JPH02268248A - 薄膜引っ張り疲労試験機 - Google Patents
薄膜引っ張り疲労試験機Info
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- JPH02268248A JPH02268248A JP9122389A JP9122389A JPH02268248A JP H02268248 A JPH02268248 A JP H02268248A JP 9122389 A JP9122389 A JP 9122389A JP 9122389 A JP9122389 A JP 9122389A JP H02268248 A JPH02268248 A JP H02268248A
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Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。
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、各種薄膜の機械的な強度を評価する薄膜型の
引っ張り疲労試験機に関する。
引っ張り疲労試験機に関する。
（従来の技術）
近年、フレキシブル磁気ディスク、オーディオ磁気テー
プ、ＶＴＲ磁気テープ装置等が用いられている。これら
の記録媒体には、従来磁性体微粒子を高分子バインダ中
に分散させたものを記録媒体として用いているが、近年
これらの記録密度を１〜２桁程桁上向上る金属薄膜を用
いた記録媒体が開発されてきた。このような薄膜を用い
た記録媒体を、実用化するためには電気的信頼性、化学
的信頼性の他に機械的信頼性の確保が極めて重要である
。特にフレキシブル記録媒体では、媒体回転周期にとも
なう機械的応力を絶えず受けており、これが疲労破壊原
因の１つとなっている。
プ、ＶＴＲ磁気テープ装置等が用いられている。これら
の記録媒体には、従来磁性体微粒子を高分子バインダ中
に分散させたものを記録媒体として用いているが、近年
これらの記録密度を１〜２桁程桁上向上る金属薄膜を用
いた記録媒体が開発されてきた。このような薄膜を用い
た記録媒体を、実用化するためには電気的信頼性、化学
的信頼性の他に機械的信頼性の確保が極めて重要である
。特にフレキシブル記録媒体では、媒体回転周期にとも
なう機械的応力を絶えず受けており、これが疲労破壊原
因の１つとなっている。
従来、このような材料の引っ張り疲労試験機としては、
日本材料試験協会繻［材料試験便覧Ｊ（丸首発行）に記
載されているように偏心円板により試験片に繰り返し引
っ張り圧縮を与える（１）クランク機構式（第７図参照
）、（２）試験片回転式、（３）遠心力式、（４）電磁
式などがあり、機械駆動系を用いた引っ張り型疲労試験
機が広く用いられてきた。
日本材料試験協会繻［材料試験便覧Ｊ（丸首発行）に記
載されているように偏心円板により試験片に繰り返し引
っ張り圧縮を与える（１）クランク機構式（第７図参照
）、（２）試験片回転式、（３）遠心力式、（４）電磁
式などがあり、機械駆動系を用いた引っ張り型疲労試験
機が広く用いられてきた。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、機械駆動系を用いた試験機は鉄鋼材のよ
うなかなり大きな荷重（キログラムオーダー）が必要で
ある場合や、引っ張り周期の長い領域での測定に用いら
れており、薄膜のような微小変位で高周波での測定が必
要なものの測定は考えられていなかった。従って、上述
の従来の試験機では、数百人から数百ｐｍまでの薄膜の
疲労試験を行なうような、グラムオーダの低荷重で且つ
微小変位（数ｐｍから数百￥１ｍオーダ）での引っ張り
力を得ることはできなかった。また、従来の試験機では
高い周波数で駆動することが困難であった。
うなかなり大きな荷重（キログラムオーダー）が必要で
ある場合や、引っ張り周期の長い領域での測定に用いら
れており、薄膜のような微小変位で高周波での測定が必
要なものの測定は考えられていなかった。従って、上述
の従来の試験機では、数百人から数百ｐｍまでの薄膜の
疲労試験を行なうような、グラムオーダの低荷重で且つ
微小変位（数ｐｍから数百￥１ｍオーダ）での引っ張り
力を得ることはできなかった。また、従来の試験機では
高い周波数で駆動することが困難であった。
また、従来の引っ張り疲労試験機では、引っ張り力を検
知するだけで疲労状態の程度を実時間で解析することが
出来なかった。
知するだけで疲労状態の程度を実時間で解析することが
出来なかった。
本発明の目的は、薄膜の疲労試験を行なうのに適した低
過重、微小変位での引っ張り力の得られる薄膜引っ張り
疲労試験機を提供することである。
過重、微小変位での引っ張り力の得られる薄膜引っ張り
疲労試験機を提供することである。
また、引っ張り力から疲労状態を実時間で解析すること
のできる薄膜引っ張り疲労試験機を提供することでもあ
る。
のできる薄膜引っ張り疲労試験機を提供することでもあ
る。
（課題を解決するための手段）
課題を解決する手段として本発明の薄膜疲労試験機及び
その測定方法としては以下の特徴を有する。
その測定方法としては以下の特徴を有する。
（１）薄膜を両端で保持する薄膜保持クランプを有し、
該薄膜の引っ張り荷重の周期に対する印加比率が可変な
引っ張り振動駆動部にピエゾ素子を用い、引っ張り荷重
検出部及び光センサを利用した引っ張り変位測定部及び
これらを保持する支持機構を具備したことを特徴とする
。
該薄膜の引っ張り荷重の周期に対する印加比率が可変な
引っ張り振動駆動部にピエゾ素子を用い、引っ張り荷重
検出部及び光センサを利用した引っ張り変位測定部及び
これらを保持する支持機構を具備したことを特徴とする
。
（２）引っ張り荷重検出部にピエゾ素子もしくはロード
セルを用い、また膜破断検出に薄膜の電気抵抗を検出す
る回路を具備したことを特徴とする。
セルを用い、また膜破断検出に薄膜の電気抵抗を検出す
る回路を具備したことを特徴とする。
（３）薄膜を両端で保持するクランプ、該薄膜に引っ張
り荷重を印加するための引っ張り振動駆動部にピエゾ素
子を用い、引っ張り荷重検出部にピエゾ素子もしくはロ
ードセル、膜破断検出に薄膜の電気抵抗を検出する回路
を、引っ張り変位検出部に光センサ変位系を具備し、さ
らにこれらを保持する支持機構を具備したことを特徴と
する薄膜引っ張り疲労試験機において、引っ張り変位の
アナログ信号及び引っ張り荷重のアナログ信号をＡ／Ｄ
変換する回路を付設されたコンピュータに取り組み、薄
膜の単位引っ張り変位当たりの引っ張り荷重及び薄膜媒
体の抵抗変化率を計算することを特徴とする。
り荷重を印加するための引っ張り振動駆動部にピエゾ素
子を用い、引っ張り荷重検出部にピエゾ素子もしくはロ
ードセル、膜破断検出に薄膜の電気抵抗を検出する回路
を、引っ張り変位検出部に光センサ変位系を具備し、さ
らにこれらを保持する支持機構を具備したことを特徴と
する薄膜引っ張り疲労試験機において、引っ張り変位の
アナログ信号及び引っ張り荷重のアナログ信号をＡ／Ｄ
変換する回路を付設されたコンピュータに取り組み、薄
膜の単位引っ張り変位当たりの引っ張り荷重及び薄膜媒
体の抵抗変化率を計算することを特徴とする。
（作用）
本発明には以下の作用がある。引っ張り振動駆動部にピ
エゾ素子を用いることにより、１）薄膜型の材料の疲労
強度を数ミクロンから数百ミクロンオーダの任意の微小
変位で調節出来る。
エゾ素子を用いることにより、１）薄膜型の材料の疲労
強度を数ミクロンから数百ミクロンオーダの任意の微小
変位で調節出来る。
２）ミクロンオーダの変位で且つグラムオーダで荷重を
調節出来る。
調節出来る。
３）引っ張り加重の周期に対する印加比率（デユティ比
）の変化が可能である。本薄膜引っ張り疲労試験機によ
ればベースフィルムの上に形成された薄膜だけの機械的
強度の疲労状態を解析出来る。
）の変化が可能である。本薄膜引っ張り疲労試験機によ
ればベースフィルムの上に形成された薄膜だけの機械的
強度の疲労状態を解析出来る。
（実施例）
以下に実施例を示し、本発明の詳細な説明する。
（実施例１）
第１図に本発明の一実施例を示した。引っ張り振動駆動
部１にピエゾ素子を用い、引っ張り荷重検出部２にピエ
ゾ素子型の荷重変換器を用い、また引っ張り変位測定部
３に光変位センサ及び膜破断を検出するために薄膜８の
電気抵抗を検出する電気回路４を用いた。引っ張り駆動
部のピエゾ素子は発振電源５により駆動され、引っ張り
振動周波数は、２．５ＫＨｚである。ピエゾ素子の伸縮
は、力伝達治具１２により引っ張り力に変換される。薄
膜８は、薄膜保持クランプ１３によって挟まれ、薄膜の
電気抵抗は電気回路４内の直流電源１４によって電流が
印加され、直流電流計１５を具備している。
部１にピエゾ素子を用い、引っ張り荷重検出部２にピエ
ゾ素子型の荷重変換器を用い、また引っ張り変位測定部
３に光変位センサ及び膜破断を検出するために薄膜８の
電気抵抗を検出する電気回路４を用いた。引っ張り駆動
部のピエゾ素子は発振電源５により駆動され、引っ張り
振動周波数は、２．５ＫＨｚである。ピエゾ素子の伸縮
は、力伝達治具１２により引っ張り力に変換される。薄
膜８は、薄膜保持クランプ１３によって挟まれ、薄膜の
電気抵抗は電気回路４内の直流電源１４によって電流が
印加され、直流電流計１５を具備している。
薄膜サンプル８には、４ミクロン厚のポリエステルフィ
ルムをベースフィルムとしたスパッタＣｏＣｒ垂直記録
媒体（厚さ二〇、３ ミクロン、幅３ｍｍ、長さ４ｃｍ
）を用い、薄膜サンプルの引っ張り調整は微動モータ９
で行ない、微動変位測定部１０で変位を検知した。
ルムをベースフィルムとしたスパッタＣｏＣｒ垂直記録
媒体（厚さ二〇、３ ミクロン、幅３ｍｍ、長さ４ｃｍ
）を用い、薄膜サンプルの引っ張り調整は微動モータ９
で行ない、微動変位測定部１０で変位を検知した。
第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明のピエゾ素
子の引っ張り変位量ΔＹが２００ミクロンと５ミクロン
におけるベースフィルムと薄膜の合計の引っ張り力Ｆを
示す。
子の引っ張り変位量ΔＹが２００ミクロンと５ミクロン
におけるベースフィルムと薄膜の合計の引っ張り力Ｆを
示す。
なお、引っ張り変位の大きさはピエゾ素子の印加電圧で
調節した。
調節した。
第３図は、引っ張り荷重の引っ張り周期に対するデユテ
ィ比を変化させた図である。第３図（ａ）及び（ｂ）は
、それぞれデユティ比が２０％及び６０％である。
ィ比を変化させた図である。第３図（ａ）及び（ｂ）は
、それぞれデユティ比が２０％及び６０％である。
（実施例２）
第４図は、本発明の第２の実施例を示した。引っ張り試
験機には実施例１と同様に引っ張り振動駆動部１にピエ
ゾ素子を用い、引っ張り荷重検出２にピエゾ素子型の荷
重変換器を用い、また引っ張り変位測定部３に光変位セ
ンサ及び膜破断を検出するために薄膜８の電気抵抗を検
出する電気回路４を用いた。引っ張り駆動部のピエゾ素
子は発振電源５により駆動され、引っ張り振動周波数は
、２．５ＫＨｚで、引っ張り荷重の振動周期に対するデ
ユティ比は５０％である。薄膜８は、薄膜保持クランプ
１３によって挟まれ、薄膜の電気抵抗は電気回路４内の
直流電源１４によって電流が印加され、直流電流計１５
及びコンピュータ７によってモニタされた。
験機には実施例１と同様に引っ張り振動駆動部１にピエ
ゾ素子を用い、引っ張り荷重検出２にピエゾ素子型の荷
重変換器を用い、また引っ張り変位測定部３に光変位セ
ンサ及び膜破断を検出するために薄膜８の電気抵抗を検
出する電気回路４を用いた。引っ張り駆動部のピエゾ素
子は発振電源５により駆動され、引っ張り振動周波数は
、２．５ＫＨｚで、引っ張り荷重の振動周期に対するデ
ユティ比は５０％である。薄膜８は、薄膜保持クランプ
１３によって挟まれ、薄膜の電気抵抗は電気回路４内の
直流電源１４によって電流が印加され、直流電流計１５
及びコンピュータ７によってモニタされた。
また、引っ張り変位値及び引っ張り荷重の時間変化出力
は九０変換回路６を通してコンピュータ７に取り込み、
疲労による機械的強度を解析した。
は九０変換回路６を通してコンピュータ７に取り込み、
疲労による機械的強度を解析した。
薄膜サンプル８には、７ミクロンのアラミドフィルムを
ベースフィルムとしたスパッタＣｏＣｒ垂直記録媒体（
厚さ二〇、３ミクロン、幅３ｍｍ、長さ３ｃｍ）を用い
、薄膜サンプルの引っ張り調整は微動モータ９で行い、
微動変位測定部１０で変位を検知した。
ベースフィルムとしたスパッタＣｏＣｒ垂直記録媒体（
厚さ二〇、３ミクロン、幅３ｍｍ、長さ３ｃｍ）を用い
、薄膜サンプルの引っ張り調整は微動モータ９で行い、
微動変位測定部１０で変位を検知した。
第５図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の試験機による測定結
果を示す。第６図は、本試験機のコンピュータ７による
計算の手順のブロック図である。第５図（ａ）では、光
センサによる振動変位量ΔＹ、第５図（ｂ）は薄膜及び
ベースフィルム全体の引っ張り荷重Ｆ、第５図（ｅ）は
計算によってもとめた薄膜だけの引っ張り荷重Ｆ′、第
５図（ｄ）は薄膜を流れる電流工を初期工。で規格化し
た電流値より求めた膜の電気抵抗率比π。（Ｒｏ：初期
抵抗値）を示す。
果を示す。第６図は、本試験機のコンピュータ７による
計算の手順のブロック図である。第５図（ａ）では、光
センサによる振動変位量ΔＹ、第５図（ｂ）は薄膜及び
ベースフィルム全体の引っ張り荷重Ｆ、第５図（ｅ）は
計算によってもとめた薄膜だけの引っ張り荷重Ｆ′、第
５図（ｄ）は薄膜を流れる電流工を初期工。で規格化し
た電流値より求めた膜の電気抵抗率比π。（Ｒｏ：初期
抵抗値）を示す。
図に示されるように薄膜の引っ張り荷重及び膜の電気抵
抗により膜破断時点を求めることが出来る。また、任意
の抵抗変化率を設定することによりコンピュータにより
自動的に引っ張り振動をストップ出来る。
抗により膜破断時点を求めることが出来る。また、任意
の抵抗変化率を設定することによりコンピュータにより
自動的に引っ張り振動をストップ出来る。
（発明の効果）
実施例が示す通り従来の薄膜の疲労試験が困難であった
微小変位及び高周波数の引っ張り振動が可能となり、高
精度で且つ簡易な測定が出来る。
微小変位及び高周波数の引っ張り振動が可能となり、高
精度で且つ簡易な測定が出来る。
第１図は、本発明による薄膜引っ張り疲労試験機の基本
構成図を示す。第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれピ
エゾ素子の引っ張り変位を変えた例を示す図である。第
３図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ引っ張り荷重の引っ
張り周期に対するデユティ比を変えた例を示す図である
。第４図は、本発明の引っ張り試験機の測定方法の実施
例の構成を示す図である。第５図（ａ）〜（ｄ）は試験
機による測定結果を示す図である。 第６図は、本試験機のコンピュータによる計算のフロー
チャートを示す。第７図は従来式の疲労試験機の例を示
す図である。 １・・・引っ張り駆動部ピエゾ素子、２・、・引っ張り
加重検出部、３・・・引っ張り変、位測走部、４・・、
薄膜抵抗検出回路、５３９．ピエゾ素子駆動電源、６・
・・Ａ／Ｄ変換回路、７・・・コンピュータ、８・・・
薄膜サンプル、９・・・薄膜サンプル微動モータ、１０
．・・微動変位測定部、１２・・・力伝達治具、１３・
・・薄膜保持クランプ、１４・・・薄膜への印加電源、
１５・・・薄膜の内の電流の検出電流計。
構成図を示す。第２図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれピ
エゾ素子の引っ張り変位を変えた例を示す図である。第
３図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ引っ張り荷重の引っ
張り周期に対するデユティ比を変えた例を示す図である
。第４図は、本発明の引っ張り試験機の測定方法の実施
例の構成を示す図である。第５図（ａ）〜（ｄ）は試験
機による測定結果を示す図である。 第６図は、本試験機のコンピュータによる計算のフロー
チャートを示す。第７図は従来式の疲労試験機の例を示
す図である。 １・・・引っ張り駆動部ピエゾ素子、２・、・引っ張り
加重検出部、３・・・引っ張り変、位測走部、４・・、
薄膜抵抗検出回路、５３９．ピエゾ素子駆動電源、６・
・・Ａ／Ｄ変換回路、７・・・コンピュータ、８・・・
薄膜サンプル、９・・・薄膜サンプル微動モータ、１０
．・・微動変位測定部、１２・・・力伝達治具、１３・
・・薄膜保持クランプ、１４・・・薄膜への印加電源、
１５・・・薄膜の内の電流の検出電流計。
Claims (3)
- （１）薄膜を両端で保持する薄膜保持クランプを有し、
該薄膜保持クランプの一方に接続し前記薄膜に引っ張り
荷重を印加する振動駆動部にピエゾ素子を用い、前記薄
膜保持クランプの他方に接続した引っ張り荷重検出部と
前記振動駆動部による振動変位量を測定する光センサを
利用した引っ張り変位測定部と、これらを保持する支持
機構を具備したことを特徴とする薄膜引っ張り疲労試験
機。 - （２）引っ張り荷重検出部にピエゾ素子もしくはロード
セルを用い、また膜破断検出として薄膜の電気の電気抵
抗を検出する回路を具備したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の薄膜引っ張り疲労試験機。 - （３）薄膜を両端で保持するクランプ、該薄膜保持クラ
ンプの一方に接続し前記薄膜に引っ張り荷重を印加する
ため引っ張り振動駆動部にピエゾ素子を用い、前記薄膜
保持クランプの他方に接続した引っ張り荷重検出部にピ
エゾ素子もしくはロードセルを用い、膜破断検出に薄膜
の電気抵抗を検出する回路を用い、前記振動駆動部によ
る振動変位量を測定する引っ張り変位検出部に光センサ
変位計を具備し、さらにこれらを保持する支持機構を具
備したことを特徴とする薄膜引っ張り疲労試験機におい
て、前記引っ張り変位検出部から出力される引っ張り変
位のアナログ信号と、前記引っ張り荷重検出部から出力
される引っ張り荷重のアナログ信号とをＡ／Ｄ変換する
回路が付設されたコンピュータに取り込み、薄膜の単位
引っ張り変位当りの引っ張り荷重及び薄膜媒体の抵抗変
化率を計算する手段を設けたことを特徴とする薄膜引っ
張り疲労試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9122389A JPH02268248A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 薄膜引っ張り疲労試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9122389A JPH02268248A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 薄膜引っ張り疲労試験機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02268248A true JPH02268248A (ja) | 1990-11-01 |
Family
ID=14020423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9122389A Pending JPH02268248A (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 薄膜引っ張り疲労試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02268248A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100670234B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2007-01-17 | 한국기계연구원 | 초소형 재료 시험기 |
| KR101006083B1 (ko) * | 2009-04-20 | 2011-01-06 | 이창우 | 박막용 피로 시험기 |
| CN103278386A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-09-04 | 天津大学 | 薄膜材料拉压疲劳动态加载测量系统 |
| CN104034613A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-10 | 天津三英精密仪器有限公司 | 一种用于x射线显微成像的材料振动加载试验系统 |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP9122389A patent/JPH02268248A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100670234B1 (ko) * | 2005-01-17 | 2007-01-17 | 한국기계연구원 | 초소형 재료 시험기 |
| KR101006083B1 (ko) * | 2009-04-20 | 2011-01-06 | 이창우 | 박막용 피로 시험기 |
| CN103278386A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-09-04 | 天津大学 | 薄膜材料拉压疲劳动态加载测量系统 |
| CN104034613A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-09-10 | 天津三英精密仪器有限公司 | 一种用于x射线显微成像的材料振动加载试验系统 |
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