JP2015072171A - Ｘ線応力測定方法、及びｘ線応力測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線応力測定装置で、Ｘ線照射器からのＸ線を含む仮想平面を測定対象に対して傾けても、光変位計による距離検出を実現する。【解決手段】応力の測定点３ａを含む表面２上に、光変位計１３から出光される光を乱反射する粒５の集まりを配置する乱反射材塗布工程と、光変位計１３により測定点３ａまでの距離を検出する距離検出工程と、距離検出工程で検出される距離が予め定められている距離になるよう、Ｘ線照射器、回折Ｘ線受光器及び光変位計１３を含む測定ヘッド１０の位置を調節するヘッド位置調節工程と、表面２上の粒５を除く乱反射材除去工程と、Ｘ線照射器から測定点３ａを含む表面２上にＸ線を照射して、測定点３ａにおける応力を測定する応力測定工程と、を実行する。【選択図】図５

Description

本発明は、Ｘ線を測定対象に照射し、測定対象で回折した回折Ｘ線により、測定対象の応力を測定するＸ線応力測定方法、及びこの方法の実行に好適なＸ線応力測定装置に関する。

Ｘ線応力測定方法としては、例えば、以下の特許文献１に記載の方法がある。この方法では、レーザ変位計とＸ線照射器と回折Ｘ線受光器とヘッド移動機構とを備えているＸ線応力測定装置を用いている。このＸ線応力測定装置のＸ線照射器は、測定対象の測定点を含む表面にＸ線を照射する。回折Ｘ線受光器は、測定対象で回折した回折Ｘ線を受光する。レーザ変位計は、測定対象の表面上の測定点にレーザ光を照射して測定点までの距離を検出する。ヘッド移動機構は、レーザ変位計とＸ線照射器と回折Ｘ線受光器とを含むヘッドの位置や傾きを変える。このＸ線応力測定装置では、Ｘ線照射器が照射するＸ線の光軸を含む仮想平面上に、回折Ｘ線受光器の受光部が配置されている。

Ｘ線応力測定では、一般的に、この仮想平面内において、測定面上の測定点を基準にした測定面法線に対するＸ線照射器の相対角度ψを適宜変えて、回折角度２θを得ることで、測定対象の表面における応力を測定している。特許文献１に記載のＸ線応力測定方法では、さらに、測定対象に対する仮想平面の角度Ωを変えて、測定対象の表面における応力を測定する二軸（ψ、Ω）傾斜法を提案している。

特開平８−３２０２６４号公報

上記特許文献１に記載の技術では、レーザ変位計で検出した距離が予め定められた距離になってから、Ｘ線照射器及び回折Ｘ線受光器を用いて測定対象の応力を測定している。しかしながら、前述の仮想平面の角度Ωを変えて応力を測定する場合、測定面上の測定点における法線を含む面に対して、レーザ変位計のレーザ出光部の光軸及びレーザ受光部の光軸を含む仮想平面を傾けることになるため、レーザ出光部からのレーザ光がレーザ変位計のレーザ受光部に至らず、レーザ変位計で測定点までの距離を測定することができない場合がある。すなわち、上記特許文献１に記載の技術では、レーザ変位計で測定点までの距離を測定することができず、測定点における応力を測定できない場合があるという問題点がある。

そこで、本発明は、このような従来技術の問題点に着目し、Ｘ線照射器からのＸ線を含む仮想平面を測定対象に対して傾けた場合でも、光変位計での距離測定を実現して、この仮想平面を傾けた場合における応力を測定することができるＸ線応力測定方法、及びこの方法の実行に好適なＸ線応力測定装置を提供することを目的とする。

前記問題点を解決するための発明に係る第一態様としてのＸ線応力測定方法は、
測定対象の表面上の測定点に光を照射して、前記測定点までの距離を検出する光変位計と、前記光変位計からの光線を含む仮想平面上で前記光線と交差するようＸ線を前記表面に照射するＸ線照射器と、前記Ｘ線照射器からの前記Ｘ線が前記測定対象で回折した回折Ｘ線であって、前記仮想平面上の回折Ｘ線を受光する回折Ｘ線受光器と、前記光変位計と前記Ｘ線照射器と前記回折Ｘ線受光器とを含む測定ヘッドの向きを変えて前記仮想平面の傾きを変えると共に前記測定ヘッドの位置を変えるヘッド移動機構と、を備えているＸ線応力測定装置を用いた応力測定方法において、
前記測定点を含む前記表面上に、前記光変位計から出光される光を乱反射する粒の集まりを配置する乱反射材塗布工程と、前記乱反射材塗布工程後に、前記光変位計により前記測定点までの距離を検出する距離検出工程と、前記距離検出工程で検出される前記距離が、予め定められている距離になるよう、前記ヘッド移動機構を操作するヘッド位置調節工程と、前記ヘッド位置調節工程後に、前記表面上の前記粒を除く乱反射材除去工程と、前記乱反射除去工程後に、前記Ｘ線照射器から前記測定点を含む前記表面上にＸ線を照射して、前記測定点における応力を測定する応力測定工程と、を実行する。

当該Ｘ線応力測定方法では、測定対象の表面上の測定点における法線を含む法線走査面に対して測定ヘッドの仮想平面を傾けても、測定点を含む表面上に粒の集まりを配置することで、光変位計からの光が粒の集まりで乱反射し、この一部を光変位計で受光することができる。このため、当該Ｘ線応力測定方法では、仮想平面を法線走査面に対して傾けても、光変位計での距離検出を実現でき、測定点における応力を測定することができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第二態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第一態様としてのＸ線応力測定方法において、前記乱反射材塗布工程では、前記表面上に、前記粒の集まりと共に、前記粒を前記表面に保持する媒体を配置する。

当該Ｘ線応力測定方法では、測定対象の表面上に媒体を配置することで、表面が傾いていても、この表面上に粒を保持することができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第三態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第二態様としてのＸ線応力測定方法において、前記乱反射材塗布工程では、前記媒体中に前記粒の集まりを混入し、前記粒の集まりが混入している前記媒体を前記表面に塗布する。

前記問題点を解決するための発明に係る第四態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第三態様としてのＸ線応力測定方法において、前記媒体は、前記表面から流れ落ちない粘度の媒体である。

前記問題点を解決するための発明に係る第五態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第二態様としてのＸ線応力測定方法において、前記乱反射材塗布工程では、前記媒体を前記表面に塗布した後、前記表面上の媒体に前記粒の集まりを配置する。

前記問題点を解決するための発明に係る第六態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第五態様としてのＸ線応力測定方法において、前記媒体は、前記表面及び前記粒に対して粘着性を有する粘着剤であり、前記媒体を前記表面に対して噴霧することで、前記媒体を前記表面に塗布する。

当該Ｘ線応力測定方法では、表面上の媒体の厚さを極めて薄くすることができ、表面上の測定点における法線方向での粒の重なりを回避することができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第七態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第一から第六のいずれか一態様としてのＸ線応力測定方法において、前記粒は、セラミックス製の粒である。

前記問題点を解決するための発明に係る第八態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第一から第七のいずれか一態様としてのＸ線応力測定方法において、前記仮想平面の傾きの角度が大きくなるに伴って、前記粒の集まり中の最大粒径の粒の重量比又は体積比を大きくする。

測定対象の表面上の測定点における法線を含む法線走査面に対して測定ヘッドの仮想平面を傾ける角度を大きくすると、粒の集まりで乱反射した光のうち、光変位計で受光する光量が減少する。当該Ｘ線応力測定方法では、仮想平面の傾きの角度が大きくなるに伴って、粒の集まり中の最大粒径の粒の重量比又は体積比を大きくするので、光変位計で受光できる光量の減少を抑えることができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第九態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第一から第八のいずれか一態様としてのＸ線応力測定方法において、前記粒の集まり中における粒の最大粒径と前記応力測定工程で測定される応力の誤差との予め求めておいた関係を用いて、前記乱反射材塗布工程で用いた粒の集まり中における粒の最大粒径に対応する誤差を把握し、前記応力測定工程で測定された応力を前記誤差分補正する応力補正工程を実行する。

当該Ｘ線応力測定方法では、測定対象の表面上に粒の集まりを配置して、光変位計で距離を検知したことで生じる応力の誤差を解消することができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第十態様としてのＸ線応力測定方法は、
前記第一から第八のいずれか一態様としてのＸ線応力測定方法において、前記粒の集まり中における粒の最大粒径と前記応力測定工程で測定される応力の誤差との予め求めておいた関係を用いて、前記応力測定工程で測定される応力の誤差が予め定められている許容誤差範囲内になるよう、前記乱反射材塗布工程で用いる前記粒の集まり中における粒の最大粒径を定める粒径選定工程を実行する。

当該Ｘ線応力測定方法では、測定対象の表面上に粒の集まりを配置して、光変位計で距離を検知したことで生じる応力の誤差を許容誤差範囲内に収めることができる。

前記問題点を解決するための発明に係る第一態様としてのＸ線応力測定装置は、
測定対象の表面上の測定点に光を照射して、前記測定点までの距離を検出する光変位計と、前記光変位計からの光線を含む仮想平面上で前記光線と交差するようＸ線を前記表面に照射するＸ線照射器と、前記Ｘ線照射器からの前記Ｘ線が前記測定対象で回折した回折Ｘ線であって、前記仮想平面上の回折Ｘ線を受光する回折Ｘ線受光器と、前記光変位計と前記Ｘ線照射器と前記回折Ｘ線受光器とを含む測定ヘッドの向きを変えて前記仮想平面の傾きを変えると共に前記測定ヘッドの位置を変えるヘッド移動機構と、制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記光変位計、前記Ｘ線照射器及び前記ヘッド移動機構の駆動を制御すると共に、前記回折Ｘ線受光器からの信号を受けて前記測定対象の前記測定点における応力を求める測定制御部と、前記測定点を含む前記表面上に配置されて前記光変位計から出光された光を乱反射する粒の集まり中における粒の最大粒径と前記仮想平面の傾きとパラメータとして、前記測定制御部が求めた前記応力の誤差を求め、前記誤差を用いて前記応力を補正する応力補正部と、を有する。

当該Ｘ線応力測定では、測定対象の表面上に粒の集まりを配置して、光変位計で距離を検知したことで生じる応力の誤差を解消することができる。

本発明によれば、Ｘ線照射器からのＸ線を含む仮想平面を測定対象に対して傾けた場合でも、光変位計で測定点までの距離を検出することができるので、この測定点における応力を測定することができる。

本発明に係る一実施形態におけるＸ線応力測定装置の構成を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態におけるＸ線応力測定装置の要部斜視図である。 本発明に係る一実施形態におけるＸ線応力測定方法の実行手順を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態における乱反射材塗布工程を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態における距離検出工程を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態における測定制御部が求める応力に誤差が含まれる理由を説明するための説明図である。 粒の最大粒径と測定応力の誤差との関係を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態で、仮想平面を傾けた際における仮想層を通過するＸ線の通過距離の変化を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態における仮想平面の傾き角度と粒の粒径との関係を示す説明図である。 本発明に係る一実施形態の変形例における乱反射材塗布工程を示す説明図である。

「実施形態」
以下、本発明に係るＸ線応力測定方法の実施形態について、図面を用いて説明する。

まず、本実施形態のＸ線応力測定方法に用いるＸ線応力測定装置について説明する。
本実施形態のＸ線応力測定装置は、図１に示すように、測定対象１にＸ線を照射するＸ線照射器１２を有する測定ヘッド１０と、測定ヘッド１０の位置及び傾きを変えるヘッド移動機構３０と、測定ヘッド１０及びヘッド移動機構３０を駆動する駆動制御装置４０と、この駆動制御装置４０を制御しつつ測定ヘッド１０からの情報に基づき測定対象１の応力を求める測定制御装置５０と、を備えている。

測定ヘッド１０は、所定の半径で円弧状に延びるガイドレール１１と、ガイドレール１１に沿って移動可能に設けられている前述のＸ線照射器１２と、ガイドレール１１に設けられ測定対象１からの回折Ｘ線を受光する回折Ｘ線受光器１７と、ガイドレール１１に設けられ測定対象１の表面２までの距離を検出するレーザ変位計１３と、を有する。

ここで、ガイドレール１１の円弧の中心を含み且つガイドレール１１が延びている方向に広がっている平面を仮想平面Ｐｖとする。

Ｘ線照射器１２は、仮想平面Ｐｖ上をガイドレール１１の円弧の中心に向かってＸ線を出光できるように、ガイドレール１１に取り付けられている。レーザ変位計１３は、レーザ光を出光するレーザ出光部１４と、このレーザ光を受光するレーザ受光部１５と、を有する。このレーザ変位計１３は、仮想平面Ｐｖ上をガイドレール１１の円弧の中心に向かってレーザ出光部１４がレーザ光を出光し、ガイドレール１１の円弧の中心から仮想平面Ｐｖ上を通ってきたレーザ光をレーザ受光部１５が受光できるように、ガイドレール１１に取り付けられている。回折Ｘ線受光器１７は、位置検出比例計数管（ＰＳＰＣ：Position Sensitive Proportional Counter）型の回折Ｘ線受光器である。この回折Ｘ線受光器１７は、その受光面１８（図２参照）がガイドレール１１の円弧の中心側を向き且つ仮想平面Ｐｖ上をガイドレール１１の円弧に沿って広がるよう、ガイドレール１１に取り付けられている。

よって、本実施形態では、仮想平面Ｐｖ上に、レーザ変位計１３におけるレーザ出光部１４の光軸及びレーザ受光部１５の光軸が位置することになる。また、Ｘ線照射器１２からのＸ線は、レーザ変位計１３からのレーザ光線と仮想平面Ｐｖ上であってガイドレール１１の円弧の中心で交差することになる。回折Ｘ線受光器１７は、仮想平面Ｐｖ上の回折Ｘ線を受光することになる。また、Ｘ線照射器１２は、ガイドレール１１に沿って移動することで、Ｘ線の出光方向を仮想平面Ｐｖ内で変えることができる。このため、本実施形態では、この仮想平面ＰｖがＸ線の走査面になる。

ヘッド移動機構３０は、装置の設置面に対して平行なＸＹ面内で移動可能なＸＹステージ３１と、ＸＹステージ３１からＸＹ面に対して垂直なＺ方向に延びるＺ軸コラム３２と、Ｚ軸コラム３２に沿ってＺ方向に移動可能に設けられているＺベース３３と、Ｚベース３３に取り付けられ、Ｘ方向に平行なΩ軸３４を中心として回転する回転アーム３５と、回転アーム３５からＸ方向に延びるヘッド支持アーム３６と、ヘッド支持アーム３６に設けられヘッド支持アーム３６が延びている方向に対して垂直なＲ方向に移動可能なＲベース３７と、Ｒベース３７と測定ヘッド１０のガイドレール１１とを連結する連結軸３８と、を有している。このヘッド移動機構３０では、回転アーム３５がΩ軸３４を中心として回転すると、測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖは傾く。なお、以上のヘッド移動機構３０において、ＸＹステージ３１やＲベース３７を省略してもよい。また、逆に、Ｚ方向に延びるＺ軸回りに回転する機構等を追加してもよい。

駆動制御装置４０は、ヘッド移動機構３０の各駆動部に対して駆動信号を与えて、ヘッド移動機構３０の各駆動部を駆動させと共に、測定ヘッド１０のレーザ変位計１３やＸ線照射器１２に駆動信号を与えてこれらを駆動させる。さらに、駆動制御装置４０は、レーザ変位計１３からの信号や回折Ｘ線受光器１７からの信号を受け付ける。

測定制御装置５０は、コンピュータである。この測定制御装置５０は、各種演算を行うＣＰＵ５１と、ＣＰＵ５１のワークエリア等になるメモリ５４と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置５５と、キーボードやマウス等の手入力装置６１と、表示装置６２と、手入力装置６１、表示装置６２及び駆動制御装置４０の入出力インタフェース６３と、ディスク型記憶媒体Ｄに対してデータの記憶処理や再生処理を行う記憶・再生装置５９と、を備えている。

補助記憶装置５５には、ＯＳ（Operating System）プログラム５６と、ヘッド移動機構３０の各駆動部や測定ヘッド１０を制御して測定対象１の応力を求めるための測定制御プログラム５７と、測定制御プログラム５７の実行により求められた応力を補正する応力補正プログラム５８と、が予め格納されている。これらのプログラムは、例えば、記憶・再生装置５９を介して、ディスク型記憶媒体Ｄから補助記憶装置５５に取り込まれる。なお、これらのプログラムは、通信インタフェースを介して外部の装置から補助記憶装置５５に取り込まれてもよい。

ＣＰＵ５１は、機能的に、ヘッド移動機構３０の各駆動部や測定ヘッド１０を制御して測定対象１の応力を求める測定制御部５２と、測定制御部５２の動作の結果求められた応力を補正する応力補正部５３と、を有する。測定制御部５２は、ＣＰＵ５１が補助記憶装置５５に格納されている測定制御プログラム５７を実行することで機能する。また、応力補正部５３は、ＣＰＵ５１が補助記憶装置５５に格納されている応力補正プログラム５８を実行することで機能する。

次に、以上で説明したＸ線応力測定装置を用いたＸ線応力測定方法について、図３に示すフローチャートに従って説明する。

ここで、図２及び図５に示すように、測定対象１は歯車１ａで、この歯車１ａの歯面を測定面２ａとし、この測定面２ａ上の一点を測定点３ａとして、Ｘ線応力測定装置によりこの測定点３ａにおける応力を求めるものとする。

Ｘ線応力測定方法では、並傾法又は通常法と呼ばれる方法と、二軸傾斜法と呼ばれる方法がある。並傾法は、測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖと測定面２ａ上の測定点３ａからの法線ｎを含む面である法線走査面Ｐｎとが一致するように、測定ヘッド１０を設定してから、この仮想平面Ｐｖ内で測定ヘッド１０のＸ線照射器１２を移動させて、測定点３ａにおける応力測定を行う方法である。一方、二軸傾斜法は、法線走査面Ｐｎに対して測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖが傾くように、測定ヘッド１０を設定してから、この仮想平面Ｐｖ内で測定ヘッド１０のＸ線照射器１２を移動させて、測定点３ａにおける応力測定を行う方法である。

前述したように、測定対象１が歯車１ａであり、この歯車１ａの歯面上の一点を測定点３ａとする場合、この歯面を有する歯に隣接する歯の存在により、レーザ変位計１３から歯面上の測定点３ａへのレーザ光の照射や、Ｘ線照射器１２から測定点３ａへのＸ線の照射等が困難な場合が多い。このような場合、並傾法を採用することができず、二軸傾斜法を採用することになる。

そこで、本実施形態では、まず、検査者が、測定制御装置５０の手入力装置６１を操作して、ヘッド移動機構３０を駆動させ、測定ヘッド１０の位置の位置及び傾きを初期設定する（Ｓ１：測定ヘッドの初期設定）。この際、測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖ上に測定点３ａが位置し、且つこの仮想平面Ｐｖ上であって測定点３ａから測定ヘッド１０までの領域中に測定点３ａが存在する歯を除く歯が存在しないよう、測定ヘッド１０の位置及び傾きを設定する。この結果、測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖは、測定面２ａ上の測定点３ａからの法線ｎを含む面である法線走査面Ｐｎに対して傾くことがある。法線走査面Ｐｎに対する仮想平面Ｐｖの角度Ωは、この初期設定工程（Ｓ１）で、測定制御装置５０のメモリ５４に記憶される。なお、測定制御装置５０が法線走査面Ｐｎに対する仮想平面Ｐｖの角度Ωを認識するためには、例えば、水平面等の基準面に対する法線走査面Ｐｎの角度を予め認識しておく必要がある。このため、例えば、測定ヘッド１０を初期設定する過程で、Ω軸３４を中心として回転する回転アーム３５を回転させて、測定ヘッド１０の仮想平面Ｐｖの基準面に対する角度を変更しつつ、測定点３ａにレーザ変位計１３のレーザ出光部１４からのレーザ光を照射する。測定制御装置５０は、このレーザ光の照射過程で、レーザ変位計１３のレーザ受光部１５で受光するレーザ光の光量が最も多い回転アーム３５の回転角度から、基準面に対する法線走査面Ｐｎの角度を認識する。

次に、この測定点３ａを含む測定面２ａ上に、レーザ光を乱反射する粒の集まりを配置する（Ｓ２：乱反射材塗布工程）。この乱反射材塗布工程（Ｓ２）では、例えば、図４に示すように、液状の媒体６に、最大粒径が所定粒径以下の粒５の集まりを混入し、測定点３ａを含む測定面２ａ上に粒５が混入している媒体６を塗布する。又は、測定点３ａを含む測定面２ａ上に液状の媒体６を塗布した後、最大粒径Ｄが所定粒径以下の粒５の集まりを測定面２ａ上の媒体６にふりかける。

粒５としては、レーザ光を乱反射するものであれば如何なる材料で形成された粒５でもよく、例えば、アルミナ、ジルコニア、シリカ等のセラミックス製の粒が適切である。これは、セラミックス製の粒は、造粒で形成されるため、形状がほぼ球形で且つ粒度分布を管理し易いからである。液状の媒体６としては、測定面２ａ及び粒５と反応しないものであれば如何なるものでもよく、例えば、各種油、各種有機溶剤、ゼラチン、グリセリン等が適切である。但し、ここで用いる媒体６は、対象とする測定面２ａから予め定めた短時間のうちに流れ落ちない所定の粘度を有することが好ましい。このため、対象とする測定面２ａの傾斜度に応じて、媒体６の粘度が前記所定の粘度になるよう調整するか、又は、前記所定の粘度の媒体６を使用することが好ましい。このように、液状の媒体６を測定面２ａ上に塗布することにより、測定面２ａが傾いていても、この測定面２ａ上に粒５を保持しておくことができる。

次に、レーザ変位計１３を駆動し、測定点３ａまでの距離を検出する（Ｓ３：距離検出工程）。

ところで、前述の二軸傾斜法を採用する場合に、測定面２ａ上の測定点３ａからの法線ｎを含む面である法線走査面Ｐｎに対して、レーザ変位計１３のレーザ出光部１４の光軸及びレーザ受光部１５の光軸を含む仮想平面Ｐｖが傾いているため、レーザ変位計１３のレーザ出光部１４から測定点３ａに照射されても、この測定点３ａを含む測定面２ａが平滑であると、この測定面２ａで反射したレーザ光をレーザ変位計１３のレーザ受光部１５で受光できない。よって、この場合、このレーザ変位計１３で測定点３ａまでの距離を検出することができない。このため、本実施形態では、距離検出工程（Ｓ３）前に乱反射材塗布工程（Ｓ２）を実行し、測定点３ａを含む測定面２ａ上に、レーザ光を乱反射する粒５の集まりを配置している。

距離検出工程（Ｓ３）では、レーザ変位計１３のレーザ出光部１４からのレーザ光が、図５に示すように、測定点３ａを含む測定面２ａに配置されている粒５の集まりに照射される。粒５は、このレーザ光を乱反射する。このため、粒５で乱反射されたレーザ光の一部がレーザ変位計１３のレーザ受光部１５で受光される。この結果、レーザ変位計１３は、測定点３ａを含む測定面２ａに配置されている粒５までの距離を検知することができる。この検知結果は、駆動制御装置４０を介して、測定制御装置５０の測定制御部５２に送られる。

測定制御部５２は、レーザ変位計１３により検出された距離が所定距離か否かを判断する（Ｓ４）。ここで、所定距離とは、レーザ光線とＸ線とが交差する位置が測定点３ａになる距離、言い換えると、ガイドレール１１の円弧の中心位置が測定点３ａになる距離である。測定制御部５２は、レーザ変位計１３により検出された距離が所定距離ではないと判断すると、仮想平面Ｐｖの傾きが変わらずに、レーザ変位計１３により検出される距離が所定距離に近づくよう、駆動制御装置４０によりヘッド移動機構３０を駆動させる（Ｓ５）。これらステップ４及びステップ５の処理を合わせた処理工程で、測定ヘッド１０の位置が調整される（Ｓ４，Ｓ５：ヘッド位置調整工程）。

ヘッド位置調節工程（Ｓ４，Ｓ５）が終了すると、再び、レーザ変位計１３により距離が検出され（Ｓ３）、測定制御部５２は、再び、ヘッド位置調節工程（Ｓ４，Ｓ５）中のステップ４で、レーザ変位計１３により検出された距離が所定距離か否かを判断する。測定制御部５２は、レーザ変位計１３により検出された距離が所定距離であると判断すると、例えば、測定ヘッド１０の設定が完了した旨を表示装置６２に表示する。

検査者は、表示装置６２に、測定ヘッド１０の設定が完了した旨が表示されると、測定点３ａを含む測定面２ａ上の粒５及び媒体６を除去する（Ｓ６：乱反射材除去工程）。

検査者は、乱反射材除去工程（Ｓ６）が終了すると、測定制御装置５０の手入力装置６１を操作して、応力測定開始を測定制御装置５０に指示する。測定制御装置５０は、二軸傾斜法によって、測定点３ａにおける応力を測定するために、駆動制御装置４０によりヘッド移動機構３０及び測定ヘッド１０を駆動させる。具体的には、Ｘ線照射器１２は、測定点３ａに向けてＸ線を照射する。回折Ｘ線受光器１７は、測定点３ａからの回折Ｘ線を受光する。回折Ｘ線受光器１７は、仮想平面Ｐｖ上をガイドレール１１の円弧に沿って広がっている受光面１８のうちで、回折Ｘ線を受光した位置の情報を、駆動制御装置４０を介して、測定制御装置５０へ出力する。測定制御装置５０の測定制御部５２は、回折Ｘ線を受光した位置の情報から回折角度２θを得る。測定制御部５２は、この回折角度２θと仮想平面Ｐｖの傾き角度Ωにより、測定点３ａにおける応力を求める。測定制御部５２は、この応力を測定制御装置５０のメモリ５４に記憶する（Ｓ７：応力測定工程）。

ところで、測定制御部５２は、図６に示すように、レーザ変位計１３により検知された距離の位置Ｓ１に測定点３ａが存在するものとして、回折Ｘ線を受光した位置の情報から、回折角度２θを求める。測定制御部５２は、ステップ４において、測定点３ａを含む測定面２ａに粒５の集まりを配置した状態において、レーザ変位計１３により検知された距離が所定距離であると判断しているため、Ｘ線を測定対象１に照射している際、実際には、所定距離の位置よりもレーザ変位計１３から遠い位置Ｓ０に測定点３ａがある。このため、実際の回折角度２θｒに対して、測定制御部５２が求めた回折角度２θに誤差が含まれる。よって、測定制御部５２が求める応力にも誤差が含まれる。

以上のように、測定制御部５２が求める応力には、誤差が含まれているので、応力補正部５３は、測定制御部５２が求めた応力を補正する（Ｓ８：応力補正工程）。

ここで、測定点３ａを含む測定面２ａ上に粒５の最大粒径Ｄに相当する厚さの仮想層７があるとして、仮想平面Ｐｖの角度Ωが０である場合には、図７に示すように、粒５の最大粒径Ｄ（仮想層７の厚さ）の変化に対して、測定制御部５２が求めた応力の誤差Δσが正比例の関係で変化する。つまり、粒５の最大粒径Ｄが大きくなるに連れて次第に応力の誤差Δσが大きくなる。なお、この関係は、幾何学的に定められる関係で、実験等により定められる関係ではない。

仮想平面Ｐｖの角度が０でない場合、図８に示すように、前述の仮想層７を通過するＸ線の通過距離Ｌは、粒５の最大粒径Ｄと仮想平面Ｐｖの角度Ωとにより、以下の式のように表すことができる。

Ｌ＝Ｄ／ｃｏｓΩ

そこで、応力補正部５３は、上記式により、仮想層７を通過するＸ線の通過距離Ｌを求め、この通過距離Ｌを仮想層７の厚さ、つまり粒５の最大粒径Ｄとして、図７に示す関係から応力の誤差Δσを求める。そして、応力補正部５３は、測定制御部５２が求めた応力から誤差Δσ分を減算して、これを測定点３ａにおける応力として、表示装置６２に表示する。

以上のように、測定制御部５２が求めた誤差を補正する際には、測定点３ａを含む測定面２ａ上に配置する粒５の最大粒径Ｄが重要なパラメータになる。このため、乱反射材塗布工程（Ｓ２）では、最大粒径Ｄが所定粒径以下の粒５の集まりを用いる。この粒５の集まりは、例えば、篩法により、所定粒径（最大粒径Ｄ）より大きい粒径が０％で、所定粒径（最大粒径Ｄ）の体積比又は重量比が１％を超え、数％以上の集まりである。

仮想平面Ｐｖの角度Ωを大きくすると、レーザ出光部１４から出光したレーザ光のうちで、粒５に反射してレーザ受光部１５で受光できるレーザ光が少なくなる。このため、仮想平面Ｐｖの角度Ωを大きくする場合には、粒５の集まりにおける最大粒径Ｄの体積比又は重量比を大きくして、レーザ受光部１５で受光できるレーザ光の減少を抑えることが好ましい。

例えば、最大粒径Ｄが０．５ｍｍの粒５の集まりを用いる場合、図９に示すように、仮想平面Ｐｖの角度Ωを０〜３０°にする場合には、篩法で、最大粒径Ｄが０．５ｍｍである粒５の集まりであれば、最少粒径を限定しなくてもよい。しかしながら、仮想平面Ｐｖの角度Ωを３１〜６０°にする場合には、篩法で、最大粒径Ｄが０．５ｍｍで最少粒径が０．２ｍｍである粒５の集まりにして、最大粒径Ｄの粒の体積比又は重量比を大きくすることが好ましい。さらに、仮想平面Ｐｖの角度Ωを６１〜８５°にする場合には、篩法で、最大粒径Ｄが０．５ｍｍで最少粒径が０．４ｍｍである粒５の集まりにして、最大粒径Ｄの粒の体積比又は重量比をさらに大きくすることが好ましい。

以上のように、本実施形態では、仮想平面Ｐｖを法線走査面Ｐｎに対して傾けても、測定面２ａに粒５の集まりを配置することで、レーザ変位計１３での距離検出を実現している。このため、本実施形態では、仮想平面Ｐｖを法線走査面Ｐｎに対して傾けても、測定点３ａにおける応力を測定することができる。さらに、本実施形態では、測定面２ａに粒５の集まりを配置することで、測定により得られる応力に誤差が含まれることになるが、測定により得られた応力を補正することで、誤差を小さくすることできる。

「各種変形例」
次に、以上で説明した実施形態の各種変形例について説明する。

以上の実施形態では、乱反射材塗布工程（Ｓ２）において、粒５の集まりが混入している液状の媒体６を測定面２ａ上に塗布する、又は、測定面２ａ上に液状の媒体６を刷毛等で測定面２ａ上に塗布した後に粒５の集まりを測定面２ａ上の媒体６にふりかける。しかしながら、例えば、図１０に示すように、測定面２ａ及び粒５に対して粘着性を有する媒体６ａを測定面２ａ上に噴霧することで、この媒体６ａを測定面２ａ上に塗布し、その後、測定面２ａ上の媒体６ａに粒５の集まりをふりかけてもよい。この場合、ふりかけた粒５の集まりの一部を吹き払い、測定面２ａに対する法線方向で粒５が重なり合わないようにすることが好ましい。粘着性を有する媒体６ａを噴霧する方法としては、市販のスプレーのりを用いてもよい。粘着性を有する媒体６ａとしては、例えば、イソヘキサン・アセトン、イソヘキサン・シクロヘキサン、ノルマルペンタン・アセトン等の有機溶剤がある。

以上の実施形態では、乱反射材塗布工程（Ｓ２）で用いる粒５の集まりの粒径を篩法で管理する。しかしながら、乱反射材塗布工程（Ｓ２）で用いる粒５の集まりの粒径を他の方法で管理してもよい。篩法と異なる方法で、粒５の集まりの粒径を管理する場合、この粒５の集まり中で最大粒径Ｄされている粒径は、体積比でも重量比でも１％未満で極めて少ない。このため、篩法と異なる方法で粒径が管理された粒５の集まりを乱反射材塗布工程（Ｓ２）で用いる場合、この粒５の集まり中で、最大粒径Ｄとされている粒径から体積比又は重量比で例えば１０％の集まりにおける平均粒径を最大粒径Ｄとして扱うことが好ましい。平均粒径としては、例えば、粒５の集まりにおける体積比又は重量比で５０％の粒径を用いることができる。

以上の実施形態では、測定により得られた応力を補正する。しかしながら、測定により得られた応力を補正しなくてもよい。この場合、測定により得られる応力に含まれる誤差が予め定められた許容誤差範囲内になるよう、反射材塗布工程で用いる粒５の集まりの最大粒径Ｄを定めることが好ましい。

以上の実施形態では、測定対象１の表面２上の測定点３ａに光を照射して、測定点３ａまでの距離を検出する光変位計として、レーザ変位計１３を用いている。しかしながら、レーザ変位計１３の代わりに、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光を用いて距離を検出する光変位計を用いてもよい。

１：測定対象、１ａ：歯車、２：表面、２ａ：測定面、３ａ：測定点、５：粒、６，６ａ：媒体、１０：測定ヘッド、１１：ガイドレール、１２：Ｘ線照射器、１３：レーザ変位計（光変位計）、１７：回折Ｘ線受光器、３０：ヘッド移動機構、４０：駆動制御装置、５０：測定制御装置、５１：ＣＰＵ、５２：測定制御部、５３：応力補正部、５４：メモリ、５５：補助記憶装置、５７：測定制御プログラム、５８：応力補正プログラム、ｎ：法線、Ｐｎ：法線走査面、Ｐｖ：仮想平面、Ω：仮想平面の傾き角度

Claims (11)

1. 測定対象の表面上の測定点に光を照射して、前記測定点までの距離を検出する光変位計と、
   前記光変位計からの光線を含む仮想平面上で前記光線と交差するようＸ線を前記表面に照射するＸ線照射器と、
   前記Ｘ線照射器からの前記Ｘ線が前記測定対象で回折した回折Ｘ線であって、前記仮想平面上の回折Ｘ線を受光する回折Ｘ線受光器と、
   前記光変位計と前記Ｘ線照射器と前記回折Ｘ線受光器とを含む測定ヘッドの向きを変えて前記仮想平面の傾きを変えると共に前記測定ヘッドの位置を変えるヘッド移動機構と、
   を備えているＸ線応力測定装置を用いた応力測定方法において、
   前記測定点を含む前記表面上に、前記光変位計から出光される光を乱反射する粒の集まりを配置する乱反射材塗布工程と、
   前記乱反射材塗布工程後に、前記光変位計により前記測定点までの距離を検出する距離検出工程と、
   前記距離検出工程で検出される前記距離が、予め定められている距離になるよう、前記ヘッド移動機構を操作するヘッド位置調節工程と、
   前記ヘッド位置調節工程後に、前記表面上の前記粒を除く乱反射材除去工程と、
   前記乱反射除去工程後に、前記Ｘ線照射器から前記測定点を含む前記表面上にＸ線を照射して、前記測定点における応力を測定する応力測定工程と、
   を実行するＸ線応力測定方法。
2. 前記乱反射材塗布工程では、前記表面上に、前記粒の集まりと共に、前記粒を前記表面に保持する媒体を配置する、
   請求項１に記載のＸ線応力測定方法。
3. 前記乱反射材塗布工程では、前記媒体中に前記粒の集まりを混入し、前記粒の集まりが混入している前記媒体を前記表面に塗布する、
   請求項２に記載のＸ線応力測定方法。
4. 前記媒体は、前記表面から流れ落ちない粘度の媒体である、
   請求項３に記載のＸ線応力測定方法。
5. 前記乱反射材塗布工程では、前記媒体を前記表面に塗布した後、前記表面上の媒体に前記粒の集まりを配置する、
   請求項２に記載のＸ線応力測定方法。
6. 前記媒体は、前記表面及び前記粒に対して粘着性を有する粘着剤であり、
   前記媒体を前記表面に対して噴霧することで、前記媒体を前記表面に塗布する、
   請求項５に記載のＸ線応力測定方法。
7. 前記粒は、セラミックス製の粒である、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のＸ線応力測定方法。
8. 前記仮想平面の傾きの角度が大きくなるに伴って、前記粒の集まり中の最大粒径の粒の重量比又は体積比を大きくする、
   請求項１から７のいずれか一項に記載のＸ線応力測定方法。
9. 前記粒の集まり中における粒の最大粒径と前記応力測定工程で測定される応力の誤差との予め求めておいた関係を用いて、前記乱反射材塗布工程で用いた粒の集まり中における粒の最大粒径に対応する誤差を把握し、前記応力測定工程で測定された応力を前記誤差分補正する応力補正工程を実行する、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のＸ線応力測定方法。
10. 前記粒の集まり中における粒の最大粒径と前記応力測定工程で測定される応力の誤差との予め求めておいた関係を用いて、前記応力測定工程で測定される応力の誤差が予め定められている許容誤差範囲内になるよう、前記乱反射材塗布工程で用いる前記粒の集まり中における粒の最大粒径を定める粒径選定工程を実行する、
    請求項１から８のいずれか一項に記載のＸ線応力測定方法。
11. 測定対象の表面上の測定点に光を照射して、前記測定点までの距離を検出する光変位計と、
    前記光変位計からの光線を含む仮想平面上で前記光線と交差するようＸ線を前記表面に照射するＸ線照射器と、
    前記Ｘ線照射器からの前記Ｘ線が前記測定対象で回折した回折Ｘ線であって、前記仮想平面上の回折Ｘ線を受光する回折Ｘ線受光器と、
    前記光変位計と前記Ｘ線照射器と前記回折Ｘ線受光器とを含む測定ヘッドの向きを変えて前記仮想平面の傾きを変えると共に前記測定ヘッドの位置を変えるヘッド移動機構と、
    制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記光変位計、前記Ｘ線照射器及び前記ヘッド移動機構の駆動を制御すると共に、前記回折Ｘ線受光器からの信号を受けて前記測定対象の前記測定点における応力を求める測定制御部と、
    前記測定点を含む前記表面上に配置されて前記光変位計から出光された光を乱反射する粒の集まり中における粒の最大粒径と前記仮想平面の傾きとパラメータとして、前記測定制御部が求めた前記応力の誤差を求め、前記誤差を用いて前記応力を補正する応力補正部と、
    を有するＸ線応力測定装置。

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