测定系统及测定方法与流程

本发明涉及测定系统及测定方法。

背景技术：

1、近年来，使用x射线测定残余应力的技术正在普及。该技术通过使用x射线来测定在具有晶体结构的被检查体的内部产生的晶格畸变，将测定结果换算为残余应力。

2、作为使用了x射线的残余应力测定方法，已知有cosα法。cosα法为如下方法：对被检查体以特定的入射角度照射x射线，二维地检测该x射线由被检查体反射而产生的衍射x射线的强度，基于由检测出的衍射x射线的强度分布形成的衍射环来测定残余应力。

3、另外，如今，也通过算出基于衍射x射线的强度分布的x射线衍射强度曲线的半值宽度来求出被检查体的硬度等。

4、作为测定具备圆柱状的轴部和从该轴部向径向突出的凸缘部(板状部)且在轴部与凸缘部的连接部分设置有用于缓和应力集中的圆角部的金属构造物的上述圆角部的残余应力的x射线应力测定装置，可以使用射出x射线的x射线射出器、形成有基于衍射x射线的衍射环的成像板等配置于单一的壳体的x射线应力测定装置(参照日本特开2012-225796号公报)。

5、在先技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开2012-225796号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在基于cosα法的残余应力的测定中，为了提高测定精度，通常将入射角度设定为15°以上且65°以下。但是，对于具备圆柱状的轴部和从该轴部向径向突出的凸缘部(板状部)且在轴部与凸缘部的连接部分设置有用于缓和应力集中的圆角部的金属构造物，例如在向圆角部的多个位置照射x射线的情况下，凸缘部或轴部与x射线应力测定装置干涉的可能性变高，有时难以将x射线应力测定装置配置于所期望的位置。

3、本发明是基于这样的情况而完成的，其目的在于提供能够以所期望的配置容易地测定衍射x射线的强度分布的测定系统及测定方法。

4、用于解决课题的方案

5、本发明的一方案的测定系统能够测定对具有轴部和从该轴部向径向突出的凸缘部且在上述轴部与上述凸缘部的连接部分具有圆角部的金属构造物的上述圆角部照射x射线而得到的衍射x射线的强度分布，其中，所述测定系统具备：衍射x射线测定装置，其具有对上述圆角部照射x射线的照射部；以及定位装置，其用于将上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部进行定位，上述定位装置具有：移动机构，其使上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部三维地相对移动；以及旋转机构，其使上述衍射x射线测定装置向上述x射线相对于上述圆角部的入射角度变化的方向旋转。

6、该测定系统具备将上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部进行定位的定位装置，上述定位装置具有：移动机构，其使上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部三维地相对移动；以及旋转机构，其使上述衍射x射线测定装置向上述x射线相对于上述圆角部的入射角度变化的方向旋转，因此能够以所期望的配置容易地测定对上述圆角部照射x射线而得到的衍射x射线的强度分布。

7、也可以是，该测定系统还具备控制部，该控制部以上述衍射x射线测定装置与上述轴部及上述凸缘部不接触的方式对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制。该测定系统通过还具备以上述衍射x射线测定装置与上述轴部及上述凸缘部不接触的方式对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制的控制部，能够以所期望的配置更容易地测定上述衍射x射线的强度分布。

8、也可以是，上述控制部在能够通过上述衍射x射线测定装置检测衍射x射线的峰值的范围内对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制。这样，通过上述控制部在能够通过上述衍射x射线测定装置检测衍射x射线的峰值的范围内对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制，能够容易且可靠地测定上述衍射x射线的强度分布。

9、也可以是，在将通过圆角中心且与上述轴部的中心轴平行的轴设为x轴、将通过上述圆角中心且与上述凸缘部的突出方向平行的轴设为z轴、将上述圆角中心的坐标设为(0，0)、将上述衍射x射线测定装置的旋转中心的坐标设为(x，z)、将基于上述衍射x射线测定装置的x射线的照射距离设为l[mm]、将上述x射线的照射距离的最小值设为lmin[mm]、将上述x射线的照射距离的最大值设为lmax[mm]、将圆角角度设为θ[°]、将圆角半径设为r[mm]、将x射线的入射角度设为ψ[°]、将x射线的照射方向上的上述衍射x射线测定装置的壳体的上述圆角部侧的端部与上述旋转中心的距离设为h[mm]、将上述壳体的与上述圆角部相邻的一侧的端部的上下宽度设为w[mm]、将布拉格角的余角设为η[°]、将上述衍射x射线测定装置的二维检测器的检测区域的上下宽度设为d[mm]、将通过上述圆角中心且与上述凸缘部平行的假想直线与上述凸缘部的间隔设为a[mm]的情况下，满足下述式1及下述式2。

10、[数学式1]

11、(lmin+h)sin(θ+ψ)-rsinθ≤×≤(lmax+h)sin(θ+ψ)-rsinθ···1

12、[数学式2]

13、(lmin+h)cos(θ+ψ)-rcosθ≤z≤(lmax+h)cos(e+ψ)-rcosθ···2

14、其中，x射线的入射角度ψ在相对于通过测定部位及圆角中心的假想直线向上述轴部侧倾斜时为正，在向上述凸缘部侧倾斜时为负，在ψ≥0的情况下，x射线的照射距离l满足下述式3，在ψ＜0的情况下，x射线的照射距离l满足下述式4。

15、[数学式3]

16、

17、[数学式4]

18、

19、该测定系统通过在满足上述式1及上述式2的范围内对上述衍射x射线测定装置进行定位，能够容易地抑制上述轴部及上述凸缘部与上述衍射x射线测定装置的接触。

20、也可以是，上述控制部在ψ≥0的情况下，基于下述式5对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制，在ψ＜0的情况下，基于下述式6对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制。

21、[数学式5]

22、

23、[数学式6]

24、

25、这样，通过上述控制部基于上述式5及上述式6对基于上述移动机构的移动及基于上述旋转机构的旋转进行控制，从而能够在抑制上述轴部及上述凸缘部与上述衍射x射线测定装置的接触的同时，能够容易且可靠地测定上述衍射x射线的强度分布。

26、也可以是，上述移动机构具有：第一移动体，其与上述轴部的外周面嵌合，并相对于上述轴部沿周向相对旋转；垂直轴，其与上述第一移动体连接，并沿与上述轴部的中心轴正交的方向延伸；第二移动体，其与上述垂直轴连接，并能够沿上述垂直轴的轴向移动；以及滑动机构，其使上述第一移动体或上述垂直轴沿上述轴部的轴向移动，上述衍射x射线测定装置与上述第二移动体连接。这样，通过上述移动机构具有与上述轴部的外周面嵌合并相对于上述轴部沿周向相对旋转的第一移动体、与上述第一移动体连接并沿与上述轴部的中心轴正交的方向延伸的垂直轴、与上述垂直轴连接并能够沿上述垂直轴的轴向移动的第二移动体、以及使上述第一移动体或上述垂直轴沿上述轴部的轴向移动的滑动机构，且上述衍射x射线测定装置与上述第二移动体连接，能够以所期望的配置更容易地测定上述衍射x射线的强度分布。

27、也可以是，上述衍射x射线测定装置设置为能够利用cosα法算出上述圆角部的残余应力。该测定系统能够以所期望的配置容易地测定上述衍射x射线的强度分布，因此适于算出上述圆角部的残余应力。

28、也可以是，上述衍射x射线测定装置设置为能够算出x射线衍射强度曲线的半值宽度。该测定系统能够以所期望的配置容易地测定上述衍射x射线的强度分布，因此适于算出上述x射线衍射强度曲线的半值宽度。

29、本发明的另一方案的测定方法能够测定对具有轴部和从该轴部向径向突出的凸缘部且在上述轴部与上述凸缘部的连接部分具有圆角部的金属构造物的上述圆角部照射x射线而得到的衍射x射线的强度分布，其中，在所述测定方法中，使用具有对上述圆角部照射x射线的照射部的衍射x射线测定装置，所述测定方法包括：使上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部三维地相对移动的工序；使上述衍射x射线测定装置向上述x射线相对于上述圆角部的入射角度变化的方向旋转的工序；以及利用上述衍射x射线测定装置测定上述衍射x射线的强度分布的工序。

30、该测定方法包括：使上述衍射x射线测定装置相对于上述圆角部三维地相对移动的工序；使上述衍射x射线测定装置向上述x射线相对于上述圆角部的入射角度变化的方向旋转的工序，因此能够以所期望的配置容易地测定对上述圆角部照射x射线而得到的衍射x射线的强度分布。

31、也可以是，在上述测定工序中，利用cosα法算出上述圆角部的残余应力。该测定方法能够以所期望的配置容易地测定上述衍射x射线的强度分布，因此适于算出上述圆角部的残余应力。

32、也可以是，在上述测定工序中，算出x射线衍射强度曲线的半值宽度。该测定方法能够以所期望的配置容易地测定上述衍射x射线的强度分布，因此适于算出上述x射线衍射强度曲线的半值宽度。

33、也可以是，与上述移动工序和上述旋转工序中的至少一方并行地对上述圆角部连续照射x射线，在上述测定工序中，求出通过重叠由上述x射线的衍射产生的多个衍射环而得到的单一的衍射环。这样，通过与上述移动工序和上述旋转工序中的至少一方并行地对上述圆角部连续照射x射线，在上述测定工序中，求出通过重叠由上述x射线的衍射产生的多个衍射环而得到的单一的衍射环，能够容易且高精度地算出上述残余应力或上述半值宽度。

34、也可以是，该测定方法还包括如下工序：在上述测定工序后反复进行上述移动工序及上述旋转工序中的至少任一个工序和上述测定工序。这样，通过包括在上述测定工序后反复进行上述移动工序及上述旋转工序中的至少任一个工序和上述测定工序的工序，能够更准确地测定上述残余应力或上述半值宽度。

35、也可以是，该测定方法还包括如下工序：求出通过上述测定工序得到的多个算出值的平均值。这样，通过还包括求出由上述测定工序得到的多个算出值的平均值的工序，能够容易且高精度地测定上述残余应力或上述半值宽度。

36、需要说明的是，在本发明中，“圆角中心”是指圆角部的曲率中心。“圆角角度”是指通过圆角中心并与轴部正交的假想直线和通过测定部位及圆角中心的假想直线在侧视下所成的角度(参照图2的θ)。“圆角半径”是指圆角部的曲率半径。“上下宽度”是指与轴部相邻的一侧的面和与该面对置且与凸缘部相邻的一侧的面的宽度。“通过圆角中心且与凸缘部平行的假想直线与凸缘部的间隔”是指上述假想直线与上述凸缘部(其中除了圆角部以外)的任意5点处的间隔的平均值。

37、发明效果

38、如上所说明的那样，本发明的一方案的测定系统及本发明的另一方案的测定方法能够以所期望的配置容易地测定衍射x射线的强度分布。