JP5681797B2 - タービン・ディスク用移動式検査装置 - Google Patents

Description

本発明はタービン・ディスクを検査するための装置、より具体的には、タービン・ディスクを現場で検査するための装置に関わる。

発電システムの一部として使用されるタービン・ディスクは通常の保守作業の一部として亀裂その他の不具合の有無につき検査する必要がある。多くの場合、このような検査は超音波変換器、渦電流プローブ、およびこれらと同様の装置によって行われる。従来、タービン・ディスクを検査するためには、タービン・ハウジング集合体からディスク集合体を取り外す必要がある。これは多大の時間と労力とコストを必要とする作業である。このシステムの改善策として、先端をタービン・ディスク集合体の間に嵌入させる構造の細長いアームに超音波変換器などの検査装置を取付けるようにしたものがある。しかし、この検査システムでは、タービン・ディスク集合体をタービン・ハウジング集合体内に取付けたままで検査することはできない。タービン・ディスクにアクセスするにはタービン・ディスクをタービン・ハウジング集合体から取り外す必要があった。タービン・ディスク集合体を基本的には静置された検査装置に配置し、回転させることになる。

本願に開示され、特許を請求する発明思想はタービン・ディスクがタービン・ハウジング集合体内に配置されている状態で、タービン・ディスクの一部、好ましくはブレード取付けハブを検査するように構成された移動式検査装置を提供するというものである。タービン・ディスクは全体的には平坦であるが、内側ハブおよび外側のブレード取付けハブを含む。内側ハブはシャフトに結合されており、ブレード取付けハブは取外し可能なブレードが取付けられる面を提供する。内側ハブと外側のブレード取付けハブとの間の領域はほぼ平坦である。内側ハブおよびブレード取付けハブは移動式検査装置によって検査される「検査領域」である。移動式検査装置は２つのハブの間の平坦面に沿って走行し、この平坦面と磁気結合する。

移動式検査装置は殆ど自律的であり、ユーザーからの入力が殆ど、または全くなくても、タービン・ディスクの表面上を移動することができる。移動式検査装置は複数のコンポーネント、即ち、移動本体に結合され移動本体をタービン・ディスクに移動自在に結合するように構成された磁気結合集合体、タービン・ディスク上において移動本体を移動させるように構成された駆動集合体、およびタービン・ディスク・ハブを検査するように構成された検査集合体を含む。

磁気結合集合体は移動式検査装置を、現場、即ち、ディスクの平面がほぼ垂直である稼動位置にあるタービン・ディスクに結合するのに使用される。駆動集合体は複数の、好ましくは４つの車輪を含み、それぞれの車輪は進退両方向に回転可能であり、駆動モーターと連動する。駆動集合体はセンサーおよび制御ユニットをも含む。内側ディスク・ハブの内径場所を検知するように構成された超音波変換器、走行距離を追跡するように構成され、車輪に取付けられたエンコーダー、および重力感知センサーを含む種々のセンサーが、移動式検査装置がタービン・ディスク周縁位置を追跡することを可能にするデータを提供する。駆動集合体はまた、ユーザーとの相互作用を殆ど、または全く必要とせずにタービン・ディスクの表面上において移動式検査装置を駆動するように構成されている。検査集合体はタービン・ディスクの両ハブを検査できるように超音波変換器を支持する。このような構成では、１人のユーザーで移動式検査装置を作動させることができる。

図１はタービン集合体の簡略図である。 図２はタービン・ディスクおよび移動式検査装置の斜視図である。 図３は検査集合体を省いて示す移動式検査装置の斜視図である。 図４は検査集合体を省いて示す移動式検査装置の底面図である。 図５は検査集合体を備えた移動式検査装置の頂面図である。 図６は車輪集合体および傘歯車集合体の詳細な断面図である。 図７は車輪の斜視図である。 図８は方向転換集合体の詳細な頂面図である。 図９は検査集合体の詳細な斜視図である。

本明細書中に使用する「現場における」タービン・ディスクとはタービン・ディスクがタービン・ハウジング内の動作位置に存在することを意味する。

本明細書中に使用する「作動的に係合する」とは、この表現を歯車、歯車状デバイス、または車軸との関連で使用する場合、２つ以上の要素が互いにに接触し、一方の要素の回転が他方の要素をも回転させる状態を意味する。

本明細書中に使用する磁気吸引可能な他方の要素から「作動的に離隔した」磁石とは、もし磁石を拘束しなければ磁石が移動して他方の要素と接触するような充分な磁力で他方の要素に吸着できるほど両要素が接近している状態を意味する。

本明細書中に使用する「連結している」とは、直接的であれ間接的であれ、リンクの関係にある限り、２つ以上の要素間のリンクを意味する。

本明細書中に使用する「直接連結状態にある」は２つの要素が直接互いに接触している状態を意味する。

本明細書中に使用する「固定的に連結している」または「固定されている」とは、２つのコンポーネントが互いに一定の方向性を維持しながら一体的に運動するように連結されていることを意味する。例えば、「固定された車軸」を有する車輪とは、車輪と車軸が１つのコンポーネントとして運動することを意味する。即ち、車軸に加えられる回転力が車輪を回転することになる。

例えば、上方の、下方の、上に、垂直な、水平な、等のような方向に関する指示はそれぞれ関連の図に示された内容に関する指示であり、特許請求の範囲を限定するものではない。

図１に略示するように、タービン集合体１０は（簡略化して示す）筐体１１を含み、シャフト１４に連結された複数のディスク１２を収納している。タービン集合体１０のシャフト１４はほぼ水平方向に延びている。従って、タービン・ディスク１２の平坦面１６はほぼ半径方向に延びている。それぞれのタービン・ディスク１２は内側ハブ１５、タービン・ディスク１２の両面に位置する半径方向平坦面１６および（図１には図示せず、図２に示す）外側ハブ１８を含む。図２に示すように、半径方向平坦面１６上を走行するように移動式検査装置が構成されている。

図１−５に示すように、移動式検査装置２０は移動本体２２、磁気結合集合体２４（図３および４）、移動集合体２６（図５）、および検査集合体２８（図５）を含む。図３−５から明らかなように、移動本体２２は複数のコンポーネント、例えば、磁気結合集合体２４（図３および４）、移動集合体２６（図５）、および検査集合体２８（図５）等を支持するように構成されている。移動本体２２は前縁２７および後縁２９を有する細長い形態を有することが好ましい。基本的には、移動本体２２は前縁２７に向かって移動するが、逆に後縁２９に向かって逆方向に移動することも可能であり、さらには、（後述するように）もし車輪集合体の車輪６２を移動本体２２の長手軸とほぼ直交するような向きにすれば、移動本体２２は横移動することもできる。

一般に、磁気結合集合体２４は移動本体２２に結合され、検査されるタービン・ディスク１２に対して移動自在に移動本体２２を結合させるように構成されている。尚、特に明記しない限り、以下の説明において「タービン・ディスク」は検査の対象となっているタービン・ディスク１２を指す。また、移動集合体２６はタービン・ディスク１２に沿って移動本体２２を移動させるように構成され、検査集合体２８はタービン・ディスク内側ハブ１５およびブレード取付けハブ１８を検査するように構成されている。

上述したように、半径方向平坦面１６（図２）はタービン・ディスク１２が現場の動作位置に存在する時にはほぼ垂直方向に延びている。従って、移動式検査装置２０はこの様な垂直面に沿って移動するように構成しなければならない。これを可能にするのが磁気結合集合体２４である。移動本体２２は平坦面１６と隣接する側である車輪側３０を有する。ここで使用する移動本体２２に関する方向を表現する語句は移動本体２２の物理的な姿勢／方向とは無関係である。即ち、移動本体２２に関する方向を表現する語句は移動本体２２が水平面上を走行する自動車であるかのごとく想定しての語句である。即ち、例えば、移動本体２２の「屋根」または「上」側はタービン・ディスク１２から最も遠い側を指す。従って、磁気結合集合体２４が移動本体の車輪側３０に配置されている場合、磁気結合集合体２４は平坦面１６と隣接する位置に配置されていることになる。磁気結合集合体２４は移動本体の車輪側３０と結合する複数の磁石３２を含む。図示のように、磁気結合集合体２４には６個の磁石３２が存在する。但し、移動本体２２の重量および磁石３２の強度に応じて磁石３２の数を適当に選択することができる。磁石３２は作動的にタービン・ディスク１２から離隔している。尚、タービン・ディスク１２は磁石を吸着させる鉄系金属を含む。また、磁気吸着力の大きさ、即ち、強度は磁石と３２とタービン・ディスク１２との間の間隔を調整することによって制御することができる。そこで、例えば、調整ネジのような調整可能な結合デバイス４０を介して複数の磁石３２の内の少なくとも１つを移動本体２２に結合することによって、タービン・ディスク１２と移動本体２２に結合されているこの少なくとも１つの磁石３２との間の間隔を調整可能な結合デバイス４０によって変化させることができる。

図５に示すように、移動集合体２６は複数の車輪集合体５０、複数の車輪駆動集合体５２、および複数の方向転換集合体５４を含む。それぞれの車輪集合体５０は移動本体２２に対して車輪集合体５０を回転させる（即ち、車輪を回転させる）ように構成された要素と、車輪の軸心を中心に車輪６２を回転させる（即ち、車輪を駆動する）ように構成された要素を有する、ほぼ一括して包含するユニットである。即ち、車輪駆動集合体５２および方向転換集合体５４双方の要素がそれぞれの車輪集合体５０内に組み込まれ、または配置されている。

少なくとも３つの、好ましくは４つの車輪集合体５０が存在する。好ましい実施態様としては、車輪集合体５０をほぼ矩形パターンで配置する。それぞれの車輪集合体５０はほぼ円形のハウジング集合体６０と、固定車軸６３（図７）を有する車輪６２とを含む。即ち、車軸６３は車輪集合体の車輪６２に固定されており、車輪と共に回転する。それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０はほぼ円筒形である。図６に示すように、それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０は複数の積層された環状部材６４を含む。これら環状部材が車輪駆動集合体５２および方向転換集合体５４の要素を支持するように構成されていること以外、各環状部材６４の特異性は本発明と無関係である。例えば、１つの環状部材６４が第２傘歯車８４を囲んでこの第２傘歯車８４が車輪集合体におけるハウジング集合体６０の他の要素と接触するのを防ぐように構成されている。但し、（タービン・ディスク１２に最も近い）最下段の環状部材６５は環状部材軸心を挟んだ両側に設けられた１対の開口６７を有する。車軸６３はこれら１対の開口６７内に配置される。従って、それぞれの車輪集合体の車輪６２の軸心は連携の車輪集合体におけるハウジング集合体６０に対して一定の方向関係にある。

それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０は、移動本体２２をタービン・ディスク１２に結合した状態において、それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０の軸心と環状部材６４の軸心とがタービン・ディスク１２の表面とほぼ直交するように方向付けされる。それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０は回転可能に移動本体２２と結合する。従って、この様な構成においては、それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体が移動本体２２に対して回転することになる。また、それぞれの車輪集合体におけるハウジング集合体６０が回転すると、これに呼応して連携の車輪・集合体の車輪６２が移動本体２２に対して回転することになる。

図５に示し、以下に述べるように、検査集合体２８（図５および６）および位置制御集合体１０４は超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂを含む。このような超音波変換器は位置決めに関して極めて敏感なので、図７に示す車輪６２はほぼ一定の半径を有するように構成しなければならない。即ち、それぞれの車輪６２は剛体でなければならない。しかし、同時に、車輪６２は移動式検査装置２０がほぼ垂直な面上を走行できるように充分な粘着摩擦を付与しなければならない。そのため、それぞれの車輪集合体の車輪６２は径方向外面６６の周縁に沿って延びる剛性部分６８を有する径方向外面６６と、径方向外面６６の周縁に沿って延びる柔軟部分７０とを含む。剛性部分６８は鋼製であることが好ましい。柔軟部分７０はゴム製であることが好ましい。より具体的には、それぞれの車輪６２が（図示しない）周溝を画定する鋼製基体７２を有することが好ましい。この周溝内にゴム製挿入体７４が配置される。ゴム製挿入体７４は溝の深さとほぼ一致する厚さを有するように構成される。この構成においては、溝を画定する車輪基体７２の外周鋼製部分と挿入体７４の外面とはほぼ同じ半径を有し、両者が車輪の径方向外面６６を画定する。作動中、車輪径方向外面６６の鋼製部分がタービン・ディスク１２から移動本体２２を離隔状態に維持する一方、車輪径方向外面６６のゴム製部分が粘着摩擦を保証する。最後に、それぞれの車輪６２の軸心は車輪集合体ハウジング６０の軸心とほぼ直交する．即ち、組み立てられた状態において、それぞれの車輪６２の軸心は平坦面１６とほぼ平行である。

図５に示すように、移動式検査装置２０は少なくとも１つの、好ましくは２つの車輪駆動集合体５２を含む、但し、もっと多くの車輪駆動集合体５２が存在してもよい。好ましい実施態様では、２つの車輪駆動集合体５２が存在し、それぞれの駆動集合体５２が４つの車輪集合体５０の２つに対して動力を提供する。それぞれの車輪駆動集合体５２は細長い出力シャフト８１を有するモーター８０と、それぞれの車輪集合体５０のための傘形歯車集合体８２を含む。それぞれの車輪駆動集合体の出力シャフト８１は２つの車輪集合体５０にまたがって延びている。好ましい実施態様では、それぞれの車輪駆動モーター集合体５２が前縁２７に隣接する車輪集合体５０と後縁２９に隣接する車輪集合体５０との間に配置される。この構成では、車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１が移動本体２２の長手軸とほぼ平行に延びる。車輪駆動集合体５２を前縁２７に隣接する車輪集合体５０と後縁２９に隣接する車輪集合体５０との間に配置する場合、車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１は車輪駆動モーター８０の両側から延びることになる。

尚、それぞれの車輪集合体５０のための傘歯車集合体８２はほぼ同じであり、それぞれの傘歯車集合体８２は車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１と結合し、これによって駆動される。従って、以下の説明では単一の傘歯車集合体８２を取り上げるが、それぞれの車輪集合体５０がそれぞれに連携する傘歯車集合体８２を有することを念頭に置かれたい。図６に示すように、それぞれの傘歯車集合体８２は第１傘歯車８３、第２傘歯車８４、第３傘歯車８５、および第４傘歯車８６を含む。第２および第３傘歯車８４、８５はそれぞれ連携の傘歯車８４、８５の後ろ側から延びて連携の傘歯車８４、８５の軸心を囲む環状カラー８７、８９を有する。環状カラー８７、８９の末端は結合しており、第２および第３傘歯車８４、８５は互いに方向が固定された状態に維持される。即ち、第２および第３傘歯車８４、８５は傘歯車シャフト８８を形成し、第２および第３傘歯車８４、８５は傘歯車シャフト８８の末端に配置される。好ましくは、それぞれの傘歯車を約４５°傾斜させる。

車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１は車輪集合体５０の軸心の間近の位置でそれぞれの車輪集合体５０の上方に延びている。第１傘歯車８３は車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１に固定され、傘歯車シャフト８８と係合するように位置づけされている。傘歯車シャフト８８の長手軸はほぼ車輪集合体におけるハウジング集合体６０の軸心に沿って延びている。即ち、傘歯車シャフト８８はほぼ車輪集合体におけるハウジング集合体環状部材６４の中心を貫通している。好ましくは、車輪集合体におけるハウジング集合体環状部材、例えば、ブッシングが傘歯車シャフト８８を車輪集合体５０内のほぼ中心に位置させるように構成する。第４傘歯車８６は車軸６３に固定される。

第１傘歯車８３は第２傘歯車８４と係合する．第３傘歯車８５は第４傘歯車８６と係合する。この構成では、それぞれの傘歯車集合体８２は車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１の運動を水平回転から垂直回転に、そして再び水平回転に変換させるように構成されている。従って、車輪駆動集合体５２は連携の車輪集合体の車輪６２を回転させるように構成されている。即ち、車輪駆動集合体８０を作動させると、車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１が回転する。車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１の回転に伴って第1傘歯車８３が回転する。第1傘歯車８３が第２傘歯車８４と係合すると、第２傘歯車８４も回転する。第２および第３傘歯車８４、８５は傘歯車シャフト８８に固定されているから、第２傘歯車８４の回転に伴って第３傘歯車８５が回転する。第３傘歯車８５が第４傘歯車８６と係合すると、第３傘歯車８５の回転に伴って第４傘歯車８６が回転する。第４傘歯車８６は車輪集合体の車軸６３に固定されているから、第４傘歯車８６の回転に伴って車輪集合体の車軸６３が回転する。車輪集合体の車軸６３は車輪集合体の車輪６２に固定されているから、車輪集合体の車軸６３の回転に伴って車輪集合体の車輪６２が回転する．即ち、傘歯車集合体８２は車輪駆動集合体のモーター出力シャフト８１ともこれと連携の車輪６２とも作動的に係合する。

移動本体２２に対する車輪集合体５０の回転、即ち、方向転換は方向転換集合体５４（図５）によって行われる。車輪駆動集合体５２と同様に、４つの車輪集合体５０に対して２つの方向転換集合体５４を設けることが好ましい。好ましい実施態様では、前縁２７に隣接する２つの車輪集合体５０の方向を転換するように構成された方向転換集合体５４Ａと、後縁２９に隣接する２つの車輪集合体５０の方向を転換するように構成されたもう１つの方向転換集合体５４Ｂとを設ける。この構成では、前縁２７に隣接する２つの車輪集合体５０が同時に向きを変え、後縁２９に隣接する２つの車輪集合体５０が同時に向きを変える。図８に示すように、それぞれの方向転換集合体５４Ａ、５４Ｂは出力シャフト９２、ウォーム歯車９４、中心歯車集合体９６、および外側歯車９８を有するモーター９１（図５）を含む。中心歯車集合体９６は第１歯車９７および第２歯車９９を含む。中心歯車集合体の第１および第２歯車９７、９９はそれぞれ中心歯車集合体の車軸９５に固定されている。このように構成されているから、中心歯車集合体の第１および第２歯車９７、９９は一緒に回転する。方向転換集合体における中心歯車集合体の第１歯車９７はウォーム歯車９４と係合するように構成されている。方向転換集合体における中心歯車集合体の第２歯車９９は方向転換集合体の外側歯車９８と係合するように構成されている。好ましい実施態様における構成のように、２つの隣接する車輪集合体５０が存在する場合、方向転換集合体における中心歯車集合体の第２歯車９９は互いに隣接する２つの車輪集合体５０におけるそれぞれの方向転換集合体の外側歯車９８と同時に係合するように構成されている。外側歯車９８は車輪集合体におけるハウジング集合体６０に固定されている。即ち、外側歯車９８、より具体的には外側歯車９８の歯は車輪集合体におけるハウジング集合体６０の外面周りに配列されている。従って、外側歯車９８が車輪集合体におけるハウジング集合体６０を形成する環状部材６４の１つであってもよい。あるいは、外側歯車９８を車輪集合体におけるハウジング集合体６０に固定してもよい。

車輪駆動集合体５２と同様に、双方の方向転換集合体５４も互いにほぼ同様であり、ここでは一方の方向転換集合体のみを説明する。なお、２つの方向転換集合体５４はほぼ同様のコンポーネントを含み、ほぼ同様に動作する。方向転換集合体のモーター９１は検査移動本体２２の長手軸とほぼ平行に延びる方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２を介して検査移動本体２２と結合している。方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２は少なくとも方向転換集合体における中心歯車集合体９６に隣接する位置まで延びている。ウォーム歯車９４は方向転換集合体における中心第１歯車９７に隣接する方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２に固定されている。また、ウォーム歯車９４は方向転換集合体９６における中心歯車のうちの第１歯車９７と係合する。

方向転換集合体における中心歯車集合体９６は検査移動本体２２の長手軸とほぼ直交し、検査移動本体の使用時には平坦面１６とほぼ平行に延びる軸心を有する移動本体２２と回転可能に結合する．方向転換集合体における中心歯車の第２歯車９９は前縁２７に隣接する車輪集合体５０または後縁２９に隣接する車輪集合体５０の間のそれぞれ等距離位置に配置されている。又、方向転換集合体における中心歯車の第２歯車９９は車輪集合体におけるハウジング集合体６０に固定された外側歯車９８と作動的に係合する。もし互いに隣接する２つの車輪集合体５０が存在する場合には、方向転換集合体における中心第２歯車が隣接する両車輪集合体５０における外側歯車９８と係合する。この構成では、中心歯車９６の回転に伴って２つの互いに隣接する車輪集合体におけるハウジング集合体６０が並行して移動する、即ち、移動本体２２に対して回動する。さらにまた、車輪集合体におけるハウジング集合体６０が、好ましい態様として、ほぼ同じ直径を有する場合、車輪集合体におけるハウジング集合体６０の回転率はほぼ同じになる。

以上の説明を整理すると、方向転換集合体におけるモーター９１が作動すると、方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２が回転する。方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２の回転に伴ってこれに固定されているウォーム歯車９４が回転する．ウォーム歯車９４が回転すると、中心歯車集合体における第１歯車９７が回転する。上記のように、中心歯車集合体における第１および第２歯車９７、９９は一緒に回転する。中心歯車集合体の第２歯車９９が回転すると、少なくとも１つの、好ましい実施態様では互いに隣接する車輪集合体５０における２つの外側歯車９８が回転する。外側歯車９８は車輪集合体におけるハウジング集合体６０に固定されており、車輪集合体におけるハウジング集合体６０は回転可能に移動本体に結合しているから、外側歯車９８が回転すると車輪集合体におけるハウジング集合体６０が移動本体に対して回転する。従って、前縁側の両車輪集合体５０が一緒に向きを変え、後縁側の量車輪集合体５０も一緒に向きを変える。最後に、ウォーム歯車９４が静止状態にある時、車輪集合体５０は実質的に移動本体２２に対して回転することを阻止される。即ち、車輪駆動集合体５２によって車輪集合体に何らかの力が加えられても、移動本体２２に対して車輪集合体５０が実質的に回転することはない。

図３に示すように、移動集合体２６は（略示する）位置制御集合体１００をも含む。位置制御集合体１００は移動式検査装置２０の動きを追跡し、制御するように構成されている。基本的には、この位置制御集合体１００は多様なルーチンを実行し、複数の位置／運動センサーからデータを受信する集積回路／コンピューター・制御装置を含む。これらのルーチンが車輪駆動集合体５２および方向転換集合体５４を制御する。即ち、移動本体２２の方向／運動を示すデータを受信して移動本体２２の運動を制御するとともに、後述するハブ１５、１８への距離を測定することによってディスク１２に対する移動式検査装置２０の位置を判断し、追跡する。

位置制御集合体１００は制御ユニット１０２、複数のエンコーダー集合体１０４、重力感知ユニット１０６（いずれも略示）、および少なくとも１つの位置決め超音波変換器１０８を含む。制御ユニット１０２は少なくとも１つのプログラム可能論理回路１１０、メモリー・デバイス１１２および少なくとも１つのルーチン１１４を含む（いずれも略示）。少なくとも１つの位置決め超音波変換器１０８は好ましくは２つの位置決め超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂを含む。２つの位置決め超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂはディスク・ハブ１５に向けて位置確認信号を発射するように構成されている。位置決め超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂからの信号に基づくデータが制御ユニット１０２に送信される．即ち、少なくとも１つの位置決め超音波変換器１０８は制御ユニット１０２に対してデータを提供するように構成されている。制御ユニット１０２、具体的には、少なくとも１つのプログラム可能論理回路１１０において実行される少なくとも１つのルーチン１１４は位置決め超音波変換器１０８からの信号を読み取ることによって移動式検査装置２０と内側ハブ１５との間の距離を測定するように構成されている。

さらにまた、複数のエンコーダー集合体１０４のそれぞれはエンコーダー・車輪１２０および読取り機１２２を有する。それぞれのエンコーダー・車輪１２０は複数の指標を有し、これらの指標によってエンコーダー・車輪１２０の回転を測定することができる。即ち、読取り機１２２を通過するエンコーダー・車輪の指標１２１を検知することによって、読取り機によって検知されるそれぞれのエンコーダー・車輪指標１２１に対応する信号パルスが発生する。それぞれの車輪集合体におけるモーター出力シャフト９０および方向転換集合体におけるモーター出力シャフト９２のそれぞれは連携のエンコーダー集合体１０４を有する。即ち、出力シャフト９０にエンコーダー・車輪１２０が固定され、出力シャフト９０の回転量を測定するように構成されている。移動集合体２６の各部の特徴、例えば、シャフト、車輪および歯車の直径や、ギヤ比などが既知であれば、既知の出発点に対する移動式検査装置２０の位置を検知することができる。

重力感知ユニット１０６は垂直線に対する方位を検知してこの方位を示すデータを有する信号を発するように構成されている。また、重力感知ユニット１０６は制御ユニット１０２と電子通信関係にある。

即ち、制御ユニット１０２は少なくとも１つの位置決め超音波変換器１０８からデータを、重力感知ユニット９１６から信号を、それぞれの読取り機１２２から信号パルスを受信するように構成されている。少なくとも１つのルーチン１１４がメモリー・デバイス１１２に記憶されており、プログラム可能論理回路１１０において実行されるように構成されている。少なくとも１つのルーチン１１４は少なくとも１つの位置決め超音波変換器１０８からのデータ、重力感知ユニット１０６からの信号およびそれぞれの読取り機１２２からの信号パルスを受信するように構成されている。このデータに基づいて、タービン・ディスク１２に対する移動本体２２の位置を追跡することができる。また、少なくとも１つのルーチン１１４はそれぞれの方向転換モーター９１およびそれぞれの車輪・モーター集合体７７を制御する第２ルーチンを含むことが好ましい。従って、制御ユニット１０２はタービン・ディスク１２に対する移動本体２２の位置を追跡し、移動本体２２を駆動するように構成されている。このように構成することで、位置決めに関しては移動式検査装置２０を事実上自律化することができる。即ち、制御ユニット１０２は移動式検査装置２０を平坦面１６上の任意の位置へ移動させることができ、しかも移動式検査装置２０が既に検査済みの領域を検査することなく、ハブ１５および１８を検査することができる。即ち、少なくとも１つのルーチン１１４は平坦面１６のマップを表すデータを保有していて、追跡データを平坦面１６のマップと比較することによって、移動式検査装置２０を案内し、検査済み領域を検査する無駄をしないようにさせることができる。

尚、前縁２７に設けられた位置決め超音波変換器１０８と後縁２９に設けられた位置決め超音波変換器１０８との２つの位置決め超音波変換器１０８が存在することが好ましい。これらの位置決め超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂが相俟って動作し、一方の位置決め超音波変換器１０８が内側ハブ１５の内径と前縁２７との間の距離を示し、他方の位置決め超音波変換器１０８が内側ハブ１５の内径と後縁２９との間の距離を示すことによって、移動式検査装置２０の前縁２７と後縁２９が内側ハブ１５の内径に対して半径方向に等しい位置を占めるようにすることが好ましい。また、ハブ１５は移動式検査装置２０の側方且つ「下方」に位置するから、２つの位置決め超音波変換器１０８Ａ、１０８Ｂは平坦面１６に対して約０°乃至３０°の角度で、より好ましくは平坦面１６に対して約１５°の角度で動作するように構成されている。尚、位置制御集合体１００は位置データを収集して追跡し、且つ駆動モーターを制御できるから、外部情報源から制御ユニット１０２に対して運動制御データ（ここでは速度および方向に関するデータ)を提供する必要はない。即ち、外部制御ユニットにデータを提供する通信ケーブルは不要である。このようなケーブルは不要であるから、これに関連する重量が省かれ、移動式検査装置２０の重量が軽減される。移動式検査装置２０の重量が軽減されるから、磁気結合集合体２４における磁石３２がその分少なくおよび／または弱くしても移動式検査装置２０を充分作動させることができる。

検査集合体２８は試験装置、好ましくは超音波変換器１９０を支援するための構造である。従って、検査集合体２８は、図５に示すように、移動本体２２から延出するジンバル・フレーム集合体１５０および検査用超音波変換器１９０を含む。ジンバル・フレーム集合体１５０は互いに回転可能に結合して３つの回転軸心を画定する複数の剛性部材１５２を有する。図示のように、ジンバル・フレーム集合体１５０は取付け部分１５４とジンバル部分１５６を含む。取付け部分１５４はジンバル・フレーム集合体１５０を移動本体２２と結合させるように構成された回転可能なカップリング１５８を含む。取付け部分１５４によって検査用超音波変換器１９０を移動本体２２から離隔した状態に維持するように、取付け部分１５４を移動本体２２の縁端部に結合するのが典型的な方式である。回転可能なカップリング１５８の回転軸心は結合される移動本体２２の縁端とほぼ平行であることが好ましい。さらにまた、回転可能なカップリング１５４はジンバル部分１５６を平坦面１６に向かって付勢するように構成された付勢デバイス、典型例としてはバネ１６０を含むことができる．図５に示すように、取付け部分１５４は移動本体２２の側縁に配置される。長手寸法が比較的大きい取付け部分１５４なら、図２に示すように、移動本体の前縁または後縁２７、２９に結合することもできる。

ジンバル部分１５６は好ましくは２つのＵ字形ヨーク、即ち、第１および第２ヨーク１６２、１６４を含む。第１ヨーク１６２は細長い横材１６６と２本の歯１６８を有し、これらの歯１６８は横材１６６の先端から垂直に延びている。第１ヨークの歯１６はほぼ同じ平面内を同じ方向に延びている。回転するように構成されているが、第１ヨーク１６２の平面は平坦面１６とほぼ平行である。横材１６６の中間位置に第１ピボット・ロッド１７０が配置され、これも平坦面１６とほぼ平行な平面内に延びている。第１ピボット・ロッド１７０は取付け部分１５４と結合している。第１ピボット・ロッド１７０はジンバル・フレーム集合体１５０の１つの回転軸心を画定する。

第２ヨーク１６４は細長い横材１７２と２本の歯１７４を有し、２本の歯１７４は横材１７２の先端から横材と直交方向に延びている。第２ヨークの歯１７４はほぼ同一平面内を同じ方向に延びている。２本の第２ピボット・ロッド１７６Ａ、１７６Ｂが第１および第２ヨーク１６２、１６４を結合する。具体的には、第１および第２ヨーク１６２、１６４は第１ヨークの歯１６８および第２ヨークの歯１７４の先端において回転可能に結合する．第２ピボット・ロッド１７６Ａ、１７６Ｂの回転軸心は整列関係にある。第２ピボット・ロッド１７６Ａ、１７６Ｂの回転軸心は第１ピボット・ロッド１７０の回転軸心とほぼ直交関係にあり、且つ平坦面１６とほぼ平行である。第２ピボット・ロッド１７６Ａ、１７６Ｂはジンバル・フレーム集合体１５０の第２回転軸心を画定する。

車軸１８０は第２ヨーク１６４の中央部に位置し、平坦面１６とほぼ直交する方向に延設されている。車軸１８０の下端は検査用超音波変換器１９０に結合されている。車軸１８０はジンバル・フレーム集合体１５０の回転軸心を画定する。ジンバル駆動集合体２００はモーター２０１を含み、モーター２０１の出力シャフト２０２にはウォーム歯車２０４が取付けられている。ジンバル駆動集合体のモーター出力シャフト２０２は第２ヨークの横材１７２とほぼ平行に延びている。ジンバル駆動集合体のウォーム歯車２０４は車軸１８０の近傍に位置する。車軸１８０にはジンバル集合体におけるモーターのウォーム歯車２０４と作動的に係合する構成された歯車２０６を固定することができる。ジンバル駆動集合体におけるモーター２０１は制御ユニット１０２と電子通信関係にあり、これによって制御されるように構成されている。ジンバル駆動集合体のモーター２０１が作動するのに伴って、車軸１８０が、従って、検査用超音波変換器１９０が検査変換器を中心に回転する。

検査用超音波変換器１９０は直接または間接的に車軸１８０に固定されている。検査用超音波変換器１９０は平坦面１６とほぼ平行に広がるほぼ平坦な検査面１９２を有する。尚、移動本体２２とジンバル・フレーム集合体１５０との間の界面に設けられた回転可能なカップリング・バネ１６０が検査用超音波変換器１９０の検査面１９２を平坦面１６、即ち、タービン・ディスク１２の表面に向って付勢する。

以上、本発明の特定の実施態様の詳細を説明したが、当業者には明らかなように、開示内容全般に照らしてこれら細部について多様な変更、代案を開発することができる。従って、ここに開示されている特定の実施態様は飽くまでも説明のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の範囲は明細書に付記する特許請求の範囲およびその均等物によって規定される。

Claims (18)

1. 現場の状態でタービン・ディスク（１２）を検査するように構成された移動式検査装置（２０）であって、移動式検査装置（２０）が、
   複数のコンポーネントを支持するように構成された移動本体（２２）と、
   移動本体（２２）に結合され、移動本体（２２）をタービン・ディスク（１２）と移動自在に結合するように構成された磁気結合集合体（２４）と、
   タービン・ディスク（１２）上において移動本体（２２）を移動させるように構成された移動集合体（２６）と、
   タービン・ディスク（１２）を検査するように構成された検査集合体とより成り、
   移動集合体（２６）が複数の車輪集合体（５０）、複数の車輪駆動集合体（５２）、および複数の方向転換集合体（５４）を含み、
   それぞれの車輪集合体（５０）が回転可能に移動本体（２２）と結合し、ハウジング集合体（６０）および車輪（６２）を有し、
   それぞれの方向転換集合体（５４）が移動本体（２２）に対して車輪集合体（５０）を回転させるように構成され、
   それぞれの駆動集合体（５２）が連携の車輪（６２）を回転させるように構成されている移動式検査装置（２０）。
2. 車輪集合体における車輪が径方向外面（６６）を含み、
   車輪の径方向外面（６６）がこの径方向外面（６６）の周縁に沿って延びる剛性部分（６９）と径方向外面（６６）の周縁に沿って延びる柔軟部分（７０）とを有する請求項１に記載の移動式検査装置（２０）。
3. 移動本体（２２）が車輪側（３０）を有し、
   磁気結合集合体（２４）が移動本体の車輪側（３０）に結合された複数の磁石（３２）を含み、
   移動本体（２２）がタービン・ディスク（１２）に結合された状態において、それぞれの磁石（３２）がタービン・ディスクから作動的に離隔している請求項２に記載の移動式検査装置（２０）。
4. 調節可能なカップリング・デバイス（４０）を介して複数の磁石（３２）のうちの少なくとも１つの磁石（３２）を移動本体（２２）に結合することにより、タービン・ディスク（１２）と、調節可能なカップリング・デバイス（４０）を介して移動本体（２２）に結合された少なくとも１つの磁石（３２）との間隔を変えることができる請求項３に記載の移動式検査装置（２０）。
5. それぞれの車輪集合体（６２）が基体（７２）を有し、
   それぞれの車輪集合体における車輪基体（７２）および外面剛性部分（６８）が鋼製であり、
   それぞれの車輪集合体における車輪外面柔軟部分（７０）がゴムである請求項２に記載の移動式検査装置（２０）。
6. それぞれの車輪駆動集合体（５２）が出力シャフト（８１）を有するモーター（８０）を含み、
   それぞれの車輪駆動集合体における傘歯車集合体（８２）が車輪駆動集合体におけるモーター出力シャフト（８１）と連携の車輪（６２）を作動的に係合させ、
   その結果、連携の車輪駆動集合体におけるモーター（８０）の作動に伴ってそれぞれの車輪（６２）が回転し、
   それぞれの車輪（６２）が駆動車輪（６２）として作用する請求項１に記載の移動式検査装置（２０）。
7. 移動本体（２２）が前縁（２７）および後縁（２９）を有し、
   複数の車輪集合体（５０）が４つの車輪集合体を含み、そのうちの２つの車輪集合体が前縁（２７）の近傍に設けられ、残り２つの車輪集合体が後縁（２９）の近傍に設けられており、
   それぞれの車輪集合体のハウジング（６０）がほぼ円筒状であり、移動本体（２２）がタービン・ディスク（１２）と結合した状態において、それぞれの車輪集合体ハウジング（６０）の軸心がタービン・ディスク（１２）の平坦面（１６）に対してほぼ垂直となり、
   複数の方向転換集合体（５４）が２つの方向転換集合体（５４Ａ、５４Ｂ）を含み、
   それぞれの方向転換集合体（５４Ａ、５４Ｂ）が出力シャフト（９２）、ウォーム歯車（９２）、中心歯車（９６）および外側歯車（９８）を有する方向転換モーター（９１）を含み、
   一方の中心歯車集合体（９６）が回転可能に移動本体（２２）と結合し、前縁（２７）側の両車輪集合体（５０）の間に位置してそれぞれの外側歯車（９８）と作動的に係合し、
   他方の中心歯車集合体（９６）が回転可能に移動本体（２２）と結合し、後縁（２９）側の両車輪集合体（５０）の間に位置してそれぞれの外側歯車（９８）と作動的に係合し、
   その結果、前縁（２７）側の両車輪集合体（５０）が互いに連動して方向転換し、後縁（２９）側の両車輪集合体（５０）も互いに連動して方向転換する請求項６に記載の移動式検査装置（２０）。
8. それぞれの車輪集合体における車輪（６２）が径方向外面（６６）を含み、
   それぞれの車輪（６２）の径方向外面（６６）が径方向外面（６６）の周縁に沿って延びる剛性部分（６８）と径方向外面（６６）の周縁に沿って延びる柔軟部分（７０）を有する請求項７に記載の移動式検査装置（２０）。
9. それぞれの車輪集合体における車輪（６２）が移動本体（２２）を有し、
   それぞれの車輪集合体の移動本体（２２）および外径面剛性部分（６８）が鋼製であり、
   それぞれの車輪集合体における車輪外径面の柔軟部分（７０）がゴム製である請求項８に記載の移動式検査装置（２０）。
10. 移動本体（２２）が前縁（２７）および後縁（２９）を有し、
    複数の車輪集合体（５０）が４つの車輪集合体を含み、そのうちの２つの車輪集合体が前縁（２７）の近傍に位置し、他の２つの車輪集合体（５０）が後縁（２９）の近傍に位置し、
    それぞれの車輪集合体のハウジング（６０）がほぼ円筒状を呈し、移動本体（２２）がタービン・ディスク（１２）と結合した状態において、車輪集合体ハウジング（６０）の軸心がタービン（１０）の平坦面（１６）に対してほぼ垂直となり、
    複数の方向転換集合体（５４）が２つの方向転換集合体（５４Ａ、５４Ｂ）を含み、
    それぞれの方向転換集合体（５４Ａ、５４Ｂ）が出力シャフト（９２）、ウォーム歯車（９４）、中心歯車（９６）および外側歯車（９８）を有する方向転換モーター（９１）を含み、
    一方の中心歯車集合体（９６）が回転可能に移動本体（２２）と結合し、前縁（２７）側の両車輪集合体（５０）のそれぞれの外側歯車（８０）の間に位置してこれら外側歯車（８０）と作動的に係合し、
    他方の中心歯車集合体（９６）が回転可能に移動本体（２２）と結合し、後縁（２９）側の両車輪集合体（５０）のそれぞれの外側歯車（８０）の間に位置してこれら外側歯車（８０）と作動的に係合し、
    その結果として、前縁（２７）側の両車輪集合体（５０）が互いに連動して方向転換し、後縁（２９）側の両車輪集合体（５０）も互いに連動して方向転換する請求項１に記載の移動式検査装置（２０）。
11. ディスク（１２）が軸方向に突出したハブ（１５）を含み、
    駆動集合体（２６）が位置制御集合体（１００）を含み、位置制御集合体（１００）が制御ユニット（１０２）、複数のエンコーダー集合体（１０４）、重力感知ユニット（１０６）、および少なくとも１つの位置決め超音波変換器（１０８）を有し、
    少なくとも１つの位置決め超音波変換器（１０８）がディスク・ハブ（１５）に向かって方位信号を発射するとともに、制御ユニット（１０２）にデータを送信し、
    複数のエンコーダー集合体（１０４）のそれぞれがエンコーダー・車輪１２０および読取り機（１２２）を有し、エンコーダー・車輪（１２０）にはエンコーダー・車輪（１２０）の回転を測定するための複数の指標（１２１）が設けられており、読取り機（１２２）がエンコーダー・車輪の指標（１２１）を検知し、検知されたエンコーダー・車輪指標（１２１）に対応する信号パルスを発生し、読取り機（１２２）が制御ユニット（１０２）と電子通信関係にあり、
    それぞれの車輪・モーター集合体出力シャフト（９０）および方向転換モーター出力シャフト（９２）が出力シャフト（９２）の回転変位を測定するように構成されたそれぞれと連携のエンコーダー集合体（１０４）を有し、
    重力感知ユニット（１０６）が垂線に対する方位を測定して、この方位を示すデータを有する信号を発し、この重力感知ユニット（１０６）が制御ユニット（１０２）と電子通信関係にあり、
    制御ユニット（１０２）が少なくとも１つの位置決め超音波変換器（１０８）からのデータ、重力感知ユニット（１０６）からの信号およびそれぞれの読取り機（１２２）からの信号パルスを受信し、
    制御ユニット（１０２）が少なくとも１つのプログラム可能論理回路（１１０）、メモリー・デバイス（１１２）および少なくとも１つのルーチン（１１４）を有し、
    ルーチンがメモリー（１１２）に記憶されていて少なくとも１つのプログラム可能論理回路（１１０）において実行され、ルーチンが少なくとも１つの位置決め超音波変換器（１０８）からのデータ、重力感知ユニット（１０６）からの信号およびそれぞれの読取り機（１２２）からの信号パルスを受信することによってタービン・ディスク（１２）に対する移動本体（２２）の位置を追跡する請求項１０に記載の移動式検査装置（２０）。
12. 制御ユニット（１０２）が少なくとも１つの第２ルーチンを含み、この第２ルーチンがそれぞれの方向転換モーター（９１）およびそれぞれの車輪・モーター集合体（５２）を制御する請求項１１に記載の移動式検査装置（２０）。
13. 制御ユニット（１０２）が外部情報源からの運動制御データを必要としない請求項１２に記載の移動式検査装置（２０）。
14. 少なくとも１つの位置決め超音波変換器（１０８）が第１および第２位置決め超音波変換器（１０８Ａ、１０８Ｂ）を含み、
    第１位置決め超音波変換器（１０８Ａ）が移動本体（２２）の前縁（２７）側に位置し、
    第２位置決め超音波変換器（１０８Ｂ）が移動本体（２２）の後縁（２９）側に位置する請求項１１に記載の移動式検査装置（２０）。
15. 検査集合体（２８）が移動本体（２２）から張り出したジンバル・フレーム集合体（１５０）と検査用超音波変換器（１９０）を含み、
    ジンバル・フレーム集合体（１５０）が複数の剛性部材（１５２）を有し、これら剛性部材（１５２）が互いに回転可能に結合することによってジンバル・フレーム集合体（１５０）が３つの回転軸心を画定し、
    ジンバル・フレーム集合体（１５０）が検査用超音波変換器（１９０）を支持するように構成されており、
    検査用超音波変換器（１９０）がジンバル・フレーム集合体（１５０）と結合している請求項１に記載の移動式検査装置（２０）。
16. 検査用超音波変換器（１９０）がタービン・ディスク（１２）の平坦面とほぼ平行に延びるように構成された検査面（１９２）を有し、
    ジンバル・フレーム集合体（１５０）が検査用超音波変換器（１９０）の検査面（１９２）に対してほぼ垂直な軸心を中心に検査用超音波変換器（１９０）を回転させるように構成された駆動集合体（２００）を含む請求項１５に記載の移動式検査装置（２０）。
17. ジンバル集合体（１５０）がタービン・ディスク（１２）の平坦面に対してほぼ垂直な車軸（１８０）を含み、この車軸（１８０）に歯車（２０６）が取付けられており、
    ジンバル・フレーム集合体における駆動集合体（２００）がモーター（２０１）、出力シャフト（２０２）およびウォーム歯車（２０４）を有し、
    ジンバル駆動集合体におけるモーター・シャフト（２０２）がタービン・ディスク（１２）とほぼ平行に延びており、
    ジンバル駆動集合体におけるウォーム歯車（２０４）がジンバル駆動集合体の出力シャフト（２０２）に設けられており、
    ジンバル駆動集合体におけるウォーム歯車（２０４）が作動的に車軸歯車（２０６）と係合し、
    検査用超音波変換器（１９０）が車軸（１８０）に固定されている請求項１６に記載の移動式検査装置（２０）。
18. ジンバル・フレーム集合体（１５０）が検査用超音波変換器の検査面（１９２）をタービン・ディスク（１２）の平坦面（６６）に向って付勢するように構成されたバネ（１６０）を含む請求項１５に記載の移動式検査装置（２０）。

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