(57)【要約】駆動部と少なくとも１つの検査部とを有する非破壊検査装置が提供される。（複数の）検査部は、（複数の）検査部が構造物の特徴箇所を検査するためにアクセスが制限されたエリアへ進入させられるように、駆動部に磁気結合されている。（複数の）検査部はそれぞれが、処理されたときに、構造物の特徴箇所の欠陥を示す信号を送受信する少なくとも１つの検査センサを有する。検査部の検査センサは、検査対象である比較的広いエリアの検査を可能にするため、検査部のハウジングと装置的に移動可動である。検査センサは検査部のハウジングと相対的に手動及び／又は自動で動かされることがある。
2009513979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の特徴箇所を検査する非破壊検査装置であって、
少なくとも１つの磁石を有し、前記構造物と相対的に移動可能であるように前記構造物の第１の表面に設置するたように構成されている駆動部と、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている検査部と、を具備し、この検査部は、前記駆動部の移動により、駆動部と直接的に接触することなく、前記駆動部と共同して検査部が移動するように前記駆動部と磁気結合されるように、前記第１の表面と反対側にある前記構造物の第２の表面に位置決めするように構成されており、
前記検査センサは、前記検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能である、
非破壊検査装置。
【請求項２】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、超音波トランスデューサを備えている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、超音波ホイールトランスデューサを備えている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、空中超音波トランスデューサを備えている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、レーザー超音波トランスデューサを備えている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記移動可能な検査センサは、前記駆動部にほぼ近づく方向及び／又は前記駆動部から遠ざかる方向に選択的に移動可能である、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
前記移動可能な検査センサは、前記駆動部及び前記検査部の移動の方向とほぼアラインメントされている軸を中心として選択的に回転可能である、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記検査部は、複数の磁石を含み、また、前記駆動部は、前記検査部の前記複数の磁石に磁気結合されている複数の磁石を有する、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
前記検査部は、これの複数の磁石に近接しているローラの組を含み、また、前記駆動部は、これの複数の磁石に近接しているローラの組を有する、請求項８に記載の非破壊検査装置。
【請求項１０】
前記駆動部は、この駆動部の電動式位置決めのための電動式駆動ホイールを有する、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項１１】
前記駆動部は、駆動部の位置を監視するため位置エンコーダ装置を有する、請求項１０に記載の非破壊検査装置。
【請求項１２】
構造物の特徴箇所を検査する非破壊検査装置であって、
少なくとも１つの第１の磁石及び少なくとも１つの第２の磁石を有し、前記構造物と相対的に移動可能であるように前記構造物の第１の表面に設置するように構成されている駆動部と、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備え、前記駆動部と直接的に接触することなく前記駆動部の移動が前記駆動部と共同した移動を生じさせるため前記駆動部の前記第１の磁石と磁気結合されるように、前記第１の表面と反対側にある前記構造物の表面に位置決めするように構成されている第１の検査部と、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている第２の検査部とを具備し、第２の検査部は、検査対象である前記構造物の前記特徴箇所が、前記第１の検査部と第２の検査部との間に位置するように前記第１の表面と反対側にある前記構造物の表面に位置決めするように構成され、また、この第２の検査部は、前記駆動部と直接的に接触することなく駆動部の移動が駆動部と共同して前記第２の検査部に移動を生じさせるように、前記第２の検査部は、前記駆動部の前記第２の磁石と磁気結合され、前記第１の検査部及び前記第２の検査部のそれぞれが、前記駆動部と磁気結合されているときに、前記第１の検査部及び前記第２の検査部は相互にほぼ一定の相対位置にあり、
第１の移動可能な検査センサは、前記第１の検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能であり、前記第２の移動可能な検査センサは、前記第２の検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能である、非破壊検査装置。
【請求項１３】
前記第１の検査部の前記第１の移動可能な検査センサは、超音波発信器を備え、前記第２の検査部の前記第２の移動可能な検査センサは、超音波受信器を備えている、請求項１２に記載の非破壊検査装置。
【請求項１４】
前記第１の検査部の前記第１の移動可能な検査センサは、超音波ホイールトランスデューサを備え、前記第２の検査部の前記第２の移動可能な検査センサは、超音波ホイールトランスデューサを備えている、請求項１２に記載の非破壊検査装置。
【請求項１５】
前記第１の検査部の前記第１の移動可能な検査センサは、空中超音波トランスデューサを備え、前記第２の検査部の前記第２の移動可能な検査センサは、空中超音波トランスデューサを備えている、請求項１２に記載の非破壊検査装置。
【請求項１６】
前記駆動部は、前記駆動部の電動式位置決めのための電動式駆動ホイールを有する、請求項１２に記載の非破壊検査装置。
【請求項１７】
前記駆動部は、前記駆動部の位置を監視するため位置エンコーダ装置を有する、請求項１６に記載の非破壊検査装置。
【請求項１８】
構造物の特徴箇所を検査する方法であって、
少なくとも１つの磁石を有する非破壊検査装置の駆動部を前記構造物の第１の表面に設置することと、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている検査部を位置決めすることが前記駆動部の前記磁石を前記検査部の前記磁石に磁気結合することを備えているように、前記非破壊検査装置の少なくとも１つの検査部を前記第１の表面と反対側にある前記構造物の第２の表面に位置決めすることと、
前記検査部が前記駆動部と呼応して移動させられるように、前記構造物の前記第１の表面上で前記駆動部を移動させることと、
前記移動可能な検査センサを前記検査部の前記ハウジングと相対的に移動させることと、
前記移動可能な検査センサからの出力を監視することと、
を具備する方法。
【請求項１９】
検査対象である前記構造物の前記特徴箇所が前記第１の検査部と第２の検査部との間に位置するように、前記非破壊検査装置の前記第２の検査部を、前記第１の表面と反対側にある前記構造物の第２の表面に位置決めすることをさらに備え、前記第２の検査部を位置決めすることは前記第２の検査部が前記駆動部と呼応して移動させられるために前記駆動部の第２の磁石を前記第２の検査部の磁石に磁気結合することを備えているように、前記第２の検査部は、ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の移動可能な検査センサを、前記第２の検査部の前記ハウジングと相対的に移動させることをさらに備えている、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記構造物の前記特徴箇所は前記構造物の前記第２の表面から延在し、前記駆動部を移動させることは、前記検査部が前記構造物の前記第２の表面から延在する前記構造物の前記特徴箇所を検査するように前記駆動部を移動させることをさらに備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記移動可能な検査センサを移動させることは、前記駆動部及び前記検査部の移動の方向とほぼアラインメントされている軸を中心として前記移動可能な検査センサを選択的に回転させることを備えている、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記移動可能な検査センサを移動させることは、前記駆動部へほぼ近づく方向及び／又は前記駆動部から遠ざかる方向に前記移動可能な検査センサを選択的に移動させることを備えている、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に非破壊検査装置に関係する。より詳細には、本発明は構造物のアクセスが制限されている特徴箇所を検査する検査装置に関係する。
（関連出願の相互参照）
【０００２】
本願は、参照によって全体として本書に組み込まれている、２００３年１２月１２日に出願された同時係属中の米国特許出願第１０／７３４，４５２号、及び、２００４年１月７日に出願された米国特許出願第１０／７５２，８９０号の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００３】
構造物の非破壊検査は、構造物を傷つけることなく、又は、構造物の大幅な分解を必要とすることなく、構造物を徹底的に検査することに関係している。非破壊検査は、構造物の外部及び／又は内部の徹底的な検査が必要とされる多くのアプリケーションに有利である。たとえば、非破壊検査は、航空機構造物へのあらゆるタイプの内部損傷又は外部損傷に関して航空機構造物を検査するために航空機産業において広く利用されている。
【０００４】
定期的に非破壊検査される構造物の中に複合構造物がある。この点に関して、複合構造物は、これらのエンジニアリング特性、設計柔軟性、及び、軽量性のため、産業全体で一般的に使用されている。したがって、複合構造物の性能に悪影響を与えることがあり得る亀裂、空洞、又は、空隙のようなあらゆるキズを特定するために複合構造物を検査することは高い頻度で望ましい。
【０００５】
種々のタイプのセンサが非破壊検査を実行するため利用されることがある。１つ以上のセンサが被検査構造物の上で移動し、内部キズの特定を可能にする欠陥構造物に関するデータを受信する。たとえば、パルスエコーセンサ、透過センサ、又は、横波センサが、構造物の厚さ測定、層欠陥及び空隙の検出、及び／又は、亀裂検出のような超音波データを取得するために利用されることがある。共鳴センサ、パルスエコーセンサ、又は、機械インピーダンスセンサもまた、たとえば、構造物の接着界面内での空洞又は空隙の徴候を明らかにするために利用されることがある。センサによって取得されたデータは典型的にプロセッシングエレメントによって処理され、処理済みデータはディスプレイを用いてユーザに提示されることがある。
【０００６】
検査を必要とする構造物の特徴箇所へのアクセス可能性は非破壊検査装置を選択する際の１つの検討事項である。検査を必要とする特徴箇所へのアクセスが制限されているので、技術者による手動検査が可能ではないことがある。アクセスが制限されている構造物の例は翼構造物の内部接合部である。より詳細には、翼の最後の区分が取り付けられたときに作られる最終接合部によって生成される接着界面は、構造物のアクセスが制限されている特徴箇所（ｆｅａｔｕｒｅ）を、例示している。
【０００７】
最終接合部のような構造物のアクセスが制限された特徴箇所は、従来型の検査装置を使用して完全に検査することが困難である。したがって、構造物のアクセスが制限された特徴箇所を検査するために使い易くかつ信頼性が高い非破壊検査装置の必要性が存在する。
【発明の開示】
【０００８】
本発明の実施形態は、アクセスが制限された特徴箇所のような構造物の特徴箇所を検査する非破壊検査装置を提供することにより、上記必要性を解決し、その他の利点を実現する。検査装置は、検査部が駆動部に呼応して移動するように磁気結合されている駆動部及び少なくとも１つの検査部を有する。検査部は、ハウジング、検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を有する。駆動部が構造物の第１の表面に設置され、検査部が第１の表面と反対側にある構造物の表面に位置決めされているときに、検査部が駆動部と直接的に接触することなく駆動部の移動が駆動部と呼応して検査部を移動させるために駆動部と検査部の両方が磁気結合されるように、駆動部が少なくとも１つの磁石をさらに有する。さらに、検査センサは、検査部のハウジングと相対的に選択的に移動可能である。したがって、検査部は、特徴箇所を検査するため構造物の特徴箇所に近接するまで移動させられ得る。
【０００９】
本発明の付加的な実施形態は、第２の検査部のハウジングと相対的に選択的に移動可能である第２の検査センサをさらに有する第２の検査部を有する。本発明の更なる実施形態は、限定されない例を挙げるならば、超音波トランスデューサ、超音波ホイールトランスデューサ、空中超音波トランスデューサ、又は、レーザー超音波トランスデューサを備えている検査センサを有する。検査センサは、おおよそ駆動部へ向かうか、及び／又は、駆動部から遠ざかる方向に、及び／又は、（複数の）駆動部及び（複数の）検査部の移動方向とおおよそアラインメントされている方向に選択的に移動可能である。
【００１０】
構造物を検査する方法もまた本発明によって提供される。構造物を検査するために、非破壊検査装置の駆動部は構造物の第１の表面に設置され、非破壊検査装置の少なくとも１つの検査部は第１の表面とは反対側にある構造物の表面に配置されている。検査部内の少なくとも１つの磁石は駆動部内の少なくとも１つの磁石と磁気結合している。駆動部は、検査部が駆動部と呼応して移動させられるように、構造物の表面上で移動させられる。さらに、検査部の検査デバイスは、検査部のハウジングと相対移動させられる。検査センサは、キズ又は欠陥を見つけるために技術者によって監視され得る出力を生じる。したがって、非破壊検査装置及び検査方法は、構造物の特徴箇所の使い易くかつ信頼性が高い検査を提供する。
【００１１】
発明の実施形態が一般的な用語で記載されたので、今度は、必ずしも正しい縮尺で描かれていない添付図面が参照される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の少なくとも６つの実施形態が添付図面を参照してさらに十分に説明されている。本発明は、多数の異なる形で具現化されることがあるので、記載され、明らかにされた実施形態だけに限定されるものとして解釈されるべきでない。同様の符号は全体を通じて同じ部材を示している。
【００１３】
図１ないし１３を参照すると、本発明の種々の実施形態による非破壊検査装置が示されている。図１ないし３の実施形態を参照すると、非破壊検査装置１０は、駆動部１２、第１の検査部１４、及び、第２の検査部１６を有する。駆動部１２と検査部１４及び１６は、個別の部分であり、図示された実施形態では直接的に接続されていない。駆動部１２は、被検査構造物の表面に設置するように構成されている。検査部１４及び１６は、駆動部が設置されている表面と反対側の表面に位置決めするように構成されている。
【００１４】
駆動部１２は、第１の検査部１４の少なくとも１つの磁石２４及び第２の検査部１６の少なくとも１つの磁石２６と磁気結合する少なくとも１つの第１の磁石２０及び少なくとも１つの第２の磁石２２を有する。磁気結合は、検査部が駆動部に呼応して移動するように、駆動部１２と検査部１４及び１６との間で遠隔的な接続を行う。検査部１４及び１６は、検査部が駆動部と相対的に実質的に一貫した位置を維持するように、駆動部１２と呼応して移動する。図１の駆動部１２は、少なくとも１つの第１の磁石２０を少なくとも１つの第２の磁石２２に接続するハンドル１８をさらに有する。少なくとも１つの第１の磁石２０は検査装置１０の動作中に第１の検査部１４の磁石２４と磁気結合する。同様に、駆動部１２の少なくとも１つの第２の磁石２２は検査装置１０の動作中に第２の検査部１６の磁石２６と磁気結合する。少なくとも１つの第１の磁石２０は、図２及び３に示されているように、駆動部１２及び第１の検査部が構造物３０の反対側の表面に位置決めされているときに第１の検査部１４の磁石２４と磁気結合させられる。磁石は、磁石間の磁気結合が最大化される形で磁石が構造物３０の反対側の表面３２及び３４と近接するように、位置決めされると有利である。同様に、少なくとも１つの第２の磁石２２は、駆動部１２及び第２の検査部が構造物３０の反対側の表面に位置決めされているときに第２の検査部１６の磁石２６と磁気結合させられる。磁石は、磁石間の磁気結合が最大化される形で磁石が構造物３０の反対側の表面３２及び３６と近接するように、位置決めされると有利である。
【００１５】
図１ないし１３に示されているような、図示されている実施形態の磁石２０、２２、２４及び２６は、好ましくは、標準的なセラミック磁石又はフェライト磁石（約３９００ガウス）より大きい磁束（約１２０００ガウス）を有することが有利であるネオジウム鉄ホウ素製のパンケーキ型磁石である。発明の更なる実施形態は、代替的な磁石の２つの限定されない例を挙げるならば、サマリウムコバルト又はアルニコのような様々な材料の磁石を含み、及び／又は、電磁石又はその他の磁気結合手段との磁気結合を生成することがある。本発明は、磁気結合の磁束を制御するために、非限定的な例が本譲受人に譲渡されている米国特許第６，１８０，９２８号に開示されている希土類金属スイッチ型磁気装置である、磁気分路メカニズムをさらに備えている。本発明の更なる実施形態は、駆動部と検査部との間で磁気結合を行うために、限定されない例を挙げるならば、４台の磁石のような複数の磁石を有する。
【００１６】
本発明の検査装置１０を用いて検査される構造物３０は、複合非強磁性金属（たとえば、アルミニウム合金、チタニウム合金、又は、ＧＬＡＲＥ或いはＴｉ／Ｇｒのようなアルミニウム若しくはチタニウムハイブリッド積層板）、及び、ポリマーを有することがあるが、これらに限定されない。注意すべき点は、駆動部１２と検査部１４及び１６が内部で磁気結合されている材料を集合的に規定する、図２に示されれているような第１の表面３２、表面３４及び３６と、これらの間にある材料とは、磁気結合が駆動部と検査部との間に位置している強磁性材料によって弱められるか又は除去されることになるので、好ましくは、非強磁性金属を包含することである。
【００１７】
磁石２４及び２６は、検査部１４及び１６をそれぞれに支持し、検査部のそれぞれを実質的にアラインメントされた状態に保つ。各磁石２０、２２、２４及び２６は、少なくとも１つの個別の磁石を備えている。しかし、複数の磁石を備えている本発明の更なる実施形態は、好ましくは、磁石の最大カップリングを設けるために、対応する複数の磁石と実質的にアラインメントされ、磁気結合させられるパターンで磁石を配置する。
【００１８】
図２及び３を参照すると、構造物３０は、構造物の表面３４及び３６から外向きに、たとえば、垂直に延在する特徴箇所４０を有する。図２に示されているように、構造物３０の特徴箇所４０は、膜に接着又は締結されるか、表面３４及び３６に接合されるか、若しくは、表面３４又は３６から突起するシャータイ又はスパーのような、アクセスが制限される特徴箇所でもよい。特徴箇所４０は特徴箇所を表面３４及び３６に接続するパイ接合４２を有することがあり、実際の接合部は検査装置１０によって検査されることがある。検査対象となる代替的な特徴箇所は、どのような形状、角度方向、サイズ、又は、位置をもつ特徴箇所でもよい。図２及び３の特徴箇所４０は、航空機産業で使用される複合材料を包含する翼構造物の内部リブを表しているが、特徴箇所４０は非破壊検査の対象となるあらゆる構造物のあらゆる部分を表す。さらに、特徴箇所４０は、非破壊検査の対象となる、強磁性材料を有するどのような材料で作られてもよい。検査対象である特徴箇所４０を通る磁気結合が必要とされないならば、強磁性材料を包含する特徴箇所を有する構造物３０は、駆動部１２と検査部１４及び１６が内部で磁気結合されている材料が非強磁性材料を包含するかどうかについて検査されることがある。このような構造物３０は、航空宇宙アプリケーションにおける最小重量の重要性のため、典型的に航空宇宙以外のアプリケーションに使用され、強磁性特徴箇所４０は、一般に複合特徴箇所のような非強磁性特徴箇所より重い。強磁性特徴箇所４０を検査するために使用される検査センサは、好ましくは、駆動部と検査部との間に磁気結合によって作られた磁場に対し不浸透性である。
【００１９】
図示された実施形態の特徴箇所４０は、第１の表面３４の方に向かう第１の面４４と、第２の表面３６の方に向かう第２の面４６とを有する。図２及び３に示されているように、検査装置１０が構造物３０に設置されたとき、特徴箇所４０は第１の検査部１４と第２の検査部１６との間に位置している。検査装置の更なる実施形態は、特徴箇所４０の非破壊検査のための、或いは、すなわち、特徴箇所の範囲内からの信号の反射に依存するか、又は、光学式ボアスコープ若しくは小型カメラを用いて特徴箇所を観察する片側の検査のための少なくとも１つの検査センサを伴う検査部を１つだけ有することがある。ピッチキャッチ法、パルスエコー法、共鳴法、機械インピーダンス法などのような片側超音波検査方法は、１つ以上の検査部を備えている本発明の更なる実施形態の片側検査技術の非限定的な例である。
【００２０】
図１ないし３の第１の検査部１４及び第２の検査部１６は、各々が検査センサ５０及び５２を有する。第１の検査部１４は、少なくとも１つの磁石２４を接続するハウジング５４を規定する。第１の検査部１４の検査センサ５０は、第１の検査部のハウジング５４に対して相対的に選択的に移動可能である。同様に、第２の検査部１６の検査センサ５２は、第２の検査部のハウジング５６に対して相対的に選択的に移動可能である。したがって、検査装置１０の検査センサ５２及び５４は、検査センサの選択された位置に基づいて、図３及び２にそれぞれ示されているように、特徴箇所（ｆｅａｔｕｒｅ）４０及び接合部４２のような、構造物３０の複数の部分を検査するように構成されている。図１ないし３の検査装置１０を参照すると、検査センサ５０及び５２は、検査センサがそれぞれのハウジングに関して旋回することを可能にするために、接合部５８及び６０をそれぞれに用いて、ハウジング５４及び５６と相対的に選択的に移動可能である。図１ないし３の接合部５８及び６０は、それぞれハウジング５４及び５６内の溝と、それぞれ検査センサ５０及び５２に接続されたフランジ内の貫通穴と、ハウジングをそれぞれのフランジに接続する留め具とを備えている。限定されない一例を挙げるならば、ウィングナット・ボルト組立体のような留め具は、好ましくは、ハウジングとフランジの相対位置の選択的な調整を可能にするので、検査センサをハウジングと相対的に選択的に移動させる。本発明の更なる実施形態は、検査部のハウジングと相対的に検査センサを選択的に移動させる代替的な装置を提供する。たとえば、図４の実施形態は、ハウジング１５４及び１５６のそれぞれに対して相対的に選択的に移動可能である検査センサ１５０及び１５２として、超音波ホイールトランスデューサを備え、各ハウジングと相対的に検査センサに付加的な位置を設けるために複数の溝、留め具、及び、貫通穴が含まれている。更なる実施形態は、限定されない一例を挙げるならば、留め具をバネ式ボール及び移動止めの組立体で置き換えるか、又は、ハウジングと相対的に選択的に移動させられるように検査センサに離散的な所定の位置を設けるためにその他の装置で置き換えることがある。
【００２１】
図１ないし３の検査センサ５０及び５２は、単一の超音波ホイールトランスデューサを備えている。検査装置の更なる実施形態は、代替的な検査センサと任意の台数の検査センサとを有することがある。代替的な図示された実施形態に関して後述されているように、本発明の更なる実施形態は、非限定的な幾つかの例を挙げるならば、光ファイバ超音波システム、速度的若しくは機械インピーダンス解析装置、光学的ボアスコープ、小型カメラ、赤外線センサ、容量センサ、及び、Ｘ線源のようなその他の接触又は非接触検査センサと、検出器、従来型の接触パルスエコー及び透過超音波トランスデューサ、又は、ＵＴ共鳴プローブとを有することがある。図８及び９に示されているように、少なくとも１つの有利な実施形態では、検査センサは接触媒質を必要としないので、検査対象である特徴箇所へのアクセスが制限されているために非常に難しい接触媒質の清浄又は収集が不要である。
【００２２】
上述のように、特徴箇所４０に強磁性材料を包含するが、駆動部１２と検査部１４及び１６が磁気結合されている材料内に非強磁性材料を包含しない構造物３０の場合、（複数の）検査センサは、強磁性特徴箇所を検査するため渦電流検査センサを備えている。このような構造物の一例は、上述されているように、典型的に、強磁性スパー及び非強磁性膜を備えている航空宇宙以外のアプリケーションである。
【００２３】
ローラの組６２、スキッド、スキーなどが、駆動部の移動を促進するために、少なくとも１つの第１の磁石２０及び少なくとも１つの第２の磁石２２に近接して駆動部１２に設けられることがある。さらに、ローラの組６４、スキッド、スキーなどが、表面３４に沿った移動を促進するために第１の検査部１４に設けられることがある。ローラの組６６、スキッド、スキーなどが表面３６に沿った移動を促進するために第２の検査部１６に同様に設けられることがある。図示された実施形態では、ローラの組６２、６４及び６６のそれぞれは、図４に示されているように、磁石がそれぞれの対応する表面の上方で名目的に吊されるように、各部分の磁石の近くに位置している４個の個別のローラを有するので、磁石は表面に接触しないが、検査部が構造物の検査中に駆動部１２に呼応して移動するように検査部１４及び１６を支持し揃えるために必要な磁気結合を維持する。検査装置１０の更なる実施形態は、検査装置の部分の移動を助長するためにどのような場所でもローラの組、スキッド、スキーなどを有することがあり、又は、部分の移動を助長するために表面又は特徴箇所を有することがある。
【００２４】
検査装置１０の動作は、駆動部１２を構造物３０の第１の表面３２に設置することと、検査部が検査対象である特徴箇所４０に近接するように第１の検査部１４のような少なくとも１つの検査部を第１の表面と反対側にある表面３４に位置決めすることとを備えている。磁石２０及び２４は、検査部が支持されアラインメントされるように、検査部１４を駆動部１２へ磁気結合する。特徴箇所４０を非破壊的に検査するため、検査部１４の検査センサ５０は、検査センサ５０によって受信される反射信号が、物理的電気接続を介して、又は、無線データ伝送によって、解析及び記憶のため、一実施形態では、技術者によって監視され得るディスプレイ上に出力を作成するため、プロセッシングエレメントへ送信されるように作動させられる。非限定的な例を挙げるならば、数値データ又はグラフィックデータのようなあらゆる形式のデータでもよい表示出力は、検査されている特徴箇所における内部キズ又は欠陥の場所及びサイズを表現する方が有利である。
【００２５】
駆動部１２は、検査部１４が対応して表面３４に沿って移動させられるように、第１の表面３２に沿って移動させられる。図１の検査装置１０は、駆動部１２を進めるためにハンドル１８を把握する技術者によって手動で動かされることがある。検査装置１０は、特徴箇所を実質的に検査するために特徴箇所４０の長手に沿って（図２及び３に示されているように紙面に交差する方向へ）進められる。処理されたデータは、好ましくは、検査済み特徴箇所におけるキズ又は欠陥を図示又は示すために全体的な検査結果の要約のため収集される。図１ないし３の検査センサ５０は、前述されているように手動、又は、図１０ないし１３の実施形態に関して後述されているように自動の何れかで、それぞれの検査部１４のハウジングと相対的に引き続いて移動させられ、検査装置１０はこの場合も特徴箇所を実質的に検査するために特徴箇所の長手に沿って進められる。このプロセスは、必要に応じて複数のセンサ部に検査データを提供するために繰り返されることがある。特徴箇所４０が十分に検査された後、検査装置１０は、磁気結合に打ち勝つように構造物３０から第１の検査部１４を引き寄せ、その後に駆動部１２を取り外すことにより取り外され得る。特に、技術者は、初期的に第１の検査部１４を配置し、検査後に第１の検査部を回収するのではなく、一般的に、特徴箇所に近接している構造物の表面３４にアクセスする必要がないので、技術者は殆ど目視しなくても特徴箇所４０を検査することが可能である。
【００２６】
検査装置１０は、２つ以上の検査部を用いて動作させられることもある。駆動部１２が構造物３０の第１の表面３２に設置され、検査対象である特徴箇所４０が検査部間に位置するように、第１の検査部１４が第１の表面と反対側にある面３４に位置決めされ、第２の検査部１６が同様に第１の表面と反対側にある表面３６に位置決めされる。各部分の磁石は、検査部が駆動部によって支持され、駆動部とアラインメントされるように、検査部１４及び１６を駆動部１２に磁気結合する。検査部１４及び１６は、各々が駆動部１２に磁気結合されているとき、さらに互いにほぼ一定の相対位置にある。特徴箇所４０を非破壊検査するため、検査部１４及び１６のそれぞれの検査センサ５０及び５２は、第１の検査センサ５０によって伝送される信号が特徴箇所４０を通過し、解析及び記憶のため、そして、一実施形態では、技術者によって監視され得るディスプレイ上に出力を生成するためプロセッシングエレメントへ送信される前に第２の検査センサ５２によって受信されるように、作動させられる。駆動部１２は、検査部１４及び１６が呼応して表面３４及び３６に沿って移動させられるように、第１の表面３２に沿って移動させられる。図１の検査装置１０は、駆動部１２を進めるためにハンドル１８を把握する技術者によって手動で動かされることがある。検査装置１０は、処理されたデータが、好ましくは、検査済み特徴箇所におけるキズ又は欠陥を図示又は示すために全体的な検査結果の要約のため収集されるように、特徴箇所を完全に検査するために特徴箇所４０の長手に沿って進められる。図１ないし３の検査センサ５０は、前述されているように手動、又は、図１０ないし１３の実施形態に関して後述されているように自動の何れかで、それぞれの検査部１４及び１６のハウジングと相対的に引き続いて移動させられ、検査装置１０はこの場合も特徴箇所を実質的に検査するために特徴箇所の長手に沿って進められる。このプロセスは、必要に応じて複数のセンサ部に検査データを提供するために繰り返されることがある。特徴箇所４０が十分に検査された後、検査装置１０は、磁気結合に打ち勝つように構造物３０から検査部１４及び１６を引き寄せ、その後に駆動部１２を取り外すことにより取り外され得る。１つの検査部を用いる検査と同様に、技術者は、初期的に検査部１４及び１６を配置し、検査後に第１の検査部を回収するのではなく、一般的に、特徴箇所に近接している構造物の表面３４及び３６にアクセスする必要がないので、技術者は殆ど目視しなくても特徴箇所４０を検査することが可能である。
【００２７】
図５は、本発明の検査装置の第３の実施形態の駆動部２１２を示している。検査装置の第２の実施形態の検査部は、駆動部２１２の特徴箇所をより良く示すために、示されていない。駆動部２１２は、駆動部２１２及び対応する検査部の電動式位置決めを行うためモータ２７２によって回転させられる電動式駆動ホイール２７０を有する。電動式駆動ホイール２７０は、検査装置が、たとえば、プロセッシングエレメントなどのよって処理され表示される検査センサからのデータを発生させるため遠隔的に制御されるように、技術者が駆動部及び検査部に接続されている端末から検査装置を制御することを可能にさせる。したがって、図５の駆動部２１２を伴う検査装置は、図１ないし３の検査装置１０によって必要とされているような技術者による手動接触無しで動かされることがある。図５の駆動ホイール２７０は、駆動部２１２が設置されている構造物の表面と接触し、有利的には、駆動ホイールが構造物の表面と相対的に滑らないように十分な摩擦を与えるためテクスチャード加工された表面を有する。技術者によって、又は、自動設備を用いて作動させられるモータ電源（図示せず）は、駆動ホイール２７０を回転させるために、又は、検査を実行するために必要に応じて前進又は後退させるために、モータ２７２に給電する。
【００２８】
図５の検査装置の駆動部２１２は、位置エンコーダ装置２７４をさらに有する。位置エンコーダ装置２７４は、より正確又は情報量の多い検査結果のため位置データを検査装置に供給する点で有利である。図５に示されているように、駆動部２１２に、又は代替的な実施形態（図示せず）の１つ以上の検査部に搭載されていることがある位置エンコーダ装置２７４は、検査装置の場所に対応する駆動部２１２の位置を示す信号をプロセッシングエレメント又は検査部に送信する。位置エンコーダ装置２７４は、位置エンコーダ装置が構造物の表面と相対的に、又は、構造物に不可欠であるか、若しくは、検査中の構造物とは独立した基準フレームと相対的に取り付けられている駆動部及び／又は（１つ以上の）検査部の移動又は場所を測定することがある。位置エンコーダ装置２７４から信号を受信する方が有利であるプロセッシングエレメントは、検出された欠陥又はキズが構造物上で正確に突き止められるように、位置エンコーダ装置からの信号を、検査センサから受信された信号と相互に関連付ける。図５の位置エンコーダ装置２７４は、駆動部２１２が設置されている表面と接触するエンコーダホイールの回転に対応し、さらに検査装置の場所に対応する信号を生成するエンコーダホイールである。本発明の更なる実施形態は、検査装置の移動及び／又は場所を代替的に測定し、非限定的な例では、より正確であるか、又は、より情報量の多い検査結果のため検査装置の移動を光学的に測定する光エンコーダである位置エンコーダ装置を有する。
【００２９】
図６及び７は、第１の検査部３１４及び第２の検査部３１６を含み、検査センサ３５０及び３５２がそれぞれに超音波シュートランスデューサを備え、検査センサが１つずつの検査部のハウジング３５４及び３５６とそれぞれに相対的に選択的に移動可能である、検査装置３１０の第４の実施形態を示している。さらに、図８及び９は、第１の検査部４１４及び第２の検査部４１６を含み、検査センサ４５０及び４５２がそれぞれに空中超音波センサを備え、検査センサが１つずつの検査部のハウジング４５４及び４５６とそれぞれに相対的に選択的に移動可能である、検査装置４１０の第５の実施形態を示している。図１ないし４及び６ないし９の実施形態は、駆動部及び検査部の移動方向とほぼアラインメントされている軸の周りに選択的に回転させられる検査センサを有している。
【００３０】
図１０ないし１３は、検査センサ５５０及び５５２が、モータ装置５８０及び５８２によって第１の検査部５１４及び第２の検査部５１６のハウジング５５４及び５５６に対してそれぞれ相対的に選択的に移動可能である、本発明の検査装置５１０の第６の実施形態を示している。図１０ないし１３に示されている本発明の実施形態は、駆動部に近づくか、及び／又は、駆動部から遠ざかる方向に選択的に移動可能であり、かつ、駆動部及び検査部の移動の方向とほぼアラインメントされている軸の周りに選択的に回転させられる検査センサを有する。図１０ないし１３の検査センサ５５０及び５５２は、モータ装置５８０及び５８２の回転がそれぞれに超音波ホイールトランスデューサを駆動部に近づく方向及び／又は駆動部から遠ざかる方向に進めるように、ネジ付きロッド５８４及び５８６がそれぞれに配置されている超音波ホイールトランスデューサである。モータ装置５８０及び５８２の作動は、検査装置５５０及び５５２がそれぞれに駆動部５１２に向かう方へ及び／又は駆動部５１２から離れる方へ進められるように、ネジ付きロッド５８４及び５８６を回転させる。検査装置５５０及び５５２は、したがって、特徴箇所５４０の実質的な部分を検査する能力を備えている。その上、図１３に示されているように、検査センサ５５０及び５５２は、駆動部５１２及び検査部５１４の移動の方向とほぼアラインメントされている軸の周りに検査センサを旋回させ、それによって、接合５４２の検査を可能にさせるため、テーパ面５９４及び５９６とそれぞれに接触する。本発明の更なる実施形態は、検査部のハウジングと相対的に検査センサを自動又は手動で移動させる代替的な装置を提供する。図１０ないし１３のモータ装置５８０及び５８２の作動は作業者によって制御されてもよく、又は、所定のシーケンスで実施されてもよく、モータ装置の制御は物理的な電気接続若しくは無線通信を用いて行われ、又は、モータ装置に直接的若しくは間接的に搭載されている処理回路によって行われる。本発明の更なる実施形態は、モータ装置を作動させる代替的な技術を提供する。
【００３１】
本発明の検査装置は、非破壊検査技術に対して多数の改良点を提供する。検査装置は、技術者が到達するか又はアクセスすることが困難である、アクセスが制限されている特徴箇所の検査を可能にする。検査はさらに接触媒質の有無に関わることなく実施され、又は、単一の検査センサを用いて、若しくは、種々の構造に配置されている複数のセンサを用いて実行される可能性がある。その上、検査装置は、特徴箇所の反対側がアクセス不能であるときに特に有利である特徴箇所の片側の検査を提供する。さらに、検査装置は、技術者による使い勝手のよい操作のための遠隔制御と、検査データの簡略化された処理及び監視とを提供する。検査装置は、１つずつの検査部のハウジングと相対的に選択的に移動可能である検査センサを設けることにより、比較的広いエリアの検査もまた可能にする。当業者に明らかな非破壊検査技術に対する更なる改良点が同様に本発明の検査装置によって提供される。
【００３２】
本書に記載された発明の多数の変形及び他の実施形態は、上述の説明及び添付図面に示された教示の恩恵を受ける発明が属する技術分野の当業者が思い付くであろう。したがって、発明は開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、その他の実施形態が請求項の範囲に包含されることが意図されているが理解されるべきである。特定の用語が本書中で用いられているが、これらの特定の用語は一般的かつ説明的な意味だけで用いられているものであり、限定の目的のため用いられていない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】駆動部及び２台の検査部を示し、検査センサが各検査部のハウジングと相対移動可能であり、検査センサが超音波ホイールトランスデューサを規定する、本発明の一実施形態による非破壊検査装置の斜視図である。
【図２】アクセスが制限された構造物の特徴箇所を検査するために構造物に設置された検査装置を示し、検査センサが各ハウジングと相対的な第１の位置にある、図１の検査装置の側面図である。
【図３】アクセスが制限された構造物の特徴箇所を検査するために構造物に設置された検査装置を示し、検査センサが各ハウジングと相対的な第２の位置にある、図１の検査装置の側面図である。
【図４】駆動部及び２台の検査部を示し、検査センサが各検査部のハウジングと相対移動可能である、本発明の第２の実施形態による非破壊検査装置の側面図である。
【図５】電動式駆動ホイール及び位置エンコーダ装置を有する駆動部を示す、本発明の第３の実施形態による非破壊検査装置の駆動部の斜視図である。
【図６】駆動部及び２台の検査部を示し、検査センサが各検査部のハウジングと相対移動可能であり、検査センサが超音波トランスデューサを規定する、本発明の第４の実施形態による非破壊検査装置の側面図である。
【図７】各ハウジングと相対的な第２の位置にある検査センサを示す、図６の検査装置の側面図である。
【図８】駆動部及び検査部を示し、検査センサが各検査部のハウジングと相対移動可能であり、検査センサが空中超音波トランスデューサを規定する、本発明の第５の実施形態による非破壊検査装置の側面図である。
【図９】各ハウジングと相対的な第２の位置にある検査センサを示す、図８の検査装置の側面図である。
【図１０】駆動部及び２台の検査部を示し、検査部が各検査部のハウジングと相対的に検査センサを選択的に移動させるモータ装置を有する、本発明の第６の実施形態による非破壊検査装置の側面図である。
【図１１】各ハウジングと相対的な第２の位置にある検査センサを示す、図１０の検査装置の側面図である。
【図１２】各ハウジングと相対的な第３の位置にある検査センサを示す、図１０の検査装置の側面図である。
【図１３】各ハウジングと相対的な第４の位置にある検査センサを示す、図１０の検査装置の側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月30日(2008.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の特徴箇所を検査する非破壊検査装置であって、
少なくとも１つの磁石を有し、前記構造物と相対的に移動可能であるように前記構造物の第１の表面に設置するたように構成されている駆動部と、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている検査部と、を具備し、この検査部は、前記駆動部の移動により、駆動部と直接的に接触することなく、前記駆動部と共同して検査部が移動するように前記駆動部と磁気結合されるように、前記第１の表面と反対側にある前記構造物の第２の表面に位置決めするように構成されており、
前記検査センサは、前記検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能である、
非破壊検査装置。
【請求項２】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、超音波トランスデューサを備えている、請求項１に記載の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記検査部の前記移動可能な検査センサは、超音波ホイールトランスデューサ、空中超音波トランスデューサ、並びにレーザー超音波トランスデューサのうちの１つを備えている、請求項２に記載の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記移動可能な検査センサは、前記駆動部にほぼ近づく方向及び／又は前記駆動部から遠ざかる方向に選択的に移動可能である、請求項１ないし３のいずれか１に記載の非破壊検査装置。
【請求項５】
前記移動可能な検査センサは、前記駆動部及び前記検査部の移動の方向とほぼアラインメントされている軸を中心として選択的に回転可能である、請求項１ないし４のいずれか１に記載の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記検査部は、これの複数の磁石に近接しているローラの組を含み、また、前記駆動部は、これの複数の磁石に近接しているローラの組を有する、請求項１ないし５のいずれか１に記載の非破壊検査装置。
【請求項７】
前記駆動部は、この駆動部の電動式位置決めのための電動式駆動ホイールを有する、請求項１ないし６のいずれか１に記載の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記駆動部は、駆動部の位置を監視するため位置エンコーダ装置を有する、請求項１ないし７のいずれか１に記載の非破壊検査装置。
【請求項９】
構造物の特徴箇所を検査する非破壊検査装置であって、
少なくとも１つの第１の磁石及び少なくとも１つの第２の磁石を有し、前記構造物と相対的に移動可能であるように前記構造物の第１の表面に設置するように構成されている駆動部と、
ハウジング、第１の移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備え、前記駆動部と直接的に接触することなく前記駆動部の移動が前記駆動部と共同した移動を生じさせるため前記駆動部の前記第１の磁石と磁気結合されるように、前記第１の表面と反対側にある前記構造物の表面に位置決めするように構成されている第１の検査部と、
ハウジング、第２の移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている第２の検査部とを具備し、第２の検査部は、検査対象である前記構造物の前記特徴箇所が、前記第１の検査部と第２の検査部との間に位置するように前記第１の表面と反対側にある前記構造物の表面に位置決めするように構成され、また、この第２の検査部は、前記駆動部と直接的に接触することなく駆動部の移動が駆動部と共同して前記第２の検査部に移動を生じさせるように、前記第２の検査部は、前記駆動部の前記第２の磁石と磁気結合され、前記第１の検査部及び前記第２の検査部のそれぞれが、前記駆動部と磁気結合されているときに、前記第１の検査部及び前記第２の検査部は相互にほぼ一定の相対位置にあり、
第１の移動可能な検査センサは、前記第１の検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能であり、前記第２の移動可能な検査センサは、前記第２の検査部の前記ハウジングと相対的に選択的に移動可能である、非破壊検査装置。
【請求項１０】
前記第１の検査部の前記第１の移動可能な検査センサは、超音波発信器を備え、前記第２の検査部の前記第２の移動可能な検査センサは、超音波受信器を備えている、請求項９に記載の非破壊検査装置。
【請求項１１】
構造物の特徴箇所を検査する方法であって、
少なくとも１つの磁石を有する非破壊検査装置の駆動部を前記構造物の第１の表面に設置することと、
ハウジング、移動可能な検査センサ、及び、少なくとも１つの磁石を備えている検査部を位置決めすることが前記駆動部の前記磁石を前記検査部の前記磁石に磁気結合することを備えているように、前記非破壊検査装置の少なくとも１つの検査部を前記第１の表面と反対側にある前記構造物の第２の表面に位置決めすることと、
前記検査部が前記駆動部と呼応して移動させられるように、前記構造物の前記第１の表面上で前記駆動部を移動させることと、
前記移動可能な検査センサを前記検査部の前記ハウジングと相対的に移動させることと、
前記移動可能な検査センサからの出力を監視することと、
を具備する方法。
【国際調査報告】
2009513979.tif 000016
2009513979.tif 000017
2009513979.tif 000018