JPH0641944B2 - 回転子の超音波検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、金属のような材料を超音波で検査するための
検査装置に係わり、特に、回転子の軸孔を介して超音波
検査装置を通すことにより、タービン及び発電機の回転
子の孔内面近傍の材料を横波モードで検査する回転子の
超音波ボア・スコープ検査装置（ボアソニック検査装置
とも称する）に関する。

ここ数年来、発電機タービン及び発電機回転子を検査
し、これら要素の欠陥並びに場合によっては大事故に到
り得る材料の不連続性もしくは劣化を評価するのに用い
ることができ、しかも必要に応じ回転子の使用寿命の延
長を可能にする検査装置に対する関心が高まって来てい
る。このような要素に突発的な大事故が発生した場合に
は、その結果は経済的にもまた人的損失の面でも惨憺た
るものとなろう。ところで、この種の回転子が製造され
る鋼鍛造物の中心部分の材料は、製造プロセスの性質そ
のものからして、自然に発生する不連続部分その他の材
料欠陥を有する可能性が高い。このため、殆どの回転子
において上記のような疑わしい部分の材料を除去するよ
うに中心孔を機械研削している。更に、運転中の回転子
の中心孔及びその近傍においては、特に固有の鍛造不連
続部分が存在する場合に、熱クリープ、疲労及び熱的脆
弱化のような欠陥が発生し得る。このような理由で、回
転子孔の検査には大きな関心が寄せられている。

近年になって、回転子孔の超音波検査に関し、TREES
（タービン回転子試験及び評価システム）として知られ
ている試験方法が、アメリカン・エレクトリック・パワ
ーコンパニー(American Electric Power Company)によ
り、エレクトリック・パワー・リサーチ・インスティチ
ュート(EPRI)の支援下で開発された。この試験方式は、
浸漬超音波試験技術に基づいて検査能力を与える最初に
開発された回転子孔検査方式である。尚、本明細書にお
いては、説明の便宜上、TREESは、固定焦点浸漬検査方
式の範疇に入るものとする。

この固定焦点浸漬検査方式は、接触方式の欠点のうちの
多くのものを克服する特徴を有する。変換器は浸漬浴内
で動作するものであって、接触検査方式における問題の
総てではないが、多くの問題を解決する。音波が変換器
から回転子にまで進行するのに水が伝播媒質となるの
で、変換器シューは必要とされない。変換器は、回転子
孔の内部表面及び該内部表面を越えてビームが形成され
良好に挙動するように、近音場効果が全体的に水中に生
ずることを可能にする距離だけピストン孔から偏心して
配置することができる。回転子内における傾きをもった
縦波或は横波の発生は、単に、ビームが法線入射以外の
入射モードで孔表面に当たるように変換器を傾けるだけ
で容易に達成することができる。

超音波ビームの集束は、変換器にレンズを装着すること
により達成することができる。レンズの外側表面は凹状
を成しており、正確な幾何学的形態は、所望の結果を達
成するように設計することができる。例えば、レンズ
は、所望のスポットの大きさ及び形態に依存し、球面ま
たは円筒状凹レンズとすることができる。レンズはま
た、円筒状の孔の表面に衝突することによる集束効果に
対する補正のようなビームに対する材料の幾何学的形態
の影響の補正機能を備えることができる。被検表面から
の特定の離間距離と相俟ってレンズの幾何学的形態を注
意深く設計することにより、ビームが集束される材料内
の深度を制御することができる。集束能力を高めること
が、浸漬超音波検査技術を用いて得られる最も有利な利
点である。念入りに設計されたレンズを使用することに
より、超音波ビームは、材料内の或る実効焦点距離に亙
りその大きさを減少することができる。この結果、感度
並びに分解能に顕著な改良を齎らす大きい強さの細いビ
ームが得られる。更に、良好に集束されたビームを用い
ることにより、反射部の寸法もしくは大きさの推定量の
精度を改善することができる。理想的な反射体と比較し
て振幅を利用することにより、反射部を横切って、細く
集束されたビームで走査することにより反射部の輪郭を
求めることができる。ビームは細く高い強さを有してい
るので、反射は、反射部の比較的反射性の低い表面から
も得ることができ、それにより、大きさ推定の精度が改
善される。またこれにより、接触試験からは一般に得ら
れない形状情報が得られる。

固定焦点検査方式の主たる欠点は、ビームが、高い強さ
を有し寸法の小さいスポットを形成することができる深
さの範囲が制限されているという点にある。慣用の浸漬
変換器技術を用いて体積検査を達成するためには、多数
の特別に設計された変換器を使用しなければならない。
TREES方式においては、例えば、１２個の変換器（反対
の方向に向いている６対の接線方向照準変換器）が、回
転子材料の最初から10.16cm(４インチ）の部分を包摂す
るのに要求される。このように多数変換器が要求される
場合には、孔を通してこれら変換器を移送するのが厄介
な問題となる。即ち、各変換器のための走査ヘッド内に
運動能力を具備することにより融通性を確保するか或い
は一度に総ての変換器を孔に通してそれにより１回の走
査で検査を行う能力を維持するか何れか一方を選択しな
ければならない。所要時間から考えると、多数回の走査
は有利な選択ではない。運動能力を制限し、変換器を可
能な限り小さい空間内に密集して配設した場合には、直
線状の円筒体以外の幾何学的形態を有する孔の検査能力
に制限が課せられる。例えば、びんの孔及びびんの孔の
ような遷移部は、このような領域を変換器を通過する際
に各変換器を適切な位置に動かすことができないとすれ
ば、走査を非常に困難にする。

従来からの公知の装置においては、孔の内面に乗る何等
かの手段、通常はシューを孔の表面に対して移動するた
めに、流体圧または空気圧で作動される関節腕装置が用
いられている。円形の空洞における３点接触の自己調節
性を利用している３腕もしくは３アーム装置が知られて
いる。このような装置の或るものにおいては、中心部の
関節機構は、変換器ハウジングとしての働きをもする。
この種の支持装置と関連し下記のような幾つかの欠点が
挙げられる。

１．装置が種々な大きさの孔内で動作し得なければなら
ないという理由から用いられている関節腕設計の装置の
機械的利点は、孔の直径に応じて可変であるという点に
ある。即ち、装置の小径の孔内にあって腕が閉じた位置
に近い状態にある場合には、装置は軸方向に剛さを有す
るが、半径方向には柔軟である。同じ装置を大径の孔内
に設置し、腕が完全に開いた位置に近い状態である場合
には、装置は半径方向に剛さを有し軸方向には柔軟であ
る。これら２つの極端な性質から問題が生ずる。即ち、
小径の孔で使用する場合には、半径方向の剛さで、心出
し装置は、走査ヘッドの重量を充分に支持できなくな
る。大径の孔内で使用する場合には、半径方向の剛さが
原因で、窪みのような孔の幾何学的不規則部に出会った
場合に、走査ヘッドは孔の公称中心線から半径方向に振
れてしまう。半径方向の剛さという特性は、心出し装置
を変換器位置付け装置としても使用する場合に一層重要
となる。心出し装置は、装置ヘッドの重量を支え変換器
を孔と密接な接触関係で保持するのには充分に剛性でな
ければならないが、そのためには、上述の半径方向にお
ける機械的利点は最も低下する。他方、最大の半径方向
の機械的利点を達成するためには、不規則部が存在する
場合にも、走査ヘッドを孔の中心線から外れる方向に引
っ張ったり走査ヘッドに対して曲げモーメントを加える
ことなく、腕が孔を追従追跡することができるように充
分に柔軟でなければならない。これら互いに矛盾する要
件間に妥協を達成することは、特に孔の寸法が広い範囲
に亙る場合、不可能でなくとも極めて困難である。

２．この種の支持装置を油圧または空気圧で作動する場
合には、孔から特定のオフセットで動作するように調節
することはできない。心出し機構は、油圧または空気圧
の状態もしくはレベルに依存して孔壁と係合するか係合
しないかの何れかである。

３．モータ駆動の場合でも、位置の精度は、半径方向の
変位を達成するのに要求されるモータの作用に対する該
半径方向の変位の比だけ減少する。

４．このような装置の位置精度は、半径方向の運動が特
定のモータの作用により達成されるので、装置が係合し
ている孔の直径の関数であり深さと共に変わる。

５．装置が段状部並びにテーパが付いているびん孔のよ
うな遷移部を通過する際に中断のない支持を達成するの
は困難である。典型的な例として、支持部は、びん孔状
の遷移部には係合することができない。と言うのは、こ
のような領域には機械加工から生ずる不規則な幾何学的
形態が存在するためである。また支持部は、孔内の段状
部近傍では係合することはできない。このことは、幾つ
かの支持部が係合していない状態にある間他の支持部が
係合して必要な支持を与えるように多数の支持部を設け
ねばならないことを意味する。大きな孔で使用すること
ができるように充分に長くしかも小さい孔にも通すこと
ができるように折り畳み可能に設定されている関節腕を
用いる場合には、特に複数の装置が設けられる場合、走
査ヘッドに過大の軸方向空間が要求される。

従来の接触方式の場合には、上述のように孔の表面と接
触して変換器を保持する機構において、１つまたは２つ
以上の関節腕が使用されている。この種の装置において
は、変換器は、何等かの回動手段を介して、主に軸方向
に延びる、即ち、回転子孔の軸線に沿って延びる腕の一
端に取り付けられている。この腕の反対側の端は、何等
かの回動手段を介して、中心に位置するハウジングに取
り付けられている。アームの長さ方向に沿う個所にアク
チュエータが取り付けられ、そして変換器は、該アクチ
ュエータを介し半径方向外向きの力を加えることにより
孔に対して移動され且つ孔に対して保持され、腕は、中
央のハウジングに対する取り付け部を中心に回転するこ
とができる。変換器は、孔と完全に接触するまで、孔表
面との接触を行う際にその回動部もしくは枢支部を中心
に回転する。アクチュエータ機構は従来設計の場合油圧
かまたは空気圧で駆動される。１つの例外はあるが総て
の公知の事例においては、関節腕は、同じ軸方向位置に
配設された３つの群の形態で配列され、中央のハウジン
グを取り巻いて等間隔で離間して設けられている。この
構成形態によれば、円形の孔内における３点接触による
自動心出し能力を利用することができる。変換器は、総
ての腕或る幾本かの腕に取り付けることができる。

或る接触検査装置においては、変換器位置付け機構はま
た、走査ヘッドを支持しており、また他の接触検査装置
においては、走査ヘッドの支持と変換器の位置付けは別
の機能として行われるようになっている。しかしなが
ら、何れの場合にも変換器及び走査ヘッド支持機構は、
その動作位置に設定され、しかる後に、変換器が孔表面
上を通過するように或る走査パターンでシステム全体が
駆動される。

上述の超音波検査装置（超音波ボア・スコープ）におい
ては、集束された超音波ビームの使用が可能で、それに
より感度及び分解能の点で幾つかの利点が得られる浸漬
試験方法が採用されている。この浸漬試験においては、
変換器は、被検材料の表面から或る距離だけ離れて動作
し、そして音響源（変換器）から金属材料内への音響の
伝達並びに音響の反射が生じた場合にエコーの変換器へ
の伝達にはその媒質として浸漬流体もしくは液体が用い
られている。この種の従来の浸漬方式においては、孔は
完全に浸漬され、そして駆動機構は、走査ヘッドの浸漬
された部分に円周方向運動の駆動部が存在し、そして軸
方向運動駆動部は浸漬液体内ではあるが孔の外側に位置
するように設計されている。この方法には、孔から遠隔
位置で）浸漬液内に軸方向駆動部を浸漬するには、該軸
方向駆動部が大きくしかも非常に安定でなければならな
いために、大きい浸漬タンクが必要とされる。そのため
には、大量の水が要求され、空気の除去、湿潤剤及び防
錆剤を用いての化学的処理等々のような種々な調整もし
くは処理段階中における取り扱いを困難にするという問
題点がある。

また、現存の装置もしくはシステムでは、変換器の正確
な移動軌跡は相当に変動する。或る装置、例えば、既述
のTREESシステムにおいては、走査ヘッドを連続的に回
転させながら孔を通して下方向に前進するための連続し
た螺旋運動が用いられている。別の手動装置において
は、軸方向における前進運動に空気で作動されるアクチ
ュエータが用いられ、それと関連して回転はモータで行
うという方式が採られている。これら駆動方式には次の
ような幾つかの欠点がある。

１．TREES走査ヘッドのための駆動方式においては変換
器アッセンブリを連続的に回転するのにモータが用いら
れ、そして全アッセンブリを孔を介して推進するのに軸
方向駆動装置が用いられている。この形式の装置におい
ては、回転用のモータ及び位置符号化器は、変換器アッ
センブリの近傍に設置しなければならず、そしてスリッ
プ・リング型のコネクタを用いて変換器に対する電気接
続を行わなければならない。ケーブルの妨害を受けるこ
となく連続的な回転を可能にするためにはスリップ・リ
ングが必要である。この形式の駆動方式には次のような
３つの欠点がある。A)モータ及び回転位置符号化器は走
査ヘッド近傍に設置しなければならず、従って、孔の空
洞内に入るように充分に小さくなければならない。B)孔
内における回転駆動に要求される断面積で、心出し用モ
ータ、超音波変換器等々のような孔を通って孔の下降部
分に設けられている構成要素に接続することができる電
気ケーブルの数が由々しい制限を受ける。C)スリップ・
リングは高価であり、特に浸漬して使用する場合にはし
ばしば信頼性に関する問題を齎らす。

２．手動ボアソニック（超音波ボア・スコープ）検査装
置においては、孔及び走査ヘッドに対して内部に位置す
る駆動装置が使用される。この駆動装置は、走査ヘッド
の交番的な４００度の回転を走査するために制限スイツ
チ及びリレー論理回路を用いて構成されている。各回転
間で、１つの軸方向増分前進が行われる。この軸方向前
進は、ソレノイドで作動される圧縮空気を用いた線形シ
リンダにより行われる。ソレノイドは、各回転サイクル
の終時に軸方向前進を行わせるようにリレー論理回路に
接続されている。この方式の主たる欠点は次の通りであ
る。即ち、A)運動を、主コンピュータにより読み取るこ
ともできなければ制御することもできない。B)軸方向駆
動による増分的前進は、固定された増分で実施されるた
め、装置には、微位置付け能力がない。C)回転駆動系
は、ベルトで制御され、従って、大きい不平衡な荷重を
迅速に回転するのに充分なトルクを発生することができ
ない。D)駆動棒は、孔内の走査ヘッド位置の正確な読み
取りを可能にするように駆動装置内に充分な堅牢性を以
て保持されない。

以上のように従来の手動駆動、空気圧駆動及びモータ駆
動検査装置においては、走査ヘッドを動かし位置表示を
与える制御系はシステムにおける機械的遊びに関する情
報を必要とするようなレゾルバ位置並びに高い分解能で
の位置付けを可能にしない位置決め装置が原因で、操作
が複雑で不正確であった。その結果として、不連続部分
及び欠陥の位置及び大きさの検出は不正確さを免れな
い。一方、傷の位置が不正確であるため、必要以上に大
きい面積に亙り再機械加工して欠陥を除去する必要があ
り、孔近傍の応力の最も高い領域において回転子を脆弱
化している。また、不正確な欠陥検知は、前に行った検
査と現在の検査との比較の妨げになる。と言うのは、所
与の欠陥が新しい欠陥であるのか或は整合上の不正確さ
が原因で不正確に探知された古い欠陥であるのか判定す
るのが困難であるからである。

発明の概要 以上のように、従来の回転子の超音波検査装置は、様々
な孔径に対し、検査変換器を孔の中心に正確に位置させ
ることが困難であり、また、回転子の孔から完全に空気
を除去するために装置が複雑となり、従って、精度の高
い検査を行うことが困難であるという問題点があった。
また、盲孔の検査においては、盲孔の検出ができないと
いう問題点もあった。

そこで、本発明は、このような従来の超音波検査装置に
おける問題点を除去するためになされたものである。

本発明の目的は、孔内に浸漬検査変換器を正確に位置付
ける機構を提供することにある。

また、本発明の目的は、遠隔で調節可能なモータ駆動支
持／心出し機構を提供することにある。

本発明の他の目的は、走査ヘッドの中心に対し可変で制
御可能な位置付け能力を可能にする正確に制御可能なモ
ータ駆動装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、走査ヘッドに設けられている
変換器の正確な位置付けを犠牲にすることなく、孔の寸
法における直径の変化に適合して個別的に退避すること
ができる多重走査ヘッド支持装置を提供することにあ
る。

また、本発明の他の目的は、盲孔及び栓塞された回転子
孔内で動作することができる走査ヘッドを提供すること
にある。

本発明の更に他の目的は、付加的な目的は、栓塞された
孔或は盲孔の盲端部近傍における検査を可能にするよう
に走査ヘッドの端部に設けられる検査変換器ステーショ
ンを提供することにある。

また、本発明の目的は、走査ヘッド内における変換器の
運動を可能にすることにある。

本発明の更に他の目的は、捜査中の回転子を傾けて回転
子孔から空気を除去するのを容易にすることにある。

本発明の更に他の目的は、超音波検査の目的で、回転子
内に超音波検査装置を正確に位置付けるため、複数のモ
ータ駆動運動軸線を設定することにある。

また、本発明の目的は、運動しつつある物体に結合され
て、各運動軸線と関連し、制御コンピュータ及びオペレ
ータ（取り扱い作業者）に対し位置情報を与えることに
ある。

本発明の他の目的は、１つまたは２つ以上の変換器の位
置付けの目的で、３軸駆動系を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、駆動ヘッドに軸方向及び円周
方向運動を与えると共に、位置の読み取りを可能にする
駆動装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、高い分解能で正確に走査ヘ
ッドを位置付け、位置情報を帰還して、走査中欠陥が存
在する場所の正確な決定を可能にする走査ヘッド制御装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、独立して制御可能である複数の運
動軸線を有する制御装置を提供することにある。

本発明の上に述べた目的は、超音波探査装置を通すこと
によりタービン及び発電機回転子の孔並びに孔表面近傍
の材料を検査するのに用いられる浸漬法を基礎とする超
音波試験装置を提供することにより達成される。この装
置では、孔表面及び近孔表面材料の横波モード検査にお
いて可変焦点の検査変換器アレイが用いられる。写像変
換器及び盲孔センサによって、回転子の内径の写像もし
くはマッピング並びに盲孔回転子の盲端部の検出が可能
となる。走査ヘッド心出し装置もしくはチャックが用い
られ、このチャックには、装置ヘッドを心出しし且つ支
持するための４本の放射状腕もしくは半径方向に延びる
腕が装備される。各腕は、孔と係合する端部に取り付け
られているローラを有しており、それにより、走査ヘッ
ドが孔を通過する際に孔が損傷されないようになってい
る。チャックは、電動機により駆動され、そして孔の写
像によって決定される孔の幾何学的形態に従いチャック
を正確に調節することを可能にするレゾルバに結合され
ている。チャックはまた、モータ或は配線に故障が生じ
た場合に、走査ヘッドをフェールセーフに回収するため
に位置付け腕を解放することを可能にする空気圧解放装
置をも備えている。走査ヘッドには、検査変換器の３軸
運動を可能にする変換器搬体が設けられる。この搬体
は、回転子全体に亙り正確な変換器位置付けが可能とな
るように位置帰還情報を与える。搬体はまた、変動する
孔径に対し検査ビーム軌跡を補正するための測距変換器
を担持している。浸漬液と、円周方向駆動装置との間に
は、浸漬液が駆動装置内の機構を腐食するのを阻止する
ために駆動棒シール（密封部）が設けられる。駆動装置
は、検査中、走査ヘッドに対し円周方向の運動及び軸方
向の運動を与える。位置レゾルバは、走査ヘッドに対し
て正確な位置付け情報を与えるように運動中の駆動棒と
係合している。駆動装置は、回転子の軸線に沿う正確な
歩進で、結合されている走査ヘッドの迅速で交番する３
６０度を越える回転を行う。複数運動軸のための制御系
により正確な位置付け並びに不連続部の位置を計算する
コンピュータに対する帰還位置付け情報の供給が可能と
なる。本発明による超音波探地法によれば、回転子の試
験中に、実質的に実時間で欠陥を適切に探知することが
可能となる。

以上に述べた目的及び利点並びに追って明らかになるで
あろうところの他の目的や利点は、構造及び動作に関す
る以下の詳細な説明から一層明瞭に理解されるであろ
う。尚、以下の説明においては、添付図面を参照する
が、全図面を通して同じ参照数字は同様の部分もしくは
要素を指す。

尚、以下の説明においては、本出願人に譲渡されている
下記の米国特許願明細書の開示内容を参考のために援用
する。

１．本願と同時出願された、「フロー・ゲートもしくは
傷ゲートを含む超音波信号処理装置(ULTRASONIC SIGNAL
PROCESSING SYSTEM INCLUDING A FLAW GATE)」という
名称の米国特許出願シリアル番号第878,817号明細書
（米国特許第4,803,638号） ２．同じく本願と同時出願された、「内孔マッピング及
び表面時間測定装置(BORE MAPPING AND SURFACE TIME M
EASUREMENT SYSTEM)」という名称の米国特許出願シリア
ル番号第878,649号明細書（米国特許第4,964,295号） ３．１９８６年３月２６日に出願された、「大型シャフ
トを、液体が充填された孔から超音波的に検査するため
の装置(APPARATUS FOR ULTRASONICALLY INSPECTING A L
ARGE SHAFT FROM A LIQUID-FILLED BORE)」という名称
の米国特許出願シリアル番号第844,499号明細書（米国
特許第4,699,008号）（対応の日本出願は特願昭62−692
66号（特開昭62−232560号）） ４．１９８６年５月１２日に出願された、「タービン回
転子を内孔から超音波検査するための水処理装置(WATER
TREATMENT SYSTEM FOR ULTRASONIC INSPECTION OF TRU
BINE ROTORS FROM THE BORE)」という名称の米国特許出
願シリアル番号第862,332号明細書（米国特許第4670029
号） 好適な実施例の説明 本発明は、浸漬超音波試験方法に基づき、ニューヨーク
・インスティテュート・オブ・テクノロジー（New York
Institute of Technology)社から入手可能である整相
された変換器アレイによって発生される可変焦点のＳ波
もしは横波(shearwave)を利用する回転子の超音波検査
装置に関する。一般に、回転子内の亀裂もしくは割れ目
のような界面の検出においては、横波を用いる方が有利
である。

本発明の十分な理解を得るためには、好適な変換器設計
についての理解が必要である。第１図に示した検査変換
器１０（以下、変換器という）は、環状の配列もしくは
アレイ（図示せず）の一部分として同心関係で配設され
た平面円弧部分を構成する９個の素子を有する。各変換
器１０は、放射される音波１４が最初にレンズ１２を通
り次いで浸漬流体１６内に入るように前部表面に取り付
けられるレンズ１２を有する。レンズ１２は、変換器１
０が孔の中心線２０から特定のオフセット位置で動作
し、特定の角度で屈折した横波ビーム２２が回転子材料
２４内に発生されるように設計されている。ビームの集
束、すなわちビームを焦点に集めるのは２つのメカニズ
ムの組合せにより達成される。第１に、レンズ１２は、
ビームがそのレンズの複雑な凹状前部表面を経て浸漬流
体１６内に通過する際に、該ビームを回折させる。第２
に、変換器アレイのパルス駆動で、各種素子により発生
される音波に相乗性及び相殺性の干渉が生じ、結局的に
は高い強さの焦点が形成される。レンズ１２は、円筒状
の孔の曲がりに起因する作用を補正して、回転子材料２
４内に所与の深さで幾何学的に集束される超音波ビーム
を形成する。ここで幾何学的に集束されるビームとは、
主にレンズにより集束されるビームである。即ち、同時
に総ての素子をパルス駆動することにより形成されたビ
ームである。この場合、幾何学的焦点深度は、孔表面２
６下の半径方向約2.５４乃至3.175cm(1in〜１＋（１／
４）in)であり、横波ビームの設計屈折角Arは約４０乃
至６０度である。幾何学的焦点深度及び屈折角は、１つ
の方向において孔の表面に対するビームの指向を可能と
し、他の方向においては10.16乃至15.24cm（４乃至６i
n)の深度に対すするビームの指向を可能とするように選
択される。他の焦点深度及び屈折角も可能であり、或る
種の事例においては上記以外の焦点深度及び回折角が望
ましい場合がある。ビームは、周知の仕方で種々なアレ
イ素子に印加されるパルスを整相することにより幾何学
的焦点以外の深度に指向させ集束させることができる。
例えば、ビームを孔表面近傍に指向させて集束すること
が望ましい場合には、変換器の外側の素子を最初にパル
ス駆動し、そして他の素子は、該外側の素子から逐次内
側の素子へとパルス駆動する。各素子間に設けられる遅
延の大きさで、ビームが指向される度合が制御され、遅
延量が大きくなればなる程ビームは表面に近い個所に指
向され集束される。これに対して、ビームを幾何学的焦
点深度より深く指向し集束させたい場合には、最初に内
側の素子をパルス駆動し次いで外側の素子に向かって逐
次パルス駆動する。

上記のように変換器アレイの種々な素子に加えられるパ
ルスを整相することによるビームの指向及び集束は「焦
点伝送」と称される。実時間検査装置においては、遭遇
する各反射部に焦点伝送を行うことは実際的ではない
し、また必要でもない。所与の焦点は関連の焦点深度を
有しているので、１つの領域から次の領域への遷移部に
重りが生ずるようにして限定された数の焦点増分を用い
れば十分である。好適な実施例においては、４乃至６個
の重り合い焦点領域もしくはウインドウ（窓）を与える
４乃至６個の焦点が、詳細な検査が必要とされる場合に
は有利である。大径の孔の場合には、焦点深度は小径の
孔の場合よりも大きく、小径の孔の場合と比較して大径
の孔の場合には完全な走査を達成するのに小さい焦点領
域もしくは集束領域を必要とする。

焦点合わせ、もしくは集束を行うための第２の形態は、
反射エコーを受信するために用いられる方法を含む。受
信集束は、１つ以上の素子で反射波を受信することによ
り達成される。所与の焦点深度に対し、エコーを受信す
る種々な素子間に特定量の遅延が加えられ、それにより
反射エコーを同相関係で加算し合わせて信号を最適に高
めるようにすることができる。集束もしくは焦点合わせ
がオペレータに対して透明となるように、走行時間の関
数としてハードウェアの面で反射もしくはエコー信号に
適当な遅延を加えることにより、増分的受信集束とは逆
に、連続的な受信集束が達成される。この連続的な受信
集束はまた、ダイナミック集束もしくは動的集束と称さ
れる。

本発明によれば、複数素子発信集束と単一素子受信が用
いられる。整相アレイ技術に基づくこの特定の手段は、
システムの複雑性を最小限度に抑制して所望の感度を達
成することができるという理由から選択した。しかしな
がら、本発明においては、所望ならば、更に高い精度を
達成するために上述の受信集束技術を利用することもで
きる。尚上述の方法を用いる好適な変換器の使用に関す
る付加的な詳細に関する情報は、ニューヨーク・インス
ティテュート・オブ・テクノロジー社から得ることがで
きるしまた、医学分野での超音波撮像に関する技術文献
にも記述されている。

本発明は、孔が、浸漬流体で完全に充填されて、変換器
が孔と接触しない浸漬方式にある。本発明においては、
孔の表面２６から半径方向内向きに最初10.16乃至15.24
cm（４乃至６in)の材料範囲亙り集束されたビームで体
積検査を達成するために２つの変換器１０が使用され
る。これら２つの変換器１０は同一の構造であって、そ
れぞれ、材料の全体積を検査する。１つの変換器１０
（第１図）は、材料内に発生するビームが接線から４０
乃至６０度の角度Arで配向された半径／円周方向平面に
在り時計方向に照準されるように、孔に対して配位され
る。第２の変換器１０は、そのビームが反時計方向に照
準される点を除いて第１の変換器と同じである。これら
変換器１０は、入射角Ａ_１が約１９乃至２６度となり、
その結果回転子に生ずる４０乃至６０度の屈折波２２が
横波モードで伝搬するように孔に対して配設される。変
換器の各側における外側の４つのアレイ素子は、発信素
子として用いられ、そして中心の素子は受信素子として
用いられる。この構成形態によれば、遠隔電子装置に長
いケーブルを介して伝送される前に、エコー信号をブー
ストするのに変換器近傍に配設された単一の前置増幅器
の使用で充分となる。

本発明による検査装置の一部分は、第２図に示してある
ように、流体を搬送するプレキシガラス製の管３０によ
り回転子２４に結合され、本発明の支持装置に相当する
トレーラ２８内に収容されている。トレーラ２８とは反
対側の回転子２４の端部には、流体を搬送する管３４と
管支持部３６とを備えている走査ヘッド支持装置３２が
設けられている。種々な流体搬送管３４と回転子２４と
の間の結合は、検査される回転子２４に対して適当であ
る所要のシール及びＯリングを用いて浸漬流体もしくは
流体が逃げないようにして、回転子と管との間に気密に
装着されるアダプタ板を用いて達成される。第２図には
示していないが、回転子２４は、6.096m（２０ft)で約1
5.24cm(6in)の割合（角度にして２度）で傾斜してお
り、トレーラ２８から離間している方の端が下端とな
り、それにより回転子孔は完全に浸漬流体で満たされて
いる。

第３図に示してあるように、トレーラの内部には、浸漬
流体を収容しているトラフ４０が傾きをもって配設され
ている。較正用タンク４２を含むトラフ４０全体並びに
駆動箱５２及び駆動棒支持トロリー５６は、Ｉ字形断面
のビーム材８７（第４図）に取り付けられており、該ビ
ーム材８７はジャッキ８９を用いてトレーラ２８に取り
付けられると共に、支柱８８によりトラフ４０、駆動箱
５２及び較正用タンク４２に結合されている。ジャッキ
８９は、追って詳述するように、トラフ４０を垂直方向
に傾けて該トラフ４０を水平方向に移動しトラフ４０を
回転子と整列するための手段を構成している。回転子の
傾きにより、回転子は完全に浸漬流体で満たされ、回転
子内の空気は付加的な空気除去機構を必要とすることな
く逃すことができる。トラフ４０の一端には、回転子２
４内に挿入する前に、走査ヘッド４６を較正するのに用
いられる１つまたは２つ以上の較正ブロック４４を保持
するための基部を収容している較正用タンク４２が設け
られている。上記較正ブロックは、大量の水を有する較
正用タンク４２内の支持構造４３上に載置されるように
溝のような確実な位置基準を有するように構成されてい
る。このようにして、走査ヘッド４６の位置に関し各ブ
ロックに対して確実で再現可能な位置基準を維持しつ
つ、異なった口径に対する種々なブロックの使用が可能
となる。走査ヘッド４６は、トラフ４０内に在る間は、
追って詳述する走査ヘッド・チャックと係合する摺動可
能なプレキシガラス製の支持管４８により支持される。
支持管４８は、トラフ４０の底部に設けられている摺動
レール（図示せず）により支持されている。トラフの端
部には、駆動棒端シール５０が設けられており、このシ
ール５０により、トラフ４０内の浸漬液体が駆動箱５２
或いはトレーラ２８内への侵入は阻止される。

駆動箱５２は、本発明の駆動手段に相当し、駆動棒支持
トロリー５６により該駆動箱５２の背部で支持されてい
る区分化された中空の矩形の歯車駆動棒５４を軸方向及
び円周方向に動かす。Ｉ字形断面のビーム材８７はまた
第４図には示されていないが、トロリー５６を支持して
いる。

トラフ４０、駆動軸５２及び駆動棒５４は、精密プラグ
を用いて回転子４２の遠端部の中心から張架されたピア
ノ線により傾いている回転子と整列される。このピアノ
線は、トラフ４０の中心点に取り付けられている心出し
案内に伸長されて該案内に取り付けられている。従っ
て、トラフ４０は、ピアノ線の回転子の中心部から出る
まで垂直方向及び水平方向に動かされる。次いで、トラ
フ４０は、ピアノ線が、較正用タンク４２内に取り付け
らている整列案内内で心出しされるまで中心点を中心に
回転される。駆動棒５４及び走査ヘッド４６の過度の捩
れ及び曲がりを阻止するためには適切な整列が必要であ
る。

円筒形の約7.６２cm(約３in)のステンレス鋼製の走査ヘ
ッド４６は、コネクタ７６により結合し合わされた個別
の部分６０乃至７４から構成されておって、第４図に示
してあるように、円形−矩形内孔嵌合アダプタ７８によ
り駆動棒に結合されている。コネクタ７６及びアダプタ
７８は、走査ヘッド４６が約7.６２cm(3in)径のびん孔
の内部に引掛からないようにするために、突出した表面
を有しないように構成される。走査ヘッド４６は、実際
には、直径が約7.６２cm(3in)程の小さい孔内に装着す
ることができるように7.６２cm(3in)より若干小さい直
径を有している。

孔を経て変換器ステーション６４乃至６８に変換器を搬
送する走査ヘッド４６は、該孔内で走査ヘッド４６を心
出しし且つ支持するチャックを有している。走査ヘッド
４６の心出しは、追って詳述するように、８個のモータ
で駆動される半径方向に展開可能なチャック・アッセン
ブリにより達成される。該チャック・アッセンブリは、
チャック・ステーション６２，７０及び７４を構成する
約7.６２cm(3in)の中空のステンレス鋼製の管に形成さ
れている切欠き８０を貫通するチャック・アームの形態
で延びている。チャックは、それぞれ３つのチャックか
らなる２つのステーション６２及び７０に配設されると
共に、２つチャックからなる１つのステーション７４に
配設されている。該２つのステーション６２及び７０は
走査ヘッド支持部を構成し、変換器ステーション６４乃
至６８の両側に配設されている。変換器１０が実際に孔
と接触していないときに孔に対する変換器１０の位置を
維持するために、支持系は非弾性である。即ち、孔内面
２６を走査するために変換器１０を移動するための手段
を必要としないように支持系は剛性である。変換器１０
の両側で３つのチャックを群別化することにより、或る
チャックが段状部及びテーパの付いたびん孔遷移部上を
通過する際に孔との係合から解放することができる。こ
れは１つの利点である。と言うのは、走査ヘッド４６の
各端部において一度に少なくとも２個のチャックを使用
する場合には、各端部に曲げモーメントが加わり、その
結果として走査ヘッドの静的たるみは、該走査ヘッドの
自重で減少するからである。走査ヘッド４６が孔を軸方
向に通過する際に、各チャックは逐次退避され次いで顕
著な孔の寸法の変化が或る個所に到達したときに拡開さ
れてその個所を通り過ぎる。或る群内のチャック間の分
離間隔は、約17.78cm(約７in)であり、それにより、走
査ヘッドの整列状態を維持しつつ少なくとも22.09cm
（８．５in)の孔の遷移部を通過することができる。第
４図に示してあるように、チャック・アームの切欠き８
０は、互いに円周方向に変位しており、それにより、変
換器１０の各側における３つの総てのチャックが係合し
た際には、１２個の異なった支持点が与えられ、そして
孔の遷移部を通過する際には８個の支持点が与えられ
る。このように円周方向に偏位している多数の支持点
で、堅牢な支持が保証されると共に走査ヘッド４６の心
出し整列が確保される。

走査ヘッドは、孔の外部に位置し、一組の相互接続駆動
棒５４を介して走査ヘッドに接続されている遠隔位置の
駆動装置５２により軸方向並びに円周方向に駆動され
る。追って詳述するように、駆動棒５４は、矩形断面の
中空のアルミニウム製の管であって、総ての走査ヘッド
に接続されるケーブル類は妨害を受けることなくこの駆
動棒５４を貫走することができる。走査運動は、走査ヘ
ッド４６の交互の時計方向及び反時計方向における３６
０度の回転と、回転方向の反転が行われる都度実施され
る軸方向に位置割出し運動とから合成される運動であ
る。好適な実施例においては、走査ヘッドの回転は、４
００度とし、そのうちの２０度を３６０度の各走査回転
前における加速回転に割り当てて、走査における一定の
回転速度が得られるようにし、そして２０度は減速に割
り当てるのが有利である。走査回転時間は、孔の寸法の
関数であり、表面速度もしくは周速は一定である。10.1
6cm(4in)径の孔の場合には、走査回転は、５秒内で実施
し、それに続いて次の走査位置へと走査ヘッドは螺旋状
の軸方向運動で変位される。従って、大きい孔の場合に
は走査回転速度は相応に減少する。好ましくは0.0635cm
(0.025in)の螺旋状運動の軸方向成分は、１秒内に達成
できるようにして、それより、検査を毎分約0.635cm(0.
25in)の軸方向速度で行うことができるようにするのが
有利である。軸方向における位置割出しはプログラミン
グ可能であり、所望により、0.00254cm(0.001in)程小さ
くすることもできるし或いは0.0635cm(0.025in)よりも
大きくすることができる。

２つのチャックを有するチャック・ステーション７４
は、走査ヘッドの駆動側の端部と駆動棒５４との間で後
側の走査ヘッド・チャック７０の背部に配設されてい
る。ステーション７４は、自在継手ステーション７２に
よりステーション７６から分離されている。自在継手ス
テーション７２は、２つの精密自在継手８２及び８４を
用いて、横荷重の伝達に関しては、走査ヘッド４６を駆
動棒５４から完全に切り離す。２つの自在継手８２及び
８４は、ステンレス鋼製の軸受ブロック及びピンを備え
た実質的にバックラッシの無いステンレス鋼製の中空の
継手である。これら中空の継手８２及び８４により、ケ
ーブルは走査ヘッドへと延在することができる。継手ス
テーション７２は、走査ヘッド４６を横荷重から切り離
すばかりではなく、保守中、走査ヘッド４６がトラフ４
０を越えて回動することを可能にする。

２つのチャックからなる単一のステーション７４は、走
査ヘッド４６が孔内に存在するときに駆動棒５４の孔側
の端部を支持する。自在継手により駆動棒５４のたるみ
の走査ヘッド４６への伝達が阻止されるので、唯一のチ
ャック・ステーション７４しか必要とされない。駆動棒
５４の或る程度のたるみは許容し得るので、１つの群の
うちの少なくとも２つのチャックを任意の位置時点で係
合することにより発生される曲げモーメントは要求され
ない。ステーション７４内で２つのチャックを使用する
ことにより、走査ヘッド４６が横切ることができる小寸
法の孔径遷移部を通過することが可能となる。しかしな
がら、３個のチャックを用いれば、このような遷移期間
中に更に良好な支持が得られるであろう。また、駆動棒
５４に締着することができる駆動棒支持部（図示せず）
を設けることも可能である。この場合、駆動棒支持部
は、孔の写像により決定される既知の直径を有すること
が要求され、1.8288m(約６ft)だけ離間し、孔表面２８
と接触するように９０度ずつ離間した４つのナイロン製
の足部を有するべきである。

走査ヘッド４６は、４個までの変換器のステーション６
０，６４，６６及び６８を有することができ、そのうち
の１つのステーション６４は任意選択的なステーション
であって設けても良いし設けなくても良い。ステーショ
ン６４乃至６８は、変換器用の切欠き８６を備えている
中空のステンレス鋼製の管から構成される。必要とされ
る変換器ステーション６６及び６８は、２つのチャック
・ステーション６２と７０との間に配設される。回転子
孔が回転子２４の全長に亙って延在しており、走査ヘッ
ド４６が回転子２４の遠端から抜け出ることができる通
常の場合には、変換器ステーション６６及び６８が検査
変換器１０として用いられる。尚、変換器１０は、軸方
向に可能な限り接近して保持するのが有利である。と言
うのは、変換器間の軸方向離間距離が大きくなると、そ
れに直接比例して、変換器が孔を通過するのに要する時
間が増加するからである。

第３の必要とされる変換器ステーション６０は、前部チ
ャック・ステーション６２の前方に配設されておって、
盲孔回転子或いは栓塞回転子が検査される場合に、検査
変換器１０を保持するのに用いられる。盲孔検査の場合
には、走査ヘッド４６は変換器１０を端まで搬送するた
めに回転子２４の遠端から抜け出ることはできない。従
って、盲孔の検査は最初に、可能な長さに亙り通常の仕
方で行われ、然る後に、各検査変換器を前部ステーショ
ン６０へと移動させて、通常の試験中に試験が行われな
かった部分に沿って移動させる。通常の検査中における
前部ステーション６０は、走査ヘッド４６が回転子内に
挿入されるのに伴い孔の直径を写像するための孔写像変
換器並びに盲孔の端を検出するための盲孔端センサを担
持している。挿入中の孔の写像もしくはマッピングによ
り、走査ヘッド４６を孔内に移動している間にチャック
を調節することができると共に、その後に、検査中から
検査ヘッド４６を取り出す移動過程中にチャックを調節
することができる。

本装置は、ステーション６０及び６８における２つの検
査変換器アレイに加えて、各検査ステーションに配置さ
れ表面のトラッキングもしくは追跡に用いられる追加の
端一素子からなる測距変換器を備えている。これら変換
器は、それらの超音波ビームが、半径方向外向きに指向
されて、孔表面反射で有用な信号が得られるように配位
される。これら測距変換器のうちの１つは、２つの検査
変換器アレイ１０の各々に対して極く近傍に配設され
る。これら変換器は、円周方向及び軸方向位置の関数と
して孔表面を追跡もしくはトラッキングするのに用いら
れ、これら変換器で得られた測定量は、直径の変動、不
整合及びその他の幾何学的形態の変動に関し、検査変換
器アレイ１０で集められたデータを補正するのに用いら
れる。変換器アレイ１０は、回転子２４内でＳ波もしく
は横波(shear waves)を発生するように配位されている
ときには表面反射を受けないので、別個の変換器を使用
する必要がある。尚、検査変換器、測距変換器、及び孔
写像変換器の関係並びに動作に関しては先に掲げた特許
願各明細書に詳細に論述されている。

２つの必要とされる中央変換器ステーション６６及び６
８はそれぞれ、追って詳細に説明するように、検査過程
中次のような幾つかの機能を果すために３つのモータ駆
動運動を行う。このような運動の機能としては、（１）
ビームが適切な姿態で材料内に入るように較正中走査ヘ
ッド４６内に変換器を適切に位置付けること、（２）走
査中、新しい孔寸法に出合ったときに変換器の再位置決
めを行うこと並びに（３）変換器１０が、テーパの付い
ているびん孔遷移領域を通過する際にビームが適切に配
向されるように変換器１０を軸方向に傾けることが挙げ
られる。

前部変換器ステーション６０は、検査変換器１０を搬送
している際に、通常、２つのモータ駆動運動を行う。こ
のモータ駆動運動で、テーパ領域で用いられる軸方向の
傾き運動を除き、中央のステーションと同じ較正が行わ
れる。前部変換器ステーション６０はまた、軸方向の傾
きを実現すると共に、排気プローブ（探子）を挿入する
ための第３の運動を行うことができる。このプローブ
は、駆動棒５４及び走査ヘッド４６を貫走する真空管を
介して遠隔真空装置に取り付けられる。空気排気プロー
ブは、例えばびん孔から捕らえられている空気のポケッ
トを除去するために、該プローブを孔に対し外向きに移
動するようにモータ駆動による運動を実施することがで
きる。

孔写像変換器及び盲孔センサを担持する前部ステーショ
ン６０は、第５図に示すような構造形態で実現すること
ができる。第５図に示したアッセンブリは、走査ヘッド
４６が孔内に挿入されつつある間における写像過程中に
交番する螺旋運動で回転せしめられる。追って、検査変
換器の搬体と関連して詳細に説明するように、半径方向
運動アッセンブリ９０は、所望により半径方向の心出し
調節を行うことができるように、写像変換器９８に対し
半径方向運動を付与する。半径方向運動アッセンブリ９
０は、真空室９２が取り付けられており、この真空室９
２は排気ポート９４を備えている。真空室９２は、真空
管取付け装置９６により真空の管（図示せず）に連結さ
れている。半径方向運動アッセンブリ９０は、排気ポー
ト９４を気泡との接触関係に移動して、気泡を除去する
ことができる。真空室９２には、４つの孔写像変換器９
８を保持する孔写像取付け装置９６が設けられている。
尚、４つの写像変換器９８のうち２つの変換器だけを図
示するに留めた。この種の変換器としては、米国マサチ
ューセッツ州所在のパナメトリックス(Panametrics)社
から入手可能な0.635cm(１／４in)径のピエゾ電気セラ
ミック変換器が適当である。孔写像変換器９８は、取付
け装置９６に止めねじで位置固定的に保持される。取付
け装置９６は、変換器９８を孔表面２６に対し垂直に指
向させ、他方半径方向アッセンブリ９０は取付け装置９
６の心出しを行う。アッセンブリ全体は浸漬液内に在る
ので、孔写像変換器９８から出る電気導体は、水密でな
ければならない。孔写像取付け装置９６の前部には、ス
イッチ・プランジャ１０２を有する盲孔センサ・スイッ
チ１００が設けられている。盲孔プランジャ１０２が押
されると、軸方向運動駆動アッセンブリは直ちに、走査
ヘッド４６を孔内へと連続して順方向に運動することを
禁止される。孔写像変換器９８を検査変換器１０と置換
する場合には、検査変換器搬体と関連して追って詳細に
説明する傾斜機構が孔写像変換器取付け装置９６と置換
される。

チャック・ステーション６２，７０及び７４の１つに取
り付けられているチャックの１つが第６図に斜視図で示
してある。チャック１０８には、４本のステンレス鋼製
の半径方向に延びる腕１１０乃至１１６が装備されてい
る。尚第６図には３つの腕１１２乃至１１６だけを示す
に留めた。各腕は、ステーション鋼製の若干クラウンの
付いたローラ１１８を有しており、このローラ１１８
は、走査ヘッドが孔を通過する際に孔表面２６が損傷を
受けないように該孔表面２６と係合する。チャック腕１
１０乃至１１８は歯車伝動アッセンブリ１２２並びに腕
駆動アッセンブリ１２４を介して電気サーボモータ１２
０により駆動される。アッセンブリ１２２及び１２４は
双方共にステンレス鋼製である。電気サーボモータ１２
０は、米国ペンシルバニア州所在のピッツマン(Pittma
n)社から入手可能な２０−Ｖモータ或いはＴＲＷとする
ことができるが、いずれにせよこのモータは十分に耐水
性でなければならない。チャック腕１１０乃至１１６の
位置は、板ばねクラッチ１２８により歯車伝動装置１２
２に結合されているレゾルバ１２６により決定される。
このレゾルバは本発明の駆動量検出手段に相当する。該
クラッチ１２８は、レゾルバ１２６と歯車伝動装置１２
２との間における不整合横荷重からレゾルバ１２６を分
離する働きをなす。この目的に対して適当であるレゾル
バは、ペンシルバニア州所在のハロー・サーボ・コント
ロールズ(Harrow Servo Controls)社またはトランシコ
イル(Transicoil)社から入手可能であり、第１のレゾル
バ電圧信号を発生する標準の航空機用レゾルバとするこ
とができる。レゾルバ１２６は、レゾルバ取付けブラケ
ット１３０によりモータ１２０に保持されている。４つ
チャック腕１１０乃至１１６は、９０度の角度で離間し
て設けられ、それにより、腕駆動アッセンブリ１２４に
は、半径方向の腕支持／スペーサ板１３４乃至１３８に
より４つのケーブル通路１３２が創成される。

第７図に示してあるように、モータは、腕駆動アッセン
ブリ１２４内でラック駆動軸１４０乃至１４８に結合さ
れている歯車装置１２２を介して半径方向支持腕１１０
乃至１１６に動力を伝達する。半径方向の支持腕は、各
ラック歯車１５８乃至１５４と係合するラック１５０乃
至１５６を備えている。半径方向の支持腕は、チャック
・ステーションにおいては軸方向に変位されておって、
片持ちはり部分１６６を備えており、この部分１６６
は、孔の軸線に沿い同じ円周平面内でローラ１１８と整
列し、その結果、ローラ１１８は同じ軸方向位置で孔表
面と接触して、走査ヘッドに捩れモーメントを加えない
ような平坦な走査ヘッド支持力を発生する。

支持腕は、第８ａ図及び第８ｂ図に示してあるように、
溝部材１６８を介して各半径方向支持部に対し横方向の
支持を与えるステンレス鋼製のチャック・スペーサ１３
４乃至１３８により分離されている。溝部材１６８は、
支持腕１１０乃至１１６に対する摺動面を形成してい
る。支持板は、切欠き１７６を備えており、この切欠き
により、ローラ支持腕及び片持ちはり支持部１６６を、
ステンレス鋼製の管チャック・ステーション内に完全に
退避することができる。半径方向の支持腕１１０のラッ
ク１５０を駆動するためのピニオン歯車１５８が、スペ
ーサ板の外部近傍に配設されており、それにより、半径
方向の支持腕は、対角的に位置している支持腕を駆動す
る平歯車間の距離にほぼ近い量だけ、完全に退避された
状態にあるチャックの直径の２倍よりも大きい直径に拡
開することができる。

モータは、モータ出力軸１７２及びモータ歯車１７４を
介して歯車装置１２２に運動を伝達する。モータ歯車１
７４は、クラスタ歯車１７６を駆動し、一方該クラスタ
歯車１７６は、クラスタ歯車軸１８０を介して第２のク
ラスタ歯車１７８を回転する（第９図参照）。クラスタ
歯車１７８は大きい介在歯車１８２乃至１８８に直接結
合されている。これら大型の介在歯車は、小さい介在歯
車１９８乃至２０４を担持している介在軸１９０乃至１
９６を回転する。小型の介在歯車１９８乃至２０４は、
ラック駆動軸１４０乃至１４８に設けられている平歯車
２０６乃至２１２を駆動する。１つの介在軸１９０は、
ばねクラッチ１２８を介してレゾルバ１２６と結合する
ように延長されている。上述の種々な軸は、歯車装置支
持板２１４及び２１６並びにチャック端板２１８に設け
られている摩擦玉軸受に取り付けられている。歯車装置
支持板２１４はモータ支持板２２０を保持する。ダブリ
ュ・エム・ベルグ(W.M.Berg)社から入手可能な歯車類
は、関連の軸にピンで取り付けられておって、実質的に
バックラッシの無い歯車列を形成している。好適な軸受
も、同上社から入手可能である。支持板及び歯車装置
は、チャック・アッセンブリを整合ピンもしくはアライ
ンメント・ピンにボルト締めすることにより共に保持し
合わされる。チャック・アッセンブリは、チャック・ス
テーション壁を貫通する溝付きねじによりチャック・ス
テーション内の定位値に保持され、他方ローラ腕１１０
乃至１１６はチャック・ステーションに設けられている
スロットと位置合わせされる。

支持腕と関連の平歯車１５８乃至１６４を係合させるた
めに各腕の最後のラック歯は、関連の平歯車と係合関係
に保持され、他方モータ１２０は、支持腕１１０乃至１
１６をチャックから追い出すように回転される。モータ
１２０が反転されると、各平歯車の支持腕の端部に設け
られている歯は同時に関連の平歯車と係合する。モータ
の方向が反転される際にローラ支持腕に一定の圧力が維
持されている場合には、支持腕は同期して係合する筈で
ある。支持腕の係合後、これら腕は、チャックが、既知
の較正用管内に装着されるまで退避することができそし
て腕が管の内面と接触するまで拡開することができて、
総ての腕が較正用管の内面と接触しない場合には、再
度、腕を同期係合させるための手順を繰り返す必要があ
る。第１０図には、モータ１２０が動作しなくなった場
合に常に、クラスタ歯車１７６及び１７８を介在歯車か
ら離脱させてローラ腕を退避することを可能にする空気
切離し装置が示してある。空気の入口２４０に空気が送
り込まれると、Ｏリングで密封されている押圧板２４２
は押し棒２４４乃至２４９に当接せしめられる。これら
４つの押し棒２４４乃至２４９は、クラスタ歯車１７６
及び１７８が取り付けられているクラスタ軸１８０に結
合されているクラスタ歯車軸持上げ板２５０に力を伝達
する。軸１８０の運動で、クラスタ歯車は介在歯車１８
２乃至１８８から離脱し、それにより、ラック軸１４０
乃至１４８は自由に回転することができる。走査ヘッド
４６が孔から引き出されるときには、ローラ腕１１０乃
至１１６は、孔の直径が小さい部分である場合には自動
的に退避される。また、空気の入口２４０を介して供給
される加圧空気が存在しなくなると常に、ばね２５２に
より、クラスタ歯車１７６及び１７８は介在歯車１８２
乃至１８８と再係合せしめられる。このばね２５２は、
走査ヘッド４６を回転子２４内に挿入する前に、係合離
脱機構を試験するのに有用である。

持上げ板２５０により、クラスタ歯車１７６及び１７８
が介在歯車１８２及び１８８から離脱したことを検知し
て、支持腕が係合していないこと及び走査ヘッドを取り
出すことができることを確認するための接近センサ２５
４が設けられている。

チャックが、変動する直径の回転子孔に遭遇する可能性
があるので、非常に長い支持腕に対して付加的な横方向
及び円周方向の支持を与えるために、チャック・ステー
ションの外部に支持枠或いは案内を締着することができ
る。これら支持枠もしくは案内は、任意特定の孔におい
て最小の間隙開口内に丁度装着することができ、それに
より、腕を孔内面に開したときに可能最大限の支持を与
えるような寸法にすることができる。

各検査変換器１０は、超音波ビームが被検材料内に適切
な入射角で入るように、変換器１０を適切に位置付ける
ために、３つの独立した運動軸を有する搬体に取り付け
られている。半径方向の支持アッセンブリ２７２及び２
７４は、第１１図に示してあるように、変換器の半径方
向の調節を行い、１つの半径方向支持アッセンブリの運
動中他の半径方向支持アッセンブリは一定のレベルに保
持して、変換器を傾けることができるようになってい
る。半径方向の支持アッセンブリ２７２及び２７４に取
り付けられている搬体２７６は、第３の運動軸をなす変
換器支持棒２７８を回転するのに使用することができ
る。変換器搬体はまた、調節可能なブラケット２８０上
に測距変換器２７８をも保持している。

浸漬超音波試験において、ビームの完全性を維持するた
めに制御しなければならない重要なパラメータは水中ビ
ーム路長もしくは変換器離間距離並びに入射角即ちビー
ムが孔表面２６に当たる角度である。水中ビーム路長が
重要な理由は、ビーム路並びに関連の進行速度と組合わ
せて波の走行時間を基に反射部の位置を計算で求めなけ
ればならないからである。集束ビームが使用される場合
には、水中ビーム路長は更に重要なパラメータである。
と言うのは、この水中ビーム路長は、ビームが集束され
る材料内の点に影響を与えるからである。入射角が重要
なパラメータである理由は、材料内におけるビーム伝搬
モード（即ち縦波モードまたは横波モード）が材料にお
ける屈折角及びビームの強さに影響を与えるからであ
る。これらのパラメータは総て、検査感度、分解能及び
反射部の位置の精度を維持するうえに重要な働きをな
す。本発明の好適な実施例においては、変換器１０は、
回転子材料内で波が半径方向の円周平面内で横波モード
で伝搬するように然も接線に対し屈折角が約４５度とな
るように孔表面２６に対して配置される。変換器のオフ
セット及びそれに基づく水中ビーム路長は、変換器の設
計上の問題であって任意の所望値に設定することができ
る。

第１図は、孔内部から入射する超音波ビームを用いて回
転子材料の浸漬法に基づく横波モード検査における重要
な変換器位置パラメータを図解する図である。変換器１
０から出る超音波ビームの角度Ａｕは、変換器１０並び
にレンズ１２の設計によって、特定の変換器１０に対し
固定的に定められる。回転子材料における所望の屈折角
Ａｒ並びに変換器が孔表面２６から離間していなければ
ならない所望の水中ビーム路長Ｗは変換器の設計により
決定される。敏感で、正確で再現可能な検査を達成する
重要な鍵は、水中ビーム路長Ｗ並びに屈折角Ａｒが設計
値に正確に設定されて然も正確に再現することができる
ように変換器１０を孔表面に対して正確に位置付けるこ
とである。第１図にはまた、変換器１０を適切に位置付
けるための本発明に従って用いられる２つの運動軸が示
してある。オフセットＲｏは半径方向支持運動を表わ
し、角度Ａｔは変換器の傾き運動を表わす。変換器１０
のオフセットＰ及びＱは、変換器１０が支持搬体２７６
内に取り付けられる位置の関数である設定値である。変
換器１０の取付け過程中、Ｐ及びＱの値は一定であり、
機械的な測定を用いて測定することができる。また変換
器１０は、ビームが半径方向円周平面内になるように、
言い換えるならば変換器１０が軸方向に傾かないように
調節される。回転軸の半径方向オフセットＲｏ並びに回
転枢支点を中心とする変換器の傾きＡｔの設定値は、サ
ーボ・モータ駆動で設定され、そして設定された位置は
レゾルバにより読み取られて本発明の制御手段である中
央コンピュータにフィードバックされ運動制御及びオペ
レータに対する表示に用いられる。水中ビーム路長Ｗ及
び屈折角Ａｒは、次式に従って計算で求めることができ
る。

Ｃ＝（Ｒｏsin Ａｔ−Ｑ）tan Ａｕ＋Ｐ ＋Ｒｏ cosＡｔ Ａｉ＝sin^−１［（Ｃ／Ｒ）cos Ａu] Ｗ＝Ｃsin（９０°＋Ａｕ−Ａｉ）／sin Ａｉ −（Ｒｏ sinＡｔ−Ｑ）／cosＡｕ Ａｒ＝sin^−１［（Ｖｓ／Ｖw)sinＡi] 上式中、第１図に示してあるように、Ａｒは横波モード
における屈折角を表わし、Ａｉは入射角を表わし、Ａｕ
は変換器１０から発射される超音波ビームの角度を表わ
し、Ａｔは変換器１０の回転角を表わし、Ｑはビームに
対し平行または近似的に平行な方向における変換器傾き
回転中心からの変換器１０の固定のオフセットを表わ
し、Ｐは、ビームに対し垂直なまたはほぼ垂直な方向に
おける変換器の傾きを回転中心からの変換器１０の固定
のオフセットを表わし、Ｒは孔の半径を表わし、Ｒｏは
変換器回転軸の半径方向オフセットを表わし、Ｗは水中
ビーム路長（浸漬液ビーム路長）を表わし、Ｖｗは水中
における音速を表わし、そしてＶｓは鋼内における横波
速度を表わす。ブラケット及び支持腕２７８は、搬体２
７６内で回転することができ、その結果として変換器の
回転Ａｔが生ずる。搬体２７６全体は、変換器の位置付
けに要求される第２の運動Ｒｏを達成するために半径方
向に変位される。

変換器搬体２７６の各端における半径方向運動は、第１
２Ａ図乃至第１２Ｃ図に示してある半径方向運動アッセ
ンブリにより達成される。このアッセンブリは、円筒状
のステンレス鋼製の捜査ヘッド４６内部に取り付けられ
るように設計されている。総ての素子は、走査ヘッド４
６の断面の限定された部分内に装着され、それにより、
半径方向支持部を通らなければならない配線に対して付
加的な空間が確保される（第１２Ｂ図の端面図参照）。
駆動モータ２９４の軸２９２には駆動歯車２９０が取り
付けられている（第１２Ａ図参照）。駆動歯車２９０
は、介在軸２９８に取り付けられている平歯車２９６と
噛み合う。やはり介在軸２９８に取り付けられている歯
車３００は、出力軸３０４に取り付けられている平歯車
３０２と噛み合う（第２Ｃ図参照）。この出力軸３０４
は、１：１の比で位置レゾルバ３０６を直接駆動し、そ
してラック３１０を半径方向に走行する第２の歯車３０
８を備えている。ラック３１０はＴ字形断面を有してお
り、搬体２７６を支持する支持ブラケットの一部分をな
す。各軸には、円滑な動作を保証するための適当な軸受
が設けられている。Ｔ字形断面の歯車ラック３１０は該
ラックを支持する案内３１２及び３１４（第１２Ｂ図参
照）内で摺動する。該案内はラック３１０を、該ラック
３１０を駆動する歯車３０８と密接な接触関係に維持す
る。案内３１２及び３１４は、全長に亙りラック３１０
を確りと支持するＴ字形断面の形材３１６から形成され
ている（第１１図参照）。歯車ラック３１０は、半径方
向支持モータの動作で、搬体２７６の端部の半径方向変
位が行われるように変換器支持ブラケツトの端部に取り
付けられている。２つの半径方向支持アッセンブリが用
いられ、そのうちの１つは搬体の各端に取り付けられて
搬体２７６を支持し且つ軸方向の傾きを与えるのに用い
られる。歯車ラック３１０には互換性があり、異なった
大きさの孔に対処し得るように異なった長さで製作され
ている。モータ２９４、レゾルバ３０６並びに案内３１
２及び３１４を保持するために、取付け板３１８と３２
０との間を分離するための適当なスペーサが設けられて
いる。

変換器１０の回転軸の半径方向のオフセットは、２つの
半径方向運動アッセンブリ２７２及び２７４により制御
され、該アッセンブリのうちの１つは、変換器搬体２７
６の各軸端部に配設されておって、２つの半径方向の運
動を利用し、変換器１０が孔のテーパの付いている領域
を通過する際に該変換器搬体２７６を半径方向軸平面内
で傾けることができるようになっている。この傾き能力
をこのようにしてテーパ領域で利用できるようにするこ
とにより、変換器を取付けブラケット２８０において手
動で傾け（半径方向の軸線を中心に回転する）、それに
よりビームを孔表面に対し垂直な平面内に維持すること
ができる。この調節は必要に応じ、装置の較正中に行う
ことができる。別法として、変換器１０の半径方向軸線
を中心とする回転は、第４の運動として実現することも
可能である。更に他の好ましい方法として、搬体を２つ
の半径方向支持部を使用することにより傾け、そして変
換器の半径方向軸を中心とする随伴回転を行わないこと
から生ずる反射部の位置誤差は、較正中に求められるパ
ラメータを用いての公知の幾何学的計算により除去する
ことができよう。変換器搬体２７６は、第１３Ａ図乃至
第１３Ｃ図に詳細に示してある。各歯車ラック・アッセ
ンブリ３３０は、歯車ラック３１０と、該ラック３１０
を駆動する歯車３０８に対してラック３１０を適切に位
置付けるスペーサ３３２と、歯車ラック３１０とスペー
サ３３２が取り付けられている取付け板３３４と、取付
け板３３４及び搬体に取り付けられて搬体取付けブラケ
ットを形成する２つの側板３３６及び３３８とから較正
される。側部支持板３３６及び３３８は、歯車ラック取
付け板３３４及び搬体２７６にピボット軸３４０を介し
て確りと取り付けられている。搬体２７６の一端に設け
られている側部もしくは回動板３３６及び３３８は回転
だけを行い、そして搬体２７６の他端部に設けられてい
る枢支板３４２及び３４４は、回転並びに枢支板に対す
る搬体の軸方向運動を行う。これは、各板に摺動枢支ス
ロット３４６を設け、搬体２７６を傾ける際に、傾き角
の余弦値だけ搬体２７６を枢支軸２４８上で摺動するこ
とにより該搬体２７６の軸方向寸法における実効的な変
化を許容することにより達成される。

変換器取付け装置を保持し且つ回転する搬体アッセンブ
リは、第１３Ｂ図に一部切除して示してある。モータ３
５０は、その軸が変換器の回転軸と平行で、その駆動端
が搬体２７６の中心ではなく搬体から出る方向に面する
ようにしてアルミニウム製の搬体２７６の底部分に位置
する。このモータ３５０は、一体の歯車箱を有してお
り、ＴＲＷコーポレーション社から、ＴＲＷグローブ(T
RW Globe)モータ製品頒布網を介して入手可能である。
駆動歯車３５２が、モータ軸３５４に取り付けられてお
って、介在歯車３５６を駆動する。この歯車３５６は、
大きい歯車を用いることなくモータ３５０と変換器回転
軸３５８との間の間隔を単に増加するのに用いられてい
るのに過ぎない。モータ３５０、介在歯車３５６及び軸
３５８は、搬体２７６の一端を形成するモータ板３６０
に取り付けられている。介在歯車３５６は、歯車３６２
と係合して変換器回転軸３５８を回転する。変換器回転
軸３５８は、関連の変換器がモータの上方に位置するよ
うにモータの上部で背方向に配位されている。モータ３
５０と整列し、駆動される端部がモータ３５０から離間
するようにして、レゾルバ取付け板３６６にレゾルバ３
６４が取り付けられている。板３６６は、搬体２７６の
一端を形成している。レゾルバ３６４は、モータ３５０
と変換器回転軸３５８との間に設けられている歯車配列
に類似の３つの歯車３６８乃至３７２を介して変換器回
転軸３５８の第２の部分に接続されている。搬体はま
た、中心板３７４及び２つの側板３７６，３７８を備え
ており、これらは変換器１０を担持するためのＵ字形の
堅牢な構造を形成している。

変換器取付けブラケット・アッセンブリ３００（第１３
Ｄ図及び第１３Ｅ図参照）は、軸３５８に取り付けられ
ている。この取付けブラケット・アッセンブリは、調節
可能な変換器ホルダ３８６を支持する軸ライダ３８２及
び３８４を備えており、該変換器ホルダ３８６は、ホル
ダ自体からの超音波反射を防ぐための切取り部を有して
いる。較正中に見い出される他の人為的反射は、適当な
減衰材を用いることにより減衰することができる。変換
器１０は、頂部板３８８によりホルダ３８６に保持され
る。モータ回転は、変換器取付けブラケットの回転に変
換され、一方該取付けブラケットの回転はレゾルバ歯車
電動装置に伝達され、最終的には、位置読み取り監視の
ためのレゾルバ３６４に伝達される。モータ３５０及び
レゾルバ３６４と変換器回転軸３５８との間の間隔は、
変換器１０が搬体２７６の他の部分と干渉することなく
回転することができるように十分大きく選ばれる。総て
の軸には、円滑な動作を可能にするように適当な軸受が
設けられている。

盲孔検査中に用いられる前部ステーション６０の通常の
形態は、変形された搬体を前部半径方向支持運動が可能
なように取り付けることができる構造形態にある。この
変形搬体（図示せず）は、端板が搬体の両端から取り外
されて、一端がラック・アッセンブリ３３０に確りと固
定されている点を除き、第１３Ａ図乃至第１３Ｅ図に示
した通常の搬体に類似している。この検査方式における
前部ステーションの１つの選択的な変形例として、ラッ
ク・アッセンブリと変形搬体との間において手動傾き運
動が可能なようにし、それにより、テーパの付いている
領域の検査中に搬体を傾かせるようにすることができ
る。この傾き運動はまたレゾルバの読取り量に応じてモ
ータ駆動により実現することも可能である。

変換器ステーションのための適当なモータ、レゾルバ、
歯車及び軸受は、既述の製造業者から入手可能である。

第１４Ａ図及び第１４Ｂ図に示してあるように、駆動棒
シール４００により、水が充填された湿潤しているトラ
フ４０から貫走している駆動装置５２への移行が可能と
なる。駆動装置５２で、駆動棒５４は、軸方向及び円周
方向に駆動されて、超音波変換器１０を担持している走
査ヘッド４６の運動が達成される。駆動装置５２は、ト
ラフ４０の外部に配設されているので、過剰の水が、駆
動棒５４が出ている個所からトラフ４０より漏洩して、
駆動装置５２内に流入したり或いはトレーラ２８に飛び
散るのを阻止するための密封方法が必要である。

シール（密封）アッセンブリ４００は、トラフの端板４
０４にボルト固定されているアルミニウム製の駆動棒ハ
ウジング４０２を備えている。中心部には、２列のニー
ドル軸受４０６が挿入されている。適当な直径のステン
レス鋼製のスリーブが、内側のレース４０８としての機
能を果たすべく軸受４０６間に挿入されている。トラフ
４０内部に配置されているアッセンブリ４００の側で、
トランスミッション・オイル軸シールのような円形の軸
受シール４１０が内側レース４０８上方に設置され駆動
棒ハウジング４０２内に挿入されて、水分が軸受内に侵
入するのを阻止している。これと同じ側で、ナイロン製
の摺動ブロック４１２が内側レース４０８の端部に取り
付けられている。アッセンブリ４００の反対側で、一体
のＯリング４１６を備えている別のナイロン製の摺動ブ
ロック４１４が、内側レース４０８の他端に取り付けら
れている。また、摺動ブロック４１６と共に、ネオプレ
ン製のガスケット４１８、２つのアルミニウム製のスペ
ーサ板４２０及び４２２、２つのネオプレン製のワイパ
４２４及び４２６、ラック・スライダ４２８並びにカバ
ー板４３０が内側レース４０８のこの側に取り付けられ
ている。

スライダ・ブロック４１２及び４１４は、円周方向の運
動を達成することができるように軸受アッセンブリをハ
ウジング４０２に取り付けると共に、駆動棒５４の軸方
向運動に際して該駆動棒に支持表面を与える。ネオプレ
ン製のガスケット４１８及びワイパ４２４及び４２６
は、隣接する部分で水分シールとしての働きをする。２
つのネオプレン製のワイパ４２４及び４２６は、駆動棒
５４が軸方向に移動する際に該駆動棒５４から水分もし
くは湿気を除去する働きをなす。またこれらワイパは、
ラック・スライダ４２８に対し密封及び接触圧力を与え
る。駆動棒歯車ラック上に取り付けられておって水分が
逃げるのを制限するラック・スライダは、ねじ棒４３２
並びにネオプレン製ワイパ４２４及び４２６によって加
えられる圧力によって案内される。

トラフ４０の外部に位置するアッセンブリ４００はプレ
キシガラス製の管内に包入されている。この管の一端
は、駆動棒に対する間隙を形成するための開口を除いて
閉じており、反対側の端で、Ｏリングを介在し駆動棒ハ
ウジングに密封固定されている。上記管は、シールを通
過し得る水分のためのトラップ容器としての働きをす
る。アッセンブリ全体は、トラフ４０に取り付けられ
て、Ｏリングにより外側表面に対して密封される。

第１５Ａ図乃至第１５Ｃ図に示してあるように、各駆動
棒部分は、全長６ftの長さの駆動棒部分に取り付けられ
ている線形歯車ラック４４２を備えている側に２inの矩
形断面のアルミニウム管４４４を備えている。駆動棒５
４の内面は平滑にされており突出部は完全に除去されて
おって、それにより、走査ヘッドのための総ての必要な
ケーブルを駆動棒５４内に容易に挿入したりケーブルを
損傷することなく該駆動棒から引き出すことができるよ
うになっている。駆動棒５４は、該駆動棒に貫通部が存
在しないように管４４０を貫通しないねじ穴を用いて構
成される。これにより、ボアソニック検査中に用いられ
る水が駆動装置内に滴下することは阻止される。トラフ
及び駆動装置全体は、約２度の角度で傾いているので、
水位は、駆動装置５２の背部から突出している駆動棒５
４の開端部より下方に位置する。線形のラック４４２
は、該ラック４４２に形成されているスロット４４６と
整合する溶接されたペグ（合釘）４４４により管４４０
に取り付けられている。ラック４４２及びペグに挿通さ
れてラック４４２は管４４０に確りと固定される。ラッ
ク４４２は、各管４４０の全長に亙って延在する機械加
工されたスロット４４８内に位置する。

駆動棒部分は、第１６図に示してあるように、ニッケル
鍍金された黄銅製のコネクタ４５０により結合し合わさ
れる。このコネクタ４５０は、隣接する駆動棒部分の端
部内に嵌合し、他方、総ての走査ヘッド・ケーブルは、
コネクタ４５０を貫通しないねじにより定位置に固定さ
れ、各Ｕ字形のコネクタ４５０に形成されている中心ス
ロット４５４内に嵌着されるカバー板４５２を有してい
る。カバー板４５２を取り付けた後にコネクタ４５０を
１つの駆動棒部分内に組み込んだならば、シリコン密封
材のようなガスケット材料を、第１の駆動棒部分の端部
においてコネクタ４５０及びカバー板４５２の回りに添
着する。第２の駆動棒部分をコネクタ４５０及びカバー
板４５２に対して押し込むことにより、上記ガスケット
材料は流体漏れを阻止するシールもしくは密封部を形成
する。この駆動棒アッセンブリでは、駆動棒内部を密封
する必要はなく、駆動棒は流体で満たされ、そして駆動
棒アッセンブリの最外端が、上述のように、試験装置全
体を傾けることにより可能となる水位より上方に位置す
る限り漏洩が生ずることはない。コネクタ４５０は、駆
動棒部分が互いに当接して、それにより隣接するラック
４４２が連続した歯車ラックを形成するように設計され
ている。従って、ラック４４２は、隣接するラックのト
ラフが単一の歯車トラフを形成するように歯車トラフの
中央部で終端するように設計されている。

第１７図に示してある駆動装置５２の基本的目的は、検
査を行う超音波変換器１０を保持している走査ヘッド４
６に対し、駆動棒５４を介して軸方向及び円周方向の運
動を伝達することにある。駆動装置５２は、該駆動装置
の全長に亙って延びる担体管５００と、該担体管５００
に取り付けられている軸方向駆動アッセンブリ５０２と
を備えており、該駆動アッセンブリ５０２は駆動棒を駆
動装置５２を貫通して移動する。担体管５００に取り付
けられている軸方向レゾルバアッセンブリ５０４は、駆
動棒５４の位置を指示する。駆動棒５４は、担体管５０
０に固定されて該駆動棒５４を支持するローラ支持アッ
センブリ５０６乃至５１０により担持されている。円周
方向の駆動アッセンブリ５１２は、担体管５００及びロ
ーラ・アッセンブリ５０６乃至５１０を回転させて、そ
れにより駆動棒５４を回転せしめる。駆動棒５４の円周
方向の位置を表示するために、円周方向レゾルバアッセ
ンブリ５１４が設けられている。駆動ケーブルが損傷を
受けないように担体管５００の行き過ぎ回転を阻止する
ために制限スイッチ・アッセンブリ５１６が設けられて
いる。駆動装置５２はまたケーブル・シールド５１８及
び５２０を備えており、これらシールドの背部に制御ケ
ーブルを格納してスプールに巻装することができ、この
ようにしてケーブルは、回転する担体管５００及びそれ
に取り付けられたアッセンブリに纏わり付く。

担体管５００は、中空で厚壁のアルミニウム製の管であ
って、駆動装置の包囲体全長に亙って延び、強力ローラ
軸受５３０及び５３２により支持されている。該ローラ
軸受は、担体管５００から滑りでる厚壁のアルミニウム
製のスリーブ（図示せず）を受けるものであって、関連
の軸受５３０及び５３２内に確りと嵌着されている。上
記スリーブは止めねじにより定位値に保持される。担体
管５００は、切欠き部を備えており、これら切欠き部を
介して、種々なアッセンブリが駆動棒５４と係合する。

第１８図に示してある軸方向駆動アッセンブリ５０２
は、ばね荷重されている駆動部取付け箱５３８に取り付
けられている減速歯車装置５３６に結合されたモータ５
３４を備えている。適当なモータ／回転速度計（タコメ
ータ）の組合せ装置は、マサチューセッツ州所在のイー
ジー＆ジ− トルク システム(EG & G Torque System
s)社から入手可能である。軸方向駆動部取付け箱５３８
は、モータ５３４及び減速歯車装置５３６からの運動
を、駆動棒５４のラック４４２に伝達する平歯車軸５４
２に取り付けられているラック歯車（図示せず）を備え
ている。ばね５４４により、軸方向駆動部取付け箱５３
８を、枢支部５４６を中心に回転することにより、ラッ
ク歯車とラック４４２との間の係合がばね５４４によっ
て維持される。駆動棒のための軸方向駆動アッセンブリ
の係合機構の詳細は、実質的に、レゾルバ係合機構と同
じであるので、該レゾルバ係合機構と関連して追って説
明することにする。

軸方向レゾルバアッセンブリは、前に述べた製造業者か
ら入手可能なレゾルバ５４８を備えており、このレゾル
バ５４８は、ばね荷重されているレゾルバ取付け箱５５
０に取り付けられている歯車軸によりレゾルバ歯車（図
示せず）に結合されている。第２０Ａ図及び第２０Ｂ図
を参照され度い。取付け箱は、枢支部５５２を中心に回
転し、そしてラック４４２との歯車接触は、担体管５０
０に取り付けられている柱により一端部が保持されてい
るばね５５４により維持される。

既に述べたように、駆動棒は、回転可能な担体管５００
に取り付けられているローラ・アッセンブリ５０６乃至
５１０によって保持される。担体管５００は、強力鋼製
チェーン５５８により駆動される歯車５５６によって回
転される。チェーン５５８は、チェーン駆動歯車（図示
せず）を介して潤滑流体型の円周方向駆動歯車装置５６
０に結合されている。１：３０の減速比を有する歯車減
速装置５６０は、やはりイージーアンドジートルクシス
テム社から入手可能である少なくとも５００インチーオ
ンスのピーク・トルクを有するモータ５６２によって駆
動される。歯車減速装置はまた、ウォーム歯車５６８を
駆動する板クラッチ５６４を備えている制限スイッチ・
アッセンブリ５１６に結合されている。ウォーム歯車
は、制限スイッチ５７２及び５７４に係合する制限スイ
ッチ・アクチュエータ５７０を動かす。制限スイッチ
は、いずれの方向においても、担体管５００の行過ぎ回
転を阻止するように直ちに駆動モータ５６２を減勢する
働きをなす。担体管５００は、４００度以上回転するよ
うに設計されておって、回転中、軸方向アッセンブリの
ための十分なケーブルを担持するように構成されてい
る。先に述べたように、電子制御装置により、回転が４
００度までに制限され、そして制限スイッチは、上記制
御電子装置が４００度を過ぎた後にも回転を停止するこ
とができなかった場合に、行き過ぎ回転を阻止する働き
をする。

円周方向レゾルバ・アッセンブリは、担体管及び駆動ベ
ルト５７８に取り付けられているベルト駆動歯車５７６
を備えている。このベルト駆動歯車５７６と１：１の比
でベルト駆動レゾルバ歯車５８０が回転して、それによ
りレゾルバ５８２を、軸５８６によりレゾルバ歯車５８
０に結合されている板クラッチ５８４を介して回転せし
める。ベルト５７８並びに歯車５７６及び５８０はダブ
リュ・エム・ベルグ(W.M.Berg)社から入手可能である。
レゾルバ歯車５８０及びレゾルバ５８２は、板５９０に
取り付けられている取付けブラケツト５８８により定位
置に保持される。

各ローラ・アッセンブリ５０６乃至５１０は、第１９Ａ
図及び第１９Ｂ図に示してあるように、ボルト６０４に
より担体管５００に固定されている担体管支持部材６０
０及び６０２を備えている。支持部材６００及び６０２
は、デルリン(DELRIN)駆動ローラ６０８を担持している
ローラ軸６０６を支持している。軸６０６はまた、軸６
０６の横運動を阻止しまた支持部材と担体管５００との
接触を維持する働きをなすねじカラー６１０及び６１２
を備えている。ローラ６０８の一側にスラスト軸受６１
４が設けられており、この軸受６１４は、ローラ６０８
の他側に設けられているばね６１６に抗して動作する。
ばね６１６及びスラスト軸受６１４によりローラ６０８
は駆動棒５４と適切に整列することができる。下側のロ
ーラ６１８は、偏心軸６２０に取り付けられており、こ
の軸６２０は、回転すると、ローラ６１８の垂直方向の
運動を惹起し、それにより、矩形の案内棒５４との密接
な嵌合が形成される。軸６２０には、ローラ６１８を適
切に整列された状態に保持するために適当なねじカラー
及びスペーサ群が設けられている。

第２０Ａ図及び第２０Ｂ図は、軸方向レゾルバを駆動棒
５４に結合するための結合メカニズム及び軸方向運動ア
ッセンブリを駆動棒５４に結合する類似のメカニズムが
示してある。駆動棒５４の歯車ラック４４２は、軸６３
２に取り付けられている平歯車６３０と噛み合う。軸６
３２は、止めねじカラー６３４及び６３６によって定位
置に係止される。軸は枢支板６４０及び６４２に固定さ
れている玉軸受６３８により各端部で支持されている。
枢支板６４０及び６４２は、コネクタ６４８を保持する
頂板６４４により定位値に保持される。レゾルバ５４８
は、レゾルバ取付けブラケット６５０により保持され、
板ばねクラッチ６５２により軸６３２に結合されてい
る。枢支板６４０及び６４２は枢支端部で、回転取付け
板６５４により担体管５００と接触関係に保持される。
レゾルバ及びアッセンブリの係合端部は、柱６５６によ
り担体管５００に結合されているばね５５４によってラ
ック４４２と接触関係に保持される。ばねの張力は、ね
じ切りされている張力調節部材６５８により調節可能で
ある。軸方向に関しては唯１つのレゾルバ５４８を示す
に留めた。しかしながら、安全上の目的から、軸６３２
に第２の支援レゾルバを取り付けるべきである。駆動装
置もしくは駆動箱のための適当な歯車、軸、軸受及びレ
ゾルバは、先に述べた製造業者から入手可能である。

先に述べた１６個の走査ヘッド運動軸のためのモータ
は、第２１図に示してあるコンピユータ化された制御装
置により制御される。一般に、位置コンピュータ６９８
は、インターフェース６９４及び母線６９６を介して制
御コンピュータ６９２から１つの運動軸を移動する運動
指令を受ける。位置プロセッサ６９８は、運動の種類を
決定して、モータ・コントローラ７０２に、運動の種類
並びに運動を行うべき軸を指示する指令を発生する。モ
ータ・プロセッサ７００は指令を読み取って、速度、方
向及びモータ駆動回路アドレスを含むモータ速度指令を
モータ・コントローラ７０２に供給する。モータ・コン
トローラ７０２は、パルス幅変調速度信号を発生し、こ
の信号は、データ／制御母線７０４を介して総てのモー
タ駆動回路７０６ないし７０７に供給される。モータ・
コントローラ７０２により指定されたアドレスと同じア
ドレスを有するモータ駆動回路が、速度及び方向信号を
受け取り、関連のモータ駆動回路とモータとの間に直接
接続を形成している多線導体ケーブルを介してモータ７
０８ないし７１０の内の対応のモータを作動する。該モ
ータにより駆動される客体に機械的にリンク連結されて
いる既述の対応のレゾルバは、レゾルバ位置信号を発生
することにより応答し、このレゾルバ位置信号は、多線
束ケーブルに設けられている個別のレゾルバ線束を介し
て直接接続されているレゾルバ入力増幅器７１６ないし
７１８に供給される。多線束ケーブルは、レゾルバ及び
モータに対しシールドされた撚り２線導体を備えると共
に、変換器信号のための小型同軸ケーブルを備えてい
る。対応のモータ駆動回路に対するレゾルバ入力増幅器
は、モータ駆動回路とレゾルバ入力増幅器との間におけ
る信号線路により作動されて、レゾルバ信号を、データ
／制御母線７０４のレゾルバ信号線に送出する。尚、こ
のデータ／線路母線７０４は、本出願人に譲渡されてい
る米国特許願「ULTRASONIC SIGNAL PROCESSING SISTEM I
NCLUDING A FLAW GATE」明細書に開示されている変換器
信号母線とは別の異なった母線であることを述べてお
く。起動されたレゾルバ入力増幅器の出力であるレゾル
バ信号は、レゾルバ・コンバータ（変換回路）７２０に
印加され、このコンバータ７２０は、アナログ・レゾル
バ信号をディジタル値に変換する。モータ・コンピュー
タ６９８は、位置及びモータ・アドレス情報を表示コン
ピュータ７２４に供給する。この表示コンピュータ７２
４は、表示パネル７２６を制御してオペレータに対し、
制御されつつある客体の位置を表示する。

上に述べたシーケースの更に詳しい説明は、追って、種
々コンピュータに関連するフローチャートを参照して説
明することにする。駆動装置５２により走査ヘッド４６
に与えられる種々な運動軸のためのコンピュータは、ジ
ロッグ(Zilog)社からの入手可能な「Ｚ８０型」プロセ
ッサ及び相当量のＲＡＭ及びＰＲＯＭメモリを備えてお
って、本出願人に譲渡されている前項で述べた米国特許
願明細書に開示されているものに類似の構成をしてお
り、したがって、ここでは詳細に論述する必要はないで
あろう。３つの運動軸コンピュータであるモータ・コン
ピュータ７００、位置コンピュータ６９８及び表示コン
ピュータ７２４は、同上の米国特許願明細書に記述され
開示されている構造と同じ構造を有しており、従って、
ここでの詳細な説明は省略する。尚、以下で述べるレジ
スタ、ラッチ等々は、別旨の記載が無い限り標準の既製
品である。

位置コンピュータ６９８に結合されている第２２図に示
したモータ・コントローラ７０２に設けられている指令
レジスタ７３２は、アドレス母線７３８を介してデコー
ダ（複合器）７３６を付活することによりデータ母線７
３４を介してモータ・コンピュータ７００により検索さ
れる指令を受ける。コンピュータ７００は、レジスタ７
４２にモータ・アドレス（運動軸）及び方向データを格
納している。モータ・アドレス及び方向信号は、母線７
０４を介してモータ駆動回路に印加される。所望の速度
（変化率）に基づいて、コンピュータ７００により、オ
ン／オフ・パルス・タイミング・レジスタ７４４及び７
４６がロードされる。オン／オフ・レジスタ７４４及び
７４６は、モータ駆動回路に印加されるパルス幅変調制
御信号におけるパルスのオン時刻及びオフ時刻を決定す
る。パルス幅変調信号は、一定の直流電圧が印加された
場合に水中に生ずる腐食を阻止するのに用いられる。オ
ン・レジスタは、オン・カウンタ（計数器）７４８に減
算方向計数をロードする。該オン・カウンタ７４８は、
パルス発生論理回路７５０を制御して、パルス幅制御パ
ルスのオン部分を発生する。

パルス発生論理回路は、オン・カウンタ７４８の計数出
力端に接続されて、カウンタ７４６の内容が零でない限
りオン制御信号を発生するＯＲゲート（論理和ゲート）
を備えている。ＯＲゲートは、パルス幅制御信号を発生
するセット／リセット・フリップ・フロップのセット入
力を駆動する。該フリップ・フロップはパルス幅制御信
号を発生する。また、ＮＡＮＤゲート（ナンド・ゲー
ト）も、オン・カウンタ７４８の出力を監視して、オン
・カウンタ７４８が零に達する時には常に、減算計数オ
フ・カウンタ７５２にロード信号を発生する。制御論理
回路７５０のオフ・カウンタ・パルス部分は、オン・カ
ウンタ７４８に関連して上に述べたパルス部分と同じで
あり、それにより、ＯＲゲートはセット／リセット・フ
リップ・フロップのリセット入力を制御し、ＮＡＮＤゲ
ートはオン・カウンタ７４８に対しロード・パルスを供
給する。上の説明においては、システム構成要素の数を
減少するために２つのカウンタが用いられるものとして
いるが、適当な論理制御ゲート回路が設けられている場
合には、単一のカウンタの使用も可能である。

第２３図は、各モータ駆動回路及び各レゾルバ入力増幅
器の構成要素を示す。モータ駆動回路７０６において
は、比較器７５６が、母線７０４からのアドレスを、リ
ップ・スイッチのようなアドレス・スイッチ７５８によ
っては発生されるアドレスと比較し、電力増幅器７６０
に対しイネーブル信号を発生する。電力増幅器７６０
は、付活されると、方向信号及びパルス幅制御信号を受
けて、モータ７６２に対し極性を有するモータ駆動信号
を発生する。モータ７６２が回転すると、レゾルバ基準
コイル７６４は、駆動増幅器７６６から、４００Hzの入
力正弦波基準信号に基づく基準正弦波信号を受けて、比
較的７５６がイネーブル信号を発生している場合には、
センス、コイルＡ及びＢ（７６８及び７７０で示してあ
る）を励起する。センス・コイル信号は、差動増幅器７
７２及び７７４で増幅されて、基準化調整回路７７６及
び７７８に印加される。該基準化調整回路７７６及び７
７８は、種々なレゾルバに対するセンス・コイル信号
を、単一のレゾルバ・コンバータ（変換回路）７２０の
入力要件に整合する。基準化されたセンス・コイル信号
は、演算増幅器７８０からの基準帰還信号と共に、比較
器７５６からのイネーブル信号によりアナログ出力スイ
ッチ７８２へと通される。基準信号及びセンス・コイル
信号は、母線７０４を介してレゾルバ・コンバータ７２
０に供給される。

レゾルバ・コンバータ・ボード７２０は第２４Ａ図に示
してあるように、マサチュサッツ州所在のアナログ・デ
バイス(Analog Devices)社から入手可能なレゾルバ変換
回路モジュール７８４を備えている。このレゾルバ変換
回路７８４は、１４ビットの位置情報を発生し、この位
置情報は、連続して位置レジスタ７８６に格納される。
該位置レジスタ７８６は、デコーダ（複号器）により付
活された時に、位置プロセッサ６９８に対し位置情報を
利用可能にする。モータ・コントローラに対し指令を送
る必要がある時には、常に、この指令は、指令レジスタ
７９０を介して送出される。位置コンピュータはまた、
現在軸情報を格納することができる軸レジスタ７９４を
備えている。１０進位置レジスタ７９６が軸レジスタ７
９４と共に表示駆動回路７２６に対し利用可能に設けら
れている。レゾルバ・ボード７２０に設けられている構
成要素が使用されるシーケースに関する詳細な説明は、
追ってコンピュータのフローチャートと関連して行うこ
とにする。

表示駆動回路７２６は第２４Ｂ図に示してあるように、
１０進位置レジスタ７２６−１と、軸レジスタ７２６−
２を備えており、これらレジスタは、現在の軸位置が変
わる時並びに異なった軸が選択される際にレゾルバ・コ
ンバータ７２０によりロードされる。表示コンピュータ
７２４は、アドレス母線７２６−４を介してデコーダ７
２６−３を付活することによりこれらレジスタからの読
み出しを行うことができる。表示コンピュータ７２４は
表示数値レジスタ７２６−５を介して表示パネル７２２
にロードし、１０進法で位置の値並びに軸の値をオペレ
ータに対して表示する。

軸方向及び円周方向運動のための制御装置は第２５図に
示してある。軸方向及び円周方向運動のための制御装置
は同じ構成であり、従って、説明を簡略にする意図か
ら、１つの制御装置を示すに止どめた。軸方向及び円周
方向運動のためのコンピュータは、別旨の記述がない限
り、既に述べたものと同じプロセッサ並びにＲＡＭ及び
ＰＲＯＭのような慣用の回路要素を備えているものとす
る。軸方向及び円周方向運動装置を作動するための命令
は、別々に、位置プロセッサ７９８及びモータ・プロセ
ッサ７７２を付活する。モータ・プロセッサ８００は、
速度制御指令をモータ制御装置８０２に送出し、該モー
タ制御装置は、母線７０４を介してモータ・コントロー
ラ８０４を付活する。このモータ・コントローラ８０４
は、イージー・アンド・ジー・トルク・システム（EG &
G Torque Systems)社から入手可能であるモータ・コン
トローラ「モデルＣＯ５０１」であり、モータ８０６に
対して適切な速度制御を行う。このモータ・コントロー
ラ８０４は、タコメータ８０８を介してモータ８０６の
速度を監視する。モータ・コンピュータ８０４と母線７
０４との間には、所望により、モータ８０６の手動制御
を可能にする手動インターフェース装置を介設すること
が可能である。モータが運動すると、レゾルバ８１０
は、走査ヘッド制御装置と関連して先に述べたレゾルバ
信号を発生する。該レゾルバ信号は、レゾルバ増幅器８
１２により増幅される。この増幅器８１２は、既に述べ
たレゾルバ増幅器と同一のものである。レゾルバ信号
は、既述のレゾルバ・コンバータと実質的に同じである
レゾルバ・コンバータ８１４により変換される。この場
合、該レゾルバ・コンバータ８１４は、モータ制御装置
に対し速度及び方向指令を送出する。該レゾルバ・コン
バータはまた、パネル表示部８１５の数値情報をロード
するための適当なラッチ回路を備えている。レゾルバに
より求められた位置情報は、母線６８８上に送出され
て、先に述べた米国特許願「ULTERA SONIC SIGNAL PROC
ESSING SYSTEMINCLUDING A FLAW GATE」明細書に論述さ
れているように、欠陥ゲート６９０をして位置の記録を
行わせる。この能力は、特に、円周方向走査中における
円周方向制御走査に要求されるものである。尚、モータ
・プロセッサ８００及び位置プロセッサ７９８によって
実行される手前の詳細に関しては追って説明する。

速度及び走行指令は、レゾルバ・コンバータ８１４から
ラッチ８４４を介し或いはＲＡＭメモリを介してモータ
・コンピュータ８００に送られるか或はインターフェー
ス６９４を介して制御コンピュータ６９２により設定す
ることができる。そこで、モータ・プロセッサ８００
は、アドレス母線８２２を介してデコーダ８２３を付活
することによりアドレス・データ母線８１８を介して、
第２６図に示してあるモータ制御装置８０２に速度制御
ワード（語）を供給する。この速度制御ワードは、ラッ
チ８２６に格納されいる停止制御信号及び方向信号と共
に、速度レジスタ８２４に格納されている速度信号部分
を有する。ディジタル−アナログ変換器８２８は、速度
制御ワードの速度信号部分を、増幅器８３０及び８３２
を用いて正及び負のアナログ信号に変換する。増幅器８
３０及び８３２の出力は、ＮＯＴゲートとすることがで
きる方向回路８３８によって制御されるアナログ・スイ
ッチ８３４及び８３６に印加される。該方向回路８３８
において、入力は１つのアナログ・スイッチ８３４に接
続されており、そして出力は、他のアナログ・スイッチ
８３６に接続されている。選択されたアナログ・スイッ
チの出力は、バッファ増幅器８４０に印加され、一方該
増幅器８４０は、極性を有するアナログ速度制御信号を
モータ・コントローラ８０４に印加する。制御スイッチ
５７２及び５７４の出力は、ラッチ８２６からの停止信
号と共に停止制御回路に印加される。該停止制御回路８
４２は、ＯＲゲートから構成することができ、その入力
の１つが付活されると常に、モータ・コントローラ８０
４に対し停止信号を供給する。モータ制御装置８０２は
また、レゾルバ・コンバータ８１４並びに制御コンピュ
ータ６９２によりアクセス可能な状態レジスタから現在
の速度及び方向信号を受けるラッチ回路８４４を備えて
いる。

第２３図と関連して既に説明したように、走査ヘッドは
１６個の独立して制御可能である運動軸を有しており、
各軸は、３から２１の範囲に亙る異なったアドレスを有
している。運動軸は、３つの種類に分類される。即ち、
チャック運動軸と、半径方向支持運動軸と傾き軸であ
る。これら各種の運動軸は、換算係数と、４つの異なっ
た速度に対応する４つの運動範囲を有し、高い範囲にお
ける運動は、長い運動距離に対応し、従って、高い速度
を有する。速度は、既に述べたように、モータ駆動増幅
器に供給されるパルス幅駆動パルスのオン及びオフ計数
に対応する。各種駆動における好適な（単一のレゾルバ
回転に対する）換算係数、範囲及び速度は表１に掲示さ
れている。

制御コンピュータ６９２は、速度指令を位置プロセッサ
６９８のメモリにロードしそして必要なデータを位置プ
ロセッサ６９８及びモータ・プロセッサ７００双方のメ
モリにロードすることにより、運動の種類、速度、方向
並びに運動の軸を制御する。位置プロセッサ６９８及び
モータ・プロセッサ７００はそこで所要の制御を実行
し、制御コンピュータ６９２はデータを処理して欠陥の
位置を求める。このことに関しては、先に掲げた米国特
許願明細書に論述してあり、また、本明細書においても
追って説明する。

如何なる制御動作においても、その前に主制御コンピュ
ータ６９２は、第２７図のフローチャートに示してある
ように、先に掲げた表１の内容を位置プロセッサにロー
ドしなければならない。好適な制御コンピュータ６９２
は、ディジタル・イクイップメント・コーポレーション
（Digital Equipmemt Corporation）社の「ＰＤＰ−１
１／７３」型コンピュータであるが、しかしながら他の
高速度ミニコンピュータを使用することもできる。走査
ヘッドの運動のための初期設定手順は、ステップ1002に
おいて位置プロセッサ、モータ・プロセッサ及び表示プ
ロセッサをリセットすることにより開始される。次い
で、制御コンピュータ６９２は、ステップ1004で、先に
引用した本出願人に譲渡されている米国特許願明細書に
詳細に論述されているように、位置プロセッサ６９８及
びモータ・プロセッサ７００の母線を管理する。制御プ
ロセッサ６９２は次いで、関連のプロセッサのメモリ
に、「種類」符号（ステップ1006）、各軸に対するハー
ドウェア・アドレス（ステップ1008)、各軸に対する位
置オフセット量、サーボ範囲（ステップ1012）及びモー
タ速度（1014）をロードし、しかる後に制御コンピュー
タはステップ1016で母線を解放し、ステップ1018でプロ
セッサをリセットする。

主コンピュータが連続した運動を用いて特定の軸を移動
したい場合には、第２８図に示してある手順が実行され
る。先ず、制御コンピュータ６９２はステップ1032で、
所望の軸、速度及び方向を決定する。この決定は、走査
制御プログラムを用いるか或いはオペレータが制御コン
ピュータ６９２のキーボードにより入力することにより
行うことができよう。次いで、制御コンピュータ６９２
はステップ1034で位置プロセッサ６９８の母線を捕捉
し、ステップ1036で速度、軸及び方向を含む実行指令を
位置プロセッサ６９８のメモリにロードし、再びステッ
プ1038で母線を釈放する。

走査ヘッド軸のサーボ制御が望まれる場合には、制御コ
ンピュータ６９２は第２９図に示してある手順を実行す
る。この手順の実行中、制御コンピュータは、ステップ
1052で軸及びサーボ位置を選択し、ステップ1054で位置
プロセッサ６９８の母線を取り込み、ステップ1056で、
軸及びサーボ位置を含むサーボ指令を位置プロセッサ６
９８のメモリにロードし、そしてステップ1058で位置プ
ロセッサ６９８の母線を解放する。次いで、主コンピュ
ータはステップ1060で、位置プロセッサ６９８の状態レ
ジスタ内に格納されているサーボ範囲状態を監視し、そ
してこの範囲が零に等しい場合（ステップ1062）には、
サーボ制御が達成されたことになる。

走査ヘッド４６によって行われる走査或は運動中、制御
される軸並びに該軸の位置は、表示駆動回路７２６を介
して表示コンピュータ７２４により表示パネル７２２上
に表示される。表示プロセッサ７２４は、表示を制御
し、そして第３０図に示してある連続ループ手順に従い
関連のデータを検索する。最初に、表示パネル７２６に
表示されている位置及び軸が消去される（ステップ107
2）。次いで、プロセッサ７２４はステップ1074で、表
示駆動回路７２６の関連のレジスタをチェックすること
により、位置データが表示に利用可能であるか否かを判
定する。データの表示が可能であれば、ステップ1076で
データは検索されて２進符号化１０進データに変換され
て表示される（ステップ1078乃至1084）。次いで、表示
プロセッサ７２４は上記ループを再び実行し、それによ
り、制御されつつある現在の軸及び位置を連続的に表示
する。モータ・プロセッサ７００によって実行される手
続きは、第３１Ａ図及び第３１Ｂ図に示してある。最初
に、モータ・プロセッサ７７２のランダム・アクセス・
メモリ（ＲＡＭ）に格納されている先行の指令をステッ
プ1092でリセット指令に設定し、しかる後に、軸アドレ
スが転送されるチャンネルをステップ1094で使用不能に
する。そこで、プロセッサ７７２は、モータ・コントロ
ーラに設けてある各計数レジスタに零の計数をロードす
ることによりパルス発生を停止して、クリア状態を制御
コンピュータ６９２に指示する。モータ運動の開始に当
たっては、ステップ1100で位置プロセッサに接続されて
いる指令レジスタから指令及び関連の引き数の読み取り
が行われる。次いで、読み出された指令は、適切な指令
であるか否かのチェックを行われ、適切な指令でない場
合には、プロセッサ７００はリセット指令を強行する。
次いで、ステップ1104で、指令がリセット指令であるか
否かの判定が行われ、そうであるならば、リセット及び
ディスエーブル（禁止）手順が再び実行される。リセッ
ト指令でない場合には、指令が前の指令である否かの判
定が行われる。そうである場合には、モータ・コンピュ
ータ７００は指令の読み取りを続ける。指令が前の指令
と異なる場合には、メモリ内に格納されている前の指令
を現在の指令で更新する（ステップ1108）。次いで、ス
テップ1110で軸で軸が指令引き数から検索され、それに
続きステップ1112で、初期設定手続き中に作成された内
部テーブルから軸に対するハードウェア・アドレスを求
める。次に、ステップ1114で該アドレスを軸／モータ・
アドレス・レジスタにロードする。この時点において
は、パルス制御回路はイネーブル（使用可能）状態にな
いので、その結果として、この時点にでは、運動は生起
していない。指令がイネーブル指令である場合には、イ
ネーブル状態がステップ1118で、状態レジスタを介し制
御コンピュータ６９２に報知される。指令がイネーブル
指令ではない場合には、該指令は運動指令である筈であ
るので、方向及び速度がステップ1122で指令引き数から
検索される。次いで、ステップ1124で、既述の表から当
該速度に対するオン時間及びオフ時間を求めて、モータ
・コントローラ７０２にロードし（ステップ1126）、そ
れに続いて、パルス発生を可能にするイネーブル信号が
発生される（ステップ1128）。次いで、状態が、状態レ
ジスタを介して制御コンピュータ６９２に通報される
（ステップ1130）。

位置プロセッサ６９８によって実行される手順は、第３
２Ａ図乃至第３４図に示してある。第３２Ａ図を参照す
るに、最初に、ステップ1142で制御コンピュータ６９２
に対してクリア状態が指示され、それに続いてステップ
1144で前の軸情報が取り払われる。次いで、リセット信
号がステップ1146でモータ・コントローラ７０２に送ら
れて、モータ・コンピュータ７００により実行され、そ
れにより、モータ・プロセッサ７００により発生されて
いた如何なる運動も停止する。次いで、位置コンピュー
タ６９８はステップ1140で、制御コンピュータ６９２と
位置コンピュータ６９８との間の交信に割り当てられて
いるメモリ記憶場所から指令軸及び引き数を読み取る。
次いで、既述のように、ステップ1150及び1152において
指令の種類を判定するためのテストが行われる。次に、
制御の種類または軸の種類に関する情報がステップ1154
で検索されて、ステップ1156で適切な種類であるか否か
の判定が行われる。この試験（ステップ1158及び1160）
は、特定の種類の運動に対しては、制御コンピュータ６
９２が任意時点でテーブルもしくは表に再挿入可能であ
るところから行われるものである。次いで、指令を、イ
ネーブル指令であるか或は運動指令であるかを判定する
試験が行われる。運動指令である場合には、第３３図に
示してある手順が実行され、運動指令でもなくまたイネ
ーブル指令でもない場合には、第３４図に示してあるサ
ーボ手順が実行される。また、イネーブル指令である場
合には、ステップ1166で状態情報が制御コンピュータ６
９２に送られ、それに続いてステップ1168でモータ・プ
ロセッサ７００にイネーブル指令が伝送される。最後の
イネーブル指令から、指定された軸が変わっている場合
には、位置プロセッサ６９８はステップ1172で、約０．
５秒間待機して、それによりレゾルバ変換回路７８４が
正確に新しい軸の位置の決定を行うことを可能にする。
レゾルバ変換回路７８４の動作が完了したならば、原レ
ゾルバ位置が、該レゾルバ位置の真の位置と一致させる
プリセット／オフセットで調節される（ステップ117
6）。レゾルバ位置がレゾルバの完全な一回転が行われ
たことを示している場合には、方向に応じ増分または減
分により回転計数を調整する（ステップ1178）。次い
で、レゾルバ位置を象限に分割し、退避されていた先行
の象限と現在の象限とを比較して、回転計数の変化を求
める。次いで、ステップ1180でレゾルバ位置を記号／大
きさフォーマットに変えて、当該種類の軸に対する位置
の参照表を求める（ステップ1182）。次に、回転計数及
び調整されたレゾルバ位置を必要に応じ度数またはイン
チに変換するために参照表を使用する（ステップ118
4）。次いで、位置プロセッサは、表示プロセッサに、
軸、記号及び位置並びに１０進桁数を送出する。

運動指令を受けた時に実行されるサブルーチーンが第３
３図に示してある。まず、運動状態がステップ1192で、
状態レジスタを介して制御コンピュータ６９２に送出さ
れ、しかる後に、ステップ1194で特定の軸がイネーブル
された状態（使用可能な状態）にあるか否かに関する判
定が行われる。イネーブルされていない場合には、イネ
ーブル指令が、ステップ1196でモータ・コンピュータ７
００に送られ、しかる後に、レゾルバ変換回路の動作が
完了するまで待機する。レゾルバ変換回路の動作が完了
すると、ステップ1200で、制御コンピュータ６９２がア
クセス可能な位置コンピュータ・メモリの関連の部分に
ある比例引き数から速度が検索され、ステップ1202で運
動指令がモータ・コンピュータ７００に送られる。次い
で、レゾルバ位置が読み取られ、回転計数の調節が行わ
れ（ステップ1206）、フォーマットが変換され、そして
イネーブル指令と関連して上に述べたように表示プロセ
ッサ７２４へ位置情報を送出するための変換が行われ
る。

制御コンピュータ６９２からの指令が、イネーブル指令
でもまた運動指令でもない場合には、この指令はサーボ
指令である筈であり、従って、第３４Ａ図及び第３４Ｂ
図に示してある手続きが実行される。サーボ制御手続手
順は、ステップ1222で、制御コンピュータ６９２にサー
ボ制御状態を送出することにより開始される。次いで、
位置コンピュータ６９８が、制御されつつある軸がイネ
ーブルされているか否かの判定を行い、イネーブルされ
ていない場合には、ステップ1226で、コンピュータ６９
８はモータ・プロセッサ７００に対してイネーブル信号
を送出し、ステップ1228で、レゾルバ変換回路７２０の
レゾルバ変換装置の運動が完了するまで待機する。次い
で、指令並びに制御されつつある軸の情報を退避する
（ステップ1230）。この指令及び軸情報が退避されるの
は、追って説明するように、位置付けループは、所望の
位置を維持するために連続して実行されるからである。
このループ中、レゾルバ位置はステップ1232で読み取ら
れて基準オフセットにより調節され、それに続きステッ
プ1234で必要に応じ計数の調節が行われる。先に述べた
手続きの場合と同様に、レゾルバ位置及び回転計数のフ
ォーマットは、記号／大きさフォーマットに変えられ、
しかる後、参照表を用いて関連の測定量に変換され、そ
れに続いて軸、記号、位置並びに１０進桁数の情報は表
示コンピュータ７２４に伝送される。この手順は、制御
コンピュータ６９２からの交信のために割り当てられて
いる位置コンピュータのメモリ領域からインチ及び度で
所望のサーボ位置を読み取ることにより続けられる。運
動の方向は、ステップ1248で、現在の位置と所望の位置
（目標位置）と比較することにより決定される。次い
で、運動距離をステップ1250で計算し、しかる後にこの
距離を関連の範囲と比較する。距離が特定の範囲内にあ
る場合には、速度を求め、速度と方向とからなる命令を
モータ・プロセッサ７００に送出する。異なった移動距
離に対し異なった速度を用いることにより、目標位置が
接近している場合にはそれに対応して速度を減少し、そ
れにより行き過ぎもしくはオーバーシュートを阻止する
ことができる。現在の位置から目標位置までの距離が最
小範囲より小さい場合には、目標位置が特定の位置分解
能で確立されたことになり、イネーブル指令がモータ・
プロセッサ７００に送られ、該プロセッサ７００は運動
表示を行うことなく可能化もしくはイネーブルされる。
次いで、退避されている指令及び軸を、ステップ1274
で、制御コンピュータがアクセス可能な指令領域と比較
する。指令が、同じである場合には、サーボ位置付けが
続けられる。同じでない場合には、第３２図に示してあ
る手順への戻りが実行される。

以下の説明は、関連の軸の位置プロセッサ７９８及びモ
ータ・プロセッサ８００を用いて第２５図に示してある
制御システムによる駆動装置５２の制御に関連するもの
である。

走査制御ルーチン或はオペレータが連続運動の遂行を望
む場合には、第３５図の手順が実行される。この手順に
おいては、走査ヘッドに関する連続運動手順におけるの
と同様に、軸がステップ1302で選択され、それに続い
て、モータ・プロセッサ８００が捕捉され、しかる後に
方向及び電圧を指示する実行指令がモータ・プロセッサ
８００に格納される。指令が一旦転送された後には、母
線は切り離される（ステップ1308）。実行指令がモータ
・コンピュータ８００に転送されたならば、モータは、
実行指令に代わってアイドル指令或はサーボ指令が発生
するまで或はモータ・コンピュータ８００がリセットさ
れるまで走転し続ける。

制御コンピュータ６９２がサーボ制御を実行する場合に
は、第３６図に示してある手順が実行されることにな
る。この手順は、ステップ1322で所望の軸を選択し、13
24で位置コンピュータ７９８及びモータ・コンピュータ
８００の母線を取り込むことにより開始される。サーボ
制御がステップ1326で、関連のメモリ領域にロードする
ことにより位置プロセッサ７９８に転送される。次い
で、下記の表２に示してあるようなサーボ範囲及び対応
の速度が位置プロセッサ７９８及びモータ・プロセッサ
８００のメモリに書き込まれる。

サーボ指令は、ステップ1332で、モータ・プロセッサ８
００に転送され、しかる後に母線が切り離される（ステ
ップ1334）。次いで、速度が零に達する（ステップ133
8）までモータの状態が監視される。位置プロセッサ７
９８及びモータ・プロセッサ８００は、サーボ指令がア
イドル指令または実行指令に取って代わられるまで或は
位置プロセッサ及びモータ・プロセッサがリセットされ
るまで動作し続ける。

モータ・プロセッサ８００が指令を受けると、第３７図
乃至第３９図の手順が実行される。この手順は、主コン
ピュータ６９２によりロードすることができるプロセッ
サ・メモリ内の指令ワードをクリヤすることにより開始
され、然る後、ステップ1354において、モータ・コント
ローラ８０４に停止指令を伝送することによりモータは
停止される。次いで、ステップ1356でモータ電圧は速度
レジスタにロードすることにより零にセットされ、それ
に続いて、アイドル（遊び）状態コードが制御コンピュ
ータ６９２に伝送される。次いで、制限スイッチの制限
状態がステップ1360で読み取られ、そしてステップ1362
で制限状態は状態レジスタを介して制御コンピュータ６
９２に転送される。ステップ1364で制御コンピュータ６
９２によるアクセス用の割り当てられるメモリから指令
が読み取られ、該指令が実行指令であるか或はサーボ指
令であるかに関する判定が行われる。実行指令である場
合には第３８図の手順が遂行され、サーボ指令である場
合には第３９図の手順が遂行される。

第３８図の実行手順は、ステップ1380で実行状態コード
を制御コンピュータ６９２に送ることにより開始され、
然る後指令は退避される（ステップ1382）。次いでモー
タが停止され（ステップ1384）、モータ電圧は零に設定
される（ステップ1386）。次いでステップ1388でメモリ
から再び指令が読み取られて、退避されている指令と比
較される（ステップ1390）。指令が変わっている場合に
は、第３７図に示してある手順への戻りが行われる。指
令が変わっていなかった場合には、制限状態が読み取ら
れ（ステップ1394）それに続いて制御コンピュータ６９
２から方向引き数が求められる。次いで、制限及び方向
状態が制御コンピュータ６９２に伝送され、それに続い
てステップ1340で特定の運動方向における限界に達した
か否かの判定が行われる。限界に達した場合には、指令
は無視され、第３７図に示してある手順への戻りステッ
プ1342が実行される。限界に達していない場合には、モ
ータは可能化（イネーブル）され、方向が設定される
（ステップ1344）。次いで、電圧引き数または速度引き
数がステップ1346で、制御コンピュータ６９２のアクセ
ス可能なメモリ記録場所から読み出されて、ステップ13
48で速度レジスタにロードされる。

サーボ制御指令が実行されているときに、第３９図に示
した手順がモータ・コンピュータ８００によって遂行さ
れる。先ず、サーボ状態がステップ1362で制御コンピュ
ータ６９２に伝達され、然る後に制御ワード（語）がス
テップ1364で退避される。次いで、ステップ1366で、位
置プロセッサがアクセス可能であるラッチから速度及び
方向情報を読み出し、然る後に、速度コード（符号）を
ステップ1368で比較して適法なコードであるか否かを判
定する。適法なコードでない場合には、ステップ1370で
モータ速度を零に設定し、その後で、制限スイッチ状態
をステップ1372で読み取り、制御プロセッサ６９２に送
出する。適法なコードである場合には、速度のための電
圧を、第３６図に示した手順の実行中にロードされた内
部テーブル（表）から指定された速度に従って読み出す
（ステップ1376）。次いで、限界状態を、ステップ1378
で読み取り、然る後に、ステップ1380で、特定の方向の
運動で運動限界に達したか否かに関する判定が行われ
る。運動限界に達している場合には、停止指令が、ステ
ップ1382でモータ・コントローラ８０４に送られ、然る
後にモータ電圧は零に設定されて、ステップ1386で状態
コードが制御コンピュータ６９２に送られ、特定方向の
運動において運動限界に達したことを指示する。限界に
達していない場合には、速度、方向及び限界位置に関す
る状態コードがステップ1388で制御コンピュータ６９２
に送られ、それに続いて、ステップ1390でモータ及び方
向がイネーブルされると共にモータ電圧がステップ1392
で速度レジスタにロードされる。続いて、メモリの指令
領域からステップ1394で読み出しを行い、ステップ1396
で指令が変わっているか否かを判定する。指令が変わっ
ている場合には、第３７図に示した手順に戻る。変わっ
ていない場合には、サーボ制御ループが再び実行され
る。

モータ・プロセッサ８００によって運動制御手順が実行
されている間、位置プロセッサ７９８は第４０図及び第
４１図に示してある手順を実行する。位置コンピュータ
手順は、ステップ1412でレゾルバ位置を読み取り、ステ
ップ1414で、レゾルバ位置を基準位置と一致させるオフ
セット量をレゾルバ位置に加算することにより開始され
る。レゾルバ位置が、回転閾値を通過している場合に
は、回転計数を調整する（ステップ1416）。次に、先に
述べた手順の場合と同様に、ステップ1418で位置情報
を、記号／大きさフォーマットに変換し、然る後に、ス
テップ1420で位置をパネル表示部８１５で表示する（ス
テップ1422）のに要求されるインチまたは度に、表２の
換算計数に従って変換する。ステップ1424では、モード
がサーボ・モードであるか否かに関する判定が行われ、
サーボ・モードでない場合には、位置出力ループが再び
実行される。サーボ・モードである場合には、第４１図
に示した手順が実行される。

位置コンピュータ７９８によって実行される第４１図の
サーボ手順の開始時に、主プロセッサにより指定された
サーボ位置が、ステップ1432で、位置コンピュータ７９
８のメモリ内の関連の記憶場所から読み出される。ステ
ップ1438では方向が決定され、それに続いて距離の絶対
値の計算がステップ1436で行われる。次いでこの距離
を、関連の範囲と比較し、関連の速度を設定する。速度
が決定されたならば、この速度は方向情報と共に、モー
タ制御装置８０２のプロセッサ７７２に送られ、然る後
に第４０図の手順に戻る。

変換器較正前に、チャック、半径方向支持アッセンブ
リ、変換器の傾き（回転）、軸方向位置及び円周方向位
置に対する動作基準点を、基準装置を用い、該装置が係
合している関連の位置を記憶することにより決定しなけ
ればならない。チャックと種々な変換器との間のオフセ
ット量は、０．０１in内のオフセット量を得るために測
定装置を用いて較正中に決定することができる。

既述の米国特許願明細書に論述されているように、変換
器は、検査走査中探知される反射部を、検査中の回転子
内の位置に関し正確に測定することができるように較正
しなければならない。この較正は、測距及び検査変換器
を、それらのビームが較正ブロック内の同じ周辺方向位
置において一致するように取り付けることにより開始さ
れる。測距オフセット平均時間の記録中に較正のための
測距走査をどのように行って、測距曲線を欠陥情報とし
てロードするかに関しては、本出願人に譲渡されている
既述の米国特許願明細書に詳細に論述されている。

測距変換器による測距走査が完了したならば、検査変換
器を較正ブロック内に移動して、側部穿穴からデータを
記録する。既知の位置にある側部穿穴からのデータを用
いて、主操作でピーク信号を選択し、特定の側部穿穴に
対する周辺方向位置、時間、振幅及び減衰を入力する。
別法として、データは、第４２図に示してあるような曲
線を発生する曲線当嵌めルーチンに適用することができ
る。この曲線は、電圧振幅並びにピーク電圧が生起する
角度を求めるのに使用することができる。孔からの反射
の走行時間もまた、第４３図に示してあるような曲線を
発生するための曲線当嵌めルーチンに適用することがで
きる。第４２図の曲線から得られる角度を用いて、第４
３図の曲線を参照し、測定反射時間を求めることができ
る。測定された角度及び測定された走行時間は、特定の
穴に対する変換器の動作点を決定するために後述する計
算で用いられる。側部穿穴に対する時間及び振幅データ
から、上記米国特許願明細書に論述されている閾値曲線
が、特定の深度ウインドウ（窓）内に入る側部穿穴に対
応する時間ウインドウに対して創成される。また、本発
明による曲線当嵌め手法を、後述する手法を用いて、円
周方向の位置及び反射時間ばかりでなく軸方向のオフセ
ット及び傾きを調整するために円形の底部を有する穴と
共に使用することが可能である。

動作点較正にあたり、Ｎ個の穴からデータが利用可能で
あるものとする。ここでＮは３より小さくない整数であ
る。ｉ番目の穴に対し、ｄ_ｉは既知の穴の深さ、θ_ｉは
既知の穴の角度位置、ｔ_ｉは第４３図から求められる穴
からのピーク・エコー（反射波）の測定時間、θ_siは第
４２図の曲線から求められるピーク・エコーにおける測
定円周方向走査器位置を表わすものとする。ここで、θ
_ｉ＝θ_ｉ−θ_siと定義すれば、特定のウインドウに対す
る動作点のパラメータは屈折各φ_２、表面時間（超音波
及びエコーの走行時間）ｔ_１金属内速度Ｖ_２及び円周方
向のオフセットθ_offである。そこで、下記の音線モデ
ル計算で動作点のパラメータを求める。

上式中、ｒ_ｂは孔の半径を表わす。

上式中、Ｐ₂ ⁱは表面から孔までの金属内の路長であり、 上式中、 次いで、コンピュータにより次式で表わされるＥ_１を最
小にすることによりθ_off及びφ_２についての解を求め
る。

であるから下記の式が得られる。

この方程式を、二分法を用いてφ_２について解く。この
二分法は良く知られている方法であって、例えば、フォ
ーサイス（Forsythe）、マルルム（Malcolm）及びモラ
ー（Moler）著の「Computer Methods for Mathematical
Computations」に論述されている。従って、 次に、コンピュータでＥ_２を最小にするようにｔ_ｉ及び
Ｖ_２に付いて解く。

動作点が決定され、そしてこの動作点がオペレータの望
む動作点でない場合には、変換器の取り付けを調整し、
問題のチャンネル／ウインドウに対する所望の動作点を
得るために上の手法を繰り返す。各ウインドウ内の各穴
に対するエコーの走行時間ｔ_ｉ及び振幅を用いて、信号
が記録し得る表示を含んでいるか否かを判定するための
閾値曲線を創成する。尚、この閾値手法は、本出願人に
譲渡されている先の米国特許願明細書に詳細に論述され
ているので、ここでは更に立ち入らないことにする。

上述の動作点較正手順が行われた後に、走査ヘッドを回
転子孔内に移動して検査を行う。各軸方向位置における
各走査の開始時に、測距変換器を用いて測距走査を行な
い、表面時間に対する調節された遅延を求め、本出願人
に譲渡されている上述の米国特許願明細書に詳細に述べ
られている欠陥ゲートに曲線としてロードされる。好適
な高速走査方法によれば、各深度／時間ウインドウの中
心に集束される個別のパルスが迅速に発生されて、高速
円周方向運動中に回転子の最初から４乃至６インチが完
全に走査される。欠陥ゲートはそこで、距離で修正され
た反射時刻、走査器及び振幅を含むヒット・データを記
録する。次いで、制御コンピユータ６９２が欠陥ゲート
からデータを検索して、各欠陥表示の深度、角度及び軸
方向位置決定するのに必要な下記の計算を行う。

各反射に対しマイクロ秒で時間を、次式のように、計算
ゲートにより供給される完全波形インデックスから計算
する。

Ｔ_ｒａｗ＝０．０５（インデックス）＋遅延 上式中、０．０５は、マイクロ秒で表した標本化間隔で
あり、そして遅延は欠陥ゲートの走行時間遅延に等し
い。波形インデックスは、上記の米国特許願明細書に論
述されているように、欠陥ゲート内で測距オフセットに
より修正される。次いで、時間Ｔ及び周辺方向位置Ｃを
次式による計算に従って深さＤ及び角度θに変換する。

上式中、Ｐ_２は金属内の路長を表し、Ｖ_２は金属内の音
速を表し、Ｔ_１は表面時間、検査パルスが孔表面２６に
達して戻るのに要する時間を表す。次に、次式の計算を
行う。

上式中、φ_２は屈折角を表し、ｒ_ｂは孔の半径を表わ
す。

ここでＶ_２、ｔ_１、φ_２及びθ_offは較正中に決定され
た定数であることを想起されたい。真の軸方向位置Ｚを
次いで、次式により、走査変換器の軸方向位置ＡＰＯＳ
から計算する。

Ｚ＝ＡＰＯＳ−ＡＸＰＯＦＦ 上式中、ＡＸＰＯＦＦは変換器取り付けオフセットを表
わす。較正中、ビームの傾きを決定するのに円形のテー
ブル穴が使用された場合には、真の軸方向位置は次式を
用いて調節される。

Ｚ＝ＡＰＯＳ−ＡＸＰＯＦＦ＋αＤ 上式中、αは勾配を表わし、Ｄは深さを表わす。

上に述べた計算に代わり、時間−深さ変換表に格納され
ている。第４４図に示してあるような曲線を用いて反射
時間から深さを求める表もしくはテーブル参照法を使用
することが可能である。この場合、深さは、第４５図に
示してあるような曲線を表わす深さ−角度変化変換表か
ら角度変化を発生するのに用いられる。欠陥の深さ、角
度並びに真の軸方向位置が決定されたならば、公知のグ
ラフ表示プログラムを用いて、回転子内の欠陥の大きさ
及び位置を決定することができるように幾つかの異なっ
た図で表示像を発生することができる。それに続いて、
回転子寿命の推定を欠陥の大きさ及び位置に基づいて行
うことができる。

本発明の多くの特徴及び利点は上の詳細な説明から明ら
かである。すなわち、本発明に係る回転子の超音波検査
装置によれば、様々な孔径に対し、検査変換器を孔の中
心に正確に位置させることができ、しかも、簡単な構成
において、回転子の孔から容易に空気を除去することが
でき、従って、超音波による回転子孔の精度の高い検査
を行うことができるという効果を奏し、更に、盲孔の検
査においては盲孔の検出もできるという効果をも奏す
る。

尚、特許請求の範囲は本発明の真の精神及び範囲内に入
る本発明の総ての特徴及び利点を包摂する。更に、数多
の変形及び変更が当業者には容易に想倒し得るであろう
から、本発明をここに開示した構造及び動作に限定する
意図はなく、従って、適当であれば総ての変更及び均等
物が可能であり、これらも本発明の範囲内に入るもので
あることを述べておく、例えば、好適な変換器は可変焦
点のアレイ変換器であるが、しかしながら、複数個の固
定焦点の変換器をその代わりに用いることができる。ま
た、回転子材料内の横波ビームの屈折角は、４０度乃至
６０度とするのが好ましいが、他の角度も成功裡に用い
ることができよう。また、本発明の変換器搬体には、ば
ね加重さた変換器を設け、該変換器が回転子孔と接触で
きるようにすることも可能である。このような場合、変
換器が孔と実際に接触したことを指示するのに接近スイ
ッチを用いることができよう。また、本発明の装置は、
好ましい伝播平面、屈折角、伝播モード及び水中路長と
関連して述べたが、これらパラメータの他の値を用いる
ことが可能である。また、本発明は、流体の流れが変換
器から孔表面に投射される部分浸漬形態で使用すること
も可能である。変換器走査を行う好適な方法は、固定の
軸方向位置における交互の３６０度走査回転であるが、
固定切断方向位置走査の代わりにヘリカル（螺旋状）走
査を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、検査変換器１０と回転子孔２４との間の関係
を図解する図、第２図は、被検回転子２４と、検査装置
の部分を収容するトレーラ２８との関係を示す図、第３
図は、第２図のトレーラ２８の内部を示す頂面図、第４
図は、トラフ４０と走査ヘッド４６と駆動箱５２との間
の関係を示す詳細な側面図、第５図は、孔写像変換器９
８及び盲孔端センサ１００を担持する前部変換器ステー
ション６０の斜視図、第６図は、単一走査ヘッド・チャ
ック１０８の斜視図、第７図は、チャック１０８の側面
図、第８Ａ図及び第８Ｂ図は支持腕支持板１６６を示す
図、第９図は、チャック１０８の歯車装置１３０の端面
図であって、支持腕を駆動し位置を指示する種々な軸及
び歯車の関係を示す図、第１０図は、空気圧チャック解
放機構を示す図、第１１図は、走査ヘッド４６内に配置
された検査変換器及び測距変換器２７８のための搬体２
７０の斜視図、第１２Ａ図乃至第１２Ｃ図は、半径方向
運動アッセンブリの詳細を示す図、第１３Ａ図乃至第１
３Ｅ図は、搬体アッセンブリの構成要素を示す図、第１
４Ａ図及び第１４Ｂ図は、トラフ４０に装着されて、駆
動棒５４を保持する駆動棒シール４０を示す図、第１５
Ａ図乃至第１５Ｃ図は、駆動棒部分を示す図、第１６図
は、駆動棒コネクタを示す図、第１７図は、駆動箱５２
の斜視図、第１８図は、駆動箱５２の詳細な側面図、第
１９Ａ図及び第１９Ｂ図は、ローラ・アッセンブリの詳
細を示す図、第２０Ａ図及び第２０Ｂ図は、駆動棒５４
とリゾルバ・アッセンブリとの係合を図解する図、第２
１図は、種々な運動軸線のためのモータを制御するため
の電子制御装置を示す図、第２２図は、モータ・コント
ローラ７０２の構成要素を示す図、第２３図は、各モー
タ駆動回路７１６及びレゾルバ入力増幅器７０６の構成
要素を示す図、第２４Ａ図は、レゾルバ変換器プロセッ
サの構成要素を示す図、第２４Ｂ図は、表示駆動回路７
２６の構成要素を示す図、第２５図は、軸方向及び円周
方向運動の制御装置を示す図、第２６図は、モータ制御
装置の概略図、第２７図は、走査ヘッド４６のための位
置プロセッサ６９８、モータ・プロセッサ７００及び表
示プロセッサ７２４を初期設定するための手順を図解す
るフローチャート、第２８図は、制御コンピュータ６９
２によって遂行される連続運動開始手順を図解する図、
第２９図は、制御コンピュータ６９２によって行われる
サーボ制御手順を図解する図、第３０図は、表示プロセ
ッサ７２４によって行われる手順を図解する図、第３１
Ａ図及び第３１Ｂ図は、モータ・プロセッサ７００によ
って実行されるモータ制御手順を図解するフローチャー
ト、第３２Ａ図及び第３２Ｂ図は、位置プロセッサ６９
８によって実行される手順の一部を図解する図、第３３
図は、位置プロセッサ６９８によって実行される運動サ
ブルーチンを図解する図、第３４Ａ図及び第３４Ｂ図
は、組み合わさって、位置プロセッサ６９８により実行
されるサーボ・サブルーチンを図解する図、第３５図
は、軸方向または回転方向の連続運動のための制御コン
ピュータ６９２により実行される手順を図解するフロー
チャート、第３６図は、軸方向または円周方向サーボ制
御を開始するために制御コンピュータ６９２によって遂
行される手順を図解する図、第３７図は、指令を受けた
時に軸方向かまたは円周方向モータ・プロセッサ７７２
によって実行される手順の部分を図解する図、第３８図
は、第３７図の手順により要求される実行サブルーチン
を図解する図、第３９図は、第３７図の手順により要求
される実行されるサーボ・サブルーチンを図解する図、
第４０図は、モータ制御が実行されつつある時に軸方向
かまたは円周方向位置プロセッサ７７０により実行され
る手順の部分を図解する図、第４１図は、第４０図の手
順により要求されるサブルーチンを示す図、第４２図及
び第４３図は、反射体の角度及び深さを較正するための
変換器較正中実行される曲線当嵌め手順を図解する図、
そして第４４図及び第４５図は、検査中欠陥の位置及び
深さを探知するための手順を図解する図である。 １０……検査変換器 ２０、２６……孔（回転子及びその孔表面） ４６……走行手段 ５４……駆動棒 ５２、１２０、１２２、１２４……駆動手段 ６９２、６９８、７００、７０２……制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェニファー・エモンズ・マイケルス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、フリー ビル、ウエスト・マロリービル・ロード 67 (56)参考文献 特開 昭59−119259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−182550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−101548（ＪＰ，Ａ) 米国特許4361044（ＵＳ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】孔を有する回転子の超音波検査装置におい
   て、 前記回転子内の空気を除去するために前記回転子を傾斜
   させて支持する支持装置と、 前記孔内で超音波を発生すると共に、その反射エコーを
   受信する検査変換器と、 前記検査変換器を前記孔内に搬入するための走査ヘッド
   と、 前記走査ヘッドに設けられ、前記検査変換器の３軸運動
   を可能にすると共に、前記検査変換器の位置帰還情報を
   与えて前記検査変換器の位置付けを行うための搬体と、 前記走査ヘッドを前記孔内に搬入するときに前記孔内径
   の写像を得るための孔写像変換器と、 前記孔写像変換器の取り付け装置の先端側に設けられ、
   盲孔を検出して前記走査ヘッドの搬入を停止するための
   盲孔センサと、 前記孔写像変換器の出力に基づいて、前記走査ヘッドを
   前記孔内の中心に位置させるためのチャックおよびこの
   チャックの駆動量検出手段と、 前記走査ヘッドに結合されて直線及び回転運動を前記走
   査ヘッドに伝達するための駆動棒と、 前記駆動棒に結合されて該駆動棒に直線運動並びに連続
   または不連続の回転運動を与えるための駆動手段と、 前記検査変換器、前記盲孔センサに接続され、前記駆動
   手段によって与えられる運動を制御し、前記変換器の位
   置を出力として発生する制御手段と、 を備えた回転子の超音波検査装置。