JP4786798B2

JP4786798B2 - Ｘ線回折装置

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Publication number: JP4786798B2
Application number: JP2000608165A
Authority: JP
Inventors: ブラウスマイケル
Original assignee: プロトマニュファクチャリングリミテッド; エックスアールディーテクノロジーズリミテッドライアビリティーカンパニー
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: WO2000058718A9; JP2003526775A; EP1173751A1; EP1173751B1; AU4503400A; WO2000058718A1; EP1173751A4

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、Ｘ線回折技術を用いる部品の強度関連特性を測定するＸ線回折装置に関し、具体的には、その部品上の様々な位置における強度関連特性を測定するＸ線回折装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
金属またはセラミック材料などの結晶性物質における残留応力を測定するＸ線回折技術の利用がよく知られている。一般的に、Ｘ線回折の利用とは、応力、保持されたオーステナイト、部品材料の硬度等の強度関連特性の測定値に到達すると考えられる、最終的に検知されたＸ線回折ピークで材料にＸ線を放射し、例えばその材料の疲労レベルを示すことである。クーポン（ｃｏｕｐｏｎ）には除外すべき部品の一部が必要なため、Ｘ線回折研究装置によってクーポンを使用する場合またはその部品を使用中（ｓｅｒｖｉｃｅ）から除外する場合、両方をみたすことはできない。そして、測定すべき部品を使用中から除くことで、その部品を除いたり交換して使用中に戻す労力が必要となると共に、過度の中断時間が発生することもある。
【０００３】
したがって、ある部品を設置し使用中から除外される部品を必要としない現場でも使用可能な携帯用Ｘ線回折装置が必要となっている。携帯用Ｘ線回折装置は知られているが、サイズが大きく、現場の条件における使用では理想に及ばないものもある。さらに、従来のＸ線回折装置には、ゴニオメータのヘッドの移動に制限があるという欠点があるため、特に腐食やその他環境利用条件によって、決定される強度特性が局地的に大きく変動しうるような現場でテスト対象部品が使用される場合、ある部品から重要な情報を得るために、その部品上で充分な位置数にわたって測定する必要がある。局地的な収差などのみを測定する場合、疲労破壊を避けるための、その部品を取り除くまでどれだけ寿命があるかについての決定が危うくなる可能性がある。
【０００４】
研究所では、Ｘ線を異なる位置に向けるようゴニオメータの位置を設定するように、オペレータが定期的に介入して測定対象部品を移動させる必要がある点が、欠点であるとしている。明らかに、こうしたオペレータの介入は時間と労力を要する。既存の携帯用装置を使用する現場では、一般的にオペレータは、ゴニオメータのヘッドを有するＸ線回折装置を、その部品に沿って測定が必要な異なる位置まで物理的に移動させる必要がある。いずれにしても、オペレータの介入が多く必要であるというのは望ましくない。さらに、複雑な形状から測定を行い好ましくは、測定の結果の読取を分析するための休止を与えて測定対象の領域における部品の疲労変動を示す間に、使用中からその部品を取り除く必要のないような携帯型Ｘ線回折装置が必要である。
【０００５】
この点に関して、直接量的に歪みを測定することで非破壊的に全応力を計算できる手段は現在ない。死荷重歪みとそれに伴う死荷重応力がかかるのは、一旦構造または部品上に設置したワイヤーロープおよび／または単独の素線および／または多重ケーブルである。さらに、個々の素線上の歪みを求めることのできる技術がないことから、ケーブル束またはワイヤーロープを傷つける恐れがある。
【０００６】
全応力を測定し、さらにこうした種類の荷重部材上の全応力を求めることが望ましい。全応力とは、残留歪み、抑制歪み、さらに加えられた歪みのことである。したがって、全応力は、その材料に残った荷重に耐えられる能力に関連しており、多くの安全上そして経済的な理由から荷重構造にとって特に有益な情報である。
【０００７】
同様に、死荷重歪みとさらに死荷重応力を測定することが望ましい。これは、意図された搬送荷重による歪みのない、構造または部品の重量と抑制歪みの結果としての歪みである。
【０００８】
もう１つの問題は、現在、腐食、クリープ、疲労、過荷重等によるワイヤーロープとケーブルの歪みにおける変化を直接正確に非破壊的に測定する手段がないことである。
【０００９】
さらなる問題は、現在、直接量的にに非破壊的に歪みを測定し、以下にかかる応力を計算できる手段がないことである。つまり、既存の構造または部品に設置されたワイヤーロープ、および／または単独の素線および／または多重ケーブル（ｍｕｌｔｉ−ｓｔｒａｎｄｃａｂｌｅ）である。
【００１０】
ケーブルが広く使われているにもかかわらず、ケーブル上の応力を検査し特徴付けるツールはほとんど存在していない。実際、現時点で共通に使用されている技術は２つある。「ジャッキング（持ち上げる）」による直接測定は、文字通り目盛りのついたジャックでケーブルを偏向させ、間接測定は誘導振動の「制動の時間」を利用している。Ｆ．Ａ．ＺａｈｎとＢ．Ｂｉｔｔｅｒｌｉの論文「非破壊的ステイケーブル（ｓｔａｙｃａｂｌｅ）検査方法、ＩＡＢＳＥシンポジウム、サンフランシスコ、１９９５年８月」（８６１ページから８６６ページを参照）で述べられた基本的な仮定によれば、これら測定を強調したアプローチは、どちらもせいぜいケーブル力の概算に過ぎない。これは、測定の精度が理想を下回っているからで、ケーブルにおける全応力は無視されその技術は個々の素線を特徴づけることができず、ケーブル束を傷つける恐れがある。したがって、これらの欠点に対応できる装置と方法が必要となっている。
【００１１】
（発明の概要）
本発明によれば、ヘッドが様々な位置から部品にＸ線を向けるように、Ｘ線またはゴニオメータヘッドを異なる方向で調節できるＸ線回折装置が提供される。このように、部品そのものを動かしたりもしくはオペレータが比較的重いユニットを移動させる必要なく、部品のさらに広い領域から測定を行うことができる。ある面では、ヘッドをその内部軸の周りで回転させることができるので、ほぼ一定の距離を保ちながら部品の湾曲表面に沿ってＸ線をより容易に向けることができる。装置は、Ｘ線ヘッドを異なる方向で移動させる調節マウントを含む携帯型ユニットであることが好ましい。よって、部品が設置されたサイトの現場での使用に、装置を運ぶことができる。この場合、ユニットは、使用中に部品から行われる測定を考慮したものである。したがって、ブリッジ用の張力部材として使用されるケーブルまたはワイヤーロープ等、使用中に取り除くことが実用的でないまたは経済的でない部品上で使用されるＸ線回折技術を、本発明の携帯型ユニットは考慮している。さらに、好ましい携帯型Ｘ線回折ユニットは、部品サイトでマップを生成することによって、測定結果の読み取りを解釈する休止を設けているので、例えば、より多くの正常測定が表示されたマップ上で、応力測定のどんな異常でも隣接のポイントより強調表示される。
【００１２】
発明のある形態では、異なる位置から部品に向けてＸ線を向け、互いに横切った少なくとも３つの軸で調節可能なＸ線ヘッドを有する装置を提供する。この装置はＸ線ヘッドを支持するフレームを含む。フレームのＸ軸調節マウントが設けられ、Ｘ軸の前後方向でヘッドを調節するために動作可能にヘッドに接続されている。フレームのｙ軸調節マウントが設けられ、ｙ軸縦方向でヘッドを調節するため、動作可能にヘッドに接続されている。フレームのｚ軸調節マウントが設けられ、ｚ軸縦方向でヘッドを調節するため、動作可能にヘッドに接続されている。したがって、従来のＸ線回折装置と比べて、本発明のＸ線回折装置は動作の異なる３つの軸でヘッドの動作を整合させる能力という意味で著しく向上しているので、部品の領域に渡って走査を行い、部品上のより広い範囲の位置で測定を行うために異なる位置からＸ線を向けることができる。調節マウントをＸ線ヘッドを支持するフレームと組み合わせるのが好ましいので、測定が求められる異なるポイントに部品を動かすためのオペレータの介入がほとんど必要ない。
【００１３】
ある形態では、フレームは、Ｘ線ヘッドを現場の部品上で使用できるように、フレームを部品に着脱可能に取り付けるよう対応した固定位置を含む。測定される部品に取り付けられた固定位置があることで、オペレータはＸ線回折ユニットを初期化するだけで、所望の測定ができ、測定をしない場合はユニットの動作中介入する必要はない。この点で、測定中に部品の位置でオペレータがユニットを保持する必要がある従来のＸ線回折装置とは異なっている。
【００１４】
別の形態では、固定位置が、異なるサイズのケーブルにフレームを着脱可能に取り付ける調節クランプを含む。調節クランプは、ケーブルの長手方向の異なる位置にヘッドを置くためにｙ軸調節マウントを有する。固定位置用の調節クランプは、測定される部品ごとに異なる固定位置を作成する必要ないので有利である。その代わり、フレームを取り付けるために、調節クランプが様々なサイズのケーブル上で使用できる。
【００１５】
ある形態では、ｘ、ｙ、ｚ調節マウントは、互いに垂直な３つの方向で直線的にヘッドを調節する直線ドライブを含む。ｘ、ｙ調節マウントによって、ヘッドが部品上の所定の領域にＸ線を向け、ｚ調節マウントによって、部品からのヘッドの焦点距離が調節される。
【００１６】
別の形態では、フレームとｘ、ｙ、ｚ調節マウントは、異なる部品サイトに持ち運べる携帯型Ｘ線回折ユニットに組み込まれる。ユニットを所望の部品サイトで支持するため、携帯型ユニットとは別のスタンドが設けられる。組み込まれた携帯型Ｘ線回折ユニットは、組み込まれた調節マウントを利用した現場の部品からの測定と部品上の異なるポイントからの測定を考慮している。
【００１７】
ユニットとスタンドは、互いに異なる位置で移動できるように、互いに調節可能に取り付けられているのが好ましい。
【００１８】
好ましい形態において、ヘッドは、部品からのＸ線を感知する検出器を含む。コントローラは、検出器から信号を受け取るヘッドに接続されて設けられ、部品サイトでの部品強度関連特性のマップを作成するよう適合した回路を有し、該強度関連特性は受信信号に基づく。強度関連特性は受信した信号に基づく。
【００１９】
別の形態では、ヘッドは、縦軸を有する延長ハウジングを含み、フレームは、ヘッドがＸ線を曲がった部品に向けられるようにハウジング軸の周りでｒ軸回転方向でヘッドを調節するためにヘッドに動作可能に接続されたｒ軸調節マウントを含む。好ましくは、フレームは、ｒ軸回転方向を横切るφ軸回転方向でヘッドを調節するためにヘッドに動作可能に接続されたφ軸調節マウントを含む。φ軸調節マウントは、ｚ軸調節マウントからＸ軸方向で前方に設置される。
【００２０】
好ましい形態では、ヘッドがｚ軸方向で部品から所定の距離にある状態で、移動して部品と係合するタッチセンサが設けられている。コントローラでは、センサの使用後、部品から所定の距離にあるヘッドの繰り返し可能な位置付けを、タッチセンサによって信号表示される。部品の輪郭をマッピングするために、調節マウントを介してヘッドを移動させることによって、オペレータがタッチセンサを移動して部品の様々な位置で係合させる、教示モードをコントローラが含むことが望ましい。よって、ヘッドは、部品の輪郭に沿った様々な位置で、部品にＸ線を正確に向ける。
【００２１】
本発明のその他の形態では、湾曲した表面を有する部品にＸ線を向ける装置が提供される。この装置は、縦軸を含む延長ハウジングを有するＸ線ヘッドと、Ｘ線ヘッドを支持するフレームを含む。フレームの調節マウントによって、ヘッドが縦軸の周りを回転運動し、部品の湾曲表面に沿って様々な位置にＸ線が向けられる部品の湾曲表面から、ヘッドをほぼ所定の距離に置く。従来のＸ線回折装置では、測定は均一な平面に限定されていた。部品が湾曲表面を含む場合、オペレータは、Ｘ線ヘッドがそれに沿って異なる位置でＸ線を向けられるように、手動で部品を移動させまたは回転させなければならない。これに対して、ヘッドをハウジング軸の周りで回転させる調節マウントを含む本発明の装置では、ヘッドが、ほぼ一定の距離を保ちながら部品湾曲表面に沿って様々な位置で測定ができる。
【００２２】
その他、複数の調節マウントが、ヘッドを異なる方向で移動させるために設けられるのが好ましい。よって、Ｘ線が向けられる異なる位置によって定義される部品に沿った輪郭にほぼ一致する経路に、ヘッドが移動する。以下に詳述する通り、部品の輪郭はコントローラのメモリにマッピングされ、それからコントローラは、存在しうる複雑な形状の輪郭においても、部品から一定の距離を保つ経路にヘッドを移動させるために、調節マウントの動作を調節する。
【００２３】
本発明のその他の面では、部品の強度関連特性を得る方法が設けられている。この方法は、組み合わされた調節機構を有するＸ線ヘッドを含む携帯型Ｘ線回折ユニットを提供することを含む。調節機構は、ヘッドを複数の異なる方向で移動させ、部品が使用されるサイトに携帯型ユニットを運び、部品にＸ線を向けるために部品にＸ線ヘッドを向けて、適切な強度分析のための望ましい部品特性の充分広い測定分布範囲を得るために部品上の様々な位置でＸ線を向けるため、Ｘ線ヘッドを調節機構を介して移動させ、部品からのＸ線の回折を様々な位置で検知し、検知したＸ線に基づく信号を携帯型ユニットのためのコントローラに送り、部品の少なくとも１つの強度関連特性の測定をするために、コントローラの回路内の信号を分析し、部品の測定の分布範囲全体に渡って部品サイトで部品特性のマップを作成する。
【００２４】
部品サイトでマップを作成することによって、強度関連特性が正常もしくは異常範囲にあっても、測定された領域のエリアを容易に決定することができる。組み込まれた調節機構を有し、携帯型Ｘ線回折ユニットに実装されたＸ線ヘッドを用いた本発明の方法によって、部品の位置でサイト上のマップを作成できる。
【００２５】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
本発明によるＸ線回折装置１０を図１に示す。装置１０は、図示したブリッジ張力部材１６等の部品１４にＸ線を向けるＸ線ヘッド１２を含む。本装置１０の主な利点は、各種調節マウントを介してその部品に異なる複数の方向でＸ線ヘッド１２が移動可能なことである。この調節マウントは一般的に１８と称し、Ｘ線ヘッド１２をその動作のために支持しているフレーム構造２０上に設けられている。これに関して、調節マウント１８はヘッド１２に動作範囲を与えるので、ヘッド１２は異なる位置からＸ線をその部品に向け、そして部品１４上の異なる位置にＸ線を向けることができる。上記の通り、部品１４が使用中である場合や、Ｘ線回折装置１０によって測定される強度関連特性が大きく特定され局地的な変動をもたらしうる各種使用環境条件に部品１４がさらされる場合、上記の構成は特に有効である。その部品のある領域を走査する能力を有することによって、装置１０によって測定される特性の収差を容易に求めることができる。よって、例えば、こうした局地的な変動は、部品１４の寿命の決定には過度に影響を与えるものではない。制限を用いない例によれば、調節マウント１８は、Ｘ線ヘッド１２の動きを２インチから４インチの範囲で可能にする。
【００２６】
図１に示した好ましい形態において、装置１０は、部品１４が使用される現場に持ち運ぶことのできる携帯型装置である。上記の通り、携帯型装置１０はその前部に固定位置２２を有し、これによってフレーム２０がブリッジケーブルまたはワイヤーロープ１６に着脱自在に取り付けられる。このように、携帯型Ｘ線装置１０をブリッジに運びケーブル１６に設置することが可能であるため、使用状態から取り除く必要なくまたオペレータが測定中に装置１０を保持する必要なく、測定を行うことが可能である。さらに、装置１０によって、荷重や環境上の理由でブリッジ張力部材１６が移動または振動する条件において測定が可能になる。固定位置２２は、ワイヤーロープやケーブルに加えられた軸歪みを発生させたり弱めたりしないよう設計されている。
【００２７】
固定位置２２は、ブリッジ張力部材１６に対する装置１０の位置合わせを容易にし、また幅広い範囲のワイヤーロープとケーブル束サイズに適している。そのため、固定位置２２は一対の調節可能クランプ２４を有している。固定位置２２の調節可能クランプ２４によって、様々なサイズの張力部材１６上で装置１０が使用することが可能であり、測定対象の張力部材の直径や構成が、前に測定した部材１６に対して変化する度に異なる固定部材を設ける必要がない。調節可能クランプ２４は、それぞれ上板部２８と垂直後板部３０を有する右角ブラケット部材２６を含む。フレーム２０のアーム３２と３４は前端で、クランプ２４の後板３０に溶接等で取り付けられる。チェーン３６の形態の締付部材が、クランプ２４を調節可能にブリッジ張力部材１６に締め付けるために設けられている。図２で示すように、チェーン３６は、ブラケット板２８と３０の接続部の近傍および張力部材１６の周辺で直立したガイド３８の上方を通る。クランプ２４を張力部材１６に留めるためには、チェーン３６の自由端３８を引き、張力部材１６とブラケット２６の周辺でチェーン３６を強く引っ張る。クランプ２４を締めた状態で破損をできるだけ少なくするために、プラスティック製の保護シート３９を張力部材１６に巻くことができる。調節可能クランプ２４を開放することによって、携帯用装置１０を張力部材１６の長手方向の様々な場所に留めることができ、さらに詳しく後述するように、縦方向、Ｙ軸方向にゴニオメータヘッド１２の粗動作の調節マウント１８の１つとして機能できる。
【００２８】
次に、Ｘ線回折装置１０を詳細に説明する。Ｘ線ヘッド１２は発散Ｘ線光学部材を利用する。約３０から４０ミリの近い近接結像距離で、図１の４０で示したブリッジ張力部材１６を照らすよう適切な形状の発散Ｘ線ビームを発生させるヘッド１２の所定の大きさの開口で、例えば１つのワイヤーロープまたはケーブル素線に測定された歪みデータを限定しうる可動マスク４２で、これら発散Ｘ線光学部材を組み合わせるのが好ましい。マスク４２は特に測定されるワイヤーロープまたはケーブル１６用に設計されているので、曲率は、Ｘ線ヘッド１２を介して行った測定にはほとんどもしくは全く影響しない。
【００２９】
発散Ｘ線光学部品は材料粒子をより良好に照射し、これによって増加した計数統計を通じより良好な回折ピークを得ることができる。近接していることによって、測定される物体１４を行き来するＸ線信号の減衰を減らすこともできる。材料粒子の好ましい配列を示す組織材料および／または材料の場合、より良好な照射は有用であり、一般的に、ワイヤーロープとケーブル素線１６を織り工程による組織条件に置く。したがって、好ましい短い焦点距離が、測定される部品１４が図示されるブリッジ張力部材１６である場合特に有用である。
【００３０】
一般的なＸ線回折システムにおいて、Ｘ線ヘッド１２は、前後Ｘ軸方向に内部の縦軸４６に沿って延伸した延長ハウジング４４内でＸ線を発生させる。ハウジング４４内の図示しない対象アノードは、コリメータ４８を介してハウジング４４からＸ線を下部前端に向ける。コリメータ４８からのＸ線は、測定される部品１４上の特定のポイントに向けられる。光ファイバー検出器５０は、弓形検出器マウント５２上のコリメータ４８の両側に設置される。使用されるＸ線回折技術に応じて、測定が望ましい部品１４上のポイントにＸ線を向ける間、Ｘ線ヘッド１２は静止することもでき、また、ベータ振動ドライブ５４（図５）を介して様々な傾斜角度を通じて、ヘッドを弓形通路で振動させることもできる。よって、ヘッド１２、具体的にはコリメータ４８から部品１４にＸ線が向けられる複数の傾斜角を介して、部品１４のポイントが複数回照射される。周知の通り、ベータ振動ドライブ５４はラックとピニオン各種から構成でき、これには弓形スライド支持ブロック５８と同様に形成されたスロットにおいて駆動される、弓形ラック５６も含まれる。
【００３１】
一般的に、部品１４の動作なしに、またはヘッドを部品１４に沿って異なる位置に手動で保持し移動させることなしに異なるポイントから測定を行うために、ベータ振動ドライブ５４はＸ線ヘッド１２用に設計されているのではない。この点に関して、部品１４を移動させたりまたはオペレータが異なる位置でＸ線回折装置を保持する必要なしに、複数の異なる方向でＸ線ヘッドの手動または自動的な移動に対応している複数の調節マウント１８を、本発明の装置１０は利用している。調節マウント１８には、動作の高速および／または広範囲の動きが求められる場合のＸ線ヘッド１２の荒調節と、Ｘ線ヘッド１２の小さく正確な動きの両方が可能なものが含まれる。よって、部品１４上の互いに近傍にある異なる位置にＸ線が向けられる。
【００３２】
図１の装置１０において固定位置２２を含むフレーム２０は、以下の調節マウント１８を含む。矢印６２で示される前後Ｘ軸方向でＸ線ヘッド１２の動きを高度に制御するＸ軸調節マウント６０、Ｘ軸方向６２でのＸ線ヘッドの粗動作に対処しているＸ軸荒調節マウント６４、矢印６８で示した回転ｚ軸方向でのＸ線ヘッド１２の粗上下動作に対処しているｚ軸荒調節マウント６６。
【００３３】
ブリッジ張力部材軸７０に沿った方向等の縦ｙ軸方向で、クランプ２４を解放し装置１０を軸７０に沿って移動させることによって、前述の固定調節クランプ２４を粗動作のために利用できる。一方、後述するように、部材１６の軸方向でのＸ線ヘッド１２のより粗い大きな動きにＸ軸荒調節マウント６４を利用できる。
【００３４】
図１に示すように、フレーム構造２０のブラケット部７２に接続された支持ブロックの前端に、Ｘ線ヘッド１２を接続できる。クレビス部材７４はブラケット部７２の後部に接続されている。ねじ調節ロッド７６は、回転可能に設置された状態で、ｘ軸方向６２でｘ軸スライド７８内に伸びている。スライド部材７８は、スライド支持ブロック８２のダブテールスロット８０に合わせた蟻形をしてもよい。ロッド７６に固定された図示しない内面ねじノットと、スライド部材７８と、ブロック８２が設けられているので、調節ロッド７６の拡大ノブ端部８４を回転させることによって、部材７８がスロット８０内でｘ軸方向６２に直線的にスライドする。スライド部材７８は、さらに詳細に後述するが、フレーム２０の前端で、直立した一対のイヤー（ｅａｒ）８６によってｘ線ヘッド１２に動作可能に接続され、クレビス部材７４に調節可能に接続される。
【００３５】
ｘ軸方向６２に沿った粗動作のために、ｘ軸荒調節マウント６４は、アーム３４の後部に取り付けられたピボット部材８８の周辺でアーム３４の回転を利用する。支持ブロック８２の底部はアーム３４の上端とスライド係合しているため、アーム３４が互いに離れた方向で各ピボット部材８８の周りを回転すると、支持ブロック８２がアーム３４の上面に沿って前方にスライドする。よって、ヘッド１２がｘ軸方向６２で移動する。アーム３４を平行配置に戻すことによって、支持ブロック８２をｘ軸方向６２で後方にスライドさせる。マウント６４を利用してｙ軸方向でヘッド１２を移動させるために、アーム３４は共に同じ方向で回転し、その間、これによって、ヘッド１２に設けられるアーム３４の回転動作でｘ軸方向で動作する部品もヘッド１２に設けられることが認識される。さらに、ブリッジ張力部材１６に加えられた軸歪みは、アーム３４のわずかな回転で増加する。これは、ヘッド１２の動きを発生させるが、測定時のエラーを招かないよう充分微小な特性でなければならない。
【００３６】
上述した通り、イヤー８６はスライド部材７８から上方に伸びている。この点に関して、イヤー８６が上方に突き出した状態で、支持部材９０がスライド部材７８とイヤー８６の間に設けられている。イヤー８６は縦方向に互いに間隔を空けて設置されているので、クレビス部材７４の後方に伸びるアーム９２の間で嵌合する。アーム９２とイヤー８６は、位置合わせされた開口９６と９８を介して延びる高速切断ピン９４で留められる。
【００３７】
ｚ軸荒調節マウント６６は弓形のスロット１００で形成されており、スロット１００はクレビスアーム９２それぞれに設けられ、それを介して調節ねじ１０２がイヤー８６内に延びている。したがって、ｚ軸方向６８で荒調節をするためには、高速切断ピン９４を引き調節ねじ１０２をゆるめる。これによって、測定を行うべき部品１４からの望ましい垂直距離になるまでほぼ垂直方向に回転することによって、ｘ線ヘッド１２の位置をｘ軸方向６８で調節できる。適切な位置になると、調節ねじ１０２は、ピン９４が開口９６と９８に再び挿入された状態で、スロット１００内の調節された位置に留められる。明らかに、回転運動のため、ｚ軸方向６８での粗垂直運動に関連したｘ軸動作の前後ｘ軸部分が存在する。
【００３８】
図１の装置１０はまた、Ｘ線ヘッド１２を垂直軸の周りで回転させるために、φ軸荒調節マウント１０４を含む。図１に示すように、φ軸調節マウント１０４は、矢印１０８で示した回転φ軸方向で支持部材９０をスライド部材７８に対して回転させる回転部材１０６で形成されている。このように、ｘ線ヘッド１２は、φ軸調節マウント１０４を介してｘとｙ軸の合成動作を有することができる。
【００３９】
図２から図５は装置１０ａを示し、ｘ線ヘッド１２が異なる複数の方向に移動できる点で装置１０に類似している。また、固定位置２２を介してブリッジ張力部材１６に携帯可能に設置されるよう適合しているのが望ましい。図４でよくわかるとおり、ｘ軸荒調節マウント６４は前述とほぼ同じである。同様に、装置１０のｘ軸荒調節マウント６６も装置装置１０ａとほぼ同じである。装置１０のＸ軸調節マウント６０は装置１０とほぼ同じであるが、ｘ軸微調節マウント１１０を装置１０ａのフレーム１１２に実装しているので、ヘッド１２の粗測定と高精度測定両方がｘ軸方向６２で行われる。また、φ軸微調節マウント１１４がフレーム１１２に実装されている。
【００４０】
図２と図３に示す通り、フレーム１１２は、垂直壁位置１１６と水平壁位置１１８を含む。壁位置１１８は上面で接続されそこから前方に突き出している。一般的に、ｘ線ヘッド１２が後方に延びた支持アーム１２０によって垂直壁位置１１６の底部から突き出した状態で、水平壁位置１１８は上方に延伸しｘ線ヘッド１２に張り出している。支持アーム１２０は、前端でｘ線ヘッドハウジング４４の後部に接続され、マウント部分１２２がハウジング軸４６に並置された状態でマウント部分１２２に後部で接続されている。
【００４１】
装置１０ａはさらに、矢印１２５で示した垂直ｚ軸方向でｘ線ヘッド１２を移動させるためにフレーム１１０ａに実装された、ｚ軸微調節マウント１２４を含む。これは、矢印６８で示した弓形経路に沿って上下にＸ線ヘッド１２をを粗回転させる、前述のｚ軸荒調節マウント６６に加えて設けられている。ｚ軸ドライブブロック１２６は垂直壁位置１１６の底部近傍でフレーム１１２に取り付けられ、ガセット１２８が壁位置１１６と１１８の間でその接続部で取り付けられている。スクリュードライブ１３０の形態のｚ軸直線ドライブが、上端をガセット部１２８に設けた状態でｚ軸ドライブブロック１２６に実装されている。ｚ軸ドライブ１３０が自動化された場合、モータ１３２をガセット部１２８に設置でき、Ｘ線ヘッド１２の自動移動の閉ループフィードバックシステムを設けるために、装置１０ａから離れた図示しないコントロールボックスに設置できるコントローラ１３５（図１３）に位置フィードバック情報を提供するエンコーダ１３３を、モータ１３２は含むことができる。したがって、スクリュードライブ１３０の操作によって、ｚ軸ドライブブロック１２６に動作可能に接続されたＸ線ヘッド１２を、ヘッド１２に微細な高精度の動きを与える垂直上下方向１２５で移動させることができる。このように、ｚ軸ドライブ１３０によってヘッド１２に与えられた高精度動作は、測定されるべき部品１４からの焦点距離の正確な回転を考慮したものである。
【００４２】
フレーム１１２はｙ軸微調節マウント１３４も実装している。さらに詳細には、ドライブブロック１２６はダブテイルスロット１３６を含み、ｙ軸スライド部材１３８は、ダブテイルスロット１３６に噛みあっている後方ダブテイル部１４０を有する。ｙ軸微調節マウント１３４は、ｙ軸スライド部材１３８から前方に伸び、支持アーム１２０のマウント部分１２２の底部に取り付けられたカンチレバー部１４２を利用してＸ線ヘッド１２に動作可能に取り付けられている。図４に示す通り、スクリュードライブ１４４の形態のｙ軸直線ドライブが設けられている。Ｙ軸ドライブ１４４が自動化された場合、ｚ軸モータ１３２に類似したエンコーダ１４７を含むｙ軸モータ１４５が設けられる。したがって、手動でも自動的にでも動力化されれば、スクリュードライブ１４４の動作によって、ヘッド１２が縦方向のｙ軸方向１４６で移動する。φ軸調節マウント１１４用に、水平壁１１８は、上壁またはハンドル部１５０に対して中心となる下壁位置１４８を含む。これに関して、ｙ軸スクリュードライブ１４４の動作によって、図４に示すように、壁位置１４８に対して縦方向にヘッド４４が移動する。
【００４３】
φ軸微調節マウント１１４は、壁位置１１８の前端に設けられ、上下壁位置１４８と１５０を中心で互いに接続するピボットドライブ部材１５２を含む。自動化された場合、φ軸調節マウント１１４はモータ１５４とそれに連結したエンコーダ１５６を含む。したがって、φ軸ピボットドライブ部材１５２の動作によって、矢印１５８で示した回転φ軸の周りで壁位置１５０に対し壁位置１４８が回転する。これは、回転方向１５８の回転軸の後方にある回転方向１０８でφ軸調節マウント１０４によって与えられた回転運動に追加されたものである。
【００４４】
ｘ軸微調節マウント１１０は、図５に示すように、互いにかみ合いはめ合うことができるスライド部材１５８とスライド軸受１６０を含む。軸受１６０を下壁位置１４８に形成した状態で、ガセット１２８上にスライド部材１５８を設けることが出来る。スクリュードライブ１６２の形態の直線ｘ軸ドライブがスライド１５８内に設けられ、自動化された場合、モータ１３２とそれに連結されたエンコーダ１３３を含む。Ｘ軸スクリュードライブ１６２の動作によって、矢印１６４で示したＸ軸方向の前後にＸ線ヘッド１２の微細な高精度の動作が可能となり、この動作は、Ｘ軸荒調節マウント６４によって与えられたＸ軸粗動作に加わるものである。
【００４５】
ｒ軸調節マウント１６６もまた、軸４６の周りでＸ線ヘッド１２を回転させる垂直壁位置１１６の後部に設けられている。ｒ軸調節マウント１６６は、フレーム壁位置１１６とヘッドハウジング４４の間で、その構造を介してヘッド１２に動作可能に接続されている。よって、ハウジング４４の回転もまたＸ軸微調節マウント１１０、φ軸微調節マウント１１４、ｚ軸微調節マウント１２４、ｙ軸微調節マウント１３４の回転を伴う。Ｒ軸調節マウント１６６は、回転部材１６８の形態の回転ドライブを含み、自動化された場合、モータ１７０と、部材１６８を矢印１７４で示した回転ｒ軸方向で回転させる連結されたエンコーダ１７２が含まれる。
【００４６】
パイプなどの部品１４上に湾曲した表面が存在するため、ヘッド１２がｒ軸方向１７４で回転することによってヘッド１２が湾曲した表面からほぼ一定した距離を保つ場合、ｒ軸調節マウント１６６は特に価値が高い。このように、ｒ軸マウント調節１６６は、部品からヘッド１２を持ち上げ、湾曲した表面を回転させた後に部品の湾曲表面に対して適切な焦点位置にヘッド１２を戻す工程にかかる時間を節約し、この工程に伴うエラーの可能性を減らす。その代わり、ｒ軸調節マウント１６６はヘッド１２を軸４６の周りで回転させ、測定される部品上の異なるポイントごとに一定の再調節を必要とせずに、ほぼ一定の焦点距離を維持する部品１４上の湾曲表面の曲率を追跡する。
【００４７】
装置１０と装置１０ａでは、調節マウント１８によって、部品１４を移動させることなく部品１４に対して異なる位置にヘッド１２を移動できる。荒および微調節マウント１８両方が設けられているので、精度はそれほど重要ではないが動作スピードが重要ば場合に、オペレータは迅速に部品１４上の異なる領域に移動できる。そして、測定ポイントの間で部品１４上の特定の領域に渡って走査を行う際に、ヘッド動作を正確に制御するために微調節マウントを利用できる。この組み合わせによって、部品１４上のポイントの代表的なサンプリングに渡って非常に効率のよい正確な測定を行うことができるので、部品１４の測定された強度特性やその寿命に関して、決定がより正確に行える。上述した湾曲表面に関する利点に加え、上述した通り、オペレータが部品１４を移動させるために介入する必要なく、そしてそれに伴う時間的遅延なしに測定される複数層の表面を有する部品に関し、ｘ、ｙ、ｚ軸のヘッド１２の動作は考慮されている。したがって、本発明は、ここで述べたＸ線回折装置によって効率的に測定され正確に特徴付けられる部品１４の種類に対し、より高度な柔軟性を提供できる。
【００４８】
次に図６および図７を参照すると、前述のものと同様のＸ線回折装置１０ｂが示されているが、固定位置２２がなく、代わりに、より一般的に、パイプなど、種々のタイプの部品を測定するように構成されている。この目的で、装置１０ｂは、Ｘ線ヘッド１２を含む前方測定部分１７６と、後方スタンド部分１７８とを含み、これらは互いに別個であり、装置１０と装置１０ａの両方における前述のｚ軸荒調整マウント６６と同様の調節可能接続１８０を介して相互接続される。このようにして、測定部分１７６とスタンド部分１７８の間の相対位置を矢印１８２で示される枢動方向において調節することができる。装置１０ｂの測定部分１７６は、前述の装置１０ａと実質上同じ、ｘ軸微調整マウント１１０、φ軸微調整マウント１１４、ｚ軸微調整マウント１２４、ｙ軸微調整マウント１３４、およびｒ軸調整マウント１６６を組み込んでいる。したがって、ヘッド１２は、部品１４自体の運動の必要なしに、部品上の領域内の多数の様々な位置から測定を行うことができる。さらに、装置１０ｂの部分１７６および１７８の別個の性質のために、ユニットは、高度にポータブルであり、したがってどちらもハンドルを備えており、図６に最もよく示されるように、測定部分１７６のためのハンドルは装置１０ａと同様に上側壁部分１５０上に形成され、スタンド部分１７８はハンドル１８４を含む。
【００４９】
Ｘ線ヘッド１２の粗移動は、スタンド部分１７８中に組み込まれた調整マウント１８によって行える。ｘ軸荒調整マウント１８６は、手動動作か、またはモータ１９０およびそれの関連するエンコーダ１５２を介した自動化が可能なスクリュードライブ１８８の形態をしたｘ軸直線ドライブを含む。ｘ軸スクリュードライブ１８８が動作すると、ヘッド１２がｘ軸方向１６４にシフトする。ｙ軸荒調整マウント１９４は、同様に、手動動作か、またはモータ１９８およびそれの関連するエンコーダ２００を介した自動化が可能なスクリュードライブ１９６の形態をしたｙ軸直線ドライブを含むように構成される。したがって、スクリュードライブ１９６が動作すると、Ｘ線ヘッド１２がｙ軸方向１４６に移動する。最後に、ｚ軸荒調整マウント２０２がスタンド部分１７８上に設けられ、手動動作か、またはモータ２０６およびそれの関連するエンコーダ２０８を介した自動化が可能なスクリュードライブ２０４の形態をしたｚ軸直線ドライブを含む。したがって、直線ドライブ２０４が動作すると、Ｘ線ヘッド１２がφ軸方向１２５に粗く迅速に移動する。
【００５０】
明らかなように、ｘ、ｙおよびｚ軸荒調整マウント１８６、１９４および２０２は、それぞれ、対応する移動方向においてそれの調整マウントのすべてを含む測定部分１７６全体をシフトする。このようにして、荒調整マウント１８６、１９４および２０２が動作したとき、微調整マウントの相対位置は変化しない。さらに、荒および微調節装置１８の構成は装置１０ｂに非常に類似していることに留意されたい。したがって、ヘッド１２に粗または微の精密移動を与えるという点におけるそれらの主要な差異は、それらの動作する速度に関するものとなることが企図される。
【００５１】
特に装置１０ｂが野外使用のために必要とされない場合、スタンド部分１７８の代わりに、ロボットアームなどを利用することもできることを認識すべきである。ロボットアームは、測定すべき部品にＸ線を向ける全体的領域へのヘッド１２の迅速な移動を容易にするために測定部分１７６に粗移動を与えるように制御することもできる。
【００５２】
図６および図７はまた、ブラケットアーム２１１によってスタンド部分１７８に接続されたハウジング２０９を示し、ハウジング２０９は、検出器５０によって受信された信号を解釈するための電子回路を含む。重い重量が調整マウントによって担持されず、かつそれの関連するドライブによって移動しなくてもよいように、図示のようにハウジング２０９をスタンド１７８に取り付けることが望ましい。
【００５３】
測定する部品１４に装置１０ｂを取り付けるために、一対の磁気フィート２１０をそれの下端に設けることができる。磁気フィート２１０は、非活動状態の部品１４の磁気材料にスタンド部分１７８を堅く固定するための永久磁石を含むことができる。さらに、フィート２１０は、安全ストラップによって追加の支持を与えるために安全ストラップアタッチメント２１２を含むことができ、安全ストラップは、部品１４の周りに巻かれ、アタッチメント２１２のクランクアーム２１４を介してそこの周りに堅く引かれる。
【００５４】
図８および図９は、本発明による別のＸ線回折装置１０ｃを対象とし、これはまた、Ｘ線ヘッド１２を含む前方測定部分２１４と、後方スタンド部分２１６とを含み、そこの間に装置１０ｂと同様の調節可能相互接続２１８がある。調節可能相互接続２１８は、位置２１４と２１６の両方がそれぞれクレビス２２０および２２２を含み、そこにそれぞれの弓形スロット２２４および２２６が形成されているという点でわずかに異なる。相互接続リンク２２８がクレビス２２０および２２２の間に延び、それの端部においてスロット２２４および２２６中の様々な位置に固定することができる。このようにして、リンク２２８をスロット２２４および２２６の各々において固定することができる異なる位置に基づいてとることができる相対位置の広い範囲によって与えられるいわゆるナックリング作用で、位置２１４および２１６は矢印２２８で示される弓形の上および下方向に枢動することができる。
【００５５】
前方測定部分２１４は、前方測定部分２１４中に調整マウントがないためにフレーム１１２の壁位置１１６および１１８がないので、Ｘ線回折装置１０ｂのものよりも著しく変更されている。このようにして、Ｘ線ヘッド１２は、パイプの内直径中、または測定すべき表面を含む部品１４の他の開口中などの閉じ込められた空間中により容易に嵌合することができる。ヘッド１２の調節は、装置１０ｂについて説明したものと実質上同じ後方スタンド部分２１６およびそれの調整マウントを介して行える。この点で、スタンド部分２１６は、ｘ軸調整マウント１８６、ｙ軸調整マウント１９４、およびｚ軸調整マウント２０２を含む。この例では、測定部分２１４の微調整マウントがないために、前に論じたように測定すべき位置の間でヘッド１２を移動する際の確度を改善するために、スタンド部分２１６に組み込まれたそれぞれの調整マウントの関連するモータの速度を下げることができる。したがって、マウント１８６、１９４、および２０２は、装置１０ｃにおけるヘッド１２のための荒調整マウントと微調整マウントの両方の働きをする。
【００５６】
図１０、図１１ａおよび図１１ｂは、ヘッド１２を、調整マウント１８を介してコントローラ１３５の制御下で、測定すべき部品上の位置に向けられるＸ線を適切に合焦させている必要がある正確な位置に移動することができるように、測定することが望まれる部品１４の領域または部分の形状または構成のマップを作成するための方法を示すフローチャートを示す。図１０は、図１２に示される、タッチセンサ２３０の形態をした部品センサを使用して、どのようにして合焦を行うことができるかを示す。タッチセンサ２３０はプローブ２３２を含み、プローブ２３２は、引き下げされて部品と係合したときに押し下げられて、プローブ本体２３６中に格納されたマイクロスイッチ２３４を作動させる。センサ２３０中の回路は、スイッチ２３４の作動を検出し、相互接続ケーブル２３８によってコントローラ１３５に信号送信する。
【００５７】
タッチセンサ２３０を使用するには、タッチセンサ２３０を、Ｘ線ヘッド１２から離れた記憶位置から取り外し、プローブ２３２がコリメータ４８に対して平行な下向き方向に延びるように、ヘッド１２上に配置する。オペレータは、遠隔制御ボックスを使用して、調整マウントを介してヘッドの移動を調整し、ひとたび所定の位置にくると、プローブ２３２が測定すべき部品１４の表面に係合するまで、ヘッド１２を引き下げることができる。この点で、ヘッドは、部品表面からプローブ２３２の長さによって画定される所定の距離において焦点位置にくる。したがって、異なる焦点距離に対して、異なる長さのプローブ２３２を利用することができる。ひとたびプローブ２３２が部品表面に係合すると、コントローラ１３５は、スイッチ２３４から信号を受信し、ヘッド１２の位置、特に調整マウントの各々の位置をメモリに記憶する。その後、ヘッド１２は部品１２から離れたホームまたは初期位置に戻り、タッチセンサ２３０は記憶位置に戻される。この点で、部品表面に対してヘッド１２の焦点を合わせるためにオペレータがしなければならないすべてのことは、例えばＷｉｎｄｏｗｓベースプログラムのリフォーカスアイコン、またはオペレータによって保持された遠隔制御ボックス上の「タッチ」キーをクリックすることであり、ヘッド１２は、コントローラ１３５の制御下で、前に決定された焦点位置に自動的に戻る。
【００５８】
次に図１１ａおよび図１１ｂを参照すると、コントローラ１３５が、測定が望まれる部品表面の領域上の境界を覚えるかまたは教えられることができるように、コントローラ１３５のソフトウェアをプログラムすることができる。タッチセンサ２３０がこの目的に利用されることが企図されるが、例えばＣＡＤ図面を介して、部品構成のデジタル解釈を受容し理解するようにソフトウェアが適合できるようにすることも可能である。図１１ａおよび図１１ｂに従って部品構成マップを構築するために、文字ｘ、ｙ、ｚの後の数字１および２は、モータが微調整マウントのためのものか（数字１）、または荒調整マウントのためのものか（数字２）を示す。部品マップを構築するために、オペレータは、例えば、ＰＣＷｉｎｄｏｗｓオペレーティングプログラムを介して、または遠隔制御ボックス上の制御装置を介して、調整マウントを制御することによってヘッド１２を移動させる。オペレータシステムは、Ｘ線を向けるべき部品表面上の各点上に位置にヘッドを移動する。この位置において、オペレータは「タッチ」キーを作動させることができ、ヘッドは上述の「オートフォーカス」ルーチンを使用して部品表面に合焦する。同様にして、オペレータは、部品表面上の次の位置においてＸ線を向けるべき次の位置にヘッド１２を移動させ、前述の「オートフォーカス」シーケンスを開始する。このようにして、測定すべき部品位置から合焦距離にヘッド１２を保持する正確な経路中を移動するよう、コントローラがヘッド１２を制御することができるように、ヘッド１２の各位置がコントローラに記憶される。さらに、前述の様々な調整マウント１８を使用しているために、オペレータの介入を必要とせずに、かなり複雑な形状から測定を自動的に行うように、本明細書に記載のＸ線回折装置を製造することができる。
【００５９】
さらに、部品サイトにおいて装置を使用する場合、例えば、局部的応力収差が存在するかどうか、より重要なことには、部品寿命に影響を及ぼす全体的疲労をより表す過度の引張り応力があるかどうかを容易に判定するための応力測定の比較を、野外のオペレータが容易に行うことができるように、測定された強度特性のマップを生成するためにコントローラ１３５を適合させることが望ましい。図１３Ａ〜図１３Ｃの応力マップに示すように、図１３Ｂおよび図１３Ｃのマップ上の垂直線間の領域は、不要な引張り応力を見やすい形で示す。野外要員にこれらのタイプのマップを与えることにより、Ｘ線回折装置の価値が疑いなく実現されることが予想される。
【００６０】
以上、本発明の特定の実施形態を例示し説明したが、当業者なら多数の変更および修正を思い付くことが理解でき、首記の特許請求の範囲において、本発明の真の精神および範囲に入るすべてのそれらの変更および修正を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線ヘッドを異なる方向に移動させる調節マウントと、ユニットのフレームを測定されるブリッジ張力部材に取り付ける固定位置を有するフレームを含む携帯型のＸ線回折装置を示す斜視図である。
【図２】異なるマウントに対応したｘ、ｙ、ｚ、ｒ、φ軸でＸ線ヘッドを移動させる組み合わされたｘ、ｙ、ｚ、ｒ、φ調節マウントを含む図１と同様の、携帯型ユニットを示す側面図である。
【図３】図２の位置から９０°回転したＸ線ヘッドのゴニオメータと検出器マウントを示す、図２と同様の図である。
【図４】 φ軸の周りを回転したＸ線ヘッドを示す図２と３の携帯型ユニットを示す平面図である。
【図５】Ｘ線ヘッドの弓形振動ドライブを示す図２から４の携帯型ユニットを示す正面図である。
【図６】Ｘ線ヘッドを異なる方向で移動させ、ユニットを部品サイトで支持するフレームのスタンド部分を示すために、フレーム上に調節マウントを含むその他の携帯型Ｘ線回折ユニットを示す側面図である。
【図７】ヘッドを対応するｙ、ｚ動作軸で移動させる、スタンドのｙ、ｚ軸荒調節マウントを示す図６の携帯型ユニットを示す正面図である。
【図８】ヘッドを異なる方向で移動させる調節マウントで、ユニットを部品サイトで支持するスタンドを含むその他の携帯型ユニットを示す側面図である。
【図９】ヘッドを対応するｙ、ｚ動作軸で移動させるｙ、ｚ軸調節マウントを示す図８のユニットとスタンド部分を示す背面図である。
【図１０】測定される部分から所定の焦点距離で、自動的にヘッドの焦点を再度合わせる方法を示すフローチャートである。
【図１１Ａ】測定される部品上の異なる位置から所望の測定を行うために、ヘッドが移動する経路を、Ｘ線回折ユニットのコントローラに教示する本発明の方法を示すフローチャートである。
【図１１Ｂ】測定される部品上の異なる位置から所望の測定を行うために、ヘッドが移動する経路を、Ｘ線回折ユニットのコントローラに教示する本発明の方法を示すフローチャートである。
【図１２】オートフォーカスに使用される部品センサと、本発明の教示マップ方法を示す立面図である。
【図１３Ａ】本発明の装置と方法によって野外で作成される、部品の残余応力マップを示す図である。
【図１３Ｂ】本発明の装置と方法によって野外で作成される、部品の残余応力マップを示す図である。
【図１３Ｃ】本発明の装置と方法によって野外で作成される、部品の残余応力マップを示す図である。
【図１３Ｄ】本発明の装置と方法によって野外で作成される、部品の残余応力マップを示す図である。

Claims

Ｘ線エネルギーを異なる位置から部品に向けるために、少なくとも３つの互いに横切る軸で調節可能なＸ線ヘッドを有し、前記部品からの前記Ｘ線エネルギーを検出するＸ線回折装置において、
前記Ｘ線エネルギーを検出するための少なくとも１つのＸ線検出器と、
前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を支持するフレームと、
ｘ軸前後方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｘ軸調節マウントと、
ｙ軸横方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｙ軸調節マウントと、
ｚ軸垂直方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｚ軸調節マウントとを備え、
前記調節マウントが、該調節マウントの１つによって提供された荒調節を介して迅速に動き、かつ微調節を介してより精密に動かすために、前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に適合した前記ｘ、ｙ、ｚ軸調節マウントの１つに対応するように、前記ｘ、ｙ、ｚ軸方向の１つにおける前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を微調節するための、前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続された前記フレームの少なくとも１つの微調節マウントを含み、
前記フレームは、前記Ｘ線ヘッドを野外の前記部品上で使用するために、前記フレームを着脱可能に前記部品に取り付けるよう適合した固定位置を含み、
前記部品の長手に沿って異なる位置で前記Ｘ線ヘッドを設置するために、前記ｙ軸調節マウントを備えた調節クランプで、前記フレームを異なるサイズの前記部品に着脱可能に取り付ける前記調節クランプを、前記固定位置が含むことを特徴とするＸ線回折装置。
前記ｘ、ｙ、ｚ軸調節マウントは、互いに垂直な３つの方向で直線的にヘッドを調節する直線ドライブを含み、ｘ、ｙ調節マウントによって、前記Ｘ線ヘッドが前記部品上の所定の領域にＸ線を向け、前記ｚ調節マウントによって、前記部品から前記Ｘ線ヘッドへの焦点距離が調節されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線回折装置。
前記フレームと前記ｘ、ｙ、ｚ調節マウントは、異なる部品サイトに持ち運べる携帯型Ｘ線回折ユニットに組み込まれ、該携帯型Ｘ線回折ユニットを所望の前記部品サイトで支持するため前記携帯型Ｘ線回折ユニットとは別のスタンドが設けられることを特徴とする請求項１に記載のＸ線回折装置。
前記携帯型Ｘ線回折ユニットと前記スタンドは、互いに異なる位置に移動するために調節可能に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のＸ線回折装置。
前記Ｘ線ヘッドは、前記部品からのＸ線を感知する前記Ｘ線検出器と、該Ｘ線検出器から信号を受け取る前記Ｘ線ヘッドに接続されて前記部品サイトでの部品強度関連特性のマップを作成するよう適合した回路を含むコントローラを含み、強度関連特性は受信した信号に基づくことを特徴とする請求項３に記載のＸ線回折装置。
Ｘ線エネルギーを異なる位置から部品に向けるために、少なくとも３つの互いに横切る軸で調節可能なＸ線ヘッドを有し、前記部品からの前記Ｘ線エネルギーを検出するＸ線回折装置において、
前記Ｘ線エネルギーを検出するための少なくとも１つのＸ線検出器と、
前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を支持するフレームと、
ｘ軸前後方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｘ軸調節マウントと、
ｙ軸横方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｙ軸調節マウントと、
ｚ軸垂直方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｚ軸調節マウントとを備え、
前記調節マウントが、該調節マウントの１つによって提供された荒調節を介して迅速に動き、かつ微調節を介してより精密に動かすために、前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に適合した前記ｘ、ｙ、ｚ軸調節マウントの１つに対応するように、前記ｘ、ｙ、ｚ軸方向の１つにおける前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を微調節するための、前記フレームの少なくとも１つの微調節マウントを含み、
前記フレームは、前記Ｘ線ヘッドを野外の前記部品上で使用するために、前記フレームを着脱可能に前記部品に取り付けるよう適合した固定位置を含み、
前記部品の長手に沿って異なる位置で前記Ｘ線ヘッドを設置するために、前記ｙ軸調節マウントを備えた調節クランプで、前記フレームを異なるサイズの前記部品に着脱可能に取り付ける前記調節クランプを、前記固定位置が含み、
前記Ｘ線ヘッドは軸を有する延長ハウジングを含み、前記フレームは、前記Ｘ線ヘッドがＸ線を湾曲部品に向けられるように前記延長ハウジングの前記軸の周りで前記Ｘ線ヘッドを回転させるために、前記Ｘ線ヘッドに動作可能に接続されたｒ軸調節マウントを含むことを特徴とするＸ線回折装置。
前記フレームは、ｒ軸回転方向を横切るφ軸回転方向で前記Ｘ線ヘッドを調節するために前記Ｘ線ヘッドに動作可能に接続されたφ軸調節マウントを含むことを特徴とする請求項６に記載のＸ線回折装置。
前記φ軸調節マウントは、前記ｚ軸調節マウントからＸ軸方向に延びた前端に設置されることを特徴とする請求項７に記載のＸ線回折装置。
Ｘ線エネルギーを異なる位置から部品に向けるために、少なくとも３つの互いに横切る軸で調節可能なＸ線ヘッドを有し、前記部品からの前記Ｘ線エネルギーを検出するＸ線回折装置において、
前記Ｘ線エネルギーを検出するための少なくとも１つのＸ線検出器と、
前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を支持するフレームと、
ｘ軸前後方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｘ軸調節マウントと、
ｙ軸横方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｙ軸調節マウントと、
ｚ軸垂直方向で前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を調節するために前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に動作可能に接続されたフレームのｚ軸調節マウントとを備え、
前記調節マウントが、該調節マウントの１つによって提供された荒調節を介して迅速に動き、かつ微調節を介してより精密に動かすために、前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器に適合した前記ｘ、ｙ、ｚ軸調節マウントの１つに対応するように、前記ｘ、ｙ、ｚ軸方向の１つにおける前記Ｘ線ヘッド及び前記Ｘ線検出器を微調節するための、前記フレームの少なくとも１つの微調節マウントを含み、
前記Ｘ線ヘッドがｚ軸方向で前記部品から所定の距離にある状態で移動して部品と係合するタッチセンサと、
該タッチセンサの使用後、前記部品から所定の距離にある前記Ｘ線ヘッドの位置を、前記タッチセンサによって信号表示されるコントローラと
を備えたことを特徴とするＸ線回折装置。
前記部品の輪郭をマッピングするために、前記調節マウントを介して前記Ｘ線ヘッドを移動させることによってオペレータが前記タッチセンサを移動して前記部品の様々な位置で係合させる教示モードを前記コントローラが含むことによって、前記Ｘ線ヘッドは部品の輪郭に沿った様々な位置で前記部品にＸ線を正確に向けることを特徴とする請求項９に記載のＸ線回折装置。
前記Ｘ線ヘッドは軸を有する延長ハウジングを含み、前記フレームは、前記部品を移動させることなく湾曲表面を含む輪郭を有するＸ線を前記Ｘ線ヘッドが合焦できるように、前記延長ハウジングの前記軸の周りで前記Ｘ線ヘッドを回転させるために、該Ｘ線ヘッドに動作可能に接続された前記ｒ軸調節マウントを含むことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線回折装置。