JPH01500619A - 検査ヘツド並びに該検査ヘツドを製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 検誉ヘッド並びに該検査ヘッドを製造する方法本発明は請求項１の上位概念に基 く、検査さるべき半製品の表面全検知するための検査ヘッドに関する。

その際検査ヘッドは、有利には回転ヘッド部に挿入され、回転ヘッド部の内部で 、一般に円筒状の長手方向に延びる被検査体の軸ｉｔ−中心として標線形の検知 運動を行っている。本発明の場合には、任意の形式の非破壊材料試験の検査ソン デが使用できる。更に本発明は、この種の検査ヘッドを製作するための方法に関 する。

上述の形式の検査ヘッドは、とシわけ西ドイツ国特許出願公開公報第２８４７７ １６号に公開されている。

上述の明細査にあっては、この種の検査ヘッドは漂遊磁束の回転ヘッド部に使用 されてお夛、そこでマグネットヨークと一緒に検査さるべき円形材料の周囲を回 転している。ここでは検査ヘッドのシステムレバは、ゾンデ担体が被検査体の直 径の変動や非平滑性によって離反させられた時、被検査体の軸線に平行に延びる 回転軸を中心に回転運動を行なう。勿論他の方向の回転軸線を中心にした回転運 動も亦同様に考え得る。この種の検査ヘッドは一般に高い負荷に曝されている。

従って若し回転ヘッド部の回転速度の高い方及び／又は被検査体の通過速度の高 い方への発展を更に推し進めようとすると、直ちに克服し難い壁に芙き当る。シ ステムレバーの後方レバー腕に設けられた公知の釣合い鍾やは、この場合殆んど 静的に作用する力だけしか釣合せることができない。希望する高い速度（１０ｍ ／ｓｅｃ及びそれ以上）で被検査体の表面を検知する場合には、ゾンデ担体ひい てはシステムレバーは、表面の輪郭及び平滑度に極めて速かに追従しなければな らない。これに対しては、使用された構成部材の慣性モーメント、ひいては質量 が妨げになる。被検査体が検査ヘッドの領域に進入する際に被検査体がゾンデ担 体の滑シ面と接触している場合には、被検査体の通過速度の上昇につれて増大す る力が発生する。勿論これに対応する意味で、被検査体が走り出る場合にも同じ ようなことがあてはまる。これはゾンデ担体における走入及び走出傾斜面で前置 されている。併し幾何学的な理由からこの傾斜面の角度を任意に小さく選ぶこと はできない。従ってそれ相応に高い速度の場合には、走入や走出の瞬間に非常に 強力な力が発生する。この力はとりわけ使用された部材の慣性モーメント、ひい ては質量に関係している。上述のことから相反する２つの要求が生ずる。即ち１ つは使用する部材の質量を極端に小さくすること、他の１つはその強度を十分に して上記の強い力を受容できるようにすることである。

これに更に第３の要求が加わる。それは衝撃的に発生する力によって容易に励起 されるような振動を、十分に回避しなければならないということである。

本発明の課題は、上記の諸要求に適合させ、かつ請求項１の上位概念に規定する 形式の検査ヘッド並びにこの検萱ヘッド’ｔ−ｈ造する方法を改良して、質量が 少なくて強度と減衰値の良好な検査ヘッドを提供することにある。

上記課題は請求項１から９に記載の特徴によって解決することができる。

次に本発明による検査ヘッドの侵れた特性を、１つの例によって明らかにする。

直径が６５龍までの円形材料用に構成された検査ヘッドの場合には、担持部材、 つまシステムレバは取シ付は部材なしで、質量が５０ｇよシも少ない。ゾンデ担 体の固定位置から回転中心に至る距離で測った曲げモーメントは撓み量が０．０ ５ｃＩＬの場合１５０ＯＮｃ＋＋ｔに達する。その上この優れた特性に、なｔ− 符別な利点が加わる。それはゾンデ担体を収容している前方レバー腕が、その形 態のために所定の弾性値を有していることである。このために、検知さるべき表 面上の微小な起伏によって惹起されるゾンデ担体の極めて速かな微小運動が、後 方レバー腕と場合によっては釣合い鍾シとを動かすことなしに、前方レバー腕で 受け止めらｎる。このような構成は、従来の金属材料の場合には、許容できない ような機械振動の発生性向と密接に結び付くに違いない。本発明では使用する材 料の高い減衰力によってこれが回避できる。又前方レバー腕の形態のために、走 入衝撃及び走出衝撃の少なくとも１部分が捩シ運動としてレバー腕によって受容 され、この場合も附加的に材質の高い減衰力によって、捩シ振動の発生ｔＢ止す ることが可乾である。前方レバー腕において所定の弾性力を有するこの領域の長 さは、レバー腕の有効長さに対して比較的短かい方が宜い。本発明の構成の場合 には、上述の長さの関係は約Ｋになっている。上述の領域の直後で抵抗モーメン トが急激に増加するが、これはレバー腕の適当な形態によって達成されるもので ある。本本発明の検査ヘッドに関するその他の有利な構成が、請求項２から８に 記載されている。

本発明の方法は、本発明の検査ヘッドの、簡単でかつ正確に再現可能な製造方法 を提供するものである。

この方法では、費用のかからない簡単な方法で同時に多数のレバー腕の製作が可 能となる。本発明の別の実施例によれば、個々のシステムレバを分離する際の難 しさを克服することができることを示している。

次に本発明の実施例に基く多くの図面によって、本発明の詳細な説明する。此処 で第１図は検査ヘッド、第２図は検査ヘッドの側面図、第３図は検査ヘッドの部 分断面、第４図は検査ヘッドのシステムレバ、第５図及び第６図はシステムレバ の部品、第７図から第９図はシステムレバ製造用の母ＦＪ’ｃ夫々示している。

第１図には線１−Ｉに沿って切断した検査ヘッド１０が示されている。第２図は 同じ検査ヘッド１０の側面図を示して卦シ、第３図には線ｍ−ｍに沿った断面図 が示されている。検査ヘッド１０の主要構成部分はシステムレバ１２でアシ、該 レバー１２は軸線１４を中心に回転可能であって、前方し／ぐ一腕１６と後方し ７４−腕１Ｂとを有している。システムレバ１２に不動に固定している軸受ブツ シュ２０は、２個の軸受２２を有しておシ、該軸受２２は軸２４の囲シを走行し 、軸側のスペーサスリーブ２７で相互に支持されている。ゾンデ担体２Ｂは前方 レバー腕１６に２本のねじ２６で固定されておシ、該担体２Ｂは有利には軽金属 合金で製造されていて、その内部に４個の検査ゾンデ３０が組み込まれている。

運転中被検査体の表面を滑走するゾンデ担体２Ｂの下部は、例へは炭化珪素から 成る耐摩耗性の層３２で補強されている。被検査体に乗シ上げたシ検葺体から滑 シ落ちたシするために、ゾンデ担体２８は２個の滑シ傾斜部３４を有しておシ、 該傾斜部３４も同様に耐摩耗性の補強材料で保護されている。後方レバー腕１８ に２部分から成る平衡ウェイト３６が装着されている。その２つの部分３５及び ３７はシステムレバ１２の円筒状の開口部３Ｂ内に保持され、１本のねじ４０に よって結合されている。釣合ウェイト３６の目的は、これが回転軸線の両側に配 置されて、互いに向い合う両方向の回転モーメントを充分に平衡させることであ って、特に検査ヘッドが回転ヘッド部に挿入されて遠心力の影響下にあるような 場合に重要である。このような場合には層々釣合いウェイ）ｌ若干オーバ気味に しておく。そうすると回転数の増加につれて被検査体の表面に、検査ヘッド１０ の増大した押圧力が附加的に発生する。回転ヘッドが休止している場合にもゾン デ担体の押圧力が存在するようにするためには、引張ばね４２が設けられている 。

該ばね４２はビン４４を介して後方レバー腕１８に係合している。

第４図はシステムレバ１２がよく理解できるように、その構造を単独にもう一度 示したものである。システムレバ１２の外部輪郭は砿維強化プラスチックから成 るループ部５０によって決められる。このループ部５０は三角小間部５２，５４ 、軸受ブツシュ２０及び開口部３８を有している。ループ部５０の両端部は三角 小間１’１１５２の尖端部で集結して、ループ部材の二重の層になっている。ゾ ンデ担体の固定点からループ端部の集結点に至る区間Ｓに亘って、所定の弾性を 持った領域が発生する。この領域の区間Ｓはゾンデ担体の固定点と回転軸線１４ との間の区間りの約Ｋに相当する。システムレバ１２はこのようにして、１方で は被検査体の検知の除にゾンデ担体２Ｂの急速かつ微小な運動によって生ずる曲 げ応力を、他方では進入衝撃及び走出衝撃によって惹き起こされる捩シ応力を、 夫夫最も旨く吸収することができる。所定の弾性を有する区間Ｓの後方で、抵抗 モーメントが急激に上昇する。

そのために約４０°の一口角αを持った三角小間部５２（第５図に特別に図示さ れている）が拡がっている。

三角小間部５２．５４は予め成形された伸縮可能な硬質発泡プラスチック、例へ はポリメタクリルイミド（Ｐｏｌｙｍｅｔｈａｃｒｙｌｉｍｉｄ　）から成って いる。このために極端に小さい質量で、高い強度と高い減衰値が同時に達成され る。予備プレスの際に平らに押しつぶされた細孔６０は、回転軸線１４にほぼ平 行に延びるように整列させなければならない。ループ部５０は有利には炭素ａ維 強化プラスチック、即ち硬化可能なプラスチックに炭素繊維を敷き込んだ所謂Ｃ ＦＫ材料から成っている。ループ部５０の所望の厚さはＣＦＫ材料から成る数枚 の、この場合には６枚のマツ）６２，６４゜６６の積層物、所謂プレプレラグに よつ１実現される。

第６図にこれらがもう一度個別に図示されている。ここで炭素繊維６８が色々に 並んでいるのが認められる。

プレプレラグ６２の場合、炭素繊維はプレプレラグの長手方向即ちループ部５０ の長手方向に整クリしている。

このようにして長手方向の高い強度が得られる。プ１／プレッグ６４，６６の炭 素繊維６８は、長手方向に対し等しい角度で逆に傾斜して整列している。これが 横方向の高い強度を保証している。

第７図から第９図はシステムレバ１２を製造するための母型６９を示しておシ、 第７図は線■−■に沿った断面図、第８図は％１−％ｌに沿った断面図、第９図 は正面図である。母型６９は主としてマツチプレート７０．７２並びにベースプ レートＴ４及びカバープレート７６から成っている。ベースプレート７４にねじ ７８で案内ビン８０が固定されておシ、該ビン８ｏによ）両方の型部分７０．７ ２が幾何学的に精確に向い合って配置されるようになる。マツチプレート７０゜ ７２の高さＨは、希望するシステムレバの数の夫々に応シて、個々のシステムレ バの＠Ｂに所女の切断しろｔ加えたものの、何倍かの高さに成っている。

母型６９の準備は次のように行う。既に言及した案内ビン８０に付加して、開口 部３８の場所を確保するための芯ビン８２と位置決めビン８４とｔベースプレー ト７４に挿入する。位置決めビン８４に高さＨのブプッシュ２０と分離切断用の 幅を持った例へば硬質紙又は硬質織物から成るプラスチックリングとを交互に、 位置決めビン８４の処に並べても宜い。この際考慮しておかなければならないこ とは、金属部分とＣＦＫ材料から成る部分とが互いに結合されている場合に、こ れを分離板で切離すのが極めて困難なことである。それは上述の材料が夫々特殊 な分離板を必要とするからである。次に長さＨの予め製作された三角小間部５４ を２本のビン８２及び８４の間に押し込み、その後でカバープレート７６を閉鎖 する。但しこの際カバープレー）７６の固着用に設けられた２本のねじ８６は、 最初は単にルーズに締めておく。次いで幅がＨで繊維が第６図ａ−ｃに従って配 向された３枚のプレプレラグ６２，６４，６６金、ピア８２．８４とマツチプレ ート７０上に設けられた空間との間に差し込む。そして長さＨの三角小間部５２ を封入した後に、プレプレラグ６２，６４，６６ｔ−折シ返す。次いでマツチプ レート７２の装着と、ねじフランジ（図示せず）の矢印８８方向への締着と、ね じ８６の固着とによって、母型６９を閉鎖する。続いてブレプレラグと硬質発泡 プラスチックとの硬化のために必要な、約１５０°Ｇの温度に母型６９を加熱す る。この温度になると三角小間部５２．５４は膨張して、予備プレスの前に採っ ていた最初の形状に戻ろうとする。この時自由になった力が細孔６０の扁平側面 に垂直に働く。この大きな圧力がブレプレラグ６２，６４．６６を纏めて圧縮し 、これを母型６９の壁に押し付ける。このことが結果的にブレプレラグ６２，６ ４．６６をその内部で重なシ合って結合させ、又三角小間部５２．５４とも結合 させることになる。この強力な圧力は又、ロレットのついた構造に製造されてい る軸受ブツシュ２０の外壁部に作用して、これを三角小間部５２，５４とブレプ レラグ６２，６４，６６とに不動に固着させる。硬化作業を行った後にビア８２ ，８４を取）除き、母型６９を開放する。そして成形品を取シ出し、個々のシス テムレバ１２に分離する。

悶　卑　！Ｉｌ　審　報　牛 国際調査報告 ＥＰ　８８００１４０ Ｓ＾　２１０６７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．前方レバー腕及び後方レバー腕を備えたシステムレバと、システムレバの回 転軸線を規定している軸受装置と、少くとも１つの検査ゾンデを含有して前方レ バー腕に固定されている、ゾンデ担体とから成る、検査さるべき半製品の表面を 検知するための検査ヘッドにおいて、システムレバ（１２）が繊維強化プラスチ ック、例へば炭素繊維プラスチック（ｃｆｋ）から成るループ部（５０）を有し 、該ループ部がシステムレバ（１２）の輪郭を形成し、該輪郭が軸受装置（２２ から２６）並びに残余の中間空間の三角小間部（５２，５４）を取囲んでかり、 ループ部（５０）の両方の端部が前方レバー腕（１６）で平行に集結しているこ とを特徴とする、半製品の表面を検知するための検査ヘッド。 ２．重なり合って位置している複数のマット（６２，６４，６６）から成るルー プ部（５０）が、硬化可能なプラスチックに埋め込まれた繊維から成るマット、 所謂プレプレツグによって組み立てられていることを特徴とする、請求項１記載 の検査ヘッド。 ３．重なり合って位置しているマット（６２，６４，６６）の繊維（６８）が夫 々異なつた方向に配向されていることを特徴とする、請求項２記載の検査ヘッド 。 ４．少なくとも１つのマット（６２）の繊維がループ部（５０）の円周方向に延 び、かつ少くとも１対のマツト（６４，６６）の繊維が互いに交差する方向に配 向されていて、該方向はループ部（５０）の円周方向に対して対称的に位置して いることを特徴とする、請求項３記載の検査ヘッド。 ５．三角小間部（５２，５４）が予めプレスされた膨張可能な硬質発泡材料、例 へばポリメタクリルイミドから成っていることを特徴とする、請求項１から４ま でのいずれか１項記載の検査ヘッド。 ６．硬質発泡プラスチックの細孔（６０）がその扁平側で平行にかつシステムレ バ（１２）の回転軸線（１４）に向けて配列されていることを特徴とする、請求 項５記載の検査ヘッド。 ７．ループ部（５０）の集結した両端部の、システムレバ（１２）におけるゾン デ担体（２８）の固定点までの区間長Ｓが、システムレバ（１２）の回転軸線（ １４）と上記固定点との間の区間長Ｌの約１／４になっていることを特徴とする 、請求項１から６までのいずれか１項記載の検査ヘッド。 ８．前方レバー腕（１６）に取り囲まれた三角小間部（５２）が、１５°から４ ０°の角度αで開いていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１ 項記載の検査ヘッド。 ９．システムレバを耐圧性の母型内で製作することによって請求項１の検査ヘッ ドを製造する方法において、硬化可能なプラスチックに埋め込まれた繊維（６８ ）からなる複数のマット（６２，６４，６６）、所謂プレプレツグからループ部 （５０）を形成し、これを母型内に封入し、軸受装置（２０から２６）用のイン サート（２０）と、必要な場合には自由に保持さるべきシステムレバ（１２）の 他の開口部（３８）用の芯ピン（８２）とを、固底的に位置決めして母型（６９ ）内に挿入し、かつループ部（５０）とインサート（２０）との間及びループ部 （５０）と芯ピン（８２）との間の中間空間に、膨張可能で硬化可能な硬質発泡 プラスチックから成る三角小間部（５２，５４）をはめ込み次いで母型を閉鎖し た後に、プレプレッグの硬化と硬質発泡プラスチツクの硬化とに適した温度に母 型を加熱することを特徴とする、検査ヘッドを製造する方法。 １０．ループ部（５０）と三角小間部（５２，５４）と芯ピン（８２）とを、製 造さるべきシステムレバ（１２）の数倍の幅で母型（６９）内に封入し、製造さ るべきシステムレバ（１２）の夫々に相応したインサート（２０）を母型（６９ ）内で位置決めし、硬化作業を行った後に成形物を個々のシステムレバ（１２） に分離することを特徴とする、請求項９記載の検査ヘッドを製造する方法。 １１．予定された分離位置において、各々の金属インサート（２０）の近傍に、 プラスチックから成る中間板を母型内に封入することを特徴とする、請求項１０ 記載の検査ヘッドを製造する方法。