特開 2024-21635 タービン翼のコーティング膜厚測定装置、及び、タービン翼のコーティング膜厚測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024021635

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】タービン翼のコーティング膜厚測定装置、及び、タービン翼のコーティング膜厚測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/06 20060101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

G01B7/06 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022124620

(22)【出願日】2022-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】木屋 敦詞

(72)【発明者】

【氏名】荻野 伸祐

【テーマコード（参考）】

2F063

【Ｆターム（参考）】

2F063AA16

2F063BA04

2F063BB02

2F063BD13

2F063CA09

2F063CA11

2F063DA02

2F063DA05

2F063DB02

2F063DC08

2F063DD02

2F063GA08

(57)【要約】

【課題】ペンシル型プローブを用いてタービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定を効率的、且つ、精度よく実施する。
【解決手段】本開示は、ロボットアームで保持されたペンシル型プローブを用いて、タービン翼に施工されたコーティングの膜厚を測定する装置等に関する。本装置は、タービン翼の表面に設定された測定対象点に対してペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、ロボットアームによるペンシル型プローブの保持角度が変化するようにロボットアームを操作しながら、プローブの複数の検出値を時系列的に取得する。そして複数の検出値のうち膜厚が最小になる代表検出値に基づいて、膜厚が算出される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームで保持されたペンシル型プローブを用いて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定装置であって、
前記ロボットアームを操作するためのロボットアーム操作部と、
前記ペンシル型プローブで検出された複数の検出値を時系列的に取得するための検出値取得部と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定するための代表検出値特定部と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出するための膜厚算出部と、
を備え、
前記ロボットアーム操作部によって、前記表面に設定された測定対象点に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度が変化するように前記ロボットアームを操作しながら、前記検出値取得部によって前記複数の検出値が取得されるように構成される、タービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項2】

前記ロボットアーム操作部は、前記表面の法線方向から見て、前記ペンシル型プローブの後端部が予め規定された走査経路に従って移動するように、前記ロボットアームを操作する、請求項１に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項3】

前記走査経路は、前記法線方向から見て、前記測定対象点を中心とする螺旋状に規定される、請求項２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項4】

前記走査経路は、 前記法線方向から見て、
第１方向に沿った第１走査経路と、
前記第１走査経路に連続し、前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２走査経路と、
を含む、請求項２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項5】

前記走査経路は、 前記法線方向から見て、
第１方向に沿った第１走査経路と、
前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２走査経路と、
を含み、
前記代表検出値特定部は、前記後端部が前記第１走査経路に沿って前記ペンシル型プローブが走査された場合に取得される前記複数の検出値から前記代表検出値として第１代表検出値を特定し、その後、前記後端部が前記第１走査経路のうち前記第１代表検出値に対応する位置を通る前記第２走査経路に沿って前記ペンシル型プローブが走査された場合に取得される前記複数の検出値から前記代表検出値として第２代表検出値を特定し、
前記膜厚算出部は、前記第２代表検出値に基づいて前記膜厚を算出する、請求項２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項6】

前記検出値取得部は、前記ロボットアーム操作部によって前記ロボットアームを操作しながら、前記複数の検出値を連続的に取得する、請求項１又は２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項7】

前記検出値取得部のサンプリング周波数、及び、前記ロボットアーム操作部の操作量は、隣接する２つの前記検出量を取得した際の前記保持角度の変化量が２度以内になるように設定される、請求項１又は２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項8】

前記表面が曲面である場合における前記保持角度の第１変化範囲は、前記表面が平面である場合における前記保持角度の第２変化範囲より大きい、請求項１又は２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項9】

前記曲面は前記タービン翼のフィレットＲ部、又は、入口端部である、請求項８に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項10】

前記ペンシル型プローブは、前記先端部に直径が４ｍｍ以下の検出コイルを有する、請求項１又は２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項11】

前記コーティングは遮熱コーティングである、請求項１又は２に記載のタービン翼のコーティング膜厚測定装置。

【請求項12】

ロボットアームで保持されたペンシル型プローブを用いて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定方法であって、
前記ロボットアームを操作しながら、前記ペンシル型プローブの複数の検出値を時系列的に取得する工程と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定する工程と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出する工程と、
を備え、
前記表面に設定された測定対象点に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度が変化するように、前記ペンシル型プローブの後端部を傾斜するように前記ロボットアームを操作しながら、前記複数の検出値を取得する、タービン翼のコーティング膜厚測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タービン翼のコーティング膜厚測定装置、及び、タービン翼のコーティング膜厚測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンでは、ロータに設けられたタービン翼で高温高圧の燃焼ガスを受けることによりロータが回転駆動される。タービン翼は、高温高圧の苛酷な環境に曝される。そのため、タービン翼を保護するために、タービン翼の表面には、例えば遮熱コーティング（ＴＢＣ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）のようなコーティングが施工されることがある。

【0003】

このように表面にコーティングが施工されたタービン翼では、品質管理のためにコーティングの膜厚を測定する検査が行われることがある。コーティングの膜厚測定は、例えば、渦電流探傷法（ＥＣＴ：Ｅｄｄｙ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｅｓｔｉｎｇ）によって行われる。特許文献１には、ボイラの管寄せ管台溶接部における亀裂等を測定対象とする点で異なるが、渦電流探傷法を利用したペンシル型プローブを用いて、測定対象の内部構造を測定するための技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－１７３１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１のような渦電流探傷法を利用したペンシル型プローブは、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定に利用可能である。この種のペンシル型プローブは、その先端部に渦電流探傷センサを有しているが、その検出値は、測定対象であるタービン翼の表面形状や、タービン翼の表面に対する渦電流探傷センサの姿勢やプローブの先端形状によって微妙に変化することがある。そのため、作業員によるペンシル型プローブを用いたコーティングの膜厚測定では、例えば以下の手順による手法が用いられる。

【0006】

まずペンシル型プローブを把持する作業員は、タービン翼の表面に設定された測定対象点に対してペンシル型プローブの先端部を当てながら、ペンシル型プローブの保持角度を変化させる。このとき作業員は、ペンシル型プローブの検出値（例えば電圧値）を観察することで、保持角度の変化に伴って変動する検出値から、換算によって得られる膜厚が最も薄くなる保持角度を特定する。そして、当該特定された保持角度に対応する検出値を用いて、コーティングの膜厚を求める（すなわちペンシル型プローブの検出値のうち換算によって得られる膜厚が最小となる検出値が採用される）。

【0007】

このような作業員によるペンシル型プローブを用いたコーティングの膜厚測定では、測定対象点ごとにペンシル型プローブの保持角度を変化させながら検出値を観察する手順が必要となるため、手間がかかる。そのためタービン翼の表面に設定される測定対象点の数が多い場合や、量産品のタービン翼を対象とすると、作業員の負担が大きく、自動化や効率化が求められている。

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、ペンシル型プローブを用いてタービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定を効率的、且つ、精度よく実施可能なタービン翼のコーティング膜厚測定装置、及び、タービン翼のコーティング膜厚測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン翼のコーティング膜厚測定装置は、上記課題を解決するために、
ロボットアームで保持されたペンシル型プローブを用いて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定装置であって、
前記ロボットアームを操作するためのロボットアーム操作部と、
前記ペンシル型プローブで検出された複数の検出値を時系列的に取得するための検出値取得部と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定するための代表検出値特定部と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出するための膜厚算出部と、
を備え、
前記ロボットアーム操作部によって、前記表面に設定された測定対象点に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度が変化するように前記ロボットアームを操作しながら、前記検出値取得部によって前記複数の検出値が取得されるように構成される。

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態に係るタービン翼のコーティング膜厚測定方法は、上記課題を解決するために、
ロボットアームで保持されたペンシル型プローブを用いて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定方法であって、
前記ロボットアームを操作しながら、前記ペンシル型プローブの複数の検出値を時系列的に取得する工程と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定する工程と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出する工程と、
を備え、
前記表面に設定された測定対象点に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度が変化するように、前記ペンシル型プローブの後端部を傾斜するように前記ロボットアームを操作しながら、前記複数の検出値を取得する。

【発明の効果】

【0011】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ペンシル型プローブを用いてタービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定を効率的、且つ、精度よく実施可能なタービン翼のコーティング膜厚測定装置、及び、タービン翼のコーティング膜厚測定方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係るコーティング膜厚測定装置を示す斜視図である。

【図2】図１のコーティング膜厚測定装置の内部構成を示すブロック図である。

【図3】一実施形態に係るコーティング膜厚測定方法を示すフローチャートである。

【図4】図３のステップＳ１０２におけるペンシル型プローブを示す模式図である。

【図5】図４のＺ方向に沿った断面図である。

【図6A】測定対象点がある表面におけるペンシル型プローブの後端部の走査経路の一例を示す模式図である。

【図6B】測定対象点がある表面におけるペンシル型プローブの後端部の走査経路の他の例を示す模式図である。

【図6C】測定対象点がある表面におけるペンシル型プローブの後端部の走査経路の他の例を示す模式図である。

【図6D】測定対象点がある表面におけるペンシル型プローブの後端部の走査経路の他の例を示す模式図である。

【図7】タービン翼を模式的に示す斜視図である。

【図8】図７の各測定対象点におけるＸ方向及びＹ方向における保持角度の変化範囲を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0014】

図１は一実施形態に係るコーティング膜厚測定装置１を示す斜視図であり、図２は図１のコーティング膜厚測定装置１の内部構成を示すブロック図である。

【0015】

コーティング膜厚測定装置１は、タービン翼２の表面に施工されたコーティング３の膜厚ｔを測定するための装置である。タービン翼２は、例えばガスタービンの動翼又は静翼であり、その表面にはコーティング３が施工される。コーティング３は、例えば遮熱コーティング膜（ＴＢＣ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｃｏａｔｉｎｇ）であり、タービン翼の基材となる金属部材上に、例えば、耐酸化性に優れるＭＣｒＡｌＹ（ＭはＣｏ、Ｎｉ、ＣｏＮｉ等）合金をボンドコートとして施工した後、熱伝導率が低いＺｒＯ２系セラミックス（ＹＳＺ：８ｗｔ％のＹ２Ｏ３で部分安定化したＺｒＯ２：Ｙｔｔｒｉａ Ｐａｒｔｉａｌｌｙ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｚｉｒｃｏｎｉａ）をトップコートとして被覆したものである。

【0016】

図１に示すように、コーティング膜厚測定装置１は、ロボットアーム４と、ロボットアーム４に保持されたペンシル型プローブ６と、演算装置８とを備える。

【0017】

ロボットアーム４は、演算装置８からの制御信号に基づいて駆動可能である。ロボットアーム４の先端部分にはペンシル型プローブ６が保持されており、演算装置８からの制御信号に基づいてロボットアーム４の姿勢を変化させることにより、ロボットアーム４の先端部分に保持されたペンシル型プローブ６の位置や方向を調整可能である。

【0018】

尚、図１では図示を省略しているが、ロボットアーム４の先端部分にはペンシル型プローブ６を保持するための保持機構（例えば、ペンシル型プローブ６をロボットアーム４に脱着可能に保持するクリップのような把持機構）が設けられる。またロボットアーム４とペンシル型プローブ６とが一体的に構成されていてもよい。

【0019】

ペンシル型プローブ６は、ロボットアーム４によって保持される本体部６ａと、測定時にタービン翼２に対して接触される先端部６ｂとを備える。先端部６ｂは本体部６ａに比べて小径に構成されており、先端部６ｂには渦電流探傷センサが設けられる。典型的には先端部６ｂは直径が４ｍｍ以下である。渦電流探傷センサは、被測定対象である金属部材との距離を測定信号として検出可能である。従って、ロボットアーム４によってペンシル型プローブ６が移動されることで、先端部６ｂがタービン翼２の表面に接触させられると、渦電流探傷センサでは、接触しているタービン翼２の表面における基材（金属部材）との距離に対応する測定信号が検出される。
尚、本体部６ａのうち先端部６ｂと反対側には、後端部６ｄが設けられる。図１では、後端部６ｄがロボットアーム４によって保持されるペンシル型プローブ６が例示されているが、ロボットアーム４は、本体部６ａを保持してもよい。

【0020】

演算装置８は、コーティング膜厚測定装置１の動作に関する各種演算を実施するための処理ユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0021】

演算装置８によって実施される演算処理には、ロボットアーム４の駆動制御、ペンシル型プローブ６を用いた測定実施、及び、ペンシル型プローブ６で得られた測定結果の取得及び演算等が含まれる。図２に示すように、演算装置８は、これらの機能を実現するためのブロック構成として、ロボットアーム操作部１０と、検出値取得部１２と、記憶部１４と、代表検出値特定部１６と、膜厚算出部１８とを備える。

【0022】

ロボットアーム操作部１０は、ロボットアーム４を操作するための構成である。具体的にはロボットアーム操作部１０は、ロボットアーム４が備えるモータや伝達部材に対して制御信号を送信することにより、これらの部位が駆動し、ロボットアーム４の位置及び方向が可変となる。これにより、ロボットアーム４の先端部分に保持されたペンシル型プローブ６は、コーティング３の膜厚測定に適した位置や方向に調整される。

【0023】

検出値取得部１２は、ペンシル型プローブ６で検出された複数の検出値Ｖｄを時系列的に取得するための構成である。複数の検出値Ｖｄは、例えば、所定のサンプリング周波数で連続的に取得される（言い換えると、所定の時間間隔で時系列的に取得される）。後述するように検出値取得部１２による複数の検出値Ｖｄの取得は、ロボットアーム操作部１０によるロボットアーム４の操作と同期して行われる。

【0024】

検出値取得部１２で取得された複数の検出値Ｖｄは、例えば、不図示のメモリ等の記憶部１４に読み出し可能に記憶される。後述するように、検出値取得部１２では、測定対象位置ごとに複数の検出値Ｖｄが取得されるため、記憶部１４には、複数の検出値Ｖｄが測定対象点ＭＰを示す位置情報と関連付けられて記憶される。

【0025】

代表検出値特定部１６は、複数の検出値Ｖｄから代表値Ｖｒを特定するための構成である。前述したように、記憶部１４には、測定対象点ＭＰと複数の検出値Ｖｄとが関連付けられて記憶されており、これらの複数の検出値Ｖｄからいずれか一つが代表検出値Ｖｒとして特定される。ここで、ペンシル型プローブ６で取得された検出値Ｖｄとコーティング３の膜厚ｔとの間には相関があり、その相関関係を予め取得することで、検出値Ｖｄはコーティング３の膜厚ｔに換算することが可能である。代表検出値特定部１６は、複数の検出値Ｖｄの各々を膜厚ｔに換算した場合に、得られる膜厚ｔが最小になる検出値Ｖｄを代表検出値Ｖｒとして特定する。

【0026】

膜厚算出部１８は、代表検出値特定部１６で特定された代表検出値Ｖｒに基づいて、コーティング３の膜厚ｔを算出するための構成である。前述したように、ペンシル型プローブ６で取得された検出値Ｖｄ（又は代表検出値Ｖｒ）とコーティング３の膜厚ｔとの間には相関がある。そのため、当該相関を予め取得しておくことで、代表検出値Ｖｒに基づいてコーティング３の膜厚ｔを算出できる。ペンシル型プローブ６は、測定対象点ＭＰに対して先端部６ｂを当てた際に、ロボットアーム４による保持角度θによって検出値Ｖｄにバラツキが生じる。本実施形態では、後述するように、ロボットアーム４の操作によって保持角度θを変化させながら取得した複数の検出値Ｖｄから特定された代表検出値Ｖｒから膜厚ｔを算出することで、測定対象点ＭＰにおけるコーティング３の膜厚ｔを精度よく算出できる。

【0027】

＜コーティング膜厚測定方法＞
続いて上記構成を有するコーティング膜厚測定装置１を用いて実施されるコーティング膜厚測定方法について説明する。図３は一実施形態に係るコーティング膜厚測定方法を示すフローチャートである。

【0028】

まずタービン翼２の表面に、コーティングの膜厚測定が行われる測定対象点ＭＰを設定する（ステップＳ１００）。測定対象点ＭＰは、タービン翼２の表面から、ロボットアーム４に保持されたペンシル型プローブ６がアクセス可能な限りにおいて、任意に選定可能である。

【0029】

続いて測定対象点ＭＰに対して、ペンシル型プローブ６の先端部６ｂが当たるように、ロボットアーム４を操作する（ステップＳ１０１）。例えば、記憶部１４には、測定対象となるタービン翼２に対応するＣＡＤデータが記憶されており、オペレータがディスプレイに表示されたＣＡＤデータ上で測定対象点ＭＰを選択する。そしてロボットアーム操作部１０は、ペンシル型プローブ６の先端部６ｂが、選択された測定対象点ＭＰに当たるように、ロボットアーム４に対して制御信号を送信する。ロボットアーム４には、例えば、レーザ変位計（不図示）のような測距装置が搭載されており、実際のタービン翼２との距離を測定しながら、ペンシル型プローブ６の先端部６ｂが、選択された測定対象点ＭＰに当たるように操作される。

【0030】

続いてロボットアーム４のペンシル型プローブ６の保持角度θを変化させながら、ペンシル型プローブ６の複数の検出値を時系列的に取得する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２では、ロボットアーム操作部１０によるロボットアーム４の操作と、検出値取得部１２による複数の検出値の取得とが同期して行われる。

【0031】

ここで図４は図３のステップＳ１０２におけるペンシル型プローブ６を示す模式図であり、図５は図４のＺ方向に沿った断面図である。尚、以下の説明では、タービン翼２の表面に沿った第１方向を「Ｘ方向」、タービン翼２の表面に沿って第１方向に直交する第２方向を「Ｙ方向」、及び、タービン翼２の表面の法線方向を「Ｚ方向」と称する。

【0032】

ステップＳ１０２におけるロボットアーム４の操作は、ロボットアーム４に保持されたペンシル型プローブ６の先端部６ｂを測定対象点ＭＰに当てながら、保持角度θを変化するように行われる。ロボットアーム４によって操作されるペンシル型プローブ６は、初期状態として、ステップＳ１０１で述べたように、先端部６ｂが測定対象点ＭＰに対して初期（任意）の保持角度θで当たっている。ステップＳ１０２では、このような初期状態にあるペンシル型プローブ６の先端部６ｂが測定対象点ＭＰに当たった状態を維持しながら、保持角度θが変化するように操作される。

【0033】

またステップＳ１０２では、このようにペンシル型プローブ６の保持角度θが変化するようにロボットアーム４が操作される間に、ペンシル型プローブ６で検出された検出値Ｖｄが検出値取得部１２によって取得される。このような検出値取得部１２による複数の検出値Ｖｄの取得は、ロボットアーム操作部１０によってロボットアーム４を操作しながら連続的に行われてもよい。この場合、検出値取得部１２は、所定のサンプリング周波数で複数の検出値Ｖｄを時系列的に取得することにより、互いに異なる保持角度θに対応する複数の検出値Ｖｄが取得される。検出値取得部１２によって取得される検出値Ｖｄは、記憶部１４に対して逐次記憶される（ステップＳ１０３）。

【0034】

尚、複数の検出値にそれぞれ対応する保持角度θは、検出値取得部１２のサンプリング周波数、及び、ロボットアーム操作部１０の操作量に基づく。この場合、複数の検出値Ｖｄのうち隣接する２つの検出値Ｖｄに対応する保持角度の変化量が２度以内になるように設定されてもよい。つまり、保持角度θが２度以内の変化量で変化するごとに検出値Ｖｄが取得されるように、検出値取得部１２のサンプリング周波数、及び、ロボットアーム操作部１０の操作量を設定してもよい。これにより、より多くの異なる保持角度θに対応する検出値Ｖｄを取得し、続く工程において、より精度のよい代表検出値Ｖｒを特定することができる。

【0035】

尚、ステップＳ１０２では、検出値取得部１２による検出値Ｖｄの取得は、非連続的に行われてもよい。この場合、まずロボットアーム４によってペンシル型プローブ６の保持角度θを所定量だけ変化させ、その後、保持角度θを維持しながら検出値Ｖｄを取得する。このような工程を繰り返し実施することにより、連続的に検出値Ｖｄの取得を行う場合と略同等の複数の検出値Ｖｄを取得することができる。

【0036】

続いて代表検出値特定部１６は、記憶部１４に記憶された複数の検出値Ｖｄから代表検出値Ｖｒを特定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４では、各検出値Ｖｄを膜厚ｔに換算し、換算結果である膜厚ｔの算出値が最小である検出値が代表検出値Ｖｒとして特定される。

【0037】

続いてステップＳ１０４で特定された代表検出値Ｖｒに基づいて、膜厚ｔを算出する（ステップＳ１０５）。代表検出値Ｖｒは、前述のように、膜厚ｔの換算値が最小となる検出値Ｖｄであるため、ステップＳ１０５では、代表検出値Ｖｒに基づいた膜厚ｔの換算値を、コーティング３の膜厚ｔの測定結果として採用する。ペンシル型プローブ６は、先端部６ｂに渦電流探傷センサが設けられるため、測定対象点ＭＰに対して先端部６ｂを当てた際に、ロボットアーム４による保持角度θによって先端部６ｂの表面に対する当たり方が変化し、その検出値Ｖｄにバラツキが生じる。本実施形態では、膜厚ｔの換算値が最小となる換算結果を、コーティング３の膜厚ｔの測定結果として採用することで、このような保持角度θによる測定誤差を抑え、精度のよい膜厚測定が可能となる。

【0038】

続いて上記のコーティング膜厚測定方法の各ステップにおける詳細な実施形態について説明する。幾つかの実施形態では、ステップＳ１０２におけるロボットアーム４の操作は、測定対象点ＭＰがある表面の法線方向（Ｚ方向）から見て、ペンシル型プローブ６の後端部６ｄが表面上に規定された走査経路に従って移動するように行われてもよい。

【0039】

図６Ａ～図６Ｄは、それぞれ測定対象点ＭＰがある表面におけるペンシル型プローブ６の後端部６ｄの走査経路３０Ａ～３０Ｄを示す模式図である。

【0040】

図６Ａに示す走査経路３０Ａは、第１方向（Ｘ方向）に沿った第１走査経路３２ａと、第１走査経路３２ａに続き、第１方向に交差する第２方向（Ｙ方向）に沿った第２走査経路３２ｂとを含む。第２走査経路３２ｂは第１走査経路３２ａより短く設定される。このような走査経路３０Ａでは、Ｘ方向に沿った第１走査経路３２ａでは、保持角度θのＹ方向成分（以下、適宜「保持角度θｙ」と称する）が固定された状態で、保持角度θのＸ方向成分（以下、適宜「保持角度θｘ」と称する）が変化される。そして続くＹ方向に沿った第２走査経路３２ｂでは、保持角度θｘが固定された状態で、保持角度θｙが変化される。このような第１走査経路３２ａ及び第２走査経路３２ｂを繰り返す走査経路３０Ａに沿ってペンシル型プローブ６の後端部６ｄを移動させることで、保持角度θを広い範囲にわたって変化させることができる。保持角度θの変化範囲が大きくなると、より多くの検出値Ｖｄから代表検出値Ｖｒを選定できるため、コーティング３の膜厚ｔの算出精度を効果的に向上できる。

【0041】

また図６Ｂ及び図６Ｃに示す走査経路３０Ｂ及び３０Ｃは、法線方向（Ｚ方向）から見て、測定対象点ＭＰを中心とする螺旋状に規定される。より具体的には、図６Ｂに示す走査経路３０Ｂは、測定対象点ＭＰを中心として曲率が連続的に変化する螺旋状に規定される。また図６Ｃに示す走査経路３０Ｃは、測定対象点ＭＰを中心として、直線的に延在する経路が組み合わされた螺旋状に規定される。このような螺旋状の走査経路３０Ｂ、３０Ｃによってもペンシル型プローブ６の保持角度θを広い範囲にわたって変化させることができる。

【0042】

また図６Ｄに示す走査経路３０Ｄは、第１方向（Ｘ方向）に沿った第１走査経路３４ａと、第１方向に交差する第２方向（Ｙ方向）に沿った第２走査経路３４ｂとを含む。この実施形態では、まずペンシル型プローブ６の後端部６ｄが第１走査経路３４ａに沿って移動するように操作されながら、複数の検出値が取得される。このとき第１走査経路３４ａでは、Ｙ方向における保持角度θｙが固定された状態で、Ｘ方向における保持角度θｘが変化される。そして代表検出値特定部１６は、後端部６ｄが第１走査経路３４ａに沿って走査された場合に取得される複数の検出値Ｖｄから第１代表検出値Ｖｒ１を特定する。つまり第１走査経路３４ａに沿ってペンシル型プローブ６の後端部６ｄを走査した場合に取得した複数の検出値Ｖｄから、膜厚ｔが最小になる検出値である第１代表検出値Ｖｒ１を特定する。

【0043】

続いて、第２走査経路３４ｂが第１代表検出値Ｖｒ１に対応する位置を通るように設定される。そしてペンシル型プローブ６の後端部６ｄが第２走査経路３４ｂに沿って移動するように操作されながら、複数の検出値Ｖｄが取得される。このとき第２走査経路３４ｂでは、Ｘ方向における保持角度θｘが固定された状態で、Ｙ方向における保持角度θｙが変化される。そして代表検出値特定部１６は、後端部６ｄが第２走査経路３４ｂに沿って走査された場合に取得される複数の検出値Ｖｄから第２代表検出値Ｖｒ２を特定する。そして膜厚算出部１８は、このように特定された第２代表検出値Ｖｒ２に基づいて膜厚ｔを算出する。

【0044】

このように走査経路３０Ｄを用いる実施形態では、第１走査経路３４ａ及び第２走査経路３４ｂという２つの走査経路を利用して、少ない操作で代表検出値Ｖｒを特定することで、効率的にコーティング３の膜厚測定が可能となる。

【0045】

続いてステップＳ１０２における保持角度θの変化範囲について説明する。ステップＳ１０２では、ペンシル型プローブ６の保持角度θが変化されながら複数の検出値の取得が行われるが、このときの保持角度θの変化範囲は、測定対象点ＭＰが位置するタービン翼２の部位に対応して設定されてもよい。

【0046】

例えば測定対象点ＭＰが設定された表面が曲面である場合における保持角度θの変化範囲は、当該表面が平面である場合における保持角度の変化範囲より大きく設定されてもよい。一般的に、測定対象点ＭＰが曲面上にある場合は、測定対象点ＭＰが平面にある場合に比べて、ペンシル型プローブ６の姿勢による検出値への影響が大きくなる傾向がある。そのため、測定対象点ＭＰが曲面上にある場合におけるペンシル型プローブ６の保持角度θの変化範囲を、測定対象点ＭＰが平面上にある場合におけるペンシル型プローブ６の保持角度θの変化範囲に比べて大きく設定する。つまり、測定対象点ＭＰが曲面上にある場合には、ペンシル型プローブ６の保持角度θを変化させる範囲を広げる。これにより、ペンシル型プローブ６の姿勢による影響が大きな曲面上にある測定対象点ＭＰにおいても、ペンシル型プローブ６の保持角度θを変化した際に得られる複数の検出値Ｖｄから代表検出値Ｖｒを的確に特定し、精度のよい膜厚測定が可能となる。

【0047】

ここで図７及び図８を参照して、タービン翼２において測定対象点ＭＰが設定される部位による保持角度θの変化量の設定例について具体的に説明する。図７はタービン翼２を模式的に示す斜視図であり、図８は図７の各測定対象点ＭＰにおけるＸ方向及びＹ方向における保持角度θの変化範囲を示す図である。

【0048】

図７では、タービン翼２の表面に設定された幾つかの測定対象点ＭＰが示されている。具体的には、タービン翼２の翼面２ａに設けられた測定対象点ＭＰ１、フィレット部２ｂに設けられた測定対象点ＭＰ２、リーディングエッジ２ｃに設けられた測定対象点ＭＰ３、フィレット入口端部２ｄに設けられた測定対象点ＭＰ４が示されている。略平面である翼面２ａに設定された測定対象点ＭＰ１では、保持角度θの変化範囲は、Ｘ方向においてΔθｘ１（＝１４°）であり、Ｙ方向においてΔθｙ１（＝１４°）である。

【0049】

Ｘ方向に曲率を有する曲面であるフィレット部２ｂに設定された測定対象点ＭＰ２では、保持角度θの変化範囲はＸ方向においてΔθｘ２（＝２０°）であり、平面の場合（Δθｘ１）より大きく設定される。尚、曲率を有さないＹ方向における変化範囲Δθｙ２は、平面の場合（Δθｙ１＝１４°）と等しく設定されている。

【0050】

Ｙ方向に曲率を有する曲面であるリーディングエッジ２ｃに設定された測定対象点ＭＰ３では、保持角度θの変化範囲はＹ方向においてΔθｙ３（＝３０°）であり、平面の場合（Δθｙ１）より大きく設定される。尚、曲率を有さないＸ方向における変化範囲Δθｘ３は、平面の場合（Δθｘ１＝１４°）と等しく設定されている。

【0051】

Ｘ方向及びＹ方向に曲率を有する曲面であるフィレット入口端部２ｄに設定された測定対象点ＭＰ４では、保持角度θの変化範囲はＸ方向においてΔθｘ４（＝２０°）であり、平面の場合（Δθｘ１）より大きく設定され、且つ、Ｙ方向においてΔθｙ４（＝３０°）であり、平面の場合（Δθｙ１）より大きく設定される。

【0052】

尚、Ｘ方向に曲率を有する曲面における保持角度θの変化量Δθｘ２及びΔθｘ４（＝２０°）が、Ｙ方向に曲率を有する曲面における保持角度θの変化量Δθｙ３及びΔθｙ４（＝３０°）に比べて小さいのは、ペンシル型プローブ６の周囲への干渉を避けるためである。

【0053】

このように測定対象点ＭＰが設定される表面が有する曲率に応じて、保持角度θの変化範囲を設定することで、タービン翼２のフィレット部２ｂ、リーディングエッジ２ｃ及びフィレット入口端部２ｄのような曲面においても、精度のよいコーティング３の膜厚測定が可能となる。

【0054】

以上説明したように、コーティング膜厚測定装置１を用いたコーティング膜厚測定方法によれば、ロボットアーム４によってペンシル型プローブ６の保持角度θを変化させながら取得された複数の検出値Ｖｄから特定される代表検出値Ｖｒに基づいて、タービン翼２の表面に施工されたコーティング３の膜厚を自動的に測定することができる。ペンシル型プローブ６は、タービン翼２の表面に設定された測定対象点ＭＰに対して先端部を当てながら、ロボットアーム４による保持角度θが変化するように操作される。このとき、ペンシル型プローブ６では時系列的に複数の検出値Ｖｄの取得が行われる。ペンシル型プローブ６の検出値は所定の演算により膜厚ｔへの換算が可能であり、これら複数の検出値Ｖｄから、換算によって得られる膜厚ｔが最小になる代表検出値Ｖｒが特定される。そして特定された代表検出値Ｖｒに基づいて、コーティング３の膜厚ｔが算出される。このような自動化された操作及び演算によって、タービン翼２の表面に施工されたコーティング３の膜厚測定を、効率的、且つ、精度よく実施できる。

【0055】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0056】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0057】

（１）一態様に係るタービン翼のコーティング膜厚測定装置は、
ロボットアーム（例えば上記実施形態のロボットアーム４）で保持されたペンシル型プローブ（例えば上記実施形態のペンシル型プローブ６）を用いて、タービン翼（例えば上記実施形態のタービン翼２）の表面に施工されたコーティング（例えば上記実施形態のコーティング３）の膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定装置であって、
前記ロボットアームを操作するためのロボットアーム操作部（例えば上記実施形態のロボットアーム操作部１０）と、
前記ペンシル型プローブで検出された複数の検出値を時系列的に取得するための検出値取得部（例えば上記実施形態の検出値取得部１２）と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定するための代表検出値特定部（例えば上記実施形態の代表検出値特定部１６）と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出するための膜厚算出部（例えば上記実施形態の膜厚算出部１８）と、
を備え、
前記ロボットアーム操作部によって、前記表面に設定された測定対象点（例えば上記実施形態の測定対象点ＭＰ）に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度（例えば上記実施形態の保持角度θ）が変化するように前記ロボットアームを操作しながら、前記検出値取得部によって前記複数の検出値が取得されるように構成される。

【0058】

上記（１）の態様によれば、ロボットアームによってペンシル型プローブの保持角度を変化させながら取得された複数の検出値から特定される代表検出値に基づいて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を自動的に測定することができる。ペンシル型プローブは、タービン翼の表面に設定された測定対象点に対して先端部を当てながら、ロボットアームによる保持角度が変化するように操作される。このとき、ペンシル型プローブでは時系列的に複数の検出値の取得が行われる。ペンシル型プローブの検出値は所定の演算により膜厚への換算が可能であり、これら複数の検出値から、換算によって得られる膜厚が最小になる代表検出値が特定される。そして特定された代表検出値に基づいて、コーティングの膜厚が算出される。コーティング膜厚測定装置では、このような自動化された操作及び演算によって、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定を、効率的、且つ、精度よく実施できる。

【0059】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記ロボットアーム操作部は、前記表面の法線方向から見て、前記ペンシル型プローブの後端部が予め規定された走査経路（例えば上記実施形態の走査経路３０Ａ～３０Ｄ）に従って移動するように、前記ロボットアームを操作する。

【0060】

上記（２）の態様によれば、ペンシル型プローブの後端部が予め規定された走査経路に従って移動するようにロボットアームが操作される。これにより、ペンシル型プローブの保持角度は、走査経路に対応する範囲で好適に変化させる。

【0061】

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記走査経路は、前記法線方向から見て、前記測定対象点を中心とする螺旋状に規定される。

【0062】

上記（３）の態様によれば、ペンシル型プローブの後端部の走査経路が、測定対象点を中心とする螺旋状に規定される。これにより、ペンシル型プローブの保持角度を広い範囲にわたって変化させ、代表検出値を特定するための複数の検出値を好適に取得できる。そして、このように取得された複数の検出値から特定された代表検出値を用いてコーティングの膜厚を算出することで、精度のよい測定結果を効率的に得ることができる。

【0063】

（４）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記走査経路は、 前記法線方向から見て、
第１方向に沿った第１走査経路（例えば上記実施形態の第１走査経路３２ａ）と、
前記第１走査経路に連続し、前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２走査経路（例えば上記実施形態の第２走査経路３２ｂ）と、
を含む。

【0064】

上記（４）の態様によれば、ペンシル型プローブの後端部の走査経路が、互いに交差する第１走査経路及び第２走査経路を含んで規定される。これにより、ロボットアームによるペンシル型プローブの操作量を抑えつつ、ペンシル型プローブの保持角度を効果的に変化させ、代表検出値を特定するための複数の検出値を好適に取得できる。そして、このように取得された複数の検出値から特定された代表検出値を用いてコーティングの膜厚を算出することで、精度のよい測定結果を効率的に得ることができる。

【0065】

（５）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記走査経路は、 前記法線方向から見て、
第１方向に沿った第１走査経路（例えば上記実施形態の第１走査経路３４ａ）と、
前記第１方向に交差する第２方向に沿った第２走査経路（例えば上記実施形態の第２走査経路３４ｂ）と、
を含み、
前記代表検出値特定部は、前記後端部が前記第１走査経路に沿って前記ペンシル型プローブが走査された場合に取得される前記複数の検出値から前記代表検出値として第１代表検出値を特定し、その後、前記後端部が前記第１走査経路のうち前記第１代表検出値に対応する位置を通る前記第２走査経路に沿って前記ペンシル型プローブが走査された場合に取得される前記複数の検出値から前記代表検出値として第２代表検出値を特定し、
前記膜厚算出部は、前記第２代表検出値に基づいて前記膜厚を算出する。

【0066】

上記（５）の態様によれば、第１走査経路に沿ってペンシル型プローブの後端を走査することで保持角度を変化させながら取得した複数の検出値から第１代表検出値が特定される。そして第１代表検出値を通るように規定される第２走査経路に沿ってペンシル型プローブの後端を走査することで保持角度を変化させながら取得した複数の検出値から第２代表検出値が特定される。このように特定された第２代表検出値に基づいてコーティング膜厚を算出することで、限られた走査経路による保持角度の変化によって精度のよいコーティング膜厚を効率的に自動測定できる。

【0067】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記検出値取得部は、前記ロボットアーム操作部によって前記ロボットアームを操作しながら、前記複数の検出値を連続的に取得する。

【0068】

上記（６）の態様によれば、ロボットアームの操作によってペンシル型プローブの保持角度を変化させながら、ペンシル型プローブの検出値が連続的に取得される。これにより、ペンシル型プローブの異なる保持角度に対応する複数の検出値を効率的に取得できる。

【0069】

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記検出値取得部のサンプリング周波数、及び、前記ロボットアーム操作部の操作量は、隣接する２つの前記検出量を取得した際の前記保持角度の変化量が２度以内になるように設定される。

【0070】

上記（７）の態様によれば、隣接する２つの検出量を取得する際の保持角度の変化量が２度以内となるように、検出値を取得するためのサンプリング周波数、及び、ロボットアームによる操作量が設定される。これにより、異なる保持角度に対応する複数の検出値を十分な分解能で取得でき、これらの検出値からコーティングの膜厚を精度よく算出できる。

【0071】

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記表面が曲面である場合における前記保持角度の第１変化範囲は、前記表面が平面である場合における前記保持角度の第２変化範囲より大きい。

【0072】

一般的に、測定対象点が曲面上にある場合は、測定対象点が平面にある場合に比べて、ペンシル型プローブの姿勢による検出値への影響が大きくなる傾向がある。そのため上記（８）の態様では、測定対象点が曲面上にある場合におけるペンシル型プローブの保持角度の変化範囲を、測定対象点が平面上にある場合におけるペンシル型プローブの保持角度の変化範囲に比べて大きく設定する。つまり、測定対象点が曲面上にある場合には、ペンシル型プローブの保持角度を変化させる範囲を広げる。これにより、ペンシル型プローブの姿勢による影響が大きな曲面上にある測定対象点においても、ペンシル型プローブの保持角度を変化した際に得られる複数の検出値から代表検出値を的確に特定し、精度のよい膜厚測定が可能となる。

【0073】

（９）他の態様では、上記（８）の態様において、
前記曲面は前記タービン翼のフィレット部（例えば上記実施形態のフィレット部２ｂ）、又は、フィレット入口端部（例えば上記実施形態のフィレット入口端部２ｄ）である。

【0074】

上記（９）の態様によれば、タービン翼のうちフィレット部やフィレット入口端部のような局面を有する部位においても、コーティングの膜厚を効率的、且つ、精度よく測定できる。

【0075】

（１０）他の態様では、上記（１）から（９）のいずれか一態様において、
前記ペンシル型プローブは、前記先端部に直径が４ｍｍ以下の検出コイルを有する。

【0076】

上記（１０）の態様によれば、上記態様は、先端部に直径が約４ｍｍ以下の検出コイルを有するペンシル型プローブを用いた自動化測定に適する。

【0077】

（１１）他の態様では、上記（１）から（１０）のいずれか一態様において、
前記コーティングは遮熱コーティングである。

【0078】

上記（１１）の態様によれば、タービン翼の表面に施工された遮熱コーティングの膜厚を、効率的、且つ、精度よく測定できる。

【0079】

（１２）一態様に係るタービン翼のコーティング膜厚測定方法は、
ロボットアーム（例えば上記実施形態のロボットアーム４）で保持されたペンシル型プローブ（例えば上記実施形態のペンシル型プローブ６）を用いて、タービン翼（例えば上記実施形態のタービン翼２）の表面に施工されたコーティング（例えば上記実施形態のコーティング３）の膜厚を測定するためのタービン翼のコーティング膜厚測定方法であって、
前記ロボットアームを操作しながら、前記ペンシル型プローブの複数の検出値を時系列的に取得する工程と、
前記複数の検出値のうち前記膜厚が最小になる代表検出値を特定する工程と、
前記代表検出値に基づいて、前記膜厚を算出する工程と、
を備え、
前記表面に設定された測定対象点に対して前記ペンシル型プローブの先端部を当てた状態で、前記ロボットアームによる前記ペンシル型プローブの保持角度（例えば上記実施形態の保持角度θ）が変化するように、前記ペンシル型プローブの後端部を傾斜するように前記ロボットアームを操作しながら、前記複数の検出値を取得する。

【0080】

上記（１２）の態様によれば、ロボットアームによるペンシル型プローブの操作によって取得される検出値に基づいて、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚を自動的に測定することができる。ペンシル型プローブは、タービン翼の表面に設定された測定対象点に対して先端部を当てた状態で、ロボットアームによるペンシル型プローブの保持角度が変化するように、ロボットアームによって操作される。このとき、ペンシル型プローブでは時系列的に複数の検出値が得られる。ペンシル型プローブの検出値は所定の演算により膜厚への換算が可能であり、これら複数の検出値から、換算によって得られる膜厚が最小になる代表検出値が特定される。そして特定された代表検出値に基づいて、コーティングの膜厚が算出される。このような自動化された操作及び処理により、タービン翼の表面に施工されたコーティングの膜厚測定を、効率的、且つ、精度よく実施できる。

【符号の説明】

【0081】

１ コーティング膜厚測定装置
２ タービン翼
２ａ 翼面
２ｂ フィレット部
２ｃ リーディングエッジ
２ｄ フィレット入口端部
３ コーティング
４ ロボットアーム
６ ペンシル型プローブ
６ａ 本体部
６ｂ 先端部
６ｄ 後端部
８ 演算装置
１０ ロボットアーム操作部
１２ 検出値取得部
１４ 記憶部
１６ 代表検出値特定部
１８ 膜厚算出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図7】

【図8】