JP2010122220A - 材料の機械的特性を測定する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レイアウト及び構造が簡単で、測定精度の改善が図れる、材料の機械的特性を測定する装置及び方法を提供すること。
【解決手段】 本発明は、所定の幾何形状を有する圧子(14)と、圧子(14)を測定対象物(26)の材料試料表面へと押し込む力を発生するデバイス(28)と、押し込み深さを測定するデバイス(24)とを使用した材料の機械的特性を測定する装置及び方法であって、圧子(14)には、力を発生するデバイス(28)が作用する力印加部分(19)と、測定対象物(26)の材料表面に向いた圧子先端(22)を有するシャフト(21)とが含まれ、それらの力印加部分(19)とシャフト(21)との間に、力印加部分つまり力導入部分(19)に対しての、シャフト(21)の少なくとも1つの半径方向の偏位を生じさせ又は検出可能である少なくとも1つのマイクロメカニカル・モーション・アクチュエータ(31)を設ける構成とされている。
【選択図】 図1
Description
19 力印加(力導入)部分
21 シャフト
22 圧子先端
24 測定デバイス
26 測定対象物
28 力を生成するデバイス
31 マイクロメカニカル・モーション・アクチュエータ
Claims (15)
- 所定の幾何形状を有する圧子(14)と、
前記圧子(14)を測定対象物(26)の材料試料表面へと押し込む力を生成するデバイス(28)と、
押し込み深さを測定するデバイス(24)と、
を備えた材料の機械的特性を測定する装置において、
前記圧子(14)には、前記力を発生するデバイス(28)が作用する力印加部分(19)と、前記測定対象物(26)の材料表面に向いた圧子先端(22)を有するシャフト(21)との間に、マイクロメカニカル・モーション・アクチュエータ(31)が、前記力印加部分(19)に対する前記シャフト(21)の少なくとも1つの半径方向の偏位を生じさせ又は検出可能であるように設けられている、
ことを特徴とする装置。 - 前記圧子(14)の押し込み深さを測定するデバイス(24)が、前記測定対象物(26)の材料表面に対して垂直に前記シャフト(21)で生じる偏位を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記マイクロメカニカル・モーション・アクチュエータ(31)が、少なくとも1つの回動自在に駆動可能な櫛形駆動アクチュエータ(42)として実現される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記回動自在に駆動可能な櫛形駆動アクチュエータ(42)が、LIGAプロセスに従って、又はMEMSシステムとして作製される、
ことを特徴とする請求項3に記載の装置。 - 前記圧子(14)が少なくとも2つの部品で構成され、前記シャフト(21)と前記力印加部分(19)との間に回動ジョイント(36)が設けられ、前記ジョイントが、圧縮を受けたときに前記圧子(14)の縦軸(16)で剛直であるように実現され、且つ前記縦軸(16)に対して半径方向に偏位することができる、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記回動ジョイント(36)が前記シャフト(21)を受けるための第1の接続部材(37)と前記力導入部分(19)を収容するための第2の接続部材(38)とを有し、前記第1及び第2の接続部材(37、38)が、複数の円周方向に配置された弾性結合リンク(41)を用いて、互いに一定距離又はほぼ一定距離で軸方向に維持しながら半径方向に回動可能であるように配置することができる、
ことを特徴とする請求項5に記載の装置。 - 前記2つの弾性結合リンク(41)の間には、少なくとも1つの回動自在に駆動可能な櫛形駆動アクチュエータ(42)が設けられる、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記第1及び第2の接続部材(37、38)の間には、エアギャップが形成され、又は少なくとも1つの低摩擦摺動要素が設けられ、或いは互いに関連付けられた接続部材(37、38)の端面が低摩擦表面を備える、
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記圧子(14)の力印加部分(19)が、電気絶縁材料から形成される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 前記圧子(14)、特に前記力印加部分(19)が、少なくとも1つのバネ部材(18)によって受けられ、前記圧子(14)の装着方向に偏位することができるように保持され、前記少なくとも1つのバネ部材(18)が、電気的に導通するように実現され、よって前記マイクロメカニカル・モーションアクチュエータ(31)の電源コード(32)の一部を形成するように実現される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置。 - 所定の幾何形状を有する圧子(14)が、力を生成するデバイス(28)の所定の力で測定対象物(26)の材料試料表面へと押し込まれ、
前記圧子(14)の押し込み深さが、前記測定対象物(26)の材料表面において前記押し込み深さを測定するデバイス(24)を用いて検出されるようにする、
材料の機械的特性を測定する方法において、
前記測定対象物(26)の材料表面への前記圧子(14)の押し込み動作の間又はその後に、前記圧子(14)の力導入部分(19)と前記シャフト(21)との間に位置付けられた少なくとも1つのマイクロメカニカル・モーション・アクチュエータ(31)が作動され、
前記圧子(14)の力導入部分(19)に対する前記シャフト(21)の少なくとも1つの半径方向偏位が開始され、又は回動動きが検出され、或いは回動動きが開始されて検出される、
ことを特徴とする方法。 - 機械的特性の測定において、回動振動、特に周期的回動振動が、少なくとも1つの回動自在に駆動可能な櫛形駆動アクチュエータ(42)として実現される前記マイクロメカニカル・モーションアクチュエータ(31)に伝達される、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記力を生成するデバイス(28)によって前記圧子(14)に連続した力が加えられる、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記力を生成するデバイス(28)によって前記圧子(14)に不連続の又はステップ状の力が加えられる、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。 - 前記測定対象物(26)の材料表面に作用される前記シャフト(21)の導入された回動動きを除く動作中に、前記マイクロメカニカル・モーションアクチュエータ(31)によって前記シャフト(21)からの信号が検出され、該信号が評価ユニットによって評価される、
ことを特徴とする請求項11に記載の方法。
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