(57)【要約】【課題】  測定対象物が複雑な形状を有していても、測定対象物に対するＸ線の入射角度を精度よく設定値にする。【解決手段】  測定対象物ＯＢの測定箇所に水準器ＬＶまたは水準器ＬＨを吸着させて、測定対象物ＯＢの姿勢を調整することにより、測定対象物ＯＢの測定箇所が水平になるようにする。その後、測定箇所にＸ線の光軸の重力方向に対する角度を精度よく調整できる、又はＸ線の光軸の重力方向に対する角度が設定値に固定されているＸ線回折測定装置から、Ｘ線を出射し、発生したＸ線の回折光を受光することで回折環を撮像する。【選択図】図７
2015222235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象とする測定対象物を載置するステージと
前記ステージの傾斜角度を任意の角度にするステージ姿勢変更機構と、
前記測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、
前記Ｘ線出射器から前記測定対象物に向けてＸ線を照射して、前記測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直な撮像平面にて受光し、前記撮像平面に前記Ｘ線の回折光の像である回折環を形成する回折環形成手段とを備えたＸ線回折測定システムを用いたＸ線回折測定方法において、
前記測定対象物の測定箇所に、長尺部と、長尺部の先端にある別物体に吸着可能な平面部と、前記平面部が重力方向に対し垂直であるとき水平であることを示す表示部とを備える水準器を、前記平面部を吸着させることで取り付ける水準器取付ステップと、
前記ステージ姿勢変更機構を操作して、前記水準器の表示部が水平を示すように前記ステージの傾斜角度を調整する測定対象物姿勢調整ステップと、
前記回折環形成手段により回折環を形成する回折環形成ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線回折測定方法において、
前記回折測定システムは、
前記Ｘ線出射器及び撮像平面に対する前記ステージの位置を任意の位置にするステージ位置変更機構と、
前記Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器を備え、
前記回折環形成ステップの前に、前記可視光出射器から可視光を出射し、前記ステージ位置変更機構を操作して前記測定対象物における可視光の照射点が測定箇所になるように前記ステージの位置を調整する測定対象物位置調整ステップを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線回折測定装方法において、
前記回折測定システムは、
前記可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び前記結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、前記撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、
前記カメラから出力される撮像信号を入力して、前記撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における前記可視光の照射点から前記回折環が形成される面までの距離が所定距離であるとき、前記撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、前記撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備え、
前記測定対象物位置調整ステップは、さらに前記表示器に表示される前記可視光の照射点が前記照射点基準位置と合致するようにも調整することを特徴とするＸ線回折測定方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のＸ線回折測定方法において、
前記Ｘ線回折測定システムは、
少なくとも前記Ｘ線出射器と前記撮像平面とを含む筐体と、
前記筐体に連結され、前記筐体の姿勢を任意の姿勢にする筐体姿勢変化機構と、
前記筐体にセットされ、前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸の重力方向に対する角度を計算可能な角度を検出する傾き検出手段とを備え、
前記回折環形成ステップの前に、
前記筐体姿勢変化機構を操作することにより前記筐体の重力方向に垂直な方向周りの姿勢を調整する筐体姿勢調整ステップと、
前記傾き検出手段が検出する角度を基にして前記Ｘ線出射器から出射されるＸ線の測定対象物に対する入射角を取得する入射角取得ステップとを行うことを特徴とするＸ線回折測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にＸ線を照射して測定対象物で回折したＸ線によりＸ線回折環を形成するＸ線回折測定において、測定対象物に対するＸ線の入射角、Ｘ線の照射位置およびＸ線の照射点からＸ線回折環形成平面までの距離を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に示されるように測定対象物に所定の角度でＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線により感光性を有するイメージングプレートの表面にＸ線回折環（以下、回折環という）を形成し、形成された回折環にレーザ光を走査しながら照射して回折環の形状を読取り、読取った回折環の形状からｃｏｓα法による分析を行って測定対象物の残留応力を測定するＸ線回折測定装置が知られている。この回折環の形状を用いたｃｏｓα法による残留応力の計算方法は、例えば以下の特許文献２に示されており、残留応力を計算するには回折環の形状の他に、格子面間隔等の既知のパラメーター、Ｘ線の照射点からイメージングプレート（回折環形成平面）までの距離Ｌ、及びＸ線の測定対象物に対する入射角ψが必要である。測定対象物が直方体形状であれば、特許文献１に示されるように、Ｘ線の光軸の測定対象物を載置するステージ平面に対する角度が、常に設定値になるようにＸ線回折測定装置を構成し、距離Ｌが設定値になるときの測定対象物表面の高さを予め求めておけば、距離Ｌ及び入射角ψとも設定値にすることができる。すなわち、ステージ平面をその法線方向に移動させ、測定対象物表面の高さが設定した高さになるよう調整すれば、距離Ｌ及び入射角ψは設定値にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４１３０８号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、測定対象物がギヤのように複雑な形状を有する場合は、入射角度ψを設定値通りにすることは困難である。また、精度よく測定対象物の意図した箇所にＸ線が照射されるよう測定対象物の位置を調整することや、距離Ｌを精度よく設定値にすることも困難である。
【０００５】
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、測定対象物にＸ線を照射して、測定対象物で回折したＸ線により回折環を形成するＸ線回折測定において、測定対象物が複雑な形状を有していても、測定対象物に対するＸ線の入射角度を精度よく設定値にすることができる方法を提供することにある。さらに、測定対象物におけるＸ線の照射位置を精度よく意図した位置にすることができる方法、および測定対象物におけるＸ線の照射点から回折環形成平面までの距離を精度よく設定値にする方法を提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、対象とする測定対象物を載置するステージと、ステージの傾斜角度を任意の角度にするステージ姿勢変更機構と、測定対象物に向けてＸ線を出射するＸ線出射器と、Ｘ線出射器から測定対象物に向けてＸ線を照射して、測定対象物にて発生したＸ線の回折光を、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸に対して垂直な撮像平面にて受光し、撮像平面にＸ線の回折光の像である回折環を形成する回折環形成手段とを備えたＸ線回折測定システムを用いたＸ線回折測定方法において、測定対象物の測定箇所に、長尺部と、長尺部の先端にある別物体に吸着可能な平面部と、平面部が重力方向に対し垂直であるとき水平であることを示す表示部とを備える水準器を、平面部を吸着させることで取り付ける水準器取付ステップと、ステージ姿勢変更機構を操作して、水準器の表示部が水平を示すようにステージの傾斜角度を調整する測定対象物姿勢調整ステップと、回折環形成手段により回折環を形成する回折環形成ステップとを行うことにある。
【０００７】
これによれば、測定対象物姿勢調整ステップにより測定対象物の測定箇所を重力方向に対し垂直、即ち水平にすることができるので、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸の重力方向に対する角度が適切な角度になるよう調整できれば、又は適切な角度になるよう固定されていれば、Ｘ線の入射角度を精度よく設定値にすることができる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、回折測定システムは、Ｘ線出射器及び撮像平面に対するステージの位置を任意の位置にするステージ位置変更機構と、Ｘ線出射器からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器から出射されるＸ線と光軸を同一にした平行光である可視光を測定対象物に出射する可視光出射器を備え、回折環形成ステップの前に、可視光出射器から可視光を出射し、ステージ位置変更機構を操作して測定対象物における可視光の照射点が測定箇所になるようにステージの位置を調整する測定対象物位置調整ステップを行うことにある。
【０００９】
これによれば、測定対象物位置調整ステップにより可視光の照射点を測定箇所になるようステージの位置を調整することで、測定対象物におけるＸ線の照射位置を精度よく意図した位置にすることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、回折測定システムは、可視光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ、及び結像レンズによって結像された画像を撮像する撮像器を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示器であって、測定対象物における可視光の照射点から回折環が形成される面までの距離が所定距離であるとき、撮像器によって撮像される照射点の画像上の位置を照射点基準位置として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示器とを備え、測定対象物位置調整ステップは、さらに表示器に表示される可視光の照射点が照射点基準位置と合致するようにも調整することにある。
【００１１】
これによれば、測定対象物位置調整ステップにより可視光の照射点を測定箇所になるよう調整することに加え、表示器に表示される可視光の照射点が照射点基準位置と合致するように調整することで、測定対象物におけるＸ線の照射点から撮像平面（回折環形成平面）までの距離を精度よく設定値にすることができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、Ｘ線回折測定システムは、少なくともＸ線出射器と撮像平面とを含む筐体と、筐体に連結され、筐体の姿勢を任意の姿勢にする筐体姿勢変化機構と、筐体にセットされ、Ｘ線出射器から出射されるＸ線の光軸の重力方向に対する角度を計算可能な角度を検出する傾き検出手段とを備え、回折環形成ステップの前に、筐体姿勢変化機構を操作することにより筐体の重力方向に垂直な方向周りの姿勢を調整する筐体姿勢調整ステップと、傾き検出手段が検出する角度を基にしてＸ線出射器から出射されるＸ線の測定対象物に対する入射角を取得する入射角取得ステップとを行うことにある。
【００１３】
これによれば、入射角取得ステップにより取得される入射角が設定値になるまで、筐体姿勢調整ステップによりＸ線出射器および撮像平面が含まれる筐体の姿勢を調整すれば、Ｘ線の入射角度を精度よく設定値にすることができる。よって、Ｘ線の入射角度の設定値を様々な値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施において用いられるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの全体概略図である。
【図２】図１のＸ線回折測定装置の拡大図である。
【図３】図２のＸ線回折測定装置におけるＸ線が通過する部分を拡大して示す部分断面図である。
【図４】図３のプレート部分の拡大斜視図である。
【図５】Ｘ線回折測定システムを用いて測定対象物の残留応力の測定を行うときの工程図である。
【図６】水準器を上方向と横方向から見た外観図である。
【図７】図６の水準器を用いて測定対象物の姿勢を調整する様子を示した図である。
【図８】（Ａ）はステージのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置調整を説明するための図であり、（Ｂ）は前記位置調整時の撮像画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態において用いられるＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムの構成について図１乃至図４を用いて説明する。このＸ線回折測定システムは、測定対象物ＯＢの残留応力を測定及び評価するために、Ｘ線を測定対象物ＯＢに照射するとともに、Ｘ線の照射によって測定対象物ＯＢからの出射される回折Ｘ線により形成される回折環の形状を検出する。Ｘ線回折測定装置はアーム式移動装置の先端に連結され、測定対象物ＯＢに対して位置と姿勢を調整できる。測定対象物ＯＢをセットする装置は、アーム機構、３軸方向の移動機構、及び２軸周りの傾斜機構を備え、測定対象物ＯＢの測定箇所を水平にするとともに、Ｘ線回折測定装置に対する測定対象物ＯＢの位置を調整できるようになっている。なお、本実施形態では、測定対象物ＯＢは鉄製のギヤである。
【００１６】
Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線を出射するＸ線出射器１０、回折Ｘ線による回折環が形成されるイメージングプレート１５を取り付けるためのテーブル１６と、テーブル１６を回転及び移動させるテーブル駆動機構２０と、イメージングプレート１５に形成された回折環の形状を測定するためのレーザ検出装置３０と、これらのＸ線出射器１０、イメージングプレート１５、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０を収容する筐体５０とを備えている。そして、Ｘ線回折測定システムは、前記Ｘ線回折測定装置とともに、測定対象物ＯＢがセットされる対象物セット装置６０、コンピュータ装置９０及び高電圧電源９５を備えている。また、筐体５０内には、Ｘ線出射器１０、テーブル１６、テーブル駆動機構２０及びレーザ検出装置３０に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図１において筐体５０外に示された２点鎖線で示された各種回路は、筐体５０内の２点鎖線内に納められている。なお、図１及び図２においては、回路基板、電線、固定具、空冷ファンなどは省略されている。
【００１７】
筐体５０は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁５０ａ、前面壁５０ｂ、後面壁５０ｅ、上面壁５０ｆ、側面壁（図示せず）、及び底面壁５０ａと前面壁５０ｂの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁５０ｃと繋ぎ壁５０ｄを有するように形成されている。切欠き部壁５０ｃは底面壁５０ａに垂直な平板と平行な平板とからなり、繋ぎ壁５０ｄは側面壁と垂直であり底面壁５０ａと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば３０〜４５度である。側面壁の１つには、支持アーム５１に接続される接続部（図示せず）が設けられており、接続部は図１及び図２の紙面の垂直周りに回転可能になっている。支持アーム５１は、図示されていないアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、筐体５０（Ｘ線回折測定装置）を任意の位置と姿勢にすることができる。これにより、測定対象物ＯＢに対して筐体５０（Ｘ線回折測定装置）の位置と姿勢を調整することができる。
【００１８】
対象物セット装置６０は、いわゆるゴニオメータで構成されており、ステージ６１を、図１及び図２のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ移動させるとともに、図示Ｘ軸及びＹ軸周りに回動（傾斜）させるものである。ステージ６１の上面の角近傍にはアーム機構６９の一端が固定されており、アーム機構６９のもう一端は正方形状の面を有する固定プレートＰＬに固定されており、固定プレートＰＬのアーム機構６９が固定された面とは反対側の面は磁石からできている。よって、図１及び図２に示すように、測定対象物ＯＢが鉄やステンレスからなるものであれば、固定プレートＰＬの面に吸着させることにより、測定対象物ＯＢを対象物セット装置６０にセットすることができる。アーム機構６９は複数の関節を有しており、固定プレートＰＬ、即ちセットした測定対象物ＯＢの位置と姿勢をおおまかに調整することができる。また、対象物セット装置６０は、設置面上に載置された平板状に形成された設置プレート６２上に、高さ調整機構６３、第１乃至第５プレート６４〜６８及びステージ６１がそれぞれ下から上に順に載置されている。高さ調整機構６３は、操作子６３ａを有し、操作子６３ａの回動操作により第１プレート６４を設置プレート６２に対して上下動（すなわちＺ軸方向に移動）させて、設置プレート６２と第１プレート６４間の垂直距離を変更することにより第１プレート６４の高さすなわちステージ６１の高さを変更する。
【００１９】
第２プレート６５には操作子６５ａが組み付けられており、操作子６５ａの回動操作により、図示しない機構を介して第３プレート６６が第２プレート６５に対してＹ軸周りに回動されて、第３プレート６６の第２プレート６５に対するＹ軸周りの傾斜角すなわちステージ６１のＹ軸周りの傾斜角が変更される。第３プレート６６には操作子６６ａが組み付けられており、操作子６６ａの回動操作により、図示しない機構を介して第４プレート６７が第３プレート６６に対してＸ軸周りに回動されて、第４プレート６７の第３プレート６６に対するＸ軸周りの傾斜角すなわちステージ６１のＸ軸周りの傾斜角が変更される。第４プレート６７には操作子６７ａが組み付けられており、操作子６７ａの回動操作により、図示しない機構を介して第５プレート６８が第４プレート６７に対してＸ軸方向に移動されて、第５プレート６８の第４プレート６７に対するＸ軸方向の位置すなわちステージ６１のＸ軸方向の位置が変更される。第５プレート６８には操作子６８ａが組み付けられており、操作子６８ａの回動操作により、図示しない機構を介してステージ６１が第５プレート６８に対してＹ軸方向に移動されて、ステージ６１の第５プレート６８に対するＹ軸方向の位置すなわちステージ６１のＹ軸方向の位置が変更される。即ち、対象物セット装置６０は、アーム機構６９により測定対象物ＯＢの位置と姿勢をおおまかに調整でき、操作子６５ａ〜６８ａにより測定対象物ＯＢの位置と姿勢を微調整できるものである。なお、本発明のステージ移動機構は、Ｘ線回折測定装置に対して測定対象物ＯＢの位置を変更できる機構であるため、対象物セット装置６０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への移動機構に加えて、アーム式移動装置の移動機構も指すものである。
【００２０】
Ｘ線出射器１０は、長尺状に形成され、筐体５０内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体５０に固定されており、高電圧電源９５からの高電圧の供給を受け、Ｘ線制御回路７１により制御されて、Ｘ線を図１の下方に向けて出射する。筐体５０の側面壁は出射されるＸ線の光軸に対して略平行で、底面壁５０ａは出射されるＸ線の光軸に対して略垂直になっている。よって、底面壁５０ａを測定対象物ＯＢの表面と平行にすると、出射されるＸ線は測定対象物ＯＢの表面に対して垂直になる。また、繋ぎ壁５０ｄを測定対象物ＯＢの表面と平行にすると、出射されるＸ線は測定対象物ＯＢの表面の法線に対して繋ぎ壁５０ｄと底面壁５０ａとが成す角度（例えば３０〜４５度）になる。
【００２１】
Ｘ線制御回路７１は、後述するコンピュータ装置９０を構成するコントローラ９１によって制御され、Ｘ線出射器１０から一定の強度のＸ線が出射されるように、Ｘ線出射器１０に高電圧電源９５から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、Ｘ線出射器１０は、図示しない冷却装置を備えていて、Ｘ線制御回路７１は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。これにより、Ｘ線出射器１０の温度が一定に保たれる。
【００２２】
テーブル駆動機構２０は、Ｘ線出射器１０の下方にて、移動ステージ２１を備えている。移動ステージ２１は、フィードモータ２２及びスクリューロッド２３により、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸と測定対象物ＯＢの法線とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動可能となっている。フィードモータ２２は、テーブル駆動機構２０内に固定されていて筐体５０に対して移動不能となっている。スクリューロッド２３は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸に垂直な方向に延設されていて、その一端部がフィードモータ２２の出力軸に連結されている。スクリューロッド２３の他端部は、テーブル駆動機構２０内に設けた軸受部２４に回転可能に支持されている。また、移動ステージ２１は、それぞれテーブル駆動機構２０内にて固定された、対向する１対の板状のガイド２５，２５により挟まれていて、スクリューロッド２３の軸線方向に沿って移動可能となっている。すなわち、フィードモータ２２を正転又は逆転駆動すると、フィードモータ２２の回転運動が移動ステージ２１の直線運動に変換される。フィードモータ２２内には、エンコーダ２２ａが組み込まれている。エンコーダ２２ａは、フィードモータ２２が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３へ出力する。
【００２３】
位置検出回路７２及びフィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路７３は、フィードモータ２２を駆動して移動ステージ２１をフィードモータ２２側へ移動させる。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａから出力されるパルス列信号が入力されなくなると、移動ステージ２１が移動限界位置に達したことを表す信号をフィードモータ制御回路７３に出力し、カウント値を「０」に設定する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から移動限界位置に達したことを表す信号を入力すると、フィードモータ２２への駆動信号の出力を停止する。上記の移動限界位置を移動ステージ２１の原点位置とする。したがって、位置検出回路７２は、移動ステージ２１が図１及び図２にて左上方向に移動して移動限界位置に達したとき「０」を表す位置信号を出力し、移動ステージ２１が移動限界位置から右下方向へ移動すると、エンコーダ２２ａからのパルス列信号をカウントし、移動限界位置からの移動距離ｘを表す信号を位置信号として出力する。
【００２４】
フィードモータ制御回路７３は、コントローラ９１から移動ステージ２１の移動先の位置を表す設定値を入力すると、その設定値に応じてフィードモータ２２を正転又は逆転駆動する。位置検出回路７２は、エンコーダ２２ａが出力するパルス信号のパルス数をカウントする。そして、位置検出回路７２は、カウントしたパルス数を用いて移動ステージ２１の現在の位置（移動限界位置からの移動距離ｘ）を計算し、コントローラ９１及びフィードモータ制御回路７３に出力する。フィードモータ制御回路７３は、位置検出回路７２から入力した移動ステージ２１の現在の位置が、コントローラ９１から入力した移動先の位置と一致するまでフィードモータ２２を駆動する。
【００２５】
また、フィードモータ制御回路７３は、移動ステージ２１の移動速度を表す設定値をコントローラ９１から入力する。そして、エンコーダ２２ａから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ２１の移動速度を計算し、前記計算した移動ステージ２１の移動速度がコントローラ９１から入力した移動速度になるようにフィードモータ２２を駆動する。
【００２６】
一対のガイド２５，２５の上端は、板状の上壁２６によって連結されている。上壁２６には、貫通孔２６ａが設けられていて、貫通孔２６ａの中心位置はＸ線出射器１０の出射口１１の中心位置に対向しており、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、出射口１１及び貫通孔２６ａを介してテーブル駆動機構２０内に入射する。
【００２７】
後述するイメージングプレート１５が回折環撮像位置にある状態（図１乃至図３の状態）において、移動ステージ２１の貫通孔２６ａと対向する位置には、図３に拡大して示すように、貫通孔２１ａが形成されている。移動ステージ２１には、出射口１１及び貫通孔２６ａ，２１ａの中心軸線位置を回転中心とする出力軸２７ａを有するスピンドルモータ２７が組み付けられている。出力軸２７ａは、円筒状に形成され、回転中心を中心軸とする断面円形の貫通孔２７ａ１を有する。スピンドルモータ２７の出力軸２７ａと反対側には、貫通孔２７ａ１の中心位置を中心軸線とする貫通孔２７ｂが設けられている。貫通孔２７ｂの内周面上には、貫通孔２７ｂの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材２８が固定されている。
【００２８】
また、スピンドルモータ２７内には、エンコーダ２２ａと同様のエンコーダ２７ｃが組み込まれている。エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５へ出力する。さらに、エンコーダ２７ｃは、スピンドルモータ２７が１回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラ９１及び回転角度検出回路７５に出力する。
【００２９】
スピンドルモータ制御回路７４及び回転角度検出回路７５は、コントローラ９１からの指令により作動開始する。スピンドルモータ制御回路７４は、コントローラ９１から、スピンドルモータ２７の回転速度を表す設定値を入力する。そして、エンコーダ２７ｃから入力したパルス信号の単位時間当たりのパルス数を用いてスピンドルモータ２７の回転速度を計算し、計算した回転速度がコントローラ９１から入力した回転速度（設定値）になるように、駆動信号をスピンドルモータ２７に供給する。回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値を用いてスピンドルモータ２７の回転角度すなわちイメージングプレート１５の回転角度θｐを計算して、コントローラ９１に出力する。そして、回転角度検出回路７５は、エンコーダ２７ｃから出力されたインデックス信号を入力すると、カウント値を「０」に設定する。すなわち、インデックス信号を入力した位置が回転角度０°の位置である。なお、イメージングプレート１５の回転角度０°の位置とは、後述するレーザ検出装置３０からのレーザ照射によりイメージングプレート１５に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置は各半径位置においてあるためラインである。
【００３０】
テーブル１６は、円形状に形成され、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの先端部に固定されている。テーブル１６の中心軸と、スピンドルモータ２７の出力軸の中心軸とは一致している。テーブル１６は、一体的に設けられて下面中央部から下方へ突出した突出部１７を有していて、突出部１７の外周面には、ねじ山が形成されている。突出部１７の中心軸は、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの中心軸と一致している。テーブル１６の下面には、イメージングプレート１５が取付けられる。イメージングプレート１５は、表面に蛍光体が塗布された円形のプラスチックフィルムである。イメージングプレート１５の中心部には、貫通孔１５ａが設けられていて、この貫通孔１５ａに突出部１７を通し、突出部１７の外周面上にナット状の固定具１８をねじ込むことにより、イメージングプレート１５が、固定具１８とテーブル１６の間に挟まれて固定される。固定具１８は、円筒状の部材で、内周面に、突出部１７のねじ山に対応するねじ山が形成されている。
【００３１】
テーブル１６、突出部１７及び固定具１８にも貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａがそれぞれ設けられており、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａの中心軸はテーブル１６の中心軸と同じであり、貫通孔１８ａの内径は貫通孔１６ａ，１７ａに比べて小さく、前述した通路部材２８の内径と同じである。したがって、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａから出射されたＸ線は、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａを介するとともに、切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１を介して外部下方に位置する測定対象物ＯＢに向かって出射される。この場合、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。また、この円形孔５０ｃ１の内径は、測定対象物ＯＢからの回折光をイメージングプレート１５に導くために大きい。
【００３２】
イメージングプレート１５は、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、原点位置から回折環を撮像する回折環撮像位置へ移動する。前述のように、この回折環撮像位置において、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線が測定対象物ＯＢに照射されるようになっている。また、イメージングプレート１５は、スピンドルモータ２７によって駆動されて回転しながら、フィードモータ２２によって駆動されて、移動ステージ２１、スピンドルモータ２７及びテーブル１６と共に、撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域内、及び回折環を消去する回折環消去領域内を移動する。なお、この場合のイメージングプレート１５の移動においては、イメージングプレート１５の中心軸が、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内に保たれた状態で、前記Ｘ線の光軸に垂直な方向に移動する。
【００３３】
レーザ検出装置３０は、回折環を撮像したイメージングプレート１５にレーザ光を照射して、イメージングプレート１５から入射した光の強度を検出する。レーザ検出装置３０は、測定対象物ＯＢ及び回折環撮像位置にあるイメージングプレート１５からフィードモータ２２側に充分離れている。すなわち、イメージングプレート１５が回折環撮像位置にあるとき、測定対象物ＯＢにて回折したＸ線がレーザ検出装置３０によって遮られないようになっている。レーザ検出装置３０は、レーザ光源３１と、コリメートレンズ３２、反射鏡３３、ダイクロイックミラー３４、及び対物レンズ３６を備えている。
【００３４】
レーザ光源３１は、レーザ駆動回路７７によって制御されて、イメージングプレート１５に照射するレーザ光を出射する。レーザ駆動回路７７は、コントローラ９１によって制御され、レーザ光源３１から所定の強度のレーザ光が出射されるように、駆動信号を制御して供給する。レーザ駆動回路７７は、後述するフォトディテクタ４２から出力された受光信号を入力して、受光信号の強度が所定の強度になるようにレーザ光源３１に出力する駆動信号を制御する。これにより、イメージングプレート１５に照射されるレーザ光の強度が一定に維持される。
【００３５】
コリメートレンズ３２は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を平行光に変換する。反射鏡３３は、コリメートレンズ３２にて平行光に変換されたレーザ光を、ダイクロイックミラー３４に向けて反射する。ダイクロイックミラー３４は、反射鏡３３から入射したレーザ光の大半（例えば、９５％）をそのまま透過させる。対物レンズ３６は、ダイクロイックミラー３４から入射したレーザ光をイメージングプレート１５の表面に集光させる。この対物レンズ３６から出射されるレーザ光の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線の光軸とイメージングプレート１５における回転角度０°の位置（ライン）とが成す平面内であって、前記Ｘ線の光軸に平行な方向、すなわち移動ステージ２１の移動方向に対して垂直な方向である。
【００３６】
対物レンズ３６には、フォーカスアクチュエータ３７が組み付けられている。フォーカスアクチュエータ３７は、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に移動させるアクチュエータである。なお、対物レンズ３６は、フォーカスアクチュエータ３７が通電されていないときに、その可動範囲の中心に位置する。
【００３７】
対物レンズ３６によって集光されたレーザ光を、イメージングプレート１５の表面であって、回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光（Ｐｈｏｔｏ−Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｌｕｍｉｎｅｓｅｎｃｅ）現象が生じる。すなわち、回折環を撮像した後、イメージングプレート１５にレーザ光を照射すると、イメージングプレート１５の蛍光体が回折Ｘ線の強度に応じた光であって、レーザ光の波長よりも波長が短い光を発する。イメージングプレート１５に照射されて反射したレーザ光の反射光及び蛍光体から発せられた光は、対物レンズ３６を通過して、ダイクロイックミラー３４にて蛍光体から発せられた光の大部分は反射し、レーザ光の反射光の大部分は透過する。ダイクロイックミラー３４の反射方向には、集光レンズ３８、シリンドリカルレンズ３９及びフォトディテクタ４０が設けられている。集光レンズ３８は、ダイクロイックミラー３４から入射した光を、シリンドリカルレンズ３９に集光する。シリンドリカルレンズ３９は、透過した光に非点収差を生じさせる。フォトディテクタ４０は、分割線で区切られた４つの同一正方形状の受光素子からなる４分割受光素子によって構成されており、時計回りに配置された受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに入射した光の強度に比例した大きさの検出信号を受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）として、増幅回路７８に出力する。
【００３８】
増幅回路７８は、フォトディテクタ４０から出力された受光信号（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）をそれぞれ同じ増幅率で増幅して受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を生成し、フォーカスエラー信号生成回路７９及びＳＵＭ信号生成回路８０へ出力する。本実施形態においては、非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いる。フォーカスエラー信号生成回路７９は、増幅された受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を用いて、演算によりフォーカスエラー信号を生成する。すなわち、フォーカスエラー信号生成回路７９は、（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の演算を行い、この演算結果をフォーカスエラー信号としてフォーカスサーボ回路８１へ出力する。フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）は、レーザ光の焦点位置のイメージングプレート１５の表面からのずれ量を表している。
【００３９】
フォーカスサーボ回路８１は、コントローラ９１により制御され、フォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路８２に出力する。ドライブ回路８２は、このフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ３７を駆動して、対物レンズ３６をレーザ光の光軸方向に変位させる。この場合、フォーカスエラー信号（ａ’＋ｃ’）−（ｂ’＋ｄ’）の値が常に一定値（例えば、ゼロ）となるようにフォーカスサーボ信号を生成することにより、イメージングプレート１５の表面にレーザ光を集光させ続けることができる。
【００４０】
ＳＵＭ信号生成回路８０は、受光信号（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’）を合算してＳＵＭ信号（ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’）を生成し、Ａ／Ｄ変換回路８３に出力する。ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５にて反射し、ダイクロイックミラー３４で反射した微量のレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート１５にて反射したレーザ光の強度はほぼ一定であるので、ＳＵＭ信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、ＳＵＭ信号の強度は、イメージングプレート１５に入射した回折Ｘ線の強度に相当する。Ａ／Ｄ変換回路８３は、コントローラ９１によって制御され、ＳＵＭ信号生成回路８０からＳＵＭ信号を入力し、入力したＳＵＭ信号の瞬時値をディジタルデータに変換してコントローラ９１に出力する。
【００４１】
また、レーザ検出装置３０は、集光レンズ４１及びフォトディテクタ４２を備えている。集光レンズ４１は、レーザ光源３１から出射されたレーザ光の一部であって、ダイクロイックミラー３４を透過せずに反射したレーザ光をフォトディテクタ４２の受光面に集光する。フォトディテクタ４２は、受光面に集光された光の強度に応じた受光信号を出力する受光素子である。従って、フォトディテクタ４２は、レーザ光源３１が出射したレーザ光の強度に相当する受光信号をレーザ駆動回路７７へ出力する。
【００４２】
また、対物レンズ３６に隣接して、ＬＥＤ光源４３が設けられている。ＬＥＤ光源４３は、ＬＥＤ駆動回路８４によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート１５に撮像された回折環を消去する。ＬＥＤ駆動回路８４は、コントローラ９１によって制御され、ＬＥＤ光源４３に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。
【００４３】
また、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光源４４を有する。ＬＥＤ光源４４は、図２乃至図４に示すように、Ｘ線出射器１０とテーブル駆動機構２０の上壁２６との間に配置されたプレート４５の一端部下面に固定されている。プレート４５は、その他端部上面にて、筐体５０内に固定されたモータ４６の出力軸４６ａに固着されており、モータ４６の回転により、テーブル駆動機構２０の上壁２６に平行な面内を回転する。テーブル駆動機構２０の上壁２６にはストッパ部材４７ａ，４７ｂが設けられており、ストッパ部材４７ａは、プレート４５を図４のＤ１方向に回転させたとき、ＬＥＤ光源４４がＸ線出射器１０の出射口１１及びテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａに対向する位置（Ａ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。一方、ストッパ部材４７ｂは、プレート４５を図４のＤ２方向に回転させたとき、プレート４５がＸ線出射器１０の出射口１１とテーブル駆動機構２０の上壁２６の貫通孔２６ａとの間を遮断しない位置（Ｂ位置）に静止するように、プレート４５の回転を規制する。言い換えれば、Ａ位置は、プレート４５が図２及び図３に示す状態にある位置であり、ＬＥＤ光源４４から出射されるＬＥＤ光がスピンドルモータ２７の貫通孔２７ａ１に設けた通路部材２８の通路に入射する位置である。Ｂ位置は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線がプレート４５によって遮られない位置である。
【００４４】
ＬＥＤ光源４４は、コントローラ９１によって作動制御されるＬＥＤ駆動回路８５からの駆動信号によりＬＥＤ光を出射する。ＬＥＤ光は拡散する可視光であり、プレート４５がＡ位置にあるとき、その一部は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８の通路及び貫通孔２７ｂを介して、スピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１に入射し、貫通孔１６ａ，１７ａ，１８ａ及び切欠き部壁５０ｃの円形孔５０ｃ１から出射される。このＬＥＤ光の場合も、通路部材２８の内径及び貫通孔１８ａの内径は小さいので、通路部材２８を介して貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ内に入射したＸ線はやや拡散しているが、貫通孔１８ａから出射されるＬＥＤ光は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光となり、円形孔５０ｃ１から出射される。したがって、ＬＥＤ光源４４、通路部材２８、貫通孔１８ａなどが、可視光である平行光を測定対象物ＯＢに出射する本発明の可視光出射器を構成する。
【００４５】
モータ４６はエンコーダ２２ａ，２７ａと同様なエンコーダ４６ｂを備えており、エンコーダ４６ｂはモータ４６が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を回転制御回路８６に出力する。回転制御回路８６は、コントローラ９１から回転方向と回転開始の指示が入力されると、モータ４６に駆動信号を出力して、モータ４６を指示方向に回転させる。そして、エンコーダ４６ｂからのパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、プレート４５を、上述したＡ位置及びＢ位置までそれぞれ回転させることができる。
【００４６】
筐体５０の切欠き部壁５０ｃには結像レンズ４８が設けられているとともに、筐体５０内部には撮像器４９が設けられている。撮像器４９は、多数の撮像素子をマトリクス状に配置したＣＣＤ受光器又はＣＭＯＳ受光器で構成され、各撮像素子で受光した光の強度に応じた大きさの受光信号（撮像信号）を撮像素子ごとにセンサ信号取出回路８７にそれぞれ出力する。これらの結像レンズ４８及び撮像器４９は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の出射点を中心とした領域の画像を撮像する。すなわち、結像レンズ４８及び撮像器４９は、測定対象物ＯＢを撮像するディジタルカメラとして機能する。このイメージングプレート１５に対して設定された位置とは、前記測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の出射点（照射点）からイメージングプレート１５までの垂直距離Ｌが、予め決められた所定距離Ｌｏとなる位置である。なお、この場合の結像レンズ４８及び撮像器４９による被写界深度は、前記出射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路８７は、撮像器４９の各撮像素子からの受光信号（撮像信号）の強度データを、各撮像素子の位置（すなわち画素位置）が分かるデータと共にコントローラ９１に出力する。したがって、コントローラ９１には、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１（図８参照）を含む、照射点Ｐ１近傍の画像を表す画像データが出力されることになる。
【００４７】
また、結像レンズ４８の光軸は、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸とイメージングプレート１５の回転角度０°のラインを含む平面に含まれるように調整されている。そして、結像レンズ４８の光軸と、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線及びＬＥＤ光の光軸が交わる点は、イメージングプレート１５に対して設定された位置にある測定対象物ＯＢにおけるＸ線及びＬＥＤ光の照射点である。したがって、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にある状態で、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射した場合には、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する点にＬＥＤ光の照射点の像が形成される。また、逆に、センサ信号取出回路８７が出力する画像データにより作成される撮像画像中に、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する点を表示し、撮像画像中のＬＥＤ光の照射点Ｐ１をこの点に合わせるようにＸ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整すれば、測定対象物ＯＢをイメージングプレート１５に対して設定された位置にすることができる。
【００４８】
コンピュータ装置９０は、コントローラ９１、入力装置９２及び表示装置９３からなる。コントローラ９１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してＸ線回折測定装置の作動を制御する。入力装置９２は、コントローラ９１に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置９３は、表示画面上に撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１を含む画像に加えて、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にあるときにＬＥＤ光の照射点Ｐ１が撮像される点を示すマークも表示される。このマークに関しては、詳しく後述する。さらに、表示装置９３は、作業者に対して各種の設定状況、作動状況、測定結果なども視覚的に知らせる。高電圧電源９５は、Ｘ線出射器１０にＸ線出射のための高電圧及び電流を供給する。
【００４９】
筐体５０には傾斜センサ５６が取り付けられており、筐体５０の側面壁に平行な設定方向と垂直な方向の２方向における傾斜角度（それぞれの方向と重力方向が成す角度から９０°を減算した角度）に相当する信号を、傾斜センサ信号取出回路８８へ出力する。なお、視点を変えると傾斜センサ５６は、支持アーム５１の筐体５０への接続部の回転軸に垂直な設定方向と前記回転軸方向における傾斜角度に相当する信号を出力する。傾斜センサ信号取出回路８８は、コントローラ９１から指令が入力すると、傾斜センサ５６が出力する信号をデジタルデータにしてコントローラ９１へ設定された時間間隔で出力する。これにより、作業者が入力装置９２から傾斜角度表示の指令を入力すると、コントローラ９１には２つの傾斜角度データが入力を開始する。コントローラ９１には予め、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸と筐体５０の側面壁に平行な設定方向とが成す角度が記憶されており、コントローラ９１はデータが入力するごとに、筐体５０の側面壁に平行な設定方向における傾斜角度と筐体５０の側面壁に垂直な方向における傾斜角度と予め記憶されている角度とから、重力方向とＸ線の光軸とが成す角度Ａを計算し、表示装置９３に表示する。測定箇所が重力方向に対して垂直であれば、即ち水平であれば、角度ＡがＸ線の入射角度である。また、筐体５０の側面壁に垂直な方向における傾斜角度を角度Ｂとしてそのまま表示装置９３に表示する。角度Ｂは、Ｘ線の光軸とイメージングプレート１５の回転角度０°のラインとを含む平面が重力方向と成す角度であり、角度Ｂを０°にすると、測定箇所が水平であるとき、回転角度０°のラインが回折環における回転角度０°の位置と一致する。また、筐体５０の側面壁と平行な平面と水平面が交差するラインの方向、及び表示装置９３に表示される撮像画像の縦軸方向を水平面へ投影した方向が、回折環の形状から計算される残留圧縮応力の測定方向になる。
【００５０】
以下に、上記のように構成したＸ線回折測定装置を含むＸ線回折測定システムを用いて、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）に対する測定対象物ＯＢである鉄製のギヤの位置と姿勢を調整したうえでＸ線を照射し、測定対象物ＯＢの残留応力を測定する具体的方法について説明する。この残留応力の測定は、電源を投入することによりＸ線回折測定システムの作動させた後、図５に示すように、位置姿勢調整工程Ｓ１、回折環撮像工程Ｓ２、回折環読取り工程Ｓ３，回折環消去工程Ｓ４及び残留応力計算工程Ｓ５を実行することにより行われる。
【００５１】
まず、位置姿勢調整工程Ｓ１について説明する。作業者はステージ６１にアーム機構６９により連結されている固定プレートＰＬに測定対象物ＯＢであるギヤを測定箇所にＸ線が照射されるように吸着させる。次に、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に接続されたアーム式移動装置を操作することで、Ｘ線回折測定装置（筐体５０）の位置と姿勢を調整して、おおよそでＸ線の照射点及び照射方向が意図した位置と方向になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定値になるようにする。次に作業者は、入力装置９２から傾斜角度表示の指令を入力して表示装置９３に上述した角度Ａと角度Ｂを表示させ、アーム式移動装置を操作することで、角度Ｂが０°になり、角度Ａが設定されたＸ線の入射角度になるようにＸ線回折測定装置（筐体５０）の姿勢を調整する。
【００５２】
次に作業者は、図６に示す水準器ＬＶまたは水準器ＬＨを測定対象物ＯＢの測定箇所にセットする。この水準器ＬＶ及び水準器ＬＨについて以下に説明する。水準器ＬＶは、傾斜確認部１０１、長尺部１０２、吸着部１０３から構成されており、セットした箇所の微小平面が重力方向に対して垂直である、即ち水平であることを確認するものである。傾斜確認部１０１は一般的な水準器と同じであり、後述する吸着部１０３の底面が重力方向に対して垂直であるとき、即ち水平であるとき気泡１０４が描画された円１０５の中心に入り、水平であることを示す。傾斜確認部１０１の底面部分から円柱状の長尺部１０２がありその先端部分はテーパー状になっており、先端には磁石からなる円柱状の吸着部１０３が取り付けられている。測定対象物ＯＢが鉄やステンレスであれば吸着部１０３は測定対象物ＯＢの表面に吸着するので、吸着部１０３を測定対象物ＯＢに吸着させた状態で測定対象物ＯＢの姿勢を調整し、傾斜確認部１０１で水平であることを確認すれば、測定対象物ＯＢに吸着させた箇所は水平になる。水準器ＬＨも同様に、傾斜確認部１１１、長尺部１１２、吸着部１１３から構成されており、セットした箇所の微小平面が水平であることを確認するものである。傾斜確認部１１１は一般的な水準器と同じであり、後述する吸着部１１３の底面が水平であるとき気泡１１４が描画された円１１５の中心に入り、水平であることを示す。傾斜確認部１１１の側面部分から板状の長尺部１１２があり、その先端部分の傾斜確認部１１１側とは反対側の面に磁石からなる円柱状の吸着部１１３が取り付けられている。測定対象物ＯＢが鉄やステンレスであれば吸着部１１３は測定対象物ＯＢの表面に吸着するので、吸着部１１３を測定対象物ＯＢに吸着させた状態で測定対象物ＯＢの姿勢を調整し、傾斜確認部１１１で水平であることを確認すれば、測定対象物ＯＢに吸着させた箇所は水平になる。
【００５３】
水準器ＬＶまたは水準器ＬＨのどちらを測定対象物ＯＢの測定箇所にセットするかは、測定対象物ＯＢの形状及び測定箇所により適宜決めればよい。本実施形態のように測定対象物ＯＢがギヤである場合は、図７に示すように、ギヤの歯と歯の間の箇所であるときは水準器ＬＶをセットし、ギヤの歯の箇所であるときは水準器ＬＨをセットすればよい。
【００５４】
次に、セットした水準器ＬＶまたは水準器ＬＨの傾斜確認部１０１，１１１を見ながらアーム機構６９を操作して、測定箇所が水平に近くなるようにする。その後、対象物セット装置６０の操作子６５ａ，６６ａを操作してステージ６１をＸ軸周り及びＹ軸周りにそれぞれ回動させて、セットした水準器ＬＶまたは水準器ＬＨの傾斜確認部１０１，１１１が水平を示すようにする。この調整により、測定箇所は水平になり、測定箇所に平行な平面に対するＸ線の入射角度は設定値通りになる。また、筐体５０の側面壁と平行な平面と水平面が交差するラインの方向、及び表示装置９３に表示される撮像画像の縦軸方向を水平面に投影した方向が、残留圧縮応力の測定方向になる。
【００５５】
次に、作業者は、入力装置９２を操作して、ＬＥＤ光を照射しての位置調整の開始をコントローラ９１に指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環撮像位置（図１及び図２の状態）に移動させる。また、コントローラ９１は、回転制御回路８６を制御し、モータ４６をストッパ部材４７ａによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ１方向に回転させて、プレート４５をＡ位置まで回転させる。この状態では、ＬＥＤ光源４４がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに対向して位置する。
【００５６】
その後、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御して、ＬＥＤ光源４４を点灯させる。このＬＥＤ光源４４の点灯により、ＬＥＤ光源４４から出射されて拡散された可視光であるＬＥＤ光の一部は、貫通孔２６ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａを介して固定具１８から出射される。この場合、通路部材２８及び貫通孔１８ａの内径は小さく、貫通孔１８ａから出射されるＸ線は貫通孔２７ａ１の軸線に平行な平行光である。この平行光であるＬＥＤ光は、筐体５０の切欠き部壁５０ｃに設けた円形孔５０ｃ１から外部へ出射され、測定対象物ＯＢに照射される。
【００５７】
次に、コントローラ９１は、センサ信号取出回路８７に撮像器４９からの撮像信号の入力を指示して、撮像器４９による撮像信号をセンサ信号取出回路８７からコントローラ９１に出力させる。コントローラ９１は、この撮像信号を表示装置９３に出力して、撮像器４９によって撮像されたＬＥＤ光の照射位置近傍の画像を表示装置９３に表示させる。この場合、表示装置９３に表示される画像には、前記ＬＥＤ光の照射位置近傍の画像の中に、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点Ｐ１の画像がある。また、コントローラ９１は、撮像器４９によって撮像された照射点Ｐ１を含む、撮像器４９からの撮像信号によって表示される画像とは独立して、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に十字マークを表示する。
【００５８】
この場合、十字マークのクロス点は表示装置９３の画面の中心に位置し、十字マークのＸ軸方向は画面の横方向に対応し、十字マークのＹ軸方向は画面の縦方向に対応する。そして、十字マークのクロス点は、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが所定距離Ｌｏであるときに、照射点Ｐ１が撮像器４９に撮像される位置である。また、十字マークのＹ軸方向がＬＥＤ光及びＸ線の照射方向であり、このＹ軸方向を測定対象物ＯＢの表面に投影させた方向が、残留応力の測定方向である。
【００５９】
作業者は、表示装置９３に表示される撮像画像を見ながら、対象物セット装置６０の操作子６７ａ，６８ａを操作してステージ６１すなわち測定対象物ＯＢをＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ移動させて、画面上における照射点すなわちＬＥＤ光の照射位置を測定対象物ＯＢの測定箇所にする。また、操作子６３ａを操作して、ステージ６１すなわち測定対象物ＯＢをＺ軸方向（すなわち高さ方向）に移動させて、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点と一致するようにして、測定対象物ＯＢにおける照射点からイメージングプレート１５までの距離を所定距離にする。この操作の様子と表示装置９３に表示される撮像画像を示したものが図８である。ステージ６１のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動調整により、照射点Ｐ１を測定対象物ＯＢの測定箇所に設定しても、その後に、照射点Ｐ１が十字マークのクロス点に位置するように、ステージ６１のＺ軸方向への移動調整を行うと、照射点Ｐ１（照射位置）は測定対象物ＯＢのＹ軸方向に多少ずれるので、これらの位置調整は繰り返し行う。
【００６０】
この調整により、測定対象物ＯＢに照射されるＸ線は測定箇所になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離は所定距離になる。また、ＬＥＤ光を照射しての位置調整の前に行う調整により、既にＸ線の入射角度は設定値通りで、残留圧縮応力の測定方向は目的とする方向になっている。
【００６１】
次に作業者は、入力装置９２を操作してコントローラ９１に調整終了を指示する。この指示に応答して、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８５を制御してＬＥＤ光源４４を消灯させ、センサ信号取出回路８７を制御して撮像器４９から撮像信号の入力停止及び撮像信号のコントローラ９１への出力を停止させ、かつ回転制御回路８６を制御して、モータ４６をストッパ部材４７ｂによりプレート４５の回転が停止するまで図４のＤ２方向に回転させて、プレート４５をＢ位置まで回転させる。このプレート４５の回転により、Ｘ線出射器１０からのＸ線がテーブル駆動機構２０の上壁２６に設けた貫通孔２６ａに入射され得る状態となる。
【００６２】
次の回折環撮像工程Ｓ２において、作業者は入力装置９２を用いて、測定対象物ＯＢの材質（本実施例では、鉄）を入力し、残留応力の測定開始をコントローラ９１に指示する。これにより、コントローラ９１は、まずイメージングプレート１５が撮像位置にある状態で、スピンドルモータ制御回路７４を制御して、イメージングプレート１５を低速回転させ、エンコーダ２７ｃからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート１５の回転を停止させる。これにより、後述する回折環読取り工程Ｓ３による回折環の読取り開始時においてレーザ光が照射されている位置が回転角度０°の位置になる。
【００６３】
次に、コントローラ９１は、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を開始させ、所定時間の経過後に、Ｘ線制御回路７１を制御してＸ線出射器１０にＸ線の出射を停止させる。これにより、Ｘ線出射器１０から出射されたＸ線は、貫通孔２６ａ，２１ａ、通路部材２８、貫通孔２７ｂ，２７ａ１，１６ａ，１７ａ，１８ａ及び円形孔５０ｃ１を介して外部に出射され、測定対象物ＯＢの測定箇所に所定時間だけ照射される。この測定対象物ＯＢへのＸ線の所定時間の照射により、測定対象物ＯＢの測定箇所から回折Ｘ線が発生し、イメージングプレート１５には回折環が撮像される。
【００６４】
このような回折環撮像工程Ｓ２の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環読取り工程Ｓ３を実行する。コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の読取り開始位置とは、対物レンズ３６の中心すなわちレーザ光の照射位置が回折環基準半径Ｒｏの円に対して若干だけ内側になるような位置である。この場合、位置検出回路７２から出力される位置信号は、移動ステージ２１が移動限界位置にある状態から移動ステージ２１が移動した移動距離ｘを表しており、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値である。したがって、イメージングプレート１５の読取り開始位置への移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。
【００６５】
回折環基準半径Ｒｏとは、測定対象物ＯＢの残留応力が「０」であるときに、測定対象物ＯＢに対するＸ線の照射によりイメージングプレート１５上に形成される回折環の半径であり、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の回折角度Θｘ及びイメージングプレート１５から測定対象物ＯＢまでの距離Ｌに応じて決まる。そして、Ｘ線の回折角度Θｘは測定対象物ＯＢの材質で決まり、前記距離Ｌは前記Ｘ線入射角調整工程Ｓ１での調整で設定されて予め決められた所定距離Ｌｏである。したがって、測定対象物ＯＢの材質ごとに予め回折角Θｘを記憶しておけば、前記入力した測定対象物ＯＢの材質を用いることにより、コントローラ９１は回折環基準半径ＲｏをＲｏ＝Ｌｏ・ｔａｎ（２Θｘ）の演算によって自動的に計算する。なお、同一の材質の測定対象物ＯＢの残留応力を繰り返し測定する場合には、前記回折環基準半径Ｒｏを計算することなく、繰り返し利用できる。
【００６６】
次に、コントローラ９１は、スピンドルモータ制御回路７４に、イメージングプレート１５が所定の一定回転速度で回転するように、スピンドルモータ２７の回転を制御させる。また、レーザ駆動回路７７を制御してレーザ光源３１によるレーザ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させる。その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御の開始を指示して、フォーカスサーボ回路８１にフォーカスサーボ制御を開始させる。したがって、対物レンズ３６が、レーザ光の焦点がイメージングプレート１５の表面に合うように光軸方向に駆動制御される。
【００６７】
次に、コントローラ９１は、回転角度検出回路７５及びＡ／Ｄ変換回路８３を作動させて、回転角度検出回路７５からスピンドルモータ２７（イメージングプレート１５）の基準位置からの回転角度θｐを入力させ始めるとともに、Ａ／Ｄ変換回路８３からＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのディジタルデータをコントローラ９１に出力させ始める。次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してフィードモータ２２を回転させて、イメージングプレート１５を読取り開始位置から図１及び図２の右下方向へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置が、イメージングプレート１５において、回折環基準半径Ｒｏの若干内側の位置から外側方向に一定速度で相対移動し始める。この若干内側の位置は、撮像した回折環の半径が回折環基準半径Ｒｏからずれる可能性のある位置よりもやや内側の位置である。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート１５上を螺旋状に回転し始める。
【００６８】
その後、コントローラ９１は、イメージングプレート１５が所定の小さな角度だけ回転するごとに、ＳＵＭ信号の瞬時値ＩのディジタルデータをＡ／Ｄ変換回路８３を介して入力するとともに、回転角度検出回路７５からの回転角度θｐ及び位置検出回路７２からの移動距離ｘを入力して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉのディジタルデータを、基準位置からの回転角度θｐと、移動距離ｘに基づくイメージングプレート１５の中心からのレーザ光の照射位置の径方向距離ｒ（半径値ｒ）とに対応させて順次記憶する。この場合も、移動ステージ２１すなわちテーブル１６（イメージングプレート１５）が移動限界位置にある状態で、テーブル１６（イメージングプレート１５）の中心から対物レンズ３６の中心位置までの距離は予め決められた所定値であるので、前記半径値ｒは移動距離ｘを用いて計算される。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に関して、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されて蓄積されていく。
【００６９】
ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ９１は、回転角度θｐごとに半径値ｒに対するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値ｒαとＳＵＭ信号強度値Ｉαを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折Ｘ線の強度分布を求め、回折Ｘ線の強度がピークとなる箇所の半径値ｒαと回折Ｘ線の強度に相当する強度Ｉαを求める処理である。そして、すべての回転角度θｐ（回転角度α）において半径値ｒαと強度Ｉαを取得し、検出するＳＵＭ信号の瞬時値Ｉが強度Ｉαに対して充分小さくなった（例えば１／１０以下になった）時点で、ＳＵＭ信号の瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒを表すデータを所定回転角度ごとに検出し記憶する処理を終了する。これにより、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布（瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群）および回折環の形状（回転角度αごとの半径値ｒα）が検出されたことになる。
【００７０】
その後、コントローラ９１は、フォーカスサーボ回路８１によるフォーカスサーボ制御を停止させ、レーザ駆動回路７７によるレーザ光源３１のレーザ光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、Ａ／Ｄ変換回路８３及び回転角度検出回路７５の作動を停止させるとともに、フィードモータ制御回路７３によるフィードモータ２２の作動も停止させる。これにより、回折環読取り工程Ｓ３が終了される。なお、この状態では、位置検出回路７２の作動及びイメージングプレート１５の回転は、以前と同様のまま継続されている。
【００７１】
このような回折環読取り工程Ｓ３の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の回折環消去工程Ｓ４を実行する。この回折環消去工程においては、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート１５の消去開始位置とは、ＬＥＤ光源４３から出力されるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になるような位置である。この場合も、前記読取り開始位置の場合と同様に、イメージングプレート１５の移動は、位置検出回路７２からの位置信号を用いて行われる。
【００７２】
次に、コントローラ９１は、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光のイメージングプレート１５に対する照射を開始させるとともに、フィードモータ制御回路７３を制御して、イメージングプレート１５を前記消去開始位置から消去終了位置まで図１及び図２の右下方向に一定速度で移動させるように、フィードモータ２２を回転させる。消去終了位置とは、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光の中心が回折環基準半径Ｒｏよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、ＬＥＤ光源４３によるＬＥＤ光が、消去開始位置から消去終了位置まで、イメージングプレート１５上に螺旋状に照射され、前記回折Ｘ線によって形成された回折環が消去される。
【００７３】
次に、コントローラ９１は、フィードモータ制御回路７３を制御してイメージングプレート１５の移動を停止させるとともに、ＬＥＤ駆動回路８４を制御してＬＥＤ光源４３による可視光の照射を停止させる。また、コントローラ９１は、位置検出回路７２の作動を停止させるとともに、スピンドルモータ制御回路７４を制御してスピンドルモータ２７によるイメージングプレート１５の回転も停止させる。これにより、回折環消去工程Ｓ４が終了する。
【００７４】
このような回折環消去工程Ｓ４の後、コントローラ９１は、自動的に又は作業者による入力装置９２を用いた指示により、図５の残留応力計算工程Ｓ５を行う。なお、残留応力計算工程Ｓ５は、回折環消去工程Ｓ４と並行して行ってもよい。残留応力計算工程Ｓ５は、回折環読取り工程Ｓ３において得られた回折環の形状（回転角度αごとの半径値ｒα）を用いて、コントローラ９１が行うプログラムによる演算処理である。この演算処理における計算方法は、背景技術に特許文献２として示した特開２００５−２４１３０８号公報の〔００２６〕〜〔００４４〕に詳細に説明されているので省略するが、この計算において回折環の形状データと共に、Ｘ線の入射角度ψの設定値とＸ線照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌの設定値が使用される。従って、上述した調整方法により精度よく入射角度ψと距離Ｌが設定値になるよう調整されているので、残留応力（残留圧縮応力と残留せん断応力）を精度よく計算することができる。
【００７５】
コントローラ９１は残留応力の計算が終了すると、表示装置に９３に残留応力の計算結果を表示する。なお、これ以外に、回折環の強度分布画像（瞬時値Ｉを明度にして瞬時値Ｉ、回転角度θｐ及び半径値ｒのデータ群から得られる画像）及び入射角度ψ、距離Ｌ等の測定条件を表示するようにしてもよい。作業者は結果を見ることで、測定対象物ＯＢの疲労度の評価等を行うことができる。
【００７６】
上記説明からも理解できるように、上記実施形態においては、測定対象物ＯＢの測定箇所に、長尺部１０２，１１２と、長尺部１０２，１１２の先端にある別物体に吸着可能な吸着部１０３，１１３と、吸着部１０３，１１３の平面が重力方向に対し垂直であるとき水平であることを示す傾斜確認部１０１，１１１とを備える水準器ＬＶ，ＬＨを、吸着部１０３，１１３の平面を吸着させることで取り付ける水準器取付ステップと、アーム機構６９と操作子６５ａ，６６ａを操作して、水準器ＬＶ，ＬＨの傾斜確認部１０１，１１１が水平を示すようにステージ６１の傾斜角度を調整する測定対象物姿勢調整ステップとを行ったうえでＸ線照射による回折環撮像、回折環読取り、及び残留応力計算を行っている。これによれば、測定対象物姿勢調整ステップにより測定対象物ＯＢの測定箇所を重力方向に対し垂直、即ち水平にすることができるので、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸の重力方向に対する角度が適切な角度になるよう調整できれば、Ｘ線の入射角度を精度よく設定値にすることができる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定装置は、Ｘ線出射器１０及びイメージングプレート１５に対するステージ６１の位置を任意の位置にする対象物セット装置６０の操作子６７ａ，６８ａ，６３ａの回転によるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動機構と、Ｘ線出射器１０からＸ線が出射されていない状態で、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線と光軸を同一にしたＬＥＤ光を測定対象物に出射するＬＥＤ光源を備え、Ｘ線照射による回折環撮像の前に、ＬＥＤ光源からＬＥＤ光を出射し、対象物セット装置６０のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動機構を操作して測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点が測定箇所になるようにステージ６１の位置を調整している。これによれば、ＬＥＤ光の照射点を測定箇所になるようステージ６１の位置を調整することで、測定対象物におけるＸ線の照射位置を精度よく意図した位置にすることができる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定装置は、ＬＥＤ光の照射点を含む領域の測定対象物の画像を結像する結像レンズ４８、及び結像レンズ４８によって結像された画像を撮像する撮像器４９を有し、撮像された画像を表す撮像信号を出力するカメラと、カメラから出力される撮像信号を入力して、撮像器によって撮像された画像を画面上に表示する表示装置９３であって、測定対象物ＯＢにおけるＬＥＤ光の照射点からイメージングプレート１５までの距離が所定距離であるとき、撮像器４９によって撮像される照射点の画像上の位置を十字マークのクロス点として、撮像信号により表示される画像とは独立して画面上に表示する表示装置９３とを備え、測定対象物の位置調整の際に、さらに表示装置９３に表示される可視光の照射点が十字マークのクロス点と合致するようにも調整している。これによれば、ＬＥＤ光の照射点を測定箇所になるよう調整することに加え、表示装置９３に表示されるＬＥＤ光の照射点がクロス点と合致するように調整することで、測定対象物ＯＢにおけるＸ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離を精度よく設定値にすることができる。
【００７９】
また、上記実施形態においては、Ｘ線回折測定装置の筐体５０と、Ｘ線回折測定装置の筐体５０に連結され、筐体５０の姿勢を任意の姿勢にするアーム式移動装置と、筐体５０にセットされ、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の光軸の重力方向に対する角度を計算可能な角度を検出する傾斜センサ５６及び傾斜センサ信号取出回路８８とを備え、Ｘ線照射による回折環撮像の前に、アーム式移動装置を操作することによりＸ線回折測定装置の筐体５０の重力方向に垂直な方向周りの姿勢の調整を行い、傾斜センサ５６及び傾斜センサ信号取出回路８８が検出する角度を基にして、Ｘ線出射器１０から出射されるＸ線の測定対象物ＯＢに対する入射角を計算して表示装置９３に表示している。これによれば、表示装置９３に表示される入射角が設定値になるまで、Ｘ線回折測定装置の筐体の姿勢を調整すれば、Ｘ線の入射角度を精度よく設定値にすることができる。よって、Ｘ線の入射角度の設定値を様々な値にすることができる。
【００８０】
なお、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００８１】
上記実施形態では、測定対象物ＯＢの測定箇所を水平に調整するために使用する水準器の先端を磁石からなる円柱状の吸着部にしたが、測定対象物の測定箇所の微小平面に密着して吸着する平面を有するものであれば、どのようなものを用いてもよい。例えば、吸盤により密着して吸着するものでもよい。また、水準器の水平を確認する傾斜確認部は、一般的な水準器のように水平であるとき気泡が描画された円の中心に入るものにしたが、水平が確認できるならば、どのような方式のものにしてもよい。例えば、水平面に対してレーザ光を出射し、反射したレーザ光の受光位置を検出する方式のものでもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、Ｘ線回折測定装置はアーム式移動装置により位置と姿勢を変更できる構成にしたが、Ｘ線回折測定装置をスタンドに固定し、スタンドを移動させることでＸ線回折測定装置の位置及び重力方向周りの姿勢は変更できるが、重力方向に垂直な方向周りの姿勢は固定されているようにしてもよい。これによれば、Ｘ線の入射角度は１つの設定値に固定されるが、アーム式移動装置および傾斜センサ５６が不要になる分、装置のコストを抑制することできる。また、測定対象物ＯＢが限定されており、測定対象物ＯＢに対するＸ線回折測定装置の位置及び姿勢を大きく変更することがなければ、Ｘ線回折測定装置を固定設備に固定して、対象物セット装置６０により測定対象物ＯＢの位置と姿勢の調整を行うのみにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、アーム式移動装置によりＸ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢の調整を行った後、対象物セット装置６０により測定対象物ＯＢの位置と姿勢の調整を行った。しかし、測定対象物ＯＢの測定箇所を水平になり、Ｘ線の照射点が測定箇所になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離ＬおよびＸ線の入射角度ψが設定値になるよう調整できればよいので、調整の順序は適宜変更できる。例えば、測定対象物ＯＢの姿勢の調整を行って測定箇所を水平にし、次にＬＥＤ光を照射してＸ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を、入射角度ψが設定値になり、ＬＥＤ光の照射点がおおよそ測定箇所になるよう調整し、最後に測定対象物ＯＢの位置をＬＥＤ光の照射点が測定箇所になり距離Ｌが設定値になるよう調整してもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、アーム式移動装置と対象物セット装置６０により、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と測定対象物ＯＢの位置の調整がそれぞれ可能な構成にしたが、位置の調整はどちらか一方のみが可能な構成にしても本発明は実施できる。例えば、対象物セット装置６０を測定対象物ＯＢの姿勢のみが調整可能な構成にした場合は、測定対象物ＯＢの測定箇所が水平になるよう調整した後、Ｘ線回折測定装置の筐体５０の位置と姿勢を調整して、ＬＥＤ光の照射点が測定箇所になり、距離Ｌと入射角度ψが設定値になるようにすればよい。
【００８５】
また、上記実施形態では、出射されるＸ線と光軸が同じＬＥＤ光と、ＬＥＤ光の照射点付近を撮像するカメラとを用いて、測定対象物の位置を調整し、Ｘ線の照射点が測定位置になり、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離が設定値になるようにしたが、Ｘ線回折測定装置が固定されているときは、測定対象物ＯＢの測定箇所が所定位置になるよう対象物セット装置６０を移動させるようにして、ＬＥＤ光とカメラを無くしてもよい。測定対象物ＯＢの測定箇所を所定位置にする方法としては、所定位置で交差するレーザ光を用いる方法等が考えられる。
【００８６】
また、上記実施形態では、撮像器４９が出力する信号を基に作成され表示される撮像画像においてＬＥＤ光の照射点Ｐ１を十字マークのクロス点に一致させることで、Ｘ線の照射点からイメージングプレート１５までの距離Ｌが設定距離Ｌｏになるようにしている。しかし、距離Ｌが精度よく得られれば残留応力を精度よく計算することができるので、これに代えて、予め撮像画像におけるＬＥＤ光の照射点位置と距離Ｌとの関係を精度よく得て関係テーブル又は関係曲線をコントローラ９１に記憶しておき、撮像器４９が出力する信号を基に作成される撮像画像を処理してＬＥＤ光の照射点位置を取得し、記憶してある関係テーブル又は関係曲線から距離Ｌを計算するようにしてもよい。これによれば、位置、姿勢の調整をより簡単にすることができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置に相当する撮影画像上の位置に十字マークを表示するようにしたが、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にあるときにＬＥＤ光の照射点の像が形成される位置を精度よく撮像画像中に表示できればよいので、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置でなくてもよい。この場合は、測定対象物ＯＢがイメージングプレート１５に対して設定された位置にあるときにＬＥＤ光の照射点の像が形成される撮像画像上の位置を検出し、その位置に十字マークを表示するようにすればよい。なお、結像レンズ４８の中心を通過する光は結像レンズ４８の光軸から離れるほど、形成されるスポットは大きくなるので、上記の位置は、結像レンズ４８の光軸が撮像器４９と交差する位置近辺にあることが好ましい。
【００８８】
また、上記実施形態では、プレート４５、モータ４６及びストッパ部材４７ａによりＬＥＤ光源４４をＸ線の光軸上に移動させて、ＬＥＤ光を測定対象物ＯＢに照射する構造にした。しかし、これに代えて、出射Ｘ線と光軸を同一にした可視の平行光を照射することができれば、どのような構造にしてもよい。例えば、ビームスプリッタを出射Ｘ線の光軸上に配置し、ＬＥＤ光をビームスプリッタで反射させて出射Ｘ線と光軸を同一にして照射するようにしてもよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、スピンドルモータ２７の貫通孔２７ｂに内径の小さな通路部材２８を設けるとともに、固定具１８の貫通孔１８ａの内径を小さくして、ＬＥＤ光源４４から出射されたＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしたが、小さな断面径の可視の平行光が得られるならば、別の構造にしてもよい。例えば、通路部材２８の軸長を長くすることにより、ＬＥＤ光源４４からのＬＥＤ光から小さな断面径の平行光が得られるようにしてもよい。また、可視光であるレーザ光を出射するレーザ光源の近くにコリメートレンズとエキスパンダ―レンズを配置し、出射する小さな断面径のレーザ光の光軸をスピンドルモータ２７の出力軸２７ａの貫通孔２７ａ１の中心軸線と一致させるようにしてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、イメージングプレート１５に回折環を形成した後、レーザ照射装置３０からのレーザ照射と光の強度検出により、回折環における回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布を検出し、ＬＥＤ光の照射により回折環の消去を行ったが、回折環を形成してその強度分布を検出することができるならば、回折環の形成と強度分布の検出はどのような方法を用いてもよい。例えば、イメージングプレート１５の代わりにイメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤを備え、Ｘ線出射器１０からのＸ線照射の際、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号により回折環における強度分布を検出するようにしてもよい。また、イメージングプレート１５と同じ広さの平面を有するＸ線ＣＣＤの代わりに微小サイズのＸ線ＣＣＤを位置を検出しながら走査し、Ｘ線ＣＣＤの各画素が出力する電気信号とＸ線ＣＣＤの走査位置から回折環における強度分布を検出するようにしてもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、Ｘ線回折測定装置として、回折環の形成と回折Ｘ線の強度に相当する強度の分布、即ち回折環の読取りと回折環の消去と残留応力の計算を行える装置にしたが、測定に時間がかかってもよければ、Ｘ線回折測定装置は回折環の形成のみを行う装置にし、回折環が形成されたイメージングプレート１５をテーブル１６から取り外して別の装置にセットし、回折環の読取り、回折環の消去及び残留応力の計算を別の装置で行うようにしてもよい。また、残留応力の計算をさらに別の装置で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０…Ｘ線出射器、１５…イメージングプレート、１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ，２１ａ，２６ａ，２７ａ１，２７ｂ…貫通孔、１６…テーブル、１８…固定具、２０…テーブル駆動機構、２１…移動ステージ、２２…フィードモータ、２３…スクリューロッド、２７…スピンドルモータ、２８…通路部材、３０…レーザ検出装置、３１…レーザ光源、３６…対物レンズ、４４…ＬＥＤ光源、４５…プレート、４６…モータ、４７ａ，４７ｂ…ストッパ部材、４８…結像レンズ、４９…撮像器、５０…筐体、５０ａ…底面壁、５０ｃ…切欠き部壁、５０ｄ…繋ぎ壁、５１…支持アーム、５６…傾斜センサ、６０…対象物セット装置、６１…ステージ、６３ａ，６５ａ，６６ａ，６７ａ，６８ａ…操作子、９０…コンピュータ装置、９１…コントローラ、９２…入力装置、９３…表示装置、９５…高電圧電源 、ＯＢ…測定対象物、ＰＬ…固定プレート、ＬＶ…水準器、ＬＨ…水準器
【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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