特許ウォッチ

公開番号2025069553
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179347
出願日2023-10-18
発明の名称音響センサの取り付け部材及び音響センサの取り付け方法
出願人国立大学法人熊本大学
代理人個人
主分類G01N 29/28 20060101AFI20250423BHJP(測定;試験)
要約【課題】金型で成形した成形物に発生する不良を検知するために、金型の外表面に音響センサを取り付けるための取り付け部材を提供する。
【解決手段】本発明の一態様は、音響センサ12を金型11に取り付ける音響センサの取り付け部材15において、取り付け部材15は金属製チップ13と固体カプラント14を有し、金属製チップ13は音響センサ12と接触しており、固体カプラント14の一方面は金属製チップ13と接触し、固体カプラント14の他方面は金型11の外表面と接触しており、音響センサ12は金型11内の被検体の内部から発生または内部で散乱される音響信号を検出するセンサであり、金属製チップ13は金型11の音響インピーダンスに対して±15%以内の音響インピーダンスを有し、固体カプラント14の耐力又は硬さは金属製チップ13の耐力又は硬さ以下である音響センサの取り付け部材である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部から発生または内部で散乱される音響信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ以下であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部に検出用の音響信号を供給し、その音響信号の反射信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ以下であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項４】
金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部から発生または内部で散乱される音響信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％超の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記金属製チップの音響インピーダンスと前記金型の音響インピーダンスの相乗平均値の±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項５】
金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部に検出用の音響信号を供給し、その音響信号の反射信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％超の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記金属製チップの音響インピーダンスと前記金型の音響インピーダンスの相乗平均値の±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項６】
請求項１、２、４及び５のいずれか一項において、
前記金属製チップを前記金型に締め付ける力は、前記金型又は前記金属製チップと前記固体カプラントとの接触面積と前記固体カプラントの耐力との積の１．１倍以上であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項７】
請求項１、２、４及び５のいずれか一項において、
前記固体カプラントの材質は、音圧反射率が０．５以下となるものであることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項８】
請求項１、２、４及び５のいずれか一項において、
前記固体カプラントは、１５以上１００未満のビッカース硬さを有することを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項９】
請求項１、２、４及び５のいずれか一項において、
前記固体カプラントが接触する前記金型の外表面と前記金属製チップの表面は、Ｓａ０．５μｍ以下の面粗度を有し、０．０２ｍｍ以下の平面度を有することを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【請求項１０】
請求項１、２、４及び５のいずれか一項において、
前記金型を用いて成形加工する際の温度が１００℃以上である場合は、前記金属製チップの音響センサ側に冷却する機能を有することを特徴とする音響センサの取り付け部材。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響センサの取り付け部材及び音響センサの取り付け方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
溶融した金属等の材料を金型に注入し、金型内で固化されて所望の形状を有する成形物を得る技術がある。また、加熱した金属等の材料を金型に挿入し、金型で押出等の加工がされて所望の形状を有する成形物を得る技術がある。これらの技術において、成形物に発生する不良を加工中や金型から成形物を取り出す前に検知することが求められている。例えば、成形物に発生する不良としては、溶融した材料が金型内に隙間なく充填されているか、金型内で固化される際に成形物に発生するボイドや亀裂等の不良が考えられる。
【０００３】
そこで、金型に音響センサを取り付けた状態で、その金型に溶融した金属等の材料を注入し、その材料が金型内で固化される際、又は、その金型に加熱した金属等の材料を挿入し、金型で押出等の加工がされる際、内部で発生または散乱される音響信号を音響センサによって検出することで、成形物に発生する不良を検出することが可能となると考えられる。また、検出用の音響信号を金型内に伝搬させ、金型内の溶融材料、加工中の材料又は成形物から反射した音響信号を音響センサによって検出することで、成形物に発生する不良を検出することが可能となると考えられる。これに関連する技術が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１２－２３３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の種々の態様は、金型で成形した成形物に発生する不良を検知するために、金型の外表面に音響センサを取り付けるための音響センサの取り付け部材及び音響センサの取り付け方法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】
【０００６】
以下に本発明の種々の態様について説明する。
［１］金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部から発生または内部で散乱される音響信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ以下であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【０００７】
［２］金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部に検出用の音響信号を供給し、その音響信号の反射信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ以下であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【０００８】
［３］上記［１］又は［２］において、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【０００９】
［４］金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部から発生または内部で散乱される音響信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％超の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記金属製チップの音響インピーダンスと前記金型の音響インピーダンスの相乗平均値の±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
【００１０】
［５］金型の外表面と音響センサとの間に配置され、前記音響センサを前記金型に取り付ける音響センサの取り付け部材において、
前記取り付け部材は、金属製チップと固体カプラントを有し、
前記金属製チップは前記音響センサと接触しており、
前記固体カプラントの一方面は前記金属製チップと接触し、前記固体カプラントの他方面は前記金型の外表面と接触しており、
前記音響センサは、前記金型内の被検体の内部に検出用の音響信号を供給し、その音響信号の反射信号を検出するセンサであり、
前記金属製チップは、前記金型の音響インピーダンスに対して±１５％超の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記金属製チップの音響インピーダンスと前記金型の音響インピーダンスの相乗平均値の±１５％以内の音響インピーダンスを有し、
前記固体カプラントは、前記固体カプラント内を伝搬する前記音響信号の波長の１．５倍以下の厚さを有し、
前記固体カプラントの耐力又は硬さは、前記金属製チップの耐力又は硬さ未満であることを特徴とする音響センサの取り付け部材。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許