様々な断面形状を有する輪郭面の検査用の可撓性のアレイプローブ
【課題】様々な断面形状を有するテスト片の非破壊のテスト及び検査における使用に適する可撓性のアレイプローブを提供する。
【解決手段】渦電流センサ、圧電センサ要素、及び磁束漏洩センサなどであるがこれに限定されないアレイ要素が、薄い位置合わせ用フィンの上に取り付けられ、所望の回転軸に沿って複数対の枢動機構で共に連結される。枢動機構は、正確に一次元における回転を許し、可撓性のアレイプローブにその要素を、テストされる構造体の表面に対して直角に整列させる。位置合わせ用及び連結用の固定具も開示される。
【解決手段】渦電流センサ、圧電センサ要素、及び磁束漏洩センサなどであるがこれに限定されないアレイ要素が、薄い位置合わせ用フィンの上に取り付けられ、所望の回転軸に沿って複数対の枢動機構で共に連結される。枢動機構は、正確に一次元における回転を許し、可撓性のアレイプローブにその要素を、テストされる構造体の表面に対して直角に整列させる。位置合わせ用及び連結用の固定具も開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、その開示全体が本明細書に援用される、２００７年５月２１日出願の「FLEXIBLE ARRAY PROBE FOR THE INSPECTION OF A CONTOURED SURFACE WITH VARYING CROSS-SECTIONAL GEOMETRY」という表題の米国特許仮出願第６０／９３９，１７１号の利点及び優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、非破壊のテスト及び検査用のアレイプローブ（array probe）に関し、より詳細には、様々な断面形状の輪郭面を検査するのに適用及び使用可能である、可撓性の渦電流または超音波のアレイプローブ組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書の全体にわたる関連技術のいかなる議論も、そのような技術が当技術分野において広く知られている、または共通の一般知識の一部をなすということを了解するものとは決してみなされるべきではない。
【０００４】
本開示における議論の多くは、渦電流アレイプローブについて特に述べるが、この点には限定されない。本発明の可撓性のアレイプローブは、渦電流センサ、圧電センサ要素（超音波変換器及び接合テストプローブ要素などであるが、これらには限定されない）、並びに磁束漏洩センサ（ホール効果センサ要素などであるが、これらには限定されない）の装置などのいかなる表面連結型アレイプローブ（surface coupling array probe）にも適する。
【０００５】
渦電流検査は、一般に、管またはビレットなどの製造された構成要素の傷を検出するのに用いられる。一般に渦電流プローブと称される検査コイルが、検査される単片の近くに配置され、高周波の交流電流で作動され、それが次に、テスト片の表面の近くに交流の磁場を発生する。この磁場が、渦電流プローブで検出及び測定されるテスト片の導電性の表面において、渦電流を誘導する。傷または欠陥がテスト片の表面に存在する場合、渦電流の流れが変えられ、この変化が、渦電流プローブによって容易に検出されることになる。こうして、この電流の変化の振幅及び位置が、たとえばテスト作業者による目視検査によって分析され、記録されるか、あるいは欠陥または傷のサイズ及び位置を判定するように、自動化されたアラームアルゴリズムによって処理されることが可能である。渦電流アレイシステムは、特定の検査作業の助けになるようなやり方で配置された複数の検査コイル（または当業者によく知られている他の種類の渦電流センサ）からなる。
【０００６】
輪郭面の渦電流検査は、長い間、非破壊のテスト及び検査における難問であった。いくつかの製造工程、たとえばビレット圧延システムは、特定の公差範囲内でのみ規定される断面形状を有する品を生産することがある。テスト面の形状のこの変化によって、渦電流検査の特定の重要な観点が問題になることがある。たとえば、堅固な、可撓性のない渦電流アレイプローブ用いて、一定のリフトオフ（渦電流センサがテスト面より上に置かれる高さ）を維持することは、非常に困難となり得る。同様に、各渦電流センサの軸が、テストされている表面に対して直角に保持されることが重要である。定位置にその要素を保持する渦電流アレイプローブを用いると、様々な形状を有する部品をテストする間、これが達成不可能となり得る。
【０００７】
特許文献１は、これらの問題に対処しようと試みる可撓性のプローブ組立体について述べる。特許文献１のアレイプローブは、可撓性のバンドで互いに固定された複数の独立したテストヘッド（それぞれが少なくとも１つのアレイ要素を収容する）を使用する。２点の連結及び整列用の固定具（「urging mechanism（付勢機構）」と称される）も提供される。
【０００８】
特許文献１の可撓性のアレイプローブは、凸面を検査するという問題に対して妥当な解決法を提供するが、それはいくつかの限界を有する。アレイ内の各要素の運動（回転）の範囲は、可撓性のバンドの剛性によって、及びテストヘッドの間隔によって制限される。プローブの有用な湾曲を達成するためには、アレイ要素が距離を離して配置されるか、複数の要素が各テストヘッドに配置されるかのどちらかでなければならない。どちらの選択肢も、可撓性のアレイプローブの有用性を著しく制限する。特許文献１のプローブ及び整列用固定具も、急な湾曲の表面に沿って直角のコイルの向きを保持することに劣っている。設計上の性質により、各テストヘッドは、それに直接隣接するヘッドに対してある程度の可動性を与えられており、２点整列用固定具は、重要な中央アレイ要素を支持または整列するのに適さない。更に、示された設計は、凸面をテストすることのみに適する。
【０００９】
従って、堅固な要素の配置を維持しながら、大きい度合いの可撓性をもたらす、堅牢で可撓性のあるアレイプローブを提供することが有利であろう。更に、可撓性のアレイプローブがその要素を、テストされる構造体の表面に直角に本質的に整列させ易いことも有利であろう。可撓性のアレイプローブが、様々な断面形状を有するテスト片を測定することの助けになり、一方で、アレイ内のすべての要素に一定の渦電流センサのリフトオフ及び向きを保持することも有利であろう。プローブが、凸面、凹面、及びＳ形状の面を含むがこれに限定されない、複数の湾曲形状に連結する助けになれば、更に有利であろう。
【特許文献１】米国特許第４５４３５２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示の目的は、従来技術に付随する問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、所望の回転軸に沿って配置された複数対の枢動機構によって共に連結された、アレイ要素装着用の薄いフィンを備える、新規な可撓性のアレイプローブを導入することによってこれを行う。複数対の枢動機構が、アレイの要素が正確に一次元で回転できるようにし、一方で、要素の堅固な配置を保持し、テストされている表面と直角に要素を本質的に位置合わせする。このようにして、結果として生じる可撓性のアレイプローブは、いかなる機械的な調整も必要なく、テストされる構造体の製造プロセスに直接関係する変化などであるがこれに限定されない、テストされる構造体の断面形状の変化に、十分柔軟に反応するようになる。
【００１２】
従って、本開示の目的は、プローブ要素の堅固な配置を維持しながら、大きい程度の可撓性が可能となる、枢動機構を備えて構築される堅牢で可撓性のあるアレイプローブを提供することである。
【００１３】
また、本開示の目的は、可撓性のアレイプローブが、本質的に、枢動機構の使用を介して、テストされる構造体の表面に直角にその要素を位置合わせすることである。
【００１４】
本開示の更なる目的は、可撓性のアレイプローブが、アレイ内のすべての要素に一定のプローブ要素のリフトオフ及び向きを維持しながら、断面形状の異なるテスト片を測定することの助けになることである。
【００１５】
本開示の更なる目的は、プローブが、凸形状、凹形状、Ｓ形状を含むがこれに限定されない、複数の湾曲形状に連結する助けになることである。
【００１６】
本開示の更なる目的は、可撓性のアレイプローブの位置合わせ用及び連結の方法及び固定具を提供することである。
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に関連して下記に与えられる、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本開示は、複数組の枢動機構と共に連結された複数の薄いアレイ要素装着用フィン（本明細書では「プローブフィン」と称される）を備え、それによって、プローブフィンに固定されたプローブ要素が、正確に一次元で回転できるようになる、可撓性の渦電流アレイプローブについて述べる。このようにして、任意のサイズ及び形状の可撓性のアレイプローブが実現可能である。使用される異なるタイプ枢動機構の詳細及び可撓性のアレイプローブの構造は、以下に詳細に述べられる。
【００１９】
本開示は特に渦電流アレイプローブについて述べるが、この点には限定されない。実際に、本開示の装置及び方法は、渦電流センサ、圧電センサ要素、磁束漏洩センサ装置などであるがこれに限定されない、任意の表面連結アレイプローブによく適する。
【００２０】
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の好ましい実施形態の組立体を示す。両図は、同じ組み立て工程を異なる角度から示すように意図されている。プローブフィン１０１が、要求されるアレイのサイズ及び形状次第で、プローブ要素ハウジング１０２で適切な位置に固定される。使用される材料及び構築方法に依存して、プローブフィン１０１及びプローブ要素ハウジング１０２が、１つの堅固な部品として製作可能である。図１Ａ及び図１Ｂに示される例示的な可撓性のアレイプローブでは、渦電流センサ要素１０３が、プローブ要素ハウジング１０２の中に固定される。
【００２１】
円筒形のタブ１０４及び嵌合する円筒形のスロット１０６が、プローブフィン１０１の上に鋳造または中に機械加工される。穴が各スロット／タブの対を貫通して開けられ、ワイヤ１０５がその中に引かれる。後の組み立ての段階（図５に示され、以下に詳細に述べられる）において、プローブフィン１０１が共に引っ張られ、ワイヤ１０５が、所望の張力まで引っ張られ、切り取られ、最も外側のプローブフィン１０１に対して封止される。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、好ましい実施形態は、一対の穴がそれぞれのスロット／タブの対を貫通して開けられ、その結果、一対のワイヤ１０５がそれぞれのスロット／タブを貫通して伸延している様子を示す。しかしながら、本開示はこの態様には限定されない。より多いまたは少ない穴及びワイヤが、用途に要求される可撓性または剛性の程度に依存して使用されてよい。円筒形のタブ１０４及び対応する円筒形のスロット１０６が、図１Ａ及び図１Ｂに示される例示的な可撓性のアレイプローブにおいて用いられるが、本開示はこの点には限定されないことにも留意されたい。実際、タブ及び対応するスロット要素は、球状を含むがこれに限定されない、複数の幾何学形状をとることができる。
【００２３】
図２Ａは、本開示の代替実施形態を示す。この構成は、図１Ａ及び図１Ｂの円筒形のスロット１０６及びタブ１０４がスペーサ要素２０４に置き替えられていること以外は、好ましい実施形態と同一である。このスペーサ要素２０４は、たとえば銅、プラスチック、ゴム、またはカーバイド、並びにポリエーテルエーテルケトン（Polyetheretherketone：業界では一般にＰＥＥＫと称される）及びアセタールなどの自己潤滑材料であるがこれに限定されない、本用途に適する任意の材料から作製可能であり、好ましい実施形態の円筒形のスロット／タブの枢動機構が許す限りのかなり大きい範囲の要素の間隔をもたらすようなサイズにされることが可能である。図２に示されるスペーサ要素２０４は球状であるが、本開示の方法は、この点には限定されない。スペーサ要素２０４は、円筒形、正方形、及び台形などであるがこれに限定されない、複数の幾何学形状をとることができる。図２Ｂは、本開示の代替実施形態を示し、スペーサ要素位置合わせ用スロット２０６がプローブフィン２０１の表面に設けられ、スペーサ要素２０４に位置合わせ用の手段を与えている。このような代替実施形態は、プラスチックまたは銅などであるがこれに限定されない、剛性の材料から作製されるスペーサ要素２０４における使用によく適している。
【００２４】
図３は、本開示の別の代替実施形態を示す。この実施形態では、プローブフィン３０１が、所望の回転軸に沿った取り付け用柱３０５で固定され、リンク要素３０６に固定されている。次に、リンク要素３０６は、鎖組立体３０４を形成するように、柱３０７で共に連結される。この実施形態では、アレイ組立体のそれぞれの側に１つ、一対のこの鎖組立体３０４が用いられる。この実施形態は、非常に堅牢で可撓性のあるアレイプローブをもたらし、また、操作の後にその形状を保持する可撓性のアレイプローブを作るのに使用可能であって、この２つの特徴が、手動検査工程に大きな利点となり得る。
【００２５】
図３に示される例示的な可撓性のアレイプローブは、プローブフィン３０１をリンク要素３０６に固定する取り付け用柱３０５を示すが、本開示は、この点には限定されないことに留意されたい。実際、個々のリンク要素３０６が、それが固定されている個々のプローブフィンに対して回転することができないようになっている限り、前記リンク要素３０６を前記プローブフィン３０１に固定するのに、エポキシ、取り付けネジ、及び複数の支持ポストシステムを含むがこれに限定されない、複数の固定方法が使用可能である。
【００２６】
図４は、第３の代替実施形態を示し、それぞれのプローブフィン４０１が、複数のプローブ要素ハウジング４０２、及び結果的にプローブ要素４０３で固定される。図４は、好ましい実施形態で用いられる円筒形のタブ／スロット枢動機構を示しているが、この実施形態は、この点には限定されない。実際、３つの枢動機構（円筒形のスロット／タブ、スペーサボール、または鎖）のいずれも、この複数プローブ要素ハウジングの技術とともに使用可能である。
【００２７】
図５は、本開示の好ましい実施形態を用いて構築された、完全に組み立てられた可撓性のアレイプローブを示す。複数のプローブフィン５０１が、図１に示されるタブ／スロット枢動機構を用いて一つにされ、図１にやはり示される複数対のワイヤを用いて共に保持される。最終的な製品にするには、ワイヤが所望の張力まで引っ張られ、切り取られて、次に、エポキシ５０４を用いて所定位置に固定される。エポキシ５０４がこの図及び以下の図に示されているが、クランプ、クリップ、取り付けネジ、及び停止スリーブを含むがこれに限定されない、他の固定方法が用いられてもよい。カーバイドなどであるがこれに限定されない硬質の低摩耗材料からなる摩擦シュー５０５が、プローブを保護し、プローブの寿命を延ばすために、可撓性のアレイプローブの嵌合面に加えられてもよい。
【００２８】
この組立体内において、プローブ要素ハウジング５０２が、正確に一次元において可撓性のある堅固な列へとまとめられる。図５に示される（及び多くの他の図に用いられる）例示的なプローブは３×５アレイプローブであるが、任意の寸法のアレイプローブが、本開示の方法を用いて実現可能である。
【００２９】
図６は、凸面６０２に連結された本開示の可撓性のアレイプローブ６０１を示す。図７は、凹面７０２に連結された本開示の可撓性のアレイプローブ７０１を示す。どちらの場合も、アレイプローブ（６０１及び７０１）は、テストされる輪郭構造体（６０２及び７０２）の形状に一致し、その要素を、一定のリフトオフを有して、テストされる構造体の表面に対して直角に向けている。枢動機構（図１Ａ及び図１Ｂの円筒形のタブ１０４及びスロット１０６、図２のスペーサボール２０４、または図３の鎖構造体３０４）が所定位置にある状態で、それぞれのプローブフィンが、それに直接隣接するプローブフィンによって正しい位置まで引っ張られ、プローブ構造体６０１及び７０１の全体を、テストされる構造体６０２及び７０２の表面形状に本質的に従わせる。
【００３０】
本開示の好ましい実施形態は、プローブハウジング要素を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことに留意されたい。実際に、本開示の方法は、プローブ要素がプローフィンに直接固定される、可撓性のアレイプローブを実現するために使用可能である。
【００３１】
図８は、本開示の可撓性のアレイプローブを用いた使用に適する位置合わせ用及び連結用の固定具を示す。可撓性のアレイプローブ８０１が、取り付け用フレーム８０３によって、テストされる輪郭構造体８０２に連結される。調整可能な柱８０６と固定された柱８０７とが、テストされる輪郭構造体８０２に対して、可撓性のアレイプローブ８０１の端点を固定する。テストされる構造体の形状に近似するように構成された押圧機構８０４が、重要な測定点において、調整可能な柱８０５に取り付けられる。押圧機構８０４の接触面８０８は、可撓性のアレイプローブ８０１を適度に知られている形状に保持する隆起した接触面をもたらすように、プラスチックまたは鋼などであるがこれに限定されない硬質材料、あるいは可撓性のアレイプローブ８０１がテスト構造体のより広い列に従うように、ゴムまたはシリコーンなどであるがこれに限定されないエラストマー性材料のいずれかで作製可能である。
【００３２】
位置合わせポスト８０６及び８０５は、二次元で調整可能であり、可撓性のアレイプローブ８０１を広範囲の表面のサイズ及び形状に合わせるのに使用可能である。押圧機構８０４はまた、テストされる構造体８０２に適合させるために、凸状または凹状の湾曲、平坦な楔形、または複雑なＳ形状などであるがこれに限定されない、任意の形状に構築されることが可能であり、また、用途によって要求される多さまたは少なさの可撓性のアレイプローブ８０１の要素と直接連結できるように、任意のサイズに作製されることが可能である。
【００３３】
プローブと位置合わせ用及び連結用の固定具とを一緒にした構造体全体が、大型の自動化されたテストシステムに取り付けられること、または生産ライン上に据えつけられることが可能になるように、取り付け用バー８１０及び８１１が設けられる。
【００３４】
図８に示される位置合わせ用及び連結用の固定具は、テストされる輪郭構造体８０２に対して可撓性のアレイプローブ８０１を正確に連結するために押圧機構８０４を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことに留意されたい。実際、多くの検査作業においては、可撓性のアレイプローブ８０１は、位置合わせポスト８０６及び８０７を介して付与される力だけによって、テストされる輪郭構造体８０２に十分に連結されるであろう。そのような検査作業においては、押圧機構８０４などの連結用構造体は不必要であり、従って、位置合わせ用及び連結用の固定具には含まれないであろう。
【００３５】
図８に示される例示的な位置合わせ用及び連結用の固定具は、Ｌ状の取り付け用フレーム８０３を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことにも留意されたい。例示的な取り付け用フレーム８０３は、本開示の可撓性のアレイプローブを丸形のバー構造体、すなわち、湾曲した検査領域の両側に、他方に対してそれぞれ直角である平坦面を有する構造体に連結することによく適するが、管またはレールなどであるがこれに限定されない他のタイプの構造体に、本開示の可撓性のアレイプローブを効果的に連結するために、他の形状の取り付け用のフレームが使用可能であろうことを、当業者には理解されたい。
【００３６】
発明者らは、位置合わせ用及び連結用の固定具も企図し、テストされる構造体８０２に用いられる際に、可撓性のアレイプローブが一定の張力の下に留まるように、位置合わせポスト８０５及び８０７は、位置合わせ用トラック８０９内にばね付勢されている。
【００３７】
図９は、スポット検査または他の任意の非自動化検査に適する、テストされる強磁性輪郭構造体９０２に対して可撓性のアレイプローブ９０１を位置合わせ用及び連結する、より単純な方法を示す。複数の位置合わせ用磁石９０３が、個々のプローブフィンに取り付けられ、可撓性のアレイプローブ９０１全体を所定位置に保持するのに用いられる。このタイプの位置合わせ方法を使用することにより、可撓性のアレイプローブ９０１は、テスト片の上の異なる位置に容易かつ迅速に動かされること、及び検査中に手で調整されることが可能である。図９は、最も外側の２つのプローブフィンのみに取り付けられた位置合わせ用磁石９０３を示すが、各プローブフィンがそれ自体の組の位置合わせ用磁石９０３で固定された実施形態を含む、より多くの位置合わせ磁石９０３が、この用途の必要条件に依存して使用可能であることに留意されたい。
【００３８】
図１０は、本開示によって説明される、丸みを付けられた正方形の断面を有するビレット１００２の回りの所定位置に取り付けられた複数の可撓性のアレイプローブ１００１を示す。このようにして、本発明の可撓性のアレイプローブは、複雑な部品の完全な適用範囲をもたらすように、大型のテストシステムの一部として使用することができる。
【００３９】
図１１は、プローブフィン１１０１を互いに連結する１つまたは複数のワイヤ１１０６の張力を組み立ての後に調整することができる、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す切欠組立図である。このようにして、検査作業の効果及び精度に悪影響を与え得る、ワイヤ張力におけるライフサイクルの変化を、プローブを分解することなく容易に修正することができる。
【００４０】
第１ワイヤ固定要素１１０８が、ワイヤ１１０６の第１端部を第１プローブフィン１１０１ａに固定する。次に、ワイヤ１１０６が、プローブフィン１１０１及びスペーサ要素１１０２のそれぞれを貫通して引かれ、第２ワイヤ固定要素１１０５が、ワイヤ１１０６の第２端部を張力調整ネジ１１０３の端部に固定する。張力調整ネジ１１０３が、ハウジング要素１１０７内のネジ付きスロット１１０４の中に固定される。次に、ハウジング要素１１０７が、最終プローブフィン１１０１ｂに対して更に固定される。ネジ付きスロット１１０４内で張力調整ネジ１１０３を操作することによって、ワイヤ１１０６の張力が調整可能であり、所与の検査作業に最適であるように、本開示の可撓性のアレイプローブの柔軟性を維持するための手段を操作者に提供する。
【００４１】
図５の議論において前述されたように、固定要素１１０５及び１１０８は、検査作業の必要性に応じて複数の形式をとることができる。この形式は、エポキシ、クランプ、クリップ、取り付けネジ、及び停止スリーブを含むが、これに限定されない。更に、図１１に示される切欠組立図は、説明を容易にするために、単一のワイヤ１１０６及び単一の張力調整ネジ１１０３を表すが、本開示の方法は、この点には限定されない。実際、ほとんどの可撓性のアレイプローブ組立体に、複数のこのようなワイヤ及び調整要素が、おそらく使用されるであろう。
【００４２】
図１１の例示的なプローブは、プローブフィン１１０１ｂに固定される別の要素として、張力ネジのハウジング要素１１０７を示すが、本開示の方法は、この点には限定されないことにも留意されたい。実際、本開示の方法の多くの実用的な用途においては、このようなハウジング要素はプローブフィン１１０１ｂに一体化されるであろう。
【００４３】
図１２は、本開示の方法によって構築された、可撓性のアレイプローブの単一ワイヤの組み立て技術を示す切欠組立図である。単一の長いワイヤ１２０３が、各プローブフィン１２０１の中の複数の穴１２０２を貫通して、複数のプローブフィン１２０１を通って引かれる。前記長いワイヤ１２０３は、複数のプローブフィンを共に効果的に引くように、複数回、各々のプローブフィンを貫通して通される。
【００４４】
本発明は、本発明の特定の実施形態に関して説明されてきたが、多くの他の変形例及び修正例並びに他の用途が、当業者には明らかとなろう。従って本発明は、本明細書の特定の開示によって限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】円筒形のタブ／スロット枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図１Ｂ】円筒形のタブ／スロット枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図２Ａ】スペーサ要素枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図２Ｂ】スペーサ要素位置合わせ用スロットを備えたスペーサ要素枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図３】チェーン枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図４】プローブフィンごとに複数のプローブ要素ハウジングを使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す斜視図である。
【図５】本開示の完全に組み立てられた可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図６】凸面に当てられている、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図７】凹面に当てられている、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図８】位置合わせ用及び連結用の固定具の中に取り付けられた、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図９】テストされる構造体に連結及び位置合わせするために、取り付けられた支持磁石を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す斜視図である。
【図１０】大型のテストシステムの中に配置された、本開示によって説明された複数の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図１１】プローブ内の可撓性の度合いが組み立て後に調整可能である、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す切欠組立図である。
【図１２】本開示の可撓性のアレイプローブの単ワイヤの組み立て法を示す切欠組立図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１ プローブフィン
１０２ プローブ要素ハウジング
１０３ 渦電流センサ要素
１０４ タブ
１０５ ワイヤ
１０６ スロット
２０１ プローブフィン
２０４ スペーサ要素
２０６ スペーサ要素位置合わせ用スロット
３０１ プローブフィン
３０４ 鎖組立体
３０５ 取り付け用柱
３０６ リンク要素
３０７ 柱
４０１ プローブフィン
４０２ プローブ要素ハウジング
４０３ プローブ要素
５０１ プローブフィン
５０２ プローブ要素ハウジング
５０４ エポキシ
５０５ 摩擦シュー
６０１ 可撓性のアレイプローブ
６０２ 凸面
７０１ 可撓性のアレイプローブ
７０２ 凹面
８０１ 可撓性のアレイプローブ
８０２ 輪郭構造体
８０３ 取り付け用フレーム
８０４ 押圧機構
８０５ 調整可能な柱
８０６ 調整可能な柱
８０７ 固定された柱
８０８ 接触面
８１０ 取り付け用バー
８１１ 取り付け用バー
９０１ 可撓性のアレイプローブ
９０２ 強磁性輪郭構造体
９０３ 位置合わせ用磁石
１００１ 可撓性のアレイプローブ
１００２ ビレット
１１０１ プローブフィン
１１０２ スペーサ要素
１１０３ 張力調整ネジ
１１０４ ネジ付きスロット
１１０５ 第２ワイヤ固定要素
１１０６ ワイヤ
１１０７ ハウジング要素
１１０８ 第１ワイヤ固定要素
１２０１ プローブフィン
１２０２ 穴
１２０３ ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、その開示全体が本明細書に援用される、２００７年５月２１日出願の「FLEXIBLE ARRAY PROBE FOR THE INSPECTION OF A CONTOURED SURFACE WITH VARYING CROSS-SECTIONAL GEOMETRY」という表題の米国特許仮出願第６０／９３９，１７１号の利点及び優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、非破壊のテスト及び検査用のアレイプローブ（array probe）に関し、より詳細には、様々な断面形状の輪郭面を検査するのに適用及び使用可能である、可撓性の渦電流または超音波のアレイプローブ組立体に関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書の全体にわたる関連技術のいかなる議論も、そのような技術が当技術分野において広く知られている、または共通の一般知識の一部をなすということを了解するものとは決してみなされるべきではない。
【０００４】
本開示における議論の多くは、渦電流アレイプローブについて特に述べるが、この点には限定されない。本発明の可撓性のアレイプローブは、渦電流センサ、圧電センサ要素（超音波変換器及び接合テストプローブ要素などであるが、これらには限定されない）、並びに磁束漏洩センサ（ホール効果センサ要素などであるが、これらには限定されない）の装置などのいかなる表面連結型アレイプローブ（surface coupling array probe）にも適する。
【０００５】
渦電流検査は、一般に、管またはビレットなどの製造された構成要素の傷を検出するのに用いられる。一般に渦電流プローブと称される検査コイルが、検査される単片の近くに配置され、高周波の交流電流で作動され、それが次に、テスト片の表面の近くに交流の磁場を発生する。この磁場が、渦電流プローブで検出及び測定されるテスト片の導電性の表面において、渦電流を誘導する。傷または欠陥がテスト片の表面に存在する場合、渦電流の流れが変えられ、この変化が、渦電流プローブによって容易に検出されることになる。こうして、この電流の変化の振幅及び位置が、たとえばテスト作業者による目視検査によって分析され、記録されるか、あるいは欠陥または傷のサイズ及び位置を判定するように、自動化されたアラームアルゴリズムによって処理されることが可能である。渦電流アレイシステムは、特定の検査作業の助けになるようなやり方で配置された複数の検査コイル（または当業者によく知られている他の種類の渦電流センサ）からなる。
【０００６】
輪郭面の渦電流検査は、長い間、非破壊のテスト及び検査における難問であった。いくつかの製造工程、たとえばビレット圧延システムは、特定の公差範囲内でのみ規定される断面形状を有する品を生産することがある。テスト面の形状のこの変化によって、渦電流検査の特定の重要な観点が問題になることがある。たとえば、堅固な、可撓性のない渦電流アレイプローブ用いて、一定のリフトオフ（渦電流センサがテスト面より上に置かれる高さ）を維持することは、非常に困難となり得る。同様に、各渦電流センサの軸が、テストされている表面に対して直角に保持されることが重要である。定位置にその要素を保持する渦電流アレイプローブを用いると、様々な形状を有する部品をテストする間、これが達成不可能となり得る。
【０００７】
特許文献１は、これらの問題に対処しようと試みる可撓性のプローブ組立体について述べる。特許文献１のアレイプローブは、可撓性のバンドで互いに固定された複数の独立したテストヘッド（それぞれが少なくとも１つのアレイ要素を収容する）を使用する。２点の連結及び整列用の固定具（「urging mechanism（付勢機構）」と称される）も提供される。
【０００８】
特許文献１の可撓性のアレイプローブは、凸面を検査するという問題に対して妥当な解決法を提供するが、それはいくつかの限界を有する。アレイ内の各要素の運動（回転）の範囲は、可撓性のバンドの剛性によって、及びテストヘッドの間隔によって制限される。プローブの有用な湾曲を達成するためには、アレイ要素が距離を離して配置されるか、複数の要素が各テストヘッドに配置されるかのどちらかでなければならない。どちらの選択肢も、可撓性のアレイプローブの有用性を著しく制限する。特許文献１のプローブ及び整列用固定具も、急な湾曲の表面に沿って直角のコイルの向きを保持することに劣っている。設計上の性質により、各テストヘッドは、それに直接隣接するヘッドに対してある程度の可動性を与えられており、２点整列用固定具は、重要な中央アレイ要素を支持または整列するのに適さない。更に、示された設計は、凸面をテストすることのみに適する。
【０００９】
従って、堅固な要素の配置を維持しながら、大きい度合いの可撓性をもたらす、堅牢で可撓性のあるアレイプローブを提供することが有利であろう。更に、可撓性のアレイプローブがその要素を、テストされる構造体の表面に直角に本質的に整列させ易いことも有利であろう。可撓性のアレイプローブが、様々な断面形状を有するテスト片を測定することの助けになり、一方で、アレイ内のすべての要素に一定の渦電流センサのリフトオフ及び向きを保持することも有利であろう。プローブが、凸面、凹面、及びＳ形状の面を含むがこれに限定されない、複数の湾曲形状に連結する助けになれば、更に有利であろう。
【特許文献１】米国特許第４５４３５２８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示の目的は、従来技術に付随する問題を克服することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示は、所望の回転軸に沿って配置された複数対の枢動機構によって共に連結された、アレイ要素装着用の薄いフィンを備える、新規な可撓性のアレイプローブを導入することによってこれを行う。複数対の枢動機構が、アレイの要素が正確に一次元で回転できるようにし、一方で、要素の堅固な配置を保持し、テストされている表面と直角に要素を本質的に位置合わせする。このようにして、結果として生じる可撓性のアレイプローブは、いかなる機械的な調整も必要なく、テストされる構造体の製造プロセスに直接関係する変化などであるがこれに限定されない、テストされる構造体の断面形状の変化に、十分柔軟に反応するようになる。
【００１２】
従って、本開示の目的は、プローブ要素の堅固な配置を維持しながら、大きい程度の可撓性が可能となる、枢動機構を備えて構築される堅牢で可撓性のあるアレイプローブを提供することである。
【００１３】
また、本開示の目的は、可撓性のアレイプローブが、本質的に、枢動機構の使用を介して、テストされる構造体の表面に直角にその要素を位置合わせすることである。
【００１４】
本開示の更なる目的は、可撓性のアレイプローブが、アレイ内のすべての要素に一定のプローブ要素のリフトオフ及び向きを維持しながら、断面形状の異なるテスト片を測定することの助けになることである。
【００１５】
本開示の更なる目的は、プローブが、凸形状、凹形状、Ｓ形状を含むがこれに限定されない、複数の湾曲形状に連結する助けになることである。
【００１６】
本開示の更なる目的は、可撓性のアレイプローブの位置合わせ用及び連結の方法及び固定具を提供することである。
【００１７】
本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面に関連して下記に与えられる、本発明の以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本開示は、複数組の枢動機構と共に連結された複数の薄いアレイ要素装着用フィン（本明細書では「プローブフィン」と称される）を備え、それによって、プローブフィンに固定されたプローブ要素が、正確に一次元で回転できるようになる、可撓性の渦電流アレイプローブについて述べる。このようにして、任意のサイズ及び形状の可撓性のアレイプローブが実現可能である。使用される異なるタイプ枢動機構の詳細及び可撓性のアレイプローブの構造は、以下に詳細に述べられる。
【００１９】
本開示は特に渦電流アレイプローブについて述べるが、この点には限定されない。実際に、本開示の装置及び方法は、渦電流センサ、圧電センサ要素、磁束漏洩センサ装置などであるがこれに限定されない、任意の表面連結アレイプローブによく適する。
【００２０】
図１Ａ及び図１Ｂは、本開示の好ましい実施形態の組立体を示す。両図は、同じ組み立て工程を異なる角度から示すように意図されている。プローブフィン１０１が、要求されるアレイのサイズ及び形状次第で、プローブ要素ハウジング１０２で適切な位置に固定される。使用される材料及び構築方法に依存して、プローブフィン１０１及びプローブ要素ハウジング１０２が、１つの堅固な部品として製作可能である。図１Ａ及び図１Ｂに示される例示的な可撓性のアレイプローブでは、渦電流センサ要素１０３が、プローブ要素ハウジング１０２の中に固定される。
【００２１】
円筒形のタブ１０４及び嵌合する円筒形のスロット１０６が、プローブフィン１０１の上に鋳造または中に機械加工される。穴が各スロット／タブの対を貫通して開けられ、ワイヤ１０５がその中に引かれる。後の組み立ての段階（図５に示され、以下に詳細に述べられる）において、プローブフィン１０１が共に引っ張られ、ワイヤ１０５が、所望の張力まで引っ張られ、切り取られ、最も外側のプローブフィン１０１に対して封止される。
【００２２】
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、好ましい実施形態は、一対の穴がそれぞれのスロット／タブの対を貫通して開けられ、その結果、一対のワイヤ１０５がそれぞれのスロット／タブを貫通して伸延している様子を示す。しかしながら、本開示はこの態様には限定されない。より多いまたは少ない穴及びワイヤが、用途に要求される可撓性または剛性の程度に依存して使用されてよい。円筒形のタブ１０４及び対応する円筒形のスロット１０６が、図１Ａ及び図１Ｂに示される例示的な可撓性のアレイプローブにおいて用いられるが、本開示はこの点には限定されないことにも留意されたい。実際、タブ及び対応するスロット要素は、球状を含むがこれに限定されない、複数の幾何学形状をとることができる。
【００２３】
図２Ａは、本開示の代替実施形態を示す。この構成は、図１Ａ及び図１Ｂの円筒形のスロット１０６及びタブ１０４がスペーサ要素２０４に置き替えられていること以外は、好ましい実施形態と同一である。このスペーサ要素２０４は、たとえば銅、プラスチック、ゴム、またはカーバイド、並びにポリエーテルエーテルケトン（Polyetheretherketone：業界では一般にＰＥＥＫと称される）及びアセタールなどの自己潤滑材料であるがこれに限定されない、本用途に適する任意の材料から作製可能であり、好ましい実施形態の円筒形のスロット／タブの枢動機構が許す限りのかなり大きい範囲の要素の間隔をもたらすようなサイズにされることが可能である。図２に示されるスペーサ要素２０４は球状であるが、本開示の方法は、この点には限定されない。スペーサ要素２０４は、円筒形、正方形、及び台形などであるがこれに限定されない、複数の幾何学形状をとることができる。図２Ｂは、本開示の代替実施形態を示し、スペーサ要素位置合わせ用スロット２０６がプローブフィン２０１の表面に設けられ、スペーサ要素２０４に位置合わせ用の手段を与えている。このような代替実施形態は、プラスチックまたは銅などであるがこれに限定されない、剛性の材料から作製されるスペーサ要素２０４における使用によく適している。
【００２４】
図３は、本開示の別の代替実施形態を示す。この実施形態では、プローブフィン３０１が、所望の回転軸に沿った取り付け用柱３０５で固定され、リンク要素３０６に固定されている。次に、リンク要素３０６は、鎖組立体３０４を形成するように、柱３０７で共に連結される。この実施形態では、アレイ組立体のそれぞれの側に１つ、一対のこの鎖組立体３０４が用いられる。この実施形態は、非常に堅牢で可撓性のあるアレイプローブをもたらし、また、操作の後にその形状を保持する可撓性のアレイプローブを作るのに使用可能であって、この２つの特徴が、手動検査工程に大きな利点となり得る。
【００２５】
図３に示される例示的な可撓性のアレイプローブは、プローブフィン３０１をリンク要素３０６に固定する取り付け用柱３０５を示すが、本開示は、この点には限定されないことに留意されたい。実際、個々のリンク要素３０６が、それが固定されている個々のプローブフィンに対して回転することができないようになっている限り、前記リンク要素３０６を前記プローブフィン３０１に固定するのに、エポキシ、取り付けネジ、及び複数の支持ポストシステムを含むがこれに限定されない、複数の固定方法が使用可能である。
【００２６】
図４は、第３の代替実施形態を示し、それぞれのプローブフィン４０１が、複数のプローブ要素ハウジング４０２、及び結果的にプローブ要素４０３で固定される。図４は、好ましい実施形態で用いられる円筒形のタブ／スロット枢動機構を示しているが、この実施形態は、この点には限定されない。実際、３つの枢動機構（円筒形のスロット／タブ、スペーサボール、または鎖）のいずれも、この複数プローブ要素ハウジングの技術とともに使用可能である。
【００２７】
図５は、本開示の好ましい実施形態を用いて構築された、完全に組み立てられた可撓性のアレイプローブを示す。複数のプローブフィン５０１が、図１に示されるタブ／スロット枢動機構を用いて一つにされ、図１にやはり示される複数対のワイヤを用いて共に保持される。最終的な製品にするには、ワイヤが所望の張力まで引っ張られ、切り取られて、次に、エポキシ５０４を用いて所定位置に固定される。エポキシ５０４がこの図及び以下の図に示されているが、クランプ、クリップ、取り付けネジ、及び停止スリーブを含むがこれに限定されない、他の固定方法が用いられてもよい。カーバイドなどであるがこれに限定されない硬質の低摩耗材料からなる摩擦シュー５０５が、プローブを保護し、プローブの寿命を延ばすために、可撓性のアレイプローブの嵌合面に加えられてもよい。
【００２８】
この組立体内において、プローブ要素ハウジング５０２が、正確に一次元において可撓性のある堅固な列へとまとめられる。図５に示される（及び多くの他の図に用いられる）例示的なプローブは３×５アレイプローブであるが、任意の寸法のアレイプローブが、本開示の方法を用いて実現可能である。
【００２９】
図６は、凸面６０２に連結された本開示の可撓性のアレイプローブ６０１を示す。図７は、凹面７０２に連結された本開示の可撓性のアレイプローブ７０１を示す。どちらの場合も、アレイプローブ（６０１及び７０１）は、テストされる輪郭構造体（６０２及び７０２）の形状に一致し、その要素を、一定のリフトオフを有して、テストされる構造体の表面に対して直角に向けている。枢動機構（図１Ａ及び図１Ｂの円筒形のタブ１０４及びスロット１０６、図２のスペーサボール２０４、または図３の鎖構造体３０４）が所定位置にある状態で、それぞれのプローブフィンが、それに直接隣接するプローブフィンによって正しい位置まで引っ張られ、プローブ構造体６０１及び７０１の全体を、テストされる構造体６０２及び７０２の表面形状に本質的に従わせる。
【００３０】
本開示の好ましい実施形態は、プローブハウジング要素を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことに留意されたい。実際に、本開示の方法は、プローブ要素がプローフィンに直接固定される、可撓性のアレイプローブを実現するために使用可能である。
【００３１】
図８は、本開示の可撓性のアレイプローブを用いた使用に適する位置合わせ用及び連結用の固定具を示す。可撓性のアレイプローブ８０１が、取り付け用フレーム８０３によって、テストされる輪郭構造体８０２に連結される。調整可能な柱８０６と固定された柱８０７とが、テストされる輪郭構造体８０２に対して、可撓性のアレイプローブ８０１の端点を固定する。テストされる構造体の形状に近似するように構成された押圧機構８０４が、重要な測定点において、調整可能な柱８０５に取り付けられる。押圧機構８０４の接触面８０８は、可撓性のアレイプローブ８０１を適度に知られている形状に保持する隆起した接触面をもたらすように、プラスチックまたは鋼などであるがこれに限定されない硬質材料、あるいは可撓性のアレイプローブ８０１がテスト構造体のより広い列に従うように、ゴムまたはシリコーンなどであるがこれに限定されないエラストマー性材料のいずれかで作製可能である。
【００３２】
位置合わせポスト８０６及び８０５は、二次元で調整可能であり、可撓性のアレイプローブ８０１を広範囲の表面のサイズ及び形状に合わせるのに使用可能である。押圧機構８０４はまた、テストされる構造体８０２に適合させるために、凸状または凹状の湾曲、平坦な楔形、または複雑なＳ形状などであるがこれに限定されない、任意の形状に構築されることが可能であり、また、用途によって要求される多さまたは少なさの可撓性のアレイプローブ８０１の要素と直接連結できるように、任意のサイズに作製されることが可能である。
【００３３】
プローブと位置合わせ用及び連結用の固定具とを一緒にした構造体全体が、大型の自動化されたテストシステムに取り付けられること、または生産ライン上に据えつけられることが可能になるように、取り付け用バー８１０及び８１１が設けられる。
【００３４】
図８に示される位置合わせ用及び連結用の固定具は、テストされる輪郭構造体８０２に対して可撓性のアレイプローブ８０１を正確に連結するために押圧機構８０４を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことに留意されたい。実際、多くの検査作業においては、可撓性のアレイプローブ８０１は、位置合わせポスト８０６及び８０７を介して付与される力だけによって、テストされる輪郭構造体８０２に十分に連結されるであろう。そのような検査作業においては、押圧機構８０４などの連結用構造体は不必要であり、従って、位置合わせ用及び連結用の固定具には含まれないであろう。
【００３５】
図８に示される例示的な位置合わせ用及び連結用の固定具は、Ｌ状の取り付け用フレーム８０３を使用するが、本開示の方法は、この点には限定されないことにも留意されたい。例示的な取り付け用フレーム８０３は、本開示の可撓性のアレイプローブを丸形のバー構造体、すなわち、湾曲した検査領域の両側に、他方に対してそれぞれ直角である平坦面を有する構造体に連結することによく適するが、管またはレールなどであるがこれに限定されない他のタイプの構造体に、本開示の可撓性のアレイプローブを効果的に連結するために、他の形状の取り付け用のフレームが使用可能であろうことを、当業者には理解されたい。
【００３６】
発明者らは、位置合わせ用及び連結用の固定具も企図し、テストされる構造体８０２に用いられる際に、可撓性のアレイプローブが一定の張力の下に留まるように、位置合わせポスト８０５及び８０７は、位置合わせ用トラック８０９内にばね付勢されている。
【００３７】
図９は、スポット検査または他の任意の非自動化検査に適する、テストされる強磁性輪郭構造体９０２に対して可撓性のアレイプローブ９０１を位置合わせ用及び連結する、より単純な方法を示す。複数の位置合わせ用磁石９０３が、個々のプローブフィンに取り付けられ、可撓性のアレイプローブ９０１全体を所定位置に保持するのに用いられる。このタイプの位置合わせ方法を使用することにより、可撓性のアレイプローブ９０１は、テスト片の上の異なる位置に容易かつ迅速に動かされること、及び検査中に手で調整されることが可能である。図９は、最も外側の２つのプローブフィンのみに取り付けられた位置合わせ用磁石９０３を示すが、各プローブフィンがそれ自体の組の位置合わせ用磁石９０３で固定された実施形態を含む、より多くの位置合わせ磁石９０３が、この用途の必要条件に依存して使用可能であることに留意されたい。
【００３８】
図１０は、本開示によって説明される、丸みを付けられた正方形の断面を有するビレット１００２の回りの所定位置に取り付けられた複数の可撓性のアレイプローブ１００１を示す。このようにして、本発明の可撓性のアレイプローブは、複雑な部品の完全な適用範囲をもたらすように、大型のテストシステムの一部として使用することができる。
【００３９】
図１１は、プローブフィン１１０１を互いに連結する１つまたは複数のワイヤ１１０６の張力を組み立ての後に調整することができる、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す切欠組立図である。このようにして、検査作業の効果及び精度に悪影響を与え得る、ワイヤ張力におけるライフサイクルの変化を、プローブを分解することなく容易に修正することができる。
【００４０】
第１ワイヤ固定要素１１０８が、ワイヤ１１０６の第１端部を第１プローブフィン１１０１ａに固定する。次に、ワイヤ１１０６が、プローブフィン１１０１及びスペーサ要素１１０２のそれぞれを貫通して引かれ、第２ワイヤ固定要素１１０５が、ワイヤ１１０６の第２端部を張力調整ネジ１１０３の端部に固定する。張力調整ネジ１１０３が、ハウジング要素１１０７内のネジ付きスロット１１０４の中に固定される。次に、ハウジング要素１１０７が、最終プローブフィン１１０１ｂに対して更に固定される。ネジ付きスロット１１０４内で張力調整ネジ１１０３を操作することによって、ワイヤ１１０６の張力が調整可能であり、所与の検査作業に最適であるように、本開示の可撓性のアレイプローブの柔軟性を維持するための手段を操作者に提供する。
【００４１】
図５の議論において前述されたように、固定要素１１０５及び１１０８は、検査作業の必要性に応じて複数の形式をとることができる。この形式は、エポキシ、クランプ、クリップ、取り付けネジ、及び停止スリーブを含むが、これに限定されない。更に、図１１に示される切欠組立図は、説明を容易にするために、単一のワイヤ１１０６及び単一の張力調整ネジ１１０３を表すが、本開示の方法は、この点には限定されない。実際、ほとんどの可撓性のアレイプローブ組立体に、複数のこのようなワイヤ及び調整要素が、おそらく使用されるであろう。
【００４２】
図１１の例示的なプローブは、プローブフィン１１０１ｂに固定される別の要素として、張力ネジのハウジング要素１１０７を示すが、本開示の方法は、この点には限定されないことにも留意されたい。実際、本開示の方法の多くの実用的な用途においては、このようなハウジング要素はプローブフィン１１０１ｂに一体化されるであろう。
【００４３】
図１２は、本開示の方法によって構築された、可撓性のアレイプローブの単一ワイヤの組み立て技術を示す切欠組立図である。単一の長いワイヤ１２０３が、各プローブフィン１２０１の中の複数の穴１２０２を貫通して、複数のプローブフィン１２０１を通って引かれる。前記長いワイヤ１２０３は、複数のプローブフィンを共に効果的に引くように、複数回、各々のプローブフィンを貫通して通される。
【００４４】
本発明は、本発明の特定の実施形態に関して説明されてきたが、多くの他の変形例及び修正例並びに他の用途が、当業者には明らかとなろう。従って本発明は、本明細書の特定の開示によって限定されるべきものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１Ａ】円筒形のタブ／スロット枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図１Ｂ】円筒形のタブ／スロット枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図２Ａ】スペーサ要素枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図２Ｂ】スペーサ要素位置合わせ用スロットを備えたスペーサ要素枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図３】チェーン枢動機構を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの組立体を示す斜視図である。
【図４】プローブフィンごとに複数のプローブ要素ハウジングを使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す斜視図である。
【図５】本開示の完全に組み立てられた可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図６】凸面に当てられている、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図７】凹面に当てられている、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図８】位置合わせ用及び連結用の固定具の中に取り付けられた、本開示の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図９】テストされる構造体に連結及び位置合わせするために、取り付けられた支持磁石を使用する、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す斜視図である。
【図１０】大型のテストシステムの中に配置された、本開示によって説明された複数の可撓性のアレイプローブを示す斜視図である。
【図１１】プローブ内の可撓性の度合いが組み立て後に調整可能である、本開示の可撓性のアレイプローブの代替実施形態を示す切欠組立図である。
【図１２】本開示の可撓性のアレイプローブの単ワイヤの組み立て法を示す切欠組立図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１ プローブフィン
１０２ プローブ要素ハウジング
１０３ 渦電流センサ要素
１０４ タブ
１０５ ワイヤ
１０６ スロット
２０１ プローブフィン
２０４ スペーサ要素
２０６ スペーサ要素位置合わせ用スロット
３０１ プローブフィン
３０４ 鎖組立体
３０５ 取り付け用柱
３０６ リンク要素
３０７ 柱
４０１ プローブフィン
４０２ プローブ要素ハウジング
４０３ プローブ要素
５０１ プローブフィン
５０２ プローブ要素ハウジング
５０４ エポキシ
５０５ 摩擦シュー
６０１ 可撓性のアレイプローブ
６０２ 凸面
７０１ 可撓性のアレイプローブ
７０２ 凹面
８０１ 可撓性のアレイプローブ
８０２ 輪郭構造体
８０３ 取り付け用フレーム
８０４ 押圧機構
８０５ 調整可能な柱
８０６ 調整可能な柱
８０７ 固定された柱
８０８ 接触面
８１０ 取り付け用バー
８１１ 取り付け用バー
９０１ 可撓性のアレイプローブ
９０２ 強磁性輪郭構造体
９０３ 位置合わせ用磁石
１００１ 可撓性のアレイプローブ
１００２ ビレット
１１０１ プローブフィン
１１０２ スペーサ要素
１１０３ 張力調整ネジ
１１０４ ネジ付きスロット
１１０５ 第２ワイヤ固定要素
１１０６ ワイヤ
１１０７ ハウジング要素
１１０８ 第１ワイヤ固定要素
１２０１ プローブフィン
１２０２ 穴
１２０３ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非破壊検査の作業において使用する可撓性のアレイプローブであって、
第１プローブフィン及び最終プローブフィンを含む複数のプローブフィンと、
複数のプローブ要素であって、前記複数のプローブフィンのうちの１つにそれぞれが固定される複数のプローブ要素と、
前記プローブフィンのそれぞれの間に位置する複数の枢動機構と、
第１端部及び第２端部を有し、前記複数のプローブフィンを貫通して引かれる少なくとも１つのワイヤ要素と、
少なくとも１つのプローブフィンに、各ワイヤ要素の前記第１端部を固定する少なくとも１つの固定要素と、
少なくとも１つのプローブフィンに、各ワイヤ要素の前記第２端部を固定する少なくとも１つの固定要素と、
を備えるプローブ。
【請求項２】
前記ワイヤ要素が前記プローブフィンを貫通して引かれることが可能になるように、少なくとも１つの穴が各プローブフィンを貫通して形成される、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３】
前記ワイヤ要素も、前記複数の枢動機構を貫通して引かれる、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項４】
前記ワイヤ要素が前記枢動機構を貫通して引かれることが可能になるように、少なくとも１つの穴が各枢動機構を貫通して形成される、請求項３に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項５】
前記枢動機構がスペーサ要素である、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項６】
前記スペーサ要素が、銅、プラスチック、ゴム、カーバイド、青銅、ポリエーテルエーテルケトン、及びアセタールからなる材料の群から作製される、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項７】
前記スペーサ要素が、自己潤滑材料から作製される、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項８】
スペーサ要素位置合わせ用のスロットが、前記プローブフィンの上に設けられる、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項９】
前記枢動機構が、前記複数のプローブフィンにタブ状及びスロット状に成形された、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１０】
前記枢動機構が、前記複数のプローブフィンの中にタブ状及びスロット状に機械加工された、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１１】
前記固定要素のうちの少なくとも１つが、前記ワイヤ要素のうちの少なくとも１つにおける張力を調整する手段を含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１２】
前記張力を調整する手段が、前記ワイヤ要素のうちの少なくとも１つに固定された張力調整ネジを含む、請求項１１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１３】
前記プローブ要素が、プローブハウジング内に固定される、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１４】
前記プローブ要素が渦電流センサである、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１５】
前記プローブ要素が圧電センサ要素である、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１６】
前記プローブ要素が磁束漏洩センサである、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１７】
前記プローブフィンの少なくとも１つの表面に固定された摩耗要素を更に備えた、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１８】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、フレーム要素、及び前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに固定された複数の位置合わせポストを含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１９】
前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つが、長さ調整可能である、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２０】
前記可撓性のアレイプローブに一定の張力を維持するように、前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つがばね付勢されている、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２１】
前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに連結力を与える押圧機構を更に備えた、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２２】
前記押圧機構が、テストされる湾曲面に対応する幾何学形状をとる、請求項２１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２３】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、前記プローブフィンのうちの少なくとも１つから延在する複数の支持ポストと、該支持ポストのうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの位置合わせ用磁石とを含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２４】
第１プローブフィン及び最終プローブフィンを含む複数のプローブフィンと、
複数のプローブ要素であって、前記複数のプローブフィンのうちの１つにそれぞれが固定される複数のプローブ要素と、
少なくとも１つの鎖組立体を形成するよう共に連結された、前記複数のプローブフィンに固定された複数の剛性のリンク要素とを備えた、非破壊検査の作業で用いられる可撓性のアレイプローブ。
【請求項２５】
個々の前記リンク要素が、個々の各リンク要素が取り付けられる前記プローブフィンに対して回転できないように固定される、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２６】
配置されたときに前記アレイプローブがその形状を保持しやすいように、鎖組立体が剛性である、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２７】
前記プローブ要素がプローブハウジング内に固定された、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２８】
前記プローブ要素が渦電流センサである、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２９】
前記プローブ要素が圧電センサ要素である、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３０】
前記プローブ要素が磁束漏洩センサである、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３１】
前記プローブフィンの少なくとも１つの表面に固定された摩耗要素を更に備えた、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３２】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、フレーム要素、及び前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに固定された複数の位置合わせポストを含む、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３３】
前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つが長さ調整可能である、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３４】
前記可撓性アレイプローブに一定の張力を維持するように、前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つがばね付勢されている、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３５】
前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに連結力を与える押圧機構を更に備えた、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３６】
前記押圧機構が、テストされる湾曲面に対応する幾何学形状をとる、請求項３５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３７】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、前記プローブフィンのうちの少なくとも１つから延在する複数の支持ポストと、該支持ポストのうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの位置合わせ用磁石とを含む、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１】
非破壊検査の作業において使用する可撓性のアレイプローブであって、
第１プローブフィン及び最終プローブフィンを含む複数のプローブフィンと、
複数のプローブ要素であって、前記複数のプローブフィンのうちの１つにそれぞれが固定される複数のプローブ要素と、
前記プローブフィンのそれぞれの間に位置する複数の枢動機構と、
第１端部及び第２端部を有し、前記複数のプローブフィンを貫通して引かれる少なくとも１つのワイヤ要素と、
少なくとも１つのプローブフィンに、各ワイヤ要素の前記第１端部を固定する少なくとも１つの固定要素と、
少なくとも１つのプローブフィンに、各ワイヤ要素の前記第２端部を固定する少なくとも１つの固定要素と、
を備えるプローブ。
【請求項２】
前記ワイヤ要素が前記プローブフィンを貫通して引かれることが可能になるように、少なくとも１つの穴が各プローブフィンを貫通して形成される、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３】
前記ワイヤ要素も、前記複数の枢動機構を貫通して引かれる、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項４】
前記ワイヤ要素が前記枢動機構を貫通して引かれることが可能になるように、少なくとも１つの穴が各枢動機構を貫通して形成される、請求項３に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項５】
前記枢動機構がスペーサ要素である、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項６】
前記スペーサ要素が、銅、プラスチック、ゴム、カーバイド、青銅、ポリエーテルエーテルケトン、及びアセタールからなる材料の群から作製される、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項７】
前記スペーサ要素が、自己潤滑材料から作製される、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項８】
スペーサ要素位置合わせ用のスロットが、前記プローブフィンの上に設けられる、請求項５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項９】
前記枢動機構が、前記複数のプローブフィンにタブ状及びスロット状に成形された、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１０】
前記枢動機構が、前記複数のプローブフィンの中にタブ状及びスロット状に機械加工された、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１１】
前記固定要素のうちの少なくとも１つが、前記ワイヤ要素のうちの少なくとも１つにおける張力を調整する手段を含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１２】
前記張力を調整する手段が、前記ワイヤ要素のうちの少なくとも１つに固定された張力調整ネジを含む、請求項１１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１３】
前記プローブ要素が、プローブハウジング内に固定される、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１４】
前記プローブ要素が渦電流センサである、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１５】
前記プローブ要素が圧電センサ要素である、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１６】
前記プローブ要素が磁束漏洩センサである、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１７】
前記プローブフィンの少なくとも１つの表面に固定された摩耗要素を更に備えた、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１８】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、フレーム要素、及び前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに固定された複数の位置合わせポストを含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項１９】
前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つが、長さ調整可能である、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２０】
前記可撓性のアレイプローブに一定の張力を維持するように、前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つがばね付勢されている、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２１】
前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに連結力を与える押圧機構を更に備えた、請求項１８に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２２】
前記押圧機構が、テストされる湾曲面に対応する幾何学形状をとる、請求項２１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２３】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、前記プローブフィンのうちの少なくとも１つから延在する複数の支持ポストと、該支持ポストのうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの位置合わせ用磁石とを含む、請求項１に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２４】
第１プローブフィン及び最終プローブフィンを含む複数のプローブフィンと、
複数のプローブ要素であって、前記複数のプローブフィンのうちの１つにそれぞれが固定される複数のプローブ要素と、
少なくとも１つの鎖組立体を形成するよう共に連結された、前記複数のプローブフィンに固定された複数の剛性のリンク要素とを備えた、非破壊検査の作業で用いられる可撓性のアレイプローブ。
【請求項２５】
個々の前記リンク要素が、個々の各リンク要素が取り付けられる前記プローブフィンに対して回転できないように固定される、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２６】
配置されたときに前記アレイプローブがその形状を保持しやすいように、鎖組立体が剛性である、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２７】
前記プローブ要素がプローブハウジング内に固定された、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２８】
前記プローブ要素が渦電流センサである、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項２９】
前記プローブ要素が圧電センサ要素である、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３０】
前記プローブ要素が磁束漏洩センサである、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３１】
前記プローブフィンの少なくとも１つの表面に固定された摩耗要素を更に備えた、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３２】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、フレーム要素、及び前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに固定された複数の位置合わせポストを含む、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３３】
前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つが長さ調整可能である、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３４】
前記可撓性アレイプローブに一定の張力を維持するように、前記位置合わせポストのうちの少なくとも１つがばね付勢されている、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３５】
前記プローブフィンのうちの少なくとも１つに連結力を与える押圧機構を更に備えた、請求項３２に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３６】
前記押圧機構が、テストされる湾曲面に対応する幾何学形状をとる、請求項３５に記載の可撓性のアレイプローブ。
【請求項３７】
位置合わせ用及び連結用の構造体を更に備え、該構造体が、前記プローブフィンのうちの少なくとも１つから延在する複数の支持ポストと、該支持ポストのうちの少なくとも１つに固定された少なくとも１つの位置合わせ用磁石とを含む、請求項２４に記載の可撓性のアレイプローブ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−２８６７９８（Ｐ２００８−２８６７９８Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００８−１３３６６５（Ｐ２００８−１３３６６５）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（５０８１０３５３９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３３６６５（Ｐ２００８−１３３６６５）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【出願人】（５０８１０３５３９）
【Ｆターム（参考）】
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