JP7255983B2 - 回転可能なキャビテーションピーニングの方法及び装置 - Google Patents
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Description
それ以外のものが示されなければ、以下の定義が本明細書で適用される。
概して、キャビテーションピーニングシステムは、柔軟な導管によって移動可能な流体源に連結された携帯可能なノズルアセンブリを含み得る。キャビテーションピーニングシステムを使用する方法は、処理表面に隣接してノズルアセンブリを位置決めするステップ、及び、第1の流体の流れと第2の流体の流れを組合わせてキャビテーション泡のクラウドを生成するように、第1の流体の流れと第2の流体の流れを放出するステップを含み得る。
以下の各セクションは、例示的な携帯可能なキャビテーションピーニングシステム、ノズルアセンブリ、並びに流体源、更には関連するシステム及び/又は方法の選択された態様を説明する。これらのセクションの実施例は、例示を目的としており、本開示の範囲全体を限定するものと解釈すべきではない。各セクションは、1以上の注目すべき実施形態若しくは実施例、並びに/又は、文脈的な若しくは関連する情報、機能、及び/若しくは構造を含み得る。
図1は、処理表面14に向けられたノズルアセンブリ12を含む、概して10で示される、例示的な携帯可能なキャビテーションピーニングシステムの概略図を示している。2つの柔軟な導管16、18が、圧縮された流体をノズルアセンブリに供給する。タンク20は、2つのポンプ、すなわち、導管16に連結された第1のポンプ22と導管18に連結された第2のポンプ24に流体を供給する。第1のポンプ22は、流体を第1の圧力まで圧縮し、第2のポンプ24は、流体を第2のより低い圧力まで圧縮する。
図2は、使用中の携帯可能なキャビテーションピーニングシステム110の図である。オペレータ126は、航空機の着陸装置を一定に保つために、ノズルアセンブリ112を支柱128に向ける。ノズルアセンブリは、キャビテーション泡のクラウドを生成し、水の流れ130を支柱に放出する。支柱128は、ピーニング中に着陸装置に配置されたままであり、オペレータ126は、支柱128の処理領域114に隣接してノズルアセンブリ112を運ぶために、リフト132の上に立つ。オペレータ126は、その領域が十分に処理されてしまうまでノズルアセンブリ112を処理領域114に向け、その後、ノズルを次の処理領域に向けることができる。オペレータは、支柱128が完全に処理されてしまうまで、ノズルアセンブリを新しい処理領域へ平行移動させ続け得る。
図3は、キャビテーションピーニングのためのノズルアセンブリ210の概略図を示している。該アセンブリは、並行流ノズル212、本体部分214、及びハンドル216を含む。ノズル212は、較正パック218に向けられ、流体の内側の流れ220と外側の流れ222を放出して、キャビテーション泡のクラウドを生成する。2つの柔軟な導管、すなわち、内側の流れ220のための第1の圧力における流体を有する第1の導管224と外側の流れ222のための第2の圧力における流体を有する第2の導管226が、ノズルアセンブリ210に流体を供給する。
図7は、携帯可能なキャビテーションピーニングシステム内で使用されるための(概して310で示されている)流体源の概略図である。本実施例では、流体源310が水を供給する。他の実施例では、キャビテーションピーニングのために適切な任意の1以上の流体が供給され得る。流体源310は、輸送されるように構成され得る。例えば、源は、車輪が付けられたプラットフォーム上に、又はキャリーハンドルを有するハウジング内に取り付けられ得る。
図8は、概して410で示されている携帯可能なキャビテーションピーニングシステムの概略図である。該システムは、ノズルアセンブリ412、及び流体タンク420を有する流体源、並びに2つのポンプ422、424を含む。流体源は、柔軟な導管416、418によってノズルアセンブリ412に連結され、タンク420は、温度コントローラユニット426に連結されている。センサの集合428が、ノズルアセンブリ412内に取り付けられ、別の集合430が、タンク420内に取り付けられている。
このセクションは、図9を参照しながら、キャビテーションピーニングのための例示的な方法のステップを説明する。携帯可能なキャビテーションピーニングシステム、ノズルアセンブリ、及び流体源の態様は、以下で説明される方法ステップ内で利用され得る。適切な場合には、各ステップを実行することにおいて使用され得る構成要素及びシステムに対する参照が行われ得る。これらの参照は例示のためのもので、本方法の任意の特定のステップを実行するのに可能な方法を限定することを意図していない。
このセクションでは、携帯可能なキャビテーションピーニングシステム及び方法の更なる態様及び特徴を説明するが、これらは、非限定的に一連の段落として提示され、一連の段落の一部又は全部は、明確性及び効率性のために英数字で指定され得る。これらの段落の各々は、任意の適切なやり方で、1以上の他の段落と、及び/又は関連出願の参照により組み込まれる資料を含む本出願の他の部分からの開示と、組み合わせることができる。以下の段落の幾つかは、明確に他の段落に言及し、更に他の段落を限定することにより、非限定的に、好適な組み合わせの幾つかの実施例を提供するものである。
キャビテーションピーニングの方法であって、
柔軟な導管を通じて、第1のチャネルと第2のチャネルを有する携帯可能なノズルに移動可能な流体源を連結すること、
加工対象物の処理表面に隣接して前記ノズルを位置決めすること、及び
前記第1のチャネルを通して第1の流体の流れを、且つ、前記第2のチャネルを通して第2の流体の流れを、前記処理表面に向けて放出することを含み、
前記第2のチャネルが前記第1のチャネルの周りで同心円状に位置決めされ、前記第1の流体の流れが第1の流体圧力を有し、前記第2の流体の流れが第2の流体圧力を有し、前記第1の流体圧力が前記第2の流体圧力より高く、前記第1の流体の流れと前記第2の流体の流れが組み合わされて、キャビテーション泡のクラウドを生成する、方法。
A1.
前記処理表面にわたり前記ノズルを一定の離間距離で平行移動させることを更に含む、Aに記載の方法。
A2.
前記処理表面に垂直なZ軸に沿って前記ノズルを平行移動させることを更に含む、A1に記載の方法。
A3.
前記処理表面内の湾曲を受け入れるように前記ノズルを回転させることを更に含む、Aに記載の方法。
A4.
前記位置決めステップが手動で実行される、Aに記載の方法。
A5.
前記位置決めステップがロボットによって実行される、Aに記載の方法。
A6.
前記ノズルが、前記第1の流体の流れと前記第2の流体の流れを、処理方向において前記処理表面へ向ける、Aに記載の方法。
A7.
前記位置決めステップが、60度から120度の範囲内にある前記処理表面との角度を形成するように、前記流体の流れの前記処理方向を手動で方向付けることを含む、A6に記載の方法。
A8.
前記ノズルが先端部分を有し、前記位置決めステップが、前記ノズルの前記先端を6インチから10インチの範囲内にある前記処理表面からの離間距離に維持することを含む、Aに記載の方法。
A9.
前記位置決めステップが、前記キャビテーション泡のクラウドを前記処理表面から3インチから5インチの範囲内にある距離だけ離して維持することを含む、Aに記載の方法。
A10.
前記ノズルがレーザーガイドデバイスを有し、前記位置決めステップが、前記レーザーガイドデバイスを前記処理表面へ向けること、及び前記ノズルの先端と前記処理表面との間の離間距離を決定することを含む、Aに記載の方法。
A11.
前記放出ステップが、前記ノズルを通過する前記第1の流体の流れの前記第1の流体圧力をモニタリングすることを含む、Aに記載の方法。
A12.
前記ノズル内で感知された圧力データをコントローラに通信することを更に含み、前記コントローラが、前記流体源における流体圧力を調整するようにプログラムされている、A11に記載の方法。
A13.
前記モニタリングステップが、前記第1の流体圧力を前記ノズルに連結されたゲージ上に表示することを含む、A11に記載の方法。
A14.
前記ノズルを通過する流体の温度をモニタリングすることを更に含む、Aに記載の方法。
A15.
前記ノズル内で感知された流体温度データをコントローラに通信することを更に含み、前記コントローラが、前記流体源における流体圧力を調整するようにプログラムされている、A14に記載の方法。
独立条項B
キャビテーションピーニングのための装置であって、
流体源、
前記流体源から第1の流体の流れを受け入れるように構成された第1のポンプデバイス、
前記流体源から第2の流体の流れを受け入れるように構成された第2のポンプデバイス、及び
加工対象物上の静止した処理領域にわたり平行移動するように構成されたノズルアセンブリを備え、
前記ポンプの各々が、柔軟な導管を介して前記ノズルに連結され、前記ノズルが、前記第1のポンプと前記第2のポンプから受け入れた流体を混合させて、キャビテーション泡のクラウドを生成するように構成されている、装置。
B1.
前記ノズルアセンブリが、前記ノズルの手動の操作のために構成されたハンドルを含む、Bに記載の装置。
B2.
前記第1のポンプデバイスが、前記第1の流体の流れを第1の圧力で汲み出し、前記第2のポンプデバイスが、前記第2の流体の流れを第2の圧力で汲み出し、前記第1の圧力が前記第2の圧力より高い、Bに記載の装置。
B3.
前記第1の圧力が、前記第2の圧力より少なくとも1000p.s.i.を超えて高い、B2の装置。
B4.
前記第1の圧力が、前記第2の圧力より少なくとも2000p.s.i.を超えて高い、B2の装置。
B5.
前記ノズルアセンブリが、前記第1の流体の流れからの流体の周りで同心円状に前記第2の流体の流れからの流体を放出するように構成されている、Bに記載の装置。
B6.
前記第1の流体の流れと前記第2の流体の流れを運ぶ前記柔軟な導管が、少なくとも部分的に共に束ねられている、Bに記載の装置。
B7.
前記ノズルアセンブリが、先端、及び前記先端と加工対象物の処理表面との間の離間距離を検出するように構成されたレーザーデバイスを有する、Bに記載の装置。
B8.
前記ノズルアセンブリが、前記離間距離を示すゲージを有する、Bに記載の装置。
B9.
前記ノズルアセンブリが、前記第1の流体の流れの圧力レベルを示すゲージを有する、Bに記載の装置。
B10.
前記ノズルアセンブリが、長手軸を有する本体部分を含む、Bに記載の装置。
B11.
前記ハンドルが、前記本体部分とピストル形状を形成する、B10に記載の装置。
B12.
前記ハンドルが、前記長手軸に垂直な軸の周りで旋回可能である、B10に記載の装置。
B13.
前記ハンドルが、前記本体部分の両側から側方に延在する掴むことができる2つの突出部分を含む、B10に記載の装置。
独立条項C
キャビテーションピーニングのための流体搬送システムであって、
流体の流れ内でキャビテーション泡のクラウドを生成し、加工対象物上の静止した処理領域にわたり手動で平行移動されるように構成された、並行流ノズル、及び
第1の柔軟な導管と第2の柔軟な導管を介して前記ノズルアセンブリに連結された携帯可能な流体源を備える、流体搬送システム。
C1.
前記流体源が、前記第1の柔軟な導管に連結された第1のポンプ、及び前記第2の柔軟な導管に連結された第2のポンプを含み、前記ノズルアセンブリが内側チャネルと外側チャネルを有し、前記第1のポンプが流体を第1の流体圧力で前記内側チャネルに搬送するように構成され、前記第2のポンプが流体を第2の流体圧力で前記外側チャネルに搬送するように構成され、前記第1の流体圧力が前記第2の流体圧力より高い、Cに記載の流体搬送システム。
独立条項D
加工対象物を処理する方法であって、
実質的に一定の離間距離において、加工対象物上の静止した処理領域にわたりキャビテーション泡のクラウドを手動で平行移動させることを含む、方法。
D1.
携帯可能なノズルアセンブリを通して第1の流体の流れと第2の流体の流れを放出することを更に含む、Dに記載の方法。
D2.
前記第1の流体の流れが、前記第2の流体の流れより高い圧力で放出される、D1に記載の方法。
D3.
前記第1の流体の流れの温度と圧力をモニタリングすることを更に含む、D2に記載の方法。
独立条項E
キャビテーションピーニングのための分配システムであって、
携帯可能なノズルアセンブリを備え、前記ノズルアセンブリが、
長手軸、第1のチャネル、及び遠位先端部分へ至る第2のチャネル、を有する本体部分、並びに
前記本体部分に連結されたハンドル部分であって、前記本体部分の前記長手軸を加工対象物上の静止した処理領域へ向け、一定の離間距離で前記処理領域にわたり平行移動されるように構成された、ハンドル部分を含む、分配システム。
E1.
前記第2のチャネルが前記第1のチャネルを前記先端部分内に囲み、前記第1のチャネルと前記第2のチャネルが、前記処理領域をピーニングするためのキャビテーション泡のクラウドを生成するように構成されている、Eに記載の分配システム。
E2.
前記ハンドルが、人間のオペレータによる手動操作のために構成されている、Eに記載の分配システム。
E3.
前記ハンドルが、前記本体部分とピストル形状を形成する、E2に記載の分配システム。
E4.
前記ハンドル部分が、前記長手軸に垂直な軸の周りで旋回可能である、E2に記載の分配システム。
E5.
前記ハンドル部分が、前記本体部分の両側から側方に延在する掴むことができる2つの突出部分を含む、E2に記載の分配システム。
E6.
前記ノズルアセンブリの前記ハンドル部分と連結するように構成され、前記本体部分を前記加工対象物上の前記静止した領域に向け且つ一定の離間距離で前記処理領域にわたり平行移動させるために操作するようにプログラムされている、ロボットシステムを更に備える、Eに記載の分配システム。
E7.
前記ノズルアセンブリが、前記本体部分に連結され且つ前記先端部分と前記処理表面との間の離間距離を検出するように構成された、レーザーガイドを有する、Eに記載の分配システム。
E8.
前記ノズルアセンブリが、前記離間距離を示すゲージを有する、Eに記載の分配システム。
E9.
前記ノズルアセンブリが、第1の流体の流れの圧力レベルを示すゲージを有する、Eに記載の分配システム。
E10.
前記処理領域を処理する前に、前記ノズルアセンブリから放出されるキャビテーションクラウドを較正するように構成されている、パックを更に備える、Eに記載の分配システム。
E11.
前記第1のチャネルに連結された第1の柔軟な導管と前記第2のチャネルに連結された第2の柔軟な導管を更に備え、前記第1の柔軟な導管と前記第2の柔軟な導管が、分離した流体の流れを前記第1のチャネルと前記第2のチャネルに導くように構成されている、E10に記載の分配システム。
独立条項F
携帯可能な流体供給装置であって、
輸送のために構成された基部、
前記基部によって支持された流体容器、
前記容器内に含まれた流体の所望の温度を維持するための温度制御デバイス、
前記容器から流体を受け入れ、前記流体を第1の流体圧力で第1の柔軟な導管の中へ汲み出すように構成された、第1のポンプデバイス、及び、前記容器から流体を受け入れ、前記流体を第2の流体圧力で第2の柔軟な導管の中へ汲み出すように構成された、第2のポンプデバイス、並びに
前記第1の柔軟な導管と前記第2の柔軟な導管によって運ばれる流体の所望の温度と圧力を維持するようにプログラムされたコントローラを備え、
キャビテーション泡のクラウドが、前記第1の柔軟な導管と前記第2の柔軟な導管の遠位端に連結された並行流ノズルアセンブリを通して生成されることとなるように、前記第1の流体圧力が前記第2の流体圧力より高い、装置。
F1.
前記基部に、場所と場所との間で前記装置を移動させるための車輪が装備されている、Fに記載の装置。
F2.
前記コントローラが、前記ノズルアセンブリ内で感知された温度データを受信する、Fに記載の装置。
F3.
前記コントローラが、前記ノズルアセンブリ内で感知された圧力データを受信する、Fに記載の装置。
F4.
前記コントローラが、処理されている加工対象物の特性の特定に少なくとも部分的に基づいて、流体放出パラメータを変更するようにプログラムされている、Fに記載の装置。
本明細書で説明される携帯可能なキャビテーションピーニングシステム及び方法の種々の実施形態及び実施例は、ピーニングのための既知の解決策を超えた幾つかの利点を提供する。例えば、本明細書で説明される例示的な実施形態及び実施例は、加工対象物が単一の工程でピーニングされ且つ清掃されることを可能にする。
上述の開示は、個別の有用性を備えた複数の個々の実施例を包括し得る。これらの各々は、その好適な形態(複数可)で開示されているが、本明細書で開示され例示されているそれらの具体的な実施形態は、数多くの変形例が可能であることから、限定的な意味で捉えるべきものではない。本開示の範囲内でセクションの見出しが使用される限りにおいて、そのような見出しは、構成のための目的のみである。本開示の主題は、本明細書で開示されている様々な要素、特徴、機能、及び/又は特性の、新規的且つ進歩的な組み合わせ及び部分的組み合わせの全てを含む。下記の特許請求の範囲は、新規的かつ進歩的であると見なされる、ある組み合わせ及び部分的組み合わせを特に指し示すものである。特徴、機能、要素、及び/又は特性のその他の組み合わせ及び部分的な組み合わせは、この出願又は関連出願からの優先権を主張する出願において特許請求され得る。更に、そのような特許請求の範囲は、出願当初の特許請求の範囲より広いか、狭いか、等しいか、又はそれと異なるかにかかわらず、本開示の主題の範囲内に含まれるとみなされる。
Claims (15)
- キャビテーションピーニングの方法であって、
柔軟な導管を通じて、第1のチャネルと第2のチャネルを有する携帯可能なノズルに移動可能な流体源を連結すること、
加工対象物の処理表面に隣接して前記ノズルを位置決めすること、
前記第1のチャネルを通して第1の流体の流れを、且つ、前記第1のチャネルの周りで同心円状に位置決めされている第2のチャネルを通して第2の流体の流れを、前記処理表面に向けて放出すること、ここで、前記第1の流体の流れが第1の流体圧力を有し、前記第2の流体の流れが第2の流体圧力を有し、前記第1の流体圧力が前記第2の流体圧力より高く、前記第1の流体の流れと前記第2の流体の流れが組み合わされて、キャビテーション泡のクラウドを生成し、及び
前記ノズルを、前記キャビテーション泡のクラウドの長さの2倍の距離だけ前記処理表面から離して維持すること
を含む方法。 - 前記処理表面にわたり前記ノズルを一定の離間距離で平行移動させることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記処理表面に垂直なZ軸に沿って前記ノズルを平行移動させることを更に含む、請求項2に記載の方法。
- 前記ノズルを、前記処理表面内の湾曲に合わせて調節するために回転させることを更に含む、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置決めすることが手動で実行される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置決めすることがロボットによって実行される、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ノズルにより、前記第1の流体の流れと前記第2の流体の流れが、処理方向に前記処理表面へと向けられる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置決めすることが、60度から120度の範囲内にある前記処理表面との角度を形成するように、前記第1及び第2の流体の流れの前記処理方向を手動で方向付けることを含む、請求項7に記載の方法。
- 前記ノズルが先端部分を有し、前記位置決めすることが、前記ノズルの前記先端を15.24cmから25.4cm(6インチから10インチ)の範囲内にある前記処理表面からの離間距離に維持することを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記位置決めすることが、前記キャビテーション泡のクラウドを前記処理表面から7.62cmから12.7cm(3インチから5インチ)の範囲内にある距離だけ離して維持することを含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ノズルがレーザーガイドデバイスを有し、前記位置決めすることが、前記レーザーガイドデバイスを前記処理表面へ向けること、及び前記ノズルの先端と前記処理表面との間の離間距離を決定することを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記放出することが、前記ノズルを通過する前記第1の流体の流れの前記第1の流体圧力をモニタリングすることを含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ノズル内で感知された圧力データをコントローラに通信することを更に含み、前記コントローラが、前記流体源における流体圧力を調整するようにプログラムされている、請求項12に記載の方法。
- 前記ノズルを通過する流体の温度をモニタリングすることを更に含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 加工対象物を処理する方法であって、
請求項1から14のいずれか一項に記載の方法に従って、実質的に一定の離間距離において、加工対象物上の静止した処理領域にわたりキャビテーション泡のクラウドを手動で平行移動させることを含む、方法。
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