(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある製造部品の前もって選定された非平面の表面形状であって、縦方向及び横方向に延びていて前記縦方向から見ると実質的に不変の形状と方位を持つ端部輪郭を有している表面形状を、検査するための寸法及び形状を持つ渦電流検査プローブを較正するための較正基準器（１０）であって、
縦方向（２２）及び横方向（２４）に延びる非平面の表面（１８）を持ち、前記表面（１８）の前記縦方向（２２）から見ると、前記表面形状の輪郭と実質的に同一の端部輪郭を持つ器体（１４）を含み、前記器体（１４）の前記表面（１８）は、実質的に前記表面（１８）に対して直角に前記器体（１４）内部へ延び、前記表面（１８）をトレースして平たく伸ばしたときに前記表面（１８）の前記縦方向（２２）に対して実質的に一定の角度（２６）で前記器体（１４）の前記表面（１８）を横切る細長い狭い開口部（２０）を有する、較正基準器（１０）。
【請求項２】
前記一定の角度（２６）が約４５度と約５５度との間である請求項１記載の較正基準器（１０）。
【請求項３】
前記一定の角度（２６）が約５０度である請求項２記載の較正基準器（１０）。
【請求項４】
前記器体（１４）がかみ合い面（３０）を持つ２つの部分片（１６）で形成され、前記開口部（２０）が前記かみ合い面（３０）によって画定されている請求項１記載の較正基準器。
【請求項５】
ある製造部品の前もって選定された表面形状であって、縦方向及び横方向に延びていて実質的に不変の形状と方位を持つ前記表面形状の前記縦方向における輪郭を有している表面形状を、検査するための寸法及び形状を持つ渦電流検査プローブを較正するための較正基準器（１０）を製作する方法であって、
器体（１４）の第１及び第２部分片（１６）を、前記部分片（１６）のそれぞれが縦方向（２２）及び横方向（２４）に延びる表面（１８）を持ち、またそれぞれの部分片（１６）が全体的に前記表面形状の前記輪郭と同じであるそれぞれの前記表面（１８）の前記縦方向（２２）における輪郭を持ち、また前記第１及び第２部分片（１６）がかみ合い面（３０）を持つように形成する段階と、
前記器体（１４）の前記第１部分片（１６）の前記かみ合い面（３０）を前記器体（１４）の前記第２部分片（１６）の前記かみ合い面（３０）に隣接するよう位置させる段階と、
前記器体（１４）の前記第１部分片（１６）の前記表面（１８）を前記器体（１４）の前記第２部分片（１６）の前記表面（１８）に整列させる段階と、
前記第１及び第２部分片（１６）の前記縦方向（２２）の前記輪郭が前記表面形状の輪郭と実質的に同一であることを確実にし、前記かみ合い面（３０）に隣接する前記表面（１８）のいかなる不連続性も除去し、それによって較正作業中に前記表面の不連続性に起因する渦電流検査プローブの信号の変動を除去するために、前記かみ合い面（３０）を互いに隣接して位置させ前記表面（１８）を整列させた後、前記器体（１４）の前記第１及び第２部分片（１６）の前記表面（１８）を同時に機械加工する段階と
を含む方法。
【請求項６】
前記器体（１４）の前記第２部分片（１６）に比較して前記器体（１４）の前記第１部分片（１６）に電圧電位差（７０）を加える段階と、
前記第１及び第２部分片（１６）をオイル中に浸漬する段階と、
放電加工によって前記両部分片（１６）の前記両かみ合い面（３０）を同時に機械加工するために、前記両かみ合い面（３０）の少なくとも一部が互いに接触するように、前記器体（１４）の前記第１及び第２部分片（１６）のうちの少なくとも一方を前記両部分片（１６）のうちの他方の方向に動かす段階と
をさらに含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
ある製造部品の前もって選定された表面形状であって、縦方向及び横方向に延びていて実質的に不変の形状と方位を持つ前記表面形状の前記縦方向における輪郭を有している表面形状を、検査するための寸法及び形状を持つ渦電流検査プローブを較正するための較正基準器（１０）を製作する方法であって、
器体（１４）の第１及び第２部分片（１６）を、前記部分片（１６）のそれぞれが縦方向（２２）及び横方向（２４）に延びる表面（１８）を持ち、またそれぞれの部分片（１６）が全体的に前記表面形状の前記輪郭と同じであるそれぞれの前記表面（１８）の前記縦方向（２２）における輪郭を持ち、また前記第１及び第２部分片（１６）がかみ合い面（３０）を持つように形成する段階と、
前記器体（１４）の前記第２部分片（１６）に比較して前記器体（１４）の前記第１部分片（１６）に電圧電位差（７０）を加える段階と、
前記第１及び第２部分片（１６）をオイル中に浸漬する段階と、
前記器体（１４）の前記第１部分片（１６）の前記かみ合い面（３０）を前記器体（１４）の前記第２部分片（１６）の前記かみ合い面（３０）に隣接するよう位置させる段階と、
放電加工によって前記両部分片（１６）の前記両かみ合い面（３０）を同時に機械加工するために、前記両かみ合い面（３０）の少なくとも一部が互いに接触するように、前記器体（１４）の前記第１及び第２部分片（１６）のうちの少なくとも一方を前記両部分片（１６）のうちの他方の方向に動かす段階と
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は概して較正基準器に関するものであり、具体的には渦電流検査プローブの較正に用いる基準器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
渦電流プローブは、ガスタービンエンジン構成部品のような製造部品の表面の欠陥を見つけるために一般的に用いられる。この種の検査では、検査する部品に渦電流を誘導するために電磁誘導が用いられる。プローブをその部品に近付けるとプローブの中にある１個またはそれ以上の駆動コイルが交番磁界を発生させ、この磁界により部品に渦電流が誘導される。その部品に欠陥が有ると、渦電流の流れが変えられる。変えられた渦電流は二次磁界に変化を生み、この変化が駆動コイルまたは渦電流プローブ内に別に設けられる感知コイルによって感知される。これらのコイルは変化した二次磁界に応答して、電気信号を発する。電気信号の振幅は、プローブの設計対象としている欠陥の大きさの範囲内では、一般的に欠陥の大きさに比例する。従って、渦電流プローブを使用して欠陥の寸法と場所を感知することができる。
【０００３】
複雑な形を持つ部品の表面形状の検査に用いられる渦電流プローブの１種には、表面形状のいろいろな部分を同時に検査するために、複数の駆動コイルや感知コイル配列が含まれる。表面形状のあらゆる部分を同時に検査することによって、プローブを一度以上表面形状の上を通過させる必要性は解消される。１回だけしか通過を必要としないので、この種のプローブは検査時間を短縮する利点がある。
【０００４】
渦電流プローブと関連の電子装置は配列状態のコイルの応答を正規化するためと、応答の振幅が特定の欠陥の寸法に相関関係できるようにシステム利得を設定するために、較正されなければならない。過去においては、特定の部品の幾何学的形状を備えた較正基準器がコイルの応答を正規化するために用いられ、寸法のわかった欠陥をわざと作った別個の平板がシステム利得を独立して設定するために用いられた。しかし、このような多段階の較正方法は時間がかかる。１回通過の較正基準器を作製する努力の結果、較正に大きな変動を生じている。渦電流検査の結果を用いて検査する部品の残った使用寿命を判定するため、較正に大きな変動があると、部品の寿命が過少に予測され、部品を寿命より早く使用停止し、これにより使用可能期間を減少させ保全コストを増加させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
要約すると、本発明の装置は、ある製造部品の前もって選定された非平面の表面形状を検査するための寸法及び形状を持つ渦電流検査プローブを較正するための較正基準器である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記表面形状は縦方向及び横方向に延びている。さらに、この表面形状は縦方向から見ると実質的に不変の形状と方位を持つ端部輪郭を有している。較正基準器は、縦方向及び横方向に延びる非平面の表面を持つ器体を含む。基準器はまた、表面の縦方向から見ると、前記表面形状の輪郭と実質的に同一の端部輪郭を持つ。器体の表面は、実質的に表面に対して直角に器体内部へ延び、表面に対して直角方向に見ると表面の縦方向に対して実質的に一定の角度で器体の表面を横切る細長い狭い開口部を有する。
【０００７】
他の形態において、本発明は、器体の第１及び第２部分片を、部分片のそれぞれが縦方向及び横方向に延びる表面を持ち、またそれぞれの部分片が全般的に前記表面形状の輪郭と同じであるそれぞれの表面の縦方向における輪郭を持ち、かつまた第１及び第２部分片がかみ合い面を持つように形成することを含む較正基準器を製作する方法を含む。本方法はまた、器体の第１部分片のかみ合い面を器体の第２部分片のかみ合い面に隣接するよう位置させること、及び器体の第１部分片の表面を器体の第２部分片の表面に整列させることも含む。さらに、本方法は、第１及び第２部分片の縦方向の輪郭が前記表面形状の輪郭と実質的に同一であることを確実にし、かみ合い面に隣接する表面のいかなる不連続性も除去し、それらによって較正作業中に表面の不連続性に起因する渦電流検査プローブの信号の変動を除去するために、両かみ合い面を互いに隣接して位置させ表面を整列させた後、前記器体の第１及び第２部分片の表面を同時に機械加工することも含む。
【０００８】
本発明のさらに他の形態においては、本方法は器体の第２部分片に比較して第１部分片に電圧電位差を加えて、器体の第１及び第２部分片を形成することを含む。前記方法はまた、第１部分片及び第２部分片をオイル中に浸漬させ、器体の第１部分片のかみ合い面を器体の第２部分片のかみ合い面に隣接するよう位置させることを含む。さらに、本方法は、放電加工によって両部分片の両かみ合い面を同時に加工するために、両かみ合い面の少なくとも一部が互いに接触するように、前記器体の第１部分片と第２部分片のうちの少なくとも一方を他方の方向に動かすことも含む。
【０００９】
本発明の他の特徴については、その一部は明白であり、また一部は以下に示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図面の数図を通して同じ参照記号は同一の部品を示す。
【００１１】
ここで図面、特に図１を参照すると、本発明の較正基準器は参照番号１０でその全体が示されている。
【００１２】
上記基準器１０は全体を１２として示されている取付け台、及び全体を１４として示されている器体とを含んでいる。器体１４は、互いに隣接して位置する２つの同一の部分片１６によって構成され、その中に狭くて細長い割れ欠陥シミュレーション開口部２０（当業者間では一般に「ノッチ」と呼ばれる）を持つ表面１８を形成している。
【００１３】
表面１８は、縦方向２２（図１）及び横すなわち横断方向２４（図２）に延びている。表面１８は非平面であるため、横方向２４は表面に沿って異なる位置で変化する。図２にさらに示されているとおり、表面18の輪郭は、縦方向２２に見ると実質的に不変の形状と方位を持っている。この形状は、基準器及び対応する渦電流プローブ（図示せず）を作る対象である機械加工部品の表面形状と実質的に同一である。例えば、基準器１０は、ガスタービンディスクのダブテールを検査するために用いるプローブを較正するために、図のようにダブテールの形状に作ることができる。当業者なら認識しているように、基準器は本発明の範囲から離れることなく、例えば歯車の歯の輪郭のような他の形状を持つことができる。
【００１４】
開口部２０は、表面１８に対して実質的に直角に、かつ器体の表面に沿って表面に対して直角に見て表面の縦方向２２に対して実質的に一定の角度２６で、器体１４の中へと延びている。従って図３に示すように側面から見ると、開口部２０は非直線に見える。しかし、図４に示すように表面１８をトレースして平たく伸ばすと、トレースは開口部２０が表面の縦方向２２に対して一定の角度２６で延びる直線を形成していることを示す。この角度２６はプローブの感知コイルが発する信号が最大になるように選定することが好ましい。本発明の範囲から離れることなく他の角度を使うこともできるが、好ましい実施形態では角度２６は約４５度と約５５度との間にある。より好ましくは、角度２６は約５０度である。用いられる特定の角度がどうであろうと、角度２６は開口部２０の全長にわたって一定であることが好ましい。最も好ましい実施形態においては開口部２０の全長を通して、角度２６の変化は約１度を越えない。図１にさらに示してあるように、開口部２０は器体１４を全体的に貫通し、器体は開口部を画定するかみ合い面３０（図５）を持つ２つの部分片１６で出来ている。
【００１５】
図３に示す通り、部分片１６のそれぞれから軸棒３２が下方に延びている。取付け台１２は、部分片１６のかみ合い面３０が一定の間隔（例えば０．００３インチ）をあけ、開口部２０にその全長を通して一定の幅３４を持たせてこれらの軸棒２２を保持するように形づくられている。用いられている具体的な幅がどうであっても、幅３４は開口部２０の全長を通して一定であることが好ましい。最も好ましい実施形態においては、幅３４は開口部２０の全長を通して約０．００１インチ以下しか変化しない。取付け台１２は軸棒３２を保持するように寸法形状が定められた溝穴４２を持つハウジング４０を含む。溝穴４２と軸棒３２の機械加工の許容誤差は、両部分片１６が取付け台１２に正確に位置決めされることを確実にし、それによって表面１８の位置と開口部２０の幅が制御できるように厳しく抑えられる。ダウエルピン４８がハウジング４０から溝穴４２へと延び、軸棒３２の中に設けられている穴５０に嵌り、両部分片１６の位置定めをさらに確実にしている。軸棒の間に設けられているシム５２が、かみ合い面３０の間に必要な開口部の幅３４を維持する。ファスナ５４は軸棒３２を溝穴４２の中で保持する。カバープレート５６はハウジング４０に溝穴４２の１端にねじファスナ５８で取付けられ、軸棒３２、ダウエルピン４８、及び取付け台１２の中で器体１４の両部分片１６を保持しているファスナ５４を覆っている。カバープレート５６の反対側のハウジング４０に形成された溝６０が、渦電流プローブ較正装置（図示せず）の中に取付け台１２を正確に位置決めさせる。
【００１６】
前で説明した較正基準器１０は、器体１４の両部分片１６を図５及び図６に示す全体の形状に機械加工することで作られる。本発明の範囲から離れることなく、両部分片は他の形状を持つことができるが、好ましい実施形態では両部分片１６は互いに同一の形状を持つ。部分片１６の各々の表面１８には、基準器１０が作られる対象である機械加工した部分片の表面形状に縦方向２２から見て、全体的に類似した輪郭を持つように粗く機械加工を施してある。しかし、以下に説明する加工がその後にできるようにするために、表面には加工取り代がいくらか残してある。
【００１７】
いったん両部分片１６を粗く機械加工した後、両部分片のかみ合い面３０には、かみ合い面が表面１８に対して直角に延び、縦方向２２に対して実質的に一定の角度２６（例えば約５０度）で延びるように、例えばプログラム可能な多軸エンドミル（図示せず）のような在来型のエンドミルを使用してミーリング加工を施す。開口部６２はエンドミルコレット（図示せず）のために必要な逃げ面を作るように両部分片１６を貫通して部分的に機械加工を施される。同様に、コレットのために逃げ面を作る必要から溝穴６４が軸棒３２に形成される。
【００１８】
粗い機械加工とミーリングを施した両部分片１６は図７に示す通り、それぞれのかみ合い面３０が互いに隣接しそれぞれの表面が整列するように位置決めされる。両部分片１６が上記の通りに位置決めされ、整列されると、両部分片の表面１８は両部分片の縦方向２２の輪郭が互いに実質的に同一であり、そしてまた部品の表面形状の輪郭とも実質的に同一であることを確実にし、かつかみ合い面３０に隣接する表面のいかなる不連続性も除去するために、従来のワイヤ放電加工（ＥＤＭ）を用いて同時に加工される。表面の不連続性は渦電流プローブ較正実施中に信号の変化をもたらすので、表面の不連続性を減少させることはシステム較正を改善する。エンドミルが本来的に持つ加工上の限界によって、小さい貝殻状瑕疵（図示せず）が上記に説明したエンドミーリング作業中に、かみ合い面（３０）上に形成される。表面１８に不連続性を除去するためにワイヤＥＤＭ方法による仕上げ加工が施された後、かみ合い面３０は貝殻状瑕疵を除去しかつそれによって開口部２０が一定の幅３４を持つことを確実にするために加工が施される。図７に概略図が示されている通り、かみ合い面３０は放電加工で加工されているが、ここでは器体１４の各部分片１６は器体の他の部分片の加工用の電極あるいは陰極として用いられる。器体の他方の部分片に比較して器体１４の部分片１６の一方に電圧電位差７０が加えられる。前記両部分片１６は、慣用のＥＤＭオイルに浸漬され、両部分片のかみ合い面３０が正確に合致するように同時に加工を施すために、かみ合い面３０の少なくとも１部が互いに接触するように、両部分片のうちの少なくとも１つが他の部分片に向けて縦方向２２に動かされる。当業者には理解される通り、エンドミーリング工程で残された貝殻状瑕疵を除去すると開口部の幅３４の変動が除去される。開口部の幅の変動は渦電流プローブ較正中の信号の変動をもたらすので、前記幅３４の変動の減少はシステム較正を改善する。
【００１９】
両部分片１６が機械加工されたら、両部分片は上記に説明した通り取付け台１２に位置決めされる。較正基準器１０を使用するために、ある製造部品の前もって選定された非平面の表面形状を検査するための寸法及び形状を持つ渦電流検査プローブを、較正基準器の表面１８に沿って縦方向２２に通過させる。プローブは、従来と同様に応答を正規化し、システム利得を設定するように調整される。
【００２０】
既に説明した較正基準器１０は、迅速な渦電流プローブの較正を可能にし、較正における変動を減少せしめる。さらに、渦電流検査結果は検査対象部品の残余使用寿命の決定に用いられるので、較正の変動の減少は部品寿命の予測を改善し、許容できる使用の期間を長くし、保全コストを減少させる。
【００２１】
本発明あるいはその好ましい実施形態の要素を紹介するに当たって、その要素は１つあるいはそれ以上あることを意味することを意図している。「含む」、「備える」、及び「持つ」という用語は、包括的な意図で、記載した要素以外にもさらに追加の要素があってもよいことを意味している。
【００２２】
本発明の技術的範囲から離れることなく上記構造に種々の変更が実施可能であり、上記説明に含まれた、あるいは添付の図面に示された事項は全て例示的と解すべきで、限定的に解すべきでないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の較正基準器の斜視図。
【図２】  前記基準器の正面立面図。
【図３】  図２の３−３線の面による基準器の断面図。
【図４】  狭い開口部を持つ基準器の表面のトレースの平たく押広げた図。
【図５】  基準器の部分片の右側面図。
【図６】  図５に示す部分片の左側面図。
【図７】  合致する部分片を作るのに使用される仕上げ加工作業の概略図。
【符号の説明】
１０  較正基準器
１２  取付け台
１４  器体
１６  部分片
１８  表面
２０  細長い割れ欠陥シミュレーション開口部
２２  縦方向
２４  横方向
２６  角度
３０  かみ合い面
３２  軸棒
３４  幅
４０  ハウジング
４２  溝穴
４８  ダウエルピン
５０  穴
５２  シム
５４  ファスナ
５６  カバー板
５８  ファスナ
６０  溝
６２  開口部
６４  溝穴
７０  電圧電位差
【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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