(57)【要約】【課題】機械リベット締め軸受のための非破壊評価方法を提供すること。【解決手段】開示される実施形態は一般に非破壊評価方法に関している。一実施形態では、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法は、対象とする領域に第１の複数のセンサを配置するステップであって、第１の複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、対象とする領域に第２の複数のセンサを配置するステップであって、第２の複数のセンサが整相アレイで提供されるステップと、第１の複数のセンサを使用して対象とする領域に振動を誘導するステップおよび第２の複数のセンサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、対象とする領域における異常の存在を決定するために、受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップとを含む。【選択図】図８
2014021108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法であって、
前記機械リベット締め軸受上の対象とする領域を識別するステップと、
前記対象とする領域に複数の音響センサを配置するステップであって、前記複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、
前記複数の音響センサを使用して前記対象とする領域に振動を誘導するステップおよび前記複数の音響センサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、
前記対象とする領域における異常の存在を決定するために、前記受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップと
を含む方法。
【請求項２】
機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法であって、
前記機械リベット締め軸受上の対象とする領域を識別するステップと、
前記対象とする領域に複数の音響センサを配置するステップであって、前記複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、
前記対象とする領域に複数の光センサを配置するステップであって、前記複数の光センサが整相アレイで提供されるステップと、
前記複数の音響センサを使用して前記対象とする領域に振動を誘導するステップおよび前記複数の光センサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、
前記対象とする領域における異常の存在を決定するために、前記受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップと
を含む方法。
【請求項３】
機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法であって、
対象とする領域に第１の複数のセンサを配置するステップであって、前記第１の複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、
前記対象とする領域に第２の複数のセンサを配置するステップであって、前記第２の複数のセンサが整相アレイで提供されるステップと、
前記第１の複数のセンサを使用して前記対象とする領域に振動を誘導するステップおよび前記第２の複数のセンサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、
前記対象とする領域における異常の存在を決定するために、前記受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]開示される実施形態は一般に非破壊評価（ＮＤＥ）方法に関する。より詳細には、開示される実施形態は、機械リベット締め軸受を評価するためのＮＤＥ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]非破壊評価（ＮＤＥ）方法は、対象の欠陥を検査するために使用することができる方法の１つの等級を意味している。ＮＤＥ方法は、しばしば、構造的異常、含有物、ひび割れ、等々などの材料の欠陥を検査するために使用される。しかしながら多くの従来のＮＤＥ方法は、不完全な検査、さもなければ不適切な検査を提供することがしばしばである。これは、とりわけ、機械リベット締め軸受などの困難な幾何構造の場合に言える。
【０００３】
[0003]回転要素ボール軸受は、典型的にはリベット締めを使用して軸受のセパレータ要素の２つの片側半分を一体に結合する。例えばリベット締めは、内部リングおよび外部リング内のレースウェイ溝にボールが乗るコンラッドボール軸受の組立てを容易にするために必要である。軸受を組み立てるために、内部リングと外部リングの間にボールが取り付けられ、円周の周りに均等に分散され、次に、典型的にはリベットを使用してセパレータの２つの片側半分が一体に結合される。
【０００４】
[0004]リベット締めプロセスの品質は、軸受の信頼性のためには重要である。リベット締めが不適切に実施されると、セパレータの２つの片側半分が確実に接触せず、組立てにおいてこれらの２つの片側半分が適切に一体に締め付けられない。そのため、潜在的にリベットの早期疲労故障の原因になり、動作中、これらの２つの片側半分が分解し、軸受が早期に故障することになる。
【０００５】
[0005]現在、冷間成形および熱間アプセット成形の２つのリベット締めプロセスを使用して、セパレータの２つの片側半分が一体に結合されている。リベット材料にはＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）１０１０炭素鋼があり、セパレータの２つの片側半分は、典型的には鋼または青銅でできている。図１および２は、それぞれ冷間型枠成形リベット締め手順および熱間アプセット成形リベット締め手順の略図を示したものである。図１に示されているように、冷間成形手順はステップ１０１で始まり、セパレータの２つの片側半分１２１と１２２の間にリベット１３０が挿入される。リベットは、その下方端で支持プラットフォーム１１０によって支持される。ヘッド成形型１４０がリベット１３０の上方に配置される。次に、ステップ１０２でヘッド成形型１４０がリベット１３０の上方端に接触し、リベット１３０を圧縮してセパレータの２つの片側半分１２１、１２２をしっかりと一体に保持する。ステップ１０３でヘッド成形型１４０がリベット１３０から後退し、機械リベット締め構成要素がプラットフォーム１１０の上に残る。
【０００６】
[0006]図２に示されているように、熱間アプセット成形手順はステップ２０１で始まり、セパレータの２つの片側半分１２１と１２２の間にリベット１３０が挿入される。リベットは、その下方端で支持プラットフォーム１１０によって支持される。電極ヘッド成形型２４０がリベット１３０の上方に配置される。次に、ステップ２０２で電極ヘッド成形型２４０は当接されるが、リベット１３０を圧縮するほどの接触ではない。電流が電極ヘッド成形型２４０からリベット１３０に流れ、それによりリベット１３０を加熱する。次に、ステップ２０３で電極ヘッド成形型２４０がさらに下がって熱いリベット１３０を圧縮し、セパレータの２つの片側半分１２１、１２２をしっかりと一体に保持する。ステップ２０４で電極ヘッド成形型２４０がリベット１３０から後退し、機械リベット締め構成要素がプラットフォーム１１０の上に残る。
【０００７】
[0007]適切に取り付けられたリベットの重要な特質は、このプロセスによって、組み立てられた２つの部品の間に残留「締付け」力が得られることであることが決定されている。この締付け力は、セパレータの２つの片側半分を一体に保持し、かつ、締め付けられた面に作用する大きい摩擦力によってこれらの２つの片側半分の相対運動を阻止する。不適切に取り付けられたリベットは、セパレータのこれらの片側半分の間に締付け力を付与せず、したがってセパレータポケットに作用する振動およびボール力の影響の下で、セパレータのこれらの片側半分の間の相対運動を許容する。これらの振動およびボール力は、リベットに疲労循環荷重を付与し、早期故障の原因になる。
【０００８】
[0008]機械リベット締め軸受の現在の品質検査は、主として視覚によるものである。視覚検査は、主観的で、時間を要し、また、表面の異常を検出することができるにすぎない。視覚検査は、表面下の不連続性または体積構造的な不連続性は全く検出せず、したがってリベット締め製造プロセスを監視するために特に適しているわけではない。現在、セパレータの２つの片側半分に付与される締付け荷重に関して、リベット取付けの品質を評価するために利用することができる非破壊試験方法は存在していない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
[0009]したがって機械リベット締め軸受と共に使用するためのＮＤＥ方法が提供されることが望ましいと思われる。さらに、軸受の製造者が使用することができる、リベット締めプロセスを監視し、かつ、監査するための、また、完成した軸受部品の品質を検査するためのＮＤＥ方法であって、さらに軸受の最終使用者が使用することができる、適切な軸受セパレータリベット締めに対する要求事項に合致する製造者の能力を実証するためのＮＤＥ方法が提供されることが望ましいと思われる。また、本発明の他の望ましい特性および特徴は、後続する、添付の図面および本発明の上記背景に関連して行う本発明の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
[0010]開示される実施形態は、機械リベット締め軸受を評価するための非破壊評価（ＮＤＥ）方法に関している。一実施形態では、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法は、機械リベット締め軸受上の対象とする領域を識別するステップと、対象とする領域に複数の音響センサを配置するステップであって、これらの複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、複数の音響センサを使用して対象とする領域に振動を誘導するステップおよび複数の音響センサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、対象とする領域における異常の存在を決定するために、受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップとを含む。
【００１１】
[0011]他の実施形態では、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法は、機械リベット締め軸受上の対象とする領域を識別するステップと、対象とする領域に複数の音響センサを配置するステップであって、これらの複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、対象とする領域に複数の光センサを配置するステップであって、これらの複数の光センサが整相アレイで提供されるステップとを含む。この方法は、複数の音響センサを使用して対象とする領域に振動を誘導するステップおよび複数の光センサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、対象とする領域における異常の存在を決定するために、受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップとをさらに含む。
【００１２】
[0012]さらに他の実施形態では、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法は、対象とする領域に第１の複数のセンサを配置するステップであって、これらの第１の複数の音響センサが整相アレイで提供されるステップと、対象とする領域に第２の複数のセンサを配置するステップであって、これらの第２の複数のセンサが整相アレイで提供されるステップと、第１の複数のセンサを使用して対象とする領域に振動を誘導するステップおよび第２の複数のセンサを使用して共振周波数スペクトルを受け取るステップと、対象とする領域における異常の存在を決定するために、受け取った共振周波数スペクトルと基準スペクトルとを比較するステップとを含む。
【００１３】
[0013]上記概要は、以下の詳細な説明の中でさらに説明される概念の選択を簡単な形で伝えるために提供されたものである。上記概要には、特許請求される主題のキーとなる特性すなわち本質的な特性を識別することも、また、特許請求される主題の範囲を決定する際の助けとして使用されることも意図されていない。
【００１４】
[0014]以下、本発明について、同様の数表示は同様の要素を表している以下の図面に関連して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】[0015]冷間成形技法を使用した、軸受のセパレータ要素のリベット締めを示す図である。
【図２】[0016]熱間アプセット成形を使用した、軸受のセパレータ要素のリベット締めを示す図である。
【図３】[0017]本開示の一実施形態による、対象とする領域上の概念試験音響センサ配置を示す図である。
【図４Ａ】[0018]リベット締めされた軸受組立体の２つのグループから得られる典型的な共振スペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】リベット締めされた軸受組立体の２つのグループから得られる典型的な共振スペクトルを示す図である。
【図５】[0019]本開示の一実施形態による、対象とする領域の上方に配置された音響センサの概念整相アレイを示す図である。
【図６】[0020]本開示による、機械リベット締め軸受の非破壊評価のための一例示的方法の流れ図である。
【図７】[0021]リベット締めされた軸受中の対象とする領域を識別し、かつ、試験するための例示的実施形態を示す図である。
【図８】[0021]リベット締めされた軸受中の対象とする領域を識別し、かつ、試験するための例示的実施形態を示す図である。
【図９】[0021]リベット締めされた軸受中の対象とする領域を識別し、かつ、試験するための例示的実施形態を示す図である。
【図１０】[0021]リベット締めされた軸受中の対象とする領域を識別し、かつ、試験するための例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0022]以下の詳細な説明は、その性質が単なる例示的なものにすぎず、本発明または用途および本発明の使用を限定することは意図されていない。本明細書において使用されているように、「例示的」という語は、「一例、実例または例証として機能する」ことを意味している。本明細書において「例示的」として説明されているどの実施形態も、他の実施形態よりも好ましい、あるいは有利な実施形態として必ずしも解釈してはならない。さらに、上記背景技術または以下の詳細な説明の中で示されている任意の理論に拘束されることは意図されていない。
【００１７】
[0023]本明細書において説明されている実施形態は、一般に機械リベット締め軸受の非破壊評価に関している。機械リベット締め組立体は、その性能および構造的整合性が、それらの個々の構成要素の構造的整合性、ならびに全体としての組み立てられた部品に大きく依存する機械的な組立体である。リベット締めされた部品の弾性性能は、個々の構成要素の弾性特性ならびにリベット締めに使用されるプロセス、つまり上で言及した熱間アプセット成形または冷間成形に依存することになる。
【００１８】
[0024]本明細書において説明されている実施形態は、ハード要素が特定の周波数で共振する、という物理学の基本原理に基づいている。したがってリベット締めされた軸受組立体を研究するためには、様々な構成および様々な組合せの専用のセンサを、他の知覚デバイス、例えば以下でより詳細に説明するように光干渉計と共に使用することができることが示された。さらに、リベット締めされた軸受組立体の構造的整合性は、振動性負荷の下で調査することによって研究されることが好ましいことが分かっている。したがって本開示は、軸受組立体内に誘導された振動を使用して個々の特定の領域を評価し、かつ、微細構造体および構造的整合性の局部ならびに全体の変化に関する情報を提供するための非破壊試験方法について説明する。
【００１９】
[0025]本開示の実施形態は、さらに、緊密な継目、公称寸法、良好な微細構造および弾性特性を有する組立体は、誘導された振動に対して、緩い継目および異なる合金化ならびに熱処理を有する、内部減衰および追加共振が存在する組立体とは著しく異なる応答を示す、という原理に基づいている。緊密な継目の欠乏、結合された構成要素間の寸法の拡大、微細構造中のひび割れまたは他の欠陥、および非弾性特性または脆性は、すべて組立体が故障する傾向にある可能性があることを示す。したがって本開示の目的は、非破壊評価技法を使用してこのような組立体を識別することである。
【００２０】
[0026]本開示によれば、複数の音響センサが試験すべき軸受組立体上の対象とする領域（ＲＯＩ）に接触する。第１の複数の音響センサは、軸受組立体を周波数が変化する外部正弦波にさらす。これらの複数の音響センサのうちの少なくとも２つの他の音響センサは、信号が軸受組立体を通過し、少なくとも２つの受信センサによって受信される際に、異なる振動応答モードを受け取る。図３は、対象３００で示されている対象とする領域に正弦波を使用して振動を誘導するための１つの駆動音響センサ３１１、および対象３００を通過した後の振動応答モードを受け取るための２つの受信音響センサ３１２、３１３を使用してこの配置を概念的に示したものである。
【００２１】
[0027]したがって構成要素３００は、電気正弦波を機械波に変換する音響センサを介して、異なる周波数の機械的振動にさらされる。振動のモードおよび周波数は、一部には、以下の式１で示されているように、その幾何構造、機械的剛性、弾性特性、合金化、熱処理および微細構造で決まる。共振周波数は、広く知られている以下の公式、ｆｒ〜ＳＱＲＴ（ｋ／ｍ）に従って、結合される構成要素の寸法および材料特性によって決定され、ｆｒ＝共振周波数、ｋ＝剛性（弾性特性、例えばヤング率）、ｍ＝質量（寸法、密度）である。劣化した材料特性または次元振動によって生じる構造的欠陥強度低減、例えばひび割れは、剛性を小さくし、また、共振周波数を低くするが、このひび割れは出力信号上で観察することができる。さらに、対象に印加される駆動周波数は、対象の質量および幾何構造で決まる。通常、比較的質量がより大きい対象は、比較的質量がより小さい対象よりも比較的低い周波数で駆動される。
【００２２】
[0028]図４は、リベット締めされた軸受組立体の２つのグループから得られる典型的な共振スペクトルを示したものである。スペクトルは２つの部分で示されている。部分４０１は、約３５ｋＨｚと約９０ｋＨｚの間の周波数範囲を示しており、一方、部分４０２は、約８５ｋＨｚと約１３５ｋＨｚの間の周波数範囲を示している。２つの片側半分の間に十分な締付けを有する、適切に組み立てられたセパレータ構成要素（図４の部分４１１に４つのスペクトルによって例示されている）は、不適切に取り付けられ、かつ、不適切にヘッドが形成されたリベットを有する、セパレータの片側半分が不十分に締め付けられる組立体（部分４１２の３つのスペクトルによって例示されている）とは著しく異なる応答スペクトルを示す。図４に示されているように、適切に組み立てられた構成要素の試験から得られた４つのスペクトルは、一様で、かつ、急峻に画定された、約６０ｋＨｚの約共振周波数ピーク（矢印４２０で示されている）を示しており、一方、不適切に組み立てられた構成要素の試験から得られた３つのスペクトルは、約７５ｋＨｚの第２の広いピークに加えて、周波数が若干高い、より広いピークを示している（いずれも矢印４３０で示されている）。
【００２３】
[0029]一実施形態では、複数の音響センサは、非破壊評価のために、音響センサの整相アレイとして対象とする領域に配置される。一例では、音響センサの整相アレイは、振動を駆動し、かつ、周波数を受け取る両方のために使用される。他の例では、音響センサの整相アレイは、対象とする領域の振動を駆動するために使用され、また、光干渉計などの光センサは、これらの光センサが対象とする領域を通過する際に共振周波数を受け取るために使用される。図５に示されているように、５０１から５０４の番号が振られた４つの音響センサのアレイは、共振周波数を受け取るために対象５００上の対象とする領域の上方に提供されている。５０５から５０７の番号が振られた３つの追加音響センサは、対象５００の横側に提供され、対象５００に振動を誘導する。様々な構成の音響センサ５０１から５０４は、様々なタイプの波のうち、とりわけ表面音響波（波５１１で例示的に示されている）、縦波（波５１２で例示的に示されている）、またはせん断波（波５１３で例示的に示されている）を受け取るために提供することができる。したがって整相アレイの音響センサ５０１から５０４の各々は、異なるモードの波を受け取るように構成することができる。本開示は、このような音響センサの機能に関して、整相アレイの何らかの特定の数のセンサに限定されるものとして読んではならず、また、何らかの特定の波モードの共振周波数に限定されるものとして読んではならない。
【００２４】
[0030]一代替実施形態では、センサ５０１から５０４は光センサとして提供される。例えばセンサ５０１から５０４は光干渉計として提供することができる。光学を使用することにより、センサ５０１から５０４は、この場合も音響センサとして提供されることになるセンサ５０５から５０７によって誘導されると、同様に対象５００の共振周波数を決定することができる。上で言及した様々なモードの波は、光センサを使用して、上で言及した方法と同じ方法で受け取ることができる。
【００２５】
[0031]この試験の一部として、ソフトウェアアルゴリズムを使用して、「Ｑ」、帯域幅（ＢＷ）、ピーク周波数、中心周波数、および既知の許容部品と拒絶部品との間の３ｄＢ  ＢＷおよび６ｄＢ  ＢＷなどのスペクトルの相違が特性化される。これらの相違を使用して、これらの良好なスペクトルおよび不良スペクトルに基づいてハードウェアを予備選択するためにシステムが「訓練される」。この方法によれば、部品を自動検査のためにセットアップすることができる。
【００２６】
[0032]図６は、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための一例示的方法６００を流れ図で示したものである。方法６００は、部品のタイプおよび幾何構造に基づいてパラメータを定義するステップで始まる。理解されるように、リベット締めされる軸受は、多くの異なる形状および大きさで製造される。したがってこの方法は、対象とする領域、整相アレイに使用される音響センサまたは光センサの数、および評価のための波形（モード）のタイプなどのパラメータを定義するステップを含む。
【００２７】
[0033]例示的方法６００はステップ６０２を継続する。ステップ６０２で、変化するセットアップすなわちステップ６０１で定義されたパラメータの下でスペクトルが取得される。十分な標本サイズのスペクトルを取得するために、複数の良好部品および（つまり既知の欠陥または異常が存在しない部品）および不良部品（つまり既知の欠陥または異常が存在する部品）の両方が提供される。次に、これらの部品の各々が既に決定済みのパラメータによって定義されたセットアップの各々を使用して試験される。それにより、さらに解析の対象にすることができるいくつかの共振スペクトルが得られる。
【００２８】
[0034]したがって例示的方法６００はステップ６０３を継続し、良好部品および不良部品の両方に対して取得されたスペクトルの特徴を調査する。ここで、良好であることが分かっている部品と、不良であることが分かっている部品との間の相違が注目される。もう一度図４を参照すると、図４で既に説明したように、例えば不良部品は、急峻に画定された約６０ｋＨｚのピークを有していない一方で、その特定のサイズおよびタイプの良好部品は、すべて急峻に画定された約６０ｋＨｚのピークを有しており、その上、７５ｋＨｚの範囲に広い追加ピークを有していた。
【００２９】
[0035]任意の所与の部品のスペクトル間の相違は、視覚検査またはコンピュータ化された検査によって当業者に明らかになる。方法６００のステップ６０４におけるこの比較は、コストおよび精度の両方を考慮すると、コンピュータ化された検査を使用して実施されることが好ましい。当分野で知られている様々なソフトウェアプログラムを使用してスペクトルを解析し、比較し、かつ、良好部品のスペクトルと不良部品のスペクトルとの間に見出された相違を決定することができる。
【００３０】
[0036]次に方法６００のステップ６０５を参照すると、部品が良好と見なされるか、あるいは不良とみなされるかどうかを将来決定するための１つまたは複数の判定基準が確立される。これらの判定基準は、既知の良好部品と不良部品の間のスペクトルの観察された相違に基づいている。例えば定義された特定のピークがスペクトル上に存在するか、あるいは存在しないかによって１つの判定基準を確立することができる。このピークが存在する場合、この部品はこの判定基準に合格する。このピークが存在しない場合、この部品はこの判定基準に不合格であり、拒絶される。
【００３１】
[0037]最後に、方法６００のステップ６０６を参照すると、本発明による方法を実行している間により多くの部品が試験される場合、音響センサ試験スペクトルデータを連続的に収集することができる。必要に応じて、提供される追加データを使用して判定基準を更新し、かつ、洗練することができる。
【００３２】
[0038]上で説明した方法および技法によれば、原理的には様々な音響知覚技術を使用して、リベット締めされた軸受中の欠陥を検出することができる。しかしながら、研究および試験により、優れた結果を提供する驚くべき４つの特定の手法が見出された。以下、個々のこのような手法について説明する。第１の手法は、ドライバユニットおよびレシーバユニットの両方のための音響センサの使用を含む。同じ周波数または異なる周波数の複数のドライバおよびレシーバを使用して第二次高調波および第三次高調波を生成することができることに留意されたい。第２の手法は、ドライバのための音響センサの使用、およびレシーバのための光センサの使用である。第３の手法では、以下でより詳細に説明するように超音波センサを使用することができる。最後に、第の４の手法では非線形音響学を使用することができる。
【００３３】
[0039]これらの４つの手法に関して、既に示した開示は、このような方法を実施する方法の基本概要を示している。さらに、図７〜１０は、リベット締めされた軸受中の対象とする領域を識別し、かつ、試験するための例示的実施形態を示したものである。図７〜１０の参照数表示は、「７」の接頭辞を有するよう、図１の参照数表示に対して増分されていることに留意されたい。したがって図１のリベット１３０は、図７〜１０ではリベット７３０で示されており、他の参照数表示についても同様である。次にとりわけ図７を参照すると、４つの対象とする領域７５１〜７５４が試験のために識別されている。これらの領域は、セパレータの片側半分７２１、７２２とリベット７３０の間の外部接触点に対応している。
【００３４】
[0040]詳細には、図７に関して、超音波センサは、以下でより詳細に説明するように、図７に例示されている手法のためには有利であることが分かっている。第１の超音波センサ７８１（ドライバ）は、図７に示されているようにリベット７３０の上方に配置されており、また、第２の超音波センサ７８２（レシーバ）は、リベット７３０の下方に配置されている。図８に示されているように、超音波は、センサ７８１から、リベット７３０とセパレータの片側半分７２１、７２２の間の界面、詳細にはＲＯＩ７５１〜７５４を通って伝搬する。センサ７８２はこの超音波を受け取る。上で説明した方法に従って超音波の解析を実施することができる。
【００３５】
[0041]詳細には、本開示の実施形態は、従来の超音波学および整相アレイ超音波学のいずれか一方または両方を使用することができる。当分野で知られているように、ＮＤＥのための従来の超音波変換器は、通常、高周波音波を発生し、かつ、受け取る単一の活性素子であるか、あるいは１つは送信のための要素であり、もう１つは受信のための要素である対になった２つの要素（Ｔ／Ｒ）のいずれかを含む。図７〜１０は、この手法を示したものである。一方、代替実施形態では、整相アレイプローブは、典型的には、それぞれ個別にパルスを発生させることができる、１６個から２５６個もの多数の個別の小さい要素を備えた変換器組立体からなっている。これらは、帯状（線形アレイ）、環状（環状アレイ）、円形行列（円形アレイ）またはもっと複雑な形状で配置することができる。
【００３６】
[0042]変換器周波数の最も一般的な範囲は、２ＭＨｚから２０ＭＨｚまでである。また、整相アレイシステムは、多重要素プローブを駆動し、戻りエコーを受け取り、かつ、数字化し、そのエコー情報を様々な標準形式でプロットすることができる、コンピュータをベースとする計器を含む。整相アレイシステムは、アレイ内の個々の要素によって生成される個々の波面が互いに結合し、それにより音響ビームを有効に操作し、かつ、形成するエネルギーを予測可能な方法で加えるか、あるいは相殺する方法で一連の出力超音波パルス間の時間を変化させる整相の波動物理学原理を利用している。これは、個々のプローブ要素に若干異なる時間でパルスを発生させることによって達成される。しばしば、これらの要素は、開口を大きくすることによって有効感度を改善し、それにより望ましくないビームの広がりを小さくし、かつ、より鮮明な集束を可能にするために、４ないし３２のグループでパルスを発生させることができる。
【００３７】
[0043]焦点法則カルキュレータとして知られているソフトウェアは、プローブ特性およびくさび特性、ならびに試験材料の幾何構造および音響特性を考慮して所望のビーム形状を生成するために、要素の個々のグループを起動するための特定の遅延時間を確立する。次に、計器の動作ソフトウェアによって選択される、プログラムされたパルス発生シーケンスが試験材料中にいくつかの個々の波面を放出する。これらの波面は、任意の従来の超音波と同様、試験材料を通って移動し、ひび割れ、不連続性、背面壁および他の材料境界で反射する単一の一次波面中に、強め合って、また、弱め合って結合する。ビームは、様々な角度、焦点距離および焦点スポットサイズを介して、単一のプローブ組立体が異なる展望の範囲全体にわたって試験材料を調査することができる方法で動的に操作することができる。このビーム操作は極めて迅速に実施され、したがって複数の角度から、あるいは複数の焦点深度を使用して、数分の一秒で走査を実施することができる。
【００３８】
[0044]戻りエコーは、様々な要素または要素のグループによって受け取られ、かつ、変化するくさび遅延を補償するために必要に応じて時間シフトされた後、合計される。例えば「Ｃ−走査」は、その図形展望においてｘ−線画像と同様、試験片の上面図または平面図として表示されるデータの二次元表現であり、その場合色は、試験片中の、そのｘ−ｙ位置にマップされた個々の点におけるゲート信号振幅を表している。従来の計器の場合、単一要素変換器を試験片の上方をｘ−ｙラスター走査パターンで移動させなければならない。整相アレイシステムの場合、プローブは、典型的には、ビームが一方の軸に沿って電子走査している間、もう一方の軸に沿って物理的に移動される。多くの場合、非符号化手動走査も有用な情報を提供することができるが、部品に対する走査画像の正確な幾何学的一致を維持しなければならない場合、通常は必ず符号器が使用される。
【００３９】
[0045]図９は、一代替実施形態ＲＯＩ試験スキームを示したものである。図に示されているように、ＲＯＩ７５１は、セパレータの片側半分７２１、７２２とリベット７３０の間の内部界面に沿った円形の領域である。ここでは２つのセンサ、例えば超音波センサが使用されており、センサ７８１はドライバであり、また、センサ７８２はレシーバである。図１０は、さらに他の代替実施形態ＲＯＩ試験スキームを示したものである。図に示されているように、単一のセンサ７８１、例えば超音波センサは、図１０に矢印で示されているように、波を駆動し、かつ、受け取る両方の作用をしている。この場合も、ＲＯＩは、セパレータの片側半分７２１、７２２とリベット７３０の間の界面である。
【００４０】
[0046]第４の手法で上で言及したように、さらに他の代替実施形態では、本明細書において説明されている試験スキームのうちの任意の試験スキームに非線形音響学を使用することができる（上で言及した標準音響学および超音波学（手法１、２および３）に加えて）。この実施形態では、対象とする領域の走査は、構造的整合性を解析し、かつ、それにより走査画像を生成するために、非線形超音波ドライバを使用して、およびいくつかの多重高調波を受け取るためのいくつかのレシーバを使用して達成することができる。非線形音響学の場合、構造中に存在するあらゆる外部不連続性によって追加周波数が生成される。本明細書において開示されているＮＤＥ手法は、ＡＳＴＭ  Ｅ２５３４ならびに非線形音響学に関する知られている文献に基づいている。ＮＤＥ手法の一例示的実施態様では、トーンバースト狭帯域が振動のために使用され、また、広帯域レシーバが記録出力のために使用される。
【００４１】
[0047]したがって本明細書において開示されているのは、機械リベット締め軸受を非破壊評価するための方法である。本明細書において説明されている主題の実施形態は、軸受の寿命評価、製造プロセスの監視および品質検査ならびに信頼性の領域において広範囲にわたって応用することができる。製造によって導入される異常を速やかに観察することができ、必要に応じて不良部品を拒絶することができる。さらに、本明細書において使用されている音響センサは、変化する製造条件の下で製造された部品間の構造的整合性、ならびに現場から戻された部品間の構造的整合性を監視することができる。
【００４２】
[0048]以上、少なくとも１つの例示的実施形態について、上記本発明の詳細な説明の中で示したが、極めて多数の変形形態が存在することを理解されたい。また、これらの１つまたは複数の例示的実施形態は、単なる例にすぎず、本発明の範囲、適用可能性または構成を制限することは何ら意図されていないことを同じく理解されたい。そうではなく、以上の詳細な説明は、本発明の一例示的実施形態を実施するための便利なロードマップを当業者に提供している。一例示的実施形態で説明されている要素の機能および構造に、特許請求の範囲に示されている本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることができることは理解されよう。
【符号の説明】
【００４３】
１０１、１０２、１０３  冷間成形手順のステップ
１１０  支持プラットフォーム
１２１、１２２、７２１、７２２  セパレータの片側半分
１３０、７３０  リベット
１４０  ヘッド成形型
２０１、２０２、２０３、２０４  熱間アプセット成形手順のステップ
２４０  電極ヘッド成形型
３００、５００  対象（構成要素）
３１１  駆動音響センサ
３１２、３１３  受信音響センサ
４０１、４０２、４１１、４１２  部分
４２０、４３０  共振周波数ピークを示す矢印
５０１〜５０７  音響センサ
５１１、５１２、５１３  波
７５１〜７５４  対象とする領域
６００  機械リベット締め軸受を非破壊評価するための一例示的方法
７８１  第１の超音波センサ
７８２  第２の超音波センサ
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【外国語明細書】
2014021108000001.pdf