JPH05209711A - 回転位置センサー - Google Patents

回転位置センサー

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JPH05209711A
JPH05209711A JP21957892A JP21957892A JPH05209711A JP H05209711 A JPH05209711 A JP H05209711A JP 21957892 A JP21957892 A JP 21957892A JP 21957892 A JP21957892 A JP 21957892A JP H05209711 A JPH05209711 A JP H05209711A
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JP
Japan
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eddy current
encoder wheel
rotational position
inspection head
current coil
Prior art date
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Pending
Application number
JP21957892A
Other languages
English (en)
Inventor
Samuel W Glass Iii
サミュエル・ウィリアム・グラス・ザ・サード
John C Griffith
ジョン・キャロル・グリフィス
Samuel W Staples Jr
サミュエル・ウェイン・ステイプルズ・ジュニア
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Babcock and Wilcox Co
Original Assignee
Babcock and Wilcox Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】原子力発電装置の蒸気発生装置の管等の非破壊
検査のための回転位置センサーを提供すること。 【構成】プローブ本体に回転自在に取付けられた検査ヘ
ッドの回転位置を測定するための回転位置センサーであ
って、 (a) 前記プローブ本体内に回転自在に取付けられてお
り、前記検査ヘッドと一緒に回転せしめられるらせん形
エンコーダホイールと、 (b) 前記プローブ本体内に前記らせん形エンコーダホイ
ールから半径方向に離隔した固定位置に取付けられた渦
電流コイルとから成り、それによって、該渦電流コイル
とらせん形エンコーダホイールとの間のエアギャップの
変化に応じて、該渦電流コイルから前記検査ヘッドの回
転角度位置を表す可変電気信号を発生させるようになさ
れていることを特徴とする回転位置センサー。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、原子力発電装
置の蒸気発生装置の管等の非破壊検査に関し、特に、回
転位置センサーに関する。ここで、「回転位置」又は
「回転角度位置」とは、円筒形物体の回転方向即ち円周
方向の位置のことをいう。
【0002】
【従来の技術】エネルギーの創生に用いられる商業用原
子力蒸気発生装置は、一般に、直管又はU字管を用い
る。原子炉からの一次冷却水は、蒸気発生装置の各管を
通って流れ、その間に蒸気発生装置内の二次冷却水に熱
を伝達する。管に漏れが生じると重大な結果を招くの、
管の瑕疵は、定期的に検査される。管の検査を実施する
場合、各管内を通して移動させる回転プローブ内に装着
された平形渦電流コイルを用いるのが一般的である。回
転プローブは、それ自体が回転しながら管内を移動する
ので、プローブ内の渦電流コイル(以下、単に「コイ
ル」とも称する)は、らせん経路を辿る。検査中、コイ
ルは、管壁に渦電流を誘導する。そのような渦電流は、
管に瑕疵が存在すると変動するので、コイルのインピー
ダンスを監視することによって渦電流の変動を検出する
ことができる。即ち、コイルのインピーダンスの変化を
利用することによって瑕疵の存在を表示することができ
る。この検査法の品質は、プローブヘッドのコイルから
の渦電流データをプローブヘッドの回転と正確に同期さ
せる能力に直接関係する。
【0003】軸の回転位置を測定することに関する先行
特許としては、下記のものがある。米国特許第4,74
6,859号は、1対の磁気センサーと強磁性軸を用い
ることを開示している。それらのセンサーは、連続的に
半径方向の寸法が増大している(らせん状の)1つ又は
2つのホイールに近接して配置されている。ホイール
は、その半径方向寸法が最大の部部分と最小の部部分と
が合致する部位に半径方向の段を有している。出力信号
の変化が、センサーとホイールの間のエアギャップの長
さの変化を表示し、それによって同じ車軸に取付けられ
たホイールとロータの回転位置を表示する。
【0004】米国特許第3,297,940号は、発振
コイルと、接触スライドの使用を不要にするポテンショ
メータとして使用するためのピックアップコイルとの間
の回転ディスクに特定形状の磁気シールドを用いること
を開示している。
【0005】米国特許第3,786,459号は、移動
する軸のための位置エンコーダを開示している。この位
置エンコーダは、固定点に対する移動軸の位置移動の大
きさに比例する大きさを有し、移動軸の移動方向の転換
が起る度に変化する正負の符号を有する直流電圧を発生
する。
【0006】米国特許第3,562,741号は、単一
のトランスジューサと、いろいろな形状の歯を有するデ
ィスクを用いた電磁パルス発生装置を開示している。い
ろいろな形状の歯を有するディスクが回転してトランス
ジューサのそばを通過する際にいろいろな異る信号を発
生する。
【0007】米国特許第4,719,419号は、軸の
回転位置を測定するための非接触型位置センサーを開示
している。該軸には、それと一緒に回転するように磁気
部材が取付けられている。磁気部材の中心軸線は、軸の
回転軸線に対して偏心関係をなしている。軸から離隔し
て配置されたホール効果デバイスが磁気部材によって創
生される可変磁束密度を測定し、それによって軸の回転
位置を測定する。
【0008】米国特許第4,507,638号は、特殊
形状の回転プレートを用いることを開示している。この
回転プレートは、それが回転するにつれて所定量の磁束
がドライブコイルから検出コイルへ流れるように付形さ
れており、それによって該プレートの選択された回転角
度を測定することができる。
【0009】米国特許第4,764,767号は、所定
のピッチで円周方向に変化する第1反復パターンと、1
円周に対して1サイクルの変化を有する第2パターンを
備えたロータを使用することを開示している。各パター
ンのための検出器からの信号を比較することによってロ
ータの回転位置の値が得られる。
【0010】米国特許第4,631,510号は、エア
ギャップ磁気抵抗型回転電気リゾルバを開示している。
単一の凸部を有するロータが回転しながら、ステータの
歯に対する該ロータの位置に応じて磁束を受取る。
【0011】米国特許第3,819,025号は、所定
の基準位置からの回転軸線の回転角度を測定することに
よって紙上の印字の角度位置を測定するための装置を開
示している。らせんの形の磁気シールドプレートを用い
て一次巻線と二次巻線の間の磁気結合の度合を制御す
る。
【0012】米国特許第3,835,373号は、半円
筒体とC字形の永久磁石との間のエアギャップを変化さ
せることによって該半円筒体から可変信号を発信させる
ようにした回転位置センサーを開示している。
【0013】叙上のように、軸の回転位置を測定するた
めの方法として多数の電磁的方法が知られているが、そ
れらはいずれも装置が複雑になる。例えば上記米国特許
第4,746,859号に開示されているような装置
は、強磁性軸と共に1対の磁気センサーを用いなければ
ならず、信号を加算、減算、乗算及び割り算するための
回路を必要とする。磁気センサーは、通常、高価な半導
体を用いて製造される3導線のホール効果デバイスであ
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従って、多数のセンサ
ーを必要とせず正確に軸の回転位置を測定することがで
き、狭い区域に挿入することができ、かつ、少数生産で
も安価に製造することができる軸回転位置測定装置を求
める要望がある。本発明は、この要望を直截的に充足す
ることを企図したものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】この問題を解決するため
に、本発明は、プローブ本体に回転自在に取付けられた
検査ヘッドの回転位置を測定するための回転位置センサ
ーを提供する。この回転位置センサーは、例えば、原子
力発電装置の蒸気発生装置の管の瑕疵を検査するために
適用されるものであり、検査ヘッドと一緒に回転される
ようにプローブ本体内に回転自在に取付けられたせん形
エンコーダホイールと、プローブ本体内にらせん形エン
コーダホイールから半径方向に離隔した固定位置に取付
けられた渦電流コイルとから成る。プローブ本体は、そ
の一端に検査ヘッドを回転駆動するための駆動モータを
備えている。エンコーダホイールは、駆動モータによっ
て検査ヘッドと共に回転される。渦電流コイルが、それ
とエンコーダホイールとの間の変化するエアギャップを
検出し、その情報を用いて、渦電流コイルから得られた
渦電流データを検査ヘッドの回転と同期させる。
【0016】
【実施例】図1を参照すると、本発明の回転位置センサ
ー10が示されている。回転位置センサー10は、らせ
ん形エンコーダホイール12と、渦電流コイル14と、
渦電流計器16から成る。らせん形エンコーダホイール
(以下、単に「エンコーダホイール」とも称する)12
は、実質的に円筒形の本体部分18を有する。本体部分
18の一端は、後述する駆動モータ/歯車組立体38の
駆動軸36を受容するための軸方向に延長し半径方向に
貫通したスロット20を有している。本体部分18の他
端は、後述する車軸34と螺合する軸方向のねじ付孔2
2を有している。本体部分18は、その中心部に沿って
該本体部分より大径の部分26を備えている。大径部分
26は、らせん形であり、本体部分18の長手中心軸線
から測定した半径方向の寸法が漸次無段階的に増大して
いる。かくして、大径部分26は、その半径方向の寸法
が最小の部位と最大の部位とが一致する共通の点28に
半径方向に突出した段28を画定する。
【0017】渦電流コイル14は、プローブ本体24上
にエンコーダホイール12に対して固定位置に取付けら
れており、配線30により渦電流計器16に接続されて
いる。渦電流計器16は、渦電流コイル14とエンコー
ダホイール12の大径のらせん形部分26との間のエア
ギャップの大きさを表す渦電流コイル14からの電気信
号を受取り、それを記録してディスプレースクリーン3
2に表示する。図4に示されるように、渦電流コイル1
4により発せられ、渦電流計器16によって記録されデ
ィスプレースクリーン32に表示される電気信号は、渦
電流コイル14とエンコーダホイール12のらせん形部
分26との間のエアギャップ即ち離隔距離に比例する。
例えば、スクリーン32上に表示された信号の点28A
は、エンコーダホイール12のらせん形部分26の半径
方向の段28が渦電流コイル14に最も近接したときの
エンコーダホイール12の回転位置に対応する。従っ
て、渦電流コイル14からの可変電気信号を用いてエン
コーダホイール12の回転位置を測定することができ
る。従って、このエンコーダホイール12と一緒に回転
する機器の回転位置を測定することができる。
【0018】そのような応用の一例が図2及び3に示さ
れている。これらの図に示されるように、エンコーダホ
イール12は、プローブ本体24内に駆動モータ/歯車
組立体38(単に「駆動モータ」とも称する)とスリッ
プリング組立体40との間に回転自在にと付けられてい
る。エンコーダホイール12の本体部分18の一端のス
ロット20に、駆動モータ38から延長した駆動軸36
の平坦部を挿入し、エンコーダホイールの本体部分18
の他端のねじ付孔22にスリップリング40のねじ付車
軸34を螺入させる。駆動モータ38のトルクは、エン
コーダホイール12、スリップリング40、短い撓み駆
動軸47及び電気的/機械的コネクタ45を介してプロ
ーブヘッド即ち検査ヘッド44へ伝達される。
【0019】非回転配線42によってスリップリング4
0へ電気信号が送られる。スリップリング40内でブラ
シがその電気信号を撓み駆動軸47内を貫通した回転配
線43を通して検査ヘッド44へ送る。検査ヘッド44
は、プローブ本体24が回転されながら、検査すべき管
内を通して軸方向に移動させしめられる間管壁の瑕疵を
検出するのに用いられる。検査ヘッド44には、管を検
査するための、例えば渦電流コイルのような検査手段4
6を設けることができる。斯界において周知の態様で、
管の瑕疵の有無を検出するためにこの渦電流コイル46
を用いて渦電流を誘導することができる。ここでは検査
ヘッド44は、管の瑕疵を検出するために渦電流コイル
を用いるタイプのものとして示されているが、いろいろ
なタイプの検査ヘッド及び管の瑕疵の有無を検出するた
めの周知の検査手段を本発明の回転位置センサー10と
組合せて用いることができる。
【0020】回転位置センサー10に対する検査手段4
6の回転位置は、検査ヘッド44を設置するときに記録
しておく。それによって、検査ヘッド44上の検査手段
46からの電気信号を上述した渦電流コイル14からの
電気信号と同期させることができ、それによって、渦電
流コイル14からの可変電気信号が検査ヘッド44の回
転角度位置を表すようにすることができる。それによっ
て、管に存在する瑕疵の回転位置を測定する手段を提供
する。これは、検査すべき部品又は機器の特定の欠陥を
診断するのに役立つ。
【0021】
【作用】作動において、プローブ本体24をその一端に
連結したケーブル48により蒸気発生装置等の検査すべ
き管内へ挿入し、該管を通して軸方向に移動させる。ケ
ーブル48には、渦電流コイル14等のプローブ本体2
4内の機器、駆動モータ38及び該機器をモニターし制
御するための検査ヘッド44からの配線が収容されてい
る。プローブ本体24を管内を通して前進させながら、
駆動モータ38を作動させると、エンコーダホイール1
2と検査ヘッド44が一緒に回転する。エンコーダホイ
ール12が回転するにつれて、エンコーダホイール12
のらせん形部分26と渦電流コイル14との間のエアギ
ャップの大きさが漸次変化し、その結果、渦電流コイル
14から可変電気信号が発せられ、渦電流計器16によ
って登録され、記録される。これらの可変電気信号は、
図4に示されるようなディスプレースクリーン32に目
視可能な形で表示することができる。一方、検査ヘッド
44及び検査手段46からの信号が記録され、検査中の
管の瑕疵の有無を確認するために分析される。先に述べ
たようにエンコーダホイール12に対する検査ヘッド4
4の回転位置は予め知られているので、渦電流コイル1
4からの可変電気信号は、検査ヘッド44の回転角度位
置を表すことになる。
【0022】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の回転位置センサーの透視図で
ある。
【図2】図2は、プローブ本体内に装着された本発明の
回転位置センサーの断面図である。
【図3】図3は、図2の線3−3より下の一部分の拡大
図である。
【図4】図4は、本発明の回転位置センサーによって発
信される信号の概略図である。
【符号の説明】
10:回転位置センサー 12:らせん形エンコーダホイール 14:渦電流コイル 16:渦電流計器 18:エンコーダホイールの本体 24:プローブ本体 26:大径らせん部分 28:半径方向の段 36:駆動軸 38:駆動モータ 44:プローブヘッド(検査ヘッド) 46:検査手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・キャロル・グリフィス アメリカ合衆国バージニア州リンチバー グ、ワインディングウェイ・ロード219 (72)発明者 サミュエル・ウェイン・ステイプルズ・ジ ュニア アメリカ合衆国バージニア州リンチバー グ、ルート5、ボックス851

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プローブ本体に回転自在に取付けられた検
    査ヘッドの回転位置を測定するための回転位置センサー
    であって、 (a) 前記プローブ本体内に回転自在に取付けられてお
    り、前記検査ヘッドと一緒に回転せしめられるらせん形
    エンコーダホイールと、 (b) 前記プローブ本体内に前記らせん形エンコーダホイ
    ールから半径方向に離隔した固定位置に取付けられた渦
    電流コイルとから成り、それによって、該渦電流コイル
    とらせん形エンコーダホイールとの間のエアギャップの
    変化に応じて、該渦電流コイルから前記検査ヘッドの回
    転角度位置を表す可変電気信号を発生させるようになさ
    れていることを特徴とする回転位置センサー。
  2. 【請求項2】プローブ本体に回転自在に取付けられた検
    査ヘッドの回転位置を測定するための方法であって、 (a) 前記検査ヘッドと一緒にらせん形エンコーダホイー
    ルを回転させ、 (b) 前記プローブ本体内に前記らせん形エンコーダホイ
    ールから半径方向に離隔した固定位置に取付けられた渦
    電流コイルから前記検査ヘッドの回転角度位置を表す可
    変電気信号を受取ることから成る方法。
JP21957892A 1991-08-23 1992-07-28 回転位置センサー Pending JPH05209711A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US74923891A 1991-08-23 1991-08-23
US749238 1991-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05209711A true JPH05209711A (ja) 1993-08-20

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ID=25012873

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21957892A Pending JPH05209711A (ja) 1991-08-23 1992-07-28 回転位置センサー

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JP (1) JPH05209711A (ja)
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JP2001235307A (ja) * 1999-03-15 2001-08-31 Tadatoshi Goto 回転型位置検出装置
JP2006023172A (ja) * 2004-07-07 2006-01-26 Ntn Corp 絶対角検出回転センサおよびこれを用いたセンサ付軸受

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19950307