(57)【要約】基材（１１２）から表面の一部を切り取るサンプリング装置（１０）。当該装置は、フレーム構造体（１６）とカッターヘッドアセンブリ（１２）とを備える。カッターヘッドアセンブリ（１２）は、フレーム構造体にピボット点（１０８）で支持された第１端（４２）を有するピボット体（３２）と、ピボット体（３２）の第２端（４６）において回転軸を中心に回転可能に支持されたカッターと、を備える。カッターは半楕円形状を有し（７０）、駆動モータがカッター（７０）に動作可能に接続される。ピボット点（１０８）は、回転軸（ＡB）に対し離れて位置する。カッター（７０）は、ピボット点（１０８）を中心とした揺動に従い基材（１１２）表面の一部を切り出すように動作可能である。【選択図】図１
2014512018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材から表面の一部を切り取るサンプリング装置であって、
フレーム構造体と、
前記フレーム構造体のピボット点で支持された第１端を有するピボット体、及び、前記ピボット体の第２端で回転軸を中心に回転するように支持された、円形切削縁を有する円錐の回転体により確定される形状を有するカッター、を備えたカッターヘッドアセンブリと、
前記カッターに動作可能に接続された駆動モータと、
を備え、
前記ピボット点は、前記回転軸に対し離れて位置し、
前記カッターは、前記ピボット点を中心とした揺動に従い基材表面の一部を切り出すように動作可能である、サンプリング装置。
【請求項２】
前記カッターの形状は、前記基材から楕円形の表面部分を切り取るのに適した半楕円形状である、請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項３】
前記ピボット点は、前記円形切削縁の半径以上の距離、前記回転軸から離れて位置する、請求項２に記載のサンプリング装置。
【請求項４】
前記駆動モータは、軸方向において前記フレーム構造体に対し可動であり、
前記駆動モータと前記ピボット体との間にリンク手段が含まれ、該リンク手段は、前記駆動モータの軸方向移動を前記ピボット体の揺動に変換する、
請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項５】
前記リンク手段に隣接して延伸し、前記駆動モータから前記カッターへ回転運動を伝達する駆動軸を含む、請求項４に記載のサンプリング装置。
【請求項６】
前記駆動モータを前記軸方向に移動させるべく動作可能に前記駆動モータと連結されたステッピングモータを含む、請求項４に記載のサンプリング装置。
【請求項７】
前記基材に食い込ませる前記カッターの調節可能な予定深さを決めるために、前記フレーム構造体に対して可動の調節部材を含む、請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項８】
前記基材との結合のために、前記フレーム構造体に取り付けたマグネットを備えるクランプ部材を含む、請求項１に記載のサンプリング装置。
【請求項９】
前記フレーム構造体は、側部を有するハウジングアセンブリを含み、
前記クランプ部材が前記側部に沿ってスライドして位置決め可能とされ、
前記側部に沿った予定位置に前記クランプ部材を固定するように構成されたロッキング部材を含む、
請求項８に記載のサンプリング装置。
【請求項１０】
基材から表面の一部を切り取るサンプリング装置であって、
底側を含むフレーム構造体と、
前記基材に結合させた前記底側から延長する垂直方向に可動のカッターを含む、カッター機構と、
前記底側から延びて前記基材と結合し、前記基材に食い込ませる前記カッターの調節可能な予定深さを決めるために前記フレーム構造体に対し且つ前記カッターに対し可動とされた、多数の高さ調節部材と、
前記基材との結合のために前記フレーム構造体に取り付けられたマグネットを備え、前記高さ調節部材により決められる、前記基材に対する予定の高さ位置に、前記フレーム構造体を維持する、多数のクランプ部材と、
を備えるサンプリング装置。
【請求項１１】
前記フレーム構造体は、側部を有するハウジングアセンブリを含み、
前記クランプ部材が前記側部に取り付けられ、当該クランプ部材は、前記予定の高さ位置と対応する位置に、前記側部に沿って垂直方向に調整可能である、
請求項１０に記載のサンプリング装置。
【請求項１２】
前記クランプ部材のそれぞれに使用され、前記予定の高さ位置で前記側部に前記クランプ部材を固定するべく構成されたロッキング部材を含む、請求項１１に記載のサンプリング装置。
【請求項１３】
前記クランプ部材は、前記フレーム構造体に対して揺動可能に支持される、請求項１１に記載のサンプリング装置。
【請求項１４】
前記マグネットは、切り替え式マグネットである、請求項１０に記載のサンプリング装置。
【請求項１５】
前記カッター機構は、ピボット点で前記フレーム構造体に支持された第１端を有するピボット体と、前記ピボット体の第２端で回転軸を中心に回転するように支持された前記カッターと、を備えたカッターヘッドアセンブリに含まれ、
前記カッターは、円形切削縁を有する円錐の回転体により画定される形状を有し、
前記カッターと動作可能に接続されて前記カッターを回転駆動する駆動モータを含む、
請求項１０に記載のサンプリング装置。
【請求項１６】
前記カッターの形状は、前記基材から楕円形の表面部分を切り取るのに適した半楕円形状である、請求項１５に記載のサンプリング装置。
【請求項１７】
前記ピボット点は、前記回転軸から離れて位置し、前記カッターの表面曲率の中心を画定している、請求項１６に記載のサンプリング装置。
【請求項１８】
前記ピボット点は、前記円形切削縁の半径以上の距離、前記回転軸から離れて位置する、請求項１７に記載のサンプリング装置。
【請求項１９】
前記駆動モータは、軸方向において前記フレーム構造体に対し可動であり、
前記駆動モータと前記ピボット体との間にリンク手段が含まれ、該リンク手段は、前記駆動モータの軸方向移動を前記ピボット体の揺動に変換する、
請求項１５に記載のサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料のサンプルを取得する装置に関し、具体的には、基礎材料表面の一部をテストサンプルとして切り取る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テスト用に構造物の一部を切り取って該構造物の物理的特性を分析することがたびたび必要とされる。特に、発電プラントに設けられるような有害環境を含むシステムは、例えば発電プラントのタービンや配管などを含む部品の劣化を生じ得る機械的及び熱的ストレスに頻繁に曝される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
メンテナンス作業が必要かどうかを簡単に評価するためと部品の寿命を予測するために、部品材料の状況を判断する手段が必要である。また、材料を切り取ることで生じ得る不利益を低減できるような、部品から材料サンプルを得る手段を提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、基材（サンプルの基となる材料）から表面の一部を切り取るためにサンプリング装置が提供される。当該装置は、フレーム構造体とカッターヘッドアセンブリとを備える。カッターヘッドアセンブリは、フレーム構造体にピボット点で支持（軸支）された第１端を有するピボット体と、該ピボット体の第２端において回転軸を中心に回転可能に支持されたカッターと、を備える。カッターは、円形切削縁を有する円錐の回転体により画定される形状を有する。駆動モータがカッターに動作可能に接続され、前記ピボット点は、前記回転軸に対し離れて位置する。カッターは、前記ピボット点を中心とした揺動に従い基材表面の一部を切り出すように動作可能である。
【０００５】
カッターの形状は、基材から楕円形の表面部分を切り取るのに適した半楕円形状とすることができる。
【０００６】
ピボット点は、円形切削縁の半径以上の距離、回転軸から離れて位置する。
【０００７】
駆動モータは、軸（長手）方向においてフレーム構造体に対し可動であり、駆動モータとピボット体との間にリンク手段が設けられている。リンク手段は、駆動モータの軸方向移動をピボット体の揺動に変換する。
【０００８】
駆動軸は、駆動モータからカッターへ回転運動を伝達するべく、リンク手段に隣接して延伸する。
【０００９】
ステッピングモータが、駆動モータを軸方向に移動させるべく動作可能に駆動モータと連結される。
【００１０】
基材に食い込ませるカッターの調節可能な予定深さを決めるために、フレーム構造体に対して可動の調節部材が設けられる。
【００１１】
フレーム構造体に取り付けたマグネットを備えるクランプ部材が、基材との結合のために設けられる。
【００１２】
フレーム構造体は、側部を有するハウジングアセンブリを含み、クランプ部材がその側部に沿ってスライドして位置決め可能とされる。側部に沿った予定位置にクランプ部材を固定するように構成されたロッキング部材が設けられる。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、基材から表面の一部を切り取るためにサンプリング装置が提供される。当該装置は、底側を含むフレーム構造体を備える。基材に結合させた底側から延長する垂直方向に可動のカッターを含む、カッター機構が設けられる。多数の高さ調節部材が底側から延びて基材と結合する。高さ調節部材は、基材に食い込ませるカッターの調節可能な予定深さを決めるために、フレーム構造体に対し且つカッターに対し可動とされる。基材との結合用に、マグネットを備えた多数のクランプ部材がフレーム構造体に取り付けられ、高さ調節部材により決められる、基材に対する予定の高さ位置に、フレーム構造体を維持する。
【００１４】
フレーム構造体は、側部を有するハウジングアセンブリを含んでおり、クランプ部材がその側部に取り付けられる。クランプ部材は、予定の高さ位置と対応する位置に、側部に沿って垂直方向に調整可能である。
【００１５】
ロッキング部材が、クランプ部材のそれぞれに使用される。ロッキング部材は、予定の高さ位置で側部にクランプ部材を固定するべく構成される。
【００１６】
クランプ部材は、フレーム構造体に対して揺動可能に支持され、そのマグネットは、切り替え式マグネット（switchable magnet）とし得る。
【００１７】
カッター機構は、ピボット点でフレーム構造体に支持された第１端を有するピボット体と該ピボット体の第２端で回転軸を中心に回転するように支持されたカッターとを備えるカッターヘッドアセンブリに含まれる。そのカッターは、円形切削縁を有する円錐の回転体により画定される形状を有し、駆動モータが、当該カッターと動作可能に接続して設けられ、カッターを回転駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本願は、本発明を具体的に示し明確に請求する特許請求の範囲を含むが、次の図面を伴う以下の説明により、本発明をより良く理解できるであろうと考える。図中、同様の要素は同様の参照符号で示す。
【図１】本発明の一態様に係るサンプリング装置の部分分解図。
【図２】サンプリング装置におけるカッターヘッドアセンブリの拡大分解図。
【図３】基材を部分的に切り出す状態にあるカッターヘッドアセンブリのカッターを示す、サンプリング装置の断面図。
【図４】サンプル切り取り後の基材及び基材から切り取ったサンプルの斜視図。
【図５】サンプリング装置用の高さ調節構造体を示すフレーム構造体の分解図。
【図６】サンプリング装置用クランプ部材の分解図。
【図７】カッターが切り出し動作前の状態にあるカッターヘッドアセンブリを示す、図３同様の図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の本発明の詳細な説明において、当説明の一部をなし、本発明を実施可能な特定の実施形態を限定ではなく例示として示す、図面を参照する。ただし、他の実施形態も可能であるし、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく変更を加えることも可能であるのは当然である。
【００２０】
図１を参照すると、基材から表面の一部を切り取る、本発明の実施形態に係るサンプリング装置１０を示してある。サンプリング装置１０は、概して、カッターヘッドアセンブリ１２、メインデバイスアセンブリ１４、ケースアセンブリ、つまりフレーム構造体１６、多数のクランピングアセンブリ、つまりクランプ部材１８を含んでいる。
【００２１】
フレーム構造体１６は、前方横部材２０と、該前方横部材２０から軸（長手）方向に離れている後方横部材２２と、を含む。前方及び後方横部材２０，２２は、後述するサンプリング装置１０の部品に対する支持を提供するよう構成された剛体クロスメンバをなす、金属ブロック等のブロックからなる。板構造体の第１及び第２側部２４，２６が軸方向延伸部材をなし、前方及び後方横部材２０，２２の側面に強固に固定されてほぼ剛体箱状構造体としてフレーム構造体１６を形成する。さらに、上部カバー２８が提供されて、取り付けネジ２９により横方向部材２０及び側部２４，２６に取り付けられ、フレーム構造体１６の上側２７を閉じる。一方、フレーム構造体１６の下、つまり底側３０はほぼ開放されている。側部２４，２６及び上部カバー２８は、サンプリング装置１０のハウジングアセンブリを形成する。
【００２２】
なお、横、上、下又は底、及び垂直などの方向に関する言及及び同様の用語を、図中のサンプリング装置１０の向きに関連して使用する。しかしながら、ここに記載する説明から離れて見れば、サンプリング装置は種々の向きにおいて使用可能であり、本発明の範囲は、サンプリング装置１０の説明に選択した特定の方向の取り決めに制限されるものではない。
【００２３】
図２を参照すると、カッターヘッドアセンブリ１２は、前方横部材２０に支持されるピボット体３２を含んでいる。ピボット体３２は、図１に示す通り、ピボット体３２の第１端４２の孔４０を貫通して前方横部材２０にある一対の垂直アーム３６，３８の間に延在するピボットロッド３４に、取り付けられて揺動する。ピボット体３２は、該ピボット体３２の第２端４６から延びるカッター軸ハウジング４４を含んでいる。このカッター軸ハウジング４４の反対側にある開口５４（図中に一つだけ示す）の中に、軸受４８、スラスト軸受アセンブリ５０、及びスペーサ５２が配置される。駆動軸５６がカッター軸ハウジング４４を貫通して延伸し、軸受４８を介してピボット体３２に支持される。この駆動軸５６は、該駆動軸５６を貫く回転軸線ＡRを中心に回転するように支持され、ピボット体３２の画定するほぼ垂直の面に対しておおよそ直交する。
【００２４】
駆動軸５６の前方端６０にカッターマウント５８が配置される。カッターマウント５８は、該カッターマウント５８の孔５８ａ及び駆動軸５６の前方端６０を貫通する孔５６ａを通り延伸するピン６２によって、駆動軸５６と共に回転するように連結される。カッターマウント５８は、カッター７０の中央ハブ６８に形成したＤ形孔６６と係合するＤ形マウント部６４を含み、これによりカッター７０がカッターマウント５８と共に回転させられる。駆動軸５６の前方端６０に対してロックナット７２が螺合し、カッター７０をカッターマウント５８に保持する。カッター７０は、概略「ボウル（bowl）」形状、すなわち、円形切削縁７１を有する円錐の回転体であり、以下に詳細を示す。
【００２５】
カッター７０は、中炭素含有鋼から形成される。切削縁７１は、カッター７０の先端７５に隣接する内周面及び外周面を巡り延設された研磨切削表面７３により画定される。例えば、切削縁７１は、先端７５から約３／８インチ、カッター７０の内周面及び外周面に沿って延設した立方晶窒化ホウ素材コーティングにより画定される。この研磨切削縁７１は、研磨コーティング材に厚みがあるので、カッター７０のその余の部分に比べて、カッター７０外周面の少しだけ大きい直径とカッター７０の少しだけ小さい内径とを有する。さらに、研磨切削表面７３は、非常に小さい力を加えるだけで材料を切り出してサンプル１１４を切り取れるように機能し、材料の塑性変形を引き起こさないで切り出しを行うことによって、カッター７０からかかるストレスに起因するサンプル１１４の物理的特性の変化を実質的に回避する。
【００２６】
図３を参照すると、駆動軸５６は、伝達軸７５を含む伝達軸アセンブリ７４へ連結される。具体的には、駆動軸５６は、第１継手７６で伝達軸７５に連結され、この伝達軸７５が第２継手８２で電気モータ８０の出力軸７８に連結される。これら第１及び第２継手７６，８２は恒速度継手（等速ジョイント）である。例えば、伝達軸アセンブリ７４は、テキサス州プラーノにあるTraxxas（トラクサス）社から入手可能なTraxxas Drive Shaftモデルナンバー４９５１Ｒとすることができる。さらに、第２継手８２は、第２継手８２の後方部８２ｂに対する第２継手８２の前方部８２ａの軸方向移動を許容しつつ回転を伝達するドッグボーンジョイント（dog bone joint）である。伝達軸アセンブリ７４及び駆動軸５６は、以下に述べるように、回転駆動力をカッター７０へ伝達する。
【００２７】
図１を参照すると、モータ８０は、その前端において前方モータプレート８４に固定され且つその後端において後方モータプレート８６に固定されて、モータアセンブリ８１を構成する。前方モータプレート８４は、一対の前方軸受８８を含み、後方モータプレート８６は、一対の後方軸受９０を含む。フレーム構造体１６がさらに一対の縦長レール９２を含む。レール９２は前方及び後方横部材２０，２２に支持されてこれらの間に延伸し、レール９２のそれぞれが一対の前方及び後方軸受８８，９０のそれぞれを貫通する。したがって、モータ８０は、軸受８８，９０で支持されてレール９２に沿って軸方向に摺動する。
【００２８】
前方モータプレート８４は、さらに、前方軸受８８の間に位置するネジブロック９４を含んでいる。ネジ状、つまりスクリュー軸９６が、ステッピングモータ９８の上方から後方モータプレート８６の孔１００を通って延伸し、ネジブロック９４により画定されているネジ孔１０２へ螺合する。ステッピングモータ９８は、後方横部材２２に取り付けられており、スクリュー軸９６を所定量回転させるように制御される。駆動ベルト９５が、ステッピングモータ９８の駆動プーリ９７をスクリュー軸９６の端部に取り付けられた従動プーリ９９に接続し、ステッピングモータ９８からスクリュー軸９６へ、回転駆動力を伝達する。スクリュー軸９６が回転すると、ネジブロック９４がフレーム構造体１６に対し軸方向移動する。具体的に、スクリュー軸９６の回転は、モータアセンブリ８１を、レール９２に沿って、フレーム構造体１６に対し前進又は後進させる。
【００２９】
図１及び図２を参照すると、一対のピボットリンク１０４により構成されるリンク手段が、モータアセンブリ８１とカッターヘッドアセンブリ１２との間に延伸している。各ピボットリンク１０４の第１端は、ピボット体３２の第２端４６の近傍において第１ピボット点でピボット体３２に回動可能に取り付けられ、各ピボットリンク１０４の第２端は、前方モータプレート８４に取り付けられたリンクブラケット１０６に第２ピボット点で取り付けられる。第１及び第２ピボット点は、それぞれ段付ボルト１０８，１１０により画定される。したがって、ピボットリンク１０４は、ステッピングモータ９８の作動によるモータアセンブリ８１の軸方向移動を、ピボットロッド３４により画定されるピボット点つまりピボット軸線ＡPを中心としたピボット体３２の揺動へ、変換する。
【００３０】
追加して図３を参照すると、伝達軸アセンブリ７４の第１及び第２継手７６，８２は、それぞれ第１及び第２ピボット点１０８，１１０に対し、軸方向及び縦方向においてほぼ整列して位置する。伝達軸アセンブリ７４の伝達軸７５は、ピボットリンク１０４とほぼ平行に延伸する。したがって、ピボットリンク１０４がピボット体３２を揺動させる力を伝達するべく設けられている一方で、伝達軸７５が、そのピボット体３２の揺動中に駆動軸５６及びカッター７０へ回転を伝達するために設けられている。
【００３１】
図３を参照すると、ピボット体３２に対するピボット軸線ＡPが、駆動軸５６の回転軸線ＡRに対し離れて位置し、カッター７０の表面が、切削縁７１からハブ６８の近くまで、ピボット軸線ＡPに中心を置いたほぼ一定の曲率半径ＲCを画定していることが分かる。具体的に、ピボット軸線ＡPは、回転軸線ＡRから円形切削縁７１の半径ＲE以上離れて位置している。
【００３２】
上述のように、カッター７０の形状は、曲率半径ＲCによって画定される。カッター７０の中心を通って軸方向に延伸する断面で見ると、カッター７０の形状は、半楕円形状である。半楕円カッター７０は、図４に示す通り、サンプルの基の材料つまり基材１１２の表面の一部を楕円形に切り取って収集サンプル１１４を形成するように構成される。具体的に、カッター７０の半楕円構造によって、カッター７０は、サンプル１１４の十分な材料量を提供する一方で基材１１２中への浅い切削１１３が実行されるように、基材１１２から細長いサンプル１１４を切り出すことができる。この場合のサンプル１１４は、細長い寸法、すなわち、小径Ｄ2より実質的に大きい大径Ｄ1をもって形成され、ほぼ楕円形状を有する。
【００３３】
図５を参照すると、多数の高さ調節部材１１６、本例では４つの高さ調節部材１１６を備えた高さ調節構造体が設けられている。各高さ調節部材１１６は、留め具１１９による等で、第１及び第２側部２４，２６のいずれかの内側面に取り付けられた、調節クランプ１１８を含む。各調節クランプ１１８は、クレビスプレート（Ｕ形プレート）１２０，１２２の対と該クレビスプレート１２０，１２２間の継ぎ目におけるネジ孔１２４とを含む。ネジロッド１２６がそのネジ孔１２４を貫通して螺合する。ロッド１２６の上端にはノブ１２８が固定され、ロッド１２６の下端にはレベリング脚１３０が取り付けられる。レベリング脚１３０は、例えば不規則なあるいは傾斜した表面に適応できるように、ロッド１２６に対する脚１３０の回動を可能にする球継手又は同様の継手を備える。
【００３４】
ノブ１２８でロッド１２６を手動回転させると、フレーム構造体１６に対し垂直方向においてロッド１２６及び脚１３０が移動する。したがって、調節部材１１６は、フレーム構造体１６の高さを調節するべく操作され、これにより、基材１１２に対してカッター７０は、カッター７０の実行するサンプリング切削１１３の深さについて制御される。各調節クランプ１１８のクレビスプレート１２０のネジ孔１３６をロックネジ１３４が貫通し、調節クランプ１１８に対する設定位置にロッド１２６を固定するために、クレビスプレート１２２へ向けクレビスプレート１２０を引きつける。
【００３５】
図６を参照すると、クランプ部材１８の一つが図示されている。クランプ部材１８は、ベースプレート１４０及び一対の取り付けアーム１４２，１４４を有するＵ形取り付けブラケット１３８を含む。取り付けアーム１４２，１４４の間にマグネットアセンブリ１４６が支持され、該マグネットアセンブリ１４６は、マグネット１４８と、ネジ１５４によりマグネット１４８の両脇に取り付けられた第１及び第２マグネットブラケット１５０，１５２と、を含む。マグネットブラケット１５０，１５２は、取り付けアーム１４２，１４４の孔１４２ａ，１４４ａにあるブッシュ１５８を貫通する段付ボルト１５６によって、取り付けアーム１４２，１４４に揺動可能に支持される。マグネットブラケット１５０，１５２の揺動取り付けにより、マグネットアセンブリ１４６のフレーム構造体１６に対する揺動が可能とされ、マグネット１４８の部位における基材表面の種々の向きに適応できる。
【００３６】
取り付けプレート１４０は一対のスロット１４０ａ，１４０ｂを含み、スロット１４０ａ，１４０ｂのそれぞれがネジ１６０を受け入れる。ネジ１６０は、側部２４，２６のそれぞれにあるネジ孔１６２に螺合し、取り付けブラケット１３８を各側部２４，２６に固定する。ネジ１６０は、後述するようにフレーム構造体１６に対するクランプ部材１８の垂直方向における調節を可能にするべく緩められ、解除可能なロッキング部材として働く。
【００３７】
マグネット１４８は、好ましくは、切り替え式マグネットとし、回すことでマグネット１４８の外部磁界を増加又は減少させて基材表面に対する取り付けと取り外しを行えるようにする、ハンドル１６４を含む。このようなマグネット１４８は、コロラド州リトルトンのMagswitch Technology Inc.からMagSquareの名前で販売されている切り替え式マグネットとすることができる。
【００３８】
サンプリング装置１０を使用するサンプリング作業において、該サンプリング装置１０は、サンプルを取得する基材１１２の表面１６６（図３）に配置される。サンプリング装置１０の考えられる用途の一つにおいて、インコネル（Inconel：登録商標）などの磁性材料からなる基材からサンプルを取得する。サンプリング装置１０を適用する表面１６６の構造又は形状は、いかなる特定の外形にも制限されず、例えば、パイプの内面、パイプの外面、あるいは平面などであり得る。
【００３９】
サンプリング装置１０により基材から得られるサンプルの厚さは、高さ調節部材１１６の調節によって制御される。具体的には、高さ調節部材１１６のネジロッド１２６にあるノブ１２８を回して、表面１６６と結合する各レベリング脚１３０を位置決めし、レベリング脚１３０のそれぞれの箇所で表面１６６から予定の距離にフレーム構造体１６を位置決めする。高さ調節部材１１６の個別調節により、不規則面や曲面への適応など、サンプリング装置１０の正確な垂直方向の位置決めが容易になる。
【００４０】
表面１６６に対するフレーム構造体１６の高さを画定した後、クランプ部材１８を、フレーム構造体１６の側部２４，２６に対し垂直方向において位置決めする。すなわち、ネジ１６０を緩めて、各クランプ部材１８のベースプレート１４０をスロット１４０ａ，１４０ｂに従う範囲で動かし、表面１６６の部位に結合させる各マグネット１４８の底面を位置決めする。クランプ部材１８の垂直調節に際し、マグネットブラケット１５０，１５２が段付ボルト１５６で軸支されているので、マグネット１４８は、表面１６６の対面部位にほぼぴったり載るように位置決めされる。このようにマグネットを表面１６６に位置決めしておいて、ネジ１６０を締め込み、マグネットハンドル１６４を回して、マグネット１４８による外部磁界で表面１１２の適所に実質的に動かないようにサンプリング装置１０を固定する。マグネット１４８は、好ましくは、約６００lbs（ポンド）の組み付け保持力を提供し、サンプリング装置１０を強固に静止位置に留める。
【００４１】
切り出し工程は、図７に示すように最初に前進揺動位置としたカッター７０によって実行される。好ましくは、カッター７０は、基材１１２にサンプリング装置を固定する前に当該位置とする。モータ８０がカッター７０の回転駆動を開始し、そしてステッピングモータ９８がスクリュー軸９６の回転を開始してモータアセンブリ８１を後進させる。モータアセンブリ８１が後進すると、切削縁７１が連動して、ピボット体３２及びカッター７０の直径に従い底側３０より下へ延びる弧状に基材１１２を通し移動させられる。具体的には、ピボットリンク１０４が、モータアセンブリ８１の後進に従いピボット体３２を後方へ揺動させる力を提供する。切削縁７１が十分な材料を切り取ることで、カッター７０が切り出しの反対の端、つまり終了端まで弧を描く際に、カッター７０の残余部分に対するクリアランスが提供される。図３は、切り出し工程のおおよそ半分にあるカッター７０の位置を図示している。
【００４２】
なお、カッター軸ハウジング４４には、該カッター軸ハウジング４４の下部に配置したマグネット１６８（図２）が設けられる。このマグネット１６８は、基材１１２から切り出されるサンプル１１４に対向して位置するように配置され、切り出し工程が終了してサンプル１１４が基材１１２から切り取られると、該サンプル１１４を引きつけて保持する。
【００４３】
切削縁７１は、楕円経路を描いて基材１１２を抜け、ほぼ図４に示すような楕円の形状でサンプル１１４を切り出す。本例のサンプリング装置１０により基材１１２から切り取られる楕円形状のサンプル１１４は、基材１１２の材料テストに使用するサンプリング材料として十分な量である一方で、基材１１２中への浅い切削１１３をもたらす。すなわち、カッター７０の経路を比較的長い弧とすることで、厚さに比べてサンプル１１４の長さ寸法を長くすることができ、これに応じて材料の切り取りによる影響を軽減する。したがって、サンプリング装置１０がもたらす、材料切り取りによる構造的脆弱化などの構造的悪影響は、サンプルを切り取る従来の装置に比べて軽減される。
【００４４】
さらに、ステッピングモータ９８が比較的低速で運転されることにより、カッター７０が低速で基材を通し引かれるので、カッター７０及び基材１１２を通して熱を消散させることができ、材料の結晶粒組織を変化させ得るほどのサンプル１１４の温度上昇が回避され、好ましくは、約２００°Ｆ以下にサンプル１１４の温度を維持できる。具体例では、カッター７０は、１分間に約０．５ｍｍ前進して９０分で約４５ｍｍの長さ寸法をもつサンプル１１４を切り出すように、使用される。カッター７０を低前進速度にして温度上昇を避けることで、物理的特性を実質的に変化させることなくサンプル１１４を切り出して、テスト用に基材１１２の材料の正確な代表物を提供することができる。そして、カッターの低前進速度とこれによるサンプル１１４の低温は、冷却流体などの冷却剤無しで本例のサンプリング装置１０を動作させることを可能にし、サンプリング装置１０のダウンサイジングによる省スペースでの工程を容易にする。
【００４５】
本発明の特定の実施形態について図示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の思想及び範囲を逸脱することなくその他様々な変更や修正が可能であることは自明である。したがって、本発明の範囲内にあるそれら変更や修正の全ては特許請求の範囲に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００４６】
１０  サンプリング装置
１２  カッターヘッドアセンブリ
１４  メインデバイスアセンブリ
１６  フレーム構造体
１８  クランプ部材
２０  前方横部材
２２  後方横部材
２４  第１側部
２６  第２側部
２７  上側
２８  上部カバー
２９  ネジ
３０  底側
３２  ピボット体
３４  ピボットロッド
３６  垂直アーム
３８  垂直アーム
４０  孔
４２  第１端（ピボット体の）
４４  カッター軸ハウジング
４６  第２端（ピボット体の）
４８  軸受
５０  スラスト軸受アセンブリ
５２  スペーサ
５４  開口
５６  駆動軸
５６ａ  孔
５８  カッターマウント
５８ａ  孔
６０  前方端（駆動軸の）
６２  ピン
６４  Ｄ形マウント部
６６  Ｄ形孔
６８  中央ハブ
７０  カッター
７１  円形切削縁
７２  ロックナット
７３  研磨切削表面
７４  伝達軸アセンブリ
７５  先端
７６  第１継手
７８  出力軸
８０  モータ
８１  モータアセンブリ
８２  第２継手
８２ａ  前方部
８２ｂ  後方部
８４  前方モータプレート
８６  後方モータプレート
８８  前方軸受
９０  後方軸受
９２  レール
９４  ネジブロック
９５  駆動ベルト
９６  スクリュー軸
９７  駆動プーリ
９８  ステッピングモータ
９９  従動プーリ
１００  孔
１０２  ネジ孔
１０４  ピボットリンク
１０６  リンクブラケット
１０８  段付ボルト
１１０  段付ボルト
１１２  基材
１１３  浅い切削
１１４  サンプル
１１６  高さ調節部材
１１８  調節クランプ
１１９  留め具
１２０  クレビスプレート
１２２  クレビスプレート
１２４  ネジ孔
１２６  ネジロッド
１２８  ノブ
１３０  レベリング脚
１３４  ロックネジ
１３６  ネジ孔
１３８  Ｕ形取り付けブラケット
１４０  ベースプレート
１４０ａ，１４０ｂ  スロット
１４２  取り付けアーム
１４２ａ  孔
１４４  取り付けアーム
１４４ａ  孔
１４６  マグネットアセンブリ
１４８  マグネット
１５０  第１マグネットブラケット
１５２  第２マグネットブラケット
１５４  ネジ
１５６  段付ボルト
１５８  ブッシュ
１６０  ネジ
１６２  ネジ孔
１６４  ハンドル
１６６  表面（基材の）
１６８  マグネット
【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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【国際調査報告】
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