JPH01196560A - 超音波による被測定物の状態測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は超音波発振機から発せられた超音波を超音波
撮動子により被測定物へ照射して被測定物の状態を測定
する超音波による被測定物の状態測定装置に関する。

（従来の技術） 従来、超音波発振機から発せられた超音波を超音波振動
子により被測定物へ照射して被測定物の状態を測定する
場合、超音波撮動子により直接被測定物の測定面へ垂直
に超音波を照射し、超音波を被測定物に伝播させ被測定
物からの反射波あるいは透過波を検出して被測定物の状
態が測定されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前述した従来の被測定物の状態測定装置では
、超音波撮動子と被測定物の測定面との間における超音
波の伝播途中に例えば空隙や異材質の物体等の障害物が
ある場合に、超音波はその障害物で減衰、乱反射を生じ
て正確な反射波または透過波が得られない。そのため、
被測定物の状態を正確に測定することが出来なかった。

この発明は上記問題点を改善するため、被測定物の測定
面における垂直方向にたとえ障害物があったとしても、
その障害物に何等影響を受けることなく、被測定物の状
態を測定できるようにした超音波による被測定物の状態
測定装置を提供することにある。

［発明の構成］ にｌ！ｌ！題を解決するための手段） この発明は上記目的を達成するために、超音波発掘機か
ら発せられた超音波を超音波振動子により被測定物へ照
射し、その測定物からの反射波又は被測定物を透過した
透過波を超音波振動子でとらえて被測定物の状態を測定
する被測定物の状態測定装置にして、被測定物へ超音波
を照射する経路又は被測定物からの反射波の経路あるい
は被測定物を透過した透過波の経路のうち、少なくとも
一経路中に設けてなる超音波による被測定物の測定装置
を構成した。

（作用） この発明の超音波による被測定物の状態測定装置を採用
することにより、被測定物における垂直方向へたとえ障
害物があったとしても、被測定物へ超音波を照射する経
路又は被測定物からの反射波の経路あるいは被測定物を
透過した透過波の経路のうち、少なくとも一経路中に反
則面を設けることにより、超音波発振機の超音波振動子
で照射された超音波を前記反射面を介して被測定物へ照
射したり、あるいは反射されたりする。もしくは被測定
物を透過した透過波を反射し、その測定物から反射又は
透過された反射波又は透過波を超音波１騒動子でとらえ
ることによって、減衰、乱反射を生じることなく被測定
物の状態が正確に測定される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

被測定物として射出成形加工機における金型のキャビテ
ィに充填された樹脂の状態である温麿を測定する例で被
測定物の状態測定装置を説明する。

第１図を参照するに、固定盤１の左部には固定側金型３
が取付けられている。その固定盤１の左方には図示省略
の型締めシリンダにより左右方向へ移動自在な可動盤５
が設けられており、その可動盤５の布部には可動側金型
７が取付けられている。

前記固定盤１および固定側金型３のほぼ中心部には挿入
口９が形成されており、その挿入口９内には射出ノズル
１１が設けられている。その射出ノズル１１には樹脂Ｐ
を通過づるための射出ノズル孔１３が形成されており、
かつ固定側金型３のほぼ中心部にも射出ノズル孔１３に
連通した円錐形状の孔１５が形成されている。

前記可動側金型７の右側部には樹脂Ｐを充填ざるための
キャビティ１７が形成されている。そのキャビティ１７
における近傍の固定側金型３と可動側金型７とにはそれ
ぞれ金型自体を冷却するための複数の冷却水孔１９．２
１が形成されている。

その複数の冷却水孔１９．２１があるため、キャビティ
１７に充填された樹脂Ｐの状態である４ｊ１７を測定す
るために固定盤１に超音波撮動子を取付けて測定するこ
とができない。

そのため、固定側金型３の左部にミラー板２３を取付け
た。しかも、そのミラー板２３のほぼ中心部には円錐形
状の孔２５を形成させ、その孔２５は前記孔１５とキャ
ビティ１７に連通されている。また、ミラー板２３の一
部には例えば正三角形状の反射ミラー２７が設けられて
おり、その反射ミラー２７の一側面が前記固定側金型３
の左側面に接している。

前記ミラー板２３の下部外側には超音波振動子２９が設
けられている。そのため超音波振動子２９から照射され
た超音波は反則ミラー２７のミラー面で一部透過するが
、はとんどの超音波はたとえば９０度に反射されてミラ
ー板２３とキャビブイ１７および可動側金型７とキャビ
ティ１７との境界面Ｓ＋　、Ｓ２で反射され、その反射
波が超音波の照）１する経路と同じ経路で超音波振動子
２９にとらえられるようになっている。

その超音波振動子２つに例えば５ＭＨｚ程度の超音波を
発弗させるための超音波発掘機３１が接続されている。

また、超音波撮動子２９は増巾装置３３を介して温度演
算処理装置３５に接続されてる。その温度演算処理装置
３５にはそれぞれ樹脂Ｐの材質を選択する材質選択装置
３７と、予め超音波を反射ミラー２７を介して樹脂Ｐか
らの反射波によって求められた伝播速度Ｖ又は波形パタ
ーンと樹脂温度Ｔとの関係の温度データを記憶しておく
温度データベース３９が接続されている。

その温度データベース３９には例えば第２図に示した曲
線Ｘ１．Ｘ２　、Ｘ３のごとく、伝播速度Ｖと樹脂温度
Ｔとの関係を求めた温度データが予め記憶されている。

この伝播速度■と樹脂温度Ｔとの関係は予め反射ミラー
２７を選定し一定条件のもとに種々実験した結果から正
確に算出されている。前記温度演算処理装置３３には、
増巾装置４１を介して温度制御装置４３が接続されてい
る。

その温度制御装置４３は樹脂Ｐを加熱し溶融せしめてい
る図示省略のヒータ源に接続されている。

上記構成により、キャビティ１７に樹脂Ｐを充填さぜた
状態において、超音波発振機３１から発せられた超音波
は超音波振動子２９により照射され、ミラー板２３内に
設けられた反射ミラー２７の反射面で反射される。その
反射された反射波は境界面Ｓ＋　、Ｓ２へ伝播され、そ
の境界面Ｓ＋　。

＄２で反射された反射波は超音波を照射した経路と同じ
経路を経て超音波撮動子２９で受けとられる。これらの
反射波は増巾装置３３−Ｃ増巾すると、その反射波形と
反射時間から実際の伝播速度Ｖ。

が温度演算処理装置３５に取込まれる。

その温度演算処理装置３５には、予め材質選択Ｈ′Ｆｉ
３７から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め温
度データベース３９に記憶されている第２図に示したよ
うな伝播速度■と樹脂温度Ｔとの関係の温度データが取
込まれているから、実際使用した樹脂Ｐの材質を指定す
ることによりその樹脂Ｐの温度データ例えば第２図にお
いて曲線×１が選定される。その選定された曲線×１で
実際の伝播速ａ　Ｖ　ｏに対応した温度ＴＯが正確に測
定される。この測定された温度ＴＯの指令が増巾装置４
１を介して温度制御装置４３に送られて樹脂温度が制御
され、温度制御装置４３が図示省略のヒータ源にフィー
ドバックされて樹脂温度がほぼ一定に制御されることに
なる。

第３図には第１図に代る他の実施例が示されている。第
３図において第１図と異なる点は、探触子２９から照射
された超音波が反射ミラー２７の反射面で反射されて樹
脂Ｐに伝播され、さらに樹脂Ｐを透過した透過波を受け
とる探触子４５が可動盤５に取付けられたものである。

その探触子４５は前記超音波発振機３１に接続され、そ
れ以外の構成は第１図とほぼ同じであるから詳細な説明
は省略する。

上記構成により、キャビティ１７に樹脂Ｐを充填させた
状態において、超音波発振機３１から発せられた超音波
は超音波撮動子２９により照射され、ミラー板２３内に
設けられた反射ミラー２７の反射面で反射される。その
反射された反射波は境界面Ｓ＋　、Ｓ２へ伝播され、そ
の境界面Ｓ＋　。

Ｓ２を透過した透過波は超音波撮動子４５で受けとられ
る。これらの透過波は増巾装置３３で増巾すると、その
透過波形と透過時間から実際の伝播速度Ｖｏが温度演算
処理装置３５に取込まれる。

その温度演算処理装置３５には、予め材質選択装置３７
から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め温度デ
ータベース３９に記憶されている第２図に示したような
伝播速Ｉ′ｆＶと樹脂温度Ｔとの関係の温度データが取
込まれているから、実際使用した樹脂Ｐの材質を指定す
ることによりその樹脂Ｐの温度データ例えば第２図にお
いて曲線×１が選定される。その選定された曲線×１で
実際の伝播速度Ｖｏに対応した温度ＴＯが正確に測定さ
れる。この測定された温度−「０の指令が増巾装置４１
を介して温度側ｇＡ装＠４３に送られて樹脂温度が制御
され、温度制御装置４３が図示省略のヒータ源にフィー
ドバックされて樹脂温度がほぼ一定に保持されるこ・と
になる。

第４図には第１図に代る別の実施例が示されている。第
４図において第１図と異なる点は、探触子２９をミラー
板２７から外して可動盤１に取付けると共に、反射ミラ
ー２７をミラー板２３から外して可動側金型７内の透過
した透過波の経路中に設げ、さらに樹脂Ｐを伝播した透
過波を受ける探触子４５を可動側金型７の外側第４図に
おいて下部に取付けたものである。その探触子４５は前
記超音波発振１３１に接続され、それ以外の構成は第１
図とほぼ同じであるから詳細な説明を省略する。

上記構成により、キャビティ１７に樹脂Ｐを充填させた
状態において、超音波発振機３１から発せられた超音波
は超音波撮動子２９により照射され、境界面Ｓｚ　、Ｓ
２へ伝播され、その境界面Ｓ１．８２を透過した透過波
は可動側金型７内に設けられた反射ミラー２７の反射面
で反射されて超音波撮動子４５で受けとられる。これら
の透過波は増巾装置３３で増巾すると、その透過波形と
透過時間から実際の伝播速度Ｖｏが温度演算処理装置３
５に取込まれる。

その湿度演算処理装置３５には、あらかじめ材質選択装
置３７から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め
温度データベース３９に記憶されている第２図に示した
ような伝播速度■と樹脂温度Ｔとの関係の温度データが
取込まれているから、実際使用した樹脂Ｐの温度データ
例えば第２図において曲線×１が選定される。その選定
された曲線×１で実際の伝播速度ＶＯに対応した温度Ｔ
Ｏが正確に測定される。この測定された温度ＴＯの指令
が増巾装置４１を介して温度制御２ＩＩ装置４３に送ら
れて樹脂温度が制御され、温度制御装置４３が図示省略
のヒータ源にフィードバックされて樹脂温度がほぼ一定
に保持されることになる。

第５図には第１図に代る他の実施例が示されている。第
５図において第１図と異なる点は、可動側金型７の外側
第５図において下部に前記探触子２９とは別の探触子４
５を取イ］けると共に、前記可動側金型７内に前記反射
ミラー２７とは別の反射ミラー４７を設けたものである
。探触子４５は前記超音波発１ｉ１３１に接続され、そ
れ以外の構成は第１図とほぼ同じであるから詳細な説明
を省略する。

上記構成により、キャビティ１７に樹脂Ｐを充填させた
状態において、超音波発振機３１がら発せられた超音波
は超音波振動子２９により照射され、ミラー板２３内に
設けられた反射ミラー２７の反射面で反射される。その
反射された反射波は境界面Ｓ＋　、８２へ伝播され、そ
の境界面Ｓ＋　。

Ｓ２を透過した透過波は可動側金型７内に設けた反射ミ
ラー４７の反射面で反射されて超音波撮動子４５で受は
取られる。これらの透過波は増巾装置３３で増巾すると
、その透過波形と透過時間から実際の伝播速度■０が温
度演算処理装置３５に取込まれる。

その温度８ｊｌｉ算処理装置３５には、予め材質選択装
置３７から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め
温度データベース３９に記憶されている第２図に示した
ような伝播速度Ｖと樹脂温度Ｔとの関係の温度データが
取込まれているから、実際使用した樹脂Ｐの材質を指定
することによりその樹脂Ｐの温度データ例えば第２図に
おいて曲線Ｘ１が選定される。その選定された曲線×１
で実際の伝播速度■０に対応した温度Ｔｏが正確に測定
される。この測定された温度ＴＯの指令が増巾装置４１
を介して温度制御装置４３に送られて樹脂温度が制御さ
れ、温度制御装置４３が図示省略のヒータ源にフィード
バックされて樹脂温度がほぼ一定に保持されるることに
なる。

第６図には第１図に代る他の実施例が示されている。第
６図において第１図と異なる点は、キャビティ１７に連
通した複数の同形状からなるキャビティ１７Ａがミラー
板２３と可動側金型７との間に形成されている。そのキ
ャビティ１７Ａの測定面は球面又は曲面となっている。

ミラー板２３には複数の反射ミラー２７が設けられてお
り、その反射ミラー２７の反射面は曲面を呈している。

反射ミラー２７の外側第６図において上部および下部に
は複数の超音波振動子２９が設けられている。それ以外
の構成は第１図とほぼ同じであるから詳細な説明は省略
する。

上記構成により、複数の球面又は曲面の測定面を有した
キャビティ１７Ａに樹脂Ｐを充填させた状態において、
超音波発振機３１から発せられた超音波は複数の超音波
振動子２９により照射され、ミラー板２３内に設けられ
た複数の反射ミラー２７の曲面からなる反射面で反射さ
れる。その反射された反射波は、その曲面からなる反射
面の焦点ｔｆｆｌ置へ進行するとき、樹脂Ｐで再反射さ
れ、その再反射された再反射波は反射ミラー２７を経て
超音波振動２９で受けとられる。これらの反射波は増巾
装置３３で増巾すると、その反射波形と反射時間から実
際の伝播速度ＶＯが温度演算処理装置３５に取込まれる
。

その温度演算処理装置３５には、予め材質選択装置３７
から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め温度デ
ータベース３９に記憶されている第２図に示したような
伝播速度Ｖと樹脂温度Ｔとの関係の温度データが取込ま
れているから、実際使用した樹脂Ｐの材質を指定するこ
とによりその樹脂Ｐの温度データ例えば第２図において
曲線×１が選定される。その選定された曲線×１で実際
の伝播速度■０に対応した温度Ｔｏが正確に測定される
。この測定された温度Ｔｏの指令が増巾装置４１を介し
て温度側！２（ｌ装置４３に送られて樹脂温度が制御さ
れ、温度制御装置４３が図示省略のヒータ源、にフィー
ドバックされて樹脂温度がほぼ一定に保持されることに
なる。

第７図には第１図に代る他の実施例が示されている。第
７図において第１図と責なる点は、固定側金型３内に複
数の曲面側入れ子４９を設け、固定側金型３と曲面側入
れ子４つとの間には反射面が曲面からなる複数のミラー
２７が介在されている。

可動側金型７内には複数の平面側入れ子５１が設けられ
ており、−その平面側入れ子５１と前記曲面側入れ子４
９との間には、前記キャビティ１７に連通した複数の平
面Ｓ１と曲面Ｓ２を有したキャビティ１７△が形成され
、そのキャビティ１７Ａ内に樹脂Ｐが充填されて曲面形
状を有した製品となるようになっている。

前記平面側入れ子５１には複数の超音波振動子２９が取
付けられており、その各超音波撮動子２９は超音波発振
機３１に接続され、それ以外の構成は第１図とほぼ同じ
であるから詳細な説明は省略する。

上記構成により、平面Ｓ１と曲面Ｓ２を有したキャビテ
ィ１７Ａに樹脂Ｐを充填させた状態において、超音波発
振機３１から発せられた超音波は各超音波振動子２９に
より照射され、固定側金型３と曲面側入れ子４９との間
に介在された曲面の反射面を有した反射ミラー２７の反
射面で反射される。その反射された反射波は境界面Ｓｊ
　、　８２へ伝播され、その境界面Ｓ＋　、８２で反射
された反射波は同じ杼路を経て超音波撮動２３で受けと
られる。これらの反射波は増巾装置３３で増巾すると、
その反射波形と反射時間から実際の伝播速度ＶＯが温度
演算処理装置３５に取込まれる。

その湿度演算処理装置３５には、予め材質選択装置３７
から樹脂Ｐの材質が取込まれていると共に、予め温度デ
ータベース３つに記憶されている第２図に示したような
伝播速度Ｖと樹脂温度Ｔとの関係の温度データが取込ま
れているから、実際使用した樹脂Ｐの材質を指定するこ
とによりその樹脂Ｐの温度データ例えば第２図において
曲線×１が選定される。その選定された曲線×１で実際
の伝播速度Ｖｏに対応した温度ＴＯが正確に測定される
。この測定された温度ＴＯの指令が増巾装置４１を介し
て温度制御装置４３に送られて樹脂温度が制御され、温
度制御装置４３が図示省略のヒータ源にフィードバック
されて樹脂温度がほぼ一定に保持されることになる。

このように、キャビティ１７あるいはキャビティ１７△
内の温度は応答遅れや周囲の影響を受けることなく、外
部より正確に測定することができる。また、被測定物と
しての樹脂Ｐにおける樹脂面の垂直方向へ障害物として
の冷却水孔１９．２１があって、その垂直方向へ超音波
撮動子２９が取付けられない場合には、本実施例のよう
に、樹脂Ｐと障害物としての冷却水孔１９．２１との間
に反射ミラー２７の反射面などを設ける。さらに、超音
波撮動子２９を樹脂Ｐにおける樹脂面の垂直方向に対し
て直交するする方向へ設けて、超音波撮動子２９で反射
面へ向けて照射することによつて樹脂Ｐの温度を正確に
測定することができる。

本実施例において樹脂Ｐの温度検出の例について説明し
たが、金型内における樹脂Ｐの充填状態や、熱硬化性樹
脂、熱硬化性樹脂接着剤あるいは溶融アルミなど固化状
態などを反射ミラーの反射面を利用した超音波で測定す
ることも可能である。

上記実施例においては、反射ミラー２７を設ける構成と
して、固定側金型３とミラー板２３とを別個に設けた実
施例について説明したが、必ずしもミラー板２３が必要
なものでなく、固定側金型３に反射ミラー板２７を直接
設けても良いものである。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることなく
、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実施
し得るものである。例えば、第８図に示したように、被
測定物Ｍの垂直方向へ障害物Ｑがあって、その上方へ超
音波振動子２９が設けられない場合には、第８図におい
て障害物Ｑの下方へ超音波振動子２９を設けると共に、
被測定物Ｍと障害物Ｑとの間に伝播体Ｒ内に複数の反射
ミラー２７の反射面を介在させ複数の反射面に超音波を
反射させて被測定物Ｍへ照射するように対応することも
できる。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、この
発明によれば、特許請求の範囲に記載されたとおりの構
成であるから、例えば樹脂などの被測定物へ超音波を照
射する経路又は被測定物からの反射波の経路あるいは被
測定物を透過した透過波の経路のうら、少なくとも一経
路中に反射面を設けたことによって、被測定物の垂直方
向へたとえ障害物があったとしても、その障害物をさけ
て被測定物の測定面へ超音波を照射できるので、減衰、
乱反射を生じることなく、被測定物の状態例えば樹脂の
温度、充填状態あるいは固化状態を測定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施した一実施例の被測定物の状態
測定装置を表わし、金型内における樹脂の温度を測定す
る測定装置の概略図、第２図は温度データメモリの記憶
されている温度データの一例である。第３図、第４図、
第５図、第６図、第７図および第８図はこの発明の他実
施例を示した概略図である。 ３・・・固定側金型 ７・・・可動側金型 １７・・・キャビティ ２３・・・ミラー板 ２７・・・反射ミラー ２つ・・・超音波振動子 ３５・・・温度演算処理装置 ３９・・・温度データベース 代理人　　　弁理士　　三　好　　保　男第２図 第３図 第４図 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波発振機から発せられた超音波を超音波振動
   子により被測定物へ照射し、その被測定物からの反射波
   又は被測定物を透過した透過波を前記超音波振動子でと
   らえて被測定物の状態を測定する被測定物の状態測定装
   置にして、被測定物へ超音波を照射する経路又は被測定
   物からの反射波の経路あるいは被測定物を透過した透過
   波の経路のうち、少なくとも一経路中に反射面を設けて
   なることを特徴とする超音波による被測定物の状態測定
   装置。
2. （２）反射面が平面又は曲面であることを特徴とする請
   求項１記載の超音波による被測定物の状態測定装置。