(57)【要約】回転システムの回転頭部（１８）のプローブ素子（１９）は、回転軸（２２）まわりに回転可能に取り付けられた少なくとも１本の支持アーム（２０、２１）と、支持アーム（２０、２１）に接続された少なくとも１つのプローブ（２３）と、プローブケーブルを案内するための少なくとも１つのケーブルガイドとを有する。ケーブルガイドは、プローブ（２３）から回転軸（２２）へ支持アーム（２０、２１）に沿った第１の端部（２５）と、回転軸（２２）で実質的に始まる第２の端部（２６）とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ素子（１９）であって、
回転軸（２２）まわりに回転可能に取り付けられた少なくとも１つの支持アーム（２０、２１）と、
前記支持アーム（２０、２１）に接続された少なくとも１つのプローブ（２３）と、
プローブケーブルの案内のための少なくとも１つのケーブルガイドと
を備え、
前記ケーブルガイドは、前記プローブ（２３）から前記回転軸（２２）へ前記支持アーム（２０、２１）に沿った第１の端部（２５）と、前記回転軸（２２）から実質的に延びる第２の端部（２６）とを有するプローブ素子（１９）。
【請求項２】
前記第１の端部と前記第２の端部とは直接的に接続され、又は、前記回転軸（２２）に沿ったケーブルガイド部（２７）が、前記第１の端部（２５）と前記第２の端部（２６）とを互いに接続する請求項１に記載のプローブ素子（１９）。
【請求項３】
前記支持アーム（２０、２１）は、１面又は２面レバーの態様で取り付けられている、請求項１又は２に記載のプローブ素子（１９）。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプローブ素子（１９）を少なくとも１つと、前記ケーブルガイド内で案内される少なくとも１つのプローブケーブルとを備える回転頭部（１８）。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載のプローブ素子（１９）を少なくとも１つ備え、又は、請求項４に記載の回転頭部（１８）を少なくとも１つ備える試験装置。
【請求項６】
少なくとも１対のプローブ素子（１９）を備え、各々の前記プローブ（２３）が対向して配置された請求項５に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブ素子に関し、該プローブ素子は、回転軸まわりに回転可能に取り付けられた少なくとも１本の支持アームと、支持アームに接続された少なくとも１つのプローブと、プローブケーブルの案内のための少なくとも１つのケーブルガイドとを有する。本発明はさらに、このようなプローブ素子を少なくとも１つ有し、ケーブルガイド内に案内される少なくとも１つのプローブケーブルを有する回転頭部に関し、及び、このようなプローブ素子を少なくとも１つ有し若しくはこのような回転頭部を少なくとも１つ有する試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に亀裂及び収縮孔などの欠陥についての半製品の検査のために、渦電流又は漏洩磁束法により、回転システムとして構成された試験装置が用いられる。このような回転システムでは、プローブ素子が、試験装置の回転可能な回転頭部に配置される。細長い試験片が回転頭部を通る中間路開口部を通って押し込まれる際に、回転頭部は、回転頭部に配置されたプローブ素子とともに回転するため、プローブ素子は試験片に対して螺旋経路上を移動する。試験片の傷に起因する磁場の変化を検出できるようにするために、渦電流法を意図したプローブ素子のプローブは、試験片の表面に対して所定の距離で又は当該表面にできるだけ近くに配置しなければならない。一方、漏洩磁束法では、プローブが試験片に接触してその表面をドラッグする。
【０００３】
回転システムとして構成され、漏洩磁束又は渦電流による細長い試験片の非破壊検査のための試験装置用プローブ素子又はプローブキャリアが、ＤＥ１０２０１２１０８２４１Ａ１より知られている。プローブキャリアは、モジュラプラグイン設計のものであり、変更された試験片の径に試験装置を迅速に適合させることができる。
【０００４】
他の既知のプローブ素子は、ピボット点まわりに自由に移動可能なように取り付けられた支持アームを有する。２面レバーの態様で取り付けられた支持アームの一端にはプローブが配置され、当該一端と反対の支持アームの他端にはカウンタウェイトが設けられている。試験片が、例えば回転頭部の通路開口部を通って不規則に移動する限り、各プローブは、それらを支えている支持アームを回転可能に取り付けたことによって、適切な回避動作をとることができる。カウンタウェイトと支持アームに作用するバネを用い、試験片の表面から所定の距離にあるプローブの位置及び必要に応じてプローブの試験片への接触押圧力は、回転頭部の所定の回転速度と試験片の所定の径とが与えられると調整されることができる。
【発明の概要】
【０００５】
試験片が大きく及びそれに応じて回転頭部の回転速度が速い場合、試験片の表面からプローブがリフトオフせず、漏洩磁束法の試験動作を中断するようにするため、実際にはバネ力、ひいては試験片に対するプローブの接触押圧力を非常に高く構成し、又は回転頭部の回転速度を低下させる傾向がある。しかしながら、大きな接触押圧力は、試験片の表面上をドラッグするプローブの摩耗増加をもたらし、一方、回転頭部の回転速度の低下は、試験片のスループットの減少につながる。また、渦電流法における試験片の表面からのプローブの距離の正確な調整は、回転速度及び試験片の径の影響により、実際には概して困難であることが判明している。支持アームの移動性を保証するために、回転頭部のポート又は入口からプローブ素子へ弓状のケーブル曲がり又はループのように延び、プローブ素子の支持アームを介して上記プローブ素子のケーブルガイド内で案内されるプローブケーブルが、プローブにさらなる影響を及ぼす。回転頭部が回転すると、これらの弓状のケーブル曲がりが遠心力を受けることで支持アームにトルクを加え、これらが試験片に対する接触押圧力又はプローブの位置に影響を及ぼす。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、試験片に対するプローブの調整を簡素化するプローブ素子、回転頭部及び試験装置を提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴を有するプローブ素子、請求項４の特徴を有する回転頭部、及び、請求項５の特徴を有する試験装置によって達成される。
【０００８】
本発明によると、ケーブルガイドが、プローブから回転軸へ支持アームに沿った第１の端部と、回転軸から実質的に延びる第２の端部とを有するプローブ素子が提案される。換言すると、第１の端部及び第２の端部の双方は、それらの両端の一方で回転軸に対して実質的に突き当たり、又は各端の一方が実質的に回転軸上に位置決めされ、又は各端の一方が回転軸と同じ高さ（level with）で配置される。したがって、第１の端部及び第２の端部の両方は、回転軸と角をなす。これにより、プローブケーブルが、プローブ素子若しくはそのプローブに導かれ、又は、プローブ素子若しくはそのプローブから延び、支持アームの回転軸と同じ高さにするという効果を有する。その結果、プローブ素子とプローブケーブルの双方が、回転システムの回転頭部の一部として回転して遠心力を受けるときに、プローブケーブルは、支持アームに何らのトルクも発生させることはない。したがって、プローブケーブルは、プローブの位置の調整に何らかの影響を及ぼすことはなく、そこから接触押圧力を試験片の表面に及ぼすこともない。これにより、試験片に対するプローブの調整が大幅に簡略化されるだけでなく、さらに多くの利点も得られる。例えば、試験片の表面からのプローブのリフトがより効果的に回避され、最適に設定された接触押圧力により、当該プローブの摩耗を減少させることもできる。これにより、プローブ素子のメンテナンス間隔が長くなる。プローブ素子がプローブの位置又はそれによる接触押圧力を調整するためのカウンタウェイトを有する限り、これらカウンタウェイトのリワーク（reworking）はもはや必要ない。回転頭部の必要な回転速度を常に達成でき、最大の生産性をもたらす。試験片とぶつかる場合、非接触回転システムであっても、より簡単な回避の結果プローブシューにかかる負荷は軽減される。
【０００９】
概略的には、支持アームは長手方向の軸を有することができ、当該長手方向の軸と回転軸は、互いに斜めに構成されることができる。しかし、支持アーム又はその長手方向の軸は、回転軸と交差していてもよい。さらに、プローブ素子は、回転可能に取り付けられた２本以上の支持アームを有することができる。例えば、プローブは、平行に配置された２本以上の支持アームの各端に固定することができ、両方の支持アームは、同じ回転軸まわりに回転可能に取り付けられる。また、接触押圧力又はプローブの位置の調節のために、支持アームに少なくとも１つのカウンタウェイトを配置することができ、その位置が支持アームに沿って調節可能である点で有益である。
【００１０】
第１の端部と第２の端部とが直接接続されたプローブ素子の実施形態が可能である。この場合、２つの端部は、支持アームのピボット点で実質的に合流する。プローブ素子の他の実施形態では、回転軸に沿ったケーブルガイド部が、第１の端部と第２の端部とを互いに接続する。例えば、第１の端部は、プローブから支持アームの回転軸又はピボット点に至り、回転軸に平行に延びるケーブルガイド部に入り、ケーブルガイド部は次に回転軸に沿ってキャリアアームのピボット点から離れ、ここから遠く離れて第２の端部に至ることができる。
【００１１】
本発明によるプローブ素子において、支持アームは、１面又は２面レバーの態様で取り付けられることができる。いずれの場合においても、プローブは、支持アームに、その一端又は端部で接続することができる。支持アームが２面レバーの態様で取り付けられる場合、好ましくはプローブから離れて、少なくとも１つのカウンタウェイトが支持アームに固定され、プローブとカウンタウェイトは、支持アームの回転軸を挟んで反対側に配置され、正確に好ましくは（precise preferredly）、支持アームの両端又は両端部に配置される。
【００１２】
本発明による回転頭部は、少なくとも１つのバネを有し、当該バネは一端でプローブ素子の支持アームに作用する点で有益である。支持アームでのバネの作用点及びそのバネ定数の適切な選択は、試験片に対するプローブの位置を調整すること、又は試験片に対するプローブの接触押圧力を調整することを支援することができる。
【００１３】
本発明による試験装置は、少なくとも１対のプローブ素子を備え、各々のプローブが対向して配置されることが好ましい。試験片がプローブ間に配置又は押し込まれると、プローブは試験片の反対側の２つの側面を同時に検査することができる。
【００１４】
以下、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】２台のプローブ素子を有する、従来技術による回転頭部を示す構成図である。
【図２】従来技術によるプローブ素子を示す構成図である。
【図３】本発明による回転頭部の詳細図を示す構成図である。
【図４】本発明によるプローブ素子を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１には、回転システムとして構成された試験装置の既知の円形回転頭部１が示されている。回転頭部１は、中央貫通孔２と、実質的に同一の構成の２台のプローブ素子３及び４とを有する。
【００１７】
図２において、プローブ素子３の拡大表示を把握することができる。プローブ素子３は、２本の細長い支持アーム５及び６を有し、支持アーム５及び６は、平行に配置され、ほぼ中央に配置された中間ウェブ７によって互いに接続されている。中間ウェブ７と同じ高さで、支持アーム５及び６は、図２に破線表示で示す回転軸８まわりに回転可能な２面レバーの態様で取り付けられる。支持アーム５及び６の貫通孔２に面する各端によって、支持アーム５及び６の間に延びるプローブ９が支えられ、一方、貫通孔２と反対側の支持アーム５の他端にはカウンタウェイト１０が配置されている。さらに、プローブ素子２は、プローブ９から延びて支持アーム５に沿った第１の端部１１と、第１の端部１１に隣接する第２の端部１２とを有するケーブルガイドを備え、第２の端部１２は回転軸８と交差せず、回転軸８から延びるものでもない。ケーブルガイドは、プローブケーブル（明瞭さの理由で図示されていない）を受けるように設けられている。最後に、中間ウェブ７とカウンタウェイト１０の間の点で渦巻バネ１３があり、支持アーム５に、すなわちプローブ９から離れている支持アーム５の端部に作用する。
【００１８】
プローブ素子４は、構造に関して、プローブ素子３に実質的に対応する。特に、プローブ素子４は、キャリアアームの端部に固定されたプローブ１４も有する。プローブ素子４の支持アームの一端であってプローブ１４に対向する一端には、カウンタウェイト１５が設けられている。図１の空間斜視図から、プローブ素子４のケーブルガイドのうち第２の端部１６のみが見える。ケーブルガイドの第２の端部１６と支持アームのカウンタウェイト１５との間の点において、プローブ素子４の支持アームの端部であって、プローブ１４から離れた当該端部で、渦巻バネ１７は一端に作用する。
【００１９】
回転頭部１において、２台のプローブ素子３及び４は、各々のプローブ９及び１４が貫通孔２に対してほぼまさに正反対に位置するように配置されている。
【００２０】
試験装置の動作中に、回転頭部１が試験片まわりに回転しながら、プローブ９及び１４による試験対象の細長い試験片が貫通孔２に押し込まれる。プローブ素子３及び４のカウンタウェイト１０及び１５と、プローブ素子３及び４に作用する渦巻きバネ１３及び１７の適切な選択により、回転頭部１の回転中に、プローブ９及び１４が維持しなければならない試験片の表面からの距離、又は、プローブ９、１４が試験片の表面に押し付ける接触押圧力を調整することができる。
【００２１】
しかし、回転頭部１が回転すると、プローブ素子３及び４のケーブルガイドに収容され、上記ケーブルガイドの第２の端部１２及び１６から出た後に回転頭部１のポート又は入口まで円弧状に延びるプローブケーブルは、遠心力を受ける。これらの遠心力は、次に、回転可能に取り付けられたプローブ素子３及び４に力を及ぼし、これにより試験片の表面とプローブ９及び１４との予め設定された距離、又は試験片の表面への接触押圧力が影響を受ける。また、この影響は回転頭部１の回転速度に依存する。
【００２２】
ここで、図３は、これらの問題が克服された、本発明による回転頭部１８の詳細図を示している。とりわけ、図４に拡大表示された、本発明によるプローブ素子１９が主要部分である。上述した既知のプローブ素子３及び４と同様に、本発明によるプローブ素子１９も、平行に配置された２本の細長い支持アーム２０及び２１を備える。支持アーム２０及び２１は、図４に破線表示で示す、同じ回転軸２２まわりに回転可能な２面レバーの態様で取り付けられている。支持アーム２０及び２１の一端には、支持アーム２０及び２１の間に延びるプローブ２３が保持され、支持アーム２１の他端にはカウンタウェイト２４が配置されている。回転頭部１８でのプローブ素子１９の搭載状態においては、プローブ２３は、回転頭部１８の貫通孔（図３の詳細図では見えない）に面している。プローブ素子１９に対応し、図３には図示されてない第２のプローブ素子が、回転頭部１８に設けられ、第２のプローブ素子の各プローブは、回転頭部１８のスルーホール（図示せず）に関して、ほぼまさに正反対になるようになっている。
【００２３】
本発明によるプローブ素子１９は主に、既知のプローブ素子３及び４とはプローブケーブルを受けるためのケーブルガイドが異なる。例えば、プローブ素子１９のケーブルガイドは、プローブ２３から回転軸２２へ支持アーム２０に沿った第１の端部２５を有する。第２の端部２６は、回転軸２２から実質的に延び、又は、この回転軸と角をなす。第１の端部２５と第２の端部２６はケーブルガイド部２７により接続され、当該ケーブルガイド部２７は中空シャフトとして設計され、回転軸２２に沿っている。回転頭部１８でのプローブ素子１９の搭載状態において、第２の端部２６は、回転頭部１８に対して固定的に又は移動不可能に配置され、一方、支持アーム２０は、回転軸２２まわりに回転可能であり、したがって、第２の端部２６に対する回転運動をすることができる。中空のケーブルガイド部２７内では、支持アーム２０が傾いた場合に、プローブケーブルが回転軸２２に対する位置又は距離を大きく変化させることなく柔軟に捻れることができる。支持アーム２１には、支持アーム２０のケーブルガイドと対応するケーブルガイドが設けられている。
【００２４】
回転軸２２まで延びる第１の端部２５と、回転軸２２から延びる第２の端部２６と、回転軸２２と平行なケーブルガイド部２７とを有する特定のケーブルガイドによって、回転頭部１８の回転時に本発明によるプローブ素子１９への遠心力の影響が最小限にできるように、プローブケーブル（明瞭さの理由で図３及び図４には示していない）を案内することができる。特に、弓状のケーブル曲がりは遠心力にさらされて遠心力を支持アーム２０及び２１に伝達し得るが、本発明によるプローブ素子１９では、弓状のケーブル曲がりが生じることはない。例えば、支持アーム２０が回転軸２２まわりに回転すると、プローブケーブルは、その形状を変えることなく又は回転軸２２から遠ざかることなく、中空のケーブルガイド部２７内で自由に捻れることができるので、プローブ素子１９に対して、回転頭部１８の回転による力を及ぼさない。これゆえに、プローブ素子１９は、カウンタウェイト２４を介して、プローブ２３の重量に従ったバランスが取られている。そして、バランスが取られたプローブ素子１９は、回転頭部１８の径範囲及び回転速度範囲の全体にわたり等しく機能する。試験片に対する接触押圧力又はプローブ２３の試験片の表面からの距離は、例えばトーションスプリングにより、遠心力とは独立した力によってのみ発生する。
【００２５】
本発明によるプローブ素子の他の実施形態においては、中空のケーブルガイド部を省略し、第１の端部が第２の端部に直接接続される。
【符号の説明】
【００２６】
１    回転頭部
２    貫通孔
３    プローブ素子
４    プローブ素子
５    支持アーム
６    支持アーム
７    中間ウェブ
８    回転軸
９    プローブ
１０  カウンタウェイト
１１  第１の端部
１２  第２の端部
１３  渦巻バネ
１４  プローブ
１５  カウンタウェイト
１６  第２の端部
１７  渦巻バネ
１８  回転頭部
１９  プローブ素子
２０  支持アーム
２１  支持アーム
２２  回転軸
２３  プローブ
２４  カウンタウェイト
２５  第１の端部
２６  第２の端部
２７  ケーブルガイド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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