(57)【要約】【課題】探触子アレイ内の複数の超音波探触子から発信した超音波によって形成される超音波ビームを用いて所望位置の状態を検出する超音波計測において、超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に補正することが可能であり、計測精度をより向上させることができる、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法及び超音波計測装置を提供する。【解決手段】焦点位置調整治具が計測対象面に接触しないように位置決めした後、補正対象とした所望位置である計測焦点位置に焦点位置調整治具の可動個所を接触させる補正位置接触状態変更ステップと、計測焦点位置を含む走査範囲内を走査して反射波のエコー強度を検出する超音波走査ステップと、走査範囲内においてエコー強度が減少する側に突出した位置と計測焦点位置との位置の偏差に基づいて超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める補正量算出ステップと、を有する。【選択図】図１１
2016090307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発信するとともに発信した超音波の反射波を検出する複数の超音波探触子を有する探触子アレイと当該探触子アレイを制御する制御手段とを有する超音波計測手段を用いて、計測対象物の一部の表面である計測対象面の所望位置に、複数の前記超音波探触子から発信された超音波にて形成される超音波ビームの焦点を設定し、当該所望位置からの反射波を検出して当該所望位置の状態を計測する超音波計測方法において前記超音波ビームの焦点となる位置を補正する、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記計測対象物における前記計測対象面とは異なる面に超音波を伝達する超音波伝達部材で形成されたウェッジを介して取り付けられた前記探触子アレイと、
前記制御手段からの制御信号に基づいて前記所望位置に接触あるいは非接触するように可動する可動個所を有する焦点位置調整治具と、
前記可動個所を制御して、前記超音波探触子のそれぞれからそれぞれのタイミングで超音波を発信させ、発信した超音波に対する反射波を前記超音波探触子にて検出する前記制御手段と、を用いて、
前記所望位置に対して前記焦点位置調整治具が前記計測対象面に接触しないように、あるいは接触するように、前記計測対象面に対向するように且つ前記所望位置に前記可動個所が対向するように前記焦点位置調整治具を位置決めした後、
前記制御手段にて、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合は、補正対象とした前記所望位置である計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を接触させ、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合は、補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を非接触にする、補正位置接触状態変更ステップと、
前記制御手段にて、複数の前記超音波探触子による前記超音波ビームの焦点が前記計測焦点位置を含む走査範囲内を走査するようにそれぞれのタイミングで複数の前記超音波探触子から超音波を発信して反射波のエコー強度を検出する、超音波走査ステップと、
前記制御手段にて、
前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合は、前記走査範囲内においてエコー強度が減少する側に突出した位置と前記計測焦点位置との位置の偏差に基づいて、前記超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求め、
前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合は、前記走査範囲内においてエコー強度が増加する側に突出した位置と前記計測焦点位置との位置の偏差に基づいて、前記超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める、補正量算出ステップと、を有する、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記焦点位置調整治具は、
前記計測対象面と対向する面が、前記計測対象面と略同一の形状を有する調整面として形成されており、
前記調整面上における前記所望位置に対向する位置には、調整ポイントが設けられており、
前記調整ポイントは、当該調整ポイントと、前記焦点位置調整治具における前記調整面とは異なるいずれかの面と、を連通する貫通孔である調整用貫通孔と連通しており、
前記調整面には、前記調整ポイントを覆うように薄膜状弾性部材が貼り付けられて前記可動個所を構成しており、
前記制御手段は、前記補正位置接触状態変更ステップにおいて、
前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合に補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を接触させる際は、前記計測焦点位置に対向する前記調整ポイントに連通されている前記調整用貫通孔に、所定圧力の流体を供給して、あるいは前記調整用貫通孔の径よりも小さな径の針状部材を前記計測対象面に向けて所定圧力で押圧して、前記計測焦点位置に対向している調整ポイントを覆っている前記薄膜状弾性部材を前記計測対象面の側に突出させて、前記計測焦点位置に前記薄膜状弾性部材を接触させる、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項３】
請求項１に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記焦点位置調整治具は、
前記計測対象面と対向する面が、前記計測対象面と略同一の形状を有する調整面として形成されており、
前記調整面上における前記所望位置に対向する位置には、調整ポイントが設けられており、
前記調整ポイントは、当該調整ポイントと、前記焦点位置調整治具における前記調整面とは異なるいずれかの面と、を連通する貫通孔である調整用貫通孔と連通しており、
前記調整面には、前記調整ポイントを覆うように薄膜状弾性部材が貼り付けられて前記可動個所を構成しており、
前記制御手段は、前記補正位置接触状態変更ステップにおいて、
前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合に補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を非接触にする際は、前記計測焦点位置に対向する前記調整ポイントに連通されている前記調整用貫通孔内の圧力が大気圧よりも低くなるように吸引して、前記計測焦点位置に対向している調整ポイントを覆っている前記薄膜状弾性部材を前記計測対象面の側に対して凹ませて、前記計測焦点位置に前記薄膜状弾性部材を非接触とする、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記薄膜状弾性部材には、音響インピーダンスを高くする添加物が加えられている、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記所望位置は複数であり、
前記調整ポイント及び調整ポイントに連通するそれぞれの前記調整用貫通孔は、複数の前記所望位置のそれぞれに対応するように複数が設けられており、
前記制御手段は、
複数の前記所望位置の中から１つの所望位置である前記計測焦点位置を選定し、選定した前記計測焦点位置に対して前記補正位置接触状態変更ステップと前記超音波走査ステップと前記補正量算出ステップとを実行する動作を、それぞれの前記計測焦点位置に対して実行する、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、
前記制御手段は、
前記超音波走査ステップを行う前に、複数の前記超音波探触子の中から前記計測焦点位置に対応する複数の前記超音波探触子を含む探触子グループを選定し、
前記超音波走査ステップにて、前記探触子グループ内の超音波探触子を用いて走査し、
前記補正量算出ステップにて、前記探触子グループと前記計測焦点位置に対応させた前記補正量を求める、
超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法にて用いられる前記探触子アレイと前記制御手段とを有する前記超音波計測手段と、
前記焦点位置調整治具と、を有して、超音波計測における超音波ビームの焦点位置を補正する、
超音波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物の一部の表面である計測対象面の所望位置に、超音波ビームの焦点を設定して所望位置の状態（支持荷重等）を計測する超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法及び超音波計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、外輪と内輪と複数の転動体を有する転がり軸受では、外輪（計測対象物に相当）の内周側の軌道面（計測対象面に相当）に対して、転動体が接触しながら移動している。この転動体が軌道面に接触しなが移動する際、軌道面に生じる転動体の荷重分布を求めることで、当該転がり軸受の寿命等を推定することができる。転動体が接触している外輪の軌道面の荷重状態を求める方法として、超音波計測方法を利用することができる。超音波計測を行う場合、外輪の軌道面上に超音波ビームの焦点の位置を設定して軌道面上を走査し、転動体が軌道面に接触している場合の超音波ビームの反射波を検出することで、転動体の荷重分布を検出することができる。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の発明では、外輪と内輪と複数の転動体を有する転がり軸受の外輪の外周面に、円周方向に沿って複数の超音波探触子を有する複数の探触子アレイを配置している。そして、転動体が各超音波探触子（探触子アレイ）の直下に来たときに検出される超音波の反射波の強度と、静荷重に基づく転動体の支持荷重と、の関係に基づいた較正曲線データを予め取得している。そして、検出した反射波の強度と、較正曲線と、に基づいて、その時点での転動体の支持荷重を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１４９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明では、探触子アレイを構成している複数の超音波探触子のそれぞれから適切なタイミングで発信した超音波によって形成される超音波ビームの焦点を形成する点については記載がされていない。複数の超音波探触子から超音波を発信して超音波ビームを形成し、その超音波ビームの焦点を外輪と転動体との接触面（すなわち、外輪の軌道面上）に設定すれば、より正確な支持荷重を求められると期待できる。
【０００６】
しかし、超音波を発信する各超音波探触子の特性、及び各超音波探触子に駆動信号を出力する各電子回路の特性、及び外輪の寸法等は、それぞれ固有の誤差を有しているので、目標とする、あるいは理想的な超音波ビームの焦点の位置に対して、実際の超音波ビームの焦点の位置に、ズレ（誤差）が発生する可能性がある。しかも、超音波ビームは視認することができないので、作業者は、焦点の位置に誤差が発生していても、気付くことができない。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、探触子アレイ内の複数の超音波探触子から発信した超音波によって形成される超音波ビームを用いて所望位置の状態を検出する超音波計測において、超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に補正することが可能であり、計測精度をより向上させることができる、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法及び超音波計測装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法及び超音波計測装置は、次の手段をとる。まず、本発明の第１の発明は、超音波を発信するとともに発信した超音波の反射波を検出する複数の超音波探触子を有する探触子アレイと当該探触子アレイを制御する制御手段とを有する超音波計測手段を用いて、計測対象物の一部の表面である計測対象面の所望位置に、複数の前記超音波探触子から発信された超音波にて形成される超音波ビームの焦点を設定し、当該所望位置からの反射波を検出して当該所望位置の状態を計測する超音波計測方法において前記超音波ビームの焦点となる位置を補正する、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記計測対象物における前記計測対象面とは異なる面に超音波を伝達する超音波伝達部材で形成されたウェッジを介して取り付けられた前記探触子アレイと、前記制御手段からの制御信号に基づいて前記所望位置に接触あるいは非接触するように可動する可動個所を有する焦点位置調整治具と、前記可動個所を制御して、前記超音波探触子のそれぞれからそれぞれのタイミングで超音波を発信させ、発信した超音波に対する反射波を前記超音波探触子にて検出する前記制御手段と、を用いた、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法である。そして、前記所望位置に対して前記焦点位置調整治具が前記計測対象面に接触しないように、あるいは接触するように、前記計測対象面に対向するように且つ前記所望位置に前記可動個所が対向するように前記焦点位置調整治具を位置決めした後、前記制御手段にて、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合は、補正対象とした前記所望位置である計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を接触させ、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合は、補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を非接触にする、補正位置接触状態変更ステップと、前記制御手段にて、複数の前記超音波探触子による前記超音波ビームの焦点が前記計測焦点位置を含む走査範囲内を走査するようにそれぞれのタイミングで複数の前記超音波探触子から超音波を発信して反射波のエコー強度を検出する、超音波走査ステップと、前記制御手段にて、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合は、前記走査範囲内においてエコー強度が減少する側に突出した位置と前記計測焦点位置との位置の偏差に基づいて、前記超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求め、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合は、前記走査範囲内においてエコー強度が増加する側に突出した位置と前記計測焦点位置との位置の偏差に基づいて、前記超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める、補正量算出ステップと、を有する、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法である。
【０００９】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記焦点位置調整治具は、前記計測対象面と対向する面が、前記計測対象面と略同一の形状を有する調整面として形成されており、前記調整面上における前記所望位置に対向する位置には、調整ポイントが設けられており、前記調整ポイントは、当該調整ポイントと、前記焦点位置調整治具における前記調整面とは異なるいずれかの面と、を連通する貫通孔である調整用貫通孔と連通しており、前記調整面には、前記調整ポイントを覆うように薄膜状弾性部材が貼り付けられて前記可動個所を構成している。そして、前記制御手段は、前記補正位置接触状態変更ステップにおいて、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合に補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を接触させる際は、前記計測焦点位置に対向する前記調整ポイントに連通されている前記調整用貫通孔に、所定圧力の流体を供給して、あるいは前記調整用貫通孔の径よりも小さな径の針状部材を前記計測対象面に向けて所定圧力で押圧して、前記計測焦点位置に対向している調整ポイントを覆っている前記薄膜状弾性部材を前記計測対象面の側に突出させて、前記計測焦点位置に前記薄膜状弾性部材を接触させる。
【００１０】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記焦点位置調整治具は、前記計測対象面と対向する面が、前記計測対象面と略同一の形状を有する調整面として形成されており、前記調整面上における前記所望位置に対向する位置には、調整ポイントが設けられており、前記調整ポイントは、当該調整ポイントと、前記焦点位置調整治具における前記調整面とは異なるいずれかの面と、を連通する貫通孔である調整用貫通孔と連通しており、前記調整面には、前記調整ポイントを覆うように薄膜状弾性部材が貼り付けられて前記可動個所を構成している。そして、前記制御手段は、前記補正位置接触状態変更ステップにおいて、前記計測対象面に前記焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合に補正対象とした前記計測焦点位置に前記焦点位置調整治具の前記可動個所を非接触にする際は、前記計測焦点位置に対向する前記調整ポイントに連通されている前記調整用貫通孔内の圧力が大気圧よりも低くなるように吸引して、前記計測焦点位置に対向している調整ポイントを覆っている前記薄膜状弾性部材を前記計測対象面の側に対して凹ませて、前記計測焦点位置に前記薄膜状弾性部材を非接触とする。
【００１１】
次に、本発明の第４の発明は、上記第２または第３の発明に係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記薄膜状弾性部材には、音響インピーダンスを高くする添加物が加えられている。
【００１２】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つに係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記所望位置は複数であり、前記調整ポイント及び調整ポイントに連通するそれぞれの前記調整用貫通孔は、複数の前記所望位置のそれぞれに対応するように複数が設けられている。そして、前記制御手段は、複数の前記所望位置の中から１つの所望位置である前記計測焦点位置を選定し、選定した前記計測焦点位置に対して前記補正位置接触状態変更ステップと前記超音波走査ステップと前記補正量算出ステップとを実行する動作を、それぞれの前記計測焦点位置に対して実行する。
【００１３】
次に、本発明の第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つに係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法であって、前記制御手段は、前記超音波走査ステップを行う前に、複数の前記超音波探触子の中から前記計測焦点位置に対応する複数の前記超音波探触子を含む探触子グループを選定し、前記超音波走査ステップにて、前記探触子グループ内の超音波探触子を用いて走査し、前記補正量算出ステップにて、前記探触子グループと前記計測焦点位置に対応させた前記補正量を求める。
【００１４】
次に、本発明の第７の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つに係る超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法にて用いられる前記探触子アレイと前記制御手段とを有する前記超音波計測手段と、前記焦点位置調整治具と、を有して、超音波計測における超音波ビームの焦点位置を補正する、超音波計測装置である。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、焦点位置調整治具の可動個所を適切に可動させることで、計測対象面に焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合は計測対象面の計測焦点位置に可動個所を接触させ、計測対象面に焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合は計測対象面の計測焦点位置に可動個所を非接触にする。そして、計測焦点位置の周囲を走査し、エコー強度が減少する側（計測焦点位置に接触している場合）あるいは増加する側（計測焦点位置に非接触の場合）に突出する位置を求める。これにより、目標位置（計測焦点位置）に対する実際の超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に求めることができる。従って、実際の超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に補正することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、焦点位置調整治具の可動個所を適切に実現することができる。また、計測対象面に焦点位置調整治具を接触しないように位置決めした場合に軌道面の計測焦点位置に可動個所を接触させる際、当該可動個所を適切に可動させることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、焦点位置調整治具の可動個所を適切に実現することができる。また、計測対象面に焦点位置調整治具を接触するように位置決めした場合に計測対象面の計測焦点位置に可動個所を非接触にする際、当該可動個所を適切に可動させることができる。
【００１８】
第４の発明によれば、補正量算出ステップにおいて、走査範囲内においてエコー強度が減少する側に突出する突出量、あるいは走査範囲内においてエコー強度が増加する側に突出する突出量、をより大きくすることができる。従って、エコー強度が減少する側に突出する位置、あるいはエコー強度が増加する側に突出する位置、をより適切に求めることができる。
【００１９】
第５の発明によれば、複数の所望位置のそれぞれを、超音波ビームの焦点位置としてそれぞれ狙う際、それぞれの所望位置に対するそれぞれの補正量を、適切に、効率よく求めることができる。
【００２０】
第６の発明によれば、所望位置に対して適切な位置に配置されている超音波探触子にて構成された探触子グループを選定するので、超音波ビームの焦点の位置を、より適切に補正することができる。
【００２１】
第７の発明によれば、探触子アレイ内の複数の超音波探触子から発信した超音波によって形成される超音波ビームを用いて所望位置の状態を検出する超音波計測において、超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に補正することが可能であり、計測精度をより向上させることができる超音波計測装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】外輪と、内輪と、複数の転動体と、を有する転がり軸受装置における転動体の荷重分布を計測する際の超音波計測装置の概略構成を説明する図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】探触子アレイとビーム形成手段の構成を説明する図である。
【図４】複数の超音波探触子から発信した超音波によって形成された超音波ビームが焦点を形成する例を説明する図である。
【図５】複数の超音波探触子にて形成した探触子グループ内の超音波探触子を用いて、焦点の位置を走査する例を説明する図である。
【図６】焦点位置調整治具の構造を説明する斜視図である。
【図７】焦点位置調整治具の外観の例を説明する斜視図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】図８における領域ＡＡの拡大図であり、可動個所をＺ軸方向の側に突出させた場合の例と、当該可動個所をＺ軸方向の反対の側に凹ませた場合の例を説明する図である。
【図１０】第１の実施の形態における、超音波ビームの焦点位置補正方法の処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図１１】外輪の軌道面に接触しないように焦点位置調整治具を位置決めして、計測焦点位置に可動個所を接触させた状態、及び当該状態において超音波探触子からの超音波ビームの焦点の位置を走査する、第１の実施の形態の様子を説明する図である。
【図１２】外輪の軌道面に接触するように焦点位置調整治具を位置決めして、計測焦点位置に可動個所を非接触とした状態、及び当該状態において超音波探触子からの超音波ビームの焦点の位置を走査する、第２の実施の形態の様子を説明する図である。
【図１３】第３の実施の形態における、超音波ビームの焦点位置補正方法の処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図１４】針状部材を用いた焦点位置調整治具の構造の例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下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。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている図において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸は鉛直上方に向かう方向を示している。
【００２４】
●［本発明の適用例と超音波計測装置１の全体構成（図１〜図３）］
図１は、本発明の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法を適用した、転がり軸受装置１０の転動体２２の荷重分布を計測する超音波計測装置１（超音波計測手段に相当）の全体構成の例を示している。計測対象の例である転がり軸受装置１０は、外輪２１と、複数の転動体２２と、内輪２３と、を有している。外輪２１の内周面には凹状の軌道面２１Ｋが形成されており、内輪２３の外周面には凹状の軌道面２３Ｋが形成されている。そして軌道面２１Ｋと軌道面２３Ｋに挟まれた転動体空間には、複数の転動体２２が配置されている。また外輪２１はハウジング１１０に固定され、内輪２３はシャフト１３０に固定されている。なお、隣り合う転動体２２の間隔を保持する保持器の記載は省略している。
【００２５】
図１〜３に示すように、転動体２２の荷重分布を計測するための超音波計測装置１は、ビーム形成手段３０、探触子アレイ４０、ウェッジ５０、制御手段６０等にて構成されている。なお、本実施の形態の説明では、計測対象物が外輪２１であり、計測対象物の一部の表面である計測対象面が軌道面２１Ｋであり、計測対象面に接しながら移動する転動体２２の荷重分布を計測する場合について説明する。荷重分布の計測の際には、図３に示すように、軌道面２１Ｋと転動体２２とが接触している軌道面２１Ｋの一部である接触面ＳＳ上の所定位置に向けて、探触子アレイ４０の超音波探触子４１のそれぞれから所定のタイミングで超音波を発信させて超音波ビームＢＭを形成し、超音波ビームＢＭを収束した焦点Ｆを形成する。そして焦点Ｆの位置を接触面ＳＳ上で移動（走査）させ、接触面ＳＳ上の各位置のエコー強度（反射波の振幅）を計測することで、荷重分布を計測する。
【００２６】
探触子アレイ４０は、図３に示すように、超音波の発信と、発信した超音波の反射波を検出する複数の超音波探触子４１（超音波探触子４１（１、１）〜４１（ｎ、ｍ））と、超音波（及び反射波）を伝達する超音波伝達部材で形成されたシート４２を有している。本実施の形態にて説明する探触子アレイ４０は、複数の超音波探触子４１が、シート４２上にｎ行ｍ列の２次元状に配置されている例を示している。なお、本実施の形態では、複数の超音波探触子４１が平面に配置された例を示しているが、複数の超音波探触子が湾曲面（シート４２が湾曲形状）に配置された探触子アレイを用いてもよい。また、ｎ行ｍ列におけるｎ及びｍの値は、適宜設定され、本実施の形態の例の５行５列に限定されるものではない。そして、複数の超音波探触子のそれぞれは、ビーム形成手段３０からのそれぞれの駆動信号に基づいて、それぞれのタイミングで励起されて超音波を発信する。
【００２７】
ビーム形成手段３０は、図３に示すように、複数の超音波探触子４１のそれぞれに対して１対１に対応するように設けられた遅延回路３２と送信回路３３と受信回路３４と、各遅延回路３２への駆動信号及び各受信回路３４からの検出信号の授受と、制御手段６０との信号の授受を行うコントローラ３１と、を有している。なおビーム形成手段３０の構成は、本実施の形態にて説明する構成に限定されるものではない。
【００２８】
コントローラ３１は、制御手段６０からの超音波の発信指令信号に基づいて、指定された超音波探触子４１に対応する遅延回路３２のみに駆動信号を出力する。また、コントローラ３１は、受信回路３４にて検出した反射波の検出信号を制御手段６０に出力する。
【００２９】
遅延回路３２は、対応する超音波探触子４１の励起タイミング（超音波の発信タイミング）を遅延させるための回路である。超音波探触子４１のそれぞれに対して遅延回路３２が設けられているので、制御手段６０は、複数の超音波探触子４１のそれぞれから、個別のタイミングで超音波を発信させることができる。
【００３０】
送信回路３３は、対応する遅延回路３２から遅延されて出力された信号を、超音波探触子４１を励起させる駆動信号に変換して、対応する超音波探触子４１に向けて出力するための回路である。超音波探触子４１のそれぞれは、対応する送信回路３３から駆動信号が入力されると、励起されて超音波を発信する。
【００３１】
受信回路３４は、対応する超音波探触子４１が検出した反射波に基づいた検出信号をコントローラ３１に出力する。
【００３２】
ウェッジ５０は、超音波（及び超音波に対する反射波）を伝達する超音波伝達部材（例えばポリスチレン等の合成樹脂材料）にて形成されており、一方の面は探触子アレイ４０のシート４２と密着されており、他方の面は計測対象物（この場合、外輪２１）における計測対象面（この場合、軌道面２１Ｋ）とは異なる面に密着されている。本実施の形態では、ウェッジ５０は、計測対象物である外輪２１における計測対象面である軌道面２１Ｋとは反対の側となる外輪２１の外周面に密着されている。ウェッジ５０は、それぞれの超音波探触子４１が発信した超音波を計測対象物に向けて伝達し、計測対象物からの反射波を超音波探触子４１に向けて伝達する。
【００３３】
制御手段６０は、例えばパーソナルコンピュータであり、ビーム形成手段３０に、超音波を出力するための発信指令信号を出力し、ビーム形成手段３０から反射波の検出信号を取り込む。そして制御手段６０は、後述するように、超音波ビームの焦点位置の補正処理を実行し、ビーム形成手段３０に出力する発信指令信号を補正する。
【００３４】
●［複数の超音波探触子を用いた超音波ビームの焦点の形成（図４、図５）］
図４に示す例は、超音波探触子４１（ｊ、ｋ）、４１（ｊ、ｋ＋１）、４１（ｊ、ｋ＋２）の３つを用いて、それぞれの超音波探触子から発信した超音波によって形成される超音波ビームにて超音波の焦点Ｆを形成する例を示している。ビーム形成手段は、制御手段からの発信指令信号に基づいて、超音波探触子４１（ｊ、ｋ）と超音波探触子４１（ｊ、ｋ＋２）から、時刻ｔにて超音波を発信させる。そしてビーム形成手段は、制御手段からの発信指令信号に基づいて、超音波探触子４１（ｊ、ｋ＋１）から時刻ｔ＋Δｔにて超音波を発信させる。その結果、超音波探触子４１（ｊ、ｋ）から発信された超音波（図４中にて一点鎖線にて示す）と、超音波探触子４１（ｊ、ｋ＋２）から発信された超音波（図４中にて二点鎖線にて示す）と、Δｔ時間だけ遅延して超音波探触子４１（ｊ、ｋ＋１）から発信された超音波（図４中にて点線にて示す）は、焦点Ｆの位置で１つに重なる。この各超音波が重なった位置（収束した位置）が、焦点Ｆとなる。従って制御手段は、使用する超音波探触子を適宜選択し、選択した複数の超音波探触子の発信タイミングを適切に設定することで、所望する任意の位置に焦点Ｆを形成することができる。
【００３５】
図５は、上記の焦点の形成を、図３に示す本実施の形態に適用した例を示している。例えば図５における軌道面２１Ｋ上の所望する位置に焦点Ｆを形成する場合、制御手段は、超音波探触子４１（２、２）、４１（２、４）、４１（４、４）、４１（４、２）を四隅とする９個の超音波探触子を含む探触子グループＲａを選定し、当該探触子グループＲａ内の各超音波探触子から、それぞれのタイミングで超音波を発信させることで、軌道面２１Ｋ上の所望する位置に焦点Ｆを形成することができる。なお、より多くの超音波探触子を用いると、焦点Ｆの位置に加えて焦点Ｆの大きさも調整することができる。また、各超音波探触子から発信するタイミングを調整することで、焦点Ｆの位置をＸ軸方向や、Ｙ軸方向や、Ｚ軸方向へと移動させることができる。なお、理想的には焦点Ｆの位置を軌道面２１Ｋ上の所望する位置に設定したいのであるが、実際には、ビーム形成手段の各回路の特性のバラツキ、各超音波探触子の特性のバラツキ、計測対象物の形状のバラツキ等により、所望する位置からズレた位置に焦点Ｆが形成される可能性がある。しかし、超音波ビームは肉眼で視認できないので、このズレ量を肉眼で確認して焦点Ｆの位置を調整することはできない。そこで、後述する焦点位置調整治具と焦点位置補正処理の手順によって補正量を求め、焦点Ｆの位置を軌道面２１Ｋ上の所望する位置へと補正する。
【００３６】
●［焦点位置調整治具７０の構成（図６〜図９、図１４）］
次に図６〜図９を用いて、上記の焦点位置の補正を行う際に使用する焦点位置調整治具７０の構成について説明する。焦点位置調整治具７０は、治具本体７１と、薄膜状弾性部材７５にて構成されている。そして焦点位置調整治具７０は、計測対象面（この場合、外輪２１の軌道面２１Ｋ）と対向する面（薄膜状弾性部材７５が貼り付けられる面）が、計測対象面と略同一の形状を有する調整面７０Ｍとして形成されている。従って図１１に示すように、焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍを、計測対象面である軌道面２１Ｋに対向させた場合、接触しないように所定距離ΔＤだけ隙間を空けた状態で、これら両面を配置することができる。また、軌道面２１Ｋと調整面７０Ｍをぴったりと接触させるように配置することもできる。
【００３７】
治具本体７１は、例えば金属にて形成されている。そして、薄膜状弾性部材７５が貼り付けられる計測対象対向面７１Ｍを有している。計測対象対向面７１Ｍは、計測対象面である軌道面２１Ｋと対向する面であり、計測対象面である軌道面２１Ｋとほぼ同一の形状となるように形成されている。そして図１１に示すように所定位置に位置決めされた際に、計測対象面である軌道面２１Ｋ上の所望位置（計測焦点位置）に対向する位置には、調整用貫通孔７３の一方の開口部である調整ポイント７２が設けられている。なお、所望位置とは、軌道面２１Ｋ上において補正対象とする焦点位置であり、計測焦点位置に相当する。また、調整用貫通孔７３の直径は、例えば１［ｍｍ］程度であり、隣り合う調整ポイント７２のＸ軸方向及びＹ軸方向における中心位置の間隔は、例えば２［ｍｍ］程度である。
【００３８】
なお、本実施の形態では５個の計測焦点位置が設定されている場合の例を説明し、当該５個の計測焦点位置のそれぞれに対向するように、治具本体７１には５個の調整用貫通孔７３及び調整ポイント７２が設けられている。調整用貫通孔７３は、計測対象対向面７１Ｍと、計測対象対向面７１Ｍとは異なるいずれかの面（本実施の形態の例では、調整面７０Ｍとは反対側の面）と、の間に形成された貫通孔である。そして調整用貫通孔７３における一方の開口部である計測対象対向面７１Ｍの側の開口部は調整ポイント７２であり、調整用貫通孔７３における他方の開口部は調整口７４である。そして後述するように、調整口７４から、流体の供給及び排出や、針状部材の出し入れ等が行われる。なお、本実施の形態では、５個の調整ポイントを形成した例を説明するが、調整ポイントの数は、５個に限定されるものではない。また調整ポイントの位置も、計測対象面に設定された計測焦点位置に応じて適宜設定される。
【００３９】
薄膜状弾性部材７５は、例えば０．１［ｍｍ］程度の厚さのゴムシートであり、治具本体７１の計測対象対向面７１Ｍに接着剤等にて接着され、調整面７０Ｍを形成している。
【００４０】
以上の構成により、図８及び図９に示すように、例えば調整口７４から所定圧力の流体（圧縮エア等）を供給すると、調整ポイント７２を覆っている部分の薄膜状弾性部材７５である可動個所７５Ｋは、符号７５Ａに示すように上方に突出する。また所定圧力の流体の供給を停止すると、可動個所７５Ｋは元の形状（計測対象対向面７１Ｍに沿う形状）に復元する。また、所定圧力の流体の供給の代わりに、調整用貫通孔７３の径よりも小さな径の針状部材（図示せず）を調整口７４から挿入して可動個所７５Ｋを所定圧力で押圧すると、可動個所７５Ｋは、符号７５Ａに示すように上方に突出する。また、針状部材による押圧を解除すると、可動個所７５Ｋは元の形状（計測対象対向面７１Ｍに沿う形状）に復元する。また、所定圧力の流体の供給、針状部材による押圧に代えて、調整口７４から吸引して調整用貫通孔７３内の圧力を大気圧よりも低い圧力にすると、可動個所７５Ｋは、符号７５Ｂに示すように下方に凹む。また調整口７４からの吸引を停止し、大気圧に戻すと、可動個所７５Ｋは元の形状（計測対象対向面７１Ｍに沿う形状）に復元する。
【００４１】
次に図１４に、針状部材７７を用いた焦点位置調整治具７０Ｂの例を示す。図１４中において、仮想円Ｅは、調整面７０Ｍの曲率半径Ｒ（計測対象面である軌道面２１Ｋの曲率半径とほぼ同等）を半径として調整面７０Ｍを円弧の一部として有する仮想的な円であり、当該仮想円Ｅの中心をＯとする。各調整ポイント７２は、計測対象面（軌道面２１Ｋ）との接触位置をより正確な位置とするために、中心Ｏを通り放射状に延びる調整用貫通孔７３の一方端に設けられている。そして各調整用貫通孔７３には、調整ポイント７２の近傍に、軌道面２１Ｋに対向する側の先端が球面状に形成された針状部材７７が挿入されている。なお、針状部材７７の外径は、調整用貫通孔７３の内径よりもわずかに小さく設定されている。この構成により、例えば調整口７４から所定圧力の流体Ｑ（作動油等）を供給すると、調整ポイント７２を覆っている部分の薄膜状弾性部材７５である可動個所７５Ｋ（図９参照）は、針状部材７７に押し上げられて上方に突出する。また所定圧力の流体Ｑの供給を停止すると、可動個所は薄膜状弾性部材７５の復元力にて元の形状（計測対象対向面に沿う形状）に復元する。なお、図１４の例では、１個の調整口７４から複数の調整ポイント７２の可動個所を動作させる構造の例を示しているが、調整ポイント７２毎に調整口７４を設けるようにしてもよい。
【００４２】
●［第１の実施の形態における、超音波ビームＢＭの焦点位置の補正量を求める手順（図１０、図１１）］
次に図１０に示すフローチャート、及び図１１を用いて、制御手段による超音波ビームの焦点位置の補正量を求める、第１の実施の形態の処理手順について説明する。制御手段は、作業者によって補正量の算出が指示されると、図１０に示すフローチャートのステップＳ１０に進む。なお、以下に説明する第１の実施の形態では、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対向させた焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍが、計測対象面に接触しないように、焦点位置調整治具７０を位置決めする。
【００４３】
ステップＳ１０にて制御手段は、図１１に示すように、調整面７０Ｍが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触することなく所定距離ΔＤだけ隙間を有して対向するように、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対して焦点位置調整治具７０を位置決めしてステップＳ２０に進む。なお、焦点位置調整治具７０の各調整ポイント（各可動個所）が、計測対象面（軌道面２１Ｋ）の各計測焦点位置（補正対象とする計測対象面上の所望位置）に対向するように、焦点位置調整治具７０を位置決めする。
【００４４】
ステップＳ２０にて制御手段は、計測するべき計測焦点位置を決定し、ステップＳ３０に進む。本実施の形態の例では、図６、７に示す各調整ポイント７２に対向する位置に計測焦点位置が設定されている。そして図１１の例では、焦点位置調整治具７０の中央の調整ポイント７２に対向している計測焦点位置Ｐｓを、今回計測するべき計測焦点位置に決定した例を示している。なお、計測焦点位置が１つの場合は、ステップＳ２０を省略してもよい。
【００４５】
ステップＳ３０にて制御手段は、計測焦点位置の接触状態を変更する。ステップＳ２０までの状態では、今回計測するべき計測焦点位置Ｐｓには、対向する調整ポイント７２の可動個所７５Ｋは、まだ非接触の状態である。ステップＳ３０では、制御手段は、調整口７４から所定圧力の流体Ｑの供給（または針状部材を挿入して所定圧力で押圧）を行って、計測焦点位置Ｐｓに非接触の状態であった可動個所７５Ｋを、計測焦点位置Ｐｓに接触させ、ステップＳ４０に進む。このステップＳ３０は、補正位置接触状態変更ステップに相当する。
【００４６】
ステップＳ４０にて制御手段は、計測焦点位置に応じた探触子グループを選定する。図１１の例では、制御手段は、計測焦点位置Ｐｓに対して、図５に示した探触子グループＲａを選定してステップＳ５０に進む。なお、探触子グループの選定は、探触子アレイ４０に対する計測焦点位置の位置に応じて適宜選定される。
【００４７】
ステップＳ５０にて制御手段は、仮想走査面を決定する。例えば図１１に示すように、計測焦点位置Ｐｓの理想位置（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）に対して、Ｚ軸方向にΔＺだけ離れた仮想的なＸＹ平面である仮想走査面ＶＸＹを決定し、ステップＳ６０に進む。例えば１回目の走査ではΔＺ＝０［μｍ］として仮想走査面ＶＸＹを決定し、ステップＳ７０にて繰り返した際の２回目の走査ではΔＺ＝＋０．１［ｍｍ］として仮想走査面ＶＸＹを決定し、３回目の走査ではΔＺ＝−０．１［ｍｍ］として仮想走査面ＶＸＹを決定する。制御手段は、例えば、−１［ｍｍ］≦ΔＺ≦＋１［ｍｍ］の間で０．１［ｍｍ］毎にΔＺを設定する。
【００４８】
ステップＳ６０にて制御手段は、超音波ビームＢＭの焦点の位置が仮想走査面ＶＸＹ上をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査するように（図１１中の焦点Ｆ１〜Ｆ３を参照）、複数の超音波探触子（選定した探触子グループＲａ内の超音波探触子）からそれぞれのタイミングで超音波を発信させ、各走査位置での反射波のエコー強度を計測し、ステップＳ７０に進む。
【００４９】
ステップＳ７０にて制御手段は、次の仮想走査面の有無を判定し、予め設定された仮想走査面ＶＸＹが、まだ有る場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５０に戻り、予め設定された全ての仮想走査面ＶＸＹでの走査を終えた場合（Ｎｏ）はステップＳ８０に進む。なお、ステップＳ５０〜ステップＳ７０は、複数の超音波探触子による超音波ビームの焦点が、計測焦点位置を含む走査範囲内を走査するように、それぞれのタイミングで複数の超音波探触子から超音波を発信して反射波のエコー強度を検出する、超音波走査ステップに相当する。
【００５０】
ステップＳ８０にて制御手段は、検出した各走査位置でのエコー強度に基づいて、計測焦点位置が発見できたか否かを判定し、発見できた場合（Ｙｅｓ）はステップＳ９０に進み、発見できなかった場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０に進む。検出されたエコー強度は、焦点位置調整治具７０の可動個所７５Ｋが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触していない部分では比較的大きく、焦点位置調整治具７０の可動個所７５Ｋが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触している部分では比較的小さい。可動個所７５Ｋが接触している計測焦点位置では、超音波の一部が可動個所７５Ｋに伝達されて反射波のエネルギーが減少するので、可動個所７５Ｋが接触していない個所に対してエコー強度が小さくなる。従って、制御手段は、エコー強度が所定強度以下の走査位置が有る場合（Ｙｅｓ）はステップＳ９０に進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０に進む。
【００５１】
ステップＳ９０にて制御手段は、エコー強度が減少する側に突出した位置を、実際の計測焦点位置であるとして、今回の計測焦点位置Ｐｓ及び今回の探触子グループＲａに対する補正量を算出し、ステップＳＡ０に進む。例えば、理想的な計測焦点位置Ｐｓの位置が（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ）であった場合に対して、実際に検出された計測焦点位置Ｐｊの位置が（Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ、Ｚｓ＋Δｚ）であった場合、計測焦点位置Ｐｓ及び探触子グループＲａに対応する補正量は、（Δｘ、Δｙ、Δｚ）である、と算出する。このステップは、補正量算出ステップに相当する。従って、探触子グループＲａにて計測焦点位置Ｐｓを焦点とする場合、補正量（Δｘ、Δｙ、Δｚ）分だけ補正して各超音波探触子から超音波を発信すれば、確実に計測焦点位置Ｐｓに焦点を一致させることができる。このように、走査範囲内において実際にエコー強度が減少する側に突出した位置（上記の例では実際の計測焦点位置Ｐｊ（Ｘｓ＋Δｘ、Ｙｓ＋Δｙ、Ｚｓ＋Δｚ））と、理想的な計測焦点位置（上記の例では理想的な計測焦点位置Ｐｓ（Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ））と、の位置の偏差に基づいて、超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める。また、薄膜状弾性部材７５に音響インピーダンスを高くする添加物が加えておくと、エコー強度が減少する側に突出する突出量をより大きくすることができるので、より好ましい。
【００５２】
ステップＳＡ０にて制御手段は、次に補正量を算出するべき計測焦点位置の有無を判定し、次の計測焦点位置が有る場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２０に戻って次の計測焦点位置を決定し、次の計測焦点位置が無い場合（Ｎｏ）は処理を終了する。
【００５３】
ステップＳＢ０に進んだ場合、制御手段は、計測焦点位置を発見できなかった旨を出力（例えば、モニタ等の表示手段への表示や音声等にて発見できなかった事を出力）して処理を終了する。
【００５４】
●［第２の実施の形態における、超音波ビームＢＭの焦点位置の補正量を求める手順（図１０、図１２）］
次に図１２を用いて、制御手段による超音波ビームの焦点位置の補正量を求める、第２の実施の形態の処理手順について説明する。なお、以下に説明する第２の実施の形態では、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対向させた焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍが、計測対象面に接触するように、焦点位置調整治具７０を位置決めする。
【００５５】
制御手段による各ステップの流れは、図１０に示す第１の実施の形態の各ステップの流れと同じである。ただし、ステップＳ１０、ステップＳ３０、ステップＳ８０、ステップＳ９０の各ステップにおける処理内容が、以下のように異なる。
【００５６】
ステップＳ１０では、制御手段は、図１２に示すように、調整面７０Ｍと計測対象面（軌道面２１Ｋ）を対向させて、調整面７０Ｍが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触するように、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対して焦点位置調整治具７０を位置決めしてステップＳ２０に進む。
【００５７】
ステップＳ３０では、制御手段は、調整口７４から調整用貫通孔７３内の圧力が大気圧よりも低くなるように流体Ｑを吸引して、計測焦点位置Ｐｓに接触した状態であった可動個所７５Ｋを凹ませて計測焦点位置Ｐｓに対して可動個所７５Ｋを非接触にして、ステップＳ４０に進む。
【００５８】
ステップＳ８０では、可動個所７５Ｋの個所のみで、調整面７０Ｍと計測対象面（軌道面２１Ｋ）とが非接触であるので、検出されたエコー強度は、焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触している部分では比較的小さく、焦点位置調整治具７０の可動個所７５Ｋが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対して非接触の部分では比較的大きい。従って、制御手段は、エコー強度が所定強度以上の走査位置が有る場合（Ｙｅｓ）はステップＳ９０に進み、そうでない場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０に進む。
【００５９】
ステップＳ９０では、エコー強度が増加する側に突出した位置を、実際の計測焦点位置であるとして、今回の計測焦点位置Ｐｓ及び今回の探触子グループＲａに対する補正量を算出し、ステップＳＡ０に進む。このように、走査範囲内において実際にエコー強度が増加する側に突出した位置と、理想的な計測焦点位置と、の位置の偏差に基づいて、超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める。また、薄膜状弾性部材７５に音響インピーダンスを高くする添加物が加えておくと、エコー強度が増加する側に突出する突出量をより大きくすることができるので、より好ましい。
【００６０】
●［第３の実施の形態における、超音波ビームＢＭの焦点位置の補正量を求める手順（図１３、図１１）］
次に図１３に示すフローチャートを用いて、制御手段による超音波ビームの焦点位置の補正量を求める、第３の実施の形態の処理手順について説明する。なお、以下に説明する第３の実施の形態の処理手順（図１３参照）は、第１の実施の形態の処理手順（図１０参照）に対して、ステップＳ３０が省略され、ステップＳ６２、Ｓ６４、Ｓ７２が追加されている点と、ステップＳ８０、Ｓ９０の処理内容が異なる。以下、これらの第１の実施の形態の処理手順（図１０）からの相違点について主に説明する。なお、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対向させた焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍが、計測対象面に接触しないように、焦点位置調整治具７０を位置決め（図１１参照）する点は、第１の実施の形態と同じである。
【００６１】
ステップＳ２０の処理内容は第１の実施の形態（図１０）と同じであるが、処理後はステップＳ４０に進む。（ステップＳ３０は省略）
【００６２】
なお、ステップＳ６０の処理内容は第１の実施の形態（図１０）と同じであるが、検出した仮想走査面上の各走査位置でのエコー強度は、第１の実施の形態では可動個所を接触させた状態のエコー強度であるが、第３の実施の形態では可動個所が非接触の状態のエコー強度である。そして制御手段は、ステップＳ６０を実行後、ステップＳ６２に進む。
【００６３】
ステップＳ６２にて制御手段は、計測焦点位置の接触状態を変更する。ステップＳ６０までの状態では、今回計測するべき計測焦点位置Ｐｓには、対向する調整ポイント７２の可動個所７５Ｋは、まだ非接触の状態である。従って、ステップＳ６２にて、制御手段は、調整口７４から所定圧力の流体Ｑの供給（または針状部材を挿入して所定圧力で押圧）を行って、計測焦点位置Ｐｓに非接触の状態であった可動個所７５Ｋを、計測焦点位置Ｐｓに接触させ、ステップＳ６４に進む。このステップＳ６２は、補正位置接触状態変更ステップに相当する。
【００６４】
ステップＳ６４にて制御手段は、ステップＳ６０にて走査した仮想走査面ＶＸＹ上をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査するように、複数の超音波探触子（選定した探触子グループＲａ内の超音波探触子）からそれぞれのタイミングで超音波を発信させ、各走査位置での反射波のエコー強度を計測し、ステップＳ７０に進む。なお、ステップＳ６０との違いは、計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋが接触している点である。つまり、ステップＳ６０では計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋが非接触の状態で仮想走査面ＶＸＹ上の各走査位置でエコー強度を測定し、ステップＳ６４では計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋを接触させた状態で仮想走査面ＶＸＹ上の各走査位置でエコー強度を測定する。
【００６５】
ステップＳ７０の処理内容は第１の実施の形態と同じであるが、予め設定された仮想走査面ＶＸＹが、まだ有る場合（Ｙｅｓ）の飛び先がステップＳ５０ではなく、ステップＳ７２に変更されている点が異なる。
【００６６】
ステップＳ７２に進んだ場合、制御手段は、計測焦点位置の接触状態を変更する。ステップＳ６２にて計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋを接触させているので、制御手段は、流体Ｑの供給を停止して（または針状部材を押圧を停止して）計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋが非接触となる状態に変更し、ステップＳ５０に進む。このステップＳ７２は、補正位置接触状態変更ステップに相当する。
【００６７】
ステップＳ８０に進んだ場合、制御手段は、各走査位置において、ステップＳ６０（可動個所が非接触）にて計測したエコー強度と、ステップＳ６４（可動個所が接触）にて計測したエコー強度と、の変化量に基づいて、計測焦点位置が発見できたか否かを判定し、発見できた場合（Ｙｅｓ）はステップＳ９０に進み、発見できなかった場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０に進む。この場合、例えば制御手段は、ステップＳ６０にて検出したエコー強度に対してステップＳ６４にて検出したエコー強度が所定量以上減少していた場合、当該走査位置を実際の計測焦点位置として発見した、と判定する。
【００６８】
ステップＳ９０にて制御手段は、ステップＳ６０にて検出したエコー強度に対してステップＳ６４にて検出したエコー強度が所定量以上減少していた走査位置を、実際の計測焦点位置Ｐｊとして、今回の計測焦点位置Ｐｓ及び今回の探触子グループＲａに対する補正量を算出し、ステップＳＡ０に進む。このように、走査範囲内において実際にエコー強度の変化量が所定量以上となった位置と、理想的な計測焦点位置と、の位置の偏差に基づいて、超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める。また、薄膜状弾性部材７５に音響インピーダンスを高くする添加物が加えておくと、エコー強度の変化量をより大きくすることができるので、より好ましい。
【００６９】
以上、第３の実施の形態では、各走査位置において、可動個所が非接触の状態でのエコー強度と、可動個所が接触した状態でのエコー強度と、の変化量に基づいて計測焦点位置を判定するので、焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍに微小な凹凸や歪み等が存在する場合であっても、より精度良く計測焦点位置を検出することができる。
【００７０】
●［第４の実施の形態における、超音波ビームＢＭの焦点位置の補正量を求める手順（図１３、図１２）］
次に、第４の実施の形態の処理手順について説明する。なお、以下に説明する第４の実施の形態では、第３の実施の形態に対して、可動個所を凹ませて計測焦点位置を検出する点が異なる。つまり、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対向させた焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍが、計測対象面に接触するように、焦点位置調整治具７０を位置決め（図１２参照）する点は第２の実施の形態と同じである。従って、第１の実施の形態に対する第２の実施の形態の変更個所と同様であるので、第３の実施の形態である図１３のフローチャートの各ステップの流れは同じであるが、ステップＳ１０、ステップＳ６２、ステップＳ７２、ステップＳ８０、ステップＳ９０の各ステップにおける処理内容が、以下のように異なる。
【００７１】
ステップＳ１０では、制御手段は、調整面７０Ｍと計測対象面（軌道面２１Ｋ）を対向させて、調整面７０Ｍが計測対象面（軌道面２１Ｋ）に接触するように、計測対象面（軌道面２１Ｋ）に対して焦点位置調整治具７０を位置決めしてステップＳ２０に進む。
【００７２】
ステップＳ６０の処理内容に変更は無いが、検出した仮想走査面上の各走査位置でのエコー強度は、可動個所が接触している状態のエコー強度である点が異なる。
【００７３】
ステップＳ６２では、制御手段は、調整口７４から調整用貫通孔７３内の圧力が大気圧よりも低くなるように流体Ｑを吸引して、計測焦点位置Ｐｓに接触した状態であった可動個所７５Ｋを凹ませて計測焦点位置Ｐｓに対して可動個所７５Ｋを非接触にして、ステップＳ６４に進む。このステップＳ６２は、補正位置接触状態変更ステップに相当する。
【００７４】
ステップＳ６４の処理内容に変更は無いが、検出した仮想走査面上の各走査位置でのエコー強度は、可動個所が非接触の状態のエコー強度である点が異なる。
【００７５】
ステップＳ７２では、制御手段は、流体Ｑの吸引を停止して調整用貫通孔７３内の圧力を大気圧に戻し、計測焦点位置Ｐｓに可動個所７５Ｋが接触した状態に変更し、ステップＳ５０に進む。このステップＳ７２は、補正位置接触状態変更ステップに相当する。
【００７６】
ステップＳ８０では、制御手段は、各走査位置において、ステップＳ６０（可動個所が接触）にて計測したエコー強度と、ステップＳ６４（可動個所が非接触）にて計測したエコー強度と、の変化量に基づいて、計測焦点位置が発見できたか否かを判定し、発見できた場合（Ｙｅｓ）はステップＳ９０に進み、発見できなかった場合（Ｎｏ）はステップＳＢ０に進む。この場合、例えば制御手段は、ステップＳ６０にて検出したエコー強度に対してステップＳ６４にて検出したエコー強度が所定量以上増加していた場合、当該走査位置を実際の計測焦点位置として発見した、と判定する。
【００７７】
ステップＳ９０では、制御手段は、ステップＳ６０にて検出したエコー強度に対してステップＳ６４にて検出したエコー強度が所定量以上増加していた走査位置を、実際の計測焦点位置Ｐｊとして、今回の計測焦点位置Ｐｓ及び今回の探触子グループＲａに対する補正量を算出し、ステップＳＡ０に進む。このように、走査範囲内において実際にエコー強度の変化量が所定量以上となった位置と、理想的な計測焦点位置と、の位置の偏差に基づいて、超音波探触子から所望する計測焦点位置を狙う際の補正量を求める。また、薄膜状弾性部材７５に音響インピーダンスを高くする添加物が加えておくと、エコー強度の変化量をより大きくすることができるので、より好ましい。
【００７８】
以上、第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、各走査位置において、可動個所が接触した状態でのエコー強度と、可動個所が非接触の状態でのエコー強度と、の変化量に基づいて計測焦点位置を判定するので、焦点位置調整治具７０の調整面７０Ｍに微小な凹凸や歪み等が存在する場合であっても、より精度良く計測焦点位置を検出することができる。
【００７９】
以上、第１〜第４の実施の形態の処理手順によれば、探触子アレイ内の複数の超音波探触子から発信した超音波によって形成される超音波ビームを用いて所望位置の状態を検出する超音波計測において、超音波ビームの焦点の位置を、より正確に、かつより適切に補正することが可能であり、計測精度をより向上させることができる、超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法を提供できる。
【００８０】
また、第１〜第４の実施の形態のいずれかの処理手順にて焦点位置を補正する制御手段と探触子アレイと（ビーム形成手段と）を有する超音波計測手段と、焦点位置調整治具と、を備えた超音波計測装置を、容易に構成することができる。
【００８１】
本発明の超音波計測における超音波ビームの焦点位置補正方法及び超音波計測装置の、処理手順、構成、構造、外観等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
【００８２】
また本実施の形態の説明では、計測対象物として転がり軸受装置の外輪、計測対象面として外輪の軌道面、を例として説明したが、計測対象物及び計測対象面は、これらに限定されるものではなく、種々の計測対象物及び種々の計測対象面に、本発明を適用することが可能である。
【００８３】
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１          超音波計測装置（超音波計測手段）
１０        転がり軸受装置
２１        外輪（計測対象物）
２１Ｋ      軌道面（計測対象面）
２２        転動体
２３        内輪
３０        ビーム形成手段
３１        コントローラ
３２        遅延回路
３３        送信回路
３４        受信回路
４０        探触子アレイ
４１        超音波探触子
４２        シート
５０        ウェッジ
６０        制御手段
７０、７０Ｂ    焦点位置調整治具
７０Ｍ      調整面
７１、７１Ｂ    治具本体
７２        調整ポイント
７３        調整用貫通孔
７４        調整口
７５        薄膜状弾性部材
７５Ｋ      可動個所
７７        針状部材
ＢＭ        超音波ビーム
Ｆ、Ｆ１〜Ｆ３    焦点
Ｐｓ        計測焦点位置
Ｒａ        探触子グループ
ＶＸＹ      仮想走査面
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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