磁気ばねバランス式ストリンガプローブを備える非破壊検査装置
内部開口部を有する構造を検査する非破壊検査装置および方法であり、非破壊検査装置は、複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを備え、各外部プローブユニット壁は、対応する構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットは、第１外部プローブ部材と、そして第２外部プローブ部材とを含み、第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材は、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により、互いに対して磁気結合し；検査装置はさらに、第２外部プローブユニット部材を、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により第１外部プローブユニット部材との第２外部プローブユニット部材の磁気結合が強くなる方向に押しやるように配置される磁気天秤を備える。さらに開示されるのは、外部ユニットおよびトランスヂューサに磁気吸着されて、構造を非破壊探傷する内部プローブユニットである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、構造を検査する装置および方法に関するものであり、特にストリンガのような構造のうちの接近が困難な形状部を非破壊探傷する装置および構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造の非破壊検査（ＮＤＩ）では、構造を、構造を傷付けることなく、または構造の大規模な解体を必要とすることなく全て検査する。非破壊検査では通常、検査対象部品の取り外しに関連するスケジュール、労力、およびコストを回避するだけでなく、構造を損傷する可能性を回避することが好ましい。非破壊検査は、構造の外部および／または内部を全て検査する必要がある多くの応用分野において有利である。例えば、非破壊検査は、航空機産業において広く使用されて、航空機構造を、構造に対する全ての種類の内部または外部ダメージに関して、または構造の欠陥に関して検査する。ＮＤＩはまた、航空機の構造部品の初期製造に使用される。ＮＤＩを使用して、プロセス上の問題が、部品を組み立てる場合に、または可能性のある異種材料が部品の内部に取り込まれている場合に、生じていなかったことを確認する。検査は、構造の製造中に、そして／または一旦、構造が使用に供されると行うことができる。例えば、検査では、構造の完全性および適合性を立証することにより、構造が製造に継続して使用され、そして将来に亘って継続して使用に供されるようにする必要がある。しかしながら、内部表面にまで接近することは、多くの場合、難しく、または不可能であり、部品を航空機から検査のために取り外すように、解体せざるを得なくなる。
【０００３】
日常的に非破壊探傷される構造の中でもとりわけ、複合材サンドイッチ構造体のような複合材構造、および炭素繊維強化材料およびグラファイトエポキシ（Ｇｒ／Ｅｐ）材料により形成されるハット型ストリンガまたはハット型スティフナー、および同時硬化または同時接合ハット型ストリンガのような他の接着剤接合パネルおよびアセンブリを挙げることができる。この点に関して、複合材構造は、エンジニアリング品質が高く、設計フレキシビリティがあり、そして剛性対重量比のように重量が軽いために、航空機産業全体に亘って広く使用されている。このようなことから、複合材構造を検査して亀裂、ボイド、または空隙のような全ての欠陥を特定することが望ましい場合が非常に多く、これらの欠陥は、複合材構造の性能に悪影響を及ぼす。
【０００４】
種々の種類のセンサを使用して非破壊検査を実施することができる。１つ以上のセンサを検査対象の構造の一部の上を移動させることができ、そしてこれらのセンサは、構造に関するデータを受信することができる。例えば、パルスエコー（ｐｕｌｓｅ−ｅｃｈｏ：ＰＥ）センサ、透過（ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＴＴ）型センサ、またはせん断波センサを使用して、例えば構造内の厚さ計測、層状欠陥および空隙の検出、異種材料検出、および／または亀裂検出に関する超音波データを取得することができる。共振パルスエコーセンサまたは機械インピーダンスセンサを使用して、構造の接着剤接合ラインに見られるようなボイドまたは空隙の存在を通知することができる。航空機構造の高分解能検査は、検査対象の部品または構造の平面画像を供給するために半自動超音波探傷装置（ＵＴ）を使用して広く実施されている。例えば、固体ラミネートは、片側パルスエコー超音波（ｐｕｌｓｅ ｅｃｈｏ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ：ＰＥＵ）探傷を使用して検査することができ、そして複合材サンドイッチ構造体は、両側透過型超音波（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ：ＴＴＵ）探傷を使用して検査することができる。パルスエコー超音波（ＰＥＵ）探傷では、超音波トランスデューサのような超音波センサは、検査対象の構造の１つの表面に隣接して、または表面の近傍に配置される。例えば、ＰＥＵトランスデューサは超音波信号を検査対象の構造に送信し、そして構造からの超音波信号の反射を受信する。透過型超音波検査では、トランスデューサのような一対の超音波センサ、またはトランスデューサ／受信機ペアは、他方に対向し、かつ構造の両側に接触するように配置される。超音波信号は、トランスデューサのうちの少なくとも一方のトランスデューサから送信され、構造を通って伝搬し、そして他方のトランスデューサによって受信される。ＰＥＵトランスデューサおよびＴＴＵトランスデューサのようなセンサによって取得されるデータは通常、処理素子によって処理され、そして処理データは、ユーザにディスプレイを介して提示される。データ取得ボードおよびデータ処理ソフトウェアを使用して、検査データを収集し、そして表示して、例えばデータをコンピュータモニタに、ハット型ストリンガのような検査対象の構造の画像表示として、検査の対応色および／またはグラフィカルデータを付して表示することにより、有資格検査者による分析を可能にする。
【０００５】
非破壊検査は、技術者が手動で行うことができ、これらの技術者が通常、適切なセンサを構造の上を移動させる。手動走査では、熟練技術者が、センサを、検査を必要とする構造の全ての部分の上を移動させる必要がある。手動走査では通常、技術者が、センサを左右に、１つの方向に繰り返し移動させると同時に、センサを、別の方向にインデックス移動させる。さらに、センサは通常、位置情報を取得データに関連付けることがないので、構造を手動で走査している同じ技術者がさらに、構造を走査しながらセンサディスプレイを見つめて、在るとした場合の欠陥が構造内に位置している箇所を確認する必要がある。したがって、検査の品質は、センサの運動に関してのみならず、表示データを解釈する際の技術者の注意力に関する技術者の技能に依存するところが大きい。このように、構造に対する手動走査は、長時間を要し、多大な労力を要し、そしてヒューマンエラーを伴い易い。
【０００６】
半自動検査システムも開発されている。例えば、モバイル型自動スキャナ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｃａｎｎｅｒ：ＭＡＵＳ（登録商標））システムは可動式走査型システムであり、この可動式走査型システムは普通、固定フレームと、そして通常、超音波検査に適合させている１つ以上の自動走査ヘッドと、を用いる。ＭＡＵＳシステムは、パルスエコーセンサ、せん断波センサ、および透過型センサを用いて利用することができる。固定フレームは、検査対象の構造の表面に、真空吸着カップ、磁石、または同様の取り付け方法によって取り付けることができる。より小型のＭＡＵＳ［ＭｉｎｉＭＡＵＳ］システムは、技術者が構造の表面の上を手動で移動させる携帯型ユニットとすることができる。
【０００７】
自動検査システムも開発されている。例えば、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（自動超音波走査システム：ＡＵＳＳ（登録商標））システムは、複雑な機械走査システムであり、この機械走査システムは、透過型超音波検査を用いることができる。ＡＵＳＳシステムは、パルスエコー検査、および２周波数同時検査を実施することもできる。ＡＵＳＳシステムは、ロボット制御プローブアームを有し、これらのロボット制御プローブアームは、検査を受けている構造の対向表面の近くでＴＴＵ検査を行うように配置することができ、この場合、一方のプローブアームで超音波送信機を、構造の一方の表面に沿って移動させ、そしてプローブアームに対応するようにして、他方のプローブアームで、超音波受信機を、構造の反対側の表面に沿って移動させる。超音波送信機および超音波受信機を、互いに対して、かつ検査を受けている構造に対して正しい位置に、かつ間隔で保持するために、従来の自動検査システムは、複雑な位置決めシステムを有することができ、この位置決めシステムは、ＡＵＳＳ−Ｘシステムが１０軸のモーションコントロールを実行するように、多軸のモーションコントロールを可能にする。しかしながら、自動検査システムおよび同様のロボットは、途方もなく高価になってしまう。さらに、センサの向き、および間隔を構造に対して、そして互いに対して調整してＴＴＵ検査を行うことは、屈曲構造およびハット型ストリンガの検査のように、構造が非平坦形状を有することに起因して非常に難しい。また、ＡＵＳＳ−Ｘシステムのような従来の自動走査システムは、構造の両側に接近する必要があり、この状況は、少なくとも幾つかの環境においては、不可能ではないとしても、特に非常に大型の構造、または小型の構造の場合に問題になってくる。さらに、走査システムは、最大数平方メートルの限定領域しか検査できない。検査を必要とする構造への、そして特定の形状部への接近可能性もまた、考慮に入れなければならない重要事項である。接近がこのように困難になることにより、手動検査または自動検査が可能ではなくなる。例えば、航空機の胴体のハット型ストリンガの内部を検査するために、内部への接近が困難になり、特に端部から遠く離れた場所からの接近が困難になる。
【０００８】
前述の背景技術の節における説明は、特許文献１（米国特許第７，２４９，５１２号）および特許文献２（米国特許第７，２６３，８８９号）に依拠している。特許文献３（米国特許第７，２３１，８２６号）および特許文献４（米国特許第６，７２２，２０２号）も参照されたく、これらの特許文献には、例えば支持部材として形成されて、航空機翼および胴体のような構造物に用いられるハット型ストリンガによって取り囲まれる或る長さの内部スペースを有するように形成される構造を非破壊検査する種々の装置および方法が記載されている。このような非破壊検査（ＮＤＩ）プローブは、１つの構造の表面のうちの１つ以上の表面、すなわち上部壁面および底部壁面、または側部壁面の近傍に配置される超音波トランスデューサのような検出素子であった。このようなプローブのトランスデューサ（）は多くの場合、構造壁面の反対側のトランスデューサと相互作用する必要があるので、ハット型ストリンガのような構造の外部の外部プローブアセンブリと磁気結合するプローブを保持する内部トランスデューサは、外部プローブと一緒に移動する。磁気結合は、これらのプローブの一方、または両方に位置する蝶番連結コーナー具、または自在コーナー具とともに、これらのプローブの一方、または両方の位置、形状、構成、および／または位置整合状態を、ハット型ストリンガの種々の形状、サイズ、および構成に関連するハット型ストリンガの変化に応じて再適正化するために利用されるものとして知られている。
【０００９】
磁気結合は、内部ホルダープローブ部材および外部トランスデューサ固定プローブアセンブリユニットに設けられる対向する磁石の間の距離に対する感度が非常に高い。したがって、従来のシステムは、内部プローブアセンブリおよび外部プローブアセンブリの形状、および／または内部プローブの幅の調整を可能にすることにより、プローブ側壁を、構造の内部および外部それぞれの壁のそれぞれの表面に接触するほど近くに保持しようとする。しかしながら、磁気結合が解除される可能性があり、例えば検査を、磁気的に再結合した内部プローブおよび外部アセンブリと再度、磁気的に再結合させた状態で、再度実施する必要がある。この現象に対する主要な寄与要素は、構造の表面粗さ、および／または表面不規則性である。内部プローブおよび外部トランスデューサ固定アセンブリに設けられる結合磁石の間の磁気結合力は、これらの磁石を隔てる距離の比較的小さな増加に対して著しく低下する。
【発明の概要】
【００１０】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査する非破壊検査装置および方法が開示され、非破壊検査装置は、複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを備えることができ、各外部プローブユニット壁は、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットは、第１外部プローブ部材と、そして第２外部プローブ部材とを含み、第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材は、互いに対して磁気結合することにより、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を、構造の各外側表面の近くに、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により押しやり、検査装置はさらに、第２外部プローブユニット部材を、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により第１外部プローブユニット部材との第２外部プローブユニット部材の磁気結合が強くなる方向に押しやるように配置される磁気天秤を備えることができる。装置はさらに、複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを備えることができ、各内部プローブユニット壁は、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有し；そして内部プローブユニットは、構造を介して外部プローブユニットに、内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により磁気結合して、構造の内側部分を通るように、外部プローブユニットと一緒に移動する。内部プローブユニットは、第１内部プローブユニット部材と、そして第２内部プローブユニット部材とを含むことができ、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方は、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方と、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により磁気結合して、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を、構造の一つの壁の近くに保持する。第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材は、第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により引き離すことができる。
【００１１】
装置は、磁気天秤ガイドロッドを備えることができ、磁気天秤ガイドロッドは、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第２外部プローブユニット部材の移動を第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間で誘導する。装置は、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方を備えることができ、少なくとも一方の外部プローブユニット部材に、非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する。
【００１２】
本開示はさらに、外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査する方法を提供し、方法は：複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを提供し、各外部プローブユニット壁は、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットは、第１外部プローブ部材と、そして第２外部プローブ部材と、を含み、第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材は、互いに対して磁気結合することにより、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を構造の各外側表面の近くに、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により押しやり、そして第２外部プローブユニット部材を、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により第１外部プローブユニット部材との第２外部プローブユニット部材の磁気結合が強くなる方向に押しやるように配置される磁気天秤を提供するステップと；複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを提供するステップであって、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有する、提供するステップと；内部プローブユニットを、構造を介して外部プローブユニットに、内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に移動させるステップと；そしてプローブが構造に沿って移動するときに、検査信号を構造に送信し、そして検査信号を構造から受信するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の外部プローブアセンブリ部分の分解斜視図を示している。
【図２】図２は、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の内部プローブアセンブリ部分の分解斜視図を示している。
【図３】図３は、図１の外部プローブアセンブリの上面図を示している。
【図４】図４は、検査対象の構造の外側部分に部分的に嵌合する外部プローブアセンブリを示している。
【図５】図５は、検査対象の構造の内部に部分的に挿入される内部プローブアセンブリを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、ＮＤＩ装置が、ハット型ストリンガ構造支持部材のような検査対象の構造に沿って移動するときの、内部プローブアセンブリおよび外部プローブアセンブリの吸着磁力結合を反発磁力でバランスをとった、または緩和した状態を実現することができる。
【００１５】
図１を参照するに、一例として、非破壊検査（「ＮＤＩ」）システムの外部プローブアセンブリ部分１０が図示されており、この外部プローブアセンブリ部分１０を検査システムの内部プローブアセンブリ１４（図２に示す）と一緒に利用することにより、ハット型ストリンガ構造支持部材（以下、簡便に「ハット型ストリンガ（ｈａｔ ｓｔｒｉｎｇｅｒｓ）」と総称する）のような、或る長さの閉鎖空間を画定する壁を有する構造の非破壊検査を実施することができる。
【００１６】
外部プローブアセンブリ１０は、第１側方部材２０を有することができ、この場合、外部プローブ固定部分２２が、プローブ固定基台２３およびプローブ固定側壁２４を有している。側壁２４は、内部接触面２６を有することができ、この内部接触面２６に、車輪軸受（図示せず）を取り付けて、ハット型ストリンガの外部側壁面に沿ったプローブ固定具の移動を容易にすることができる。
【００１７】
固定具部分２０は、磁石ハウジングブラケットアーム３０と磁石ハウジングブラケットアーム３２との間に取り付けられる磁石ハウジング２８を有することができる。磁石ハウジングは、ギャップ調整延出部３４を有することができ、このギャップ調整延出部３４を貫通するように、ネジ切りギャップ調整ネジ穴３６を形成することができ、このネジ穴３６に、ギャップ調整ネジ３８が螺合する。磁石ハウジング２８は、所定の位置に磁石ハウジングカバー５０によって保持される磁石４０を収容することができる。
【００１８】
ＮＤＩシステムアセンブリシャフト４２は、側壁２４のシャフト取り付けタワー４４部分のシャフト貫通穴４６を挿通して延びることができる。プローブ固定具部分２０のシャフト４２上の位置は、一対のシャフト固定ネジ４８により固定することができる。
【００１９】
外部／外側プローブアセンブリ１０はさらに、エンコーダ部材５２を含むことができ、このエンコーダ部材５２は、エンコーダ部材基台５４と、そして内部接触面５８を有するエンコーダ部材側壁５６と、を有することができ、この内部接触面５８に、車輪軸受１１０を取り付けることができ、これらの車輪軸受１１０のうちの幾つかの車輪軸受１１０を図１に観察することができる。
【００２０】
エンコーダ部材側壁５６は、磁石ハウジングブラケット６０を有することができ、この磁石ハウジングブラケット６０は磁石ハウジング６２を含むことができる。磁石ハウジングブラケット６０はさらに、ギャップ調整延出部６４を有することができ、このギャップ調整延出部３４内に、ギャップ調整ネジ当接面凹凸部６６を形成することができる。磁石８０は、所定の位置に磁石ハウジングカバー８０によって保持される磁石ハウジング６２に収容することができる。磁石ハウジングブラケット６０はさらに、線形軸受９０を収容することができ、この線形軸受９０は、磁石ハウジングブラケット６０の所定の位置に、一対の軸受固定ネジ９２によって保持することができる。エンコーダ部材５２は、テーパ状開口１１２の側壁内部接触面１０８を有することができる。エンコーダ部材はさらに、この技術分野で公知の磁気結合磁石（図示せず）を、指示線１３０で指示される所定位置の磁石ハウジングに有する、すなわち、下方に下がった位置の外部プローブアセンブリの第２部材であるエンコーダ部材５２の側壁５８の上に、内部プローブ１２と磁気結合する磁気結合磁石を有することができる。
【００２１】
上に説明した構造は基本的に、プローブ固定具２０およびエンコーダ部材５２それぞれの反対側の端部に同様にプローブ固定具およびエンコーダ部材が配設されていることを理解されたい。
【００２２】
エンコーダ部材５２には、エンコーダホイール１４２を含むエンコーダアセンブリ１４０が搭載され、このエンコーダホイール１４２は、検査対象の構造の外部側壁に係合し、そして位置を、構造の長さに沿って測定する。プローブ固定具２０には、１つ以上のプローブトランスデューサが搭載され、これらのプローブトランスデューサは、例えばトランスデューサ１４６用のトランスデューサハウジング１４４に、そしてトランスデューサ１５０用のトランスデューサハウジング１４８に収容される。
【００２３】
外部プローブアセンブリ１０はさらに、磁力天秤装置を含み、この磁力天秤装置は、内部プローブ搬送シャトル１２との外部プローブアセンブリ１０の磁気結合のバランスをとる／磁気結合を緩和する。クッション機構は、一対の磁石ハウジング１６２を有するシャフトバー１６０を含むことができ、これらの磁石ハウジング１６２は、磁石ハウジングカバー１６４により所定の位置に保持される磁石１７０を収容するシャフトバー１６０のそれぞれの端部に位置する。シャフトバー１６０は、一対のシャフト開口１８０を有し、そしてシャフト４２上の所定の位置に、それぞれの固定ネジ１８２により保持される。
【００２４】
次に、図２を参照するに、一例として、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の内部プローブアセンブリ部分１２の分解斜視図が図示されている。この内部プローブユニットアセンブリ１２は、プローブユニットアセンブリの右側第１部材２０２と、そしてプローブユニットアセンブリの左側第２部材２０４と、を有することができる。右側部材２０２および左側部材２０４は、互いに対して所定の位置に調整することができるので、複数の分離調整スライド２０６のうち一つの分離調整スライド２０６を、対応する分離調整スライド収容部２０８の内部に摺動可能に係合させることにより、構造の側壁の間隔が変化する検査対象の構造に合うように調整することができる。
【００２５】
このようにして、右側部材２０２および左側部材２０４のそれぞれの接触側壁２１０は、各構造側壁と密接に接触する状態を保持することができ、車輪軸受２１２を有することにより、構造壁に沿って容易に移動することができる。右側部材２０２および左側部材２０４は、それぞれの磁石ハウジング２２０に収容され、かつ磁石ハウジングカバー２２２により所定の位置に保持される磁石２２４の反発性磁力によって互いから引き離すことができる。
【００２６】
内部プローブシャトル１２には、各側に、トランスデューサ２３８、２４０に対応するトランスデューサハウジング２３４、トランスデューサハウジング２３６を含むそれぞれのトランスデューサ室２３０，２３２内に保持されるトランスデューサ２３６を搭載することができる。
【００２７】
図５は、図１に示す外部プローブアセンブリ１０の上面図である。
【００２８】
動作状態では、内部プローブ１２を、図５に示すハット型ストリンガのような構造２５０の開口に挿入する。次に、図３の上面図に示す外部プローブアセンブリを、図４に示すように、構造２５０の外側に配置する。内部プローブシャトル１２の磁石２２４と磁石ハウジング１３０に収容される磁石との間の磁気結合は、エンコーダ部材側壁５６の内部で生じるものとして図示されている。磁石ハウジング１３０のみがエンコーダ部材側壁５６に位置し、これが外部アセンブリ１０の可能な実施形態であるのに対し、磁気結合磁石２２４が、内部プローブ１２の両側に位置するものとして図示されていて、これも可能な実施形態であり、この場合、外部アセンブリ１０は、内部プローブシャトル１２と、図１に示すように一方の側で、または両方の側で磁気結合する磁気結合磁石を収容するように構成することもできることを理解されたい。ギャップ調整ネジを調整して、外部プローブアセンブリ１０のプローブ固定具２０とエンコーダアセンブリ５２との間の最小間隔を設定することができる。
【００２９】
動作状態では、外部プローブアセンブリが、この技術分野で公知の如く、内部／外部プローブ磁気結合磁石の吸着力により構造２５０に沿って移動すると、内部プローブ１２が外部プローブアセンブリ１０と一緒に引きずられる。内部プローブ１２の右側部材２０２および左側部材２０４は、互いに対して移動することにより、右側部材２０２および左側部材２０４の車輪軸受２１２が構造２５０の各内部側壁に接触する状態を、磁気吸着力が内部プローブ１２の右側部材２０２および左側部材２０４の磁石２２４と外部アセンブリの磁石ハウジング１３０（この場合、一例として、外部プローブアセンブリ１０のエンコーダアセンブリ５２内にのみ位置しているものとして図示されている）の磁石（図示せず）との間に働くので保持することができる。
【００３０】
外部プローブアセンブリ１０のプローブ固定具２０およびエンコーダアセンブリ５２は、構造２５０の各外部側壁に密接に接触する状態が、プローブ固定具２０およびエンコーダアセンブリ５２の側壁２０，５２の磁石ハウジングブラケット３０，３２，および６０に位置する磁石ハウジング２８，６２の磁石４０，８０の吸着力によって保持される。シャフトバー１６０に位置する磁石１７０は、エンコーダアセンブリ５２に位置する磁石８０との間で反発力が作用するように配置される。このように、相互／外部吸着する磁気結合の他に、エンコーダアセンブリ５２を、構造２５０の各側壁に向かって押す別の磁力を用いる。プローブ固定磁石４０とエンコーダアセンブリ磁石８０との間の磁気吸着結合、およびエンコーダアセンブリ磁石８０とシャフトバー磁石１７０との間の反発磁力が組み合わされた影響を受けるエンコーダアセンブリはシャフト４２上を、軸受９０を介して移動することにより、検査対象の構造２５０の幅の変化に合うように、そしてさらに、構造２５０の側壁の表面凹凸、または他の表面デコボコの変化に合うように調整を行う。これにより、内部／外部磁気結合が破壊される機会を大幅に減らすことができる。
【００３１】
本開示の範囲および内容は、上記実施形態に限定されず、かつ範囲および内容に関して、開示の実施形態を開示の主題および請求項の範囲および思想から逸脱しない範囲で変更し、そして変形することができる態様を考慮に入れていると捉えられるべきであり、これらの変更および変形のうちの幾つかは上に記述されている。
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、構造を検査する装置および方法に関するものであり、特にストリンガのような構造のうちの接近が困難な形状部を非破壊探傷する装置および構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造の非破壊検査（ＮＤＩ）では、構造を、構造を傷付けることなく、または構造の大規模な解体を必要とすることなく全て検査する。非破壊検査では通常、検査対象部品の取り外しに関連するスケジュール、労力、およびコストを回避するだけでなく、構造を損傷する可能性を回避することが好ましい。非破壊検査は、構造の外部および／または内部を全て検査する必要がある多くの応用分野において有利である。例えば、非破壊検査は、航空機産業において広く使用されて、航空機構造を、構造に対する全ての種類の内部または外部ダメージに関して、または構造の欠陥に関して検査する。ＮＤＩはまた、航空機の構造部品の初期製造に使用される。ＮＤＩを使用して、プロセス上の問題が、部品を組み立てる場合に、または可能性のある異種材料が部品の内部に取り込まれている場合に、生じていなかったことを確認する。検査は、構造の製造中に、そして／または一旦、構造が使用に供されると行うことができる。例えば、検査では、構造の完全性および適合性を立証することにより、構造が製造に継続して使用され、そして将来に亘って継続して使用に供されるようにする必要がある。しかしながら、内部表面にまで接近することは、多くの場合、難しく、または不可能であり、部品を航空機から検査のために取り外すように、解体せざるを得なくなる。
【０００３】
日常的に非破壊探傷される構造の中でもとりわけ、複合材サンドイッチ構造体のような複合材構造、および炭素繊維強化材料およびグラファイトエポキシ（Ｇｒ／Ｅｐ）材料により形成されるハット型ストリンガまたはハット型スティフナー、および同時硬化または同時接合ハット型ストリンガのような他の接着剤接合パネルおよびアセンブリを挙げることができる。この点に関して、複合材構造は、エンジニアリング品質が高く、設計フレキシビリティがあり、そして剛性対重量比のように重量が軽いために、航空機産業全体に亘って広く使用されている。このようなことから、複合材構造を検査して亀裂、ボイド、または空隙のような全ての欠陥を特定することが望ましい場合が非常に多く、これらの欠陥は、複合材構造の性能に悪影響を及ぼす。
【０００４】
種々の種類のセンサを使用して非破壊検査を実施することができる。１つ以上のセンサを検査対象の構造の一部の上を移動させることができ、そしてこれらのセンサは、構造に関するデータを受信することができる。例えば、パルスエコー（ｐｕｌｓｅ−ｅｃｈｏ：ＰＥ）センサ、透過（ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＴＴ）型センサ、またはせん断波センサを使用して、例えば構造内の厚さ計測、層状欠陥および空隙の検出、異種材料検出、および／または亀裂検出に関する超音波データを取得することができる。共振パルスエコーセンサまたは機械インピーダンスセンサを使用して、構造の接着剤接合ラインに見られるようなボイドまたは空隙の存在を通知することができる。航空機構造の高分解能検査は、検査対象の部品または構造の平面画像を供給するために半自動超音波探傷装置（ＵＴ）を使用して広く実施されている。例えば、固体ラミネートは、片側パルスエコー超音波（ｐｕｌｓｅ ｅｃｈｏ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ：ＰＥＵ）探傷を使用して検査することができ、そして複合材サンドイッチ構造体は、両側透過型超音波（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ：ＴＴＵ）探傷を使用して検査することができる。パルスエコー超音波（ＰＥＵ）探傷では、超音波トランスデューサのような超音波センサは、検査対象の構造の１つの表面に隣接して、または表面の近傍に配置される。例えば、ＰＥＵトランスデューサは超音波信号を検査対象の構造に送信し、そして構造からの超音波信号の反射を受信する。透過型超音波検査では、トランスデューサのような一対の超音波センサ、またはトランスデューサ／受信機ペアは、他方に対向し、かつ構造の両側に接触するように配置される。超音波信号は、トランスデューサのうちの少なくとも一方のトランスデューサから送信され、構造を通って伝搬し、そして他方のトランスデューサによって受信される。ＰＥＵトランスデューサおよびＴＴＵトランスデューサのようなセンサによって取得されるデータは通常、処理素子によって処理され、そして処理データは、ユーザにディスプレイを介して提示される。データ取得ボードおよびデータ処理ソフトウェアを使用して、検査データを収集し、そして表示して、例えばデータをコンピュータモニタに、ハット型ストリンガのような検査対象の構造の画像表示として、検査の対応色および／またはグラフィカルデータを付して表示することにより、有資格検査者による分析を可能にする。
【０００５】
非破壊検査は、技術者が手動で行うことができ、これらの技術者が通常、適切なセンサを構造の上を移動させる。手動走査では、熟練技術者が、センサを、検査を必要とする構造の全ての部分の上を移動させる必要がある。手動走査では通常、技術者が、センサを左右に、１つの方向に繰り返し移動させると同時に、センサを、別の方向にインデックス移動させる。さらに、センサは通常、位置情報を取得データに関連付けることがないので、構造を手動で走査している同じ技術者がさらに、構造を走査しながらセンサディスプレイを見つめて、在るとした場合の欠陥が構造内に位置している箇所を確認する必要がある。したがって、検査の品質は、センサの運動に関してのみならず、表示データを解釈する際の技術者の注意力に関する技術者の技能に依存するところが大きい。このように、構造に対する手動走査は、長時間を要し、多大な労力を要し、そしてヒューマンエラーを伴い易い。
【０００６】
半自動検査システムも開発されている。例えば、モバイル型自動スキャナ（Ｍｏｂｉｌｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｃａｎｎｅｒ：ＭＡＵＳ（登録商標））システムは可動式走査型システムであり、この可動式走査型システムは普通、固定フレームと、そして通常、超音波検査に適合させている１つ以上の自動走査ヘッドと、を用いる。ＭＡＵＳシステムは、パルスエコーセンサ、せん断波センサ、および透過型センサを用いて利用することができる。固定フレームは、検査対象の構造の表面に、真空吸着カップ、磁石、または同様の取り付け方法によって取り付けることができる。より小型のＭＡＵＳ［ＭｉｎｉＭＡＵＳ］システムは、技術者が構造の表面の上を手動で移動させる携帯型ユニットとすることができる。
【０００７】
自動検査システムも開発されている。例えば、Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ（自動超音波走査システム：ＡＵＳＳ（登録商標））システムは、複雑な機械走査システムであり、この機械走査システムは、透過型超音波検査を用いることができる。ＡＵＳＳシステムは、パルスエコー検査、および２周波数同時検査を実施することもできる。ＡＵＳＳシステムは、ロボット制御プローブアームを有し、これらのロボット制御プローブアームは、検査を受けている構造の対向表面の近くでＴＴＵ検査を行うように配置することができ、この場合、一方のプローブアームで超音波送信機を、構造の一方の表面に沿って移動させ、そしてプローブアームに対応するようにして、他方のプローブアームで、超音波受信機を、構造の反対側の表面に沿って移動させる。超音波送信機および超音波受信機を、互いに対して、かつ検査を受けている構造に対して正しい位置に、かつ間隔で保持するために、従来の自動検査システムは、複雑な位置決めシステムを有することができ、この位置決めシステムは、ＡＵＳＳ−Ｘシステムが１０軸のモーションコントロールを実行するように、多軸のモーションコントロールを可能にする。しかしながら、自動検査システムおよび同様のロボットは、途方もなく高価になってしまう。さらに、センサの向き、および間隔を構造に対して、そして互いに対して調整してＴＴＵ検査を行うことは、屈曲構造およびハット型ストリンガの検査のように、構造が非平坦形状を有することに起因して非常に難しい。また、ＡＵＳＳ−Ｘシステムのような従来の自動走査システムは、構造の両側に接近する必要があり、この状況は、少なくとも幾つかの環境においては、不可能ではないとしても、特に非常に大型の構造、または小型の構造の場合に問題になってくる。さらに、走査システムは、最大数平方メートルの限定領域しか検査できない。検査を必要とする構造への、そして特定の形状部への接近可能性もまた、考慮に入れなければならない重要事項である。接近がこのように困難になることにより、手動検査または自動検査が可能ではなくなる。例えば、航空機の胴体のハット型ストリンガの内部を検査するために、内部への接近が困難になり、特に端部から遠く離れた場所からの接近が困難になる。
【０００８】
前述の背景技術の節における説明は、特許文献１（米国特許第７，２４９，５１２号）および特許文献２（米国特許第７，２６３，８８９号）に依拠している。特許文献３（米国特許第７，２３１，８２６号）および特許文献４（米国特許第６，７２２，２０２号）も参照されたく、これらの特許文献には、例えば支持部材として形成されて、航空機翼および胴体のような構造物に用いられるハット型ストリンガによって取り囲まれる或る長さの内部スペースを有するように形成される構造を非破壊検査する種々の装置および方法が記載されている。このような非破壊検査（ＮＤＩ）プローブは、１つの構造の表面のうちの１つ以上の表面、すなわち上部壁面および底部壁面、または側部壁面の近傍に配置される超音波トランスデューサのような検出素子であった。このようなプローブのトランスデューサ（）は多くの場合、構造壁面の反対側のトランスデューサと相互作用する必要があるので、ハット型ストリンガのような構造の外部の外部プローブアセンブリと磁気結合するプローブを保持する内部トランスデューサは、外部プローブと一緒に移動する。磁気結合は、これらのプローブの一方、または両方に位置する蝶番連結コーナー具、または自在コーナー具とともに、これらのプローブの一方、または両方の位置、形状、構成、および／または位置整合状態を、ハット型ストリンガの種々の形状、サイズ、および構成に関連するハット型ストリンガの変化に応じて再適正化するために利用されるものとして知られている。
【０００９】
磁気結合は、内部ホルダープローブ部材および外部トランスデューサ固定プローブアセンブリユニットに設けられる対向する磁石の間の距離に対する感度が非常に高い。したがって、従来のシステムは、内部プローブアセンブリおよび外部プローブアセンブリの形状、および／または内部プローブの幅の調整を可能にすることにより、プローブ側壁を、構造の内部および外部それぞれの壁のそれぞれの表面に接触するほど近くに保持しようとする。しかしながら、磁気結合が解除される可能性があり、例えば検査を、磁気的に再結合した内部プローブおよび外部アセンブリと再度、磁気的に再結合させた状態で、再度実施する必要がある。この現象に対する主要な寄与要素は、構造の表面粗さ、および／または表面不規則性である。内部プローブおよび外部トランスデューサ固定アセンブリに設けられる結合磁石の間の磁気結合力は、これらの磁石を隔てる距離の比較的小さな増加に対して著しく低下する。
【発明の概要】
【００１０】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査する非破壊検査装置および方法が開示され、非破壊検査装置は、複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを備えることができ、各外部プローブユニット壁は、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットは、第１外部プローブ部材と、そして第２外部プローブ部材とを含み、第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材は、互いに対して磁気結合することにより、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を、構造の各外側表面の近くに、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により押しやり、検査装置はさらに、第２外部プローブユニット部材を、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により第１外部プローブユニット部材との第２外部プローブユニット部材の磁気結合が強くなる方向に押しやるように配置される磁気天秤を備えることができる。装置はさらに、複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを備えることができ、各内部プローブユニット壁は、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有し；そして内部プローブユニットは、構造を介して外部プローブユニットに、内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により磁気結合して、構造の内側部分を通るように、外部プローブユニットと一緒に移動する。内部プローブユニットは、第１内部プローブユニット部材と、そして第２内部プローブユニット部材とを含むことができ、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方は、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方と、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により磁気結合して、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を、構造の一つの壁の近くに保持する。第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材は、第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により引き離すことができる。
【００１１】
装置は、磁気天秤ガイドロッドを備えることができ、磁気天秤ガイドロッドは、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第２外部プローブユニット部材の移動を第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間で誘導する。装置は、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方を備えることができ、少なくとも一方の外部プローブユニット部材に、非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する。
【００１２】
本開示はさらに、外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査する方法を提供し、方法は：複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを提供し、各外部プローブユニット壁は、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットは、第１外部プローブ部材と、そして第２外部プローブ部材と、を含み、第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材は、互いに対して磁気結合することにより、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を構造の各外側表面の近くに、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により押しやり、そして第２外部プローブユニット部材を、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により第１外部プローブユニット部材との第２外部プローブユニット部材の磁気結合が強くなる方向に押しやるように配置される磁気天秤を提供するステップと；複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを提供するステップであって、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有する、提供するステップと；内部プローブユニットを、構造を介して外部プローブユニットに、内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に移動させるステップと；そしてプローブが構造に沿って移動するときに、検査信号を構造に送信し、そして検査信号を構造から受信するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の外部プローブアセンブリ部分の分解斜視図を示している。
【図２】図２は、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の内部プローブアセンブリ部分の分解斜視図を示している。
【図３】図３は、図１の外部プローブアセンブリの上面図を示している。
【図４】図４は、検査対象の構造の外側部分に部分的に嵌合する外部プローブアセンブリを示している。
【図５】図５は、検査対象の構造の内部に部分的に挿入される内部プローブアセンブリを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、ＮＤＩ装置が、ハット型ストリンガ構造支持部材のような検査対象の構造に沿って移動するときの、内部プローブアセンブリおよび外部プローブアセンブリの吸着磁力結合を反発磁力でバランスをとった、または緩和した状態を実現することができる。
【００１５】
図１を参照するに、一例として、非破壊検査（「ＮＤＩ」）システムの外部プローブアセンブリ部分１０が図示されており、この外部プローブアセンブリ部分１０を検査システムの内部プローブアセンブリ１４（図２に示す）と一緒に利用することにより、ハット型ストリンガ構造支持部材（以下、簡便に「ハット型ストリンガ（ｈａｔ ｓｔｒｉｎｇｅｒｓ）」と総称する）のような、或る長さの閉鎖空間を画定する壁を有する構造の非破壊検査を実施することができる。
【００１６】
外部プローブアセンブリ１０は、第１側方部材２０を有することができ、この場合、外部プローブ固定部分２２が、プローブ固定基台２３およびプローブ固定側壁２４を有している。側壁２４は、内部接触面２６を有することができ、この内部接触面２６に、車輪軸受（図示せず）を取り付けて、ハット型ストリンガの外部側壁面に沿ったプローブ固定具の移動を容易にすることができる。
【００１７】
固定具部分２０は、磁石ハウジングブラケットアーム３０と磁石ハウジングブラケットアーム３２との間に取り付けられる磁石ハウジング２８を有することができる。磁石ハウジングは、ギャップ調整延出部３４を有することができ、このギャップ調整延出部３４を貫通するように、ネジ切りギャップ調整ネジ穴３６を形成することができ、このネジ穴３６に、ギャップ調整ネジ３８が螺合する。磁石ハウジング２８は、所定の位置に磁石ハウジングカバー５０によって保持される磁石４０を収容することができる。
【００１８】
ＮＤＩシステムアセンブリシャフト４２は、側壁２４のシャフト取り付けタワー４４部分のシャフト貫通穴４６を挿通して延びることができる。プローブ固定具部分２０のシャフト４２上の位置は、一対のシャフト固定ネジ４８により固定することができる。
【００１９】
外部／外側プローブアセンブリ１０はさらに、エンコーダ部材５２を含むことができ、このエンコーダ部材５２は、エンコーダ部材基台５４と、そして内部接触面５８を有するエンコーダ部材側壁５６と、を有することができ、この内部接触面５８に、車輪軸受１１０を取り付けることができ、これらの車輪軸受１１０のうちの幾つかの車輪軸受１１０を図１に観察することができる。
【００２０】
エンコーダ部材側壁５６は、磁石ハウジングブラケット６０を有することができ、この磁石ハウジングブラケット６０は磁石ハウジング６２を含むことができる。磁石ハウジングブラケット６０はさらに、ギャップ調整延出部６４を有することができ、このギャップ調整延出部３４内に、ギャップ調整ネジ当接面凹凸部６６を形成することができる。磁石８０は、所定の位置に磁石ハウジングカバー８０によって保持される磁石ハウジング６２に収容することができる。磁石ハウジングブラケット６０はさらに、線形軸受９０を収容することができ、この線形軸受９０は、磁石ハウジングブラケット６０の所定の位置に、一対の軸受固定ネジ９２によって保持することができる。エンコーダ部材５２は、テーパ状開口１１２の側壁内部接触面１０８を有することができる。エンコーダ部材はさらに、この技術分野で公知の磁気結合磁石（図示せず）を、指示線１３０で指示される所定位置の磁石ハウジングに有する、すなわち、下方に下がった位置の外部プローブアセンブリの第２部材であるエンコーダ部材５２の側壁５８の上に、内部プローブ１２と磁気結合する磁気結合磁石を有することができる。
【００２１】
上に説明した構造は基本的に、プローブ固定具２０およびエンコーダ部材５２それぞれの反対側の端部に同様にプローブ固定具およびエンコーダ部材が配設されていることを理解されたい。
【００２２】
エンコーダ部材５２には、エンコーダホイール１４２を含むエンコーダアセンブリ１４０が搭載され、このエンコーダホイール１４２は、検査対象の構造の外部側壁に係合し、そして位置を、構造の長さに沿って測定する。プローブ固定具２０には、１つ以上のプローブトランスデューサが搭載され、これらのプローブトランスデューサは、例えばトランスデューサ１４６用のトランスデューサハウジング１４４に、そしてトランスデューサ１５０用のトランスデューサハウジング１４８に収容される。
【００２３】
外部プローブアセンブリ１０はさらに、磁力天秤装置を含み、この磁力天秤装置は、内部プローブ搬送シャトル１２との外部プローブアセンブリ１０の磁気結合のバランスをとる／磁気結合を緩和する。クッション機構は、一対の磁石ハウジング１６２を有するシャフトバー１６０を含むことができ、これらの磁石ハウジング１６２は、磁石ハウジングカバー１６４により所定の位置に保持される磁石１７０を収容するシャフトバー１６０のそれぞれの端部に位置する。シャフトバー１６０は、一対のシャフト開口１８０を有し、そしてシャフト４２上の所定の位置に、それぞれの固定ネジ１８２により保持される。
【００２４】
次に、図２を参照するに、一例として、本開示の１つの実施形態の種々の態様による非破壊検査装置の内部プローブアセンブリ部分１２の分解斜視図が図示されている。この内部プローブユニットアセンブリ１２は、プローブユニットアセンブリの右側第１部材２０２と、そしてプローブユニットアセンブリの左側第２部材２０４と、を有することができる。右側部材２０２および左側部材２０４は、互いに対して所定の位置に調整することができるので、複数の分離調整スライド２０６のうち一つの分離調整スライド２０６を、対応する分離調整スライド収容部２０８の内部に摺動可能に係合させることにより、構造の側壁の間隔が変化する検査対象の構造に合うように調整することができる。
【００２５】
このようにして、右側部材２０２および左側部材２０４のそれぞれの接触側壁２１０は、各構造側壁と密接に接触する状態を保持することができ、車輪軸受２１２を有することにより、構造壁に沿って容易に移動することができる。右側部材２０２および左側部材２０４は、それぞれの磁石ハウジング２２０に収容され、かつ磁石ハウジングカバー２２２により所定の位置に保持される磁石２２４の反発性磁力によって互いから引き離すことができる。
【００２６】
内部プローブシャトル１２には、各側に、トランスデューサ２３８、２４０に対応するトランスデューサハウジング２３４、トランスデューサハウジング２３６を含むそれぞれのトランスデューサ室２３０，２３２内に保持されるトランスデューサ２３６を搭載することができる。
【００２７】
図５は、図１に示す外部プローブアセンブリ１０の上面図である。
【００２８】
動作状態では、内部プローブ１２を、図５に示すハット型ストリンガのような構造２５０の開口に挿入する。次に、図３の上面図に示す外部プローブアセンブリを、図４に示すように、構造２５０の外側に配置する。内部プローブシャトル１２の磁石２２４と磁石ハウジング１３０に収容される磁石との間の磁気結合は、エンコーダ部材側壁５６の内部で生じるものとして図示されている。磁石ハウジング１３０のみがエンコーダ部材側壁５６に位置し、これが外部アセンブリ１０の可能な実施形態であるのに対し、磁気結合磁石２２４が、内部プローブ１２の両側に位置するものとして図示されていて、これも可能な実施形態であり、この場合、外部アセンブリ１０は、内部プローブシャトル１２と、図１に示すように一方の側で、または両方の側で磁気結合する磁気結合磁石を収容するように構成することもできることを理解されたい。ギャップ調整ネジを調整して、外部プローブアセンブリ１０のプローブ固定具２０とエンコーダアセンブリ５２との間の最小間隔を設定することができる。
【００２９】
動作状態では、外部プローブアセンブリが、この技術分野で公知の如く、内部／外部プローブ磁気結合磁石の吸着力により構造２５０に沿って移動すると、内部プローブ１２が外部プローブアセンブリ１０と一緒に引きずられる。内部プローブ１２の右側部材２０２および左側部材２０４は、互いに対して移動することにより、右側部材２０２および左側部材２０４の車輪軸受２１２が構造２５０の各内部側壁に接触する状態を、磁気吸着力が内部プローブ１２の右側部材２０２および左側部材２０４の磁石２２４と外部アセンブリの磁石ハウジング１３０（この場合、一例として、外部プローブアセンブリ１０のエンコーダアセンブリ５２内にのみ位置しているものとして図示されている）の磁石（図示せず）との間に働くので保持することができる。
【００３０】
外部プローブアセンブリ１０のプローブ固定具２０およびエンコーダアセンブリ５２は、構造２５０の各外部側壁に密接に接触する状態が、プローブ固定具２０およびエンコーダアセンブリ５２の側壁２０，５２の磁石ハウジングブラケット３０，３２，および６０に位置する磁石ハウジング２８，６２の磁石４０，８０の吸着力によって保持される。シャフトバー１６０に位置する磁石１７０は、エンコーダアセンブリ５２に位置する磁石８０との間で反発力が作用するように配置される。このように、相互／外部吸着する磁気結合の他に、エンコーダアセンブリ５２を、構造２５０の各側壁に向かって押す別の磁力を用いる。プローブ固定磁石４０とエンコーダアセンブリ磁石８０との間の磁気吸着結合、およびエンコーダアセンブリ磁石８０とシャフトバー磁石１７０との間の反発磁力が組み合わされた影響を受けるエンコーダアセンブリはシャフト４２上を、軸受９０を介して移動することにより、検査対象の構造２５０の幅の変化に合うように、そしてさらに、構造２５０の側壁の表面凹凸、または他の表面デコボコの変化に合うように調整を行う。これにより、内部／外部磁気結合が破壊される機会を大幅に減らすことができる。
【００３１】
本開示の範囲および内容は、上記実施形態に限定されず、かつ範囲および内容に関して、開示の実施形態を開示の主題および請求項の範囲および思想から逸脱しない範囲で変更し、そして変形することができる態様を考慮に入れていると捉えられるべきであり、これらの変更および変形のうちの幾つかは上に記述されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査するための非破壊検査装置であって、
複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを備えており、各外部プローブユニット壁が、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットが第１外部プローブ部材と第２外部プローブ部材とを含み、これら第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材が互いに対して磁気結合することによって、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁と第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁とが、構造の対応する外側表面に接近する、検査装置外部プローブユニットと、
磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第２外部プローブユニット部材と第１外部プローブユニット部材との磁気結合が強くなる方向に、第２外部プローブユニット部材を押しやるように配置された磁気天秤と
を備える非破壊検査装置。
【請求項２】
非破壊検査装置が、複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットをさらに備え、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つの内側表面に対応する表面を有しており、
内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により、構造を介して外部プローブユニットと内部プローブユニットを磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に内部プローブユニットを移動させる、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
内部プローブユニットが第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを含み、これら第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方が、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に磁気結合されて、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を構造の一つの壁の近くに保持する、請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを引き離す、請求項３に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
磁気天秤ガイドロッドが、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間での第２外部プローブユニット部材の移動を誘導する、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
第１外部プローブユニット部材、および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に、非破壊検査探傷器用トランスデューサが搭載されている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、および内部プローブユニットのうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器が搭載されている、請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、第１内部プローブユニット部材、および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器用トランスデューサが搭載されている、請求項３に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造の検査方法であって、
複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットであって、各外部プローブユニット壁が、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットが第１外部プローブ部材と第２外部プローブ部材とを含み、これら第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材が互いに磁気結合することによって、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を、構造の各外側表面に接近させる検査装置外部プローブユニットと；磁気天秤であって、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１外部プローブユニット部材と第２外部プローブユニット部材との磁気結合が強くなる方向に、第２外部プローブユニット部材を押しやるように配置された磁気天秤とを提供するステップと、
複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを提供するステップであって、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有するステップと、
内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により、構造を介して外部プローブユニットと内部プローブユニットとを磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に内部プローブユニットを移動させるステップと、
プローブが構造に沿って移動するときに、検査信号を構造に送信して、検査信号を構造から受信するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
内部プローブユニットが第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを含み、これら第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方が、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に磁気結合されて、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を、構造の一つの壁の近くに保持する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを引き離す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
磁気天秤ガイドロッドが、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間での第２外部プローブユニット部材の移動を誘導する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、および内部プローブユニットのうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器を搭載する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、第１内部プローブユニット部材、および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造を検査するための非破壊検査装置であって、
複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットを備えており、各外部プローブユニット壁が、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットが第１外部プローブ部材と第２外部プローブ部材とを含み、これら第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材が互いに対して磁気結合することによって、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁と第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁とが、構造の対応する外側表面に接近する、検査装置外部プローブユニットと、
磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第２外部プローブユニット部材と第１外部プローブユニット部材との磁気結合が強くなる方向に、第２外部プローブユニット部材を押しやるように配置された磁気天秤と
を備える非破壊検査装置。
【請求項２】
非破壊検査装置が、複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットをさらに備え、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つの内側表面に対応する表面を有しており、
内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により、構造を介して外部プローブユニットと内部プローブユニットを磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に内部プローブユニットを移動させる、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
内部プローブユニットが第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを含み、これら第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方が、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に磁気結合されて、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を構造の一つの壁の近くに保持する、請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを引き離す、請求項３に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
磁気天秤ガイドロッドが、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間での第２外部プローブユニット部材の移動を誘導する、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
第１外部プローブユニット部材、および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に、非破壊検査探傷器用トランスデューサが搭載されている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、および内部プローブユニットのうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器が搭載されている、請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、第１内部プローブユニット部材、および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器用トランスデューサが搭載されている、請求項３に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
外側および内側の表面を有する複数の壁により画定される内部開口部を有する構造の検査方法であって、
複数の外部プローブユニット壁を有する検査装置外部プローブユニットであって、各外部プローブユニット壁が、各構造壁の複数の外側表面の１つに対応する表面を有し、外部プローブユニットが第１外部プローブ部材と第２外部プローブ部材とを含み、これら第１外部プローブ部材および第２外部プローブ部材が互いに磁気結合することによって、第１外部プローブユニット部材の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁、および第２外部プローブユニット部材の少なくとも１つの外部プローブユニット壁を、構造の各外側表面に接近させる検査装置外部プローブユニットと；磁気天秤であって、磁気天秤の磁石と第２外部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１外部プローブユニット部材と第２外部プローブユニット部材との磁気結合が強くなる方向に、第２外部プローブユニット部材を押しやるように配置された磁気天秤とを提供するステップと、
複数の内部プローブユニット壁を有する検査装置内部プローブユニットを提供するステップであって、各内部プローブユニット壁が、構造の内側表面のうちの１つに対応する表面を有するステップと、
内部プローブユニットの磁石および外部プローブユニットの磁石の磁気吸着力により、構造を介して外部プローブユニットと内部プローブユニットとを磁気結合させて、構造の内側部分を通るように外部プローブユニットと一緒に内部プローブユニットを移動させるステップと、
プローブが構造に沿って移動するときに、検査信号を構造に送信して、検査信号を構造から受信するステップと
を含む方法。
【請求項１０】
内部プローブユニットが第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを含み、これら第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方が、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方の磁石と、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の磁石との間の磁気吸着力により、第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に磁気結合されて、第１内部プローブユニット部材および第２内部プローブユニット部材のうちの一方、および第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの一方の各々を、構造の一つの壁の近くに保持する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第１内部プローブユニット部材の磁石と第２内部プローブユニット部材の磁石との間の磁気反発力により、第１内部プローブユニット部材と第２内部プローブユニット部材とを引き離す、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
磁気天秤ガイドロッドが、第１外部プローブユニット部材から第２外部プローブユニット部材を通って磁気天秤まで延びて、第１外部プローブユニット部材と磁気天秤との間での第２外部プローブユニット部材の移動を誘導する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
第１外部プローブユニット部材および第２外部プローブユニット部材のうちの少なくとも一方に非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、および内部プローブユニットのうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷器を搭載する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
第１外部プローブユニット部材、第２外部プローブユニット部材、第１内部プローブユニット部材、および第２内部プローブユニット部材のうちの少なくとも１つに、非破壊検査探傷用トランスデューサを搭載する、請求項１２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１４５３２（Ｐ２０１３−５１４５３２Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４４５２９（Ｐ２０１２−５４４５２９）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５６６１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７５２５３
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５６６１２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０７５２５３
【国際公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【出願人】（５００５２０７４３）ザ・ボーイング・カンパニー (773)
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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