JP2008528971A - 非破壊ストリンガ検査装置および方法 - Google Patents

Abstract

ハットストリンガ検査装置によって、１つ以上のプローブがハットストリンガの長さ部に沿って移動するときにハットストリンガの連続的な検査が可能となる。プローブは、たとえばプローブのうちの１つがハットストリンガの内側に配置され、プローブがハットストリンガの表面にわたって磁気的に結合されるところを含む、構造物の対向表面と磁気的に結合されてもよい。装置は、ハットストリンガに沿って検査デバイスを駆動するためのフィードバック制御されたモータで独立していてもよい。磁気結合はまた、ハットストリンガの変化、またはハットストリンガの形状、寸法および構成の変化に対して、プローブの位置のおよび／または位置合わせの向きかえをするためにも使用される。

Description

技術分野
本発明は一般に構造物を検査するための装置および方法に関し、より詳細には、接近が限られた構造物の特徴の非破壊検査のための装置および方法に関する。

背景
構造物の非破壊検査（ＮＤＩ）は、構造物を損なわずに、または構造物を大幅に分解する必要なく、構造物を完全に調べることが必要である。検査のために一部分を除去することに関連する予定、労力およびコストを避けるため、ならびに構造物に損傷を与える可能性を回避するために、非破壊検査が一般的に好ましい。非破壊検査は、構造物の外部および／または内部を完全に検査することが必要な多くの応用分野に有利である。たとえば、構造物のいかなる種類の内部損傷または外部損傷を求めて航空機の構造物を調べるために、非破壊検査が航空機産業において一般に使用される。構造物を製造する間、および／または一度構造物が稼働中になると、検査が実行されてもよい。たとえば、製造時に連続して使用し、また稼働中に将来に継続して使用すべく、構造物の整合性および適合性を検証するのに検査が必要とされ得る。しかし、検査のための一部分を航空機から除去するなどの分解をせずに内面へ接近することは、たいてい困難であるか、不可能である。

定期的に非破壊試験される構造物には、複合材料のサンドイッチ構造物など複合構造物、ならびに、炭素繊維強化エポキシおよびグラファイト強化エポキシ（Ｇｒ／Ｅｐ）材料から製作されるハットストリンガまたはハットスティフナおよび一体的に硬化したか一体的に結合されたハットストリンガなど、他の接着結合パネルおよびアセンブリがある。この点に関しては、複合構造物は、工学的品質、設計の自由度、および重量に対する剛性比など低重量のために、航空機産業全体で一般に用いられる。したがって、複合構造物の性能に悪影響を及ぼし得る亀裂、空隙または多孔性などのいかなる傷をも識別するために、複合構造物を検査することがしばしば望ましい。

非破壊検査を実行するために、さまざまな種類のセンサを用いてもよい。１つ以上のセンサが、調べるべき構造物の部分上を移動し、構造物に関するデータを受信することができる。たとえば、構造物における隙間ゲージ、薄層の欠陥および多孔性の検出および／または亀裂の検出など超音波データを得るために、パルスエコー（ＰＥ）、透過探傷（ＴＴ）、または剪断波センサが使用されてもよい。構造物の接着線などにおける空隙または多孔性を示すために、共鳴、パルスエコーまたは機械インピーダンスセンサを用いてもよい。航空機構造の高解像度の検査は、半自動化超音波試験（ＵＴ）を使用して一般に実行され、検査中の一部分または構造物の平面画像を提供する。たとえば、片側パルスエコー超音波（ＰＥＵ）検査を使用して中実の積層板（ｓｏｌｉｄ ｌａｍｉｎａｔｅｓ）が検査されてもよく、両側透過探傷超音波（ＴＴＵ）検査を使用して複合材料のサンドイッチ構造物が検査されてもよい。パルスエコー超音波（ＰＥＵ）検査において、超音波変換器など超音波センサは、検査されるべき構造物の１つの表面に隣接するかまたはその近くに配置される。たとえば、ＰＥＵ変換器は検査中に超音波信号を構造物に伝達し、構造物から超音波信号の反射を受ける。透過探傷超音波検査において、変換器など対超音波センサ、または変換器と受信器との組合せが他方に対向して配置されるが、構造物の両側と接触している。超音波信号が変換器のうちの少なくとも１つの変換器によって伝達され、構造物を介して伝播され、他方の変換器によって受信される。ＰＥＵ変換器およびＴＴＵ変換器などのセンサによって取得されたデータは一般に処理要素によって処理され、処理されたデータはディスプレイを介してユーザに示されてもよい。検査の対応色および／またはグラフィックデータで補われる、ハットストリンガなどの検査中の構造物の画像表現としてのデータをコンピュータモニタに表示するなど、検査データの集計および表示のために、データ取得ボードおよびデータ処理ソフトウェアが使用されてもよく、有資格の検査者による検査が可能になる。

非破壊検査は、一般に、適切なセンサを構造物にわたって動かす技術者によって手動で行なわれてもよい。手動による走査は、訓練された技術者が検査を必要とする構造物のすべての部分にわたってセンサを動かす必要がある。手動による走査では、技術者が、センサを一方向に左右に繰返して動かしつつ、別の方向にセンサを同時に割出ししなければならない。さらに、センサは一般には取得したデータに場所情報を関連付けないので、構造
物を手動で走査する同じ技術者はまた、構造物に欠陥がもしあればそれが構造物のどこにあるのかを特定するよう構造物を走査しつつ、センサディスプレイをも観察しなければならない。したがって、検査の質は、センサの動きだけでなく表示されたデータも解釈する技術者の注意力を考慮すると、主に技術者の能力に左右される。したがって、手動による構造物の走査は時間がかかり、大きな労働力を要し、人為的なミスを起こしやすい。

半自動化検査システムもまた、開発されている。たとえば、可動式自動スキャナ（ＭＡＵＳ（登録商標））システムは、概して固定フレームおよび一般的に超音波検査に適合される１つ以上の自動走査ヘッドを利用する可動性の走査システムである。ＭＡＵシステムは、パルスエコーセンサ、剪断波センサおよび透過探傷センサで使用されてもよい。固定フレームは、真空カップ、マグネットまたはその他の固定方法によって、検査されるべき構造物の表面に取付けられてもよい。より小型のＭＡＵシステムは、技術者によって構造物の表面にわたって手動で移動するポータブルユニットであってもよい。

自動検査システムもまた、開発されている。たとえば、自動超音波走査システム（ＡＵＳＳ（登録商標））のシステムは、透過探傷超音波検査を用いることのできる複雑な機械的走査システムである。ＡＵＳＳシステムはまた、パルスエコー検査および同時２周波数検査を行なうこともできる。ＡＵＳＳシステムは、ロボットによって制御されるプローブアームを有し、プローブアームはたとえばＴＴＵ検査のために検査を受ける構造物の両側の面に近接して位置決めされてもよく、一方のプローブアームは構造物の一方の面に沿って超音波送信機を移動させ、他方のプローブアームは構造物の反対側の面に沿って対応するように超音波受信機を移動させる。超音波送信機および超音波受信機を互いに対しかつ検査を受ける構造物に対し適切に位置合わせをし、かつ適切な間隔を維持するために、従来の自動検査システムは、１０本の軸で動作制御を行なうＡＵＳＳ−Ｘシステムなど多数の軸で動作制御を提供する複雑な位置決めシステムを有する。しかし、自動検査システムおよびその他のロボットシステムは、極端に高価となり得る。さらに、構造物に対して、かつＴＴＵ検査のために互いに対してセンサを向けて間隔をあけることは、湾曲した構造物およびハットストリンガの検査など、非平面形状を備えた構造物に関連して特に困難となり得る。また、ＡＵＳＳーＸシステムなど従来の自動走査システムは、特に極めて大型または小型の構造物に対しては、少なくともいくつかの状況で不可能ではないとしても問題のある構造物の両側へ接近する必要があり得る。さらにまた、走査システムは数平方メートルまでの限られた領域を検査する。

検査を必要とする構造物および特定の特徴に接近できることはまた、重要な考慮事項でもある。接近することは限られるので、手動の検査または自動検査は不可能である。たとえば、航空機の胴体のハットストリンガの内側は、検査のための特に端部から離れた接近が限られる。

発明の概要
ハットストリンガなどの構造物を検査する装置は、胴体に結合される独立したクローラを含み、検査デバイスを駆動するためのフィードバック制御されたモータを使用してハットストリンガを検査する。本システムは、特に、複合材料のハットストリンガを検査するのに適合される。

磁気結合によって、透過探傷検査のために検査中の構造物上の検査デバイスが両側で保持される。検査デバイスの第１のプローブがハットストリンガの外側に沿って動く一方、第２のプローブがハットストリンガより下で、またはハットストリンガの内側で動く。超音波変換器またはＸ線供給源およびＸ線検出器などの検査デバイス保持検査センサの構成
と共に、磁気結合は、検査デバイスがハットストリンガの長さ部に沿って移動するときハットストリンガを検査するために位置合わせされる。磁気結合によっては、構造物の表面に結合され物理的に接触する変換器が保持される。強力で一貫した信号伝送を提供するためなど高信頼性の検査を保証するために、構造物に結合される変換器を保持することは重要となる。検査デバイスの設計によってまた、正確な位置の測定、またはエンコーダを使用した構造物の長さ部に沿った検出が可能にもなる。

本発明の実施形態は、ハットストリンガを検査するための、２００４年１月７日出願の米国特許出願第１０／７５２，８９０号に記載されているような遠隔接近の接着線検査工具（ＲＡＢＩＴ）の一般的な特徴および機能を改良する。

好ましい設計は、異なるハットストリンガ設計の形状および寸法の変形、ならびに、軸方向の部分の厚さの違いなど部分の厚さの変化に適応する。たとえば、内側のプローブの中央部および側方部は、側方部がハットストリンガの側面の角度に合致するように移動できるよう配置されてもよい。プローブは、ばね荷重または調整スロットやジャッキねじのようなより複雑な調節手段を使用して、自動調節していてもよい。ハットストリンガの幅が増加するとき、ハットストリンガの角部を検査するために向けられる変換器は、中央部にはめ込むことによって角部と位置合わせされたままとなる。変換器の選択は、材料のタイプおよびその厚さによる。より高周波数の変換器は、通常、より薄いハットストリンガの厚みに使用される。

詳細な説明
添付図面を参照して、本発明をより完全に説明する。本発明のいくつかの実施形態が示されているが、すべてではない。本発明は多くの異なる形態で実施可能であり、説明される実施形態に制限されるように解釈されるべきではない。同様の数字および変数は、図面全体を通して同様の要素を表す。

本発明の非破壊ストリンガ検査の装置および方法の実施形態が、ハットストリンガ、特に航空機胴体用の複合材料のハットストリンガに関して説明されている。しかし、装置および方法は、検査が困難な幾何学的構成および／または遠隔位置を備えた他の複合構造物を含み、非破壊検査を必要とする同様の応用分野に使用されてもよい。ハットストリンガ検査の装置および方法の実施形態は、同時係属中の特許出願第１０／９４３，０８８号、第１０／９４３，１３５号、第１０／７５２，８９０号、または第１０／９４３，１７０号に記載されているような磁気的に結合されたプローブを含んでもよい。

検査装置は、さまざまな材料から形成されるさまざまな構造物を検査することができる。しかし、構造物を通して磁界を伝えるデバイスのために、検査中の構造物は好ましくは非磁性であり、すなわち、構造物に透磁性がないのが好ましい。このような構造物は、炭素繊維強化エポキシまたはグラファイト強化エポキシ（Ｇｒ／Ｅｐ）、および非強磁性金属（たとえばアルミニウム合金、チタン合金、またはＧＬＡＲＥまたはＴｉ／Ｇｒなどのアルミニウムまたはチタンの混成の積層板）などの複合材料を含む。試験物品を集合的に画定する表面および中間の隔壁は非磁性であり、プローブ間を磁気結合することができる。

ハットストリンガを検査することは、パルスエコー超音波（ＰＥＵ）検査など通常片側の検査技術が必要である。しかし、ハットストリンガの形状によって、検査が複雑になる。ハットストリンガ検査デバイスは、パルスエコー検査または透過探傷超音波検査（ＴＴＵ）を行なうことができる。

プローブの検査センサは、ハットストリンガ全体の完全な検査を保証するために、変換器をハットスティフナの角部または縁部に向けるなど戦略的に配置されて向けられてもよい。変換器ホルダとも呼ばれる検査センサのための支持構造物は、ハットストリンガの意図された形状および寸法に応じて検査センサを特定して配置し向けるために製作されてもよい。たとえば、変換器ホルダ８４を備えた図８から図１２に示される第１の検査プローブ８０は、ハットストリンガの片側の１２個の検査センサ３８とハットストリンガの頂部の６つの検査センサ３８とを使用して、手持ち式パルスエコー（ＰＥ）検査のために使用されてもよい。頂部と側面のうちの片側との間のハットストリンガの交差する角部の近くに配置される検査センサは、角部を検査するために向けられてもよい。あるいは、またはさらに、ハットストリンガの角部を検査するために、検査センサが側面と頂部との間に含まれてもよい。図８から図１２に示される変換器ホルダ８４を使用する検査デバイスは、ハットストリンガのどちらかの側面に沿って一度ハットストリンガを走査することが必要となるであろう。他の実施形態は、単一パスの検査を可能にするためにハットストリンガの両側および頂部を走査するように構成されてもよい。

３つのタイプの検査プローブが提供されている。固定された向きのプローブは、検査センサ、接触部材および磁気結合デバイスのいずれかを支持するハウジングを含むので、検査プローブが１つの一体化したデバイスとして機能する。セグメント化されたプローブは、任意の接触部材および／または磁気結合デバイスを支持するハウジングを、検査センサを支持する変換器ホルダから切り離すので、プローブは変換器ホルダを向きかえることができ、それによって、任意の検査センサが検査中のハットストリンガの形状および構造を備える。部分的に固定された向きのプローブは、検査プローブを限定して向きかえることのできるヒンジ部を含んでもよく、このヒンジ部によって、検査センサをより良好に位置合わせし、または磁気結合デバイスおよび／または接触部材をより良好に位置決めすることが可能になる。検査プローブのこれら３つの変形物は、検査の特定の状況に応じて異なる組合せで使用されてもよい。

図１は、２つのハットストリンガを備えた構造物の斜視図である。これらの構造物は外板１２を含み、全体の構造物を補強するために個々のまたは接続されたハットストリンガ１０が外板１２に取付けられてもよい。図２において、ハットストリンガは、外面１６および内面１８を有する。外板１２は、上表面１５および下表面１４を有する。ハットストリンガ１０は台形の構造物であり、角部または縁部２０、２６で外板１２に固定される。ハットストリンガ１０は、外板から離されている（ｌｉｆｔｅｄ ｏｆｆ）角部または縁部２２、２４を有する。

胴体の外面のハットストリンガの下に接近可能な場合、図３に示されるように、胴体の壁部を介する磁気結合によって、第１のプローブがハットストリンガ上に保持され、第２のプローブが胴体の内面に保持される。胴体の外面に接近できない場合、および／または、ハットストリンガが検査デバイスの内側のプローブの挿入および取りはずしが可能な開口端を有する場合、図４に示されるようにハットストリンガを介して磁気結合が生じる。内部への接近と共に、透過探傷超音波検査（ＴＴＵ）技術が使用されてもよい。

図３において、プローブ４０は、外板１２の表面１４に沿って動く。プローブ３０は、ハットストリンガ１０の外表面１６および外板１２の表面１５に沿って動く。ハットストリンガの内側で動くプローブは、ハットストリンガの外側で動くプローブと磁気的に結合されてもよい。各プローブ３０、４０は、マグネットまたは強磁性材料のインサートなど１つ以上の磁気結合デバイス４２を含み、プローブ３０、４０を位置合せして保持するように２つのプローブ３０、４０の間を磁気結合し、協力して原動−従動運動してもよい。磁気結合は、マグネットの寸法および／または強度を変化させることによって調整されてもよい。

少なくとも１つのプローブは、パルスエコーセンサ、超音波変換器、Ｘ線供給源、Ｘ線検出器、エンコーダまたはカメラなどの検査センサを含んでもよい。超音波変換器は、アグファ／クラウトクレーマー（Ａｇｆａ／Ｋｒａｕｔｋｒａｍｅｒ）、ペンシルヴェニア州、ルイスタウンによる１ＭＨｚ投込型変換器であってもよい。図３に示されるように、１つのプローブ３０は、ハットストリンガ１０のさまざまな構成要素を検査するために向けられる超音波変換器３６、３７、３８、３９を含む。変換器３６は、角部２４を検査する。変換器３７は、外板１２に取付ける角部２６を検査する。変換器３８は、側面を検査する。変換器３９は、外板１２から最も遠くにあるハットストリンガ１０の部分を検査する。

プローブ３０、４０はまた、車輪、ベアリング、またはスキッドなど接触部材４１も含み、接触部材４１によってプローブ３０、４０が表面１４、１５および１６にわたり容易に移動することができる。各接触部材４１は、表面１４、１５および１６から適切な間隔でプローブ３０、４０を支持し、摩擦抵抗を減少させて表面にわたるプローブの円滑な並進運動を可能にする。

プローブ３０、４０を検査中の構造物の対向する表面１４、１５および１６上で互いに磁気的に結合することによって、どちらかのプローブが駆動されてもよく、すなわち、どちらかのプローブが検査中の構造物のそれぞれの表面にわたり並進力によって移動してもよく、それによって、対向する磁気的に結合されたプローブを移動させる。各プローブ３０、４０は、ハウジング３４、４４を含み、磁気結合デバイス４２、接触部材４１、および検査センサ３６、３７、３８、３９などのさまざまなプローブの要素を支える。ハウジングは、たとえば、プレクシガラス、プラスチック、または他の材料から作られてもよく、他の材料は、構造上の支持や耐久性を提供し、検査方法を妨害せず、かつ、たとえば接触するときに表面を傷つけることによるなど検査中に部分の表面に損傷を与えそうにないものである。

プローブ３０は、異なる幅のハットストリンガ、および幅が変動するハットストリンガに適応するように設計されてもよい。プローブ３０は、２つの側面４６、４８から形成されてもよい。ハットストリンガの幅が増加する場合、または、検査プローブ３０が大きな幅を備えたハットストリンガに配置されるとき、プローブ３０は、第１および第２の側面４６、４８に分離することができる。第１および第２の側面４６、４８をハットストリンガの外表面１６に支持し、第１および第２の側面４６、４８が検査中にハットストリンガの幅よりも大きく分離しないように、第１および第２の側面４６、４８は、磁気結合デバイスを使用するなどして互いに磁気的に結合されてもよい。

図４において、プローブ４０はハットストリンガ１０の内側に設置され、ハットストリンガ１０の内表面１８に支持される。

図５Ａは、検査プローブの一部分の底面図である。図５Ｂは、図５Ａのプローブの一部分の横断面概略図である。図５Ａおよび図５Ｂに示されるプローブは、プローブをハットストリンガに支持し、ハットストリンガの側面および頂部を検査するための磁気結合デバイス４２を含む。プローブは、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示されるプローブの一部分に取付けられてもよく、またはプローブの一部分に一体的に形成されてもよい。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示されるプローブは、連続的な検査のためにハットストリンガの長さ部に沿った運動を提供する。図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示される検査プローブの部分は、プローブを支持するための構造部材、フレーム、本体、または外骨格と呼ばれてもよい。ハウジング６０は、車軸７０を駆動するモータ６２を支持してもよい。車軸は、ハウジング６０を構造物に支持する１つ以上の接触部材６４を回転させてもよい。車
軸７０はまた、他の接触部材６６を駆動する歯車６８を支持してもよい。

図７は、ハットストリンガより下で、または内側で動く別の検査プローブ７０の斜視図である。プローブ７０は、接触部材７２、７４、および磁気結合デバイス４２を含む。

図８、図９、図１０、図１１、および図１２において、プローブ８０は、一方向に移動するときにはハットストリンガの２つの表面を、反対方向に走査するときに残りの面を検査することができる。変換器ホルダ８４は、検査センサ３８を支持して位置合わせする。変換器ホルダ８４の溝１３６、１３８、１３９は、検査センサを受けて、ハットストリンガの表面の完全な走査を達成するようにセンサを配置する。溝１３９は、ハットストリンガの上面を走査するためのセンサを位置合わせするために設置される。溝１３６は、ハットストリンガの角部または縁部を走査するためのセンサを位置合わせする。端部の溝１３８は、ハットストリンガの側面を走査するためのセンサを配置する。

超音波検査のために、水または空気のような流体が、供給管路を通って検査デバイス上のチャネルに供給され、デバイスと構造物との間に水を散布し、検査デバイスと構造物との間の検査信号を結合することができる。流体入口８６によって、ハウジング８２を通ってチャネルへ流体を転送し、流体を散布することが可能になる。図８の設計は、図１１および図１２に示すように検査プローブ８０のほんの一部分がハットストリンガの上にあるときに、検査センサ３８とハットストリンガとの間にある流体を結合する経路を維持する。好都合にも、流体は、信号対雑音比に悪影響を及ぼすであろう泡、キャビテーションまたは乱流なしで滑らかに流れる。

また、接触部材の代わりに、ハウジングと構造物の表面との間に水または空気のような流体の薄層を注入することによって、流体ベアリングが作成されてもよい。流体ベアリングは、表面のスクラッチングをさらに防ぐことができる。

プローブが流体ベアリングを有する場合であっても、プローブは１つ以上の接触部材を含んでもよい。スキッドは、最初にプローブを構造物に配置するかまたは構造物の両側に２つのプローブを磁気的に結合するとき、特に流体ベアリングが使用されない場合に、流体ベアリングのプローブが構造物の表面の損傷または擦傷を防ぐのに有益となり得る。

図１３において、プローブ２００は、３つの別個の変換器ホルダ２０２、２０４、２０６を含み、これらはそれぞれ検査センサのための磁気結合デバイス４２および溝１３８、１３９を含む。各変換器ホルダ２０２、２０４、２０６を分離することによって、プローブ２００は、各変換器ホルダ２０２、２０４、２０６、および、任意の検査センサを向きかえることが可能となる。それにより、検査センサは、異なる形状、ハットストリンガの両側面に沿った異なる角度、および／またはハットストリンガの異なる高さを備えたハットストリンガを検査するのに必要とされるようにそれらによって支持される。プローブ２００は、図１４に示すようなプローブ９０で使用される。プローブ９０は、第２の検査プローブ９０の側面部分９３、９４がハットストリンガの両側面の対応角に合致するように回転することのできるヒンジ９２または他の回転可能な仕組みを含む。このように、第１および第２のプローブ２００、９０の磁気結合デバイス４２間の磁気吸引によって、ハットストリンガの両側面の対応角に合致するように側面の変換器ホルダ２０２、２０４を向きかえることができるようになる。したがって、第１の検査プローブ２００の側面変換器ホルダ２０２、２０４は、ハットストリンガ１０の外表面１６の角度に合致し、第２の検査プローブ９０の側面部分９３、９４は、ハットストリンガ１０の内表面１８の角度に合致する。

図１５、図１６および図１７は、本発明のさらに別の検査プローブを示す図である。こ
れらの図に示された検査プローブの実施形態は、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃに示される検査プローブの部分に類似しているので、第１の検査プローブ２１０のハウジング２６０は、第１の検査プローブ２１０の変換器ホルダまたは検査シュー２０２、２０４、２０６から切り離される。第１の検査プローブ２１０のハウジングまたは外骨格２６０は、第１の検査プローブ２１０の各種要素を支持して、第１の検査プローブ２１０を支持し、位置合わせをし、連続的な検査のためのハットストリンガに沿った並進運動を提供する。モータ２６２は、摩擦輪など接触部材２６６を駆動するために使用される。歯車２６８は、ドライブチェーン２６９やその他並進手段および歯車伝動装置のための車軸２７０を使用して、モータ２６２の回転を接触部材２６６へ伝達するために使用されてもよい。第１の検査プローブはまた、光学シャフトエンコーダ、直線エンコーダ、光センサ、方向性センサまたは車輪エンコーダなど直線エンコーダ２６１を含んでもよい。直線エンコーダ２６１は、第１の検査プローブ２１０の位置、速さ（ｓｐｅｅｄ）、方向および／または速度（ｖｅｌｏｃｉｔｙ）のフィードバックを提供するために、第１の検査プローブ２１０のハウジング２６０に取付けられてもよい。本発明の実施形態は、車輪と検査デバイスの位置および速度を表示する光学エンコーダとを駆動する高性能のステッパモータを使用してもよい。たとえば、使用時に走査技術の速さに有利な方法で検査デバイスを移動するために、検査デバイスは、１分あたりハットストリンガの長さ１０フィートと同じかそれ以上の割合（ｒａｔｅ）で検査することができ、また高性能ステッパモータは、制御ソフトウェアを備えたコンピュータなど電子制御器で動作することができる。

第１の検査プローブ２１０は、図１７に示すように第２の検査プローブ２１１と協動してもよい。第１の検査プローブ２１０の変換器ホルダまたはシュー２０２、２０４、２０６は、第２の検査プローブ２１１の磁気結合デバイス４２と一致する磁気結合デバイス４２を含んでもよい。第１および第２の検査プローブ２１０、２１１の対応する磁気結合デバイス４２間の磁気吸引は、ハットストリンガの外表面に沿った変換器ホルダ２０２、２０４、２０６の支持および向きを提供する。第２の検査プローブ２１１および変換器ホルダ２０２、２０４、２０６は、接触部材４１を含んでもよい。変換器ホルダ２０２、２０４、２０６の適切な位置合わせを維持するために、分離した支持部が使用され、変換器ホルダ２０２、２０４、２０６の位置合わせまたは向きを調整する。プローブ２１０は、ばね２１３および垂直の調整ドライブ２１２を含む。

プローブ２１０は、ハットストリンガをまたぎ、検査のため第１のプローブ２１０のハットストリンガの長さ部に沿った運動が可能になる。プローブ２１１は、図１７の応用例ではハットストリンガの内側にある。第１および第２のプローブ２１０、２１１の磁気結合デバイス４２は、プローブ２１０、２１１間の磁気吸引を提供し、構造物の両面との接触を維持し、プローブ２１０、２１１が協同運動する間を含み、他方のプローブに対する関係位置の対応を維持する。プローブ２１０、２１１の接触部材４１によって、ハットストリンガの検査のための構造物のそれぞれの表面にわたるプローブ２１０、２１１の制御された運動が可能になる。プローブ２１０、２１１がハットストリンガの長さ部に沿ってモータ２６２によって移動するとき、超音波変換器など検査センサは、ハットストリンガを検査するために作動する。あるいは、自動制御システムによって、または、手動操作によって、プローブの運動が与えられてもよい。ハットストリンガの検査の品質を向上させるために、接触媒質が使用されてもよい。

検査デバイスがハットストリンガの長さ部に沿って移動するとき、プローブ２１０、２１１は、ハットストリンガの両側面の角度の変化を補償するように、磁気結合デバイス４２および／または検査センサをハットストリンガの形状に向きかえることができる。

図１８、図１９、図２０、図２１、および図２２において、プローブ３００は、どちらかの端部に調節可能な磁気結合デバイス３４２を含む。ハットストリンガの異なる高さを
示すことのできるスライド可能な部分３０２を使用して、磁気結合デバイス３４２を調整することができる。図２１および図２２においてより明らかに視認できるように、検査プローブ３００は、２つの変換器ホルダ３０４、３０６を含む。変換器ホルダのうちの１つ３０４は、ハットストリンガの側面を走査するための位置決めおよび位置合わせを提供するように構成される。他方の変換器ホルダ３０６は、ハットストリンガの上面を走査するための位置合わせを提供するように配置される。対応する溝３３８、３３９によって、検査センサのアレイがこれらの変換器ホルダ３０４、３０６のそれぞれに設置されることができる。検査プローブ３００は、変換器ホルダ３０４、３０６をハウジング３６０から切り離すように構成され、変換器ホルダ３０４、３０６および検査センサが走査されている表面に対して向きかえることができる。たとえば、ハットストリンガの側面を走査するように構成された変換器ホルダ３０４は、支持要素３１４に取付けられ、支持要素３１４は、バネで付勢されたダンパ３１８を備えたハウジング３６０に取付けられ、ダンパ３１８によって、支持要素３１４がある程度までハウジング３６０に対して３つの自由度を達成することができる。バネで付勢されたダンパ３１８は、ハットストリンガの表面に位置合わせするための運動の角自由度に加えて、ハットストリンガの表面に向かう運動およびハットストリンガの表面から離れる運動を提供するための、ベアリングを備えた線形のロッドを有する線形のスライドであってもよい。変換器ホルダ３０４は、ちょうつがい式の取付け装置３１５によって支持要素３１４に取付けられ、取付け装置３１５によってさらなる自由度が可能になる。変換器ホルダ３０４、３０６は、ハットストリンガの内側のプローブの磁気結合デバイスに引力するによって変換器ホルダ３０４、３０６をハットストリンガの表面に結合する磁気結合デバイスを有する。図２３Ａから図２３Ｈにおいて、切り離された変換器ホルダ３０４、３０６に設置された検査センサからの、検査品質を悪化させ得る振動および／または振幅を低下させるためのエアポット（ａｉｒｐｏｔ）またはダッシュポット３１２、３１３が含まれる。

図２４、図２５、および図２６において、プローブ４００は、第１および第２の側面４０２、４０４に分離され、検査プローブ４００がさまざまな幅を得ることができる。磁気結合デバイス４４２は、プローブ４００をハットストリンガの表面に支持するために、プローブ４００の磁気吸引を提供する。

図２７、図２８、図２９、図３０、図３１Ａ、図３１Ｂおよび図３２Ａから図３２Ｅにおいて、プローブ５００は、モータハウジング４６３に包囲されるモータ４６２を含み、モータ４６２は検査中の構造物の表面に沿ってプローブ５００を駆動して、連続的な走査を提供する。たとえば、モータは、外板の表面に沿って動く踏み面４４０を駆動する、車輪４６６などの接触部材を駆動してもよい。モータ４６８は、ベルトまたはチェーンなどドライブチェーン４６９を使用して、歯車４６８から接触部材にその回転力を移動させてもよい。検査センサの構成は、ハットストリンガの全面を走査するために検査プローブ５００上に配置されるアレイを含んでもよい。

本発明は、特定の開示された実施形態に限られるべきでない。特定の用語は、一般的な記述の意味でのみ使用され、制限する目的のために使用されていない。

２つのハットストリンガを備えた構造物の斜視図である。 ハットストリンガの等角図である。 ハットストリンガを検査するための本発明の検査装置の横断面概略図である 検査装置の別の実施形態の横断面概略図である。 検査プローブの一部分の底面図である。 図５Ａのプローブの一部分の横断面概略図である。 別の検査プローブの一部分の横断面概略図である。 図６Ａのプローブの一部分の横断面概略図である。 図６Ａのプローブの一部分の別の横断面概略図である。 別の検査プローブの斜視図である。 さらに別の検査プローブの斜視図である。 図８の検査プローブの斜視図である。 図８の検査プローブの斜視図である。 図８の検査プローブの斜視図である。 図８の検査プローブの斜視図である。 さらに他の検査プローブの斜視図である。 さらに他の検査プローブの斜視図である。 さらに他の検査プローブの平面図である。 図１５のプローブの側面図である。 図１５のプローブの横断面図である。 さらに別の検査プローブの斜視図である。 図１８のプローブの斜視図である。 図１８のプローブの斜視図である。 図１８のプローブの斜視図である。 図１８のプローブの斜視図である。 さらに別のプローブの右側正面図である。 図２３Ａのプローブの底面図である。 図２３Ａのプローブの左側正面図である。 図２３Ａのプローブの正面図である。 図２３Ａのプローブの上面図である。 図２３Ａのプローブの部分正面図である。 図２３Ａのプローブの部分底面図である。 図２３Ａのプローブの部分右側正面図である。 さらに別の検査プローブの斜視図である。 図２４のプローブの斜視図である。 図２４のプローブの斜視図である。 さらに別の検査プローブの斜視図である。 図２７のプローブの斜視図である。 図２７のプローブの斜視図である。 図２７のプローブの斜視図である。 図２７のプローブの横断面概略図である。 図２７のプローブの横断平面図である。 図３１ＢのＡ−Ａによって示される図２７のプローブの部分の横断面概略図である。 図３１ＢのＢ−Ｂによって示される図２７のプローブの部分の横断面概略図である。 図３１ＢのＣ−Ｃによって示される図２７のプローブの部分の横断面概略図である。 図３１ＢのＤ−Ｄによって示される図２７のプローブの部分の横断面概略図である。 図３１ＢのＥ−Ｅによって示される図２７のプローブの部分の横断面概略図である。

Claims (25)

1. 構造物を検査するための非破壊検査装置であって、
   検査中に前記構造物の第１の表面にわたって移動するために構成される第１のプローブであって、前記第１のプローブは、前記第１のプローブが前記構造物の前記第１の表面にわたって動くときに前記構造物を検査するための少なくとも１つの検査センサと、少なくとも１つの磁気結合デバイスとを備え、前記第１のプローブが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面にまたがるようにさらに構成される、第１のプローブと、
   前記構造物の第２の表面にわたって移動するために構成され、前記第１のプローブに磁気的に結合される、第２のプローブであって、前記第２のプローブは、少なくとも１つの磁気結合デバイスを備え、前記プローブが、対応する磁気結合デバイス間の磁気吸引によって協動して、磁気的に結合されたプローブを前記構造物のそれぞれの表面にわたって対応して動かす、第２のプローブと、
   を備える、非破壊検査装置。
2. 前記第１のプローブが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面の３つの側面にまたがるようにさらに構成され、台形、箱形、三角形、部分的な楕円、部分的な円、部分的な長円形、および懸垂曲線の群から選択される形状を形成する、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１のプローブが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面にまたがるようにさらに構成され、ハットストリンガを形成する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第２のプローブが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面内に嵌合するようにさらに構成され、ハットストリンガを形成する、請求項１に記載の装置。
5. 前記プローブのうちの１つが、前記構造物のそれぞれの表面にわたってプローブを動かし、それによって、前記磁気的に結合されたプローブを前記構造物の対向表面にわたって前記第１および第２のプローブ間の磁気結合の磁気吸引によって動かすためのモータをさらに備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１のプローブが、第１の側面および第２の側面に分離され、かつ前記第１のプローブの前記第１の側面および前記第１のプローブの前記第２の側面のそれぞれが、少なくとも１つの検査センサを備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１のプローブの前記第１の側面および前記第２の側面のそれぞれが、前記第２の側面および前記第１の側面それぞれの対応する磁気結合デバイスと磁気的に結合されるように配置され、それによって、前記第１および第２の側面を前記構造物の前記第１の表面に保持する、少なくとも１つの磁気結合デバイスを備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１のプローブおよび前記第２のプローブそれぞれが、前記第１のプローブがまたがる前記構造物の前記横断面の両側で前記第２のプローブの対応する磁気結合デバイスに磁気的に結合されるように配置される、少なくとも１つの磁気結合デバイスを備える、請求項６に記載の装置。
9. 前記第１のプローブおよび前記第２のプローブのうちの少なくとも１つが、前記構造物の前記それぞれの表面を接触させるための、かつそれぞれのプローブが前記構造物の前記
   それぞれの表面にわたり平行移動するようにその上を動く少なくとも１つの接触部材を備え、前記接触部材が、車輪、ボールベアリング、流体ベアリング、スキッド、および踏み面から成る群から選択される、請求項１に記載の装置。
10. 構造物を検査するためのプローブであって、
    検査中に前記構造物の前記第１の表面にわたって移動するように構成されるハウジングであって、前記ハウジングが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面にまたがるようにさらに構成される、ハウジングと、
    前記プローブが前記構造物の前記第１の表面にわたって動くときに前記構造物を検査するために前記ハウジングによって支えられる、少なくとも１つの検査センサと、
    を備える、プローブ。
11. 前記ハウジングが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面の横断面の３つの側面にまたがるようにさらに構成され、台形を形成する、請求項１０に記載のプローブ。
12. 前記ハウジングが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面にまたがるようにさらに構成され、ハットストリンガを形成する、請求項１０に記載のプローブ。
13. 前記プローブが、前記ハットストリンガの第１の端部を検査するために向けられる少なくとも１つの検査センサと、第１の角部に隣接した前記ハットストリンガの第２の端部を検査するために向けられる少なくとも１つの検査センサとを備える、請求項１２に記載のプローブ。
14. 前記プローブが、前記第２の端部に隣接した前記ハットストリンガの第３の端部を検査するために向けられる少なくとも１つの検査センサと、第３の角部に隣接した前記ハットストリンガの第４の端部を検査するために向けられる少なくとも１つの検査センサとを備える、請求項１３に記載のプローブ。
15. 前記プローブの前記少なくとも１つの検査センサが、検査センサのアレイを備える、請求項１０に記載のプローブ。
16. 前記プローブが、前記ハウジングに接続され、検査センサの前記アレイを支持して向けるための少なくとも１つの変換器ホルダをさら備える、請求項１５に記載のプローブ。
17. 前記プローブが、第１の側面および第２の側面に分離され、かつ前記プローブの前記第１の側面および前記プローブの前記第２の側面のそれぞれが、少なくとも１つの検査センサを備える、請求項１０に記載のプローブ。
18. 前記プローブの前記第１および第２の側面のそれぞれが、前記第２の側面および前記第１の側面それぞれの対応する磁気結合デバイスと磁気的に結合されるように配置され、それによって、前記第１および第２の側面を前記構造物の前記第１の表面に保持する、少なくとも１つの磁気結合デバイスを備える、請求項１７に記載のプローブ。
19. 前記プローブが、前記ハウジングに接続され、前記構造物の前記第１の表面にわたり前記プローブを動かすためのモータをさらに備える、請求項１０に記載のプローブ。
20. 前記プローブが、前記ハウジングによって支えられる少なくとも１つの磁気結合デバイスを備える、請求項１０に記載のプローブ。
21. 構造物を検査する方法であって
    第１のプローブを前記構造物の第１の表面上で、第２のプローブを前記構造物の対向する第２の表面上で支持することであって、前記第１のプローブが、前記構造物の前記第１の表面から突出する前記構造物の横断面にまたがるようにさらに構成され、ハットストリンガを形成する、支持することと、
    前記ハットストリンガにわたり前記第１のプローブを配置することと、
    前記第１および第２のプローブが前記構造物の前記第１の面および第２の面それぞれの方に引き付けられるように前記第１および第２のプローブ間に磁気吸引を確立することと、
    一方のプローブを前記構造物の一方の表面に沿って動かし、このことによって他方のプローブが前記構造物の対向表面に沿って移動するようになることと、
    前記プローブが前記構造物に沿って動くときに、前記構造物への検査信号を前記構造物に伝え検査信号を前記構造物から受信することと、
    を備える、方法。
22. 前記第２のプローブが、前記構造物の突出する横断面内に嵌合するように構成されてハットストリンガを形成し、かつ、前記方法が、前記第２のプローブを前記ハットストリンガ内に配置するステップをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
23. 前記第２のプローブが、前記ハットストリンガが前記構造物の外板に取付けられるときに前記ハットストリンガ内に嵌合するように構成される、請求項２２に記載の方法。
24. 前記第１および第２のプローブの少なくとも１つのうちの１つ以上の検査センサまたは磁気結合デバイスを前記ハットストリンガの前記それぞれの表面に対して向きかえるステップをさらに備える、請求項２１に記載の方法。
25. 前記ハットストリンガをまたぐために前記第１のプローブを第１および第２の側面に分離するステップであって、前記ハットストリンガの幅が前記第１のプローブの構成よりも大きい、分離するステップと、
    前記第１および第２のプローブが互いの方に引き付けられるように前記第１および第２のプローブ間に磁気吸引を確立し、それによって、前記構造物の前記第１の表面上の前記第１のプローブの支持を維持するステップと、
    をさらに備える、請求項２１に記載の方法。

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