JP2018072101A - 超音波水密検査システムおよび超音波水密検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象の水密検査をより効率よく行う。
【解決手段】開口部を有する検査対象の表面を、遮蔽冶具を重ねることで外界から遮蔽する。開口部に向かって超音波を送出し、送出した超音波を検査対象の外部から検出する。検出した超音波を解析して検査対象の水密性を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、検査対象の品質検査を行うシステムおよび方法に関し、例えば、水密検査を行うシステムおよび方法に好適に利用できるものである。

製品の水密性を非破壊検査する需要がある。このような製品の一例として、自動車のトランクリッド（トランクの蓋）やリアハッチなどが挙げられる。ここでは、トランクリッドを例に挙げて説明する。

自動車を製造する過程において、トランクリッドは、他の部品から独立した製品として製造される。その後に、トランクリッドは、他の製品と共に組み立てられて、自動車が完成する。したがって、独立した製品としてのトランクリッドの品質検査は、自動車として組み立てる前に行うことが好ましい。

トランクリッドに求められる品質の一つに、水密性がある。つまり、トランクリッドには、自動車の外部から内部に水などの液体を侵入させない性能が求められる。ここで、トランクリッドの水密性には、２つの種類が考えられる。第１の水密性は、トランクリッド自体が液体を貫通させない性能である。第２の水密性は、自動車のトランクを閉じた状態において、トランクリッドと、車体のトランクリッドに隣接する部位との間から液体を侵入させない性能である。ここでは、第１の水密性、すなわち、トランクリッド自体が液体を貫通させない性能の検査について説明を続ける。

トランクリッドの主な構成要素は、アウターパネルおよびインナーパネルである。アウターパネルと、インナーパネルとは、接着剤で貼り合わされている。これらの構成要素のうち、水密性の心配が最も高いのは、接着剤である。例えば、接着剤に混在する気泡が、トランクリッドの外側から内側までを貫通する穴を形成していれば、雨水などの液体が、自動車の外側から内側に侵入する原因になり得る。その他の要因にも左右されるものの、このような穴の直径が約０．１ｍｍ以上であれば、水密性が担保されない場合がある。

そこで、検査対象となるトランクリッドに向かって実際に流水を掛ける検査方法が知られている。しかしながら、この検査方法は、速度や、客観性などの面で、効率が最も良いとは言い難い。例えば、速度の観点からは、検査後のトランクリッドは必然的に濡れてしまうので、納品する前に乾燥させる工程が必要となる。また、客観性の観点からは、掛ける流水の温度や、トランクリッドの表面に流水が掛かる位置や、速度や、角度などによっても、検査結果が比較的大きく変動する可能性がある。

上記に関連して、特許文献１（特開２００７−０２４５７７号公報）には、超音波検出ユニットに係る記載が開示されている。この超音波検出ユニットは、超音波洩れ試験装置に用いられる。この超音波検出ユニットは、クランプ装置と、超音波発信装置と、超音波受信装置とを備える。ここで、クランプ装置は、被検査物を所定の位置に固定する。超音波発信装置は、クランプ装置により固定された被検査物の内部に超音波を出力する。超音波受信装置は、被検査物から洩れた超音波を受信する。超音波発信装置は、発信箱に収容されており、発信箱の内部の空間には、吸音材が設けられている。

特開２００７−０２４５７７号公報

検査対象の水密検査をより効率よく行う。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

一実施の形態によれば、開口部（１３１）を有する検査対象（１）の表面を、遮蔽冶具（２０）を重ねることで外界から遮蔽する。開口部（１３１）に向かって超音波（３２）を送出し、送出した超音波（３２）を検査対象（１）の外部から検出する。検出した超音波（３２）を解析して検査対象（１）の水密性を判定する。

前記一実施の形態によれば、検査対象の水密検査をより効率よく行うことが出来る。

図１Ａは、検査対象の一構成例を示す俯瞰図である。 図１Ｂは、検査対象の一構成例を示す断面図である。 図２は、一実施形態による超音波水密検査システムの全体的な一構成例を示すブロック図である。 図３Ａは、一実施形態による遮蔽冶具の構成例を示す俯瞰図である。 図３Ｂは、一実施形態による遮蔽冶具の構成例を示す断面図である。 図３Ｃは、一実施形態による超音波水密検査システムのうち、超音波発生装置および開口遮蔽部の、一構成例を示す断面図である。 図４Ａは、一実施形態による制御装置の構成例を示すブロック回路図である。 図４Ｂは、一実施形態による解析装置の構成例を示すブロック回路図である。 図５は、一実施形態による超音波水密検査方法の一構成例を示すフローチャートである。 図６Ａは、一実施形態による超音波水密検査方法の一ステップにおける、超音波水密検査システムの全体的な一構成例を示すブロック図である。 図６Ｂは、一実施形態による超音波水密検査方法の別のステップにおける、検査対象１に遮蔽冶具２０が設置された状態の一例を示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明による超音波水密検査システムおよび超音波水密検査方法を実施するための形態を以下に説明する。

（実施形態）
まず、図１Ａおよび図１Ｂを参照して、超音波水密検査システム２および超音波水密検査方法で水密検査を行う対象の具体例について説明する。図１Ａは、検査対象１の一構成例を示す俯瞰図である。図１Ｂは、検査対象１の一構成例を示す断面図である。なお、図１Ｂは、図１Ａに示した断面線Ａ−Ａ’による断面図である。

図１Ａおよび図１Ｂに示された検査対象１は、自動車を構成するトランクリッドである。ただし、これはあくまでも一例であって、本実施形態による超音波水密検査システム２および超音波水密検査方法で水密検査を行う対象は、別の構造物であっても良い。なお、本実施形態による超音波水密検査システム２および超音波水密検査方法の原理上、検査対象１はその表面に開口部を有する。

検査対象１は、アウターパネル１１と、インナーパネル１３と、接着剤１２とを備えている。ここで、アウターパネル１１は、自動車の外板の一部としても用いられる部材である。アウターパネル１１を構成する素材に特に制約はないが、例えば、ＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）、アルミニウムなどの鋼板や、熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂であっても良い。インナーパネル１３は、自動車の室内側の内板の一部としても、強度部材としても用いられる部材である。インナーパネル１３を構成する素材は、高剛性および高強度を有することが好ましく、例えば、ＳＰＣＣまたはアルミニウムなどの鋼板や、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック）などが好適である。ただし、アウターパネル１１およびインナーパネル１３の素材は、上記の例に限定されない。

アウターパネル１１およびインナーパネル１３は、接着剤１２によって貼り付けられている。接着剤１２は、アウターパネル１１およびインナーパネル１３の周辺部分に、かつ、環状に配置されている。図１Ａに示した接着範囲１２１は、アウターパネル１１およびインナーパネル１３のうち、接着剤１２が配置されている範囲を示している。

言い換えれば、アウターパネル１１と、インナーパネル１３とは、接着剤１２を介して積層されている。ただし、アウターパネル１１と、インナーパネル１３との間には空間１４があり、この空間１４の周辺には接着剤１２が環状に配置されている。

インナーパネル１３は、多くの凹凸を含む複雑な形状を有している。これは、デザインの都合上、比較的シンプルな形状を有するアウターパネル１１に代わって、トランクリッドとしての強度をインナーパネル１３が補うためである。インナーパネル１３は、さらに、開口部１３１Ａ〜１３１Ｊを備えている。これらの開口部１３１Ａ〜１３１Ｊは、例えば、トランクリッドに取り付けられる照明器具や、カメラ装置や、これらの電子部品を自動車の本体側に電気的に接続するケーブルなどを配置するために設けられている。これらの電子部品や、ケーブルなどは、水密検査を行う前に検査対象１に接続されていることが好ましいが、図１Ａおよび図１Ｂでは図示を省略している。なお、開口部１３１Ａ〜１３１Ｊを区別しない場合は、これらをまとめて開口部１３１と呼ぶ。

本実施形態による超音波水密検査システム２および超音波水密検査方法では、上記のように複雑な形状を有し、かつ、複数の開口部１３１を有する検査対象１の水密性を検査するために、超音波を用いる。詳細については後述する（図３Ａ、図３Ｂ参照）が、検査対象１に対して相補的な形状を有する遮蔽冶具２０を用意する。遮蔽冶具２０を検査対象１に重ねることで、全ての開口部１３１を外部から遮蔽する。この状態において、一部または全ての開口部１３１に向けて超音波を送出する。送出された超音波を、検査対象の外部から検出する。このとき、検出された超音波の強度は、送出時の強度よりも減衰している。この減衰の度合いは、検査対象１が水密性の有無または度合いに応じて変化する。本実施形態では、超音波の検出結果を解析することで、検査対象１の水密性を判定する。

次に、図２を参照して、本実施形態による超音波水密検査システム２について説明する。図２は、一実施形態による超音波水密検査システム２の全体的な一構成例を示すブロック図である。

図２に示した超音波水密検査システム２の構成要素について説明する。超音波水密検査システム２は、固定装置６０と、移動装置７０と、制御装置８０と、解析装置５０と、遮蔽冶具２０とを備えている。

固定装置６０は、車輪６１Ａ、６１Ｂと、角度調整装置６２Ａ、６２Ｂとを備える。なお、図２では簡易的に図示したが、車輪６１Ａ、６１Ｂおよび角度調整装置６２Ａ、６２Ｂは、それぞれ、総数が異なっていても良いし、形状が異なっていても良い。車輪６１Ａ、６１Ｂを区別しない場合には、これらをまとめて車輪６１と呼ぶ。また、角度調整装置６２Ａ、６２Ｂを区別しない場合は、これらをまとめて角度調整装置６２と呼ぶ。

移動装置７０は、高さ調整装置７１Ａ、７１Ｂを備える。なお、図２では簡易的に図示したが、高さ調整装置７１Ａ、７１Ｂは、総数が異なっていても良いし、形状が異なっていても良い。なお、高さ調整装置７１Ａ、７１Ｂを区別しない場合は、これらをまとめて高さ調整装置７１と呼ぶ。

解析装置５０は、表示装置５１を備える。

図２に示した構成要素の接続関係について説明する。制御装置８０は、固定装置６０と、移動装置７０と、解析装置５０とに、電気的に接続されている。移動装置７０は、解析装置５０に、電気的に接続されている。遮蔽冶具２０は、高さ調整装置７１を介して、移動装置７０に接続されている。ここで、遮蔽冶具２０のうち、高さ調整装置７１に固定されている側の表面を、便宜上、上側表面と呼ぶ。また、遮蔽冶具２０のうち、検査対象１に対面している側の表面を、便宜上、下側表面と呼ぶ。

図２に示した構成要素の動作について説明する。固定装置６０は、検査対象１を所定の位置および所定の方向に固定する。移動装置７０は、検査対象の表面に密着するように遮蔽冶具２０を移動する。制御装置８０は、固定装置６０および移動装置７０の動作と、後述する超音波発生装置３０および超音波センサ４０の動作とを制御する。解析装置５０は、検出された超音波を解析して検査対象１の水密性を判定する。

次に、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃを参照して、遮蔽冶具２０について説明する。図３Ａは、一実施形態による遮蔽冶具２０の構成例を示す俯瞰図である。図３Ｂは、一実施形態による遮蔽冶具２０の構成例を示す断面図である。なお、図３Ａは、図２の遮蔽冶具２０を下方向から上に向かってみた場合の俯瞰図である。また、図３Ｂは、図３Ａに示した断面線Ａ−Ａ’による断面図である。図３Ｃは、一実施形態による超音波水密検査システム２のうち、超音波発生装置３０Ｂおよび開口遮蔽部２４Ａの、一構成例を示す断面図である。

図３Ａおよび図３Ｂに示した遮蔽冶具２０の構成要素について説明する。遮蔽冶具２０は、表面遮蔽部２１と、周辺遮蔽部２２と、端部遮蔽部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃと、開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂと、環状遮蔽部２６と、超音波発生装置３０Ａと、超音波センサ４０と、固定冶具３３Ａ、３３Ｂ、４３Ａ、４３Ｂとを備えている。遮蔽冶具２０は、さらに、図３Ｃに示した超音波発生装置３０Ｂを備えている。ただし、超音波発生装置３０Ｂは、図３Ａにおいては、開口遮蔽部２４Ａに隠れており、図示されていない。同様に、開口遮蔽部２４Ｂに隠れて、別の超音波発生装置がさらに設けられていても良い。

これらの構成要素のうち、遮蔽冶具２０の主要素は表面遮蔽部２１であるとも言える。すなわち、遮蔽冶具２０の上側表面および下側表面は、表面遮蔽部２１の上側表面および下側表面に、それぞれ対応している。つまり、表面遮蔽部２１の、図３Ａで見える方の表面は、下側表面である。なお、端部遮蔽部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃを区別しない場合は、これらをまとめて端部遮蔽部２３と呼ぶ。開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂを区別しない場合は、これらをまとめて開口遮蔽部２４と呼ぶ。超音波発生装置３０Ａ、３０Ｂを区別しない場合は、これらをまとめて超音波発生装置３０と呼ぶ。

表面遮蔽部２１は、他の構成要素を支持するために、変形しにくい硬質素材で形成されていることが好ましい。遮蔽冶具２０のうち、硬質素材で形成された部分をまとめて硬質部分と呼ぶ。その一方で、周辺遮蔽部２２と、端部遮蔽部２３と、開口遮蔽部２４と、環状遮蔽部２６とは、それぞれ、弾性を有する軟質素材で形成されている。この軟質素材は、検査対象１に密着する観点から、検査対象１を傷つけず、かつ、検査対象１の形状に合わせて変形するに十分な柔軟性を有する。また、この軟質素材は、後述する超音波スピーカ３１Ａ、３１Ｂおよび超音波マイクロフォン４１の間で超音波３２を伝達させる観点から、超音波３２が伝搬する空間１４を外部からなるべく完全に遮蔽することが望ましい。言い換えれば、この軟質素材は、音響の透過損失をデシベルで表す数値がなるべく大きい方が望ましい。ここで、音響の透過損失は、例えば、音源としての超音波スピーカから出力される超音波の強度から、外部に漏れる超音波の強度を差し引いた値として定義される。このような軟質素材としては、例えば、ゴムや、ゴムの発泡体や、ウレタンフォームなどが利用可能である。ただし、軟質素材はこれらの例に限定されない。遮蔽冶具２０のうち、軟質素材で形成されている部分をまとめて軟質部分と呼ぶ。

開口遮蔽部２４Ａには、穴２５Ａが空いている。同様に、開口遮蔽部２４Ｂには、穴２５Ｂが空いている。

超音波発生装置３０Ａは、超音波スピーカ３１Ａ、３１Ｂを内蔵し、さらにケーブル３４Ａと、コネクタ３５Ａとを備えている。同様に、超音波発生装置３０Ｂも図示しない超音波スピーカを内蔵し、さらにケーブル３４Ｂと、コネクタ３５Ｂとを備えている。

超音波センサ４０は、超音波マイクロフォン４１を内蔵し、受信口４２と、ケーブル４４Ａと、コネクタ４５Ａとをさらに備えている。

図３Ａおよび図３Ｂに示した構成要素の接続関係について説明する。まず、上述のとおり、表面遮蔽部２１は、その上側表面が、図示しない固定冶具を介して、図２の高さ調整装置７１に固定されている。

超音波発生装置３０Ａは、固定冶具３３Ａ、３３Ｂを介して、表面遮蔽部２１の上側表面に固定されている。ただし、超音波発生装置３０Ａは、表面遮蔽部２１を貫通していることが好ましい。すなわち、超音波発生装置３０Ａの、超音波スピーカ３１Ａ、３１Ｂを含む先端部分は、表面遮蔽部２１の下側表面の側に配置されている。その一方で、超音波発生装置３０Ａは、ケーブル３４Ａ、コネクタ３５Ａ、３６Ａおよびケーブル３７Ａを介して、移動装置７０に電気的に接続されている。詳細は後述する（図６Ｂ参照）が、超音波発生装置３０Ａは、遮蔽冶具２０が検査対象１に重なった状態において、その先端部が開口部１３１Ａから空間１４に入る位置に配置されている。

同様に、超音波発生装置３０Ｂは、図示しない固定冶具を介して、表面遮蔽部２１の上側表面に固定されている。そして、超音波発生装置３０Ｂの先端部分は、表面遮蔽部２１を貫通していても良い。ただし、超音波発生装置３０Ｂの先端に固定されている開口遮蔽部２４Ａだけが表面遮蔽部２１を貫通していても良い。開口遮蔽部２４Ａの穴２５Ａは、超音波発生装置３０Ｂが発する超音波３２Ｃの、検査対象１の内側の空間１４への送出を妨げない位置に配置されている。同時に、開口遮蔽部２４Ａの穴２５Ａは、開口部１３１Ｉを塞がない位置に配置されている。超音波発生装置３０Ｂは、ケーブル３４Ｂ、コネクタ３５Ｂ、３６Ｂおよびケーブル３７Ｂを介して、移動装置７０に電気的に接続されている。

なお、本実施形態による遮蔽冶具２０は、超音波発生装置３０Ａ、３０Ｂ以外の超音波発生装置３０をさらに有していても良い。より具体的には、その先端部分が開口部１３１Ａから空間１４に入る超音波発生装置３０Ａと同様に、その先端部分が開口部１３１Ｃ〜１３１Ｈのいずれかから空間１４に入る位置に配置された超音波発生装置３０があっても良い。また、開口部１３１Ｉに対応する位置に配置されている超音波発生装置３０Ｂと同様に、開口部１３１Ｊに対応する位置に配置された超音波発生装置３０があっても良い。

超音波センサ４０は、固定冶具４３Ａ、４３Ｂを介して、表面遮蔽部２１の上側表面に固定されている。ただし、超音波センサ４０は、表面遮蔽部２１を貫通していることが好ましい。すなわち、受信口４２の先端部分は、表面遮蔽部２１の下側表面の側に配置されている。その一方で、超音波センサ４０は、ケーブル４４Ａ、コネクタ４５Ａ、４６Ａおよびケーブル４７Ａを介して、移動装置７０に電気的に接続されている。なお、超音波センサ４０は、その先端部分が周辺遮蔽部２２および端部遮蔽部２３Ａの間の状空間１５Ａに配置されていることに注目されたい。

なお、本実施形態による遮蔽冶具２０は、さらなる超音波センサ４０を有していても良い。より具体的には、その先端部分が周辺遮蔽部２２および端部遮蔽部２３Ｂの間のトンネル状空間１５Ｂに配置されている別の超音波センサ４０があっても良い。また、その先端部分が周辺遮蔽部２２および端部遮蔽部２３Ｃの間のトンネル状空間１５Ｃに配置されているさらに別の超音波センサ４０があっても良い。また、遮蔽冶具２０ではなく、固定装置６０に設けられた超音波センサ４０があっても良い。

遮蔽冶具２０の軟質部分、すなわち周辺遮蔽部２２、端部遮蔽部２３、開口遮蔽部２４および環状遮蔽部２６は、いずれも、遮蔽冶具２０の下側表面、すなわち表面遮蔽部２１の下側表面に接着されている。これらの軟質部分は、検査対象１のインナーパネル１３側表面に対して相補的な形状を有していることが好ましい。すなわち、遮蔽冶具２０の下側表面が、検査対象１のインナーパネル１３側表面に重なることで、全ての開口部１３１が外部から遮蔽されるように、軟質部分は検査対象１に密着する形状を備えることが好ましい。

周辺遮蔽部２２は、検査対象１の周辺形状と同じ形状を有していることが好ましい。より具体的には、検査対象１の接着範囲１２１と同等の環状形状を、周辺遮蔽部２２が有していることが好ましい。この条件が満たされることで、全ての開口部１３１を、表面遮蔽部２１および周辺遮蔽部２２によって外部から遮蔽することが可能となる。また、周辺遮蔽部２２の表面のうち、検査対象１の表面に接触する接触面２２１には、検査対象１との密着性を高め、かつ、検査対象１の表面を傷つけないための樹脂層などが形成されていても良い。

環状遮蔽部２６は、環状形状を有しており、かつ、周辺遮蔽部２２の内側に配置されている。環状遮蔽部２６は、周辺遮蔽部２２とともに、遮蔽冶具２０が検査対象１に密着する際に発生し得る負荷を分散し、かつ、開口部１３１のうち、環状遮蔽部２６の内側にあるものについて、外部から遮蔽する性能を補う。また、環状遮蔽部２６は、開口部１３１Ｂなど一部の開口部１３１の直上に重なることで、これら一部の開口部１３１を直接的に遮蔽する。また、環状遮蔽部２６の表面のうち、検査対象１の表面に接触する接触面２６１には、検査対象１との密着性を高め、かつ、検査対象１の表面を傷つけないための樹脂層などが形成されていても良い。

端部遮蔽部２３は、周辺遮蔽部２２の外側を部分的に覆うように、周辺遮蔽部２２の外側に沿って配置されている。詳細は後述する（図６Ｂ参照）が、遮蔽冶具２０が検査対象１に重なっている状態において、周辺遮蔽部２２と、端部遮蔽部２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃとの間の隙間は、表面遮蔽部２１および検査対象１にも挟まれた閉空間となる。これらの閉空間を、それぞれ、トンネル状空間１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃと呼ぶ。また、端部遮蔽部２３の表面のうち、検査対象１の表面に接触する接触面３２１Ａには、検査対象１との密着性を高め、かつ、検査対象１の表面を傷つけないための樹脂層などが形成されていても良い。

開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂは、遮蔽冶具２０が検査対象１に重なった状態において、それぞれ、開口部１３１Ｉ、１３１Ｊを遮蔽する位置に配置されている。ただし、開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂは、開口部１３１Ｂを直接的に遮蔽する環状遮蔽部２６とは異なり、それぞれ、開口部１３１Ｉ、１３１Ｊの周囲に密着することで間接的に遮蔽する。詳細は後述する（図７参照）が、開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂの上側表面には、超音波発生装置３０が固定されている。言い換えれば、開口遮蔽部２４Ａ、２４Ｂは、超音波発生装置３０と、開口部１３１Ｉ、１３１Ｊとの間の空間を遮蔽する。

次に、図４Ａを参照して、制御装置８０について説明する。図４Ａは、一実施形態による制御装置８０の構成例を示すブロック回路図である。

図４Ａに示した制御装置８０の構成要素について説明する。制御装置８０の構成は、一種の計算機として説明することが出来る。制御装置８０は、増幅器８１Ａ、８１Ｂ、…、８１ｎと、バス８２と、入出力インタフェース８３と、演算装置８４と、記憶装置８５と、外部記憶装置８６とを備えている。なお、増幅器８１Ａ、８１Ｂ、…、８１ｎを区別しない場合は、これらをまとめて増幅器８１と呼ぶ。

図４Ａに示した構成要素の接続関係について説明する。増幅器８１と、入出力インタフェース８３と、演算装置８４と、記憶装置８５と、外部記憶装置８６とは、バス８２を介して相互に通信可能に、電気的に接続されている。その他、外部記憶装置８６は、外部の記憶媒体８７に接続可能である。

図４Ａに示した構成要素の動作について説明する。増幅器８１は、超音波発生装置３０が超音波３２を発するために必要な電気信号を生成して供給する。ここで、増幅器８１と、超音波発生装置３０とは、一対一対応することが好ましい。例えば、増幅器８１Ａは超音波発生装置３０Ａに接続されており、増幅器８１Ｂは超音波発生装置３０Ｂに接続されている。このように構成することで、複数の超音波発生装置３０がそれぞれ個別に超音波３２を発することが可能となる。

入出力インタフェース８３は、制御装置８０と、他の構成要素との間で各種電気信号の送受信を行う。ここで、送受信される電気信号には、制御装置８０が固定装置６０、移動装置７０および解析装置５０を制御するために生成出力する各種制御信号が含まれても良い。また、送受信される電気信号には、固定装置６０、移動装置７０および解析装置５０から制御装置８０に戻される各種のフィードバック信号が含まれても良い。入出力インタフェース８３には、利用者が制御装置８０を操作するための各種入力装置や、制御装置８０が出力する情報を表示する表示装置などが含まれても良い。ここで、各種入力装置には、利用者が増幅器８１の動作を個別に制御するためのスイッチが含まれても良い。

演算装置８４は、記憶装置８５から読み込むプログラムを実行する。このとき、演算装置８４は記憶装置８５からデータを読み込み、また、記憶装置８５にデータを書き込んでも良い。さらに、演算装置８４は、外部記憶装置８６を介して記憶媒体８７からプログラムまたはデータを読み込み、また、記憶媒体８７にデータを書き込んでも良い。

次に、図４Ｂを参照して、解析装置５０について説明する。図４Ｂは、一実施形態による解析装置５０の構成例を示すブロック回路図である。

図４Ｂに示した解析装置５０の構成要素について説明する。解析装置５０の構成は、一種の計算機として説明することが出来る。解析装置５０は、表示装置５１と、バス５２と、入出力インタフェース５３と、演算装置５４と、記憶装置５５と、外部記憶装置５６とを備えている。記憶装置５５は、閾値を示すテーブル５５１を格納している。この閾値は、検出した超音波３２の強度に基づいて検査対象１の水密性を判定するための基準として、超音波発生装置３０および超音波センサ４０の組み合わせごとに予め用意されることが好ましい。

図４Ｂに示した構成要素の接続関係について説明する。表示装置５１と、入出力インタフェース５３と、演算装置５４と、記憶装置５５と、外部記憶装置５６とは、バス５２を介して相互に通信可能に、電気的に接続されている。その他、外部記憶装置５６は、外部の記憶媒体５７に接続可能である。

図４Ｂに示した構成要素の動作について説明する。入出力インタフェース５３は、制御装置８０との間で各種電気信号の送受信を行う。ここで、送受信される電気信号には、制御装置８０が解析装置５０を制御するために送信される各種制御信号や、制御装置８０に向けて送信されるフィードバック信号などが含まれても良い。入出力インタフェース５３には、利用者が解析装置５０を操作するための各種入力装置や、解析装置５０が出力する情報を表示する表示装置などが含まれても良い。

演算装置５４は、記憶装置５５から読み込むプログラムを実行する。このとき、演算装置５４は記憶装置５５からデータを読み込み、また、記憶装置５５にデータを書き込んでも良い。ここで、演算装置５４が記憶装置５５から読み込むデータには、テーブル５５１の内容が含まれる。さらに、演算装置５４は、外部記憶装置５６を介して記憶媒体５７からプログラムまたはデータを読み込み、また、記憶媒体５７にデータを書き込んでも良い。表示装置５１は、解析装置５０が出力する情報を表示する。

以上を踏まえて、本実施形態による超音波水密検査システム２の動作について、すなわち本実施形態による超音波水密検査方法について、図５、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。図５は、一実施形態による超音波水密検査方法の一構成例を示すフローチャートである。図６Ａは、一実施形態による超音波水密検査方法の一ステップにおける、超音波水密検査システム２の全体的な一構成例を示すブロック図である。図６Ｂは、一実施形態による超音波水密検査方法の別のステップにおける、検査対象１に遮蔽冶具２０が設置された状態の一例を示す断面図である。

図５に示したフローチャートは、第０ステップＳ０〜第７ステップＳ７の、合計８つのステップを含んでいる。図５のフローチャートは、第０ステップＳ０において開始すると、その次に第１ステップＳ１が実行される。

第１ステップＳ１において、固定装置６０が検査対象１を所定の位置および所定の角度に固定する。このとき、検査対象１の位置は、移動装置７０によって支持された遮蔽冶具２０の直下に固定されることが好ましい。そのためには、車輪６１を用いて固定装置６０ごと検査対象１の位置を調整しても良い。また、検査対象１の角度は、遮蔽冶具２０の方向に対応するように固定されることが好ましい。その為には、角度調整装置６２を用いて検査対象１の角度を調整しても良い。なお、車輪６１および角度調整装置６２の動作は、制御装置８０によって自動的に制御されても良いし、利用者が手動で補っても良い。検査対象１が所定の位置および所定の角度に固定された状態は、例えば、図２に示したとおりである。第１ステップＳ１の次には、第２ステップＳ２が実行される。

第２ステップＳ２において、移動装置７０の高さ調整装置７１が遮蔽冶具２０を移動して検査対象１に重ねる。その結果、検査対象１の開口部１３１は遮蔽冶具２０によって遮蔽される。このとき、遮蔽冶具２０の位置は、軟質部分が検査対象１に密着しながら、検査対象１に過度の負荷をかけない程度の高さに調整されることが好ましい。そのためには、高さ調整装置７１には、遮蔽冶具２０から検査対象１までの距離を測る距離センサや、軟質部分にかかる圧力を測定する圧力センサなどが設けられていても良い。なお、高さ調整装置７１の動作は、制御装置８０によって自動的に制御されても良いし、利用者が手動で補っても良い。

検査対象１が遮蔽冶具２０によって遮蔽された状態は、例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示したとおりである。図６Ａに示した超音波水密検査システム２は、図２に示した超音波水密検査システム２と、以下の点で異なる。すなわち、高さ調整装置７１の長さが伸びており、その結果として遮蔽冶具２０が検査対象１に重なっている。また、図６Ｂに示した検査対象１と、遮蔽冶具２０とは、それぞれ、図１Ｂに示した検査対象１と、図３Ｂに示した遮蔽冶具２０とに対応している。

ここで、図６Ｂに示した超音波発生装置３０Ａのうち、超音波スピーカ３１Ａ、３１Ｂが配置されている先端部分が、開口部１３１Ａを介して空間１４まで差し込まれていることに注目されたい。こうすることで、超音波発生装置３０Ａが発する超音波３２は、空間１４をより効率よく伝搬する。また、超音波発生装置３０Ａの先端に、２つの超音波スピーカ３１Ａ、３１Ｂを、それぞれ異なる方向に向けて配置することによって、超音波３２が空間１４の全体に届きやすくなる効果が期待される。ここで、超音波発生装置３０毎に設ける超音波スピーカ３１の総数はさらに多くても良いし、超音波発生装置３０自体の総数がさらに多くても良い。

また、端部遮蔽部２３Ａおよび周辺遮蔽部２２の間に挟まれているトンネル状空間１５が、検査対象１および遮蔽冶具２０の間にも挟まれることによって、閉じた空間になることに注目されたい。さらに、端部遮蔽部２３Ａおよび周辺遮蔽部２２の間にも挟まれているトンネル状空間１５に、超音波センサ４０の先端部分、すなわち受信口４２の開口部が差し込まれていることにも注目されたい。このように構成することで、空間１４および接着剤１２を介して伝搬した超音波３２は、閉じたトンネル状空間１５の内部で反響し、超音波センサ４０による検出がより効率よく行える。ここで、トンネル状空間１５の内部で超音波３２が吸収されないように、超音波３２を反響させる部材をトンネル状空間１５の内部壁面に予め貼り付けておいても良い。なお、このような部材としては、例えば、プラスチックや、ゴム材などが利用可能であるが、これらの例に限定されない。同様の理由から、超音波発生装置３０Ｂが発する超音波３２Ｃを空間１４に効率よく入れるために、開口遮蔽部２４Ａの穴２５Ａの内部壁面に反響部材を予め貼り付けておいても良い。第２ステップＳ２の次には、第３ステップＳ３が実行される。

第３ステップＳ３において、増幅器８１が超音波発生装置３０に所定の信号を送信する。超音波発生装置３０は、この信号を受信すると、超音波３２を発生させる。発生した超音波３２は、いずれかの開口部１３１を通り、超音波３２を検査対象１の内側の空間１４に向けて送出される。このとき、全ての超音波発生装置３０が同時に超音波３２を送出しても良いし、超音波発生装置３０の一部だけが超音波３２を送出しても良い。なお、増幅器８１および超音波発生装置３０の動作は、制御装置８０が自動的に制御しても良いし、利用者が手動で補っても良い。

また、制御装置８０は、超音波発生装置３０が発生させた超音波３２のパラメータを示す送出データ信号を生成し、解析装置５０に向けて送信することが好ましい。この送出データ信号は、制御装置８０が増幅器８１を制御するために生成した制御信号に基づいて生成されても良いし、増幅器８１が超音波発生装置３０に送信した信号に基づいて生成されても良い。この送出データ信号が示す超音波３２のパラメータは、送出された超音波３２の強度を含んでいることが好ましく、さらに周波数や波形などを含んでいても良い。ただし、超音波３２のパラメータが所定の値に固定されている場合には、送出データ信号の生成および送信は省略可能である。第３ステップＳ３の次には、第４ステップＳ４が実行される。

第４ステップＳ４において、検査対象１の外側に配置されている超音波センサ４０が、第３ステップＳ３で送出された超音波３２を、検査対象１の外部から検出する。このとき、全ての超音波センサ４０が同時に検出動作を行っても良いし、一部の超音波センサ４０だけが検出動作を行っても良い。超音波センサ４０は、超音波３２の検出結果を示す検出データ信号を生成し、解析装置５０に向けて送信する。第４ステップＳ４の次には、第５ステップＳ５が実行される。

第５ステップＳ５において、解析装置５０は、第４ステップＳ４で超音波センサ４０から送信された検出データ信号を受信し、この検出データ信号が示す超音波３２の検出結果を解析する。より具体的には、解析装置５０は、検出データ信号を解析して、超音波センサ４０が検出した超音波３２のパラメータを得る。このパラメータは、検出された超音波３２の強度を含んでいることが好ましく、さらに周波数や波形などを含んでいても良い。解析装置５０の動作は、制御装置８０が自動的に制御しても良いし、利用者が手動で補っても良い。第５ステップＳ５の次には、第６ステップＳ６が実行される。

第６ステップＳ６において、解析装置５０は、第５ステップＳ５で得た解析結果、すなわち検出された超音波３２のパラメータに基づいて、検査対象１の水密性を判定する。より具体的には、記憶装置５５に格納されているテーブル５５１から所定の閾値を読み出し、検出された超音波３２のパラメータのうち、主にその強度との比較を行う。この閾値は、例えば、検査対象１が良品であった場合に、同じ超音波発生装置３０および同じ超音波センサ４０の組み合わせで検出されたはずの超音波３２の強度を示す値である。

もし、実際に検出された超音波３２の強度が、閾値よりも高ければ、検査対象１にはその内部から外部へと超音波３２を伝搬しやすくする通り道、即ち欠陥があると考えられ、したがって水密性が担保されないと考えられる。この場合に、解析装置５０は検査対象１に水密性が無いと判定する。反対に、もし、実際に検出された超音波３２の強度が、閾値以下であれば、解析装置５０は検査対象１に水密性があると判定する。解析装置５０は、この判定結果を表示装置５１に表示することが好ましい。解析装置５０は、この判定結果を、その他の方法、例えば音声などを用いて表しても良い。第６ステップＳ６の次には、第７ステップＳ７が実行される。

第７ステップＳ７において、超音波水密検査システム２は、本実施形態による超音波水密検査方法を終了する。このとき、移動装置７０は、第２ステップＳ２とは反対の方向に遮蔽冶具２０を移動するなどして、検査対象１から引き離すことが好ましい。

以上、第０ステップＳ０〜第７ステップＳ７の各工程を実行することによって、本実施形態による超音波水密検査システム２は、検査対象１の水密性を検査することが出来る。ここで、本実施形態によれば、検査対象１が水で濡れることはないので、乾燥する工程が不要となることに注目されたい。また、超音波はその送出および検出を電気的に制御出来るので、検査結果の変動は流水を用いる場合よりも小さくなることにも注目されたい。したがって、本実施形態による超音波水密検査システム２および超音波水密検査方法によれば、検査対象１の水密検査をより効率よく行うことが出来る。

以上、発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、前記実施の形態に説明したそれぞれの特徴は、技術的に矛盾しない範囲で自由に組み合わせることが可能である。

１ 検査対象
１１ アウターパネル
１２ 接着剤
１２１ 接着範囲
１３ インナーパネル
１３１Ａ〜１３１Ｊ 開口部
１３２ 穴部
１４ 空間
１５Ａ〜１５Ｃ トンネル状空間
２ 超音波水密検査システム
２０ 遮蔽冶具
２１ 表面遮蔽部
２２ 周辺遮蔽部
２２１接触面
２３Ａ〜２３Ｃ 端部遮蔽部
３２１Ａ 接触面
２４Ａ〜２４Ｂ 開口遮蔽部
２５Ａ〜２５Ｂ 穴
２６ 環状遮蔽部
２６１ 接触面
３０Ａ〜３０Ｂ 超音波発生装置
３１Ａ〜３１Ｂ 超音波スピーカ
３２Ａ〜３２Ｃ 超音波
３３Ａ〜３３Ｂ 固定冶具
３４Ａ〜３４Ｂ ケーブル
３５Ａ〜３５Ｂ コネクタ
３６Ａ〜３６Ｂ コネクタ
３７Ａ〜３７Ｂ ケーブル
４０ 超音波センサ
４１ 超音波マイクロフォン
４２ 受信口
４３Ａ〜４３Ｂ 固定冶具
４４Ａ〜４４Ｂ ケーブル
４５Ａ〜４５Ｂ コネクタ
４６Ａ〜４６Ｂ コネクタ
４７Ａ〜４７Ｂ ケーブル
５０ 解析装置
５１ 表示装置
５２ バス
５３ 入出力インタフェース
５４ 演算装置
５５ 記憶装置
５５１ テーブル
５６ 外部記憶装置
５７ 記録媒体
６０ 固定装置
６１Ａ〜６１Ｂ 車輪
６２Ａ〜６２Ｂ 角度調整装置
６３ 角度調整
７０ 移動装置
７１Ａ〜７１Ｂ 高さ調整装置
７２ 高さ調整
８０ 制御装置
８１Ａ〜８１ｎ 増幅器
８２ バス
８３ 入出力インタフェース
８４ 演算装置
８５ 記憶装置
８６ 外部記憶装置
８７ 記録媒体

Claims (9)

1. 内部空間と、前記検査対象の前記表面に重なることで前記開口部を外部から遮蔽する遮蔽冶具と、
   前記遮蔽冶具に固定され、前記開口部から前記検査対象の前記内部空間に向けて超音波を送出する超音波発生装置と、
   送出された前記超音波を、前記検査対象の外側から検出する超音波センサと、
   検出された前記超音波を解析して前記検査対象の水密性を判定する解析装置と
   を具備する
   超音波水密検査システム。
2. 請求項１に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記遮蔽冶具は、
   前記表面に密着するための弾性を有する軟質部分と、
   前記超音波発生装置を固定する硬質部分と
   を具備し、
   前記軟質部分は、
   前記開口部の外側を囲むように配置された周辺遮蔽部
   を具備し、
   前記硬質部分は、
   前記周辺遮蔽部に接続されて、前記表面のうち、前記周辺遮蔽部に囲まれた範囲を外部から遮蔽する表面遮蔽部
   を具備する
   超音波水密検査システム。
3. 請求項２に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記軟質部分は、
   前記表面遮蔽部に接続されて、前記周辺遮蔽部の外側に、かつ、前記周辺遮蔽部に沿って配置されている端部遮蔽部
   をさらに具備し、
   前記超音波センサは、
   超音波マイクロフォンと、
   前記端部遮蔽部、前記周辺遮蔽部、前記表面および前記表面遮蔽部に囲まれるトンネル状の空間を通る前記超音波を前記超音波マイクロフォンに導く受信口
   を具備する
   超音波水密検査システム。
4. 請求項２または３に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記軟質部分は、
   前記周辺遮蔽部の内側に配置されて、かつ、前記検査対象が前記表面にさらに有する他の開口部を塞ぐ位置に配置されている環状遮蔽部
   をさらに具備する
   超音波水密検査システム。
5. 請求項２〜４のいずれか一項に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記軟質部分は、
   前記超音波発生装置から前記開口部までの空間を遮蔽する開口遮蔽部
   をさらに具備する
   超音波水密検査システム。
6. 請求項２〜５のいずれか一項に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記軟質部分は、
   ゴム、発泡ゴムまたはウレタンフォームのうち、いずれか１つを含む
   超音波水密検査システム。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記解析装置は、
   前記超音波発生装置および前記超音波センサの配置の組み合わせごとに、水密性を判定する基準である閾値情報を格納する記憶装置
   を具備する
   超音波水密検査システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波水密検査システムにおいて、
   前記検査対象を、所定の位置および所定の方向に固定する固定装置と、
   前記遮蔽冶具を、前記検査対象の前記表面に密着するように移動する移動装置と、
   前記固定装置、前記移動装置、前記超音波発生装置および前記超音波センサを制御する制御装置と
   をさらに具備する
   超音波水密検査システム。
9. 内部空間と、前記内部空間に繋がる開口部とを有する検査対象の表面に対して相補的な形状を有する遮蔽冶具が、前記検査対象の前記表面に重なることで前記開口部を外部から遮蔽することと、
   前記遮蔽冶具に固定されている超音波発生装置が、前記開口部から前記検査対象の内側に向けて超音波を送出することと、
   超音波センサが、送出された前記超音波を、前記検査対象の外側から検出することと、
   解析装置が、検出された前記超音波を解析して前記検査対象の水密性を判定することと
   を具備する
   超音波水密検査方法。
   

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