方向において1つの自由度を持ち上げ機構に加え、それによって、センサプローブ310を、必要とされる場所および時間に、持ち上げるおよび降ろすことができる。この自由度は、横向きの動作が実施される場合、センサプローブ310を引き摺ることを防止することで、センサプローブ310の完全性を良好な形で維持する。さらに、駆動構成部品101は、適切なデータ取得のために、センサプローブ310に、検査される表面11への十分な押し付け力を提供する。
一実施形態では、第1および第2の連結アーム190、200は異なる長さを有し得る。図12A〜図12Cを参照すると、外部デバイス10(例えば、検査車両)の本体および外部デバイス10の骨格に対する装置100の特定の配置を考えると、プローブ310は、表面11の湾曲に依存して、異なる高さにおいて表面11と接触する。その結果、第1の段(第1のリンク機構)が直線的な経路の代わりに湾曲した経路に沿ってプローブ310を移動するように構成されるため、プローブ310と表面11との間の接触角度(ピッチ方向において)は、ほとんど完璧に垂直となるように最適化され得る。別の言い方をすれば、長さにおけるこの差は、装置100の第1の段が、直線的な動作のために構成されるか、湾曲した経路に沿う動作のために構成されるかを決定することになる。本明細書で記載しているように、アクチュエータ(駆動モータ)は、湾曲した経路に沿って移動するように構成され、駆動モータは、2つの目的、すなわち、プローブの持ち上げ/降下の目的と、ピッチ方向においての表面に対するプローブの正常化の目的とを有する。
第2のリンク機構103は、センサプローブ310のロール配置を制御するように設計され、したがって、装置100への受動的な結合を与えることで得られる第2の自由度を、装置に提供する。図9Aおよび図9Bは、一実施形態による受動的な結合を示しており、図10Aおよび図10Bは、他の実施形態による受動的な結合を示している。図10Aおよび図10Bに示されている受動的な結合は、T字形の結合(振り子)であるとして考えることができる。力が筐体300(センサプローブ310を保持している)に加えられるとき、筐体300は、単一の旋回点の周りで旋回して、筐体300およびセンサプローブ310の変位を引き起こす。
・横方向の引摺りによるプローブの損傷:先行技術の以前のデバイスは、DCPホイールと表面との間に圧力を一定に加えるように設計されており、デバイス全体を表面から取り除く以外に表面からプローブを持ち上げる方法がない。本装置の第1の4節リンク機構(リンク機構102)は、プローブを表面から持ち上げることができるウォームギヤ付きモータに取り付けられる。これは、ロボットが横へと操縦する必要があり、DCPホイールプローブが表面において横へと引き摺られると損傷されるため、検査ロボットにとって特に重要である。
・2つではなく1つだけのアクチュエータを介したピッチ正常化およびプローブ展開:先行技術は、表面に向けた、および、表面から離す、直線的な経路に沿ってプローブを典型的に動かすプローブを展開するために、4節リンク機構の全般的な使用を開示している。しかしながら、先行技術は、このリンク機構が正常化のためのプローブ搭載に追加的な自由度を加えるために、第2のアクチュエータの必要性を暗に導入していることから、「ピッチ」方向におけるプローブの適切な正常化に対処し損ねている。それにも拘らず、提案した発明は、プローブが真っ直ぐな線に沿ってではなく湾曲した経路に沿って移動し、それによって、第2のアクチュエータを必要とすることなくプローブが展開されるにつれて(少なくとも「ピッチ」方向において)、プローブが自動的に正常化されるように、第1の4節リンク機構の構成部品のためにカスタマイズされた設計を導入しているという意味において、先行技術から区別される。しかしながら、先に詳述したように、本明細書で開示した機構が、アクチュエータの使用なしで展開でき、代わりに、プローブが表面に対して常に展開されることを確保する付勢要素などを用いることは、理解されるものである。
・表面に対する信頼できる一定の圧力:先行技術は、十分な力が表面に対するプローブに発揮されていることを確実にするために、走査ヘッドの手動の取り扱いを必要とする。捩じりバネに取り付けられた本装置における4節リンク機構は、プローブを降下させ、湾曲/平坦な表面に対して押し付けることができる。プローブの側における支持ローラは、信頼できる一定の圧力がプローブに加えられることを可能にする。
・「ロール」方向位おけるプローブの正常化:適切なプローブ正常化を伴うパイプに沿っての螺旋状の駆動は、先行技術では対処されていない。上部における4節リンク機構からの圧力によって支持されるX字形リンク機構(第1のリンク機構102)は、プローブが湾曲した表面の垂直軸に近付くための1つの自由度を許容する。十分な圧力と共に、優れたUT読み取りが取得される。
11 表面
12 ホイール
15 無線アンテナ
100 装置、機構
101 駆動組立体、駆動構成部品
102 第1のリンク機構
103 第2のリンク機構、X字形リンク機構
104 センサプローブ構造
110 モータ
112 駆動シャフト
130 モータ搭載部
131 搭載面
135 連結体
137 エンドキャップ、留め具、ボルト
150 伝達装置
152 ウォーム
154 ウォームギヤ
155 エンドキャップ
157 軸受
159 ウォームギヤシャフト
160 第1のリンク機構プレート
161 軸受部材
163 第1の区域、斜め区域
165 第2の区域、水平区域
166 中間区域、鉛直区域
180 第2のリンク機構プレート
183 第1の鉛直区域
185 第2の水平区域
190 第1の連結アーム
191 基礎部
192 第1の対のアーム、フランジ
194 第1の内側アーム
195 第2の内側アーム
196 第3の内側アーム
197 スロット
200 第2の連結アーム
201 基礎部
202 第1の対のアーム、フランジ
204 内側アーム
207 横断シャフト
210 第1の付勢部材、捩じりバネ
212 搭載構造、円板
215 固定ピン
300 ケーシング、筐体
301 車軸
302 側壁
304 端壁
310 センサ、センサプローブ、ホイール
320 ホイール、接触ローラ
400 第1のリンク
410 第2のリンク
420 第3のリンク
430 第4のリンク
Claims (28)
- 計器を保持し、任意選択で表面に対して前記計器を展開するように構成された装置であって、
前記計器に動作可能に結合され、前記表面に対する第1の経路に従って前記計器を第1の方向で移動するように構成された第1のリンク機構と、
前記計器に動作可能に結合され、前記装置の少なくとも一部と前記表面との間の接触時に、前記計器を前記表面に対して少なくとも実質的に垂直とさせるために、前記計器を第2の方向に従って移動するように構成された第2のリンク機構と
を備える装置。 - 前記計器は、前記表面を検査するためのセンサプローブを備え、少なくとも前記第2のリンク機構は、前記計器を前記表面に対して少なくとも実質的に垂直とさせるために、前記表面と接触している、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の経路に従って前記センサプローブを移動するように前記第1のリンク機構を移動するために、前記第1のリンク機構に動作可能に結合されたアクチュエータをさらに備え、前記第2のリンク機構は、本質的に受動的であり、前記アクチュエータによる作用なしで、前記計器を前記第2の方向で自動的に移動する、請求項1に記載の装置。
- 前記計器は超音波プローブを備える、請求項1に記載の装置。
- 前記センサプローブは超音波ドライ結合ホイールプローブを備える、請求項4に記載の装置。
- 前記アクチュエータはモータを備える、請求項3に記載の装置。
- 前記モータは、伝達装置によって前記第1のリンク機構に動作可能に結合される、請求項1に記載の装置。
- 前記伝達装置は、前記モータの駆動シャフトに連結されたウォームによって形成されるウォーム駆動部と、前記第1のリンク機構に結合されたウォームギヤシャフトに連結されたウォームギヤとを備え、前記ウォームギヤシャフトの回転が前記第1の経路に従う前記計器の移動へと変換される、請求項7に記載の装置。
- 前記伝達装置を前記第1のリンク機構に結合する減衰コイルをさらに備える、請求項7に記載の装置。
- 前記伝達装置は、ピンで前記第1のリンク機構にしっかりと結合される、請求項7に記載の装置。
- 前記第1の経路は、前記表面に対する前記計器の持ち上げおよび降下を含む、請求項1に記載の装置。
- 前記センサプローブは、筐体内に搭載され、前記筐体内で回転可能でもある1対の支持ローラの間に配置される回転可能ホイールを備える、請求項2に記載の装置。
- 前記支持ローラは、前記ローラと前記表面との間の接触を確保するために磁化される、請求項12に記載の装置。
- 前記第1のリンク機構は第1の4節リンク機構を備え、前記第2のリンク機構は第2の4節リンク機構を備える、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の4節リンク機構は、前記計器が展開されて前記表面と接触するとき、前記計器が、少なくともピッチ方向で、自動的に少なくとも実質的に正常化されるように、前記計器が直線に沿ってではなく湾曲した経路(前記第1の経路)に沿って移動するように構成される、請求項14に記載の装置。
- 前記第2の4節リンク機構は、X字の形を有し、前記計器を保持する筐体と前記第1の4節リンク機構との両方に旋回可能に結合される、請求項14に記載の装置。
- 前記第2の4節リンク機構は前記第1の4節リンク機構の下に配置され、前記計器を、前記表面に対して、ロール方向で少なくとも実質的に正常化するように構成される、請求項14に記載の装置。
- 前記第1の4節リンク機構は、前記アクチュエータに固定的に結合された第1のリンク機構プレートと、前記第1のリンク機構プレートに固定的に結合され、前記第1のリンク機構プレートから隔てられた第2のリンク機構プレートと、前記第1のリンク機構プレートおよび前記第2のリンク機構プレートに旋回可能に連結され、検査車両に旋回可能に取り付けられるように構成された第1の連結アームと、前記第1のリンク機構プレートおよび前記第2のリンク機構プレートに旋回可能に連結され、前記検査車両に旋回可能に取り付けられるように構成された第2の連結アームとを備え、前記第1の連結アームはアクチュエータに結合され、前記アクチュエータは、前記アクチュエータの回転が、前記第1の連結アームが前記表面に対して上昇または降下されることへと変換され、それによって、前記計器も前記表面に対して上昇または降下されるように、前記第1のリンク機構に動作可能に連結される、請求項14に記載の装置。
- 前記第2の4節リンク機構は、前記第1の4節リンク機構、および前記計器を保持する筐体に旋回可能に取り付けられた第1のリンクと、前記第1の4節リンク機構、および前記計器を保持する前記筐体に旋回可能に取り付けられた第2のリンクと、前記第1の4節リンク機構、および前記計器を保持する前記筐体に旋回可能に取り付けられた第3のリンクと、前記第1の4節リンク機構、および前記計器を保持する前記筐体に旋回可能に取り付けられた第4のリンクとを備え、前記第1のリンクおよび前記第2のリンクは、X字の形を有するように配置され、前記筐体の前部に沿って配置され、前記第3のリンクおよび前記第4のリンクは、X字の形を有するように配置され、前記筐体の後部に沿って配置される、請求項14に記載の装置。
- 前記表面への接触における前記センサプローブの前記表面に対する正常化が、前記アクチュエータへの直接的な接続がない前記第2のリンク機構の受動的な性質のため、自動的である、請求項3に記載の装置。
- 前記装置は検査車両に結合される、請求項1に記載の装置。
- 計器を保持し、外部デバイスに結合された装置であって、
前記計器を支持するように前記計器に動作可能に結合された第1の4節リンク機構であって、前記計器を、第1の経路に沿って、前記装置の少なくとも一部が当接され得る表面に対して第1の方向で移動するように構成された第1の4節リンク機構と、
前記計器に動作可能に結合され、前記計器を、前記表面に対して第2の方向で受動的に移動するように構成された第2の4節リンク機構と
を備え、
前記第1の4節リンク機構および前記第2の4節リンク機構は、前記計器を前記表面に対して位置決めし、前記少なくとも一部と前記表面との間の接触を維持するように、前記少なくとも一部を前記表面に対して展開するように構成され、前記第1の方向はピッチ方向を含み、前記第2の方向はロール方向を含む、装置。 - 前記計器は、前記表面と直接的に接触して位置決めされる超音波プローブを備え、前記外部デバイスは、前記表面上を進むことができる検査車両を備える、請求項22に記載の装置。
- 前記第1の4節リンク機構および前記第2の4節リンク機構は、前記計器を、前記表面への接触時に、自動的に前記表面に対して少なくとも実質的に垂直とさせるように構成される、請求項22に記載の装置。
- 前記第1の4節リンク機構を前記第1の方向で前記第1の経路に沿って移動することで、前記計器も前記第1の方向で前記第1の経路に沿って移動するための、前記第1のリンク機構に動作可能に結合されたアクチュエータをさらに含む、請求項22に記載の装置。
- 前記アクチュエータと前記第1の4節リンク機構との間で動作可能に結合され、前記アクチュエータの回転を、前記第1の方向で前記第1の経路に沿った前記第1の4節リンク機構の移動へと伝達するように構成された伝達装置をさらに備える、請求項25に記載の装置。
- 前記アクチュエータはモータを備える、請求項26に記載の装置。
- 前記外部デバイスはロボット検査車両を備える、請求項22に記載の装置。
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