(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブを使用した車軸の検査方法であって、
ａ）少なくとも１つの超音波プローブ（ＳＵ）を、管状車軸（ＡＥ）の壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）または内面（ＳＩ）上の選択された第１の場所に手動で配置するステップであって、前記壁（ＰＡ）は既知の内外径形状が変化するものであり、第１の場所のそれぞれは、前記軸（ＡＥ）の形状、潜在的な負荷および環境に応じて選択され、次に、各プローブ（ＳＵ）によって、第１の長手方向または横方向に向いた第１の選択された角度セクタにおいて、前記壁（ＰＡ）の第１の選択部分を分析することで、前記プローブ（ＳＵ）に対する前記車軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置に関する分析データを取得するステップと、
ｂ）壁（ＰＡ）の形状、前記軸（ＡＥ）の前記潜在的な負荷および環境に応じて選択した少なくとも１つの第２の場所において、少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）を手動で移動させ、次に、手動で移動させた各プローブ（ＳＵ）で、前記第１の方向と対向する第２の方向に向いた第２の選択された角度セクタにおいて、前記壁（ＰＡ）の第２の選択部分を分析することで、前記プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置についての他の分析データを取得するステップと、
ｃ）前記取得した分析データマップから、前記壁（ＰＡ）内におけるエコー表示の横方向または長手方向への配向および位置を表すマップを作成するステップと、
を有し、
前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）または内面（ＳＩ）上に各超音波プローブ（ＳＵ）を手動で配置して、長手方向に向いた角度セクタ内で超音波分析を実施し、これにより、前記壁（ＰＡ）内でのエコー表示の横方向の配向および位置を表すマップを作成することで、ステップａ）〜ｃ）を少なくとも１回実行し、次に、前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）または内面（ＳＩ）上に、少なくとも１つの超音波プローブ（ＳＵ）を手動で配置して、横方向に向いた角度セクタにおいて超音波分析を実行し、これにより前記壁（ＰＡ）内におけるエコー表示の長手方向の配向および位置を表すマップを作成することで、ステップａ）〜ｃ）を再び少なくとも１回実行することを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記壁（ＰＡ）内のエコー表示の位置および配向を表すマップを作成するために、最初に各超音波プローブ（ＳＵ）を前記壁（ＰＡ）の前記外面（ＳＥ）上に手動で配置してステップａ）〜ｃ）を実行し、次に、その形状に応じて選択した少なくとも１つの第３の場所における前記壁（ＰＡ）の内面（ＳＩ）上に、少なくとも１つの超音波プローブ（ＳＵ）を手動で配置し、その後、各プローブ（ＳＵ）によって、少なくとも１つの選択された長手方向または横方向に向いた第３の選択された角度セクタにおいて前記壁（ＰＡ）の第３の選択部分を分析して、プローブ（ＳＵ）に対する前記車軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置について分析データを取得し、前記壁（ＰＡ）内のエコー表示の位置および配向を表すマップを作成することで、少なくともステップａ）およびｃ）の再度の実行を行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｃ）の実行後に、超音波に基づいたものと異なる他の分析技術を使用して、少なくとも前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）の分析を実施することで、前記軸（ＡＥ）に対する少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）の様々な相対角度位置の分析データを取得するステップｄ）が提供されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップｄ）の実行後に、前記壁（ＰＡ）の前記表面表示の位置および配向を表す取得した分析データから前記マップを作成するステップｅ）を実行することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記他の分析技術は、いわゆる漏洩磁束技術およびいわゆる渦電流技術を含む群から選択されることを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
ステップｃ）の実行後に、いわゆる磁粉探傷（ＭＰＩ）技術の手段によって、前記壁（ＰＡ）の少なくとも外面（ＳＥ）の分析を実行し、これにより、プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置についての表面分析データを取得するステップｄ）を実行することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記壁の前記第１、第２および可能であれば第３の部分の各々は、少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）を前記軸（ＡＥ）に対して長手方向へ移動させる手段によって、および／または、少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）を用いた電子走査の手段によって分析されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップａ）、ｂ）およびｄ）の少なくとも１つにおいて、各プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の前記様々な相対角度位置は、各プローブ（ＳＵ）を前記軸（ＡＥ）に対し手動で回転させながら動かすことで得られることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ステップｆ）を有し、前記ステップｆ）では、ステップｃ）で得た前記マップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが欠陥のない第１の基準軸上で得た第１の基準マップデータと比較することで、前記第１の基準マップには示されていないエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより、修正されたマップを作成することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
ステップｇ）を有し、前記ステップｇ）では、ステップｃ）またはｆ）にて得た前記マップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが既知の欠陥を備える第２の基準軸上で得た第２の基準マップデータと比較することで、前記第２の基準マップに示されている既知の欠陥のエコー表示を表すデータのみを選択するようにし、これにより、欠陥マップを作成することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
ステップｈ）を有し、前記ステップｈ）では、ステップｃ）またはｆ）にて得た前記マップデータの振幅を選択された閾値振幅と比較することで、欠陥を示す、前記閾値振幅よりも振幅の大きいエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記閾値振幅よりも大きい振幅を検出すると、警告を生成することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのマップを画面（ＥＣ）に表示するステップｉ）を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
超音波を単一の可変角度方向に放射することが可能な前記プローブ（ＳＵ）を使用することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記角度は、長手方向または横方向に対して０〜７０°で変化することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
超音波を、選択した角度セクタ内にある方向に放射することが可能な、いわゆる位相アレイタイプのプローブ（ＳＵ）を使用することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記角度セクタは、長手方向または横方向に対して０〜７０°であることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
車軸を検査するための装置であって、ｉ）選択された角度セクタ内において、管状車軸（ＡＥ）の、既知の可変内外径形状を呈している壁（ＰＡ）の選択された部分を分析して、これにより分析データを取得するために配置された少なくとも１つの超音波プローブ（ＳＵ）と、ｉｉ）前記車軸の前記形状と、潜在的な負荷および環境に応じて、前記壁（ＰＡ）の前記外面（ＳＥ）と内面（ＳＩ）上で選択された少なくとも１つの第１の場所と、少なくとも１つの第２の場所とを決定するように配置された制御手段（ＭＣ）であって、前記第１の場所と第２の場所は、各プローブ（ＳＵ）を手動で配置し、前記プローブが前記壁（ＰＡ）の少なくとも第１および少なくとも第２の選択部分を、対向する第１および第２の長手方向または横方向に向かう少なくとも１つの第１の選択された角度セクタ内、ならびに、少なくとも１つの第２の選択された角度セクタ内においてそれぞれ分析し、これにより、前記プローブ（ＳＵ）に対する前記車軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置に関する分析データを取得するための場所である制御手段と、ｉｉｉ）前記取得した分析から、前記壁（ＰＡ）内におけるエコー表示の横方向または長手方向の配向および位置を表すデータマップを作成するように配置された処理手段（ＭＴ）と、
を備え、
前記制御手段（ＭＣ）は、ｉ）長手方向に向いた角度セクタ内で超音波分析を実行して、分析データを取得し、前記処理手段（ＭＴ）がこの分析データから、エコー表示の横方向の配向および位置を表すマップを作成できるようにするために、前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）または内面（ＳＩ）上で手動で行う第１の移動を各プローブ（ＳＵ）に決定し、ｉｉ）横方向に向いた角度セクタ内において超音波分析を実行し、分析データを取得し、前記処理手段（ＭＴ）がこの分析データから、前記エコー表示の長手方向の配向と位置を表すマップを作成できるようにするために、前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）または内面（ＳＩ）上で手動で行う第２の移動を前記少なくとも１つのプローブに決定するように配置されていることを特徴とする、装置。
【請求項１９】
前記制御手段（ＭＣ）は、プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な角度位置について分析データを取得するために、前記壁（ＰＡ）の外面（ＳＥ）上で手動で行う第１の移動を各プローブ（ＳＵ）に決定するように、少なくとも１つのプローブが前記壁（ＰＡ）の少なくとも１つの第３の選択部分を、選択された長手方向または横方向に向いた少なくとも１つの第３の選択された角度セクタ内において分析し、これにより、前記プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置について他の分析データを取得するように、少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）に、前記壁（ＰＡ）の内面（ＳＩ）上で手動で行う第２の移動を決定するように配置されており、前記処理手段（ＭＴ）は、前記取得した分析から、前記壁（ＰＡ）内におけるエコー表示の位置および配向を表すデータマップを作成するように配置されていることを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
各プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な相対角度位置についての分析データを取得するために、超音波に基づくものとは異なる他の分析技術の手段によって、前記壁（ＰＡ）の少なくとも外面（ＳＥ）を分析するように配置された表面分析手段を備えることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記処理手段（ＭＴ）は、前記表面分析手段（ＭＡＳ）を通して取得したこれらの分析データから、前記壁（ＰＡ）の表面表示の位置および配向を表すマップを作成するように配置されていることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記表面分析手段は、漏洩磁束分析手段および渦電流分析手段を含む群から選択されることを特徴とする、請求項２０または２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記プローブ（ＳＵ）に対する前記軸（ＡＥ）の様々な相対位置についての表面分析データを取得するために、磁粉探傷（ＭＰＩ）によって前記壁（ＰＡ）の少なくとも外面（ＳＥ）を分析するように配置された表面分析手段を備えることを特徴とする、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記制御手段（ＭＣ）は、少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）が前記壁（ＰＡ）の少なくとも前記第１、第２および該当する場合には第３の部分を分析するために、前記少なくとも１つのプローブ（ＳＵ）によって電子走査を実行するように配置されていることを特徴とする、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記処理手段（ＭＴ）は、検査対象である前記軸（ＡＥ）上で取得した前記マップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが欠陥のない第１の基準軸上で取得した第１の基準マップデータと比較するように、および、前記第１の基準マップ上に示されていないエコー表示を表すデータのみを選択して、これにより修正されたマップを作成するように配置されていることを特徴とする、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記処理手段（ＭＴ）は、検査対象の前記軸（ＡＥ）上で取得した前記データマップを、検査対象のものと同じタイプであるが既知の欠陥を備える第２の基準軸上で取得した第２の基準マップデータと比較して、前記第２の基準マップ上で既知の欠陥を表すエコー表示を示したデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成するように配置されていることを特徴とする、請求項１８〜２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記処理手段（ＭＴ）は、検査対象の前記軸（ＡＥ）上で取得した前記マップデータの振幅を、選択された閾値振幅と比較するように、および、欠陥を表す前記閾値振幅よりも大きい振幅を有するエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成するように配置されていることを特徴とする、請求項１８〜２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記処理手段（ＭＴ）は、前記閾値振幅よりも大きい振幅を検出すると警告を生成するように配置されていることを特徴とする、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記処理手段（ＭＴ）が作成した前記マップの少なくとも複数を表示できる画面（ＥＣ）を備えることを特徴とする、請求項１８〜２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
各プローブ（ＳＵ）は、単一可変角度方向に超音波を放射することができることを特徴とする、請求項１８〜２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記角度は、長手方向または横方向に対して０〜７０°で変化することを特徴とする、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
各プローブ（ＳＵ）はいわゆる位相アレイタイプのものであり、選択した角度セクタ内にある方向に超音波を放射することができることを特徴とする、請求項１８〜２９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３３】
前記角度セクタは、長手方向または横方向に対して０〜７０°であることを特徴とする、請求項３２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば鉄道の分野に使用される車軸に関し、より具体的には、非破壊技術を用いたそのような軸の検査（または精査）に関する。
【背景技術】
【０００２】
専門家が認識しているように、あるタイプの車軸、特に相当の負荷を支持する必要がある車軸は、国際規格を満たすために、製造およびメンテナンスの複数過程において非破壊試験を経る必要がある。公知の非破壊検査方法はどれも中実車軸には非常に良く適応する。こうした方法は、通常は超音波プローブを用いた音響分析に基づき、また可能であれば、例えば表面分析あるいは放射線写真法分析のようなさらなる分析に基づく。中実車軸が満たすべき規格は、特に欧州ではＮＦ  ＥＮ１３２６１−２００４、国際的にはＩＳＯ５９４８−１９９４およびＩＳＯ６９３３−１９８６、米国では（米国鉄道協会（ＡＡＲ））Ｍ１０１／９０−Ａ、ブラジルではＮＢＲ７９４７−１９８９、日本ではＪＩＳ４５０２−１−２００２である。
【０００３】
取得した分析データから、軸を形成している固体材料内にある横方向または長手方向の不完全部分および欠陥の位置を推測し、これにより、この軸が国際規格（製造またはルーチンメンテナンス）を満たしているか否かを判断することができる。
【０００４】
最近、あるタイプの中実車軸を、内外径形状が変化する壁を設けた管状車軸で代用することが提案された。これらの新たな管状車軸は、通常は約３０％と大幅に軽量化されており、したがって、エネルギー消費、またこれによる汚染を低減しながら、転移させる負荷の量を増やすことができるので特に有利である。しかしながら、このタイプの管状車軸を検査する場合、多くの問題が生じる。
【０００５】
当然、内径形状が変化するため、不完全部分または構造上の欠陥により生じる角度ゾーン（または角）とエコーを区別することが困難となる。
【０００６】
さらに、これらの不完全部分および／または欠陥の非常に多くは、中実車軸に見られる他の欠陥などよりも寸法が小さいため、超音波が移動する短い距離を考慮した場合、検出がさらに難しくなる。
【０００７】
最後に、軸を形成するために、特に車輪（強制取り付け）やブレーキディスクのような器機を管状車軸のいくつかの部分に配置することも、さらなる不完全部分および／または構造上の欠陥を作成する原因となり、あるいは、先行の熱間成形作業および機械工作作業によって、構造上の欠陥および／または不完全部分がさらに大きくなる。そのため、これらの部分と、その周辺の範囲を、第１の組立て作業とメンテナンス作業の最中に（器機は車軸から取外しても取外さなくてもよい）検査する必要性がさらに高まる。これらの分析は、軸に器機を取り付けてある場合、場所によっては既存の検査方法では実施が困難または不可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、管状車軸（より一般的には中空（管状）回転製品）に器機が取り付けられている状態で、この管状車軸の大部分、および可能であれば全体を手動で精密に検査するための非破壊検査方法および装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のために、管状車軸を検査する方法を提案し、この方法は、
ａ）少なくとも１つの超音波プローブを、管状車軸の壁の外面または内面上の選択された第１の場所に手動で配置するステップであって、壁は既知の内外径形状が変化するものであり、第１の場所のそれぞれは、これらの車軸の形状、潜在的な負荷および環境に応じて選択され、次に、各プローブによって、第１の長手方向または横方向に向いた第１の選択された角度セクタにおいて、壁の第１の選択部分を分析することで、プローブに対する軸の様々な相対角度位置に関する分析データを取得するステップと、
ｂ）壁の形状、軸の潜在的な負荷および環境に応じて選択した第２の場所において、少なくとも１つのプローブを手動で移動させ、次に、手動で移動させた各プローブで、第１の方向と対向する第２の方向に向いた第２の選択された角度セクタにおいて、壁の第２の選択部分を分析することで、プローブに対する軸の様々な相対角度位置についての他の分析データを取得するステップと、
ｃ）取得した分析データマップから、壁内におけるエコー表示の横方向または長手方向への配向および位置を表すマップを作成するステップとを有する。
【００１０】
ここで、「エコー表示」とは、境界（材料／空気）上で、または不完全部分や（構造上の）欠陥からの反射によって、壁内において得られた情報を意味する。さらに、ここで、「不完全部分」とは、エコーを誘発する壁の部分を意味し、その振幅は選択した閾値よりも低く、したがって自然のものではなく、結果的にその軸を欠陥品にする。最後に、ここでの「欠陥」とは、エコーを誘発する壁の一部を意味し、その振幅は選択した閾値よりも高く、したがって自然のものであり、結果的にその軸を欠陥品にする。
【００１１】
本発明によれば、方法はいくつかの変形例に分けることができ、その特徴の少なくともいくつかを組み合わせることができ、特に、下記の通りである。
【００１２】
−壁内のエコー表示の位置および配向を表すマップを作成するために、例えば最初に各超音波プローブを壁の外面上に手動で配置してステップａ）〜ｃ）を実行することができ、次に、その形状に応じて選択した少なくとも１つの第３場所における壁の内面上に、少なくとも１つの超音波プローブを手動で配置し、その後、各プローブによって、少なくとも１つの選択された長手方向または横方向に向いた第３の選択された角度セクタにおいて壁の第３の選択部分を分析して、プローブに対する軸の様々な相対角度位置について分析データを取得し、壁内のエコー表示の位置および配向を表すマップを作成することで、少なくともステップａ）およびｃ）の２回目の実行を行うことができる。
【００１３】
−例えば壁の外面または内面上に各超音波プローブを手動で配置して、長手方向に向いた角度セクタ内で超音波分析を実施し、これにより、壁内でのエコー表示の横方向の配向および位置を表すマップを作成することで、ステップａ）〜ｃ）を少なくとも１回実行することができ、次に、壁の外面または内面上に、少なくとも１つの超音波プローブを手動で配置して、横方向に向いた角度セクタにおいて超音波分析を実行し、これにより壁内におけるエコー表示の長手方向の配向および位置を表すマップを作成することで、ステップａ）〜ｃ）を再び少なくとも１回実行する。
【００１４】
−ステップｃ）の実行後に、超音波に基づいたものと異なる他の分析技術を使用して、少なくとも壁の外面の分析を実施することで、軸に対する少なくとも１つのプローブの様々な相対角度位置の分析データを取得するステップｄ）が提供されることができ、かつ、適用可能である場合には、壁の表面表示の位置および配向を表す取得した分析データからマップを作成するステップｅ）を実行する。
【００１５】
例えば、この他の分析技術は、いわゆる漏れ磁束技術およびいわゆる渦電流技術から選択することができる。
【００１６】
−ステップｃ）の実行後に、例えば磁粉探傷（またはＭＰＩ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）技術の手段によって、壁の少なくとも外面の分析を実行し、プローブに対する軸の様々な相対角度位置についての表面分析データを取得するステップｄ）が提供されることができる。
【００１７】
−壁の第１、第２および可能であれば第３の部分の各々は、例えば少なくとも１つのプローブを軸に対して相対的に長手方向へ移動させる手段によって、および／または、少なくとも１つのプローブを用いた電子走査の手段によって分析されることができる。
【００１８】
−ステップａ）、ｂ）およびｄ）のうち少なくとも１つにおいて、例えば各プローブに対する軸の様々な相対角度位置は、各プローブをこの軸に対し手動で回転させながら動かすことで得られることができる。
【００１９】
−ステップｆ）を有してもよく、このステップｆ）では、ステップｃ）で得たマップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが欠陥のない第１の基準軸上で前に得た第１の基準マップデータと比較することで、第１の基準マップには示されていないエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより「修正された」マップを作成する。
【００２０】
−ステップｇ）を有してもよく、このステップｇ）では、ステップｃ）またはｆ）にて得たマップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが既知の欠陥を備える第２の基準軸上で得た第２の基準マップデータと比較することで、第２の基準マップに示されている既知の欠陥のエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより、欠陥マップを作成する。
【００２１】
−ステップｈ）を有してもよく、このステップｈ）では、ステップｃ）またはｆ）にて得たマップデータの振幅を選択された閾値振幅と比較することで、結果的に欠陥を示す、閾値振幅よりも振幅の大きいエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成する。
【００２２】
閾値振幅よりも大きい振幅を検出すると、警告を適宜生成し得る。
【００２３】
−少なくとも１つのマップを画面に表示するステップｉ）を有し得る。
【００２４】
−例えば超音波を単一の可変角度方向に放射することが可能なプローブを使用し得る。
【００２５】
例えば、この角度は、長手方向または横方向に対して約０〜７０°で変化し得る。
【００２６】
−１つの変形例として、例えば、超音波を、選択した角度セクタ内にある方向に放射することが可能な、いわゆる位相アレイタイプのプローブを使用できる。
【００２７】
例えば、角度セクタは、長手方向または横方向に対して約０〜７０°であることができる。
【００２８】
なお、ステップａ）〜ｃ）はこの順序で行われなければならないが、他のステップｄ）〜ｉ）は必ずしもこの順序で完了する必要はない。特に、ステップｉ）は、ステップｃ）の後に非常に容易に行われることができる。
【００２９】
本発明はまた、上述の方法を実現することを目的とした、車軸を検査するための装置に関する。この装置は、より具体的には、
−選択された角度セクタ内において、少なくとも１つの選択された壁部分を分析して、分析データを取得するために設計された少なくとも１つの超音波プローブと、
−車軸の形状と、潜在的な負荷および環境に応じて、壁の外面と内面上で選択された少なくとも１つの第１の場所と少なくとも１つの第２の場所とを決定するように設計された制御手段であって、第１の場所と第２の場所は、各プローブを手動で配置し、プローブが壁の少なくとも第１および少なくとも第２の選択部分を、対向する第１および第２の長手方向または横方向に向かう少なくとも１つの第１の選択された角度セクタ内、ならびに、少なくとも１つの第２の選択された角度セクタ内においてそれぞれ分析し、これにより、上記プローブに対する軸の様々な相対角度位置に関する分析データを取得するための場所である制御手段と、
−取得した分析から、壁内におけるエコー表示の横または長手方向の配向および位置を表すマップを作成するように設計された処理手段とを備える。
【００３０】
本発明によれば、この装置はいくつかの変形例に分けることができ、その特徴の少なくともいくつかを組み合わせることができ、特に、
−その制御手段は、各プローブに対する軸の様々な相対角度位置について分析データを取得するために、壁の外面上で手動で行う第１の移動を各プローブに決定するように、少なくとも１つのプローブが壁の少なくとも１つの第３の選択部分を、選択された長手方向または横方向に向いた少なくとも１つの第３の選択された角度セクタ内において分析し、これにより、各プローブに対する軸の様々な相対角度位置についてこれ以外の分析データを取得するように、少なくとも１つのプローブに、壁の内面上で手動で行う相対的な第２の移動を決定するように配置されることができる。この場合、処理手段は、取得した分析から、壁内でのエコー表示の位置および配向を表すデータマップを作成するように設計される。
【００３１】
−その制御手段は、ｉ）長手方向に向いた角度セクタ内で超音波分析を実行して、分析データを取得し、処理手段がこの分析データから、エコー表示の横方向の配向および位置を表すマップを作成できるようにするために、壁の外面または内面上で手動で行う相対的な第１の移動を各プローブに決定し、ｉｉ）横方向に向いた角度セクタ内において超音波分析を実行し、分析データを取得し、処理手段がこの分析データから、エコー表示の長手方向の配向および位置を表すマップを作成できるようにするために、壁の外面または内面上で手動で行う少なくとも１つの第２の移動を各プローブに決定するように設計することができる。
【００３２】
−プローブに対する軸の様々な相対角度位置についての分析データを取得するために、超音波に基づくものとは異なる他の分析技術を使用して、壁の少なくとも外面を分析するように設計された表面分析手段を備え得る。この場合、処理手段は、これらの分析データ（表面分析手段を介して取得したもの）から、壁の表面表示の位置および配向を表すマップを作成するように適宜設計し得る。
【００３３】
例えば、表面分析手段は、漏洩磁束分析手段と渦電流分析手段から選択される。
【００３４】
−プローブに対する軸の様々な相対位置についての表面分析データを取得するために、磁気粒子精査によって壁の少なくとも外面を分析するように設計された表面分析手段を備え得る。
【００３５】
−その制御手段は、少なくとも１つのプローブが壁の少なくとも第１、第２および該当する場合には第３の部分を分析するために、少なくとも１つのプローブによって電子走査を実行するように設計し得る。
【００３６】
−その処理手段は、検査対象である軸上で取得したマップデータを、検査対象のものと同じタイプであるが欠陥のない第１の基準軸上で取得した第１の基準マップデータと比較するように、および、第１の基準マップ上に示されていないエコー表示を表すデータのみを選択して、これにより修正されたマップを作成するように設計し得る。
【００３７】
−その処理手段は、検査対象の軸上で取得したマップを、検査対象のものと同じタイプであるが既知の欠陥を備える第２の基準軸上で取得した第２の基準マップデータと比較して、第２の基準マップ上で既知の欠陥を表すエコー表示を示したデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成するように設計し得る。
【００３８】
−その処理手段は、検査対象の軸上で取得したマップデータの振幅を、選択された閾値振幅と比較するように、および、欠陥を表す閾値振幅よりも大きい振幅を有するエコー表示を表すデータのみを選択し、これにより欠陥マップを作成するように設計し得る。
【００３９】
その処理手段は、閾値振幅よりも大きい振幅を検出すると警告を生成するように設計し得る。
【００４０】
−処理手段が作成したマップの少なくとも複数を表示するのに適した画面を備え得る。
【００４１】
−例えば、各プローブは、例えば長手方向または横方向に対して約０〜７０°で変化する単一可変角度方向に超音波を放射するように設計し得る。
【００４２】
−あるいは、各プローブは、いわゆる位相アレイタイプのものであってもよく、例えば長手方向または横方向に対して約０〜７０°の選択した角度セクタ内にある方向に超音波を放射するように設計されてもよい。
【００４３】
本発明のこれ以外の特徴および利点は、以下の詳細な説明と添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】器機を取り付けていない状態の例証的な管状車軸の長手方向断面概略図を示す。
【図２】器機を取り付けた状態にある管状車軸の一形態の一部の長手方向断面概略図を示す。
【図３】本発明による試験装置の例示的形態を概略的かつ機能的に示す。
【図４Ａ】長手方向分析のための、軸の壁の一部の外面の選択した場所へのプローブの配置の一例を（斜視図にて）概略的に示す。
【図４Ｂ】長手方向分析のための、軸の壁の一部の外面の選択した場所へのプローブの配置の一例を（斜視図にて）概略的に示す。
【図５】横方向分析のための、軸の壁の一部の外面の選択した場所へのプローブ配置の一例を（斜視図にて）概略的に示す。
【図６】長手方向分析のための、軸の壁の一部の内面の選択した場所へのプローブ配置の一例を（斜視図にて）概略的に示す。
【図７Ａ】第１の長手方向に向かう３０°の放射角度について、右から左へ長手方向に移動させた３つの単方向プローブによって被覆した壁の一部の第１の部分を示す。
【図７Ｂ】第１の長手方向に向かう４５°の放射角度について、右から左へ長手方向に移動させた３つの単方向プローブによって被覆した壁の一部の第１の部分を示す。
【図７Ｃ】第１の長手方向に向かう６０°の放射角度について、右から左へ長手方向に移動させた３つの単方向プローブによって被覆した壁の一部の第１の部分を示す。
【図８Ａ】第２の長手方向に向かう３０°の放射角について、左から右へ長手方向に移動させた同じ３つの単方向プローブで被覆した、図７Ａ〜図７Ｃに示した壁の一部の第２の部分を示す。
【図８Ｂ】第２の長手方向に向かう４５°の放射角について、左から右へ長手方向に移動させた同じ３つ単方向のプローブで被覆した、図７Ａ〜図７Ｃに示した壁の一部の第２の部分を示す。
【図８Ｃ】第２の長手方向に向かう６０°の放射角について、左から右へ長手方向に移動させた同じ３つの単方向プローブで被覆した、図７Ａ〜図７Ｃに示した壁の一部の第２の部分を示す。
【図９Ａ】第１の長手方向に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、３つの位相アレイプローブで被覆した、図７Ａ〜図７Ｃに示した壁の部分の第１の部分を示す。
【図９Ｂ】第２の長手方向に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、３つの位相アレイプローブで被覆した、図７Ａ〜図７Ｃに示した壁の部分の第２の部分を示す。
【図１０】長手方向に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、内面上に配置した位相アレイプローブで被覆した、壁の第３の部分を示す。
【図１１Ａ】同じ車軸の壁上で得たマップの例を示す。
【図１１Ｂ】同じ車軸の壁上で得たマップの例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
添付の図面は本発明を補足するためだけでなく、本発明の定義に適宜寄与するためにも使用されることができる。
【００４６】
本発明の目的は、器材を取り付けた状態を含む管状車軸の大部分、および可能であればその全体に対して非破壊手動検査を実施できるようにすることである。
【００４７】
以下の説明から、検査対象の管状車軸は、物品または乗客を搬送するワゴン車の軸部分を形成するためのものであると仮定される。しかしながら、本発明はこの使用に限定されるものではない。当然ながら、例えば疲労歪みのような運転中の応力に晒され、また、壁は既知の変化する内外径形状を有した、あらゆるタイプの中空（管状）回転製品が考慮される。
【００４８】
図１に示すように、管状（車）軸ＡＥは壁ＰＡを設けており、この壁は、熱間成形作業および機械工作作業によって画定され、また、最終的には、変化する外径Ｒ１、内径Ｒ２形状を呈する。なお、半径方向厚さ（つまり、長手方向軸ＸＸに対して垂直方向への厚さ）は一定である必要はない。換言すれば、外径Ｒ１形状と内径Ｒ２形状は相似的に必ずしも重複しなくてもよいということである。
【００４９】
このタイプの軸の手動検査は、図３に概略的かつ機能的に示すタイプの検査装置を用いて実施されるが、この場合、軸は、図１の例のように器材を設けていなくても、図２の例のように器材ＥＱ（特に、車輪および／またはブレーキディスクなど）を設けていても、あるいはワゴン車に搭載された状態であっても構わない。
【００５０】
そのような装置は、少なくとも１つの超音波プローブＳＵ（ここでは５つを示す）、制御モジュールＭＣ、処理モジュールＭＴを設けており、好ましくは画面ＥＣを設けている。図３に非限定的な例として示すように、制御モジュールＭＣ、処理モジュールＭＴ、画面ＥＣは、プローブＳＵに接続したマイクロコンピュータ（またはワークステーション）ＭＯの一部を形成できる点に留意されたい。以下の説明では、装置は少なくとも２つのプローブＳＵを設けていると仮定している。
【００５１】
検査対象の車軸ＡＥがワゴン車に搭載されていない場合には（図３に示すとおり）、例えば、車軸は、装置を設けたまたは設けていない状態で、ウェッジＣＡ上（またはこの目的に適する任意の支持の手段）に配置し得る。
【００５２】
超音波プローブＳＵは、超音波を単一方向に放射するように配列される、またはいわゆる位相アレイタイプのいずれであってもよく、前者は、放射角度を要求に応じて選択し、これを必要に応じて変更することができ、後者は、要求に応じて選択した１つの角度セクタ内の複数の方向へ超音波を（角度電子走査の手段によって）放射するように配列されたものである。センサの長手方向変位と同等のものが、やはり電子走査を使用することで得られることができる。
【００５３】
第１のケースでは（単一方向）、各プローブＳＵは、分析中の壁ＰＡからのエコーを受信するように設計された単一の感知要素を設けている。第２のケースでは（位相アレイプローブ）、各プローブＳＵは、様々な角度で屈折および／または反射させた（可能であれば複数）、分析中の壁ＰＡからのエコーを受信するように設計された数個の感知要素を設けている。感知要素は一般に複合材料で作成され、変換器上に配置されていることが想起される。プローブの感知要素が励起されると、発散分析ビームを生成する。この発散分析ビームの形態およびその全体的な入射方向は、プローブの感知要素の励起の選択したモーメントレベルで、時間遅延を導入することによって、電子的に変えることができる。プローブの感知要素と、これに関連する、所与の総方向への分析ビームの生成に用いられる時間遅延とを組み合わせたものを、通常「仮想プローブ」と呼ぶ。したがって、位相アレイプローブは、特徴の組み合わせに応じて数個の（例えば数ダース）仮想プローブを形成することができる。変換器の励起周波数は、通常は数メガヘルツ（２〜５ＭＨｚ）である。変換器が放射時に励起されない場合には、それらの同じ感知要素を使用して、材料／空気界面または材料／液体界面からのエコー、不完全部分、欠陥の検出を行う。こうしてエミッタ／受信機タイプのセンサが形成される。
【００５４】
壁ＰＡの内径Ｒ２および外径Ｒ１の形状と、軸ＡＥの潜在的な負荷および環境は、例えばＣＩＶＡ８．０タイプのシミュレーションソフトウェア（フランス原子力委員会（ＣＥＡ）により開発および販売されている）を使用し、プローブのタイプ（単方向または位相アレイ（またこの２番目のケースでは、感知要素の数））と、これらを、対向し合う第１の方向と第２の方向に従って長手方向または横方向分析を行うべく方向付けできる事実とに応じて、軸ＡＥの全体または選択された部分のみを分析するために必要なプローブＳＵの数を求めることで分析される。
【００５５】
ここで「長手方向分析」とは、好ましくは長手方向に向いた、あるいは、長手方向ＸＸに対して小さい鋭角（鋭角は通常は±２５°未満、好ましくは±５°未満）を形成している欠陥および／または不完全部分を検索するために行う分析のことである。用語「斜めに」とは、しばしばこの欠陥の配向を指すために使用される。この分析は、長手方向ＸＸに対して垂直な方向に放射したビームを使用して実施される。つまり、このビームの総方向は、長手方向ＸＸに対して垂直な平面内に実質的に含まれる、または、この垂直方向と共に小さい鋭角（通常は±１０°未満）を形成する。
【００５６】
さらに、ここで「横方向分析」とは、好ましくは横方向に向いた、あるいは、長手方向ＸＸ（鋭角は通常は±２５°未満、好ましくは±５°未満）に対して垂直な平面に関連する小さい鋭角を有する欠陥および／または不完全部分を検索するために行う分析を指す。用語「斜めに」とは、しばしばこの欠陥の配向を指すために使用される。この分析は、長手方向ＸＸと平行する方向に放射したビームを使用して実施される。つまり、このビームの総方向は、長手方向ＸＸを有する平面、あるいは、この長手方向と共に小さい鋭角（通常は±１０°未満）を形成する平面内に実質的に含まれる。
【００５７】
さらに、ここで「軸環境」とは、軸の検査時に上記軸を包囲する空間の内容を指す。実際には、検査対象の軸ＡＥが、レール上に配置したワゴン車に搭載されている場合には、検査できる部分は非常に小さくなる可能性がある。
【００５８】
軸ＡＥの壁ＰＡに通常見られる内径Ｒ２および外径Ｒ１形状の形と、軸ＡＥの潜在的な負荷および環境とを考慮すると、単一方向プローブＳＵの放射角度は長手方向ＸＸに対し概して約０〜７０°変化可能でなければならず、また、位相アレイプローブＳＵの放射の角度セクタは長手方向ＸＸに対し概して約０〜７０°でなければならない。
【００５９】
制御モジュールＭＣが、第１の長手方向または横方向に向いている第１に選択した角度セクタ内で壁ＰＡの第１の選択部分を分析するべく、プローブＳＵを軸ＡＥに対してまずは手動で配置するために（第１に）選択された場所と、その後、第１の方向と対向する第２の長手方向または横方向に向いた第２に選択された角度セクタ内で、壁ＰＡの第２の選択部分を分析するために、プローブＳＵを軸ＡＥに対して配置するべく可能である（２番目に）選択された場所とを各プローブＳＵに決定した後に、プローブＳＵを手動でそれぞれの第１の選択場所に配置することができるようになる。
【００６０】
この、軸ＡＥに対するプローブＳＵの手動での配置は、必要性（および軸ＡＥの形状）に応じて、壁ＰＡの外面ＳＥ上、または同壁ＰＡの内面ＳＩ上のいずれかに位置する第１の選択場所において行うことができる。先ず始めに、例えばプローブＳＵを壁ＰＡの外面ＳＥ上に配置して超音波分析を実施し、次に、プローブＳＵを壁ＰＡの内面ＳＩ上（つまり、管状車軸ＡＥの内側）に配置することで、適当な場所にてこの分析を補足することができる。しかしながら、これは、逆に行うことも可能である。
【００６１】
プローブＳＵと壁ＰＡの内面ＳＩまたは外面ＳＥとを、当業者に公知の任意の手段によって、また特に、グリセリンを使用したり、好ましくは防腐剤と混合した水の中に浸すことによって接続することができる。
【００６２】
図４Ａ、図４Ｂは、長手方向分析の場合の、軸ＡＥの壁ＰＡの一部の外面ＳＥ上における２つの選択した場所へのプローブＳＵの２つの配置例を示す。図５も同様に、横方向分析の場合の軸ＡＥの壁ＰＡの一部の外面ＳＥにおける選択した場所へのプローブＳＵの配置例を示す。図６も、長手方向分析の場合の軸ＡＥの壁ＰＡの一部の内面ＳＩにおける選択した場所へのプローブＳＵの配置例を示している。
【００６３】
プローブＳＵは、選択された場所の高さに設置して、または、技術者がプローブを開始位置（最初に選択された場所に対応する）と終了位置（他の選択された場所に対応する）の間で、長手方向および／または横方向へと手動で移動することで、適宜、１または2以上の中間位置（それぞれ別々の選択された場所に関連する）を中継することで、指定された部分の分析を行うことができる点に留意することが重要である。
【００６４】
数個のプローブＳＵを手動で移動する代わりに、もしくはこのような移動に加えて、これらのプローブは壁部分ＰＡの少なくとも部分を分析するために、制御モジュールＭＣの制御の下で、電子走査モードにおいて使用され得る。その位相アレイの選択された場所に配置されたそれらの感知要素をいくつか使用することで、また、連続的な放射を行うために、それらの選択した走査要素に選択した遅延を指定することで、プローブＳＵによる電子走査が実施される点に留意すべきである。この「電子的」な移動方法は、プローブＳＵを手動で動かす必要がないので有利である。
【００６５】
制御モジュールＭＣは、検査対象である軸ＡＥの内径および外径形状と、軸ＡＥの潜在的な負荷および環境に応じて、先ず、壁ＰＡの第１、第２の選択部分のそれぞれを、対向する第１、第２の長手方向（方向ＸＸ）または横方向（方向ＸＸに対して垂直な方向）に向いた第１、第２の選択された角度セクタ内で分析するためにプローブＳＵを手動で配置する少なくとも第１および第２の選択された場所を壁ＰＡの外面ＳＥまたは内面ＳＩ上に決定してチャージされ、このようにして、プローブＳＵに対する軸ＡＥの様々な相対角度位置について分析データを得る。
【００６６】
なお、選択した壁ＰＡの全体部分を分析するために用いるこの解決法は、使用できるプローブＳＵのタイプと、さらに、位相アレイプローブの場合には、これを構成している感知要素の個数とに依存する。つまり、手動によるプローブＳＵの長手方向への移動を電子的走査で代用することができるため、壁ＰＡの指定部分を被覆できる個数のプローブＳＵの感知要素を設けている場合、手動による長手方向への移動が必要なくなるということが理解される。例えば、壁ＰＡの一部分の、１００ｍｍと等しい長手方向延長部をプローブＳＵで被覆する必要がある場合、プローブＳＵは、例えば間に約０．１ｍｍの空間を設けて１対ごとに分けた寸法０．５ｍｍの感知要素を少なくとも２００個備えている必要がある。感知要素が小さいほど、分析の角度セクタは広くなることが可能である点に留意すべきである。プローブＳＵの感知要素の数と、電子走査による被覆拡大の可能性との間の調整で、プローブＳＵを手動で長手方向に移動させる必要がなくなる。
【００６７】
超音波源の角度変位を避けながらより優れた連続性が得られることができるため、同じ角度セクタ分析であっても、位相アレイプローブを使用する方が単方向プローブを使用するよりも有利であることに留意されたい。
【００６８】
本発明によれば、第１の場所（軸ＡＥの形状とその潜在的な負荷および環境に応じて選択されたもの）の、壁ＰＡの外面ＳＥまたは内面ＳＩ上にプローブＳＵを手動で配置すると、各プローブＳＵが、第１の長手方向または横方向に向いた第１の選択角度セクタ内で、制御モジュールＭＣが壁ＰＡに決定した第１の部分の分析を開始する。したがって各プローブＳＵは、上記プローブＳＵに対する軸ＡＥの最新の相対角度位置に関する分析データを取得することができる。プローブＳＵを、連続する選択した角度セクタ上で、軸ＡＥに対して角度変位させると、各プローブＳＵが、角度変位させる毎に新たな分析データを取得できるようになる。したがって、精査した壁ＰＡの各々の第１の部分の円周全体に関連した分析データが得られることができる。
【００６９】
例えば、これらの分析データは放射角度、放射のモーメント、超音波の反復（または、その同等物である、放射のモーメントと反復との間の時間間隔）、反復角度を含む。これらのデータは例えばプローブＳＵによって制御モジュールＭＣへ送信される。制御モジュールＭＣは、選択した基準系に関連する第１の精査部分の長手方向の位置および角度位置に関連して、これらのデータと、該当する場合にはこれらのデータの取得に使用したプローブＳＵの識別子とをメモリＭＹに記憶することでチャージされる。
【００７０】
続いて、少なくともいくつかのプローブＳＵを、第２の場所（軸ＡＥの形状、潜在的な負荷と環境に応じて選択したもの）の、壁ＰＡの外面ＳＥまたは内面ＳＩ上において手動で移動させることによって、プローブＳＵが、第１の方向と対向した第２の長手方向または横方向に向いている第２の選択した角度セクタ内で、プローブにそれぞれ指定された壁ＰＡの第２の部分の分析を進められるようにする。
【００７１】
例えば、第１の方向が長手方向軸ＸＸの左から右への方向に関連している場合には、第２の方向は、上記長手方向軸ＸＸの右から左への方向に関連している。同様に、第１の方向が長手方向軸ＸＸに対して垂直な第２の軸の左から右への方向に関連している場合には、第２の方向は、上記第２の軸の右から左への方向に関連する。
【００７２】
手動で移動させた各プローブＳＵは、このようにすることで、軸ＡＥに対する最新の角度位置についての分析データを取得できるようになる。選択した角度セクタ上で、プローブＳＵを軸ＡＥに関連して角度変位させることにより、それぞれの角度変位を行った後に、各プローブＳＵが新たな分析データを取得できるようになる。したがって、精査対象の壁ＰＡのそれぞれの第２の部分の円周全体について、分析データを得ることができる。これらの分析データは、例えばプローブＳＵによって制御モジュールＭＣへ送信される。制御モジュールＭＣは、選択した基準系に関連する第２の精査部分の長手方向の位置および角度位置に関連して、これらのデータと、該当する場合にはこれらデータの取得に使用したプローブＳＵの識別子とをメモリに記憶することでチャージされる。
【００７３】
この対向する両方向への２重の分析を行うことで、図７〜図１０に示すように、（必要に応じて）車軸ＡＥの全体または一部を精査することが可能になる。
【００７４】
より具体的には、
−図７Ａ〜図７Ｃは、３個の単方向プローブを外面ＳＥ上に配置し、これらのプローブを、第１の長手方向（右から左）に向いたそれぞれの放射角３０°、４５°、６０°について、右から左へ長手方向に移動することで被覆されることができる壁部分の第１の部分を示す。
【００７５】
−図８Ａ〜図８Ｃは、同じ３個の単方向プローブを外面ＳＥ上に配置し、これらのプローブを、第２の長手方向（左から右）に向いたそれぞれの放射角３０°、４５°、６０°について、左から右へ長手方向に移動することで被覆されることができる、上述と同じ壁部分の第２の部分を示す。
【００７６】
−図９Ａは、第１の長手方向（右から左）に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、外面ＳＥ上に配置した３つの位相アレイプローブで被覆されることができる同じ壁部分の第１の位置を示す。
【００７７】
−図９Ｂは、第２の長手方向（左から右）に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、外面ＳＥ上に配置した同じ３つの位相アレイプローブで被覆されることができる、同じ壁部分の第２の部分を示す。
【００７８】
−図１０は、長手方向（左から右）に向いた３０〜７０°の角度セクタについて、内面ＳＩ上に配置した位相アレイプローブで被覆されることができる同じ壁部分の第３の部分を示す。
【００７９】
軸ＡＥの壁ＰＡに通常見られる内径Ｒ２および外径Ｒ１の形状と、その潜在的な負荷および環境を仮定すると、単方向プローブＳＵによる放射の角度は概して、長手方向ＸＸまたは横方向に対して約０〜７０°で変化できなければならならず、また、位相アレイプローブＳＵによる放射の角度セクタは概して、長手方向ＸＸまたは横方向に対して約０〜７０°でなければならない。
【００８０】
図７〜図１０の例において、それぞれの双方向矢印は、（上に配置した）プローブＳＵにより分析される（第１の）部分の長手方向延長部を表している。いくつかの部分では、車軸ＡＥの負荷および／または環境に応じて、同じプローブＳＵで技術的に分析できる（被覆できる）部分の長手方向延長部が著しく減少することを理解されたい。これは、強制的な取り付けおよび／または支持する負荷によって構造上の欠陥が生じる可能性の高い、車輪の下に配置されている部品については特に当てはまるため、したがって、可能な限り最も綿密で完全な精査（分析）を行う必要がある。
【００８１】
記憶された分析データは処理モジュールＭＴによって抽出され、次に、これらが関連する軸範囲に応じてグループ化されることでチャージされる。これにより、壁ＰＡ内のエコーの横方向または長手方向の配向と、指示位置を表すマップが作成される。
【００８２】
エコー表示は、材料／空気または材料／液体の界面、不完全部分、欠陥のいずれかで反射されることで得られる点に留意すべきである。
【００８３】
長手方向分析は、横方向の不完全部分および欠陥（通常、最も頻繁に生じる）の検出に特に適しており、また、横方向分析は、長手方向の不完全部分および欠陥の検出に特に適している点にも留意すべきである。
【００８４】
対向する２方向において、したがって極度に異なる分析方向おいて材料の精査を行うことで、より小寸法の不完全部分および欠陥を検出できるようになり、これにより、中実車軸に適用する従来の方法および先行技術の検査装置を用いた場合と比べて、より多数の不完全部分と欠陥を検出できるようになる。これにより、壁ＰＡ内部の傾斜した、斜めの（または「傾いた」）不完全部分および欠陥の適切な検出も可能になる。
【００８５】
なお、制御モジュールＭＴは、壁の第１および／または第２の部分の被覆範囲を構成している、同一範囲に関連した分析データどうしを「相関」させるように適宜配列し得る。したがって、３次元タイプ（３Ｄ）の適用が可能な、これらの被覆範囲の「生」マップを作成することができる。
【００８６】
生マップを構成しているデータファイルは好ましくはメモリＭＹに記憶される。次に、これらのマップを個別に（次々と）、あるいはグループで（数個を同時に）画面ＥＣ上に表示させ、これを技術者が分析するか、または、自動分析した後に、画面ＥＣ上に個別またはグループで表示できる「相関」マップや「欠陥」マップに変換することができる。
【００８７】
「生」マップに対して数種の比較分析を行うことが可能である。
【００８８】
例えば、処理モジュールＭＴは、検査対象の軸ＡＥ上で得たマップの少なくともいくつかのデータを、検査したものと同タイプであるが欠陥のない第１の基準軸上で得た第１の基準マップデータと比較することでチャージできる。このケースでは、処理モジュールＭＴは、メモリＭＹを記憶するための修正版マップを作成するために、第１の基準マップ上に表示されていないエコー表示を示しているデータのみを選択する。
【００８９】
あるいは、またはこれに加えて、処理モジュールＭＴは、軸ＡＥ上で得た少なくともいくつかのマップ（生、または修正されたもの）のデータを、検査したものと同じであるが既知の欠陥を備えるタイプの第２の基準軸上において得た第２の基準マップからのデータと比較することでチャージできる。このケースでは、処理モジュールＭＴは、メモリＭＹを記憶するための欠陥マップを作成するために、第２の基準マップ上に示されている既知の欠陥を表すエコー表示を示しているデータのみを選択する。
【００９０】
あるいは、またはこれに加えて、処理モジュールＭＴは、少なくともいくつかのマップに示されたエコー表示の振幅を、選択された閾値振幅と比較することでチャージできる。この場合、処理モジュールＭＴは、欠陥マップを作成するために、欠陥から生じたと結果的に推測される、選択した閾値振幅よりも大きい振幅を有するエコー表示を示すデータのみを選択する。
【００９１】
さらに、処理モジュールＭＴは、選択した閾値振幅よりも大きい振幅を検出するたびに警告（可聴および／または可視（画面ＥＣ上に表示））を生成することも可能である。
【００９２】
図１１Ａ、図１１Ｂは、車軸ＡＥの同じ壁ＰＡ上で得た生マップの２つの例を示す。符号ＤＳは、検出された構造上の欠陥を示す。
【００９３】
先述したように、壁ＰＡの分析は、その外面ＳＥ上または内面ＳＩ上にプローブＳＵを手動で配置して行う。しかしながら、例えばプローブＳＵをその外面ＳＥ上に手動で配置することで始め、次に、いくつかのプローブＳＵを内面ＳＩに手動で配置するといった２重分析を実行することもできる。より厳密には、このケースでは、壁ＰＡの外面ＳＥ上の第１の選択された場所にプローブＳＵを手動で配置し、これらのプローブＳＵが、第１の長手（または横）方向に向いた第１の選択された角度セクタにおいて、壁ＰＡの第１の選択部分を分析することで、軸ＡＥに対するプローブＳＵの様々な相対角度位置の分析データを得る。次に、少なくともいくつかのプローブＳＵを、第２の選択された場所における壁ＰＡの外面ＳＥ上へ手動で移動させ、これらのプローブＳＵによって、第１の方向と対向する第２の長手（または横）方向に向いた第２の選択された角度セクタにおいて、壁ＰＡの第２の選択された部分を分析することで、軸ＡＥに対するプローブＳＵの様々な相対角度位置についての分析データを得る。最後に、少なくともいくつかのプローブＳＵを、第３の選択された場所における壁ＰＡの内面ＳＩ上に手動で配置し、これらのプローブＳＵが、少なくとも１つの長手（または横）方向、または対向する２方向に向いた第３の選択された角度セクタにおいて、壁ＰＡの第３の選択部分を分析することで、軸ＡＥに対するプローブＳＵの様々な相対角度位置についての分析データを得る。
【００９４】
次に処理モジュールＭＴは、全ての分析データから、壁ＰＡ内のエコー表示の位置と配向を表すマップを作成する。
【００９５】
この内外２重分析は精査のために壁ＰＡの全部分を被覆できる。一方、純粋な外面分析の手段では、壁全体の被覆は、壁ＰＡの形状、および／または、軸ＡＥの負荷および／または環境の理由から不可能であることが証明され得る。
【００９６】
両方向への第１の長手方向分析を（上述のとおり）外方に（または内方に）向けて実施し、次に、少なくとも一方向への第２の横方向分析を外方（または内方）に向けて実施すれば、壁ＰＡにおけるエコー表示の横方向の配向および位置を表すマップと、同じ壁ＰＡにおけるエコー表示の長手方向の配向と位置を表すマップとを作成することも可能である。
【００９７】
また、両方向への第１の長手方向分析を外方に向けて行った後に、少なくとも一方向への第２の横方向分析を内方に向けて行うことも可能である。
【００９８】
さらに、両方向への第１の横方向分析を内方に向けて行った後に、少なくとも一方向への第２の分析を外方に向けて行うこともできる。
【００９９】
原則として、外方および内方に向けての長手方向分析と横方向分析の全ての組み合わせが考えられ得る。
【０１００】
なお、いくつかのケースでは、内方分析を行う際に、少なくとも管状車軸ＡＥの端部の穴ぐりをし直して、少なくとも１つのプローブＳＵを、この軸ＡＥ内部のその壁ＰＡの内面ＳＩに接して配置できるようにすること、および該当する場合にはプローブを手動で移動することが必要となる場合がある。
【０１０１】
また、プローブＳＵの配置場所、各プローブＳＵの超音波による分析の多様な角度また多様な角度セクタ、様々なプローブに割り当てられた壁部分は、制御モジュールＭＣによって応力に応じて適宜決定され得る。したがって、検査の一部はビームを用いて実施されるものであり、このビームの全体の方向は、実質的に長手方向ＸＸを含んだ平面上と、壁の例えば５０％といった選択された被覆率を対にて呈している部分上とに含まれると考えられ、および／または、検査の一部は連続したビームによって実施されるものであり、このビームの全体の方向は、この長手方向ＸＸと共に０〜＋２０°および０〜−２０°の鋭角を形成する平面内に実質的に含まれると考えられる。さらに、プローブＳＵの感知要素の入射角度を必要に従って選択することができる。非限定的な例として、長手方向ＸＸに対して４５°の角度を選択できる。
【０１０２】
また、当業者に周知であるように、較正段階中に、各変換器の利得を、例えば壁ＰＡの境界からの第１のエコー上で得た信号の振幅が、マップに使用する総振幅ダイナミックの例えば約５０％の振幅と関連するように調整しなければならない点にも留意されたい。
【０１０３】
さらに、較正段階は好ましくは第１の部分をさらに含む。この第１の部分は、検査対象のものと同タイプであるが完全な（つまり、不完全部分や、構造上の欠陥のない）基準管状亜車軸に対して行った超音波分析の結果を表す上記基準マップを得ることに特化している。当然ながら、この較正段階の第１の部分のために、壁ＰＡの形状（特に角、より一般的には、内径Ｒ２または外径Ｒ１が著しく変化する範囲の形状）によって誘発されたエコーを事前に知ることが可能となるため、したがってこのエコーを、検査対象である管状車軸ＡＥ内の不完全部分および構造上の欠陥により誘発されたエコーと区別できるようになる。
【０１０４】
同様に、較正段階は第２の部分をさらに含んでもよい。この第２の部分は、検査対象のものと同じタイプの、しかし、選択された場所に画定された特徴的な構造上のまたは人工的な欠陥（特徴的な切り欠きや空洞など）を備える基準管状車軸に対して行った超音波分析の結果を表す上記基準マップを得ることに特化する。これらの特徴的な構造上のまたは人工的な欠陥は、不完全部分と欠陥との間に分類閾値を確立する仕様書および／または基準に従って画定される。自然な欠陥で生じるエコーからの信号の振幅が分類閾値よりも小さい場合には、不完全部分が存在する。閾値よりも大きい場合には、欠陥が存在する。事実上、この較正段階の第２の部分のために、特徴的な構造上または人工的な欠陥によって誘発されたエコーを事前に知ることができるので、したがってこのエコーを、検査対象である管状車軸ＡＥの同じタイプのエコー（またはシグナチュア）を誘発「物体」の分類閾値と比較することで、マップ上で検出し易くなる。
【０１０５】
管状車軸ＡＥの長手方向および／または横方向の超音波分析が完了すると、少なくとも１つの追加の他の分析を手動で行えるようになる。例えば、表面分析手段に対する軸ＡＥの様々な相対位置についての表面分析データを得るべく、壁ＰＡの外面ＳＥの分析を実施することができる。
【０１０６】
使用できる表面分析技術には、特に、いわゆる漏洩磁束技術やいわゆる渦電流技術が含まれる。いくつかのこれらの技術は、壁ＰＡの表面欠陥の位置と配向を表すマップを作成するための表面分析データを提供するので有益である。これらの表面欠陥マップのデータファイルを好ましくはメモリＭＹに格納し、上記表面欠陥マップを個別に（次々と）、またはグループにて（数個を同時に）、適宜構造欠陥のマップ（超音波によって得たもの）と共に画面ＥＣ上に表示して、これを技術者が分析できるようにする、および／または、プローブＳＵを用いて得たマップと比較できるようにする。またこれにより、表面欠陥マップの装置、超音波によって得たマップによる自動比較も可能になる。
【０１０７】
ＭＰＩ（「磁粉探傷」）タイプの表面分析も実施できる点に留意されたい。この技術では、磁粉ないし磁気粒子と現像液を使用して壁ＰＡの外面ＳＥを被覆し、次に、壁に磁性を与えて精査可能にした後、ＵＶ（紫外線）光下で、これらの磁粉ないし磁気粒子の配向の不規則性を（人間の眼で）視覚観察し、配向の不規則性が欠陥または不完全部分の存在に関連している点に留意すべきである。この表面分析技術の欠点は、現時点では表面欠陥マップを提供していないため、軸ＡＥを検査している技術者による視覚観察だけに頼らざるを得ず、したがって、超音波によって得たマップとの比較を視覚によって非自動的に行わなければならないという事実による。そのため、操作者による解釈と、これに関連する危険に依存することになる。
【０１０８】
上で参照したマップは、当業者に公知の任意タイプのもの、また特に、Ａ走査、Ｂ走査、Ｃ走査、Ｄ走査、Ｓ走査（またはセクタ走査）タイプのものであってもよい点にも留意されたい。純粋に例示の目的で、例えばＳ走査タイプのマップ（プローブを固定した状態で、集団の中での場所を表示する）を作成することができる。
【０１０９】
本発明により、厚さ約２ｍｍ（つまり、壁ＰＡの半径方向における公称厚さの約５％）、長さ約５ｍｍ、幅約１ｍｍの不完全部分および欠陥を検出することができる。さらに、通常は±２５°よりも小さい、好ましくは±５°よりも小さい鋭角で傾斜した長手方向および横方向の不完全部分および欠陥を検出することができる。また、最大で約６０°の、方向が明確でない角度（または「傾斜角」）を呈する長手方向または横方向の空洞（または「傷」）の検出も可能である。
【０１１０】
本発明は、単に例として上述した管状車軸の検査方法および装置の例に限定されるものではなく、以降の特許請求の範囲の枠内で当業者が考え得る全ての変形例を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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