JP2003161684A - 押込試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧子を試料表面に垂直方向のみに変位させ、
なおかつ広い荷重レンジを確保しつつ圧子部の動特性を
良くし、ナノメートルオーダーの押し込み深さを対象と
する測定においても、高精度で測定することが可能な押
込試験装置を提供する。 【解決手段】 先端に圧子１を設けた圧子支持棒２と、
圧子支持棒２を運動可能に支持する支持機構３と、圧子
支持棒２を圧子支持棒の軸方向に駆動するアクチュエー
タ４とを備えた押込試験装置であって、支持機構３は、
圧子支持棒２の軸方向に離間して設けられるとともに圧
子支持棒２を固定部に対して連結する複数のバネからな
り、バネは、一方側から他方側に向かって延びる少なく
とも二つのバネ片を一端部で連結し、この連結部を折り
返し端とし、他端部を開放端とした往復型バネからな
り、開放端の一方１３，１３を固定部１８に固定し、他
方１４を圧子支持棒２に固定し、折り返し端１２を自由
端とし、圧子支持棒２を軸方向に直進運動可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、押込試験装置に関する
ものである。さらに詳しくは、本発明は、薄膜、材料表
面の酸化膜、積層膜およびイオン注入層などの表面層に
圧子を、ナノメートル（ｎｍ）オーダーの押し込み深さ
で押し込み、表面層の硬さなどの機械的性質の測定を可
能とする押込試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電気電子、通信などの諸産業にお
いては種々の工業材料が用いられており、これらの工業
材料の高性能化および高度化を支える技術のひとつとし
て、材料表面の硬さやヤング率などの機械的性質を測定
することが重要な課題となっている。

【０００３】従来、材料の表面硬度を測定する装置とし
ては、ビッカース硬さ試験機等が用いられている。例え
ば、ビッカース硬さ試験機では、ダイヤモンド製の圧子
を材料表面に一定荷重で押し込み、その荷重を徐荷した
後に残る圧痕の表面積を用いて、表面の硬度を測定して
いる。しかしながら、このようなビッカース硬さ試験機
に代表される従来の硬さ試験では、ナノメートルオーダ
ーの押し込み深さで測定を試みても、その圧痕はもはや
光学顕微鏡では観察できず、走査電子顕微鏡ですら当該
圧痕を探し出し、面積を計測するのはきわめて困難であ
り、事実上不可能であった。

【０００４】一方、最近になり、このレベルの硬さを評
価する手法のひとつとしてナノインデンテーション試験
法が注目されている。この手法は、圧子を試料表面に垂
直に侵入させた際の、μＮ（マイクロニュートン）オー
ダーの押し込み荷重およびｎｍ（ナノメートル）オーダ
ーの押し込み変位を逐一測定し、その時に得られる荷重
と変位の関係から硬さを測定する手法である。また、こ
の試験法は、材料の硬さだけでなく、試験の全過程にわ
たる荷重と変位の関係を記録することにより、圧子の押
し込みおよび引抜きの過程における材料の挙動を知るこ
とができるため、ヤング率などの材料の機械的性質も評
価できる。

【０００５】このナノインデーテーション試験法に用い
られる押込試験装置は、圧子を試料表面に垂直に押し込
むための支持機構と、圧子を駆動させるためのアクチュ
エータと、圧子の押し込み荷重を測定する荷重検出機構
と、押し込み深さを測定する変位測定機構とから構成さ
れている。圧子の支持機構と駆動方法にはいくつかの種
類があり、例えば、以下に示す方法が知られている。第
１の方法は、２組の平行板バネを用いたいわゆるロバー
バル機構を支持機構とし、駆動源として永久磁石と電磁
コイルによる磁力の相互作用による力をてこを介して圧
子に伝達する方法である。図９は、上述の第１の方法を
示す図であり、図９（ａ）は圧子の駆動前の状態を示す
模式図であり、図９（ｂ）は圧子の駆動後の状態を示す
模式図である。図９（ａ）に示すように、圧子１０１は
２組の平行板バネ１０２を用いたロバーバル機構により
支持されている。ヨーク１０３には永久磁石１０４が設
けられ、電磁コイル１０５は支持部材１０８に固定され
ている。支持部材１０８は、支点１０６を介して、固定
フレーム１０７に固定された水平部材１０９により支持
されている。

【０００６】上述の構成において図９（ｂ）に示すよう
に、永久磁石１０４と電磁コイル１０５による磁力の相
互作用による力をてこを介して圧子１０１に伝達し、圧
子１０１を下方に駆動することにより圧子１０１を試料
（図示せず）の表面に押し込むようにしている。

【０００７】第２の方法は、１枚の板バネの一端に圧子
を固定し、板バネのもう一方の端をフレームに固定する
片持ち梁構造の支持機構を用い、駆動源として圧電素子
を用いて試料を圧子に向かって押し上げる方法である。
図１０は、上述の第２の方法を示す模式図である。図１
０に示すように、圧子１０１は板バネ１０２の一端に固
定されており、板バネ１０２の他端は固定フレーム１０
７に固定されている。試料１１０は圧電素子１０９上に
固定されている。上述の構成において、圧電素子１０９
に電圧を印加することにより試料１１０を圧子１０１に
向かって押し上げ、圧子１０１を試料１１０の表面に押
し込むようにしている。

【０００８】第３の方法は、回転対称形状を有する板バ
ネの周囲又は両端を固定し、中心を貫くように圧子の支
持棒を結合する支持構造を用い、駆動源として永久磁石
と電磁コイルによる磁力の相互作用、あるいは圧電素子
の膨張／収縮力を利用する方法である。図１１は、上述
の第３の方法を示す図であり、図１１（ａ）はその上面
図、図１１（ｂ）は側面図である。図１１に示すよう
に、円形の板バネ１１１の外周縁は固定フレーム１０７
に固定されている。板バネ１１１には複数の円弧状のス
リット１１２が形成されており、板バネ１１１の中央に
は圧子１０１が固定されている。上述の構成において、
永久磁石と電磁コイルによる磁力の相互作用又は圧電素
子の膨張／収縮力を利用し、板バネ１１１を下方に変形
させ、圧子１０１を試料（図示せず）の表面に押し込む
ようにしている。

【０００９】しかしながら、図９に示す第１の方法にお
いては、圧子は一定方向を向きながら移動するが、その
軌跡は平行板バネの長さを半径とする円運動である。こ
のため、圧子は被測定面に対して垂直の向きを保っては
いるが、その軌道は垂線からずれた円運動の一部とな
り、ナノメーターの微小領域では無視できない誤差を生
ずる。図１０に示す第２の方法では、軌跡が円運動であ
る上に、圧子の向きは常に、その軌跡の接線の方向を向
いている。圧子の向き、運動ともに被測定面に垂直にな
るのは一瞬であり、第１の方法より誤差が大きくなる。
図１１に示す第３の方法は圧子の向きは被測定面に対し
常に同じ向きであり、運動方向も直進運動であるため、
第１および第２の方法で述べた種類の欠点は軽減されて
いる。しかしながら、板バネの周囲を固定しているた
め、板バネが熱膨張すると、圧子が軸方向に運動するこ
とになり、駆動源の力以外に定量化できない力が発生す
ることになる。このことは付加荷重に誤差が加わること
になり、やはり測定誤差要因となる。つまり、このよう
な支持機構を用いて、圧子が試料表面に押し込まれる過
程の押し込み荷重および押し込み深さを測定しても、そ
の値は真の値を示していないこととなる。

【００１０】また、第１の方法においては、てこを介し
て圧子を駆動するため、支点周りのモーメントにより、
押し込み方向の動特性が悪く、意図している以外の動き
が加わり、試料と圧子が接触した時に、試料表面にダメ
ージ（損傷）を与え、付加荷重に対する押し込み深さに
ばらつきが生じ、誤差要因となる。第２の方法では、高
剛性の圧電素子を用いるため、押込み方向の動特性が良
く、第１の方法で述べた欠点は軽減される。しかしなが
ら、試料を圧子へ押し上げた際のバネのたわみを用いて
荷重を発生させる機構のため、大きな荷重を得るために
は試料を押し上げる長いストロークを必要とする。しか
し、圧電素子は長いストロークが取れないため、負荷荷
重に対応してばね定数の違うバネを複数枚交換する必要
が生ずる。すなわち、１枚のバネで広い荷重レンジを補
うことができないため、測定条件ごとにバネの交換を必
要とするなど使用上において難点があり、また、交換作
業の際にバネを破損あるいは変形させる可能性もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑み、圧子を試料表面に垂直方向のみ
に変位させ、なおかつ広い荷重レンジを確保しつつ圧子
部の動特性を良くし、ナノメートルオーダーの押し込み
深さを対象とする測定においても、高精度で測定するこ
とが可能な押込試験装置を提供することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、先端に圧子を設けた圧子支持部材と、該
圧子支持部材を運動可能に支持する支持機構と、前記圧
子支持部材を該圧子支持部材の軸方向に駆動するアクチ
ュエータとを備えた押込試験装置であって、前記支持機
構は、前記圧子支持部材の軸方向に離間して設けられる
とともに該圧子支持部材を固定部に対して連結する複数
のバネからなり、前記バネは、一方側から他方側に向か
って延びる少なくとも二つのバネ片を一端部で連結し、
この連結部を折り返し端とし、他端部を開放端とした往
復型バネからなり、前記開放端の一方を前記固定部に固
定し、他方を前記圧子支持部材に固定し、前記折り返し
端を自由端とし、前記圧子支持部材を軸方向に直進運動
可能にしたことを特徴とするものである。

【００１３】本発明では、支持機構に用いるバネは、２
つ以上のバネ片を組み合わせた往復型バネで構成し、折
り返し端をバネ片の連結部とする。この折り返し端を自
由端とし、開放端の一方を固定部に固定し、他方を圧子
支持部材、例えば、圧子支持棒に固定する。これによ
り、一方のバネ片を一端が固定部に固定された固定部バ
ネ片、他方のバネ片を一端が圧子支持部材（圧子支持
棒）を運動可能に支持する運動部バネ片として機能させ
るようにする。この往復型バネを圧子支持棒の軸上に平
行に２枚以上配置し、圧子支持棒に軸方向に力を加えた
とき固定部バネ片および運動部バネ片のいずれもが変形
する。この変形とともに、平行に配置された往復型バネ
の運動部バネ片および固定部バネ片におけるそれぞれの
円運動が打ち消しあい、圧子支持棒は直進運動をするこ
とになる。結果として、圧子は被測定面に対し、常に同
じ向きを保持し、運動は直進方向の運動だけになる。ま
た、温度変化に対しては、往復型バネにおける固定部バ
ネ片が熱膨張または収縮したとき、運動部バネ片がその
変化分を打ち消す方向に膨張または収縮することにな
り、圧子の位置は不変となる。以上述べたように、本発
明は圧子支持棒の軸方向に平行に配置した往復型バネを
採用することにより、圧子の向きの保持、圧子の直進運
動の確保、熱変形の補償をおこなうことができ、ナノメ
ーター領域での測定が可能になる。

【００１４】また、本発明の一態様では、先端に圧子を
固定した圧子支持棒に、電磁コイルと永久磁石を対とし
て用いたアクチュエータの対の一方を固定し、他方を固
定フレームに固定して、直接的に圧子を駆動させること
により、圧子部の動特性が向上する。つまり、動特性が
向上することで、付加荷重に対する押し込み深さの誤差
要因である接触した時の試料表面のダメージ（損傷）が
軽減される。さらに、アクチュエータに用いた電磁コイ
ルに流す電流はｎＡ（ナノアンペア）オーダーから数十
ｍＡ（ミリアンペア）程度の電流制御は容易に行えるた
め、きわめて大きな荷重範囲の試験が可能となる優位性
も兼ね備える。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る押込試験装置
の実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。図１
は、本発明に係る押込試験装置の全体構成を示す概略図
である。図１に示すように、押込試験装置は、圧子１を
支持する圧子支持部材を構成する圧子支持棒２と、圧子
支持棒２を支持する上下一対の板バネを用いた支持機構
３と、圧子支持棒２を下方に駆動するアクチュエータ４
と、試料５を保持してＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能なＸＹ
Ｚステージ６とを備えている。押込試験装置は、さら
に、圧子１の付加荷重を検出する付加荷重検出機構（図
示せず）と、圧子１の変位を測定する変位測定機構７を
備えている。アクチュエータ４は、電磁コイル８と、永
久磁石９とを備え、電磁コイル８は圧子支持棒２に直接
取り付けられ、この電磁コイル８を囲むように永久磁石
９を具備したヨーク１０が配置されている。永久磁石９
を具備したヨーク１０は固定フレーム１８に固定されて
いる。なお、符号１９は圧子支持棒２に固定されたター
ゲットである。前記変位測定機構７はターゲット１９と
の間の距離を測定して圧子１の変位を測定するようにな
っている。

【００１６】上述の構成において、試料５の表面硬度の
測定に際しては、まず初めに試料５が固定されたＸＹＺ
ステージ６を移動させ、測定個所を選定する。次に、駆
動用アクチュエータ４の電磁コイル８に流す電流を徐々
に増加させ、電磁コイル８と永久磁石９による磁力の相
互作用により圧子１を試料５の表面に垂直に押し込む。
このときの圧子１の押し込み変位を変位測定機構７によ
り測定し、押し込み荷重を電磁コイル８に流す電流から
算出し、材料の機械的性質を評価するために必要な押し
込み荷重−押し込み変位曲線を求めることができる。

【００１７】図２は、図１に示す押込試験装置における
支持機構３の詳細を示す斜視図である。図２に示すよう
に、支持機構３は、圧子支持棒２の上部および下部を支
持する２枚のＥ字型板バネ１１から構成されている。こ
れらＥ字型板バネ１１は、上下２枚、圧子支持棒の軸上
に平行かつ同方向に配置されており、各Ｅ字型板バネ１
１における両側部バネ片１３，１３の開放端が固定フレ
ーム１８に固定され、中央部バネ片１４の開放端が圧子
１を支持した圧子支持棒２に固定されている。

【００１８】図３は、図２に示すＥ字型板バネの平面図
である。図３に示すように、Ｅ字型バネ１１は１枚の板
バネ材料を打抜き等により成形するものであり、Ｅ字型
バネ１１は、一方側から他方側に延びる一対の矩形状の
側部バネ片１３，１３と、一対の側部バネ片１３，１３
の中間に位置するとともに一方側から他方側に延びる矩
形状の中央部バネ片１４と、側部バネ片１３，１３と中
央部バネ片１４とを一端部で連結する連結部１２とから
構成されている。一対の側部バネ片１３，１３は、同一
形状および同一寸法に形成されており、連結部１２から
の長さがＬ、幅がＷに設定されている。これに対し、中
央部バネ片１４は、連結部１２からの長さがＬ、幅が２
Ｗに設定されている。連結部１２、側部バネ片１３、中
央部バネ片１４は、同一厚さｔに設定されている。これ
により、一対の側部バネ片１３，１３を合わせたばね定
数が中央部バネ片１４のばね定数と同一になっている。

【００１９】図３に示すように構成した各Ｅ字型バネ１
１を図２に示すように配置する。即ち、一対の側部バネ
片１３，１３の開放端側に形成された孔１３ａ，１３ａ
にボルト１５を挿通し、一対の側部バネ片１３，１３の
開放端を固定フレーム１８に固定する。そして、中央部
バネ片１４の開放端に形成された孔１４ａに圧子支持棒
２を挿通し、中央部バネ片１４の開放端に圧子支持棒２
を固定する。即ち、連結部１２を自由端とし、開放端の
一方（側部バネ片１３，１３）を固定部（固定フレーム
１８）に固定し、他方（中央部バネ片１４）を圧子支持
棒２に固定する。これにより、一方のバネ片１３，１３
を一端が固定部に固定された固定部バネ片、他方のバネ
片１４を一端が圧子支持棒２を運動可能に支持する運動
部バネ片として機能させる。そして、Ｅ字型バネ１１は
圧子支持棒２の軸上に平行に２枚以上配置される（図２
ではＥ字型バネ１１を２枚配置した例を示している）。

【００２０】図２に示す構成において、圧子支持棒２に
軸方向に力を加えたとき、固定部バネ片としての側部バ
ネ片１３，１３および運動部バネ片としての中央部バネ
片１４がともに変形する。この変形とともに、平行に配
置された一対のＥ字型バネ１１における、固定部バネ片
としての側部バネ片１３，１３および運動部バネ片とし
ての中央部バネ片１４で円運動が打ち消し合い、圧子支
持棒２は上下方向に直進運動することになる。結果とし
て、圧子１は試料５の被測定面に対し、常に同じ向きを
保持し、運動は直進方向の運動だけになる。

【００２１】図４は圧子支持棒２に軸方向に力を加えた
とき、Ｅ字型バネ１１が変形した状態を示す模式図であ
る。図４に示すように、側部バネ片１３および中央部バ
ネ片１４は変形し、連結部１２の端部は、側部バネ片１
３を固定フレーム１８へ固定した固定点Ｐ１を中心とし
て円運動Ｍ１を行なう。また圧子支持棒２を中央部バネ
片１４に固定した運動点Ｐ２は、連結部１２の端部を中
心として円運動Ｍ２を行なう。この結果、点Ｐ２は点Ｐ
１の垂直方向の下方に位置する。即ち、固定部バネ片と
しての側部バネ片１３，１３および運動部バネ片として
の中央部バネ片１４で円運動が打ち消し合い、圧子支持
棒２は上下方向に直進運動することになる。結果とし
て、圧子１は試料５の被測定面に対し、常に同じ向きを
保持し、運動は直進方向の運動だけになる。

【００２２】また、温度変化が起きた場合に、Ｅ字型バ
ネ１１における固定部バネ片としての側部バネ片１３，
１３が熱膨張又は収縮したとき、運動部バネ片としての
中央部バネ片１４がその変化分を打ち消す方向に膨張又
は収縮することになる。その結果、圧子１の水平面上
（ＸＹ方向）の位置は不変となる。このように、圧子支
持棒の支持機構として、図２および図３に示すような平
行に配置した往復型バネを採用することにより、圧子の
向きの保持、圧子の直進運動の確保、熱変形の補償を行
うことができ、ナノメーター領域での測定が可能とな
る。

【００２３】図５は、図１に示す押込試験装置における
支持機構の他の実施形態を示す斜視図である。図５に示
すように、支持機構３は、圧子支持棒２の上部および下
部を支持するＷ字型棒状バネ２１から構成されている。
これらＷ字型棒状バネ２１は、上下２個、圧子支持棒の
軸上に平行かつ同方向に配置されており、各Ｗ字型棒状
バネ２１における両側部バネ片２３，２３の開放端が固
定フレーム１８に固定され、中央部バネ片２４，２４の
開放端が圧子１を支持した圧子支持棒２に固定されてい
る。

【００２４】図６は、図５に示すＷ字型棒状バネの平面
図である。図６に示すように、Ｗ字型棒状バネ２１は円
形断面を有する棒状のバネ材料を折り曲げることにより
成形するものであり、Ｗ字型棒状バネ２１は、一方側か
ら他方側に延びる両側部の側部バネ片２３，２３と、側
部バネ片２３，２３の中間に位置するとともに一方側か
ら他方側に延びる中央部バネ片２４，２４とから構成さ
れている。側部バネ片２３と中央部バネ片２４とは連結
部２５を介して連結され、中央部バネ片２４と中央部バ
ネ片２４とは連結部２６を介して連結されている。図６
に示すように、側部バネ片２３と中央部バネ片２４の長
さＬは同一長さに設定され、かつ側部バネ片２３と中央
部バネ片２４の断面積は同一断面積に設定されている。
これにより、一対の側部バネ片２３，２３を合わせたば
ね定数が一対の中央部バネ片２４，２４のばね定数と同
一になっている。

【００２５】図６に示すように構成した各Ｗ字型棒状バ
ネ２１を図５に示すように配置する。即ち、一対の側部
バネ片２３，２３の開放端をボルト１５により固定フレ
ーム１８に固定する。そして、一対の中央部バネ片２
４，２４の連結部２６に圧子支持棒２を固定する。即
ち、連結部２５，２５を自由端とし、開放端の一方（側
部バネ片２３，２３）を固定部（固定フレーム１８）に
固定し、他方（中央部バネ片２４，２４）を圧子支持棒
２に固定する。これにより、一方のバネ片２３，２３を
一端が固定部に固定された固定部バネ片、他方のバネ片
２４，２４を一端が圧子支持棒２を運動可能に支持する
運動部バネ片として機能させる。図５および図６に示す
ように構成した支持機構は、図２および図３に示ように
構成した支持機構と同様の作用効果を奏する。

【００２６】図７は、往復型バネの他の実施形態を示す
斜視図である。図７に示す往復型バネにおいては、同じ
材質で異なる形状の板バネを複数用いて、それぞれのバ
ネを剛体からなる連結部により連結することで往復型バ
ネを構成している。即ち、一対の側部バネ片３３，３３
と中央部バネ片３４とを連結部３５により連結すること
により、Ｅ字型バネ３１を構成する。一対の側部バネ片
３３，３３を合わせたばね定数が中央部バネ片３４のば
ね定数と同一になっている。図７に示すように構成した
往復型バネを用いて支持機構を構成しても、図２乃至図
６に示す支持機構と同様の作用効果を奏する。

【００２７】図２乃至図７に往復型バネの例を示した
が、往復型バネの形状および材質と、配置する枚数の組
み合わせは、以下の条件を満たす範囲で自由である。 ２つ以上のバネ片を組み合わせた往復型バネである
こと。 往復型バネにおける運動部バネ片、固定部バネ片の
連結部が自由端であること。 往復型バネは、２つ以上を並行に配置すること。 １つの往復型バネの運動部バネ片と固定部バネ片に
おいて、連結部の自由端を結んだ延長線上から各バネ片
固定部までの最短距離が同じであること。 １つの往復型バネにおいて、運動部バネ片のばね定
数が、固定部バネ片のばね定数の合算値と同じであるこ
と。 運動部バネ片の移動方向に垂直で、かつ、往復型バ
ネを平行に配置し、平行に配置された往復型バネ間の距
離は運動部バネ片と固定部バネ片で同じであること。 以上の条件を満たせば、Ｅ字型やＷ字型の往復型バネに
限らず、種々の形状の往復型バネを用いることができ
る。

【００２８】図８は、本発明に係る押込試験装置の他の
実施形態を示す概略図である。図８に示す押込試験装置
においては、アクチュエータ４のみが図１に示すものと
異なっている。即ち、永久磁石９を圧子支持棒２に固定
し、その周りに電磁コイル８を配置している。図８に示
す押込試験装置は、図１に示す押込試験装置と同様の作
用効果を奏する。

【００２９】図１および図８に示す押込試験装置におい
て、圧子を駆動させる方式として、電磁コイルに流す電
流を徐々に増加させるのではなく、変位計による計測に
基づき、圧子変位を徐々に増加させるフィードバック制
御を行ってもよい。また、図１乃至図８に示す装置は、
圧子を試料表面に押し込んだ状態で、試料をＸＹ平面方
向に移動させて引っかき試験を行う引っかき試験機とし
て用いてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の押込試験
装置によれば、圧子を試料表面に垂直に押し込むことが
でき、かつ広い荷重レンジを確保しつつ圧子部の動特性
を向上することができる。このため、ナノメートルオー
ダーの圧子押し込み深さを対象とする測定においても、
高精度に材料の機械的性質を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る押込試験装置の全体構成を示す概
略図である。

【図２】図１に示す押込試験装置における支持機構の詳
細を示す斜視図である。

【図３】図２に示すＥ字型板バネの平面図である。

【図４】圧子支持棒に軸方向に力を加えたとき、Ｅ字型
バネ片が変形した状態を示す模式図である。

【図５】図１に示す押込試験装置における支持機構の他
の実施形態を示す斜視図である。

【図６】図５に示すＷ字型棒状バネの平面図である。

【図７】往復型バネの他の実施形態を示す斜視図であ
る。

【図８】本発明に係る押込試験装置の他の実施形態を示
す概略図である。

【図９】圧子の支持機構と駆動方法の第１の方法を示す
図であり、図９（ａ）は圧子の駆動前の状態を示す模式
図であり、図９（ｂ）は圧子の駆動後の状態を示す模式
図である。

【図１０】圧子の支持機構と駆動方法の第２の方法を示
す模式図である。

【図１１】圧子の支持機構と駆動方法の第３の方法を示
す図であり、図１１（ａ）はその上面図、図１１（ｂ）
は側面図である。

【符号の説明】

１ 圧子 ２ 圧子支持棒 ３ 支持機構 ４ アクチュエータ ５ 試料 ６ ＸＹＺステージ ７ 変位測定機構 ８ 電磁コイル ９ 永久磁石 １０ ヨーク １１ Ｅ字型板バネ １２，２５，２６，３５ 連結部 １３，２３，３３ 側部バネ片 １３ａ，１４ａ 孔 １４，２４，３４ 中央部バネ片 １５ ボルト １８ 固定フレーム ２１ Ｗ字型棒状バネ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端に圧子を設けた圧子支持部材と、該
   圧子支持部材を運動可能に支持する支持機構と、前記圧
   子支持部材を該圧子支持部材の軸方向に駆動するアクチ
   ュエータとを備えた押込試験装置であって、 前記支持機構は、前記圧子支持部材の軸方向に離間して
   設けられるとともに該圧子支持部材を固定部に対して連
   結する複数のバネからなり、 前記バネは、一方側から他方側に向かって延びる少なく
   とも二つのバネ片を一端部で連結し、この連結部を折り
   返し端とし、他端部を開放端とした往復型バネからな
   り、 前記開放端の一方を前記固定部に固定し、他方を前記圧
   子支持部材に固定し、前記折り返し端を自由端とし、前
   記圧子支持部材を軸方向に直進運動可能にしたことを特
   徴とする押込試験装置。
2. 【請求項２】 前記往復型バネはＥ字型バネ又はＷ字型
   バネからなることを特徴とする請求項１記載の押込試験
   装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータは電磁コイルと永久
   磁石からなり、該電磁コイルと永久磁石のいずれか一方
   を圧子支持部材に固定し、他方を固定フレームに固定し
   たことを特徴とする請求項１記載の押込試験装置。