JPH04174341A - 微小材料試験機 - Google Patents
微小材料試験機Info
- Publication number
- JPH04174341A JPH04174341A JP26114490A JP26114490A JPH04174341A JP H04174341 A JPH04174341 A JP H04174341A JP 26114490 A JP26114490 A JP 26114490A JP 26114490 A JP26114490 A JP 26114490A JP H04174341 A JPH04174341 A JP H04174341A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sample
- testing machine
- load
- cooling
- heat conduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- 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、材料の低温域での強度特性を求めるに適した
微小材料試験機に関する。
微小材料試験機に関する。
［従来技術］
例えば該融合炉壁、超伝導ロケット、リニアモータカー
等の材料は、超低温域での特性評価が必要であるが、例
えば微小材料について超低温域で硬度試験を好適に行な
うことができるような試験装置はなかった。
等の材料は、超低温域での特性評価が必要であるが、例
えば微小材料について超低温域で硬度試験を好適に行な
うことができるような試験装置はなかった。
［発明が解決しようとする課題］
低温域下で特性評価試験を行なうには、通常液体窒素（
ＬＮ２ ）等の液化ガスが冷却媒体として使用される。
ＬＮ２ ）等の液化ガスが冷却媒体として使用される。
しかし、ＬＮ２が試料の熱を奪い気化する際に振動が発
生するので、高精度の試験を行なううえで問題がある。
生するので、高精度の試験を行なううえで問題がある。
特に微小荷重負荷を行なう際に、このような振動が発生
すると、負荷荷重以上の大きな負荷を試料に与えること
になるので、荷重設定値に応じた正確な試験を行なうこ
とができないという問題点があった。
すると、負荷荷重以上の大きな負荷を試料に与えること
になるので、荷重設定値に応じた正確な試験を行なうこ
とができないという問題点があった。
そこで本発明は、低温域で材料の強度特性を精度よく求
めることができる微小材料試験機を提供することを目的
とする。
めることができる微小材料試験機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。
採用した。
すなわち、本発明にかかる微小材料試験機は、試料に試
験荷重を負荷する可変形負荷手段と、該負荷手段によっ
て試料表面に変形を生ぜしむる押し込まれる圧子と、該
圧子の変位量を検出する変位検出手段とを備えた微小材
料試験機において、液体窒素等の冷却媒体が供給される
冷却槽を設け、該冷却槽と試料保持部とを熱伝導の良好
な熱伝導帯で接続したことを特徴とする。
験荷重を負荷する可変形負荷手段と、該負荷手段によっ
て試料表面に変形を生ぜしむる押し込まれる圧子と、該
圧子の変位量を検出する変位検出手段とを備えた微小材
料試験機において、液体窒素等の冷却媒体が供給される
冷却槽を設け、該冷却槽と試料保持部とを熱伝導の良好
な熱伝導帯で接続したことを特徴とする。
［作用］
試料を保持する試料保持部と冷却槽とが熱伝導帯によっ
て接続されており、冷却槽に冷却媒体を供給すると、試
料保持部が熱伝導により冷却され、試料も冷却される。
て接続されており、冷却槽に冷却媒体を供給すると、試
料保持部が熱伝導により冷却され、試料も冷却される。
この時、冷却槽で発生する振動は、冷却槽側の熱伝導帯
部分で吸収されるので、試料には伝達されない。
部分で吸収されるので、試料には伝達されない。
［実施例コ
第１図は本発明の１実施例装置の構成を示す図で、この
微小材料試験機１は超微小微小圧縮試験機であり、枠体
２内に光学的測長袋Ｍ３と負荷装置４が設けられており
、試料保持部である試料台６のｘ−Ｙステージ７に設け
られた冷却台８上に載置される試料１０に対して試料の
大きさ測定および圧縮荷重の負荷が行なわれるようにな
っている。試料台６は、試料台上昇モータ１２および試
料台移動モータ１３によって昇降および回転移動が可能
に構成され、この上にＸ−Ｙステージ移動モータ１４に
よってＸ−Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージ７が着脱
自在に取り付けられている。 これら各モータは、それ
ぞれ試料台昇降モータ駆動部１２ｂ、試料台移動モータ
駆動部１３ｂ、Ｘ−Ｙステージ移動モータ駆動部１４ｂ
によって駆動され、各駆動部はＣＰＵ３０からの駆動信
号によって作動する。
微小材料試験機１は超微小微小圧縮試験機であり、枠体
２内に光学的測長袋Ｍ３と負荷装置４が設けられており
、試料保持部である試料台６のｘ−Ｙステージ７に設け
られた冷却台８上に載置される試料１０に対して試料の
大きさ測定および圧縮荷重の負荷が行なわれるようにな
っている。試料台６は、試料台上昇モータ１２および試
料台移動モータ１３によって昇降および回転移動が可能
に構成され、この上にＸ−Ｙステージ移動モータ１４に
よってＸ−Ｙ方向に移動可能なＸ−Ｙステージ７が着脱
自在に取り付けられている。 これら各モータは、それ
ぞれ試料台昇降モータ駆動部１２ｂ、試料台移動モータ
駆動部１３ｂ、Ｘ−Ｙステージ移動モータ駆動部１４ｂ
によって駆動され、各駆動部はＣＰＵ３０からの駆動信
号によって作動する。
Ｘ−Ｙステージ７には、さらに後述する冷却台８が取り
付けられている。試料台６を操作することにより試料の
大きさ測長位置および負荷位置に試料を任意に移動させ
ることができる。光学的測長装置３は、対物レンズ１６
により結像される試料ｌＯの光学的画像をテレビカメラ
１７によって採取し、試料画像を試料の大きさ測定部と
なるＴＶモニタ１８に映し出すように構成されている。
付けられている。試料台６を操作することにより試料の
大きさ測長位置および負荷位置に試料を任意に移動させ
ることができる。光学的測長装置３は、対物レンズ１６
により結像される試料ｌＯの光学的画像をテレビカメラ
１７によって採取し、試料画像を試料の大きさ測定部と
なるＴＶモニタ１８に映し出すように構成されている。
試料画像はビデオテープレコーダ１９で記録される。
負荷装置４は、コイル部４ａと永久磁石４ｂからなり、
コイル部４ａには支持棹２１を介して圧子２２が取り付
けられている。圧子２２には略し字状の変位検出バー２
３が取り付けられ、該変位検出バーの先端部には、差動
トランス式変位検出器２５が設けられている。
コイル部４ａには支持棹２１を介して圧子２２が取り付
けられている。圧子２２には略し字状の変位検出バー２
３が取り付けられ、該変位検出バーの先端部には、差動
トランス式変位検出器２５が設けられている。
負荷装置４のコイル部４ａは負荷電流供給装置２６に接
続されており、ＣＰＵ３０からの指令によって負荷電流
供給装置２６から流す電流の向きと大きさを変え、加圧
圧子２２を上昇、下降させることができるとともに、加
圧圧子によって試料に加える荷重の大きさを任意に変え
ることができる。また、加圧圧子２２の移動量は変位検
出器２５によ）て検出され、変位検出信号は、Ａ／Ｄ変
換器２７を介してＣＰＵ３０に変位情報として送られる
。
続されており、ＣＰＵ３０からの指令によって負荷電流
供給装置２６から流す電流の向きと大きさを変え、加圧
圧子２２を上昇、下降させることができるとともに、加
圧圧子によって試料に加える荷重の大きさを任意に変え
ることができる。また、加圧圧子２２の移動量は変位検
出器２５によ）て検出され、変位検出信号は、Ａ／Ｄ変
換器２７を介してＣＰＵ３０に変位情報として送られる
。
加圧圧子２２によって試料に加えられる荷重は、供給す
る電流量として把握されており、ある荷重下での圧子の
変位を連続して測定することができる。測定された圧縮
荷重と変位データはＲＡＭ３１に記憶されるとともに、
ＣＰＵ３０で演算処理され、測定結果がｌ１０３３を介
してレコーダ３５に記録される。ＣＰＵ３０でのデータ
処理は、ＲＯＭ３２に書き込まれた処理プログラムによ
って行なわれ、試料台の駆動操作等はキーボード３６か
らの指令によって行なわれる。
る電流量として把握されており、ある荷重下での圧子の
変位を連続して測定することができる。測定された圧縮
荷重と変位データはＲＡＭ３１に記憶されるとともに、
ＣＰＵ３０で演算処理され、測定結果がｌ１０３３を介
してレコーダ３５に記録される。ＣＰＵ３０でのデータ
処理は、ＲＯＭ３２に書き込まれた処理プログラムによ
って行なわれ、試料台の駆動操作等はキーボード３６か
らの指令によって行なわれる。
上記のように構成された微小材料試験機１には、モータ
４１の駆動によフて上下動する容器４０が設けられてお
り、試験時にはこの容器４０によって微小材料試験機全
体が外界と遮断される。真空中での試験を行なう場合に
は、容器４０に排気ポンプが接続され、大気中での試験
を行なう場合には乾燥窒素ガスが充填される。
４１の駆動によフて上下動する容器４０が設けられてお
り、試験時にはこの容器４０によって微小材料試験機全
体が外界と遮断される。真空中での試験を行なう場合に
は、容器４０に排気ポンプが接続され、大気中での試験
を行なう場合には乾燥窒素ガスが充填される。
この容器４０によって外界と遮断される微小材料試験機
１本体の近傍には、液体窒素（ＬＮ２）が供給される冷
却槽４２が設けられている。冷却槽４２の槽内には、熱
伝導率のよい材料（例えば銅）で構成された熱伝導帯４
３の一端部が浸漬される。熱伝導体４３の他端部は、上
記冷却台８に接続されている。冷却台８は第２図（ａ）
（ｂ）に示すように、銅ブロック５０で構成され、ブロ
ック表面には、試料取付はブロック５１を摺動設置する
際に横方向のガイドとなるガイドブロック５２．５３お
よび摺動阻止面となる後部ガイドブロック５４が銅板バ
ネ５５．５６を上方に載置した状態でブロック本体に締
結されている。これらブロック５１，５２，５３．５４
も全て鋼材で構成されている。銅板バネ５５．５６は、
銅ブロック５０の前方から試料取付はブロック５１を摺
動させて設置する際に、上方から弾性力を付勢して取付
はブロック５１を押さえ付けて拘束する。試料取付はブ
ロック５１には試料１０が接着される。銅ブロック５０
の側面には、上記したように熱伝導帯４３の他端部が締
結されている。また、銅ブロツク５０内には、ヒータ４
６および温度検出器４７が埋設されており、試料保持部
冷却時の冷却温度を温度検出器４７で検出し、冷却台が
冷却されすぎないようにヒータ４６によって加温するよ
うに構成されている。
１本体の近傍には、液体窒素（ＬＮ２）が供給される冷
却槽４２が設けられている。冷却槽４２の槽内には、熱
伝導率のよい材料（例えば銅）で構成された熱伝導帯４
３の一端部が浸漬される。熱伝導体４３の他端部は、上
記冷却台８に接続されている。冷却台８は第２図（ａ）
（ｂ）に示すように、銅ブロック５０で構成され、ブロ
ック表面には、試料取付はブロック５１を摺動設置する
際に横方向のガイドとなるガイドブロック５２．５３お
よび摺動阻止面となる後部ガイドブロック５４が銅板バ
ネ５５．５６を上方に載置した状態でブロック本体に締
結されている。これらブロック５１，５２，５３．５４
も全て鋼材で構成されている。銅板バネ５５．５６は、
銅ブロック５０の前方から試料取付はブロック５１を摺
動させて設置する際に、上方から弾性力を付勢して取付
はブロック５１を押さえ付けて拘束する。試料取付はブ
ロック５１には試料１０が接着される。銅ブロック５０
の側面には、上記したように熱伝導帯４３の他端部が締
結されている。また、銅ブロツク５０内には、ヒータ４
６および温度検出器４７が埋設されており、試料保持部
冷却時の冷却温度を温度検出器４７で検出し、冷却台が
冷却されすぎないようにヒータ４６によって加温するよ
うに構成されている。
上記のように構成された実施例装置により試験を行なう
場合には、まず、容器４０により微小材料試験機１と外
界を遮断した後、真空排気又は乾燥窒素ガスの充填を行
ない、冷却槽４２にＬＮ。
場合には、まず、容器４０により微小材料試験機１と外
界を遮断した後、真空排気又は乾燥窒素ガスの充填を行
ない、冷却槽４２にＬＮ。
を供給する。冷却ＰＭ４２に浸漬された熱伝導帯４３の
一端部は、ＬＮ２によって冷却され約−１９６℃となる
。熱伝導帯４３は熱伝導によフて全体が冷却され、その
他端部に接続された冷却台８も冷却し、これに接着され
た試料１０も極低温に冷却する。ＬＮ２が気化する際に
生じる振動は冷却槽内の熱伝導部分で吸収されるので、
試料へは伝達されない。冷却台８の温度は温度検出器４
７によって検出され、検出信号が温度制御記録部４５へ
送られる。温度制御記録部４５は、検出信号に応じてＬ
Ｎ２の供給量及びヒータ４６の０Ｎ−ＯＦＦを制御して
試料保持部の温度制御を行なう。制御される。窒素ガス
を充填した大気中での試験の場合には、熱伝導帯４３に
熱シールを施して熱伝導が低下しないようにする。上記
した試料の冷却時の状態や試験時の試料表面の状態は試
料観察用カメラ６０で撮影され、観察用モニタ６１に映
し出される。
一端部は、ＬＮ２によって冷却され約−１９６℃となる
。熱伝導帯４３は熱伝導によフて全体が冷却され、その
他端部に接続された冷却台８も冷却し、これに接着され
た試料１０も極低温に冷却する。ＬＮ２が気化する際に
生じる振動は冷却槽内の熱伝導部分で吸収されるので、
試料へは伝達されない。冷却台８の温度は温度検出器４
７によって検出され、検出信号が温度制御記録部４５へ
送られる。温度制御記録部４５は、検出信号に応じてＬ
Ｎ２の供給量及びヒータ４６の０Ｎ−ＯＦＦを制御して
試料保持部の温度制御を行なう。制御される。窒素ガス
を充填した大気中での試験の場合には、熱伝導帯４３に
熱シールを施して熱伝導が低下しないようにする。上記
した試料の冷却時の状態や試験時の試料表面の状態は試
料観察用カメラ６０で撮影され、観察用モニタ６１に映
し出される。
上記のように冷却され、冷却状態を維持したままの微小
試料に対して微小荷重負荷を行なう際に、試料がＬＮ２
の気化冷却時による振動の影響を受けないので、設定荷
重通りに試験が行なえ、精度よく低温域下での強度特性
評価を行なうことができる。なお、実施例にかかる微小
材料試験機を硬度計や圧縮試験機として使用できること
はいうまでもない。
試料に対して微小荷重負荷を行なう際に、試料がＬＮ２
の気化冷却時による振動の影響を受けないので、設定荷
重通りに試験が行なえ、精度よく低温域下での強度特性
評価を行なうことができる。なお、実施例にかかる微小
材料試験機を硬度計や圧縮試験機として使用できること
はいうまでもない。
［発明の効果］
上記説明から明らかなように、本発明にかかる微小材料
試験機によれば、低温域下での微小試料の強度試験を可
能にし、しかも精度よく測定を行なうことができるよう
になった。
試験機によれば、低温域下での微小試料の強度試験を可
能にし、しかも精度よく測定を行なうことができるよう
になった。
第１図は本発明の実施例の構成を示す図、第２図（ａ）
（ｂ）は冷却台の構成を示す図である。 １−微小材料試験機 ４−負荷装置 ６−試料台 ８−冷却台 １〇−試料４２−・・冷
却槽 ４３・−熱伝導帯特許出願人 株式会社
島津製作所
（ｂ）は冷却台の構成を示す図である。 １−微小材料試験機 ４−負荷装置 ６−試料台 ８−冷却台 １〇−試料４２−・・冷
却槽 ４３・−熱伝導帯特許出願人 株式会社
島津製作所
Claims (1)
- （１）試料に試験荷重を負荷する可変形負荷手段と、該
負荷手段によって試料に変形を与える圧子と、該圧子の
変位量を検出する変位検出手段とを備えた微小材料試験
機において、液体窒素等の冷却媒体が供給される冷却槽
を設け、該冷却槽と試料保持部とを熱伝導の良好な熱伝
導帯で接続したことを特徴とする微小材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2261144A JPH0797074B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-09-28 | 微小材料試験機 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20426190 | 1990-07-31 | ||
| JP2-204261 | 1990-07-31 | ||
| JP2261144A JPH0797074B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-09-28 | 微小材料試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04174341A true JPH04174341A (ja) | 1992-06-22 |
| JPH0797074B2 JPH0797074B2 (ja) | 1995-10-18 |
Family
ID=26514372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2261144A Expired - Lifetime JPH0797074B2 (ja) | 1990-07-31 | 1990-09-28 | 微小材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0797074B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075512A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 試料冷却装置、硬さ試験機および硬さ試験方法 |
| JP2012194141A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 試料冷却装置、硬さ試験機及び硬さ試験方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154138A (ja) * | 1984-01-24 | 1985-08-13 | Science & Tech Agency | 極低温材料試験装置 |
-
1990
- 1990-09-28 JP JP2261144A patent/JPH0797074B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60154138A (ja) * | 1984-01-24 | 1985-08-13 | Science & Tech Agency | 極低温材料試験装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011075512A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 試料冷却装置、硬さ試験機および硬さ試験方法 |
| JP2012194141A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-11 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | 試料冷却装置、硬さ試験機及び硬さ試験方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0797074B2 (ja) | 1995-10-18 |
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