JP5452408B2 - 比重測定装置および比重測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、比重測定装置および比重測定方法に関する。

モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）等を材質として用いるスパッタリング用のターゲット部材や坩堝（るつぼ）等の製造においては、様々な大きさや複雑形状品も含め、内部欠陥等の評価のために密度や比重を測定する場合がある。

比重とは、ある物質の密度と、基準となる標準物質の密度との比であり、無次元量である。

比重の測定方法としては、測定対象が固体の場合は、測定対象である固体の空中重量と液中重量を測定し、その差と空中重量および液の比重から固体の比重を求める方法が知られており、規格としては日本工業標準規格ＪＩＳ Ｚ８８０７がある。また具体的な測定については、特許文献１〜３による方法が知られている。

特開平０５−３０２８８１号公報 特開平１１−２３０８８５号公報 特開２００４-１９８３１４号公報

ここで、近年、スパッタリング用のターゲット部材や金属やセラミックスの溶融などに用いられる坩堝の寸法は大型化する傾向にあり、それに伴い、重量も数１０ｋｇから１ｔに達するものも現れている。

このような大型品、高重量品の比重を測定する際には、液中重量を測定するための液中への試料の出し入れは容易ではなく、また作業には危険を伴うことになる。

さらに、坩堝のように凹部を有する形状の場合、液中重量を求める際には、凹部に蒸留水等の液体を気泡なく満たしたり、測定後に凹部内の液体を充分に排出したりする必要があるが、試料が大型化、高重量化するに伴い、試料だけでなく凹部に満たされる液体の重量も増すため、作業はより困難となり、かつ危険性も増している。

しかしながら、特許文献１〜３記載のような、従来の比重測定装置は、測定対象である試料の寸法や重量を考慮した構造になっていないため、試料の大型化、高重量化への対応が困難であるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その技術的課題は、試料の寸法、形状や重量によらず、作業性に優れ、かつ安全に試料の密度や比重を測定可能な比重測定装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、比重を測定する試料の重量を測定する重量測定器と、前記重量測定器を支持する架台と、前記試料を保持し、且つ昇降可能に設けられ、且つ前記重量測定器上に支持される測定器側保持部と、前記試料が浸漬される液槽と、を有し、前記測定器側保持部は、前記試料の外周の少なくとも一部に沿うように配置され、前記試料を保持する複数の測定器側アームを有することを特徴とする比重測定装置である。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の比重測定装置を用いることを特徴とする比重測定方法である。

本発明においては、試料の寸法、形状や重量によらず、作業性に優れ、かつ安全に密度や比重を測定可能な比重測定装置および比重測定方法を提供することができる。

本発明の比重測定装置１を示す側面図である。 図１の正面図であり、試料運搬機８は記載を省略している。 測定器側アーム７および測定器側アーム固定板１１の拡大図である。 測定器側アーム７の回転機構例である。 測定器側アーム７および測定器側アーム固定板１１の拡大図である。 ロック部２１の拡大図である。 比重測定装置１を用いて試料２の比重を測定する手順を示す図である。 比重測定装置１を用いて試料２の比重を測定する手順を示す図である。 比重測定装置１を用いて試料２の比重を測定する手順を示す図である。 比重測定装置１を用いて試料２の比重を測定する手順を示す図である。 比重測定装置１を用いて試料２の比重を測定する手順を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず、図１を参照して本発明に係る比重測定装置１の構造の概略について説明する。

ここでは、比重測定装置１として、例えばＭｏやＷ等で構成された坩堝や、スパッタリング用のターゲット部材の比重を測定する装置が例示されている。

比重測定装置１は、比重の測定対象である試料２が浸漬される液槽３、試料２を秤量する重量測定器４、重量測定器４を支持する架台５、試料２を保持し、かつ昇降可能に設けられ、重量測定器４に上に支持される試料吊り下げ部６（測定器側保持部）を有している。試料吊り下げ部６は試料２の外周の少なくとも一部に沿うように配置され、試料２を保持する複数の測定器側アーム７を有している。

また、比重測定装置１は、試料２を運搬すると共に、試料吊り下げ部６を昇降させる（図１のＡ１、Ａ２の向きに移動させる）試料運搬機８を有している。

次に、図２〜図５を参照して比重測定装置１を構成する各部材の構造について説明する。
まず、液槽３の構造について図１および図２を参照して説明する。

図１および図２に示すように、液槽３は、試料２の液中重量を測定するための液体である蒸留水９を満たす容器であり、蒸留水供給管３０、液温測定部１０を有する。

蒸留水９を充分に満たした液槽３は、試料２が入ったときに押し出された蒸留水９が溢れ出すため、内枠１３と外枠１４を有する２重構造とし、これらの枠の間に排出された蒸留水９は排水口１５を通して装置外へ排出される構造としている。

また、水中にて試料２の凹部や表面に気泡が残らないように、蒸留水供給管３０の先端にホースを取付け、試料２の凹部や表面に直接、蒸留水９を供給してもよい。さらに圧縮空気管３１にホースを取り付けて水中から取り出した試料２表面の水分を圧縮空気にて除去することや吸引ノズル３２を用いて凹部の水分を除去してもよい。これらの圧縮空気や吸引機能による水分除去は、連続的に比重測定するために試料吊り下げ部６表面の水分を除去する上でも有用である。

さらに、液槽３中の蒸留水９の温度を一定に保つ為に、液槽３に恒温槽機能を保有させるとより好ましいが、ここでは図から省略する。

次に、重量測定器４および架台５について説明する。
重量測定器４は試料２の重量を測定する公知の一般的な秤、例えば電子秤である。重量測定器４は、最大測定可能重量により測定精度が異なることは避けられないため、試料２の重量に適合したものとする。

重量測定器４は架台５にて支持、固定される。計量台２０は重量測定器４上に配置され、計量台２０上には試料吊り下げ部６が搭載される。そのため、試料２の重量は、試料２を支持する試料吊り下げ部６や計量台２０と共に計量される。即ち、測定器側アーム７上に設置される試料２の重量は試料２を設置する前後の重量測定値の差にて秤量できる。また計量台２０は安定した計量を行う為、横ずれを防止する形状とすることが好ましい。

次に、試料吊り下げ部６の構造について図１〜図６を参照して説明する。
図１〜図４に示すように試料吊り下げ部６は、測定器側アーム７の他、測定器側アーム７を固定する測定器側アーム固定板１１（測定器側アーム固定部）、測定器側アーム固定板１１を軸支する固定板保持部５１、固定板保持部５１を保持する試料吊り下げ部水平支柱２８、試料吊り下げ部水平支柱２８の両端に設けられた一対の試料吊り下げ部垂直支柱２９、試料吊り下げ部垂直支柱２９を挟み込むように設けられ、昇降時のふらつき防止のための一対の枠状のガイド２２、ガイド２２を連結するように設けられ、計量台２０上に搭載された連結部２２ａ、ガイド２２の枠の内側と接触し、かつ試料吊り下げ部垂直支柱２９の側面と接触するガイドローラ２３、ガイド２２と試料吊り下げ部垂直支柱２９とを固定するロック部２１、および試料吊り下げ部６が限度を超えて下降するのを防止するために試料吊り下げ部垂直支柱２９の外側側面に設けられたストッパ４１を有している。

即ち、試料吊り下げ部６は、ガイド２２と連結部２２ａからなる昇降しない枠部、および、測定器側アーム７、測定器側アーム固定板１１、固定板保持部５１、試料吊り下げ部水平支柱２８、試料吊り下げ部垂直支柱２９からなる昇降可能な昇降部を構成している。

なお、試料吊り下げ部水平支柱２８の内のひとつは、試料吊り下げ部６を昇降させるために、昇降用支柱２７として利用するため、試料運搬機８と連結するための昇降機ツメ挿入位置４２を連結部として有している。本実施形態では、後述するように、試料吊り下げ部６の昇降を、試料運搬機８の昇降機構５０を利用して行っているが、他の装置を利用しても構わないし、試料吊り下げ部６自体に昇降機構を設けてもよい。

図３に示すように測定器側アーム７は一方の端部にネジが切られた丸棒状の形状を有している。一方、測定器側アーム固定板１１には、内周にネジが切られた孔状（もしくは凹状）の測定器側アーム保持部１２が設けられている。

即ち、測定器側アーム７は測定器側アーム保持部１２にネジの部分を挿入してナット３７等で締め付けることにより測定器側アーム固定板１１に係合・固定される。

ここで、測定器側アーム保持部１２は試料２の各種形状に対応可能なように測定器側アーム固定板１１の複数箇所に設けられており、試料２の形状に応じて測定器側アーム７と係合する測定器側アーム保持部１２を選択することにより、試料２の外周の少なくとも一部に沿うように保持して安定性を確保できるようにしている。試料２を大きく回転させる必要があるときは、測定器側アーム７は試料の周囲を囲むように保持すると好ましい。

なお、測定器側アーム７を構成する材料は例えば金属であり、試料２に損傷を与えないようにゴムや樹脂などにて表面に被覆を施したものを用いるのが好ましい。

試料２の安定性をより確実にするためには、図４に示すように、測定器側アーム７の外径を太くして保持を確実にするためのスペーサ３４や、試料２の脱落を防止するためのアームストッパ３５（およびアームストッパ３５を測定器側アーム７に固定するネジ３６）を測定器側アーム７に取り付けてもよい。

また、測定器側アーム７を固定する測定器側アーム固定板１１は、試料吊り下げ部６の固定板保持部５１に軸支されており、図３に示すように、測定器側アーム７が設けられた面に平行な面上を図３のＢ方向に回転可能に構成されている。

このように、測定器側アーム固定板１１を回転可能とすることにより、試料２を安定した姿勢としたり、図３や図５に示すように、試料２の形状が凹部４６を有する形状であっても、空中又は水中にて水中での気泡が残らない姿勢とすることができ、また水中から出した際に、試料２（の凹部４６）中の蒸留水を容易に排出することができる。

ロック部２１は試料２の空中又は水中重量測定時の位置を決める部位であり、高さ位置を決めることが可能な構造であればどのような構造でも良い。ここではロック部２１は、図６に示すように、試料吊り下げ部垂直支柱２９の外側から昇降方向に対して交差するように突出したロックピン２４、ガイド２２に設けられ、ロックピン２４と係合するロックピン固定治具２５、およびロックピン固定治具２５に設けられ、ロックピン２４をガイドするロックピン逃がし治具２６を有している。

より詳細に説明すると、ロックピン固定治具２５は「く」の字状の形状を有しており、内側（折れ角の小さい側）を下向きに、かつ折れ曲がった２辺の一方がほぼ水平になるように設けられている。さらに、ロックピン固定治具２５は２辺のうち、ほぼ水平でない方の辺の一方の外側（折れ角の大きい側）の側面の一端がロックピン２４の下側と接触するフック２５ａを形成している。フック２５ａの下側は、端部へ向けて先細り状に形成されており、外側の側面はフックガイド２５ｂを形成している。

また、ロックピン固定治具２５はガイド２２に設けられた補強板４０に軸３８でＣ１、Ｃ２の向きに回転可能に保持されている。軸３８は「く」の字の屈曲部に設けられている。

一方、ロックピン固定治具２５の端部（フック２５ａ）と屈曲部の間にはフック２５ａを上から覆うようにして棒状（板状）のロックピン逃がし治具２６が設けられている。ロックピン逃がし治具２６は軸３８の近傍に設けられた軸３９でＣ１、Ｃ２の向きに回転可能に保持されており、フック２５ａと対向する面（下面）は第１ガイド部２６ａを、その反対側の面は第２ガイド部２６ｂをそれぞれ構成している。
なお、ロック部２１の動作については後述する。

次に、試料運搬機８の構造について図１を参照して説明する。
図１に示すように、試料運搬機８は、試料２の測定器側アーム７への運搬および受け渡しするための機器であり、試料２を水平方向（Ｄ１、Ｄ２の向き）に移動させる車輪３３および上下（Ａ１、Ａ２の向き）に移動させる昇降機構５０を有する。

また、試料運搬機８は、試料２の形状に合わせ位置変更可能な複数の運搬機側アーム１６を有する。

運搬機側アーム１６は測定器側アーム７と同様の構造をしている（図３参照）。
即ち、運搬機側アーム１６は一方の端部にネジが切られた丸棒状の形状を有しており、運搬機側アーム固定板１７に係合・固定される。

運搬機側アーム固定板１７（運搬機側アーム固定部）には測定器側アーム固定板１１と同様に、内周にネジが切られた孔状（または凹状）の運搬機側アーム保持部１８が複数設けられており、試料２の形状に応じて運搬機側アーム１６の固定位置を変える（運搬機側アーム１６と係合する運搬機側アーム保持部１８を選択する）ことにより試料２の外周の少なくとも一部に沿うように保持できる構造となっている。試料２を大きく回転させる必要があるときは、運搬機側アーム１６は試料の周囲を囲むように保持すると好ましい。

なお、試料２の安定性をより確実にするためには、測定器側アーム７と同様に、図４に示すスペーサ３４やアームストッパ３５を設けてもよい。

また、本実施形態の図１〜２では試料吊り下げ部６に、測定器側アーム固定板１１を回転させるための回転機構が設けられておらず、試料運搬機８の運搬機側アーム固定板１７に、試料２を運搬機側アーム１６と共に回転させるモータ等の回転機構１９（運搬機側回転機構）が設けられている。これは試料吊り下げ部６は比重測定時には液中に沈められるため、試料吊り下げ部６側にモータのような回転機構を設ける場合、回転機構の防水が必要になるためである。

ただし、防水の問題が解決できるのであれば、試料吊り下げ部６側に回転機構を設けてもよい。また、回転機構はモータのような電動機構ではなく、例えば図４に示すように、手動回転ハンドル４４を用いて（マイタギヤ４３を介して）回転軸４５を回転させることにより、測定器側アーム固定板１１を回転させるような手動機構でもよい。なお、この場合、マイタギヤ４３はベベルギヤでもよい。

なお、試料２が安定性あり平板のような単純形状のみである場合には、この回転機構は測定器側アーム固定板１１や試料運搬機８の運搬機側アーム固定板１７に必須ではない。

また、運搬機側アーム１６を構成する材料も、測定器側アーム７を構成する材料と同様に、ゴムや樹脂などにて表面を被覆を施した金属製であるのが好ましい。
以上が比重測定装置１を構成する各部材の構造である。

次に、図７〜図１１を参照して、比重測定装置１を用いた試料２の比重測定方法について説明する。
まず、試料運搬機８の運搬機側アーム１６が、比重を測定する試料２の形状に対応する位置、即ち、試料２の外周の少なくとも一部に沿うように保持可能な位置に配置されるように、運搬機側アーム１６を運搬機側アーム固定板１７の所定の運搬機側アーム保持部１８に固定する（図３参照）。

同様に、試料吊り下げ部６の測定器側アーム７が試料２の形状に対応する位置、即ち、試料２の外周の少なくとも一部に沿うように保持可能な位置に配置されるように、かつ、運搬機側アーム１６とかみ合う位置（試料２の受け渡しが可能な位置）に配置されるように、測定器側アーム７を測定器側アーム固定板１１の所定の測定器側アーム保持部１２に固定する。なお、この測定器側アーム７の配置および固定は試料２の受け渡し時に行っても良い。また、試料２の形状によっては、回転の必要性や安定性を考慮し、試料２の周囲全面でなくてもよい。

次に、図７に示すように、昇降機構５０を用いて運搬機側アーム固定板１７をＡ１の向きに下降させ、枕木４７等の試料棚に搭載されている試料２の位置に運搬機側アーム１６が来るように位置決めを行う。

次に、車輪３３を用いて試料運搬機８をＤ１の向きに移動させて運搬機側アーム１６で試料２を支持し、昇降機構５０を用いて試料２をすくい上げて（Ａ２の向きに移動させて）保持する。

この際、必要に応じて、試料２の安定性をより確実にするために、図４に示すスペーサ３４やアームストッパ３５を設ける。

また、試料２に凹部がある場合、水中で凹部に気泡が残らないような姿勢にするために、必要に応じて回転機構１９を用いて試料２を回転させる。

次に、試料運搬機８の昇降機構５０を用いて運搬機側アーム１６をＡ１、Ａ２の向きに移動させて、運搬機側アーム１６と測定器側アーム７の垂直位置を合わせ、図８に示すように、試料運搬機８をＤ１の向きに移動して運搬機側アーム１６を測定器側アーム７の隙間に挿入し、試料２を運搬機側アーム１６から測定器側アーム７に受け渡す。受け渡しが終了すると、試料運搬機８はわずかに下降させた後に、図９に示すように水平方向に後退して（Ｄ２の向きに移動して）運搬機側アーム１６を測定器側アーム７から引き離す。

測定器側アーム７は必要に応じ、その数やスペーサ３４、アームストッパ３５で試料２の安定性を調節する。

次に、重量測定器４を用いて試料２の空中重量を測定する。

次に、液槽３に予め満たした液体（ここでは蒸留水９）の温度を測定し、必要に応じて恒温槽機能を用いて温度を制御する。

次に、昇降機構５０を用いて運搬機側アーム１６の垂直位置を試料吊り下げ部６の昇降機ツメ挿入位置４２（図２参照）に合わせ、図１０に示すように運搬機側アーム１６を昇降機ツメ挿入位置４２に挿入して昇降機構５０で試料吊り下げ部６を保持する。

次に、昇降機構５０を用いてロック部２１による試料吊り下げ部６の（ガイド２２と試料吊り下げ部垂直支柱２９の）ロックを解除し、図１１に示すように、試料吊り下げ部６を液槽３中の所定の位置（液体中重量測定位置）まで下降させる。なお、この際、試料吊り下げ部６が液体中重量測定位置まで下降すると、試料吊り下げ部垂直支柱２９のストッパ４１がガイド２２に接触し、それ以上の下降を阻止する。また、下降の際には試料吊り下げ部垂直支柱２９とガイド２２の間に設けられたガイドローラ２３がガイドとなり、試料吊り下げ部垂直支柱２９の左右へのブレを防止する。

ここで、ロックの解除方法について図６を参照して説明する。
まず、試料吊り下げ部６がロックされた状態では図６（ａ）に示すように、試料吊り下げ部垂直支柱２９のロックピン２４の下部がロックピン固定治具２５のフック２５ａと係合しており、ロックピン逃がし治具２６は、フック２５ａの上方を覆うように配置されている。

この状態からロックを解除する場合は、まず試料吊り下げ部６の試料吊り下げ部垂直支柱２９を上方（Ａ２の向き）に移動させる。すると、図６（ｂ）に示すように、ロックピン２４はフック２５ａから離れてロックピン逃がし治具２６の第１ガイド部２６ａに突き当たり、ロックピン逃がし治具２６は軸３９を中心にＣ１の向き、即ちフック２５ａの上方から離れる向きに回転する。

この状態ではロックピン２４はロックピン逃がし治具２６をＣ１の向きに回転させつつ、第１ガイド部２６ａにガイドされて上方（Ａ２の向き）に移動する。

図６（ｃ）に示すように、ロックピン２４が第１ガイド部２６ａの端部に達すると、ロックピン逃がし治具２６はロックピン２４から離れ、Ｃ２の向き、フック２５ａの上方を覆う向きに回転して再びフック２５ａの上方を覆う。

次に、試料吊り下げ部６の試料吊り下げ部垂直支柱２９を下方（Ａ１の向き）に移動させる。この際、図６（ｄ）に示すようにロックピン逃がし治具２６はフック２５ａの上方を覆うように配置されているため、ロックピン２４はフック２５ａには係合せず、ロックピン逃がし治具２６の第２ガイド部２６ｂに接触する。

ロックピン逃がし治具２６はロックピン２４が接触するとＣ２の向きに回転し、ロックピン２４は第２ガイド部２６ｂに接触しつつ、これにガイドされて下方（Ａ１の向き）に移動する。なお、この際、ロックピン固定治具２５も軸３８を中心にＣ２の向きに回転する。より詳細には、ロックピン逃がし治具２６のロックピン２４と接する先端部には突起があり、この突起はＣ２方向に回転したときロックピン固定治具２５のフック２５ａ先端部に接し、ロックピン逃がし治具２６と共にロックピン固定治具２５が回転し、ロックピン２４がフック２５ａに係合しない。

ロックピン２４が第２ガイド部２６ｂの端部に達すると、ロックピン逃がし治具２６はロックピン２４から離れ、図６（ｅ）に示すようにＣ１の向きに回転して再びフック２５ａの上方を覆うように配置される。
このようにしてロックが解除される。

次に、液槽３中に試料２が浸漬された状態で、重量測定器４を用いて試料２の液中重量を測定する。

次に、液槽３中の液体の温度を再度測定する。

次に、試料２の比重を計算する。具体的には、例えば以下の式（１）を用いて試料の固体密度を計算し、基準となる標準物質の密度との比から比重を求める。

次に、昇降機構５０を用いて試料２をＡ２の向きに上昇させて液槽３から引き上げ、再び、試料吊り下げ部垂直支柱２９をガイド２２にロックする。

具体的には、以下の手順でロックを行う。
まず、試料吊り下げ部垂直支柱２９をＡ２の向きに上昇させ、図６（ｅ）に示すように、ロックピン２４をフック２５ａのフックガイド２５ｂに突き当てる。

この状態ではフック２５ａのフックガイド２５ｂがガイドとなり、ロックピン２４はフックガイド２５ｂと接触しつつ、Ａ２の向きに上昇する。

ロックピン２４がフックガイド２５ｂから離れ、ロックピン２４の水平位置がフック２５ａよりも高くなると、今度は試料吊り下げ部垂直支柱２９をＡ１の向きに下降させ、図６（ａ）に示すように、ロックピン２４の下部をフック２５ａに係合させる。
このようにして、再び、試料吊り下げ部垂直支柱２９がガイド２２にロックされる。

次に、試料運搬機８は水平方向に後退（Ｄ２の向きに移動）して運搬機側アーム１６を昇降機ツメ挿入位置４２から引き離す。その後、昇降機構５０を用いて運搬機側アーム１６と測定器側アーム７の垂直位置を合わせ、図８に示すように、Ｄ１の向きに移動して運搬機側アーム１６を測定器側アーム７の隙間に挿入し、試料２を測定器側アーム７から運搬機側アーム１６に受け渡す。運搬機側アーム１６をわずかに上昇させ、受け渡しが終了すると、図９に示すように、試料運搬機８は水平方向に後退（Ｄ２の向きに移動）して運搬機側アーム１６を測定器側アーム７から引き離す。

次に、試料２を受け取った試料運搬機８は必要に応じて運搬機側アーム１６を回転させて試料２を傾斜させ、内部に残留している液体を除去する。この際、吸引ノズル３２や圧縮空気を併用してもよい。

次に、必要に応じて次の試料測定準備のために、液槽３を充分に満たすよう蒸留水９を蒸留水供給管３０から供給する。

最後に、試料運搬機８は試料２を再び枕木４７に搭載する。
以上が比重の測定方法である。

なお、試料２を回転させる機構が、試料運搬機８ではなく試料吊り下げ部６に配設されているときは、上記同様に、試料の安定した姿勢をとる際や凹部４６中の液体を排出する際など必要なときに試料２を回転させればよい。

このように、本実施形態によれば、比重測定装置１は、比重の測定対象である試料２が浸漬される液槽３、試料２を秤量する重量測定器４、重量測定器４を支持する架台５、試料２を保持し、かつ昇降可能に設けられ、重量測定器４に上に支持される試料吊り下げ部６（測定器側保持部）を有しており、さらに、試料吊り下げ部６は試料２の外周の少なくとも一部に沿うように配置され、試料２を保持する複数の測定器側アーム７を有している。

そのため、比重測定装置１は、試料２が大型品である場合だけでなくＭｏやＷやそれらの合金などのように小型でも重く、かつ脆性材料であり、ハンドリングに細心の注意を要する物であっても安全に、かつ確実に密度や比重を測定できる。

即ち、比重測定装置１は、試料２の寸法や重量や形状によらず、作業性に優れ、かつ安全に密度や比重を測定可能である。

次に、具体的な実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
本発明に係る比重測定装置１を用いてＭｏ板材の比重の測定を行った。具体的な手順は以下の通りである。

まず、概寸で、長さ６５０ｍｍ、幅６００ｍｍ、高さ１００ｍｍの長方体形状に近く、かつ下面に凹部がないＭｏ板材を試料として用意した。

次に、試料を試料運搬機８の運搬機側アーム１６上に載せた。試料が板材であるため、複数の運搬機側アーム１６はＭｏ板材下だけに設けてもよいが、Ｍｏ板材が横ずれしないようにＭｏ板材脇にも運搬機側アーム１６を設けた。この試料にはＭｏ板材下面に凹部がないことから、試料は回転させなかった。

次に試料運搬機８を移動し、試料を測定器側アーム７上に移動させた。このとき、運搬機側アーム１６の上下動により測定器側アーム７に接触しないようにした。次に、複数の測定器側アーム７をＭｏ板材の形状に合せた位置に配置した。ここでは運搬機側アーム１６と同様に、Ｍｏ板材が横ずれしないようにＭｏ板材脇にも測定器側アーム７を設けた。

次に、試料運搬機８の運搬機側アーム１６を下降させＭｏ板材を測定器側アーム７上に設置し、重量測定器４にてＭｏ板材を空中で秤量した。重量測定器４としては最大測定重量が１，０００ｋｇの電子台秤を用いた。なお、試料吊り下げ部６および計量台２０の重量は予め測定し、Ｍｏ板材本体の空中での秤量結果を求めた。

次に、重量測定器４にてＭｏ板材を液槽３中で秤量するため本願記載のロック部２１のロックを解除し、試料運搬機８の昇降機構５０を利用しＭｏ板材を水中に沈めた。この際、試料表面に予め蒸留水供給管３０より得た蒸留水９を充分にかけ水中にて気泡が試料表面につかないようにした。

この状態でＭｏ板材の水中重量を秤量した。また液温測定部１０にて液槽３中の蒸留水９の温度を測定した。

次に水中のＭｏ板材を試料運搬機８の昇降機構５０を利用し空中重量測定位置まで上昇させ、ロック部２１にて位置の固定を行った。

試料運搬機８を用い、運搬機側アーム１６を測定器側アーム７上のＭｏ板材の下部に移動させた。このとき、運搬機側アーム１６の上下動により測定器側アーム７に接触しないようにした。運搬機側アーム１６を上昇させＭｏ板材を受け取った。Ｍｏ板材には凹部はないため運搬機側アーム１６は回転させて蒸留水９を排出させる必要はなかったが、新鮮な蒸留水９にて表面を洗浄した後、圧縮空気管３１に取り付けたホース用いて水分を除去し乾燥し易いようにした。Ｍｏ板材を試料運搬機８から下ろした。上記にて得られたＭｏ板材の室温１５℃での空中秤量結果は４４０．６７ｋｇ、蒸留水水温１０℃の液槽中秤量結果は３９６．５６ｋｇからＭｏ板材の固体密度９．９８が得られ、標準物質である４℃の水の密度との比から、比重９．９８を得た。

なお、比重測定装置は概寸で、幅２ｍ、高さ２．３ｍ、奥行き１．２ｍであり、試料吊り下げ部６と計量台２０の合計重量は約３０ｋｇであった。

（実施例２）
本発明に係る比重測定装置１を用いて坩堝形状のＭｏ材の比重の測定を行った。具体的な手順は以下の通りである。

概寸で、外径２００ｍｍ、高さ１００ｍｍの坩堝形状のＭｏ材を試料として用意し、実施例１と同様に空中秤量結果、液槽中秤量結果、液槽水温を得た。なお、運搬機側アーム１６や測定器側アーム７の位置は回転させる坩堝形状に適するように周囲を囲むよう調整した。また液槽中秤量の際の姿勢は坩堝の凹部が上部となるようにし、気泡が凹部に入らないようにした。さらに、試料を液槽３中から取り出し、運搬機側アーム１６に固定した後は運搬機側アーム１６と共に試料を回転させ凹部中の蒸留水９を排出した。なお、このときこの回転によりＭｏ坩堝を落下させないように運搬機側アーム１６の数や位置の他、スペーサ３４やアームストッパ３５を調整していた。蒸留水９を排出後、再びＭｏ坩堝を回転させ安定した姿勢とした。試料運搬機８を移動し、Ｍｏ坩堝を微速下降させ所定の位置に設置した。

重量測定器４は最大測定重量が１００ｋｇの電子台秤を用いた。実施例１と同様にＭｏ坩堝の室温１５℃での空中秤量結果９．６６ｋｇ、蒸留水水温１０℃の液槽中秤量結果８．６８ｋｇからＭｏ材の固体密度９．８４が得られ、標準物質である４℃の水の密度との比から、比重９．８４を得た。

上記した実施形態では、本発明をＭｏやＷ等で構成された坩堝やスパッタリング用のターゲット部材の密度や比重の測定に適用した場合について説明したが、本発明は、何等、これに限定されることなく、他の金属およびセラミックスなどから成る材料や部材の密度や比重測定にも適用することができる。また、試料の形状は坩堝形状や板材形状に限定されることなく、表面に凹凸がある場合や空孔がある場合、また曲面がある場合にも適用することができる。

１ 比重測定装置
２ 試料
３ 液槽
４ 重量測定器
５ 架台
６ 試料吊り下げ部（測定器側保持部）
７ 測定器側アーム
８ 試料運搬機
９ 蒸留水
１０ 液温測定部
１１ 測定器側アーム固定板
１２ 測定器側アーム保持部
１３ 内枠
１４ 外枠
１５ 排水口
１６ 運搬機側アーム
１７ 運搬機側アーム固定板
１８ 運搬機側アーム保持部
１９ 回転機構
２０ 計量台
２１ ロック部
２２ ガイド
２３ ガイドローラ
２４ ロックピン
２５ ロックピン固定治具
２５ａ フック
２５ｂ フックガイド
２６ ロックピン逃がし治具
２６ａ 第１ガイド部
２６ｂ 第２ガイド部
２７ 昇降用支柱
２８ 試料吊り下げ部水平支柱
２９ 試料吊り下げ部垂直支柱
３０ 蒸留水供給管
３１ 圧縮空気管
３２ 吸引ノズル
３３ 車輪
３４ スペーサ
３５ アームストッパ
３６ ネジ
３７ ナット
３８ 軸
３９ 軸
４０ 補強板
４１ ストッパ
４２ 昇降機ツメ挿入位置
４３ マイタギヤ
４４ 手動回転ハンドル
４５ 回転軸
４６ 凹部
４７ 枕木
５０ 昇降機構
５１ 固定板保持部

Claims (14)

1. 比重を測定する試料の重量を測定する重量測定器と、
   前記重量測定器を支持する架台と、
   前記試料を保持し、且つ昇降可能に設けられ、且つ前記重量測定器上に支持される測定器側保持部と、
   前記試料が浸漬される液槽と、
   を有し、
   前記測定器側保持部は、前記試料の外周の少なくとも一部に沿うように配置され、前記試料を保持する複数の測定器側アームを有することを特徴とする比重測定装置。
2. 前記測定器側保持部は、
   前記測定器側アームを着脱可能に保持する測定器側アーム保持部を有し、
   前記測定器側アーム保持部は、前記試料の形状に応じて前記測定器側アームの位置を変更可能なように複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１記載の比重測定装置。
3. 前記測定器側保持部は、
   前記測定器側アーム保持部が設けられた測定器側アーム固定部を有し、
   前記測定器側アーム固定部は、回転可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の比重測定装置。
4. 前記測定器側保持部は、
   重量測定装置に搭載された枠部と、
   前記測定器側アーム保持部を有し、昇降可能な昇降部と、
   前記昇降部と前記枠部を固定するロック部と、
   を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の比重測定装置。
5. 前記ロック部は、
   前記昇降部に設けられ、前記昇降部の昇降方向に対して角度を持って突出したロックピンと、
   前記枠部に回転可能に保持され、前記ロックピンの下側と係合するフックを一端に有するロックピン固定治具と、
   前記ロックピン固定治具に回転可能に保持され、前記ロックピン固定治具の上方を覆うように設けられたロックピン逃がし治具と、
   を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の比重測定装置。
6. 前記ロックピン逃がし治具は、
   前記フックと対向するように設けられた第１のガイド部と、
   前記第１のガイド部の反対側に設けられた第２のガイド部と、
   を有し、
   前記ロックピンが前記第１のガイド部に突き当たると前記ロックピン逃がし治具は、前記第１ガイド部が前記フックの上方から離れる方向に回転し、前記ロックピンが前記第２のガイド部に突き当たると前記第１ガイド部が前記フックの上方を覆う方向に回転することを特徴とする請求項５記載の比重測定装置。
7. 前記フックは、下側へ向けて先細り状に傾斜したフックガイドを形成していることを特徴とする請求項６記載の比重測定装置。
8. 前記試料を運搬する試料運搬機をさらに有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の比重測定装置。
9. 前記試料運搬機は、
   前記試料を保持する運搬機側アーム固定部と、
   前記運搬機側アーム固定部を昇降可能に保持する運搬機側昇降手段と、
   前記運運搬機側アーム固定部に設けられ、前記試料の外周の少なくとも一部に沿うように設けられた複数の運搬機側アームと、
   を有することを特徴とする請求項８記載の比重測定装置。
10. 前記運搬機側アーム固定部は、
    前記運搬機側アームを着脱可能に保持する運搬機側アーム保持部を有し、
    前記運搬機側アーム保持部は、前記試料の形状に応じて前記運搬機側アームの位置を変更可能なように複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項９記載の比重測定装置。
11. 前記運搬機側アーム固定部は、回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の比重測定装置。
12. 前記測定器側保持部を昇降させる昇降機構を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の比重測定装置。
13. 前記測定器側保持部昇降機構は、前記運搬機側昇降手段であり、
    前記測定器側保持部は前記試料運搬機側アーム保持部と連結される連結部を有し、
    前記運搬機側アーム保持部と前記測定器側保持部を前記連結部で連結した状態で前記運搬機側アーム保持部が昇降することにより、前記測定器側保持部が昇降することを特徴とする請求項１２記載の比重測定装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の比重測定装置を用いることを特徴とする比重測定方法。

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