JPH01216230A - 超微小材料試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被試験体表面に形成された薄膜の強度等を試
験するに適した超微小材料試験装置に関する。

［従来の技術］ 薄膜試料の硬度試験を低荷重（数Ｈｆ　）で行なう超微
小材料試験装置には、天びんの一端部に電磁力発生手段
、他端部に圧子を設け、電磁力発生手段に負荷電流を供
給することにより該天秤のバランスをくずして圧子を試
料表面に押し込むようにしたものがある。このような負
荷手段によれば、負荷電流を計測制御することによって
圧子に任意の微小荷重を加えることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながらこのような負荷機構では、上記したように
電磁発生手段へ供給する負荷電流によって荷重明御を行
ない、実際に試料に負荷された荷重の計測は行なわれて
いない。そのため、天秤機構のバネ定数等による荷重の
エラーが生じて荷重精度が低下し、特に試料が軟質材料
の場合には補正を行なわねばならないという問題点があ
った。

また、負荷部に天秤のロバ−パル機構を利用しているた
め、天秤を傾けて圧子を降下させた場合に圧子が垂直に
降下せず、円弧を描いて移動することになる。そのため
試料表面の微小部分をねらって圧子を押し込むことがで
きないという問題点もあった。

そこで本発明は、試料に負荷される荷重精度の向−Ｌを
図ることができるとともに、試料の特定部分を測定する
際に圧子が垂直に降下して正確に試験位置に押し込むこ
とがでる超微小材料試験装置を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するために、次のような構成を
採用した。

すなわち、本発明にかかる超微小材料試験装置は、圧子
な試料表面に押し込むことによって材料の特性を決定す
る超微小材料試験装置であって、圧子に加えられる荷重
を検出する荷重検出部と圧子との間に、電圧の印加によ
り伸縮する部材を設けたことを特徴とする。

［作用］ 荷重検出部と圧子との間に介在させた伸縮部材に電圧を
印加すれば、該部材が伸びて圧子が降下する。さらにこ
の部材を伸ばして圧子を試料表面に押し込む時の荷重を
荷重検出部で検出し、圧子が試料に押し込まれる際の試
験荷重を知る。

［実施例］ 第１図は本発明の１実施例装置の構成を示す図であり、
枠体２０内の荷重装置１は、中央部をナイフェツジ３に
より支持した天秤２の一端に圧子５が設けられ、他端に
は電磁コイル６と協働して電磁力を発生する鉄心７が設
けられた電子天秤タイプのものとして構成されている。

圧子５は天秤２の天秤界８の先端に取り付けられている
が、圧子５のＬ部には圧子５の変位量を検出する差動ト
ランス式の変位検出器ｌＯが設けられるとともに、圧子
５と天秤界８との間には圧電素子からなる伸縮部材が介
装されている。

荷重装置１は、負荷電流供給装置１６から電磁コイル６
へ供給される負荷電流により、電磁コイル６の電磁力に
よって荷重を付加もしくは減少させ、圧子５を介して試
料台１３上にａ置された試料１４への荷重を任意に増加
、減少、停止することができる。

しかしながら、本発明装置では圧子５と試験荷重を圧子
５に伝達する天秤界８との間に圧電式伸縮部材１１（以
下、「圧電部材」と呼ぶ）が介装されており、荷重装置
１は、これによって圧子５を試料１４に押し付ける直接
の負荷手段としては機能しない。すなわち、圧子５を試
料へ押し付ける負荷時には、圧電部材Ｉ＋へ圧電印加装
置＋８から電圧を印加して圧電部材の長さを伸ばす。こ
の時に天秤２の平衡状態を保つように負荷電流を供給す
れば、圧子５ば、圧電部材１１の伸びた分だけ降下する
。このようにして圧子５を降下させ、試料！４へ接触さ
せ押し込んでいく。この時供給される負荷電流を計測す
ることにより負荷時の荷重を測定することができる。

荷重をかけている間、圧子５によって押し付けられた試
料１４表面での変位（くぼみ深さ）は変位検出器ｌＯに
よりて検出される。変位検出器ＩＯによって検出された
変位量、すなわち圧子５の移動量検出信号は、Ａ／Ｄ変
換器冒７を介して計測制御装置１９へ変位情報として送
られる。負荷電流供給装置１６および電圧印加装置１８
への作動指令もこの計測制御装置１９によって与えられ
る。圧子５が試料型４表面に接触した時点の判別は、圧
子５の変位測定値を基にした圧子の降下速度の変化点を
検知することによって行なわれる。

計測制御装置１９は上記したように、圧子５を試料！４
へ押し込む際の荷重を荷重装置１へ供給する負荷電流に
よって判別しており、この荷重データと変位検出器１０
によって検出される変位データとから、ある荷重下での
変位をリアルタイムで測定する。

上記したように本発明の実施例によれば、従来、圧子に
加える荷重を天秤２の平衡状態をくずして圧子を押し込
む際の負荷電流によって計測していた場合に比べ、天秤
機構における荷重伝達のロスが生じたとしても実際に圧
子に加わっている荷重を供給する負荷電流によって判別
することができ、精度よくリアルタイムの荷重測定を行
なうことができる。また、圧電部材の伸びによって圧子
を試料へ押し付けるようにしているので、圧子が屯直に
降下し、試料の試験位置を正確に押し込むことができる
。

［発明の効果１ 上記説明から明らかなように、本発明にかかる超微小材
料試験装置によれば、微小荷重下の試料表面の変形をリ
アルタイムで測定する際に、試料に負荷される試験荷重
の測定を積度よく行なうことができるととも、に、試料
の微小部分に対して正確に圧子を押し込むことができる
ようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す図である。 ！・・・荷重装置　　２・・・天秤　　５・・・圧子６
・・・電磁コイル（電磁力発生手段）７・・・鉄心（電
磁力発生手段） １０−一変位検出Ｗ　　　１１−・・圧電部材（伸縮部
材）特許出願人　株式会社島律製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧子を試料表面に押し込むことによって材料の特
   性を決定する超微小材料試験装置であって、圧子に加え
   られる荷重を検出する荷重検出部と圧子との間に、電圧
   の印加により伸縮する部材を設けたことを特徴とする超
   微小材料試験装置。