かじり試験装置及びかじり試験方法
【課題】
真空環境下において螺子がかじるかどうかの試験を行うことが可能なかじり試験装置及びかじり試験方法を提供する。
【解決手段】
かじり試験装置１は、真空チャンバ２を備え、真空チャンバ２の内部空間Ｇに、各ボルト６０が螺合したプレート２６が収容される。各ボルト６０が各タップ穴２６Ａに螺合したプレート２６を、真空チャンバ２内の所定の環境（真空環境、高温真空環境等）下に置く。そして、ボルト６０をプレート２６から取り外せるかどうかを試験する。この試験結果に基づき、ボルト６０と、プレート２６との間でかじりが発生し易いかどうかを評価する。
真空環境下において螺子がかじるかどうかの試験を行うことが可能なかじり試験装置及びかじり試験方法を提供する。
【解決手段】
かじり試験装置１は、真空チャンバ２を備え、真空チャンバ２の内部空間Ｇに、各ボルト６０が螺合したプレート２６が収容される。各ボルト６０が各タップ穴２６Ａに螺合したプレート２６を、真空チャンバ２内の所定の環境（真空環境、高温真空環境等）下に置く。そして、ボルト６０をプレート２６から取り外せるかどうかを試験する。この試験結果に基づき、ボルト６０と、プレート２６との間でかじりが発生し易いかどうかを評価する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中、真空高温下等においてボルト等の螺子がかじるかどうかの試験を行うためのかじり試験装置及びかじり試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空処理装置の組立等には、多数のボルトやナット等が用いられている。真空処理装置の内部の真空環境下にさらされるボルト等は、ガスの放出による真空環境の汚染を防止するために予め脱脂あるいは電解研磨等の処理が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２１０１号公報（段落［０００２］［０００８］［００２７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば真空処理装置のメンテナンス時においては、チャンバの内部空間から防着板やシャワープレート等の部品を取り外す必要がある。このとき、ボルトが使用されている場所や環境によっては、ボルトがかじる可能性がある。例えば、真空処理装置の内部の真空環境下に曝されるボルト等は、上述した脱脂等の処理が施されているため、潤滑剤として働く油脂等がなくなっている。このため、ボルトの取り外し時にかじり易いことが知られている。特に、ボルトと、ボルトの螺合されるタップ穴の形成された部品とが同種の材料（例えばステンレス製）で形成されている場合、かじりが原因でボルトが取り外せないことがある。
【０００５】
ボルトがかじった場合には、ドリルでボルトに穴を空けてボルトを取り外したり、タップ穴を新しくさらい直したり、時間のかかる作業が必要となる。また、これらの作業はダストの発生が避けられず、汚染の原因となり得るという問題もある。
【０００６】
したがって、真空下等において、ボルトのかじりがどの程度発生するかを、ボルトと、ボルトが螺合する部品との種類を選択して予め試験することができれば、試験結果に基づきボルト等の種類を選択しかじりの発生を低減することができる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、真空環境下において螺子がかじるかどうかの試験を行うことが可能なかじり試験装置及びかじり試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るかじり試験装置は、第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、チャンバと、冶具と、支持台とを具備する。
上記チャンバは、真空状態を維持可能な内部空間を有する。上記冶具は、上記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、上記第１の螺合部が上記第２の螺合部に締め付けられることで上記試験対象物を複数保持することが可能である。上記支持台は、上記チャンバの内部空間に設置され、上記冶具を着脱可能に支持する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るかじり試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すかじり試験装置の真空チャンバのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示す真空チャンバ内に配置されたプレートの一例を示す平面図である。
【図４】図３に示すプレートにボルトが螺合した状態を示す断面図である。
【図５】図３に示すプレートの所定の位置のタップ穴を示す図である。
【図６】図２に示す加熱装置によるプレートの加熱時におけるプレートの各位置での温度の経時変化を示す図である。
【図７】各種のボルトを締め付け、真空の真空チャンバ内を２００℃で１時間加熱後、各種のボルトを取り外したときの試験結果を示す図である。
【図８】大気圧室温で各種のボルトを締め付け取り外したときの試験結果を示す図である。
【図９】金メッキボルトを１００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１０】金メッキボルトを３００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１１】ポリイミドコートボルトを１００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１２】ポリイミドコートボルトを３００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るかじり試験装置は、第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、チャンバと、冶具と、支持台とを具備する。
上記チャンバは、真空状態を維持可能な内部空間を有する。上記冶具は、上記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、上記第１の螺合部が上記第２の螺合部に締め付けられることで上記試験対象物を複数保持することが可能である。上記支持台は、上記チャンバの内部空間に設置され、上記冶具を着脱可能に支持する。
【００１１】
上記試験装置によれば、真空環境下でのかじりの有無を評価することができる。また、一度の試験で、複数の試験対象物を評価することができる。
【００１２】
上記かじり試験装置は、上記支持台に支持された治具を加熱するための加熱手段を更に具備するようにしてもよい。
これにより、真空高温環境下に置かれた試験対象物についてのかじり評価を行うことができる。
【００１３】
上記かじり試験装置は、上記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する手段を更に具備してもよい。
これにより、真空高温環境下における試験対象物のガス放出特性を評価することができる。
【００１４】
上記かじり試験装置は、上記チャンバ内にガスを導入するガス導入手段を更に具備してもよい。
これにより、特定雰囲気下での試験対象物のかじり評価を行うことができる。
【００１５】
本発明の一実施形態に係るかじり試験方法は、第１の螺合部を有する複数の試験対象物を、前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有する治具に所定のトルクで締め付ける工程を含む。上記複数の試験対象物と共に、上記治具は、チャンバの内部空間に設置される。上記チャンバの内部空間を排気することで、上記第１の螺合部は真空に曝される。上記治具からの上記試験対象物の取り外しトルクを測定することで、上記第１の螺合部と上記第２の螺合部との間のかじりが評される。
【００１６】
上記試験方法によれば、真空環境下でのかじりの有無を評価することができる。また、一度の試験で、複数の試験対象物を評価することができる。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
＜かじり試験装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るかじり試験装置の構成を示すブロック図である。
かじり試験装置１は、真空チャンバ２、排気系３、ガス分析部４及びガス導入系５を備えている。
【００１９】
真空チャンバ２は、真空チャンバ２の外壁を構成する外壁部２１と、外壁部２１の内側に設けられたリフレクター２２とを備えている。リフレクター２２の内部には、内部空間Ｇが形成されている。内部空間Ｇは、大気圧室温状態、真空状態、真空高温状態にすることが可能な空間である。リフレクター２２は、例えば金属製であり略円筒形状の周面を有する。真空チャンバ２には、内部空間Ｇの圧力を計測する圧力計２３が接続されている。真空チャンバ２のより詳細な構成については後述する。
【００２０】
排気系３は、配管３１，３２，３３、可変流量バルブ３４、ポンプ３５及びポンプ３６を備える。配管３１は、真空チャンバ２と可変流量バルブ３４とを連結している。配管３２は、可変流量バルブ３４とポンプ３５とを連結している。配管３３は、ポンプ３５とポンプ３６とを連結している。配管３１，３２，３３は、真空チャンバ２内のガスの排気流路となる。可変流量バルブ３４は、配管３１，３２を流動するガスの流量を調節するためのバルブである。ポンプ３５、３６は、配管３１，３２等を介して真空チャンバ２内のガスを排気する。ポンプ３５には例えばターボ分子ポンプが用いられている。ポンプ３６には例えばロータリーポンプが用いられている。
【００２１】
ガス分析部４は、真空チャンバ２内に後述するように発生した混合ガスの各ガスのマスパターンを測定可能な真空計である。ガス分析部４は、配管４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ、質量分析計４１、アパーチャー４２、流量バルブ４３，４４、ポンプ４５及びポンプ４６を備える。
【００２２】
配管４Ａは、配管３１とアパーチャー４２とを連結している。配管４Ｂは、アパーチャー４２と質量分析計４１とを連結している。配管４Ｃは、配管４Ａと流量バルブ４３とを連結している。配管４Ｄは、流量バルブ４３と配管４Ｂとを連結している。配管４Ｅは、配管４Ｂと流量バルブ４４とを連結している。配管４Ｆは、流量バルブ４４とポンプ４５とを連結している。配管４Ｇは、ポンプ４５とポンプ４６とを連結している。
【００２３】
質量分析計４１は、真空チャンバ２から配管３１，４Ａ，アパーチャー４２，配管４Ｂを介して流入した混合ガスのガス種を測定可能な真空計である。質量分析計４１には、例えば質量分析装置の一つであるＱＭＳ（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）が用いられている。
【００２４】
アパーチャー４２は、真空チャンバ２から配管３１，４Ａを介してアパーチャー４２に流入し配管４Ｂへ流出するガスの流量を調整する機能を有し、ガス分析部４の内圧（例えば配管４Ｂの内圧等）を所定の値（例えば１０−２Ｐａ）以下に保つ。流量バルブ４３は、アパーチャー４２に対して並列的に設けられている。
【００２５】
ポンプ４５は、アパーチャー４２及び流量バルブ４３を閉じかつ流量バルブ４４を開いた状態で、配管４Ｂ，４Ｅ，４Ｆを介してガスを排気する。ポンプ４５にはターボ分子ポンプが用いられている。ポンプ４６は、アパーチャー４２及び流量バルブ４３を閉じかつ流量バルブ４４を開いた状態で、配管４Ｂ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇを介してガスを排気する。これにより、配管４Ｂ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇの内圧を、配管３１，４Ａ，４Ｃの内圧より小さくすることができる。ポンプ４５にはターボ分子ポンプが用いられ、ポンプ４６にはロータリーポンプが用いられている。
【００２６】
ガス導入系５は、真空チャンバ２内に、所定のガスを導入する。所定のガスには、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素等の不活性ガス又は反応性ガスが含まれる。ガス導入系５は、図示しないガス貯留タンク、ガス貯留タンクに連結された図示しない配管に連結される流量バルブ５１、流量バルブ５１と真空チャンバ２とを連結する配管５２等を備える。
【００２７】
図２は図１に示すかじり試験装置１の真空チャンバ２のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
真空チャンバ２の外壁部２１と、リフレクター２２との間には、断熱性を有する支柱２４が複数個配置されている。各支柱２４は、リフレクター２２を支持する。真空チャンバ２の内部空間Ｇには、治具としてのプレート２６を支持するための台２５が配置されている。内部空間Ｇには、加熱装置２７が複数個、配設されている。各加熱装置２７の配設位置は、台２５に配置されたプレート２６の主面の全面が略均等に加熱されるように、均等になっている。つまり、３個の加熱装置２７が、リフレクター２２の内周面に沿うようにして周方向に略等間隔に設けられている。加熱装置２７には、例えばランプヒーターを用いることができる。なお、加熱装置２７の数、配設位置等は特に限定されず、真空チャンバ２のサイズ、加熱装置２７のサイズ、プレート２６のサイズ等に応じて適宜変更可能である。また、加熱装置２７は、ランプヒーターに限らず他の加熱装置を用いることができる。
【００２９】
図３は図２に示す真空チャンバ２内に配置されたプレート２６の一例を示す平面図である。
同図に示すように、プレート２６は、略矩形状の板であり、複数のタップ穴２６Ａ（螺子穴、第２の螺合部）が形成されている。複数のタップ穴２６Ａは、プレート２６の直交する短辺及び長辺に沿う方向にそれぞれ略等間隔に形成されている。各タップ穴２６Ａの直径は、略同じになっている。プレート２６は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を電解研磨処理したものである。
【００３０】
図４は図３に示すプレート２６に、ボルトが螺合した状態を示す断面図である。
同図に示すように、プレート２６の各タップ穴２６Ａには、螺旋状の螺子溝が刻まれている。各タップ穴２６Ａには、試験対象であるボルト６０が螺合している。これにより、複数本のボルトが共通のプレート２６に保持される。
【００３１】
ボルト６０は、頭部６０Ａと、螺子軸部６０Ｂ（第１の螺合部）とを備える。頭部６０Ａは、例えば四角形や六角形等の多角形状である。螺子軸部６０Ｂは、その側周面に螺旋状に螺子溝が刻まれている。螺子軸部６０Ｂの長さは、プレート２６の厚さと略同じ長さである。
【００３２】
以下、かじり試験装置１の加熱装置２７によるプレート２６の加熱特性について説明する。
【００３３】
図５は図３に示すプレート２６の所定の位置のタップ穴２６Ａを示す図である。
同図に示すように、プレート２６の短辺２６Ｂに近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（１）で示す。プレート２６の長辺２６Ｃに近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（２）で示す。プレート２６の略中央に近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（３）で示す。
【００３４】
図６は、加熱装置２７によるプレート２６の加熱時におけるプレート２６の各位置（１）、（２）及び（３）での温度の経時変化を示す図である。
【００３５】
同図は、プレート２６を真空チャンバ２内の台２５にセットし、加熱装置２７により所定の温度（２００、３００、４００、５００及び６００℃）に加熱したときのプレート２６の各位置（１）、（２）及び（３）における温度の経時変化を示す。位置（１）での測定結果を実線で示し、位置（２）での測定結果を位置（１）の実線より細い実線で示し、位置（３）での測定結果を位置（１）の実線より太い実線で示す。
【００３６】
同図に示すように、２００℃にプレート２６を加熱したときには、位置（１）、（２）及び（３）で測定温度の差はほとんどないことが分る。また、加熱温度が３００，４００，５００，６００℃のときには、位置（１）と、位置（２）、（３）との測定温度に差が見られる。具体的には、６００℃にプレート２６を加熱したときには、位置（１）と、位置（２）、（３）との温度差は、約２０℃弱である。
このようにかじり試験装置１は、真空チャンバ２内を２００℃に加熱する場合には、プレート２６の各位置の温度は略同じであることが分る。
【００３７】
＜かじり試験の方法＞
次に、本実施形態のかじり試験装置１を用いたかじり試験の方法について説明する。
【００３８】
図４に示すように予め選択されたプレート２６の複数のタップ穴２６Ａに、予め選択されたボルト６０を所定のトルクで螺合し、真空チャンバ２内の台２５に配置する。
次に、真空チャンバ２の内部空間Ｇを所定の環境（真空環境、高温真空環境、特定ガス環境等）下に所定時間維持する。
所定時間経過後、内部空間Ｇを大気にベントし、内部空間Ｇからプレート２６を取り出して、ボルト６０をプレート２６から取り外す。
そして、プレート２６からボルト６０を取り外すときに、ボルト６０がかじるかどうかを調べ、ボルト６０がかじらない場合には、ボルト６０を取り外すときにトルクを測定する。
【００３９】
試験環境は、試験対象であるボルト６０の使用環境に応じて設定される。例えば、高温に曝される試験対象物は、加熱装置２７によって所定の高温環境が形成される。このとき同時に、ボルト６０から放出されるガス量が質量分析計４１によって測定されてもよい。これにより、ボルト６０のかじりの有無のほか、ボルト６０の耐熱性をも評価することができる。また、特定ガス雰囲気（不活性ガス雰囲気、反応性ガス雰囲気等）に曝される試験対象物は、ガス導入系５から内部空間Ｇへ目的とするガスが導入される。必要に応じて、加熱装置２７によって所定の高温環境が形成されたり、ガス分析部４によって放出ガスが分析されたりしてもよい。
【００４０】
＜作用等＞
このように本実施形態によれば、各ボルト６０が各タップ穴２６Ａに螺合したプレート２６を、かじり試験装置１の真空チャンバ２内の所定の環境（真空環境、高温真空環境、特定ガス環境等）下に置くことができる。そして、ボルト６０をプレート２６から取り外せるかどうかを試験することができる。この試験結果に基づき、ボルト６０と、プレート２６との間でかじりが発生し易いかどうかを評価することができる。この結果、かじりの生じ難いボルト６０やプレート２６を選別することで、予めかじりの発生を防止することができる。
【００４１】
また、プレート２６は、板形状であり、複数のタップ穴２６Ａが形成されており、複数のタップ穴２６Ａにそれぞれボルト６０を螺合することができる。このため、一度のかじり試験で、複数箇所でかじりが発生するかどうかを試験することができる。この結果、サンプル数を多くすることができるので、試験結果のばらつきを抑えることができる。
【００４２】
また、プレート２６が板状であり、複数のタップ穴２６Ａが、プレート２６の直交する短辺及び長辺に沿う方向にそれぞれ略等間隔に形成され、各タップ穴２６Ａの直径が略同じになっている。また、複数の加熱装置２７が略均等に配設されている。このため、真空チャンバ２内を加熱するときに、各ボルト６０を略均等に加熱することができる。この結果、加熱温度のバラツキの少ないかじり試験を行うことができる。
【実施例】
【００４３】
＜かじり試験の実施例＞
次に、かじり試験装置１を用いた実施例１と比較例１とのかじり試験について説明する。
【００４４】
（実施例１）
ボルト６０として次の（１）〜（４）の４種類のボルトをそれぞれ３個ずつ用意した。
（１）脱脂洗浄処理したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ６×２０ｍｍ）製のボルト。
（２）脱脂洗浄処理されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のボルト。
（３）厚み１μｍの金メッキ処理が施されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ６×２０ｍｍ）製のボルト。
（４）厚み１μｍの金メッキ処理が施されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のボルト。
ここで、「Ｍ◇×△△ｍｍ」の「◇」は、ねじの呼び（径）［ｍｍ］を表し、「△△」は、ねじの呼び長さ（Ｌ）［ｍｍ］を表している。
【００４５】
次いで、ボルト（３）を３個それぞれプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルク（１２Ｎ・ｍ）で螺合した。
次いで、真空チャンバ２内を真空高温（１０−３Ｐａ台、２００℃）状態で１時間加熱した。
その後、プレート２６からボルト（３）を取り外し、かじりの有無を調べた。ボルト（３）がかじらなかった場合には、ボルト（３）を取り外すときのトルクを測定した（１回目の取り外し試験）。
【００４６】
１回目の取り外し試験において取り外すことができたボルト（３）は、再びタップ穴２６Ａに所定のトルク（１２Ｎ・ｍ）で螺合し、真空チャンバ２内を真空高温（２００℃）状態で１時間加熱して、ボルト（３）をプレート２６から取り外せるかどうか調べた。ボルト（３）がかじらなかった場合には、ボルト（３）を取り外すときのトルクを測定した（２回目の取り外し試験）。２回目の取り外し試験において、ボルト（３）を取り外すことができたときには、２回目の取り外し試験と同様に３回目の取り外し試験を行った。なお、各回の取り外し試験において、かじりが生じたときには、そこで試験を終了した。また、ボルト（１）についても上述と同様な試験を行った。
【００４７】
ボルト（２）及び（４）については、これらのボルトの螺子軸部６０Ｂのサイズ（Ｍ８）に対応するタップ穴２６Ａが複数形成されたプレート２６を準備し、ボルト（２）及び（４）のこれらのタップ穴２６Ａへ締め付けたり取り外したりするときのトルクを２０Ｎ・ｍとした以外は、ボルト（１）及び（３）についての試験と同様な試験を行った。
【００４８】
（比較例１）
比較例１として、大気圧室温下で、プレート２６のタップ穴２６Ａに各ボルト（１）〜（４）を締め付け、その後、取り外した点以外は、上記実施例１と同様な試験を行った。
【００４９】
（かじり試験結果）
図７は、実施例１の試験結果を示す図であり、各ボルト（１）〜（４）についての取り外しトルク（Ｎ・ｍ）の値を示す。なお、図中の「×」は、ボルトにかじりが生じたことを示す（図８についても同様）。
同図に示すように、ボルト（１）及びボルト（２）には全てかじりが生じた。これに対して、ボルト（３）及びボルト（４）にはかじりが生じなかった。
【００５０】
図８は比較例１の試験結果を示す図である。
同図に示すように、ボルト（１）及びボルト（２）の６本のうち４本には、かじりが生じた。これに対して、ボルト（３）及びボルト（４）にはかじりが生じなかった。
【００５１】
以上の試験結果から、大気圧室温環境下において締結したボルトに比べて、真空高温環境下にさらされたボルトは、かじり易いことが分かる。このように、真空高温環境下で用いられるボルトは、予め上述したかじり試験を行うことで、当該ボルトがかじり易いかどうかを知ることができる。この結果、かじりの生じ難い部品として（３）及び（４）のボルト（金メッキボルト）と、プレート２６（電解研磨されたステンレス鋼板）とを選別することで、予めかじりの発生を防止することができる。
【００５２】
＜耐熱性試験＞
次に、かじり試験装置１を用いた耐熱性試験について説明する。
上述したかじり試験と同様に、ボルト６０をプレート２６のタップ穴２６Ａに螺合し、室温の真空環境下に置いた。
ここで、アパーチャー４２と流量バルブ４３とを閉じ、流量バルブ４４を開き、ポンプ４５，４６を駆動し、配管４Ｂ側を配管３１側より減圧した。これにより、真空チャンバ２内にガスが発生した場合に、これらのガスが配管３１等を介してガス分析部４に流入するようにした（差動排気）。
【００５３】
次に、真空チャンバ２内を１０−５Ｐａ台まで排気し、その後３００℃まで加熱した。
この昇温過程において、真空チャンバ２内が所定の温度（１００℃、３００℃）になったときに、質量分析計４１を用いて、真空チャンバ２内のマスパターンを測定した。
【００５４】
耐熱性試験で用いられている各ボルト６０の種類に応じて、異なる組み合わせのガスが異なる分圧で各ボルト６０から真空チャンバ２の内部空間Ｇに発生する。各温度（１００℃、３００℃）での質量分析計４１の測定結果に基づき、ボルト６０の耐熱性を評価することができる。具体的には、真空チャンバ２内の温度が３００℃のときに、質量分析計４１で測定されたマスパターンを、ボルト６０の耐熱性を評価するための一つの基準とすることができる。
【００５５】
（実施例２）
上述したボルト（ｄ）を６本準備し、これらをプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルクで螺合した。次いで、ボルト（ｄ）を保持したプレート２６を真空チャンバ２内の台２５に配置し、加熱装置２７により真空チャンバ２内を３００℃まで昇温し、それぞれ１００℃、３００℃のときに金メッキされたボルト６０から真空チャンバ２内に発生したガスのマスパターンを質量分析計４１により測定した。
【００５６】
（耐熱性試験結果）
図９はボルト（ｄ）を１００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図、図１０はボルト（ｄ）を３００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図である。図９と図１０とは共に横軸がＭａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ（質量数）であり、縦軸が分圧に対応する検出強度（質量分析計４１で検出されたイオン電流Ｉ（Ａ））である。
【００５７】
これらの図を比較すると、ボルト（ｄ）では、１００℃のときに比べて３００℃のときにＨ２（ｍ／ｅ＝２）が多く発生していることが分かる。すなわち、金メッキが施されたボルトは、高温真空下において水素を放出することが確認された。
【００５８】
（実施例３）
ポリイミドコートされたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のポリイミドコートボルト（以下、ボルト（ｅ）とする。）を６本準備し、これらをプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルクで螺合した。次いで、ボルト（ｅ）を保持したプレート２６を真空チャンバ２内の台２５に配置し、加熱装置２７により真空チャンバ２内を３００℃まで昇温した。そして、１００℃、３００℃のときにボルト（ｅ）から真空チャンバ２内に発生したガスのマスパターンを質量分析計４１により測定した。
【００５９】
（耐熱性試験結果）
図１１がボルト（ｅ）を１００℃に加熱したときのガス分析部４によるマスパターンを示す図、図１２はボルト（ｅ）を３００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図である。図１１と図１２とは共に横軸がＭａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ（質量数）であり、縦軸が分圧に対応する検出強度（イオン電流Ｉ（Ａ））である。
【００６０】
これらの図を比較すると、ボルト（ｅ）では、１００℃のときに比べて３００℃のときにＣＯ２（ｍ／ｅ＝４４）が多く発生していることが分かる。すなわち、ポリイミドコートされたボルトは、高温真空下において二酸化炭素を放出することが確認された。
【００６１】
＜作用等＞
このように、かじり試験装置１を用いて、真空チャンバ２内の加熱時にボルト６０から発生するガス種を質量分析計４１により測定することができる。この結果、例えば真空チャンバ２内の温度が３００℃のときに、これらのボルトに応じて真空チャンバ２の内部空間Ｇに発生した水素や二酸化炭素のマスパターンを、ボルトの耐熱温度を評価するための一つの基準とすることができる。このように、真空高温環境下においてプレート２６及びボルトの耐熱温度を評価することができる。
【００６２】
また、かじり試験装置１を用いて、かじり試験を行うと共に、ガス分析部４を用いた耐熱性試験を行うことができる。つまり、かじり試験装置１の低コスト化を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態のかじり試験装置１は、図１に示すようにガス導入系５を備える。このため、真空チャンバ２内に例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスを導入することができる。従って、真空チャンバ２内をこれらのガスのうちのいずれかのガス環境下にしておき、上述したかじり試験や耐熱性試験を行うことができる。この結果、これらの各試験を多様な環境下において行うことができる。
【００６４】
なお、本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００６５】
上記実施形態では、同一の径のタップ穴２６Ａが、プレート２６に複数形成されている例を示した。しかし、一枚のプレートに径の異なるタップ穴（Ｍ６やＭ８）をそれぞれ複数個ずつ形成するようにしてもよい。これにより、一枚のプレートに径の異なるボルトをそれぞれ複数個螺合して、かじり試験をより効率的に行うことができる。
【００６６】
また、上記実施形態では、かじり試験等において、ボルト６０を用いる例を示した。しかし、これに限られず、例えば図示しない複数の一般的な螺子（ビス）と、これらの螺子（ビス）が螺合するプレートとを用いるようにしてもよい。また、複数のボルト６０と、各ボルト６０が螺合可能な螺子穴が形成されている図示しないナットとを真空チャンバ２内に収容して、上述したかしめ試験や耐熱性試験を行うようにしてもよい。
【００６７】
また、ボルト６０の例として、金メッキの施されたボルトやポリイミドコートされたボルト等を例示した。しかし、ボルト６０としては、これらに限定されず、例えばプラチナ、銀、パラジウム、ロジウム等によりボルトにメッキを施すようにしてもよい。
【００６８】
また、プレート２６の材質を変更することにより、より多様なかじり試験等を行うことができる。例えば上記実施形態では、プレート２６に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を電解研磨処理したものを用いる例を示した。しかし、これに限定されず、例えばプレートの基材に化学メッキ、溶融メッキ、真空蒸着等の処理を施して用いるようにしてもよい。
【００６９】
また、プレート２６の板厚（タップ穴の深さ）を変更すると共にこの変更した板厚（タップ穴の深さ）に対応した長さの螺子軸部を有する螺子（ボルト）を用いてかじり試験等を行うようにしてもよい。これにより、多様な螺子（ボルト）を用いた試験を行うことができる。
【００７０】
上記実施形態等では、プレート２６のタップ穴２６Ａの個数は、数十であるがこれに限定されず、適宜変更可能である。タップ穴２６Ａの個数をより多くすることにより、よりかじり試験のバラツキをなくすことができる。また、同一のプレート２６上に穴径の異なる複数のタップ穴が形成されてもよい。
【００７１】
上記実施例１等では、真空チャンバ２内の各ボルト６０の位置における温度を均一性に確保するため、真空チャンバ２内の温度を２００℃にする例を示した。しかし、図６に示すように真空チャンバ２内を６００℃に加熱したときには、位置（１）と、（２）及び（３）との温度差が約２０℃になることが分かっている。このため、この温度結果を基にして、（１）の位置のボルトについては６００℃に加熱したときのかじり試験を行うことができ、（２）及び（３）の位置のボルトについては６２０℃に加熱したときのかじり試験等を行うことができる。
【００７２】
また、各加熱装置２７の配設位置や加熱温度を調整することで、プレート２６に螺合された各ボルト６０を異なる温度に加熱し、かじり試験を行うようにしてもよい。具体的には、例えばプレート２６からプレート２６の主面に直交する方向（図２に示すＸ方向）に等距離の位置に各加熱装置２７を配設する。このとき、各加熱装置２７がプレート２６の主面に沿う方向（図２に示すＹ方向）に略等間隔に配設されるようにする。そして、各加熱装置２７をそれぞれ２００℃、３００℃、４００℃に加熱するようにすればよい。これにより、各加熱装置２７に対応する位置に設けられた各ボルト６０を異なる温度に加熱し、かじり試験を行うことができる。この結果、かじり試験を効率的に行うことができる。
【００７３】
上記実施形態では、上述した構成のプレート２６に螺合されるボルト６０を試験対象としたが、試験対象は、螺子穴（第１の螺合部）を有するナット部品であってもよい。この場合、当該ナット部品を保持する治具として、上記螺子穴と螺合可能な螺子軸（第２の螺合部）が複数本立設された部材を用いることが可能である。この場合にも、かじり試験及び耐熱性試験を行うことができる。
【００７４】
なお、上記かじり試験装置１は、図１に示すようにガス分析部４及びガス導入系５を備えている例を示した。しかし、かじり試験のみを行う場合には、ガス分析部４及びガス導入系５を備えていなくてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…試験装置
２…真空チャンバ
３…排気系
４…ガス分析部
５…ガス導入系
２６…プレート（冶具）
２６Ａ…タップ穴
２７…加熱装置
３５，３６，４５，４６…ポンプ
４２…アパーチャー
６０…ボルト
６０Ｂ…螺子軸部
Ｇ…内部空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中、真空高温下等においてボルト等の螺子がかじるかどうかの試験を行うためのかじり試験装置及びかじり試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空処理装置の組立等には、多数のボルトやナット等が用いられている。真空処理装置の内部の真空環境下にさらされるボルト等は、ガスの放出による真空環境の汚染を防止するために予め脱脂あるいは電解研磨等の処理が施されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２１０１号公報（段落［０００２］［０００８］［００２７］、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば真空処理装置のメンテナンス時においては、チャンバの内部空間から防着板やシャワープレート等の部品を取り外す必要がある。このとき、ボルトが使用されている場所や環境によっては、ボルトがかじる可能性がある。例えば、真空処理装置の内部の真空環境下に曝されるボルト等は、上述した脱脂等の処理が施されているため、潤滑剤として働く油脂等がなくなっている。このため、ボルトの取り外し時にかじり易いことが知られている。特に、ボルトと、ボルトの螺合されるタップ穴の形成された部品とが同種の材料（例えばステンレス製）で形成されている場合、かじりが原因でボルトが取り外せないことがある。
【０００５】
ボルトがかじった場合には、ドリルでボルトに穴を空けてボルトを取り外したり、タップ穴を新しくさらい直したり、時間のかかる作業が必要となる。また、これらの作業はダストの発生が避けられず、汚染の原因となり得るという問題もある。
【０００６】
したがって、真空下等において、ボルトのかじりがどの程度発生するかを、ボルトと、ボルトが螺合する部品との種類を選択して予め試験することができれば、試験結果に基づきボルト等の種類を選択しかじりの発生を低減することができる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、真空環境下において螺子がかじるかどうかの試験を行うことが可能なかじり試験装置及びかじり試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るかじり試験装置は、第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、チャンバと、冶具と、支持台とを具備する。
上記チャンバは、真空状態を維持可能な内部空間を有する。上記冶具は、上記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、上記第１の螺合部が上記第２の螺合部に締め付けられることで上記試験対象物を複数保持することが可能である。上記支持台は、上記チャンバの内部空間に設置され、上記冶具を着脱可能に支持する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るかじり試験装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すかじり試験装置の真空チャンバのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示す真空チャンバ内に配置されたプレートの一例を示す平面図である。
【図４】図３に示すプレートにボルトが螺合した状態を示す断面図である。
【図５】図３に示すプレートの所定の位置のタップ穴を示す図である。
【図６】図２に示す加熱装置によるプレートの加熱時におけるプレートの各位置での温度の経時変化を示す図である。
【図７】各種のボルトを締め付け、真空の真空チャンバ内を２００℃で１時間加熱後、各種のボルトを取り外したときの試験結果を示す図である。
【図８】大気圧室温で各種のボルトを締め付け取り外したときの試験結果を示す図である。
【図９】金メッキボルトを１００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１０】金メッキボルトを３００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１１】ポリイミドコートボルトを１００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【図１２】ポリイミドコートボルトを３００℃に加熱したときの質量分析計によるマスパターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るかじり試験装置は、第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、チャンバと、冶具と、支持台とを具備する。
上記チャンバは、真空状態を維持可能な内部空間を有する。上記冶具は、上記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、上記第１の螺合部が上記第２の螺合部に締め付けられることで上記試験対象物を複数保持することが可能である。上記支持台は、上記チャンバの内部空間に設置され、上記冶具を着脱可能に支持する。
【００１１】
上記試験装置によれば、真空環境下でのかじりの有無を評価することができる。また、一度の試験で、複数の試験対象物を評価することができる。
【００１２】
上記かじり試験装置は、上記支持台に支持された治具を加熱するための加熱手段を更に具備するようにしてもよい。
これにより、真空高温環境下に置かれた試験対象物についてのかじり評価を行うことができる。
【００１３】
上記かじり試験装置は、上記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する手段を更に具備してもよい。
これにより、真空高温環境下における試験対象物のガス放出特性を評価することができる。
【００１４】
上記かじり試験装置は、上記チャンバ内にガスを導入するガス導入手段を更に具備してもよい。
これにより、特定雰囲気下での試験対象物のかじり評価を行うことができる。
【００１５】
本発明の一実施形態に係るかじり試験方法は、第１の螺合部を有する複数の試験対象物を、前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有する治具に所定のトルクで締め付ける工程を含む。上記複数の試験対象物と共に、上記治具は、チャンバの内部空間に設置される。上記チャンバの内部空間を排気することで、上記第１の螺合部は真空に曝される。上記治具からの上記試験対象物の取り外しトルクを測定することで、上記第１の螺合部と上記第２の螺合部との間のかじりが評される。
【００１６】
上記試験方法によれば、真空環境下でのかじりの有無を評価することができる。また、一度の試験で、複数の試験対象物を評価することができる。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
＜かじり試験装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るかじり試験装置の構成を示すブロック図である。
かじり試験装置１は、真空チャンバ２、排気系３、ガス分析部４及びガス導入系５を備えている。
【００１９】
真空チャンバ２は、真空チャンバ２の外壁を構成する外壁部２１と、外壁部２１の内側に設けられたリフレクター２２とを備えている。リフレクター２２の内部には、内部空間Ｇが形成されている。内部空間Ｇは、大気圧室温状態、真空状態、真空高温状態にすることが可能な空間である。リフレクター２２は、例えば金属製であり略円筒形状の周面を有する。真空チャンバ２には、内部空間Ｇの圧力を計測する圧力計２３が接続されている。真空チャンバ２のより詳細な構成については後述する。
【００２０】
排気系３は、配管３１，３２，３３、可変流量バルブ３４、ポンプ３５及びポンプ３６を備える。配管３１は、真空チャンバ２と可変流量バルブ３４とを連結している。配管３２は、可変流量バルブ３４とポンプ３５とを連結している。配管３３は、ポンプ３５とポンプ３６とを連結している。配管３１，３２，３３は、真空チャンバ２内のガスの排気流路となる。可変流量バルブ３４は、配管３１，３２を流動するガスの流量を調節するためのバルブである。ポンプ３５、３６は、配管３１，３２等を介して真空チャンバ２内のガスを排気する。ポンプ３５には例えばターボ分子ポンプが用いられている。ポンプ３６には例えばロータリーポンプが用いられている。
【００２１】
ガス分析部４は、真空チャンバ２内に後述するように発生した混合ガスの各ガスのマスパターンを測定可能な真空計である。ガス分析部４は、配管４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ、質量分析計４１、アパーチャー４２、流量バルブ４３，４４、ポンプ４５及びポンプ４６を備える。
【００２２】
配管４Ａは、配管３１とアパーチャー４２とを連結している。配管４Ｂは、アパーチャー４２と質量分析計４１とを連結している。配管４Ｃは、配管４Ａと流量バルブ４３とを連結している。配管４Ｄは、流量バルブ４３と配管４Ｂとを連結している。配管４Ｅは、配管４Ｂと流量バルブ４４とを連結している。配管４Ｆは、流量バルブ４４とポンプ４５とを連結している。配管４Ｇは、ポンプ４５とポンプ４６とを連結している。
【００２３】
質量分析計４１は、真空チャンバ２から配管３１，４Ａ，アパーチャー４２，配管４Ｂを介して流入した混合ガスのガス種を測定可能な真空計である。質量分析計４１には、例えば質量分析装置の一つであるＱＭＳ（Ｑｕａｄｒｕｐｏｌｅ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）が用いられている。
【００２４】
アパーチャー４２は、真空チャンバ２から配管３１，４Ａを介してアパーチャー４２に流入し配管４Ｂへ流出するガスの流量を調整する機能を有し、ガス分析部４の内圧（例えば配管４Ｂの内圧等）を所定の値（例えば１０−２Ｐａ）以下に保つ。流量バルブ４３は、アパーチャー４２に対して並列的に設けられている。
【００２５】
ポンプ４５は、アパーチャー４２及び流量バルブ４３を閉じかつ流量バルブ４４を開いた状態で、配管４Ｂ，４Ｅ，４Ｆを介してガスを排気する。ポンプ４５にはターボ分子ポンプが用いられている。ポンプ４６は、アパーチャー４２及び流量バルブ４３を閉じかつ流量バルブ４４を開いた状態で、配管４Ｂ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇを介してガスを排気する。これにより、配管４Ｂ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇの内圧を、配管３１，４Ａ，４Ｃの内圧より小さくすることができる。ポンプ４５にはターボ分子ポンプが用いられ、ポンプ４６にはロータリーポンプが用いられている。
【００２６】
ガス導入系５は、真空チャンバ２内に、所定のガスを導入する。所定のガスには、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、酸素等の不活性ガス又は反応性ガスが含まれる。ガス導入系５は、図示しないガス貯留タンク、ガス貯留タンクに連結された図示しない配管に連結される流量バルブ５１、流量バルブ５１と真空チャンバ２とを連結する配管５２等を備える。
【００２７】
図２は図１に示すかじり試験装置１の真空チャンバ２のＡ−Ａ断面図である。
【００２８】
真空チャンバ２の外壁部２１と、リフレクター２２との間には、断熱性を有する支柱２４が複数個配置されている。各支柱２４は、リフレクター２２を支持する。真空チャンバ２の内部空間Ｇには、治具としてのプレート２６を支持するための台２５が配置されている。内部空間Ｇには、加熱装置２７が複数個、配設されている。各加熱装置２７の配設位置は、台２５に配置されたプレート２６の主面の全面が略均等に加熱されるように、均等になっている。つまり、３個の加熱装置２７が、リフレクター２２の内周面に沿うようにして周方向に略等間隔に設けられている。加熱装置２７には、例えばランプヒーターを用いることができる。なお、加熱装置２７の数、配設位置等は特に限定されず、真空チャンバ２のサイズ、加熱装置２７のサイズ、プレート２６のサイズ等に応じて適宜変更可能である。また、加熱装置２７は、ランプヒーターに限らず他の加熱装置を用いることができる。
【００２９】
図３は図２に示す真空チャンバ２内に配置されたプレート２６の一例を示す平面図である。
同図に示すように、プレート２６は、略矩形状の板であり、複数のタップ穴２６Ａ（螺子穴、第２の螺合部）が形成されている。複数のタップ穴２６Ａは、プレート２６の直交する短辺及び長辺に沿う方向にそれぞれ略等間隔に形成されている。各タップ穴２６Ａの直径は、略同じになっている。プレート２６は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を電解研磨処理したものである。
【００３０】
図４は図３に示すプレート２６に、ボルトが螺合した状態を示す断面図である。
同図に示すように、プレート２６の各タップ穴２６Ａには、螺旋状の螺子溝が刻まれている。各タップ穴２６Ａには、試験対象であるボルト６０が螺合している。これにより、複数本のボルトが共通のプレート２６に保持される。
【００３１】
ボルト６０は、頭部６０Ａと、螺子軸部６０Ｂ（第１の螺合部）とを備える。頭部６０Ａは、例えば四角形や六角形等の多角形状である。螺子軸部６０Ｂは、その側周面に螺旋状に螺子溝が刻まれている。螺子軸部６０Ｂの長さは、プレート２６の厚さと略同じ長さである。
【００３２】
以下、かじり試験装置１の加熱装置２７によるプレート２６の加熱特性について説明する。
【００３３】
図５は図３に示すプレート２６の所定の位置のタップ穴２６Ａを示す図である。
同図に示すように、プレート２６の短辺２６Ｂに近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（１）で示す。プレート２６の長辺２６Ｃに近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（２）で示す。プレート２６の略中央に近い位置に形成されたタップ穴２６Ａの位置を（３）で示す。
【００３４】
図６は、加熱装置２７によるプレート２６の加熱時におけるプレート２６の各位置（１）、（２）及び（３）での温度の経時変化を示す図である。
【００３５】
同図は、プレート２６を真空チャンバ２内の台２５にセットし、加熱装置２７により所定の温度（２００、３００、４００、５００及び６００℃）に加熱したときのプレート２６の各位置（１）、（２）及び（３）における温度の経時変化を示す。位置（１）での測定結果を実線で示し、位置（２）での測定結果を位置（１）の実線より細い実線で示し、位置（３）での測定結果を位置（１）の実線より太い実線で示す。
【００３６】
同図に示すように、２００℃にプレート２６を加熱したときには、位置（１）、（２）及び（３）で測定温度の差はほとんどないことが分る。また、加熱温度が３００，４００，５００，６００℃のときには、位置（１）と、位置（２）、（３）との測定温度に差が見られる。具体的には、６００℃にプレート２６を加熱したときには、位置（１）と、位置（２）、（３）との温度差は、約２０℃弱である。
このようにかじり試験装置１は、真空チャンバ２内を２００℃に加熱する場合には、プレート２６の各位置の温度は略同じであることが分る。
【００３７】
＜かじり試験の方法＞
次に、本実施形態のかじり試験装置１を用いたかじり試験の方法について説明する。
【００３８】
図４に示すように予め選択されたプレート２６の複数のタップ穴２６Ａに、予め選択されたボルト６０を所定のトルクで螺合し、真空チャンバ２内の台２５に配置する。
次に、真空チャンバ２の内部空間Ｇを所定の環境（真空環境、高温真空環境、特定ガス環境等）下に所定時間維持する。
所定時間経過後、内部空間Ｇを大気にベントし、内部空間Ｇからプレート２６を取り出して、ボルト６０をプレート２６から取り外す。
そして、プレート２６からボルト６０を取り外すときに、ボルト６０がかじるかどうかを調べ、ボルト６０がかじらない場合には、ボルト６０を取り外すときにトルクを測定する。
【００３９】
試験環境は、試験対象であるボルト６０の使用環境に応じて設定される。例えば、高温に曝される試験対象物は、加熱装置２７によって所定の高温環境が形成される。このとき同時に、ボルト６０から放出されるガス量が質量分析計４１によって測定されてもよい。これにより、ボルト６０のかじりの有無のほか、ボルト６０の耐熱性をも評価することができる。また、特定ガス雰囲気（不活性ガス雰囲気、反応性ガス雰囲気等）に曝される試験対象物は、ガス導入系５から内部空間Ｇへ目的とするガスが導入される。必要に応じて、加熱装置２７によって所定の高温環境が形成されたり、ガス分析部４によって放出ガスが分析されたりしてもよい。
【００４０】
＜作用等＞
このように本実施形態によれば、各ボルト６０が各タップ穴２６Ａに螺合したプレート２６を、かじり試験装置１の真空チャンバ２内の所定の環境（真空環境、高温真空環境、特定ガス環境等）下に置くことができる。そして、ボルト６０をプレート２６から取り外せるかどうかを試験することができる。この試験結果に基づき、ボルト６０と、プレート２６との間でかじりが発生し易いかどうかを評価することができる。この結果、かじりの生じ難いボルト６０やプレート２６を選別することで、予めかじりの発生を防止することができる。
【００４１】
また、プレート２６は、板形状であり、複数のタップ穴２６Ａが形成されており、複数のタップ穴２６Ａにそれぞれボルト６０を螺合することができる。このため、一度のかじり試験で、複数箇所でかじりが発生するかどうかを試験することができる。この結果、サンプル数を多くすることができるので、試験結果のばらつきを抑えることができる。
【００４２】
また、プレート２６が板状であり、複数のタップ穴２６Ａが、プレート２６の直交する短辺及び長辺に沿う方向にそれぞれ略等間隔に形成され、各タップ穴２６Ａの直径が略同じになっている。また、複数の加熱装置２７が略均等に配設されている。このため、真空チャンバ２内を加熱するときに、各ボルト６０を略均等に加熱することができる。この結果、加熱温度のバラツキの少ないかじり試験を行うことができる。
【実施例】
【００４３】
＜かじり試験の実施例＞
次に、かじり試験装置１を用いた実施例１と比較例１とのかじり試験について説明する。
【００４４】
（実施例１）
ボルト６０として次の（１）〜（４）の４種類のボルトをそれぞれ３個ずつ用意した。
（１）脱脂洗浄処理したステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ６×２０ｍｍ）製のボルト。
（２）脱脂洗浄処理されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のボルト。
（３）厚み１μｍの金メッキ処理が施されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ６×２０ｍｍ）製のボルト。
（４）厚み１μｍの金メッキ処理が施されたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のボルト。
ここで、「Ｍ◇×△△ｍｍ」の「◇」は、ねじの呼び（径）［ｍｍ］を表し、「△△」は、ねじの呼び長さ（Ｌ）［ｍｍ］を表している。
【００４５】
次いで、ボルト（３）を３個それぞれプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルク（１２Ｎ・ｍ）で螺合した。
次いで、真空チャンバ２内を真空高温（１０−３Ｐａ台、２００℃）状態で１時間加熱した。
その後、プレート２６からボルト（３）を取り外し、かじりの有無を調べた。ボルト（３）がかじらなかった場合には、ボルト（３）を取り外すときのトルクを測定した（１回目の取り外し試験）。
【００４６】
１回目の取り外し試験において取り外すことができたボルト（３）は、再びタップ穴２６Ａに所定のトルク（１２Ｎ・ｍ）で螺合し、真空チャンバ２内を真空高温（２００℃）状態で１時間加熱して、ボルト（３）をプレート２６から取り外せるかどうか調べた。ボルト（３）がかじらなかった場合には、ボルト（３）を取り外すときのトルクを測定した（２回目の取り外し試験）。２回目の取り外し試験において、ボルト（３）を取り外すことができたときには、２回目の取り外し試験と同様に３回目の取り外し試験を行った。なお、各回の取り外し試験において、かじりが生じたときには、そこで試験を終了した。また、ボルト（１）についても上述と同様な試験を行った。
【００４７】
ボルト（２）及び（４）については、これらのボルトの螺子軸部６０Ｂのサイズ（Ｍ８）に対応するタップ穴２６Ａが複数形成されたプレート２６を準備し、ボルト（２）及び（４）のこれらのタップ穴２６Ａへ締め付けたり取り外したりするときのトルクを２０Ｎ・ｍとした以外は、ボルト（１）及び（３）についての試験と同様な試験を行った。
【００４８】
（比較例１）
比較例１として、大気圧室温下で、プレート２６のタップ穴２６Ａに各ボルト（１）〜（４）を締め付け、その後、取り外した点以外は、上記実施例１と同様な試験を行った。
【００４９】
（かじり試験結果）
図７は、実施例１の試験結果を示す図であり、各ボルト（１）〜（４）についての取り外しトルク（Ｎ・ｍ）の値を示す。なお、図中の「×」は、ボルトにかじりが生じたことを示す（図８についても同様）。
同図に示すように、ボルト（１）及びボルト（２）には全てかじりが生じた。これに対して、ボルト（３）及びボルト（４）にはかじりが生じなかった。
【００５０】
図８は比較例１の試験結果を示す図である。
同図に示すように、ボルト（１）及びボルト（２）の６本のうち４本には、かじりが生じた。これに対して、ボルト（３）及びボルト（４）にはかじりが生じなかった。
【００５１】
以上の試験結果から、大気圧室温環境下において締結したボルトに比べて、真空高温環境下にさらされたボルトは、かじり易いことが分かる。このように、真空高温環境下で用いられるボルトは、予め上述したかじり試験を行うことで、当該ボルトがかじり易いかどうかを知ることができる。この結果、かじりの生じ難い部品として（３）及び（４）のボルト（金メッキボルト）と、プレート２６（電解研磨されたステンレス鋼板）とを選別することで、予めかじりの発生を防止することができる。
【００５２】
＜耐熱性試験＞
次に、かじり試験装置１を用いた耐熱性試験について説明する。
上述したかじり試験と同様に、ボルト６０をプレート２６のタップ穴２６Ａに螺合し、室温の真空環境下に置いた。
ここで、アパーチャー４２と流量バルブ４３とを閉じ、流量バルブ４４を開き、ポンプ４５，４６を駆動し、配管４Ｂ側を配管３１側より減圧した。これにより、真空チャンバ２内にガスが発生した場合に、これらのガスが配管３１等を介してガス分析部４に流入するようにした（差動排気）。
【００５３】
次に、真空チャンバ２内を１０−５Ｐａ台まで排気し、その後３００℃まで加熱した。
この昇温過程において、真空チャンバ２内が所定の温度（１００℃、３００℃）になったときに、質量分析計４１を用いて、真空チャンバ２内のマスパターンを測定した。
【００５４】
耐熱性試験で用いられている各ボルト６０の種類に応じて、異なる組み合わせのガスが異なる分圧で各ボルト６０から真空チャンバ２の内部空間Ｇに発生する。各温度（１００℃、３００℃）での質量分析計４１の測定結果に基づき、ボルト６０の耐熱性を評価することができる。具体的には、真空チャンバ２内の温度が３００℃のときに、質量分析計４１で測定されたマスパターンを、ボルト６０の耐熱性を評価するための一つの基準とすることができる。
【００５５】
（実施例２）
上述したボルト（ｄ）を６本準備し、これらをプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルクで螺合した。次いで、ボルト（ｄ）を保持したプレート２６を真空チャンバ２内の台２５に配置し、加熱装置２７により真空チャンバ２内を３００℃まで昇温し、それぞれ１００℃、３００℃のときに金メッキされたボルト６０から真空チャンバ２内に発生したガスのマスパターンを質量分析計４１により測定した。
【００５６】
（耐熱性試験結果）
図９はボルト（ｄ）を１００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図、図１０はボルト（ｄ）を３００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図である。図９と図１０とは共に横軸がＭａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ（質量数）であり、縦軸が分圧に対応する検出強度（質量分析計４１で検出されたイオン電流Ｉ（Ａ））である。
【００５７】
これらの図を比較すると、ボルト（ｄ）では、１００℃のときに比べて３００℃のときにＨ２（ｍ／ｅ＝２）が多く発生していることが分かる。すなわち、金メッキが施されたボルトは、高温真空下において水素を放出することが確認された。
【００５８】
（実施例３）
ポリイミドコートされたステンレス鋼（ＳＵＳ３０４：Ｍ８×２０ｍｍ）製のポリイミドコートボルト（以下、ボルト（ｅ）とする。）を６本準備し、これらをプレート２６のタップ穴２６Ａに所定のトルクで螺合した。次いで、ボルト（ｅ）を保持したプレート２６を真空チャンバ２内の台２５に配置し、加熱装置２７により真空チャンバ２内を３００℃まで昇温した。そして、１００℃、３００℃のときにボルト（ｅ）から真空チャンバ２内に発生したガスのマスパターンを質量分析計４１により測定した。
【００５９】
（耐熱性試験結果）
図１１がボルト（ｅ）を１００℃に加熱したときのガス分析部４によるマスパターンを示す図、図１２はボルト（ｅ）を３００℃に加熱したときの質量分析計４１によるマスパターンを示す図である。図１１と図１２とは共に横軸がＭａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ（質量数）であり、縦軸が分圧に対応する検出強度（イオン電流Ｉ（Ａ））である。
【００６０】
これらの図を比較すると、ボルト（ｅ）では、１００℃のときに比べて３００℃のときにＣＯ２（ｍ／ｅ＝４４）が多く発生していることが分かる。すなわち、ポリイミドコートされたボルトは、高温真空下において二酸化炭素を放出することが確認された。
【００６１】
＜作用等＞
このように、かじり試験装置１を用いて、真空チャンバ２内の加熱時にボルト６０から発生するガス種を質量分析計４１により測定することができる。この結果、例えば真空チャンバ２内の温度が３００℃のときに、これらのボルトに応じて真空チャンバ２の内部空間Ｇに発生した水素や二酸化炭素のマスパターンを、ボルトの耐熱温度を評価するための一つの基準とすることができる。このように、真空高温環境下においてプレート２６及びボルトの耐熱温度を評価することができる。
【００６２】
また、かじり試験装置１を用いて、かじり試験を行うと共に、ガス分析部４を用いた耐熱性試験を行うことができる。つまり、かじり試験装置１の低コスト化を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態のかじり試験装置１は、図１に示すようにガス導入系５を備える。このため、真空チャンバ２内に例えば窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスを導入することができる。従って、真空チャンバ２内をこれらのガスのうちのいずれかのガス環境下にしておき、上述したかじり試験や耐熱性試験を行うことができる。この結果、これらの各試験を多様な環境下において行うことができる。
【００６４】
なお、本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【００６５】
上記実施形態では、同一の径のタップ穴２６Ａが、プレート２６に複数形成されている例を示した。しかし、一枚のプレートに径の異なるタップ穴（Ｍ６やＭ８）をそれぞれ複数個ずつ形成するようにしてもよい。これにより、一枚のプレートに径の異なるボルトをそれぞれ複数個螺合して、かじり試験をより効率的に行うことができる。
【００６６】
また、上記実施形態では、かじり試験等において、ボルト６０を用いる例を示した。しかし、これに限られず、例えば図示しない複数の一般的な螺子（ビス）と、これらの螺子（ビス）が螺合するプレートとを用いるようにしてもよい。また、複数のボルト６０と、各ボルト６０が螺合可能な螺子穴が形成されている図示しないナットとを真空チャンバ２内に収容して、上述したかしめ試験や耐熱性試験を行うようにしてもよい。
【００６７】
また、ボルト６０の例として、金メッキの施されたボルトやポリイミドコートされたボルト等を例示した。しかし、ボルト６０としては、これらに限定されず、例えばプラチナ、銀、パラジウム、ロジウム等によりボルトにメッキを施すようにしてもよい。
【００６８】
また、プレート２６の材質を変更することにより、より多様なかじり試験等を行うことができる。例えば上記実施形態では、プレート２６に、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を電解研磨処理したものを用いる例を示した。しかし、これに限定されず、例えばプレートの基材に化学メッキ、溶融メッキ、真空蒸着等の処理を施して用いるようにしてもよい。
【００６９】
また、プレート２６の板厚（タップ穴の深さ）を変更すると共にこの変更した板厚（タップ穴の深さ）に対応した長さの螺子軸部を有する螺子（ボルト）を用いてかじり試験等を行うようにしてもよい。これにより、多様な螺子（ボルト）を用いた試験を行うことができる。
【００７０】
上記実施形態等では、プレート２６のタップ穴２６Ａの個数は、数十であるがこれに限定されず、適宜変更可能である。タップ穴２６Ａの個数をより多くすることにより、よりかじり試験のバラツキをなくすことができる。また、同一のプレート２６上に穴径の異なる複数のタップ穴が形成されてもよい。
【００７１】
上記実施例１等では、真空チャンバ２内の各ボルト６０の位置における温度を均一性に確保するため、真空チャンバ２内の温度を２００℃にする例を示した。しかし、図６に示すように真空チャンバ２内を６００℃に加熱したときには、位置（１）と、（２）及び（３）との温度差が約２０℃になることが分かっている。このため、この温度結果を基にして、（１）の位置のボルトについては６００℃に加熱したときのかじり試験を行うことができ、（２）及び（３）の位置のボルトについては６２０℃に加熱したときのかじり試験等を行うことができる。
【００７２】
また、各加熱装置２７の配設位置や加熱温度を調整することで、プレート２６に螺合された各ボルト６０を異なる温度に加熱し、かじり試験を行うようにしてもよい。具体的には、例えばプレート２６からプレート２６の主面に直交する方向（図２に示すＸ方向）に等距離の位置に各加熱装置２７を配設する。このとき、各加熱装置２７がプレート２６の主面に沿う方向（図２に示すＹ方向）に略等間隔に配設されるようにする。そして、各加熱装置２７をそれぞれ２００℃、３００℃、４００℃に加熱するようにすればよい。これにより、各加熱装置２７に対応する位置に設けられた各ボルト６０を異なる温度に加熱し、かじり試験を行うことができる。この結果、かじり試験を効率的に行うことができる。
【００７３】
上記実施形態では、上述した構成のプレート２６に螺合されるボルト６０を試験対象としたが、試験対象は、螺子穴（第１の螺合部）を有するナット部品であってもよい。この場合、当該ナット部品を保持する治具として、上記螺子穴と螺合可能な螺子軸（第２の螺合部）が複数本立設された部材を用いることが可能である。この場合にも、かじり試験及び耐熱性試験を行うことができる。
【００７４】
なお、上記かじり試験装置１は、図１に示すようにガス分析部４及びガス導入系５を備えている例を示した。しかし、かじり試験のみを行う場合には、ガス分析部４及びガス導入系５を備えていなくてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…試験装置
２…真空チャンバ
３…排気系
４…ガス分析部
５…ガス導入系
２６…プレート（冶具）
２６Ａ…タップ穴
２７…加熱装置
３５，３６，４５，４６…ポンプ
４２…アパーチャー
６０…ボルト
６０Ｂ…螺子軸部
Ｇ…内部空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、
真空状態を維持可能な内部空間を有するチャンバと、
前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、前記第１の螺合部が前記第２の螺合部に締め付けられることで前記試験対象物を複数保持することが可能な冶具と、
前記チャンバの内部空間に設置され、前記冶具を着脱可能に支持する支持台と
を具備するかじり試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のかじり試験装置であって、
前記治具は、前記第２の螺合部が複数形成された板状部材である
かじり試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載のかじり試験装置であって、
前記支持台に支持された前記治具を加熱するための加熱手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載のかじり試験装置であって、
前記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項５】
請求項２に記載のかじり試験装置であって、
前記チャンバ内に試験用ガスを導入するためのガス導入手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項６】
第１の螺合部を有する複数の試験対象物を、前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有する治具に所定のトルクで締め付け、
前記複数の試験対象物と共に前記治具をチャンバの内部空間に設置し、
前記チャンバの内部空間を排気することで、前記第１の螺合部を真空に曝し、
前記治具からの前記試験対象物の取り外しトルクを測定することで、前記第１の螺合部と前記第２の螺合部との間のかじりを評価する
かじり試験方法。
【請求項７】
請求項６に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記チャンバの内部空間で前記治具を所定温度に加熱する
かじり試験方法。
【請求項８】
請求項７に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記第１の螺合部から前記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する
かじり試験方法。
【請求項９】
請求項６に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記チャンバの内部空間に試験用ガスを導入する
かじり試験方法。
【請求項１】
第１の螺合部を有する試験対象物のためのかじり試験装置であって、
真空状態を維持可能な内部空間を有するチャンバと、
前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有し、前記第１の螺合部が前記第２の螺合部に締め付けられることで前記試験対象物を複数保持することが可能な冶具と、
前記チャンバの内部空間に設置され、前記冶具を着脱可能に支持する支持台と
を具備するかじり試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載のかじり試験装置であって、
前記治具は、前記第２の螺合部が複数形成された板状部材である
かじり試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載のかじり試験装置であって、
前記支持台に支持された前記治具を加熱するための加熱手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載のかじり試験装置であって、
前記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項５】
請求項２に記載のかじり試験装置であって、
前記チャンバ内に試験用ガスを導入するためのガス導入手段をさらに具備する
かじり試験装置。
【請求項６】
第１の螺合部を有する複数の試験対象物を、前記第１の螺合部と螺合可能な第２の螺合部を複数有する治具に所定のトルクで締め付け、
前記複数の試験対象物と共に前記治具をチャンバの内部空間に設置し、
前記チャンバの内部空間を排気することで、前記第１の螺合部を真空に曝し、
前記治具からの前記試験対象物の取り外しトルクを測定することで、前記第１の螺合部と前記第２の螺合部との間のかじりを評価する
かじり試験方法。
【請求項７】
請求項６に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記チャンバの内部空間で前記治具を所定温度に加熱する
かじり試験方法。
【請求項８】
請求項７に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記第１の螺合部から前記チャンバの内部空間に放出されたガスの種類を測定する
かじり試験方法。
【請求項９】
請求項６に記載のかじり試験方法であって、さらに、
前記チャンバの内部空間に試験用ガスを導入する
かじり試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−７５４０９（Ｐ２０１１−７５４０９Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２７２６９（Ｐ２００９−２２７２６９）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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