JP4931461B2

JP4931461B2 - ボア検査プローブ

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Publication number: JP4931461B2
Application number: JP2006109861A
Authority: JP
Inventors: ジャアレッド・スミス; クリストファー・エム・ウェルシュ; トレヴァー・ジェイムズ・デイヴィス
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: US7543512B2; ES2321778B1; TW200643980A; CH698311B1; JP2006349668A; ES2321778A1; US20060230846A1

Description

本発明は、ボアの内部を検査するための装置に関し、より具体的には、ボアの内部を検査するためのプローブに関する。

パイプまたは円筒形の機器などのボアは、応力または磨耗を受ける溶接された複数の区間で構築されることが多い。したがって、保守手順中に、ボアの内面で割れおよび溶接部の健全性を検査することが必要になることが多い。たとえば、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）は通常、毎回の保守手順中に検査することが必要となる内部溶接部を有する、没水ボアを備える。内部ボアを有する中空の管状ジェットポンプが、必要とされる炉心の水流を供給するためにアニュラス内に配置される。ジェットポンプは、入口混合部と呼ばれる上部、およびディフューザと呼ばれる下部を備える。入口混合部およびディフューザはそのサイズが大きいため、複数の円筒区間と円錐区間を互いに溶接することによって形成される。具体的には、隣接する円筒区間のそれぞれの端部が円周溶接で接合される。原子炉の動作中に、円周溶接部の溶接熱影響部で流界応力腐食割れ（ＩＧＳＣＣ）および照射誘起応力腐食割れ（ＩＡＳＣＣ）が生じることがあり、それによってジェットポンプの構造健全性が低減される可能性がある。

何らかの割れが生じたかどうかを判断するために、ジェットポンプの入口混合部およびディフューザの溶接部を定期的に試験することが重要である。アニュラス内、またはシュラウドと圧力容器壁との間の領域内で試験を実施することができるが、原子炉のアニュラス領域内へのアクセスに限界があるため、こうした試験は部分的な検査のみになりやすい。したがって、ジェットポンプの溶接部の試験は、ジェットポンプの入口混合部およびジェットポンプのディフューザの内側に配置された検査ツールによって試験されることが多い。そのような検査ツールは、ジェットポンプの溶接部の超音波探傷試験および／または渦流探傷試験を、原子炉内のジェットポンプ入口混合部およびディフューザの内部から実施する。

通常、プール水面の上方の燃料交換ブリッジ上にいる操作員が、検査プローブの挿入用のジェットポンプ入口に接続されたツール送達システムを操作する。長円筒形の検査プローブは、ジェットポンプ入口の狭い開口から挿入され、案内ケーブルによってジェットポンプ内に取り付けられ垂直に配置される。内側に配置されると、検査プローブは、センサを備えるアームを検査プローブの長円筒形の本体から広げるように作動される。検査プローブの感知アームは、ジェットポンプの内部表面のラジアル走査が可能になるように、検査プローブ上のモータによって回転される。検査プローブはしばしば、ボア内でプローブを安定させるために安定用の錘を備える。
米国特許第３，６３６，７７８号米国特許第３，８６２，５７８号米国特許第４，０５０，３８４号米国特許第４，３０４，１３４号米国特許第４，５８１，９２７号米国特許第４，８２０，９８２号米国特許第４，８４３，８９６号米国特許第４，８７６，５０６号米国特許第５，０２５，２１５号米国特許第５，０２８，３８１号米国特許第５，１０５，８８１号米国特許第５，１５６，８０３号米国特許第５，１７４，１６５号米国特許第５，１９５，３９２号米国特許第５，５２０，２４５号米国特許第５，５６５，６３３号米国特許第５，５８６，１５５号米国特許第５，７６０，３０６号米国特許第５，７８７，１３７号米国特許第５，８７８，０９９号米国特許第５，９８２，８３９号米国特許第６，０７６，４０７号米国特許第６，１６９，７７６号米国特許第６，５２６，１１４号米国特許第２，８５４，７５８号米国特許第３，８０９，６０７号米国特許第４，５８１，９３８号米国特許第４，１３１，０１８号

本発明の発明者らが認識するように、現在のプローブではプローブ本体の非感知部の回転が防止されず、したがってセンサの回転位置を追跡または決定することができない。また、そのようなプローブは通常、実質的に垂直なボアでのみ使用可能であり、その場合、センサアーム自体が回転するときにボアの内面と接触することによって、ボア内でプローブを中心に置く。これは部分的には、ジェットポンプの垂直ボア内で検査プローブが懸架によって連結されていること、および、ボア内で、動きを制限するまたは径方向基準位置を確立することができないことによる。本発明の発明者らは、垂直に配置されたボアであってもそうでなくてもよいボアの内部に挿入し検査するための、改善された検査プローブの開発に成功した。プローブの一部をボア内で安定させることにより、本発明はまた、感知要素の回転位置の決定および追跡を実現することができ、したがってセンサの測定値を回転位置と相関させることができ、それにより、いかなる欠陥の位置を識別することも可能になる。

本発明の一態様によれば、ボアを検査するためのプローブは、ボア内に挿入するように寸法決めされたハウジング、ならびに、ハウジングに取り付けられた第１の端部およびハウジングから広げることができる第２の端部を有する、複数の固定用脚部を備える。安定用脚部は、ボアの内面に接触するように構成される。複数のセンサアームが、ハウジングから広げることができ、安定用脚部に対して相対的に回転可能である。モータは、センサアームを安定用脚部に対して相対的に回転させることを可能にする。

本発明の別の一態様によれば、ボア検査プローブは、ボア内に挿入するように寸法決めされた、第１の部分および第２の部分を有するハウジングを備える。プローブは、第１の部分を第２の部分に連結する少なくとも１つの屈曲可能な接合具、および第１の部分を第２の部分に回転可能に連結するためのスピンドルを備える。複数の安定用脚部は、ハウジングの第１の部分に取り付けられた第１の端部、およびハウジングから広げることができる第２の端部を備える。安定用脚部は、ボアの内面と接触するように構成される。バイアス要素は、安定用脚部をハウジング内に保持することを可能にし、安定用脚部アクチュエータは、安定用脚部の第２の端部を前記ハウジングから広げるように構成される。プローブはまた、複数のセンサアームを備え、各センサアームは、第２の部分に取り付けられた第１の端部、および第２の部分から広げることができセンサを有する第２の端部を有する。少なくとも１つのアームアクチュエータは、センサアームの第２の端部を、ハウジングから、広げられた感知位置へと広げることを可能にする。モータは、第２の部分を第１の部分に対して相対的に回転させることを可能にする。

本発明のさらに別の実施形態によれば、ボアの内面を検査するためのプローブは、ボア内に挿入するように寸法決めされ第１の部分および第２の部分を有するハウジングと、第１の部分と第２の部分を連結する少なくとも１つの屈曲可能な接合具を備える。スピンドルによって、第１の部分と第２の部分を回転可能に連結することが可能になる。複数の安定用脚部は、ハウジングの第１の部分に取り付けられた第１の端部、およびハウジングから広げることができる第２の端部を備え、それぞれボアの内面に接触するように構成される第２の端部を備える。プローブはまた、安定用脚部の第２の端部を前記ハウジングから広げるように構成された安定用脚部アクチュエータ、および複数のセンサアームを備え、センサアームはそれぞれ、第２の部分に取り付けられた第１の端部、および第２の部分から広げることができる第２の端部を有する。また第２の端部はそれぞれ、センサを備える。プローブは、センサアームの第２の端部を、前記ハウジングから広げられた感知位置へと広げるための、少なくとも１つのアームアクチュエータを備える。モータは、第２の部分を第１の部分に対して相対的に回転させることを可能にする。

本発明のさらに別の態様によれば、ボアの内面を検査するためのプローブは、ボア内に挿入するように寸法決めされ第１の部分および第２の部分を有するハウジングを備える。複数の安定用脚部は、ボアの内面と接触するように構成される。安定用脚部はそれぞれ、ハウジングに取り付けられた第１の端部、およびハウジングから広げることができる第２の端部を備える。プローブは、ハウジング内の位置から第２の端部がボアの内面に接触する位置へと、各安定用脚部を広げる手段を備える。プローブはまた、複数のセンサアームを備え、前記センサアームはそれぞれ、第２の部分に取り付けられた第１の端部、および第２の部分から広げることができセンサを備える第２の端部を有する。プローブはさらに、各センサアームを、ハウジング内の位置から、センサをボアの内面に隣接して配置する位置へと広げる手段、およびセンサアームを安定用脚部に対して相対的に回転させる手段を備える。

本発明のさらなる態様は、以下で部分的に明らかになり部分的に示される。本発明の様々な態様を、別々にまたは互いに組み合わせて実施することができることが理解されるべきである。本発明のいくつかの例示的な実施形態を示すが、詳細な説明および図面は例示目的のものであるに過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことも理解されるべきである。

複数の図面を通して、同様の参照符号は同様の要素または特徴を示す。

以下の説明は、実質上単なる例示に過ぎず、決して、本発明、その応用例、またはその用途を限定するものではない。上記のように、様々な図面の同様の参照符号または番号は、複数の図面を通して同様の要素または特徴を示す。したがって本明細書では、前に示した図面内の共通の要素、特徴、または部分の説明は繰り返さない。

本発明の一実施形態では、ボア内部を検査するためのプローブが、ボア内に挿入するために寸法決めされたハウジングと、ハウジングに取り付けられた第１の端部およびハウジングから広げることができる第２の端部を有する、複数の安定用脚部とを備える。安定用脚部は、ボアの内面に接触するように構成される。複数のセンサアームをハウジングから広げることができ、安定用脚部に対して相対的に回転させることができる。モータによって、センサアームが安定用脚部に対して相対的に回転される。

そのようなプローブの一例を図１に示す。図示のとおり、プローブ１００が、第１の区間または部分１０２および第２の区間１０４と、第１の端部１０６および第２の端部１０８とを有するハウジング１０１を備える。プローブ１００および／またはハウジング１０１は、多くの形状およびサイズとすることができるが、プローブ１００は多くの実施形態で、プローブがそこに挿入され作動されるボアの内径よりも外径が小さい、好ましい長い円筒形状である。第１の区間１０２は、複数の安定用脚部１１２を捕捉および保持するために寸法決めされた１つまたは複数のチャンバまたはキャビティ１１０を備える。図１は、脚部キャビティ１１０内で折りたたまれた位置にある安定用脚部１１２を示し、図２は、径方向に広げられた位置にある安定用脚部１１２を示す。図示のとおり、この例示的な実施形態で各安定用脚部１１２はそれぞれ、第１の区間１０２に回転可能に取り付けられた１つの端部、および第１の区間１０２の本体部分から径方向に広げられた第２の端部を有する。同様に、第２の区間１０４は、複数のセンサアーム１１６を捕捉および保持するために寸法決めされた、１つまたは複数のチャンバまたはキャビティ１１４を備える。図１は、センサアームキャビティ１１４内で折りたたまれた位置にあるセンサアーム１１６を示し、図２は、径方向に広げられた位置にあるセンサアーム１１６を示す。図示のとおり、この例示的な実施形態で各センサアーム１１６はそれぞれ、第２の区間１０４に回転可能に取り付けられた１つの端部、および第２の区間１０４の本体部分から径方向に広げられた第２の端部を有する。図１および図２は、第１の区間１０２を上部区間、第２の区間１０４を下部区間として示したが、この位置は、本発明のその他の実施形態で逆にすることができる。

第１の区間１０２は、屈曲可能な接合具または連結具１１８によって第２の区間１０４に屈曲可能に連結されており、連結具１１８は２つの区間の間に屈曲をもたらし、それによってプローブ１００を、アクセスが制限されたボア内に挿入することを可能する。さらに回転連結具１２０が、第１の区間１０２に対して第２の区間１０４が相対的に回転することを可能にする。回転連結具１２０は、モータ（図示せず）を備え、かつ、たとえば軸受、歯車、スピンドル、アクスル（図示せず）を含めてその他の構成要素を備えることができる。

通常、プローブ１００は、第１の端部１０６に取り付けられた支持ケーブル（図示せず）により、動作のために支持または係合される。さらに１つまたは複数の操作ライン１２２が、以下で詳細に議論するように、キャビティ１２７または第１の端部１０６内のポートからプローブに入ることができる。

プローブ１００がボア内に配置されると、図２で示すように、安定用脚部１１２が脚部キャビティ１１０から径方向に広げられる。例示的なプローブ１００は、１つまたは複数の支持部または案内部１２４によって径方向に広げられたそれぞれの安定用脚部１１２を有することができ、一端部上に摩擦要素１１３を有することができる。これらの案内部１２４は、１つまたは複数のアクチュエータ（図示せず）によって安定用脚部１１２を広げることができる。摩擦要素１１３は、ある程度の摩擦力でボアの内面または内壁に接触および係合するように構成することができる。摩擦要素１１３は、ゴムなどいかなるタイプの材料で構成することもでき、鋸歯状、または安定用脚部１１２とボア内面の摩擦接触を増大することができる安定用脚部１１２の端部のその他の特徴とすることもできる。

さらに、安定用脚部１１２を正常な開位置または正常な閉位置に位置決めするために、１つまたは複数の案内部１２４またはアクチュエータを、ばねなどのバイアス要素１１５によって偏倚させることができる。１つの好ましい実施形態では、１つまたは複数のばね（図示せず）は、安定用脚部１１２を脚部キャビティ１１０内に正常に折りたたむために、案内部１２４を偏倚させるように構成することができる。空気圧または油圧シリンダなどのアクチュエータ１２５は、案内部１２４を上方に、案内部１２４のそれぞれの一端を片持ち梁のように広げて動かすために、バイアス要素１１５の通常の偏倚力に対抗する力をかけることができる。このようなやり方で、各安定用脚部１１２の、摩擦要素１１３を有することができる、取り付けられていない端部は径方向に広げられて、それを取り囲むボアの内面と接触する。アクチュエータ１２５によって安定用脚部１１２および摩擦要素１１３上に加えられる外向きの力の大きさは、安定用脚部１１２をボアに対して適切に安定させるように調節および監視することができる。

いくつかの実施形態はまた、実質的に同様の拡張または外向きの力を各安定用脚部１１２にもたらすことができ、それによって、複数の脚部（３つの脚部として例示する）がプローブ１００をボア内で中心に配置することが可能になる。さらに、安定用脚部１１２を折りたたみ位置に偏倚させることによって、操作ラインまたは信号の損失または停止などプローブ１００の故障が発生した場合に、プローブ１００をボアからより容易に抜き出すことができる。

センサアーム１１６もまた、１つまたは複数のセンサアームアクチュエータ１２６によってアームキャビティ１１４から広げることができる。図２の例示的な実施形態で、一端部にセンサ１１７を有する各センサアーム１１６はまた、センサアーム１１６を所望の位置に配置するためにセンサアーム１１６に結合された１つのアームアクチュエータ１２６を備えることができる。通常センサアーム１１６は、初期状態として、アームキャビティ１１４内の折りたたみ位置にある。したがって、各センサアーム１１６を折りたたむために、１つまたは複数のバイアス要素（図示せず）を使用することができる。各アームアクチュエータ１２６は、所要の作動入力または信号を受け取ると、図２で示すように、結合されたセンサアーム１１６を少なくとも部分的にアームキャビティ１１４から外側へと広げる。センサアーム１１６の広がる量は、特定の要求に基づいて動作中に調整することができる。たとえば、センサ１１７または感知動作が接触を必要とする場合は、センサアーム１１６を、ボアの壁の内面と接触するように広げることができる。そうでない場合は、センサアーム１１６を、センサ本体とボアの壁との間で部分的にだけ広げることができる。センサアーム１１６とは別の安定用脚部１１２によってプローブをボア内で中心に配置し安定させることができるので、この設計によってこの部分的な配置が可能になる。

図示のとおり、センサアーム１１６の一端部は、センサ１１７を備える。センサ１１７はいかなるタイプのセンサでもよく、１つのセンサアーム１１６につき複数のセンサがあってもよい。さらに、センサ１１７は、ジンバルまたは接合具によってセンサアーム１１６の端部に取り付けることができ、バイアス部材を備えることができる。センサのジンバルは、センサ１１７とボアの内面との位置合せを実現することができる。バイアス要素は、正常動作時にセンサ１１７または感知先端をセンサアーム１１６と同一平面上に維持することができ、それによって、感知先端をセンサキャビティ１１４内に折りたたむことも可能になる。ジンバルおよびバイアス要素はさらに、センサアーム１１６が広げられた位置にあるときに、必要に応じてセンサを調整し、またはボアの感知表面と位置合せすることを可能にする。

モータ１１１は、第１の区間１０２または第２の区間１０４いずれかの内部に設けることができ、センサアーム１１６を安定用脚部１１２に対して回転させるための回転力を提供することができる。図２に示すように、例としてモータ１１１は、第１の区間１０２の下部内に、回転連結具１２０に隣接して場合によってはその内部に設けることができる。ただし、モータ１１１のその他の位置および配置が可能であり、依然本発明の範囲内にあることが、当業者に理解されるべきである。

図２はまた、外部支持ケーブル（図示せず）への屈曲可能な結合をもたらすための、第１の端部１０６に隣接する屈曲可能な連結具１２８を示す。また、１３０（電力ライン）、１３２（アクチュエータライン）、および１３４（センサライン）などの操作ライン１２２が、外部制御または操作システム（図示せず）との操作上の連結性を提供する。これらは、モータ１１１を動作させることを含めた１つまたは複数のプローブシステムのための電力ライン１３０、１つまたは複数の脚部アクチュエータ１２５およびアームアクチュエータ１２６の動作用の空気またはその他の油圧流体を提供するためのアクチュエータライン１３２、ならびに、感知した信号またはセンサ特性をプローブ上のセンサから外部操作システムへと伝達するためのセンサライン１３４を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態では、安定用脚部１１２に対する感知アーム１１６の半径位置を追跡および決定するための、レゾルバ１３６を設けることができる。レゾルバ１３６は、感知アーム１１６および安定用脚部１１２の一方または両方の、あるいはそれらが連結された第２の区間１０４または第１の区間１０２の、半径位置または半径座標を示す信号を生成する。図２の例示的な実施形態では、第２の区間１０４の下部またはその付近に配置されたレゾルバ１３６を示す。ただし、レゾルバ１３６はプローブ１００上のその他様々な位置に配置することができ、相対的な半径位置の決定を依然実現することができることが、当業者には明らかであるはずである。さらなる実施形態では、プローブ１００は、ビデオセンサまたはカメラなど１つまたは複数の感知装置（図示せず）を備えることができる。たとえば、いくつかの実施形態では、下部区間１０４を見るために、かつ／または安定用脚部１１２または感知アーム１１６の配置を見るために、ビデオカメラを上部区間１０２上に配置することができる。ビデオ信号は、サポートシステムまたは操作者が見る表示画面へと伝送することができ、感知アームの、回転など１つまたは複数の操作を監視することを可能にする。その他の実施形態では、ビデオカメラはまた、センサ１１７によって感知される領域を見るために配置することもできる。

次に図３を参照すると、本発明の例示的な一実施形態による、第１の区間１０２および第２の区間１０４を連結するための回転連結具１２０が示してある。この例では、第１の区間１０２と結合された回転連結具１２０を示す。ただし、他の実施形態では、連結具１２０の１つまたは複数の構成要素を、第２の区間１０４と結合させることもできる。図３の例示的な実施形態では、第１の区間１０２は、スピンドルプレート３０２を有する端部で終端する。モータ１１１は、第１の区間１０２の本体内に配置することができ、スピンドルプレート３０２を越えて延びるモータ駆動装置３０４に動作可能に連結される。伝達駆動装置３０６は、モータ駆動装置３０４から回転エネルギを受け取る。スピンドルプレート３０２はまた、第１の区間１０２と第２の区間１０４の間を接続する１つまたは複数の操作ライン（図示せず）を受け入れることができる、１つまたは複数の通路３０８を備えることもできる。

スピンドルアクスル（図示せず）は、スピンドルプレート上に配置することができ、２つの区間１０２と１０４の間の回転接続性を提供する。図３に示す実施形態では、スピンドルアクスル３１０はまた、その基部内に、１つまたは複数の操作ライン１２２を受け入れるための通路３０８を備える。ただし、回転連結具１２０は、第１の区間１０２と第２の区間１０４の間の回転を可能にするので、スピンドルアクスル３１０は、操作ライン１２２の継続的な通路となる中心通路３１２を備える。このようなやり方で、操作ライン１２２は、回転連結具１２０の回転動作中に捩られることがなくなる。輪歯車３１４が、第２の区間１０４の回転を駆動するために、伝達駆動装置３０６によって駆動される。回転連結具１２０の回転を改善するために、軸受３１６を設けることができる。スピンドル連結具（図示せず）を、回転連結具１２０のその他の構成要素上に配置することができる。スピンドル連結具は、その内面（図示せず）上に、輪歯車３１４から回転エネルギを受け取るための歯車対合機構を備えることができる。スピンドル連結具は、回転連結具１２０を屈曲連結具１１８など別の構成要素に連結することを可能にするための、１つまたは複数の対合特徴を備えることができる。

図４は、本発明の例示的な一実施形態による、スピンドルアクスル３１０のより詳細な斜視図を示す。図示のとおり、スピンドルアクスル３１０は、フランジ４０２、シャフト４０４、シャフト端部４０６、および連結端部４０８を備えることができる。さらに、フランジ４０２は、たとえば取付け穴など、１つまたは複数の締結具または締結手段を備えることができる。

上記のように、１つまたは複数のセンサアーム１１６は、１つまたは複数のセンサ１１７を備えるように構成することができる。図５は、センサアーム１１６の感知端部または先端の例示的な一実施形態を示す。この例では、センサアーム１１６は、ヒンジ５０４または同様の屈曲可能な装置でセンサアーム１１６に取り付けられた、ジンバルを備える端部５０２を備える。センサ１１７は、ジンバルを備える端部５０２に取り付けられ、検査するボアの特性を最適に感知する位置に配置される。さらに、ばね５０６（図５には示さない）は、ジンバルを備える端部５０２がセンサアーム１１６と同一平面上に正常に配置されるように、ジンバルを備える端部５０２を偏倚させることができる。このようにしてジンバルを備える端部５０２は、センサアーム１１６がアームキャビティ１１４内に折りたたまれるとき、第２の区間１０４の本体に取り囲まれるように配置される。ただし、センサアーム１１６が広げられ、ボアの内面と接触するとき、ジンバルを備える端部５０２は、センサ１１７がボア内面の平面と最適に位置合せされるようにヒンジ５０４の周りを回転する。

次に図６を参照すると、センサアーム１１６がヒンジ６０２または同様の屈曲可能な接合具によってアームアクチュエータ１２６に連結されている。いくつかの実施形態では、各センサアーム１１６はまた、受動バイアス要素６０４を備えることができる。受動バイアス要素６０４は、たとえば、楔形、湾曲部、または曲面を含むことができる。センサアーム１１６の受動バイアス要素６０４は、センサアームアクチュエータ１２６が折りたたみ位置から開いた位置へと移動を開始するときに、センサアーム１１６を初めに外側に偏倚させることを可能にするように、第２の区間１０４の本体の１つまたは複数の特徴と関連して動作することができる。図７に示すように、第２の受動バイアス要素７０２もまた、楔形、湾曲部、曲面、フランジとすることができ、それらは、上向きに動く受動バイアス要素６０４と接触して配置されると、センサアームを少なくとも部分的にアームキャビティ１１４から径方向に広げるために、センサアーム１１６に外向きの圧力をもたらす。一実施形態では、受動バイアス装置６０４および７０２は両方とも楔形である。センサ手段１１６が径方向に広がると、アームアクチュエータ１２６は外側に回転し、センサアーム１１６の必要とされる径方向の拡張を実現する。図８に示すように、各アームアクチュエータ１２６の第２の端部８０２は、ヒンジ、シャフト、または同様の屈曲可能または回転可能な要素によって、第２の区間１０４の本体に連結されている。上記のように各アームアクチュエータ１２６は、油圧シリンダ、モータ、およびウォーム歯車構成、または同様の作動アセンブリを含めて、いかなるタイプのアクチュエータでもよい。

同じく図８に示すように、各アームアクチュエータ１２６は、回転可能な連結具８０４に取り付けられた空気圧シリンダであり、アームアクチュエータ１２６の動作制御のための空気入口ポート８０６を備える。各センサアーム１１６に結合された１つ未満または２つ以上のアームアクチュエータ１２６があってよいが、好ましい一実施形態では、それぞれ空気圧シリンダアームアクチュエータ１２６に結合された、３つのセンサアーム１１６がある。各センサアーム１１６の拡張、およびセンサアーム１１６によってボアの内面に加えられる圧力の大きさを均等化することを可能にするために、図９に示すような空気マニホルド９０２など、調整装置を設けることができる。空気マニホルド９０２は、送達量が調整された空気を様々なアームアクチュエータ１２６に供給するための、複数の空気入口および出口ポート９０４を備えることができる。たとえば、プローブ１００が３つのセンサアーム１１６および３つのアームアクチュエータ１２６を備える場合、空気マニホルド９０２は、１つの入口ポート９０４および３つの出口ポート９０４を備えることができる。空気マニホルド９０２の一実施形態は、単一の入口ポート９０４から作動空気を受け取り３つの出口ポート９０４それぞれに等しい分配量を供給する、内部空気チャンバ（図示せず）を備えることがある。このようにして、各アームアクチュエータ１２６は、実質的に等量の作動空気を受け取る。さらに、これによって、センサアーム１１６を広げるために必要とされる操作ライン１２２の数を減らすことができる。

本明細書で説明する検査プローブ１００の様々な例示的な実施形態は、内部ボアの改善された検査を実現することができる。安定用脚部１１２は、ボア内でプローブを中心に配置し安定させることができ、それによってセンサアームに、検査または感知動作を実施するためにボア内に最適に配置される能力がもたらされる。さらに、プローブ１００の第１の区間１０２の径方向の安定化によって、ボア内における各センサ１１７の回転位置の決定および追跡を改善することが可能になる。したがって、センサ１１７で感知された特性は、より正確にボア内の特定の円周位置と関連付けることができ、それによって、感知された欠陥を操作員が認識および修正する能力が向上する。本発明の様々な実施形態によって、いくつかの改善および利点がその他のものに加えてもたらされる。

本発明またはその実施形態の要素および特徴を説明する場合、冠詞「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、１つまたは複数の要素または特徴があることを意味することが意図されている。用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」、および「ｈａｖｉｎｇ」は、包括的な意味であり、具体的に説明したもの以上にさらなる要素および特徴があり得ることを意味することが意図されている。

本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更を上記の例示的な実施形態および実装形態に加えることができることを、当業者であれば認識するであろう。したがって、上記明細書に含まれ添付の図面に示されるすべての内容は、限定的な意味ではなく例示的なものとして理解されるべきである。

本明細書で説明したステップは、議論または図示した特定の順番でそれらを実施することを必然的に要求するものとして解釈されるべきではないことをさらに理解されたい。追加または代替ステップを用いることができることも理解されたい。

本発明の例示的な一実施形態による、折りたたまれた位置にあるボアプローブの斜視図である。本発明の例示的な一実施形態による、径方向に広げられた位置にあるボアプローブの斜視図である。本発明の例示的な一実施形態による、ボアプローブ用のスピンドルアセンブリの斜視図である。本発明の例示的な一実施形態による、ボアプローブで使用するためのスピンドルアクスルの斜視図である。本発明の例示的な一実施形態による、ボア内で使用するためのバイアスされた、ジンバルを備えるセンサ先端を有するセンサアームの斜視図である。本発明の例示的な一実施形態による、センサアームアクチュエータに連結され、受動バイアス要素を備えるセンサアームの側面図である。本発明の別の例示的な一実施形態による、受動バイアス要素をそれぞれ有するセンサアームが広げられた状態のセンサ区間の側面図である。本発明の一実施形態による、３つのセンサアームおよび３つの空気圧シリンダセンサアームアクチュエータを有するセンサ区間を示す図である。本発明の別の実施形態による、３つの空気圧シリンダセンサアームアクチュエータの作動を調整するための空気マニホルドを示す図である。

符号の説明

１００プローブ
１０１ハウジング
１０２第１の部分または区間
１０４第２の区間
１０６第１の端部
１０８第２の端部
１１０キャビティ
１１１モータ
１１２安定用脚部
１１３摩擦要素
１１４センサアームキャビティ
１１５バイアス要素
１１６センサアーム
１１７センサ
１１８屈曲可能な接合具または連結具
１２０回転連結具
１２２操作ライン
１２４支持部または案内部
１２５アクチュエータ
１２６アームアクチュエータ
１２７キャビティ
１２８屈曲可能な連結具
１３０電力ライン
１３２アクチュエータライン
１３４センサライン
１３６レゾルバ
３０２スピンドルプレート
３０４モータ駆動装置
３０６伝達駆動装置
３０８通路
３１０スピンドルアクスル
３１２通路
３１４輪歯車
３１６軸受
４０２フランジ
４０４シャフト
４０６シャフト端部
４０８連結端部
５０２ジンバルを備える端部
５０４ヒンジ
５０６ばね
６０２ヒンジ
６０４受動バイアス要素
７０２受動バイアス要素
７０４第２の受動バイアス要素
８０２アームの第２の端部
８０４回転連結具
８０６空気入口
９０２空気マニホルド
９０４入口／出口ポート

Claims

ボアを検査するためのプローブ（１００）であって、
前記ボアに挿入するように寸法決めされた第１のハウジング部分（１０２）と、
前記第１のハウジング部分（１０２）に接続され、前記ボアに挿入するように寸法決めされた第２のハウジング部分（１０４）と、
前記第１のハウジング部分（１０２）に取り付けられた第１の端部（１０６）と、この第１の端部の周りに回転し且つ前記第１のハウジング部分（１０２）から離間して前記ボアの内面と接触するように構成された第２の端部（１０８）とを有する複数の安定用脚部（１１２）と、
前記第２のハウジング部分（１０４）から離間して回転可能に構成され、且つ前記安定用脚部（１１２）に対して相対的に回転可能な複数のセンサアーム（１１６）と、
前記第１のハウジング部分（１０２）と第２のハウジング部分（１０４）の少なくとも一方に収容された前記センサアーム（１１６）を前記安定用脚部（１１２）に対して相対的に回転させるモータ（１１１）と、
前記安定用脚部（１１２）を前記第１のハウジング部分（１０２）内に保持するように構成されたバイアス要素（１１５）と、
前記センサアーム（１１６）を、前記第２のハウジング部分（１０４）内の位置から広げられた感知位置へと広げるように構成された１つ以上のセンサアームアクチュエータ（１２６）と、
前記各センサアーム（１１６）に結合された１つまたは複数の受動バイアス要素（７０２）と
を備え、
前記センサアーム（１１６）の感知端部が前記ボアの前記内面に隣接して配置され、前記各センサアーム（１１６）が、結合されたセンサアームアクチュエータ（１２６）を備え、
前記受動バイアス要素（７０２）が、前記センサアーム（１１６）を前記第２のハウジング部分（１０４）内の前記位置から回転することを助けるように寸法決めされ配置される
ことを特徴とするプローブ。
前記センサアーム（１１６）が前記第２の部分（１０４）に連結され、前記モータ（１１１）が、前記センサアーム（１１６）を有する前記第２の部分（１０４）を前記第１の部分（１０２）に対して回転させることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。
前記安定用脚部（１１２）の前記第２の端部（１０８）を、前記第１のハウジング部分（１０２）内の前記保持された位置から前記ボアの前記内面と接触する広げられた位置へと回転させるように構成された１つ以上の安定用脚部アクチュエータ（１２５）とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。
前記センサアームアクチュエータ（１２６）の制御を調整するように構成されたセンサアーム作動装置をさらに備え、前記センサアーム作動装置が空気マニホルド（９０２）を含み、前記各センサアームアクチュエータ（１２６）が空気圧シリンダであり、
前記空気マニホルド（９０２）が流入空気を受け取り前記各センサアーム空気圧シリンダに作動空気を供給するように構成されることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。
前記各センサアーム（１１６）が、前記ボアの前記内面の特性を感知するように構成されたセンサ（１１７）を備え、
前記各センサアーム（１１６）が、前記第２のハウジング部分（１０４）に取り付けられた第１の端部（１０６）と、前記第１の端部の周りに回転し前記第２のハウジング部分（１０４）から離間し、且つ、前記ボアの前記内面に接触するように構成された第２の端部（１０８）とを備え、前記各センサ（１１７）が前記第２の端部（１０８）に隣接して取り付けられることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。
前記各センサアーム（１１６）が、前記第２の端部（１０８）上に、前記センサアーム（１１６）の平面に沿って正常に配置されるように偏倚され、前記内面と接触するときに前記ボアの前記内面と同一平面上へと回転することができるジンバルを備える部分（５０２）を備えることを特徴とする請求項５記載のプローブ（１００）。
前記安定用脚部（１１２）に対する前記センサアーム（１１６）の半径位置を示す信号を供給するレゾルバ（１３６）と、
前記安定用脚部（１１２）に対して固定され、少なくとも１つのセンサアーム（１１６）を見るように構成されたビデオセンサと
をさらに備え、前記各安定用脚部（１１２）の前記それぞれの第２の端部（１０８）が、前記ボアの前記内面に摩擦接触して前記第２の端部に近接している摩擦要素（１１３）を備えることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。
前記モータ（１１１）が、前記センサアーム（１１６）を時計回り方向に約３６０°回転させ、次いで前記センサアーム（１１６）を反時計回り方向に約３６０°回転させるように構成されることを特徴とする請求項１記載のプローブ（１００）。