(57)【要約】電気アーク製鋼炉において用いられるタイプの電極のような円柱形の炭素製品を超音波検査するシステム(１０)が提供される。電極(１２)を一定の長手方向位置に受け入れるとともに電極をその長手方向軸周りに回転させるための検査ステーション(１８)が設けられる。電極の周りの円周方向に間隔を開けた位置で電極と係合するよう配置されたトランスデューサ（６０、６２）の対をそれぞれ支持するマスタおよびスレーブのロボット（２０、２２）が設けられる。 トランスデューサの各対はヨーク（５０）上に支持される。検査ステーションが電極を回転させる一方で、マスタおよびスレーブロボットは関連するトランスデューサの組を電極の長さの約半分に沿って移動させる。
2004526146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱形の炭素製品を検査するための装置であって、
間隔をおいて設けられた第１および第２の枝を有するヨークと、
前記ヨークが取り付けられたロボットアーム組立体であって、前記ヨークが前記製品の周りに受け入れられた作動位置と前記ヨークが前記製品から取り除かれた離脱位置との間で移動可能なロボットアーム組立体と、
前記ヨークの第１および第２の枝にそれぞれ取り付けられるとともに、前記ロボットアーム組立体がその作動位置にあるときに前記製品の周りの円周方向に間隔をおいた位置において前記製品と作動的に相互作用するように配置された一対のトランスデューサと、
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記トランスデューサが前記製品に向かって伸びることができ、かつ前記製品から離れて引っ込むことができるように、前記トランスデューサのうちの少なくとも１つが伸張可能なラム上に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記トランスデューサが前記製品の直径方向両側の位置において前記製品と係合するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記トランスデューサがそれぞれ前記製品の長さ方向と略平行な軸の周りに回転可能なローラ形トランスデューサであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ヨークが前記ロボットアーム組立体に旋回可能に取り付けられており、
前記ロボットアーム組立体は、前記ロボットアーム組立体がその作動位置に移動するときに前記ヨークが前記製品の上方で下向きに旋回するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
第２のロボットアーム組立体と、
前記第２のロボットアーム組立体に取り付けられた第２のヨークと、
前記第２のヨークに取り付けられた第２の対のトランスデューサと、
を更に備え、
前記第１および第２のロボットアーム組立体がそれぞれマスタおよびスレーブであり、互いに同期して動くように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１および第２のロボットアーム組立体がそれらの作動位置にあって前記第１および第２のヨークが前記電極の周りに受け入れられたときに、前記第１および第２のヨークが前記製品の検査する部分の長さの半分に等しい距離だけ間隔を開けて配置され、これにより前記各ヨークが検査する部分の長さの半分を同時に縦走することができる、
ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
長さおよび前記長さに平行な長手方向軸を有した円柱形の炭素製品を検査するための装置であって、
前記製品を一定の長手方向位置に受け入れるとともに、前記製品が前記一定の長手方向位置にある間に前記製品を前記長手方向軸の周りに回転させる検査ステーションと、
前記製品の周りの円周方向に間隔をおいた位置で前記製品と係合するように配置された第１の対のトランスデューサを有するマスタロボットと、
前記第１の対のトランスデューサに対して長手方向に間隔をおいた位置で前記製品と係合するように配置された第２の対のトランスデューサを有し、これにより前記第１および第２の対のトランスデューサが前記製品の長さの第１および第２の部分をそれぞれ同時に走査できるようになっている、前記マスタロボットと同期して動くように構成されたスレーブロボットと、
を備えたことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記トランスデューサが前記製品中の音速を測定する超音波トランスデューサであることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記各ロボットは２つのアームを持つ二股のヨークを有しており、各アームにぞれぞれ前記トランスデューサのうちの１つが取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記検査ステーションが、前記製品を前記長手方向軸の周りに回転させるための駆動回転ローラを含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動回転ローラは、長手方向に間隔を開けて配置された第１および第２の対の駆動回転ローラを含んでおり、これら駆動回転ローラの対の少なくとも１つが前記製品の異なる長さに対応するために長手方向に移動可能であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記検査ステーションは、前記製品を前記駆動回転ローラ上に載置するとともに前記製品を前記駆動回転ローラから持ち上げるための昇降装置を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１４】
前記検査ステーションにおける前記製品の長手方向軸と同一線上にある製品移動経路を有したコンベヤシステムを更に備えたことを特徴とする請求項８に記載した装置。
【請求項１５】
前記製品の円周方向位置を検出するために前記製品の端部と軸線方向に係合するように配置されたエンコーダをさらに備え、このエンコーダは前記製品の異なる直径に対応するために前記検査ステーションに対する高さを調節可能であることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１６】
円柱形炭素製品の内部の物理的な欠陥を検査する方法であって、
（ａ）  第１および第２の対のトランスデューサを、前記製品の長さに沿って長手方向に間隔をおいた第１および第２の位置に配置するとともに、各対のトランスデューサを前記製品の円周周りに間隔をおいて配置する段階と、
（ｂ）  前記製品をその長手方向軸周りに回転させる段階と、
（ｃ）  前記段階（ｂ）の間に、前記製品と前記第１および第２の対のトランスデューサとの間に相対的な長手方向の動きを与え、前記第１および第２の対のトランスデューサに前記製品の長さの第１および第２の部分を同時に走査させる段階と、
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記段階（ａ）において、前記第１および第２の対のトランスデューサが、互いに同期している第１および第２のロボットに支持されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記製品をその長さ方向に平行な方向に移動させることにより、前記製品を導入コンベヤから検査ステーション上へと移動させる段階をさらに備えたことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記段階（ａ）から（ｃ）の間に、長手方向に間隔を開けて配置された駆動回転ローラ対の上に前記製品を支持し、
その後、前記第１の製品とは異なる長さの第２の製品に対応するために、前記長手方向に間隔を開けて配置された駆動回転ローラの対の長手方向の間隔を調整する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記段階（ａ）において、各対の前記トランスデューサが前記製品の直径方向の両側に配置されたローラ形トランスデューサであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は全体的に円柱形の炭素製品、特に黒鉛電極のための自動検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リサイクルされたくず鉄材料から鋼を製造する現在の技術は、高エネルギの電気アークによってくず鉄および他の材料を溶解させる電気アーク炉の使用に高度に依存している。電気アーク炉に利用される１つの重要な部品は大型炭素電極の柱である。これらの炭素電極はその形状が全体的に円柱形であり、かつ両端部にねじが形成されたピン形の接続部および箱形の接続部を一体に有している。これらの円柱形の炭素電極は、典型的には１５〜３０インチの範囲の直径と典型的には約１０フィートに及ぶ長さとを有している。
【０００３】
炭素電極は、電気アーク炉内における製鋼プロセスの間に消費される。本質的に、電極は最後に製鋼プロセスの途中で燃え尽きてなくなる。電極はねじで取り付けられた電極の柱として炉内に配置されるとともに、最も下側の電極が燃え尽きるに従い電極の柱が進められ、周期的に新しい電極の区画が柱の頂部末端に追加される。
【０００４】
電極の下端において予想される燃え尽きに加えて、製鋼炉内の非常に厳しい環境条件により、電極は、その内部における物理的な不整合に起因する、より早い望ましくない消耗率にしばしば悩まされる。その実例は電極の大きな塊への分離を生じさせ得るクラックであり、これにより電極の使用量が増大し電極の寿命およびその有効性を減少させる。
【０００５】
したがって、他のやり方では確認できない内部欠陥を確認するための電極の非破壊検査を提供する品質管理技術が必要である。そのようなシステムは、さまざまな工程パラメータを改善するために製造工程において監視装置として利用することができ、炭素電極のロットを製造する際の改良された製品をもたらす。そのような検査システムはまた、電気アーク炉で同じ製品を使用する需用先に供給する前に不満足な製品を検出して排除するために用いることができる。さらにこのシステムは、優れた工程パラメータを確認するべく、電極の内部構造と製造工程パラメータおよび製品の性能とを関連づけるために用いることができる。
【０００６】
本発明に先行するものが用いられてきたが、それは説明したタイプのものを検査するためのものとしては初歩的なものである。この先行するシステムには試験をする炭素電極を受け入れるクレードルが設けられている。炭素電極は、炭素電極の長さに対して垂直な横断方向への動きによってこのクレードル上に移動する。一対のローラ形トランスデューサが、２つの別個なトランスデューサ配置機構を使用して電極の両側に配置されている。テスト作業の間、これらローラ形トランスデューサは、それぞれ検査する電極の長さの全体に沿って同時に移動する。これらのローラ形トランスデューサは、電極の軸線方向の地形測量的な走査イメージを生成する。次いでローラ形トランスデューサが炭素電極から離されて取り除かれると、炭素電極はクレードルから持ち上げられるとともに電極の長さに対して横方向に再び移動させられて試験クレードルから取り除かれる。
【０００７】
先行するシステムは、本発明のシステムの主題である一般的なタイプの検査を実行するために作動可能ではあるが、所望の検査量をこなすための充分な能力で作動することができない。
【０００８】
したがって、最新の電極製造工場において製造される大量の炭素電極の検査を可能とするために、電極を取り扱う改良されたシステムを提供する概説したタイプの検査システムが必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、全体として円柱形の炭素電極を検査するための改良されたシステムを提供する。本発明はまた、他の大きな円柱形の炭素製品の取扱いおよび検査のために用いることができる。
【００１０】
本発明の一つの態様においては、検査対象の炭素電極の周囲に検査用トランスデューサを配置するための改良されたロボット検査システムが提供される。このロボット検査システムは、間隔を開けて配置された第１および第２の枝を有したヨークを備える。ロボットアーム組立体は、それに取り付けられたヨークを有している。このアーム組立体は、ヨークが電極の周りに受け入れられた作動位置とヨークが電極から取り除かれた離脱位置との間で移動可能である。一対のローラ形トランスデューサが、ヨークの第１および第２の枝にそれぞれ取り付けられるとともに、ロボットアーム組立体がその作動位置にあるときに電極の周りの円周方向に間隔を開けた位置において電極と作動的に相互作用するように構成される。
【００１１】
本発明の別の態様においては、現に説明しているこのシステムは、第２のヨークおよび第２の対のトランスデューサを支持する、ロボットの様な第２のアーム組立体を備える。第１および第２のロボットアーム組立体はそれぞれマスタおよびスレーブであり、互いに同期して動くように構成されている。第１および第２のロボットアーム組立体がそれらの作動位置にあって第１および第２のヨークが電極の周囲に受け入れられたときには、各ヨークが同時に検査する長さの半分だけ縦走することができるように、第１および第２のヨークは検査する電極の長さの半分に概ね等しい距離だけ間隔を開けて配置される。
【００１２】
本発明の他の態様においては、この検査システムは、一定の長手方向位置に電極を受け入れるとともに、電極が長手方向に固定されている間に電極をその長手方向軸の回りに回転させる回転ステーションを有する。第１の対のトランスデューサを有しているマスタロボットは、電極の周りの円周方向に間隔を開けた位置で電極と係合するように構成される。スレーブロボットは、マスタロボットと同期して動くように構成されるとともに第１の対のトランスデューサから長手方向に間隔を開けた位置で電極と係合するよう構成された第２の対のトランスデューサを有しており、その結果として第１および第２の対のトランスデューサが電極の長さの第１および第２の部分をそれぞれ同時に走査することができる。
【００１３】
本発明の他の態様においては、回転装置ステーションを有した現に説明している検査システムが、回転装置ステーションにある電極の長手方向軸と同一線上の電極移動経路を有するコンベヤシステムを備える。さらにこの回転装置ステーションは、好ましくは、１セットの駆動回転ローラ上に電極を載置するとともにこの駆動回転ローラから電極を持ち上げるための昇降装置を備える。このように、円柱形の炭素電極は直線状の経路内を移動し、かつこの検査ステーションは製造作業の直線状経路に整列して配置されるとともにその一部となる。
【００１４】
本発明のさらに他の態様においては、円柱形炭素電極の内部の物理的な欠陥を検査する方法が提供される。この方法は、
（ａ）  第１および第２の対のトランスデューサを、前記製品の長さに沿って長手方向に間隔をおいた第１および第２の位置に配置するとともに、各対のトランスデューサを前記製品の円周周りに間隔をおいて配置する段階と、
（ｂ）  前記製品をその長手方向軸周りに回転させる段階と、
（ｃ）  前記段階（ｂ）の間に、前記製品と前記第１および第２の対のトランスデューサとの間に相対的な長手方向の動きを与え、前記第１および第２の対のトランスデューサに前記製品の長さの第１および第２の部分を同時に走査させる段階と、
を備える。
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
したがって、本発明の全般的な目的は、電極を含むがそれには限定されない円柱形炭素製品を検査するための改良されたシステムを提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、製品の長さの多数の部分を同時に走査することができる複数セットのトランスデューサを用いることにより炭素製品を迅速に検査することができ、それによって、一対のトランスデューサで製品を走査するときに必要な時間に比べたときに走査時間を減少させることができるシステムを提供することにある。
【００１７】
本発明の別の目的は、製品が検査ステーションを通って移動するときに炭素製品がその長手方向軸に平行な直線状経路内を移動する、検査システムを提供することにある。
【００１８】
本発明の他のおよびさらなる目的、特徴および利点は、添付の図面を参照しながら以下の開示を読むことにより当業者にとって直ちに明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ここで図面、特に図１を参照すると、円柱形炭素電極を検査するための装置若しくはシステムが参照符号１０によって示されている。
【００２０】
図１においては、一連の円柱形炭素電極１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃが示されている。このシステム１０は検査ステーション１８を有している。第１の炭素電極１２Ａは検査ステーション１８の上流側にある。第２の炭素電極１２Ｂは検査ステーション１８内の所定位置にある。第３の炭素電極１２Ｃはすでに検査ステーション１８を通過しており、今や検査ステーションの下流側にある。
【００２１】
マスタロボット２０およびスレーブロボット２２が、検査ステーション１８の両側に配置されている。ロボット２０および２２は、例えばミシガン州のFanuc Robotics North America of Rochesterから入手可能なFanuc Model S-430iロボットとすることができる。これらのロボットは６つの運動軸を有している。このＳ―４３０ｉモデルは、最大積載量２７５ポンドの１１８インチリーチロボットである。
【００２２】
検査ステーション１８とマスタおよびスレーブロボット２０、２２とを有しているこのシステム１０の構造の詳細は、図２〜図９の斜視図に最も良く示されている。
【００２３】
図１において、接尾辞Ａ、ＢおよびＣは一連の３本の円柱形電極の参照を容易にするために用いられている。その他の図においては、図示を簡単にするために１つの電極だけが図示されているが、この電極は参照符号１２によって単純に識別されている。
【００２４】
各電極１２は、長さ１４と、この長さ１４に平行な長手方向軸１６とを有している。図１には電極１２Ａ、ＢおよびＣが模式的に描かれているが、それらのピン形端および箱形端は図示していない。図２〜図９には各電極がピン形端を含めてより詳細に示されている。電極が電気アーク炉内の電極ストリング内に組み立てられるときに、２つの箱形端と、隣接する電極間に配置されてそれらを接続する別個のピンコネクタとともに製造されることは、当業者が理解するところである。
【００２５】
図２〜図９においては、コンベヤシステム２４が複数のＶ字形の支持部によって模式的に示されている。このコンベヤシステム２４は、下流部分２６、検査ステーション部分２８および上流部分３０を含む。各Ｖ字形部材２４は、円柱形の電極部分１２の１つが抱持される一対のＶ字形ローラを模式的に描写している。電極１２は、何らかの従来のコンベヤ駆動システムによって、電極１２の縦軸１６と平行な方向においてコンベヤシステム２４の長手方向に沿って移動させることができる。例えば、１つ若しくは複数のＶ字形ローラ部材２４は、コンベヤシステムの経路に沿って電極を選択的に前進させることができる被駆動支持ローラとすることができる。他の任意の従来のコンベヤシステムもまた用いることができる。例えばベルトコンベアを用いることができる。
【００２６】
コンベヤシステム２４の検査ステーション部分２８は、昇降装置３２も含む。Ｖ字形の支持部分２８はそれぞれ、図２および図３に示された位置から図４に示された位置へと降下することができ、図４では間隔を開けて配置された二対の駆動（駆動力が与えられる）回転ローラ３４Ａ、３４Ｂに電極１２が支持されている。なお、駆動回転ローラ３４Ａ、３４Ｂは検査工程の間に電極１２の長手方向軸１６周りに電極１２を回転させるために用いられるが、その詳細は後述する。
【００２７】
検査ステーション１８は、図３〜図７に示したように、一定の長手方向位置に位置に電極１２を受け入れるとともに、電極１２の長手方向位置を固定しつつその長手方向軸１６周りに電極１２を回転させる検査ステーション１８として説明することができる。
【００２８】
駆動回転ローラ３４は、長手方向に間隔を開けて配置された第１および第２の対３４Ａ，３４Ｂを含む。ローラ対３４Ａ、３４Ｂのうちの少なくとも一方が、異なる長さの電極１２に対応するために他方のローラ対に対して長手方向に移動可能なモータ付きの位置決めスライド３５に取り付けられている。
【００２９】
昇降装置３２は、駆動回転ローラ３４Ａ、３４Ｂ上に電極１２を配置するとともに駆動回転ローラ３４Ａ、３４Ｂから電極１２を持ち上げるためのシステムを提供する。
【００３０】
前述したように、この検査ステーション１８はＶ字形ローラコンベヤ２４の中間部分２８を含む。このコンベヤの部分２８には駆動力が与えられるようになっており、またコンベヤの部分２８は電極検出スイッチを具備した格納式のストッパローラ２９を含む。電極１２はコンベヤ２４の上流部分３０から検査ステーション１８に入る。回転ローラの前側の組３４Ｂは検査ステーションの前端において電極をぴたりと停止させるために、好ましくはわずかに傾けられている。コンベヤの駆動ローラは、図２において持ち上げられた状態にあるストッパローラ２９に対して電極を位置決めする。次いで電極１２は、回転ローラ３４Ａ，３４Ｂ上へと昇降装置３２によって約１２インチ降ろされる。検査が終了すると、Ｖ字形ローラ２８は上昇して電極１２を回転ローラ３４Ａ，３４Ｂから持ち上げるとともに、コンベヤ２４の出口部分２６の高さ位置に電極１２を位置決めする。ストッパローラ２９が引っ込むと電極１２はコンベヤ２４の出口部分２６上に動かされる。
【００３１】
マスタおよびスレーブロボット２０、２２はそれぞれ同様に構成されている。以下の説明は、図２〜図９の前景にあって最も容易に説明できるスレーブロボット２２についてなされる。
【００３２】
スレーブロボット２２はベース３６を有している。ベース３６上に取り付けられているターンテーブル３８は垂直軸周りに回転する。駆動装置３９が、ターンテーブル３８上に支持され、ロボット２２を駆動する。ロボットアーム組立体４０は、ターンテーブル３８に対する旋回のための肩接続部４２を含む。アーム組立体４０は、主アーム４４および前アーム４６を有し、これらが旋回のための肘接続部４８で接続されている。前アーム４６は手首機構４８を支持している。
【００３３】
図８に最も良く示されているように、ヨーク５０がロボットアーム組立体４０の手首機構４８に取り付けられている。ヨークは、手首機構４８への接続部の両側に間隔を開けて対向配置された第１および第２の枝５２、５４を有している。
【００３４】
空圧シリンダ５６、５８が第１および第２の枝５２、５４の外側端部にそれぞれ取り付けられている。そして空圧シリンダ５６、５８は、一組のトランスデューサ６０、６２を支持している。トランスデューサ６０、６２はローラ形のトランスデューサであり、その詳細が図１０に示されている。トランスデューサ６０、６２とそのヨーク５０および空圧シリンダ５６、５８の各対は、図４および図５に示されているようにロボットアーム組立体４０がその作動位置に動いたときに、電極１２の周りの円周方向に間隔を開けた位置において電極１２と作動的に相互に作用し合うように配置されている。
【００３５】
空圧シリンダ５６、５８は、伸張可能なラムと称することもでき、電極１２との係合のためにトランスデューサを配置し若しくは取り除く間に、各トランスデューサが必要に応じて電極１２まで進み電極１２から後退することを可能としている。好ましくは、図４および図５に示したように、トランスデューサ６０、６２は電極１２の直径方向の両側において電極１２と係合するように配置される。図４および図５に示したようにローラ形トランスデューサ６０、６２が電極１２と係合するときには、各ローラ形トランスデューサは電極１２の長さ１４とほぼ平行であってかつ電極１２の長手方向軸１６と平行な軸周りに回転可能である。
【００３６】
図３および図４の状態間における動きを比較すると判るように、ヨーク５０は、ロボットアーム組立体４０に旋回自在に取り付けられるとともに、ロボットアーム組立体が図４の作動位置に移動したときにヨーク５０が電極１２の上方において下向きに旋回するように構成されている。
【００３７】
また、図４から明らかなように、マスタおよびスレーブロボット２０、２２のロボットアーム組立体４０が電極１２の周りに収まったときに、マスタおよびスレーブロボット２０、２２のヨーク５０は電極１２の検査される部分の約半分に等しい間隔を開けて配置される。したがって、図４に示したように二対のローラトランスデューサが電極１２と係合した後には、電極１２が駆動回転ローラ３４Ａ，３４Ｂによってその長手方向軸周りに回転するが、ロボット２０、２２は電極１２の長さの約半分に沿ってそれらのヨーク５０並びに関連するローラトランスデューサを移動させる。このように、１つの電極１２を走査するための時間は、１つのロボットのみを使用する場合に必要な時間に較べると半分に減少する。
【００３８】
電極１２の長さ１４のうち検査されるべき部分は実質的に長さ１４の全体であるが、正確に長さ１４の全てではないことが判る。
【００３９】
検査ステーション１８は、電極１２の後端と軸線方向に係合するよう配置された、電極１２の円周位置を検出するためのエンコーダヘッド６７を有したエンコーダ６６をさらに含む。このように、走査作業によって集められたデータは、をの電極１２の円周方向の特定の位置を識別する物理的な目印と関連づけることができる。このエンコーダ６６は、電極１２の異なる直径に対応するために、検査ステーション１８に対する高さが調節できるように構成されている。
【００４０】
このエンコーダ組立体６６は、検査の間に電極の円周方向位置を収集するために用いられる。このエンコーダ組立体６６は、エンコーダ６６が図２に示した離脱位置から図５に示した検査位置へと旋回できるようにするために、旋回アーム上に取り付けられている。モータ付スライドが、エンコーダヘッド６７を電極１２の端部上で芯合わせするために、エンコーダ組立体６６のエンコーダヘッド６７の高さをコンピュータ制御できるように設けられている。ソフトウェアがエンコーダ組立体６６の自動調整を制御する。エンコーダ６６は、エンコーダヘッドを６７を電極の端部に装填しかつそこから引き出すためのダブルアクション型の空気シリンダ機構８０を有している。
【００４１】
トランスデューサ６０、６２はローラ形トランスデューサであり、これらは電極１２の外周に係合して、電極１２が駆動回転ローラ３４によって回転されるときに自らの軸周りに回転（自転）する。トランスデューサ６０、６２は、いずれか一方が電極１２内に音波を送信するとともに、いずれか他方が電極１２を通過した後の音波を受信する超音波トランスデューサである。一般に、トランスデューサ６０、６２は電極１２内の音速を測定するシステムを提供する。トランスデューサ６０、６２の各対は、人体の断面画像を撮るためにＸ線体軸断層写真機（ＣＡＴスキャンマシン）を用いる場合と同様に適切なソフトウェアによって処理されたときに電極１２の断面構造の視覚的な表示を出力する信号を提供する。トランスデューサ６０，６２から集められたデータはまた、電極１２の外側表面の視覚的な表示を生成するために利用することができる。電極１２を成す炭素材料中の音速の測定に基づいたこれらのさまざまな視覚的な表示は、電極内に含まれるか電極の表面上にある亀裂のような様々な物理的な欠陥の高度に正確な表示を提供するとともに、電極の断面内の材料密度の相違並びに電極の長手方向に沿った材料密度の相違を表示する。
【００４２】
図１０にローラ形トランスデューサ６０のうちの一つの断面形状が示されている。間隔を開けて配置された第１および第２のステンレス鋼製リム６８および７０が内側ゴムリング７２を支持しており、この内側ゴムリング７２上に外側の交換可能なゴム製着地インサート７４が取り付けられている。このゴム製着地インサート７４は、３／１６〜１／４インチの厚みを有しており、これにより中心エラストマの整合した圧縮がもたらされる。この特徴によりステンレス鋼製リム組立体に一定の深さが与えられ、これにより耐用寿命および性能の一貫性がもたらされる。２つの外側のステンレス鋼製リム６８，７０は、安定したキャスティングフレームを提供することによって、またローラの表面を再仕上げできる回数を増加させることによって、表面再仕上げのコストを減少させる。
【００４３】
ローラ形トランスデューサ６０の内部の詳細は図１１に概略的に示されている。この内部詳細構造には、外側リム６８および７０に対して固定されたピエゾ電気トランスデューサ１００を含まれる。トランスデューサ１００は、トランスデューサ１００と電極１２に係合するインサート７４との間で音波を伝導するオイルバス１０２内にある。
【００４４】
トランスデューサ６０、６２を電極１２に対して一定の空気圧で押し付けるとともに走査終了後にトランスデューサ６０、６２を電極１２から後退させるために、空気ラム５６および５８が用いられている。各トランスデューサホイール組立体を個別に調整するために、手動空気圧レギュレータが設けられている。
【００４５】
図１に模式的に示されているように、トランスデューサ対６０、６２の受信側によって集められた電子的な信号はデータ収集計測システム９０に導かれる。このデータ収集システム９０には、トランスデューサの各対のための、マサチューセッツ州WalthamのPanametrics, Inc.から入手可能なPanametric model 5058PR高電圧パルサ／レシーバが含まれる。このシステムには、各組の受信側のトランスデューサの近くに取り付けられた低ノイズ２０ｄＢゲインの前段アンプが含まれる。トランスデューサの各対にパワーカプラが設けられ、電圧を供給するとともに関連する前置増幅器からのＲＦ信号を受信する。Panametric dual channel model 910探傷装置が２つのパワーカプラから信号を受信する。
【００４６】
データ収集システム９０からの信号は、システム１０の機構の制御およびデータ分析の両方に用いられるＩＢＭ互換機パソコンである１つのコンピュータシステム９２に導かれる。このコンピュータシステムは、好ましくはWindows NT4.0オペレーティングシステム上で作動する５００ＭＨｚ以上のPentiumプロセッサを有している。
【００４７】
このコンピュータシステムは、電極１２の超音波テストのために必要な全てのソフトウェアを含むとともに、システム１０の以下の機能を制御するためのソフトウェアを統合する。
（１）回転装置コンベヤ送り  オン／オフ制御；
（２）回転装置コンベヤ電極  停止  上昇／下降制御；
（３）回転装置コンベヤ昇降装置  上昇／降下制御；
（４）回転装置コンベヤエンコーダ  検査ステーション内／外への旋回；
（５）回転装置エンコーダ  電極直径の補償  増加／減少制御；
（６）回転装置エンコーダ  伸張／後退  空気シリンダ制御；
（７）電極のさまざまな長さを補償するための回転装置支持ローラの位置制御；
（８）ターミナル電極中心線に対するロボット方位の極座標内位置制御；
（９）回転装置の速度および位置の制御；
（１０）モデル９１００探傷装置の制御。
【００４８】
コンピュータシステムは、製造環境内においてシステムが安全に作動することを支持するための完全なメニュー構造を提供する。特有の構成は以下を含む：
（１）オペレータのログイン
（２）予め設定されているメニューからの部品寸法の選択
（３）システムクリヤセンサ状態に関するシステム保守メニュー
（４）セットアップパラメータを特定するためのメニュー
（５）走査オプションに関するメニュー
（６）オペレータによって準備される分析オプションに関するメニュー。
【００４９】
このように、本発明による装置および方法が容易にその目的および言及した利点を達成することが判る。また、本発明の開示を目的として本発明の好ましい実施例を図示し説明してきたが、部品および段階の構成および構造に数多くの変更を当業者によってなすことができるし、それらの変更は添付の請求の範囲によって定められる本発明の範囲および精神の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明による電極検査システムの概略平面図である。図１は、検査ステーションを通って左側から右側へと軸線方向に延びる経路内を移動する製造ライン上の一連の電極を示している。この検査ステーションにおいては、二対の検査用トランスデューサを電極に係合させるためのマスタおよびスレーブのロボットが電極の両側に示されている。
【図２】図２〜図９は、１つの炭素電極が検査ステーション内に移動し、検査され、検査ステーションから出て行く一連の流れを示す、図１のシステムの概略斜視図である。図２は空の検査ステーションを示しているが、両ロボット組立体が検査ステーションから完全に離脱するとともに、円柱形の炭素電極が検査ステーションの上流に配置され、コンベヤシステムに沿って検査ステーション内に移動しようとしている。
【図３】図３においては、カーボン電極は検査ステーション内に移動している。検査ステーションの昇降装置はまだ上昇状態にある。ロボットは、対応するトランスデューサの組を有した各々のヨークを電極の上方位置に旋回させている。
【図４】図４においては、昇降装置が支持駆動ローラ上へと電極を降ろしており、かつロボットによって支持されているヨークが走査を開始する初期位置にローラトランスデューサの組を配置するために下方に旋回している。両ヨークは走査される電極の長さの約半分に等しい間隔を開けて配置されている。
【図５】図５は、走査終了時におけるロボットおよびローラトランスデューサの位置を示している。トランスデューサの各組は、図４の位置から図５の位置へと移動するときに電極の長さの半分を走査する。
【図６】図６においては、走査が完了し、ロボットに支持されているヨークは電極と係合しない上方位置へと旋回して戻っている。
【図７】図７においては、ロボットは各々のヨークを検査ステーションから離れる方向に揺動させ続けている。
【図８】図８においては、昇降装置が電極を排出コンベヤに沿った位置へと持ち上げ直しており、かつ電極は検査ステーションから排出コンベヤ上へと移動し始めている。
【図９】図９においては、電極が検査ステーションから完全に退出するとともに、排出コンベヤによって検査ステーションの下流へと移動している。ロボットは、各々のヨーク組立体を検査ステーションから離れた位置に旋回させている。ロボットは図２のように完全離間位置へと揺動し続け、次の電極が検査ステーション内に移動し、このようにして図２に示したように新たな工程が開始される。
【図１０】図１０は、ローラトランスデューサの外側リムおよびゴム係合部材の断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の方向に対して９０度の方向をなすローラ形トランスデューサの概略断面図であり、オイルバス内のピエゾ電気トランスデューサを示している。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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