(57)【要約】【課題】第１部材の角部に存在する第２部材の量を評価する。【解決手段】本発明の評価装置２０は、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材と角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の第２部材の存在量を評価する評価装置であって、第１部材側から角部に存在する第２部材へ超音波を入射させ、入射した超音波が角部及び第２部材を介して反射したエコー高さを取得し、角部に存在する第２部材の標準の存在量に基づいて定められる基準エコー高さよりも、取得したエコー高さが低いか否かに基づいて第２部材の存在量が少ないか否かを判定する。このとき、被測定部材は、セラミックス製の第１部材とセラミックス製の第３部材との間にガラス製の第２部材が充填されており、ガラス製の第２部材の充填量を判定するものとしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材と該角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の該第２部材の存在量を評価する評価方法であって、
（ａ）前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射したエコー高さを取得するステップと、
（ｂ）前記取得したエコー高さに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定するステップと、
を含む評価方法。
【請求項２】
前記ステップ（ｂ）では、前記角部に存在する前記第２部材の標準の存在量に基づいて定められる基準エコー高さを取得し、該取得した基準エコー高さよりも、前記取得したエコー高さが低いか否かに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定する、請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記被測定部材は、前記第１部材と第３部材との間に前記第２部材が充填されており、
前記ステップ（ｂ）では、前記第２部材の充填量を前記存在量として判定する、請求項１又は２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記被測定部材は、筒状の部材であり、
前記ステップ（ａ）では、前記筒状の被測定部材の少なくとも１周分の前記エコー高さを取得する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項５】
前記ステップ（ａ）では、前記角部へ超音波をフォーカス入射して反射した反射波の強度を取得する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項６】
前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とガラス製の前記第２部材とを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の評価方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の評価方法の各ステップを１以上のコンピュータが実行する、プログラム。
【請求項８】
曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材と該角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の該第２部材の存在量を評価する評価装置であって、
前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射したエコー高さを取得する取得部と、
前記取得したエコー高さに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定する判定部と、
を備えた評価装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記角部に存在する前記第２部材の標準の存在量に基づいて定められる基準エコー高さを取得し、該取得した基準エコー高さよりも、前記取得したエコー高さが低いか否かに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定する、請求項８に記載の評価装置。
【請求項１０】
前記被測定部材は、前記第１部材と第３部材との間に前記第２部材が充填されており、
前記判定部は、前記第２部材の充填量を前記存在量として判定する、請求項８又は９に記載の評価装置。
【請求項１１】
前記被測定部材は、筒状の部材であり、
前記取得部は、前記筒状の被測定部材の少なくとも１周分の前記エコー高さを取得する、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の評価装置。
【請求項１２】
前記取得部は、前記角部へ超音波をフォーカス入射して反射したエコー高さを取得する、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の評価装置。
【請求項１３】
前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とガラス製の前記第２部材とを備えている、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の評価装置。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の評価装置であって、
超音波を生成する生成部と、
前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ前記生成部で生成した超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射した反射波を受信する探触子と、を備え、
前記取得部は、前記探触子から前記反射波の強度を取得する、評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、評価方法、そのプログラム及び評価装置に関し、より詳しくは、接合部材の充填量評価方法、接合部材の充填量評価装置及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、部品と部品とを接合した接合部を検査する検査方法としては、拡散接合された金属管の接合界面の一方側から超音波を入射させ、接合界面の端部から反射される超音波のエコー高さを測定し、次に接合界面の他方側から超音波を入射させ接合界面の端部から反射されるエコー高さを測定し、エコー高さの差を求めることにより、接合界面の端部における段差の有無、及び段差の大きさを判別するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法では、接合された金属管の内周面側の段差及び欠陥を非破壊で検出することができるとしている。また、検査方法としては、複数のハニカムパネルを拘束して溶接接合し、溶接接合部を超音波探傷により検査し、素材間の接合状態を確認するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、高信頼性の積層パネルを作製することができるとしている。また、検査方法としては、上板と下板とを接合した部材に逆振り子状に探触子を走査し、合わせ面端部から発生するエコーの有無を確認し、溶接部と圧着面との区別を行うものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。この方法では、界面エコーは入射角度の影響が大きいことと端部エコーは入射角度にかかわらず大きな反射エコーが返りやすい性質を利用している。また、検査方法としては、中孔を有する複数の巻線導体のろう接を行い、その接合状態を超音波探傷により測定し、接合部の欠陥面積と良好部の積算長により接合状態を評価すると共に、接合部に欠陥のある場合予め蓄積されたろう接の欠陥原因別類別パターンとの相関性を評価するものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。この方法では、中孔を有する巻線導体のろう接状態を高精度に把握し、品質の良い接合部を得ることができるとしている。なお、超音波を用いない接合量を検査する検査方法としては、Ｘ線透過により断面画像を取得して検査する検査方法、カメラで接合部を撮影し画像処理を用いて検査する検査方法、接触式（差動トランス式、ピエゾ式など）あるいは非接触式（レーザー反射式など）変位計を用いて検査する検査方法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２１６１４号公報
【特許文献２】特開平８−８０８４９号公報
【特許文献３】特開昭６１−３８４５９号公報
【特許文献４】特開２００５−３２６１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、２つの部材を接合材で接合する場合などに、接合材の状態を知りたい場合がある。接合材の状態としては、クラックなどの欠陥があるか否かなどのほか、接合材が十分に存在しているか否かなどがある。上述した特許文献１に記載された方法では、段差の有無、及び段差の大きさを判別することは考慮されているが、接合材の量については考慮されていなかった。また、特許文献２〜４についても同様であった。このように、部材の存在量を評価することが求められていた。また、超音波を用いない接合量を検査する検査方法においては、Ｘ線透過により断面画像を取得して検査する検査方法では検査部位を複数断面測定する場合は時間がかかる問題があった。カメラで接合部を撮影し画像処理を用いて検査する方法では接合部が内部にある場合は適用できなかった。また、接合部材が透明である場合など被接合部材とのコントラストが得られない場合は検査が困難であった。接触式変位計を用いて検査する方法では接合部が内部にある場合は適用できなかった。また、接触するときに被測定物を傷つけるおそれがあった。非接触式変位計を用いて検査する方法では、合部位が外部に露出している必要があり、接合部が内部にある場合は適用できなかった。また、レーザー反射式では対象物が透明である場合は検査が困難であった。このように、部材の存在量を評価することは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、第１部材の角部に存在する第２部材の量を評価することができる評価方法、そのプログラム及び評価装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の評価方法は、
曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材と該角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の該第２部材の存在量を評価する評価方法であって、
（ａ）前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射したエコー高さを取得するステップと、
（ｂ）前記取得したエコー高さに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定するステップと、
を含むものである。
【０００８】
この評価方法では、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材とこの角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の第２部材の存在量を評価する。この評価装置では、第１部材側から角部に存在する第２部材へ超音波を入射させ、入射した超音波が角部及び第２部材を介して反射したエコー高さを取得し、取得したエコー高さに基づいて第２部材の存在量が少ないか否かを判定する。一般的に、部材の形成されていない直角の角部に超音波を入射すると、高い反射エコーが得られる。これに対して、部材の形成されていない曲面又は面取り面を有する角部に超音波を入射させると、この曲面又は面取り面で超音波が散乱しエコー高さは小さくなる。更に、部材の形成されている曲面又は面取り面を有する角部に超音波を入射させると、部材の存在により超音波の散乱が小さくなりエコー高さは大きくなる。この特異的な性質を利用するのである。したがって、エコー高さによって、曲面又は面取り面を有する角部に形成されている第２部材の量を評価することができる。このとき、垂直又は斜角にて超音波を前記角部に存在する前記第２部材へ入射するものとしてもよい。例えば、所定の傾斜角をもって前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させるものとしてもよい。この入射角度は、第１部材の角部形状や寸法等に応じて適宜決定すればよい。
【０００９】
本発明の評価方法において、前記ステップ（ｂ）では、前記角部に存在する前記第２部材の標準の存在量に基づいて定められる基準エコー高さを取得し、該取得した基準エコー高さよりも、前記取得したエコー高さが低いか否かに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定するものとしてもよい。こうすれば、基準エコー高さを用いて第２部材の量を評価することができる。このとき、前記判定部は、前記基準エコー高さよりも前記取得したエコー高さが低いときに前記第２部材の存在量が前記標準の存在量に比して少ないと判定するものとしてもよい。
【００１０】
本発明の評価方法において、前記被測定部材は、前記第１部材と第３部材との間に前記第２部材が充填されており、前記ステップ（ｂ）では、前記第２部材の充填量を前記存在量として判定するものとしてもよい。こうすれば、第３部材の存在により第２部材の底面部が平面となるため第２部材におけるエコー高さが安定し高精度な測定が見込める。
【００１１】
本発明の評価方法において、前記被測定部材は、筒状の部材であり、前記ステップ（ａ）では、前記筒状の被測定部材の少なくとも１周分の前記エコー高さを取得するものとしてもよい。こうすれば、筒状の部材に１周形成されている第２部材の存在量を非破壊で評価することができる。
【００１２】
本発明の評価方法は、（ｃ）前記基準エコー高さより高い所定エコー高さよりも前記取得したエコー高さが高いか否かに基づいて前記第２部材に不良が発生しているか否かを判定するステップ、を含むものとしてもよい。こうすれば、取得したエコー高さを利用し、第２部材の存在量に加えて、不良の有無についても評価することができる。ここで、「不良」には、例えば、クラックの存在や、第２部材の未充填、気泡の存在などが含まれるものとしてもよい。
【００１３】
本発明の評価方法において、前記ステップ（ａ）では、前記角部へ縦波の超音波をフォーカス入射しエコー高さを取得するものとしてもよい。こうすれば、フォーカス入射を用いて、より適正に第２部材の存在量を評価することができる。
【００１４】
本発明の評価方法において、前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とガラス製の前記第２部材とを備えているものとしてもよい。セラミックスとガラスとは、音響インピーダンスの差が良好であり、第２部材の存在量を判定しやすく好ましい。このとき、前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とセラミックス製の第３部材との間にガラス製の前記第２部材が充填されており、前記ステップ（ｂ）では、前記ガラス製の第２部材の充填量を前記存在量として判定するものとしてもよい。また、被測定部材は、前記第１部材がアルミナセラミックスであり、前記第２部材がガラスであるものとしてもよい。
【００１５】
本発明のプログラムは、上述した評価方法の各ステップを１以上のコンピュータに実行させるものである。このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（例えばハードディスク、ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ、ＤＶＤなど）に記録されていてもよいし、伝送媒体（インターネットやＬＡＮなどの通信網）を介してあるコンピュータから別のコンピュータへ配信されてもよいし、その他どのような形で授受されてもよい。このプログラムを１つのコンピュータに実行させるか又は複数のコンピュータに各ステップを分担して実行させれば、上述した評価方法の各ステップが実行されるため、この評価方法と同様の作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の評価装置は、
曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材と該角部に形成された第２部材とを有する被測定部材の該第２部材の存在量を評価する評価装置であって、
前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射したエコー高さを取得する取得部と、
前記取得したエコー高さに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定する判定部と、
を備えたものである。
【００１７】
本発明の評価装置は、上述した評価方法と同様に、曲面又は面取り面を有する角部に超音波を入射した場合、角部での第２部材の存在量に応じて超音波の散乱が変化するという特異的な性質を利用する。したがって、エコー高さによって、曲面又は面取り面を有する角部に形成されている第２部材の量を評価することができる。このとき、垂直又は斜角にて超音波を前記角部に存在する前記第２部材へ入射するものとしてもよい。例えば、所定の傾斜角をもって前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ超音波を入射させるものとしてもよい。この入射角度は、第１部材の角部形状や寸法等に応じて適宜決定すればよい。
【００１８】
本発明の評価装置において、前記判定部は、前記角部に存在する前記第２部材の標準の存在量に基づいて定められる基準エコー高さを取得し、該取得した基準エコー高さよりも、前記取得したエコー高さが低いか否かに基づいて前記第２部材の存在量が少ないか否かを判定するものとしてもよい。こうすれば、基準エコー高さを用いて第２部材の量を評価することができる。このとき、前記判定部は、前記基準エコー高さよりも前記取得したエコー高さが低いときに前記第２部材の存在量が前記標準の存在量に比して少ないと判定するものとしてもよい。
【００１９】
本発明の評価装置において、前記被測定部材は、前記第１部材と第３部材との間に前記第２部材が充填されており、前記判定部は、前記第２部材の充填量を前記存在量として判定するものとしてもよい。こうすれば、第３部材の存在により第２部材の底面部が平面となるため第２部材におけるエコー高さが安定し高精度な測定が見込める。あるいは、第３部材の存在により、超音波が第３部材へ一部透過するため、第２部材における反射が過大とならず充填量によるエコー高さ変化の微細な変化が捉えられ易く、高精度な測定が見込める。このとき、前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とセラミックス製の第３部材との間にガラス製の前記第２部材が充填されており、前記判定部は、前記ガラス製の第２部材の充填量を前記存在量として判定するものとしてもよい。セラミックスとガラスとは、音響インピーダンスの差が良好であり、第２部材の充填量を判定しやすく好ましい。
【００２０】
本発明の評価装置において、前記被測定部材は、筒状の部材であり、前記取得部は、前記筒状の被測定部材の少なくとも１周分の前記エコー高さを取得するものとしてもよい。こうすれば、筒状の部材に１周形成されている第２部材の存在量を非破壊で評価することができる。
【００２１】
本発明の評価装置において、前記判定部は、前記基準エコー高さより高い所定エコー高さよりも前記取得したエコー高さが高いか否かに基づいて前記第２部材に不良が発生しているか否かを判定するものとしてもよい。こうすれば、取得したエコー高さを利用し、第２部材の存在量に加えて、不良の有無についても評価することができる。
【００２２】
本発明の評価装置において、前記取得部は、前記角部へ超音波をフォーカス入射して反射したエコー高さを取得するものとしてもよい。こうすれば、フォーカス入射を用いて、より適正に第２部材の存在量を評価することができる。
【００２３】
本発明の評価装置において、被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とガラス製の前記第２部材とを備えているものとしてもよい。セラミックスとガラスとは、音響インピーダンスの差が良好であり、第２部材の存在量を判定しやすく好ましい。このとき、前記被測定部材は、セラミックス製の前記第１部材とセラミックス製の第３部材との間にガラス製の前記第２部材が充填されており、前記判定部は、前記ガラス製の第２部材の充填量を前記存在量として判定するものとしてもよい。また、被測定部材は、前記第１部材がアルミナセラミックスであり、前記第２部材がガラスであるものとしてもよい。
【００２４】
本発明の評価装置は、超音波を生成する生成部と、前記第１部材側から前記角部に存在する前記第２部材へ前記生成部で生成した超音波を入射させ、前記入射した超音波が前記角部及び前記第２部材を介して反射した反射波を受信する探触子と、を備え、前記取得部は、前記探触子から前記エコー高さを取得するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態の評価装置２０の構成の一例の概略を示す構成図。
【図２】被測定部材１０の構成の概略を示す説明図。
【図３】探触子４２と角部１１ａとの関係の説明図。
【図４】測定部追従装置５０の概念図。
【図５】充填量不良評価処理ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図６】充填量不良評価の測定結果の一例を示す概念図。
【図７】第１部材の角部での超音波の入射波及び反射波の概要を示す説明図。
【図８】別の充填量不良評価処理ルーチンの一例を示すフローチャート。
【図９】第２部材の存在量とエコー高さとの関係の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の評価装置２０の構成の一例の概略を示す構成図である。図２は、被測定部材１０の構成の概略を示す説明図である。図３は、探触子４２と角部１１ａとの関係の説明図であり、図３（ａ）が曲面である角部１１ａでの説明図、図３（ｂ）が面取り面である角部１１ａでの説明図である。図４は、測定部追従装置５０の構成の概略を示す説明図である。本実施形態の評価装置２０は、被測定部材１０の内部のシール部材の充填量や不良などを評価する装置として構成されている。
【００２７】
図２に示すように、被測定部材１０は、筒状の部材であり、上部に配設された封止部材である第１部材１１と、第１部材１１の角部１１ａを含む内周側に形成されたシール部材である第２部材１２と、管状の容器である第３部材１３と、を備えている。被測定部材１０は、第１部材１１と第３部材１３との間に第２部材１２が充填され、その内部が封止されている。第１部材１１は、その内周に角部１１ａが形成されている。この角部１１ａは、Ｒのついた曲面、あるいは４５°などに面取りされた面取り面（Ｃ面）を有している。第２部材１２は、例えば、図２に示すように、角部１１ａの全体を覆うように染み出した状態が、最も良好に被測定部材１０の内部を封止するものとする。第３部材１３は、有底の管状に形成されている。被測定部材１０では、第２部材１２が適正な状態であると、より耐久性が向上することから、この第２部材１２の充填量を測定することにより、その耐久性を評価することができる。
【００２８】
第１部材１１及び第３部材１３は、セラミックス製の部材として構成されているものとしてもよい。また、第２部材１２は、ガラス製の接合部として構成されているものとしてもよい。セラミックスとしては、例えば、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン（チタニア）、ムライト、スピネル、酸化ベリリウム（ベリリア）、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素などのうち１以上を挙げることができる。このうち、第１部材１１は、酸化アルミニウムにより形成されているものとしてもよく、例えば、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分とし、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などのうち１以上の副成分を含む焼結体であるものとしてもよい。第３部材１３は、第１部材と同様に酸化アルミニウムにより形成されているものとしてもよい。この第３部材１３は、第１部材１１と同じ材質で形成されているものとしてもよいし、異なる材質で形成されているものとしてもよい。第２部材１２は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とし、酸化ホウ素（Ｂ2Ｏ3）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）などのうち１以上の副成分を含むものとしてもよい。例えば、セラミックス部材とセラミックス部材とをガラス製の接合部で接合した場合、この接合部の充填量が不足すると、応力集中によりクラックが生じ易くなる場合がある。このセラミックスとガラスとを備えた被測定部材１０を、本発明の評価方法により非破壊でより簡便に評価することができる。
【００２９】
評価装置２０は、図１に示すように、データ処理ユニット２１と、データ測定ユニット４０とを備えている。データ処理ユニット２１は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、装置全体の制御を司るコントローラ２２と、データ測定ユニット４０など外部機器と通信を行う通信部２３と、各種アプリケーションプログラムや各種データファイルを記憶する記憶部２４と、各種情報を表示するディスプレイ２５と、作業者が各種指令を入力するキーボード及びマウス等の入力装置２６と、を備えている。通信部２３は、ケーブルに接続されたデータ測定ユニット４０と情報の送受信を行うインターフェイスである。記憶部２４には、角部１１ａに存在する第２部材１２の標準の存在量に基づいて経験的に定められる基準エコー高さ３５や、第２部材１２に不良が発生したときに得られるエコー高さに経験的に定められ、基準エコー高さ３５より高いエコー高さとして定められている不良判定エコー高さ３６などが記憶されている。
【００３０】
コントローラ２２は、図示しないＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサーとして構成されており、起動プログラムなどを記憶したフラッシュメモリーと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、を備えている。このコントローラ２２は、機能ブロックとして、情報取得部３２と、充填量判定部３３と、不良判定部３４とを備えている。情報取得部３２は、超音波生成部４１からエコー高さを取得する機能を有している。充填量判定部３３は、基準エコー高さ３５よりも、取得したエコー高さが低いか否かに基づいて第２部材１２の充填量が少ないか否かを判定する機能を有している。不良判定部３４は、不良判定エコー高さ３６よりも取得したエコー高さが高いか否かに基づいて第２部材１２に不良が発生しているか否かを判定する機能を有している。なお、不良には、例えば、クラックの存在や、第２部材の未充填、気泡の存在などが含まれる。
【００３１】
このデータ処理ユニット２１は、ディスプレイ２５に表示されたカーソル等をユーザーが入力装置２６を介して入力操作するとその入力操作に応じた動作を実行する機能を有する。コントローラ２２は、通信部２３や記憶部２４、ディスプレイ２５、入力装置２６などにバス２８によって電気的に接続されている。このデータ処理ユニット２１は、インストールされたプログラムによりデータ測定ユニット４０に対して測定の実行を指令したり被測定部材１０の評価結果の情報を表示したりする。コントローラ２２は、通信部２３を介してデータ測定ユニット４０へ指令信号を出力したり、ディスプレイ２５に表示データを出力したりする。また、このコントローラ２２は、データ測定ユニット４０から通信部２３を介して情報を入力したり、入力装置２６から信号を入力したりする。
【００３２】
データ測定ユニット４０は、超音波を生成する超音波生成部４１と、超音波を入射し反射波を受信する探触子４２と、探触子４２を被測定部材に接触させる測定部追従装置５０と、筒状の被測定部材１０を回転させる測定物回転装置６０とを備えている。超音波生成部４１は、測定物回転装置６０に付属されているエンコーダから得られるトリガ信号により超音波を入射、受信する。超音波生成部４１は、受信で得られる電圧が微弱であるため、増幅した電圧信号を情報取得部３２へ出力する。探触子４２は、超音波のパルスを所定の傾斜角で被測定部材１０に超音波を入射し被測定部材１０から反射された反射波を受信するよう構成されている。探触子４２と被測定部材１０の間には超音波を効率良く伝達させるため図示しない接触媒質が充填されている。傾斜角は、第１部材１１の形状と材質により最適な値を選定するものとすればよい。なお、探触子４２は、被測定部材１０に対して垂直に超音波を入射し被測定部材１０から反射された反射波を受信するものとしても、同様に第２部材１２の充填量を評価することができる。また、超音波は、２０ｋＨｚ〜２０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲で測定対象に応じて最適なものを選択すればよい。接触媒質としては、例えば、水、マシン油、グリセリン、グリセリンペースト、水ガラス、でん粉のり、シリコンオイル、アルコール等が挙げられる。これらのうち、被測定部材の形状、経済性に応じて最適なものを選択すればよい。また、探触子４２は、角部１１ａへ超音波をフォーカス入射するよう設定されている。
【００３３】
ここで、探触子４２と角部１１ａとの関係について説明する。図３（ａ）に示すように、角部１１ａが曲面Ｒを有する場合、角部１１ａへ入射する超音波ビームの幅Ｌは、角部１１ａの曲面部分の幅Ａと同等か、それよりも大きいことが好ましい。あるいは、図３（ｂ）に示すように、角部１１ａが面取り面を有する場合、角部１１ａへ入射する超音波ビームの幅Ｌは、角部１１ａの面取り面の幅Ａと同等か、それよりも大きいことが好ましい。こうすれば、角部の全体に超音波を入射することができるため、測定をより確実に行うことができ、第２部材１２の充填量の変化をより適切に捉えることができる。この角部１１ａへ入射する超音波ビームの幅Ｌは、角部の曲面Ｒ又はＣ面の幅Ａの０．５倍以上３倍以下の範囲であることが好ましく、０．８倍以上１．２倍以下の範囲であることがより好ましい。
【００３４】
測定部追従装置５０は、被測定部材１０を測定物回転装置６０により軸回転させながら円周状に形成された第２部材１２に対して、超音波を入射及び反射波を受信する際に、被測定部材１０の上面と探触子４２の下面とを追従させる機構として構成されている。図４は、測定部追従装置５０の概念図である。例えば、図４（ａ）に示すように、被測定部材１０が筒形状同士の接合である場合や、図４（ｂ）に示すように、筒形状の部材と座グリのある蓋部材との接合である場合には、図４（ｄ）に示すように、探触子４２を被測定部材１０の外周部に合わせるような機構としてもよい。また、図４（ｃ）に示すように、筒形状の部材と突起部及び座グリのある蓋部材との接合である場合には、図４（ｅ）に示すように突起に沿って探触子４２を被測定部材１０に合わせるような機構としてもよい。
【００３５】
次に、こうして構成された本実施形態の評価装置２０の動作、特に、被測定部材１０の第２部材１２の充填量及び不良の有無を評価する処理について説明する。図５は、コントローラ２２が実行する充填量不良評価処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、作業者は、被測定部材である被測定部材１０を測定物回転装置６０にセットすると共に、被測定部材１０の上面に測定部追従装置５０をセットする。そして、作業者は、データ処理ユニット２１を操作し、記憶部２４に記憶された充填量不良評価処理ルーチンを実行させる。このルーチンは、情報取得部３２、充填量判定部３３及び不良判定部３４の機能を利用して実行されるものとする。
【００３６】
このルーチンが開始されると、データ処理ユニット２１のコントローラ２２は、円筒型の被測定部材の測定処理を実行させる（ステップＳ１００）。この測定処理では、測定物回転装置６０により被測定部材１０を低速で回転させながら、探触子４２から第１部材１１の角部１１ａ及び第２部材１２に向かって超音波を入射し、探触子４２により反射波を受信する処理を繰り返し実行する。この測定は、例えば、被測定部材１０を所定数（例えば３周）、回転させて行うものとしてもよい。また、測定間隔は、被測定部材１０の上面から見てリング状に形成されている第２部材１２の測定したい範囲に応じて任意の間隔に設定することができる。このとき、探触子４２へ入力したエコー高さは、図示しないバッファに格納されるものとする。次に、上記測所定数回転させて得られたエコー高さを取得し（ステップＳ１１０）、円周状に形成されている第２部材１２を走査した領域を抽出する（ステップＳ１２０）。領域の抽出は、例えば、１周３６０°のうち、所定角度ごとの領域（例えば１０°ごとの領域）として抽出するものとしてもよい。エコー高さは測定点ごとにばらつきがある場合があることから、ここでは、複数の測定点を含む領域単位で、第２部材１２の充填量や不良の有無の判定を行うものとした。
【００３７】
次に、コントローラ２２は、判定対象領域を設定する（ステップＳ１３０）。例えば、上記抽出した領域のうち、０°を含む領域を初期値とし、より大きい角度を含む領域に順に設定していくものとしてもよい。判定対象領域を設定すると、この判定対象領域に含まれるエコー高さが基準エコー高さ３５よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１４０）。判定対象領域のエコー高さは、例えば、その領域の平均値としてもよい。この判定対象領域のエコー高さが基準エコー高さ３５よりも低いときには、判定対象領域を第２部材１２の充填量が少ない領域とし、図示しないＲＡＭに記憶する（ステップＳ１５０）。一方、ステップＳ１４０でこの判定対象領域のエコー高さが基準エコー高さ３５以上であるときには、この判定対象領域のエコー高さが不良判定エコー高さ３６よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１６０）。この判定対象領域のエコー高さが不良判定エコー高さ３６よりも高いときには、この判定対象領域を不良の発生領域としてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１７０）。一方、ステップＳ１６０で、この判定対象領域のエコー高さが不良判定エコー高さ３６以下であるときには、判定対象領域を正常領域としてＲＡＭに記憶する（ステップＳ１８０）。
【００３８】
ステップＳ１５０、Ｓ１７０及びＳ１８０のあと、コントローラ２２は、全領域に対してステップＳ１５０〜Ｓ１８０の判定を行ったか否かを判定し（ステップＳ１９０）、全領域を判定していないときには、ステップＳ１３０以降の処理を実行する。即ち、次の判定対象領域を設定し、この領域のエコー高さが基準エコー高さ３５よりも低いか、不良判定エコー高さ３６よりも高いかについての判定を行う。そして、ステップＳ１９０で全領域を判定したときには、判定結果を評価結果として出力し（ステップＳ２００）、このルーチンを終了する。
【００３９】
図６は、充填量不良評価の測定結果の一例を示す概念図である。図６に示すように、被測定部材１０の円周の第２部材１２において、正常領域、不良領域、及び第２部材１２の充填量が少ない領域が切り分けられるので、各領域の範囲などに基づいて、この被測定部材１０の耐久性について評価をすることができる。ここで、曲面又は面取り面を有する角部１１ａでの第２部材１２の存在量（充填量）を評価可能である理由について考察する。図７は、第１部材１１（第１部材）の角部１１ａでの超音波の入射波及び反射波の概要を示す説明図であり、図７（ａ）が第２部材１２の充填量が正常である図、図７（ｂ）が第２部材１２の充填量が少ない図である。図７（ａ）に示すように、第２部材１２が角部１１ａに十分存在する場合は、探触子４２から角部１１ａ側へ入射された超音波は、第１部材１１、角部１１ａを介して第２部材１２に達し、第２部材１２の下面で反射した反射波が角部１１ａ、第１部材１１を介して探触子４２に受信される。このとき、反射波の散乱は少なく、比較的強い強度で反射波が受信される。一方、図７（ｂ）に示すように、第２部材１２が角部１１ａに少なく存在する場合は、入射波が角部１１ａで散乱することが考えられ、結果としてエコー高さが低下するものと推察される。このエコー高さの低下を利用して角部１１ａに存在する第２部材１２の量を把握することができるのである。なお、角部１１ａが曲面又は面取り面を有していない場合、例えば、直角に形成されている場合は、より強いエコーが得られる。
【００４０】
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の情報取得部３２が本発明の取得部に相当し、充填量判定部３３及び不良判定部３４が判定部に相当し、超音波生成部４１が生成部に相当し、探触子４２が探触子に相当し、被測定部材１０が被測定部材に相当する。なお、本実施形態では、評価装置２０の動作を説明することにより本発明の評価方法の一例も明らかにしている。
【００４１】
以上説明した評価装置２０によれば、曲面又は面取り面を有する角部１１ａが形成されている第１部材１１（第１部材）とこの角部１１ａに形成された第２部材１２（第２部材）とを有する被測定部材１０（被測定部材）の第２部材１２の存在量を評価する。部材の形成されていない曲面又は面取り面を有する角部１１ａに超音波を入射させると、この曲面又は面取り面で超音波が散乱しエコー高さは小さくなる。一方、部材の形成されている曲面又は面取り面を有する角部１１ａに超音波を入射させると、部材の存在により超音波の散乱が小さくなりエコー高さは大きくなる。この特異的な性質を利用することにより、反射波の強度によって、曲面又は面取り面を有する角部に形成されている第２部材の量を評価することができる。
【００４２】
また、セラミックス製の第１部材１１とセラミックス製の第３部材１３との間にガラス製の第２部材１２が充填されているが、セラミックスとガラスとは、音響インピーダンスの差が良好であり、第２部材１２の充填量を判定しやすく好ましい。また、セラミックス部材とセラミックス部材とをガラス製の接合部で接合した場合、この接合部の充填量が不足すると、応力集中によりクラックが生じ易くなる場合がある。セラミックスやガラスは脆性材料であることから、クラックが生じると急速に伸展し、破壊などに至るおそれがある。例えば、円筒のセラミックス容器の内部にガラス製の接合部を有する構造では、製造したあとガラスの充填量については検査できず、従来は、製造条件の最適化などにより充填量をコントロールするしか方法がなかった。本発明の評価方法によれば、非破壊で、製造後の接合部の充填量評価をより簡便に行うことができる。更に、被測定部材１０は筒状の部材であるため、筒状の部材に１周形成されている第２部材の存在量を非破壊で評価することができる。更にまた、不良判定エコー高さ３６よりも取得したエコー高さが高いか否かに基づいて第２部材１２に不良が発生しているか否かを判定するため、取得したエコー高さを利用し、第２部材の存在量に加えて、不良の有無についても評価することができる。そして、角部１１ａへ超音波をフォーカス入射して反射したエコー高さを取得するため、フォーカス入射を用いてより適正に第２部材１２の存在量を評価することができる。そしてまた、筒状の部材のシール部材の存在量を評価することができるため、筒状の部材の性能を評価する上で本発明を適用する意義が高い。
【００４３】
また、測定部追従装置５０及び測定物回転装置６０を用いることにより、リング状に形成された第２部材１２の全範囲について、迅速に且つより確実に第２部材１２の充填量及び不良の有無などについて評価することができる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００４５】
例えば、上述した実施形態では、第１部材１１と第３部材１３との間に充填された第２部材１２の充填量を評価するものとして説明したが、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材に形成された第２部材の存在量を評価するものとすれば、特にこれに限定されず、例えば、第３部材がないものとしてもよい。即ち、第１の音響インピーダンスを有する第１部材の角部を経て第２の音響インピーダンスを有する第２部材へ超音波を入射し、第３の音響インピーダンスを有する領域（空気でも物質でもよい。）を経て反射波が探触子４２に入力されるものとすればよい。このとき、第１の音響インピーダンスと第２の音響インピーダンスとの差が比較的大きく、且つ第２の音響インピーダンスと第３の音響インピーダンスとの差が比較的大きいことが、エコー高さが全体として高くなり、測定誤差の低減の観点からも好ましい。
【００４６】
上述した実施形態では、基準エコー高さ３５や不良判定エコー高さ３６は、経験的に予め求めてあるものとして説明したが、特にこれに限定されない。例えば、個々の被測定部材１０によって、超音波の感度が異なることも考慮し、測定データから基準エコー高さ３５や不良判定エコー高さ３６を求めるものとしてもよい。図８は、別の充填量不良評価処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。ここでは、上述した充填量不良評価処理ルーチンで説明したステップと同様のステップについては、同じステップ番号を付し、その説明を省略する。図８のルーチンを開始すると、データ処理ユニット２１のコントローラ２２は、ステップＳ１００で被測定部材の測定処理を実行させ、ステップＳ１１０でエコー高さを取得する。次に、取得したエコー高さのうち、安定的な値が得られている１以上の安定領域を全測定領域から抽出する（ステップＳ３００）。この安定領域の抽出は、例えば、全体の平均値などを考慮してもよいし、明らかに不良が発生しているエコー高さの領域を除く処理を行うものとしてもよい。続いて、抽出した安定領域のエコー高さの値に基づいて基準エコー高さを設定する（ステップＳ３１０）。例えば、基準エコー高さは、抽出した安定領域の最小値としてもよいし、抽出した安定領域の平均値としてもよいし、抽出した安定領域の最大値としてもよいし、最小値や平均値、最大値に所定のマージンを加減するものとしてもよい。このとき、設定した基準エコー高さに基づいて不良判定エコー高さも設定するものとしてもよい。例えば、図６に示すエコー高さが得られた場合、最も安定的な値が得られている１以上の領域を全測定領域から抽出し、この領域のエコー高さに基づいて基準エコー高さを設定することができる。同様に不良判定エコー高さも取得したエコー高さに基づいて定めることができる。そして、ステップＳ１２０〜Ｓ２００の処理を行うことにより、第２部材１２の正常領域、充填量の少ない領域、不良領域などを評価する。こうしても、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材に形成された第２部材の存在量を評価することができる。
【００４７】
上述した実施形態では、セラミックス製の第１部材とセラミックス製の第３部材との間にガラス製の第２部材が充填されているものとして説明したが、材質は、特にこれに限定されず、例えば、金属、ガラス、セラミックス、樹脂などのうちいずれか１以上としてもよい。こうしても、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材に形成された第２部材の存在量を評価することができる。
【００４８】
上述した実施形態では、被測定部材は、筒状の被測定部材１０とし、筒状の被測定部材の第２部材１２の数周分のエコー高さを取得するものとしたが、特にこれに限定されない。また、筒状の１周分のエコー高さを取得するものとしたが、１周分取得しなくてもよいし、２以上の任意のｎ周分のエコー高さを取得するものとしてもよい。あるいは、筒状でなく、例えば、平板状など他の形状としてもよい。
【００４９】
上述した実施形態では、探触子４２に入力したエコー高さと不良判定エコー高さ３６とに基づいて不良の発生の有無を評価するものとしたが、この処理を省略してもよい。こうしても、曲面又は面取り面を有する角部が形成されている第１部材に形成された第２部材の存在量を評価することはできる。
【００５０】
上述した実施形態では、被測定部材１０の上面により適正に接触させる測定部追従装置５０や被測定部材１０を回転する測定物回転装置６０などを用いるものとして説明したが、超音波生成部４１や探触子４２を有するものとすれば、これらを省略するものとしてもよい。更に、データ測定ユニット４０から測定結果を取得するものとすれば、データ測定ユニット４０を省略してデータ処理ユニット２１で評価装置を構成するものとしてもよい。
【００５１】
上述した実施形態では、判定対象領域を抽出し、判定対象領域ごとに第２部材１２の充填量が少ない領域、不良が発生した領域及び正常領域として判定したが、特にこれに限定されず、領域ごと以外に、例えば測定点ごとに評価を行うものとしてもよい。
【００５２】
上述した実施形態では、基準エコー高さよりも低いか否かに基づき第２部材１２の存在量が少ないか否かを判定したが、特にこれに限定されず、例えば、探触子４２に入力したエコー高さに応じて第２部材１２の存在量を具体的に求めるものとしてもよい。図９は、第２部材の存在量とエコー高さとの関係の説明図である。例えば、図９に示すように、第２部材の存在量と探触子で測定したエコー高さの関係を予め実験により求めておき、被測定部材１０を探触子４２で測定したときに、測定したエコー高さに応じた第２部材の存在量をこの関係図を用いて求めるものとしてもよい。こうすれば、第２部材の具体的な存在量が明確になるため、第２部材の存在量が標準の存在量に比してどの程度多いかあるいは少ないかの情報についてまで、より詳しく得ることができる。
【００５３】
上述した実施形態では、評価装置２０として説明したが、特にこれに限定されず。例えば、評価方法としてもよいし、この評価方法を実行するプログラムとしてもよい。
【実施例】
【００５４】
以下には、評価装置２０を具体的に作製した例を実施例として説明する。
【００５５】
図１，４に示す評価装置を作製した。図２に示す筒状の部材である被測定部材の評価用として、探触子が接触する接触面が水平でなくとも安定して探触子が被測定部材の測定部位に接触することができる測定部追従装置を作製すると共に、この被測定部材を安定して回転可能な測定物回転装置を作製した。また、高速ＡＤボードを用いたデータ取込回路及び、解析ソフトを開発した。これにより、従来、被測定部材の１周について、測定点約２０点の処理に２時間を要していたものが、被測定部材の１周について、測定点５０００点の処理が７分でできるようになった。
【００５６】
次に、筒状の部材であり、角部の曲面の半径（曲面の幅Ａ）が０．３ｍｍである被測定部材の測定を行った。測定条件は以下の通りである。探触子は、中心周波数２０ＭＨｚで斜角焦点型ポリマー探触子を使用した。ここでは、垂直方向に対して３．５°の傾斜をもって超音波を入射し、超音波ビームの幅Ｌが０．６ｍｍである探触子を用いた。超音波の入射、反射波の入力は、４５０Ｖパルス波を発信可能なパルサーレシーバを使用し、一探触子法により超音波を送受信した。接触媒質は、伝達効率のよいグリセリンペーストを使用した。受信波形をＰＣに取り込み、作製したソフトで測定部位のエコー高さを評価した。また、測定部位の断面の顕微鏡観察を行い、反射波の強度とシール部材の充填量との関係を検討した。顕微鏡観察によりシール部材の充填量が正常である部位では、測定全体から見て標準的なエコー高さが得られた。これに対し、正常な部位に比して充填量が少ない部位では、正常な部位に比してエコー高さが減少することがわかった。この結果は、曲面等を有さない直角又は鋭角な角部を有する場合の挙動とは異なるものである。これについては、図７に示したとおり、曲面を有する角部にシール部材が存在しない場合は、超音波の散乱が起き、曲面を有する角部にシール部材が存在する場合に比して、エコー高さが低下するものと推察された。一方、シール部材に不良が生じている部位では、従来と同様、極めて高いエコー高さが得られた。したがって、エコー高さが標準より微減した領域では、角部に存在するシール部材は量が少ないことがわかり、エコー高さが極めて大きい領域では、不良が発生しており、これらを非破壊で切り分けることができることがわかった。この評価を被測定部材の製造時に行うものとすると、製造時に耐久性を評価することができ、被測定部材の継続使用時に行うものとすると、被測定部材の耐久性の経時変化を評価することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は２つの部材のうち１つの部材の存在量を評価する技術分野に利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  被測定部材、１１  第１部材、１１ａ  角部、１２  第２部材、１３  第３部材、２０  評価装置、２１  データ処理ユニット、２２  コントローラ、２３  通信部、２４  記憶部、２５  ディスプレイ、２６  入力装置、３２  情報取得部、３３  充填量判定部、３４  不良判定部、３５  基準エコー高さ、３６  不良判定エコー高さ、４０  データ測定ユニット、４１  超音波生成部、４２  探触子、５０  測定部追従装置、６０  測定物回転装置。
【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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