JPH0626841Y2 - 薄膜の強度測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は物体の表面に形成した薄膜の強度を測定する装
置に関する。

「従来の技術」 最近はあらゆる物体の表面にコーテイング加工が施され
て薄膜で覆われているが、この薄膜の強度は、例えば引
掻測定機や表面性測定機などによって測定している。し
かし、これらの測定機は薄膜の表面に測定子を接触して
移動させると、薄膜を貫通して物体表面（ベース面）を
引掻くまで繰り返し測定しなければないなかった。

「考案が解決しようとする課題」 前記したように従来の測定機は、移動する測定子が薄膜
に引掻傷を付けたり貫通する迄を、段階的に分銅を乗せ
かえて垂直荷重を変えながら測定しなければならないた
め測定時間が長くなってしまった。また、測定するため
の垂直荷重は連続的でなく、段階的であるため重錘を乗
せかえる間の特性変化を捕らえることができなかった。
さらに、測定子が薄膜上を移動することにより薄膜の強
度を測定するため、該測定子が薄膜を貫通したあと物体
の表面（ベース面）に引掻傷を付けるまで測定し続けて
しまい、ベース面の抵抗力をも含んでしまう結果、測定
値に誤差が生じてしまうという欠点を有していた。

本考案は薄膜の強度を分銅を乗せかえることなく連続加
重しながら測定することを目的とするものである 「課題を解決するたの手段」 本考案は、本体の上面に上下動可能に装着させた座部に
基板を取付け、この基板に左右動可能に取付けた可動体
の上面に設けた支持部に作動杆を駆動可能に水平に取付
け、作動杆の先端には上部に重錘載置用の受皿を具えた
測定子を上下動可能に取付け、この作動杆の後部に連結
させたアーム上には連続加重用の分銅を転動可能に載置
し、且つ、この分銅を上下動可能に掛止する分銅受体を
第１モータにより左右動可能に前記可動体上に取付け、
前記測定子の下端が接する試料片設置用の試料台を前記
第１モータと同期して進退動または回動させる第２モー
タを本体内に装着し、この測定子が薄膜を形成した試料
片に接しながら移動して引掻傷の開始点における抵抗値
の変化を作動杆に内蔵した測定子と連動するストレイン
ゲージにより測定する構成を、上記課題を解決するとめ
の手段とするものである。

「作用」 薄膜からなる試料片の表面に接しながら移動する測定子
の下端に加わる垂直加重を連続的に変えることができる
ため、分銅を乗せかえることなく薄膜の強度を測定する
ことができ、検出抵抗値の急激な変化により膜に引掻傷
が生じ始める点を、ストレインゲージによって感知して
測定し、この薄膜の強度をその時の垂直荷重で表示でき
るようにしたものである。

「実施例」 本考案の実施例を図面により説明すると、第１図におい
て、本体１の四隅下部に夫々上下動可能に脚部１′を装
着し、この本体１の上部に上下動可能に取付けた座部２
上に基板３を水平に取付けてある。基板３には可動体４
を左右動可能に取付け、又、基板３の前側には水平に架
設させた螺子棒５を、可動体４の前部に突設させた螺合
部６に螺通し、この螺子棒５の一端に直角方向に取付け
たハンドル８を手動で回動させることにより該可動体４
を左右動させることができる。

この可動体４上に樹立させた支持部１０に、作動杆１１
の後部をピボット式に水平に枢着し、該動作杆１１の先
端には上部に重錘載置用の受皿１２を具えた測定子１３
を上下動可能に取付けてある。この作動杆１１の内部に
は測定子と連動するストレインゲージ（荷重変位変換
器）２０を装着し、該作動杆１１の後部に連結させたア
ーム１４上に、連続加重発生用の分銅１５を転動可能に
載置し、分銅１５を上下動可能に掛止させた分銅受体１
６を、第１モータによってに左右動可能に前記可動体４
上に取付けてある。この分銅受体１６の上部には上下方
向に設けた凹入部内に分銅１５を収容し、アーム１４の
後端が上下動した場合に分銅１５は該アーム１４に接し
た状態で上下動することができる。

１７は本体１上に載置させた試料台で、作動杆１１の長
手方向と直角方向に進退動可能に本体１の一側上面に装
着してある。この試料台１７は水平方向に進退動させた
り回転させてもよく、又、円筒（図示せず）を回転する
ように取付けることも可能である。１８は試料台１７上
に取付ける測定用の試料片である。

第２図に示す１９は、作動杆１１を第１図の支持部１０
に揺動可能に水平方向に枢支するピボット軸である。第
３図に示す２０は公知のストレインゲージで、作動杆１
１の内部に収容してある。第４図に示す２１はストレイ
ンゲージによって測定した測定値を増幅させる増幅回
路、２２は増幅回路２１で増幅させた測定値を記録する
記録回路、２４は電源および制御回路、２５はスイッ
チ、２６は可動体４上に左右動可能に取付けた分銅受体
１６を左右動させる第１モータ、２７は本体１に内蔵さ
せた第２モータで、前記分銅受体１６の左右動と同期さ
せて試料台１７を前後動させるものである。

本実施例の作用について以下に説明する。

まず、座部２を上下動させて作動杆１１を適当な高さに
調整し、第４図に示す第１モータ２６を回転させて分銅
受体１６を可動体４の左端方向（試料台１７から離れる
方向）に移動して、アーム１４上に載置している分銅１
５を該アームの後端に移動し、他方、第２モータ２７を
回転させて試料台１７を後退させる。

次に、測定子１３の上部に設けた受皿１２上に重錘（図
示せず）を載置し、ピボット軸１９を支点に後部にアー
ム１４を有した作動杆１１の前後方向のバランスを調節
し、測定子１３の下端が試料台１７上に取付けた試料片
１８上に接するように調整する。

物体の表面（ベース面）にコーティング加工することに
よって形成した薄膜の強度を測定するには、第４図に示
すスイッチ２５をＯＮにし、第１図に示した試料台１７
を前進させる第２モータ２７と、分銅受体１６を前記測
定子側に移動させる第１モータ２６とを同期回転させ
て、試料台１７を一定速度で前進させながら分銅受体１
６を右方向に移動させる。この作動杆１１は測定当初は
前後のバランスを調整してあるため、測定子１３に加わ
る垂直加重は小さく、その結果、測定子１３の下端は第
５図左図に示すように試料片１８の膜面上を移動する。

アーム１４上に載置した分銅１５が右方向に移動（前
進）すると、このアーム１４の後端に加わる垂直加重は
順次軽減するが、それに比例して作動杆１１の先端の測
定子１３に加わる垂直加重は増加する。該測定子１３の
下端は、第６図において、測定開始点（摩擦の開始点）
ａから試料片１８である薄膜の表面を移動して時間が経
過すると、分銅１５がアーム１４上を前進して該測定子
１３に加わる垂直加重が比例的に増加することにより膜
面に食い込み、摩擦抵抗と垂直荷重の増加が比例関係に
ある摩擦領域から該比例関係が崩れて測定子１３に生じ
た抵抗値の急激な変化によって引掻傷の開始点ｂを形成
する。この測定子１３の下端が第５図右図に示すように
試料片１８の膜面に食込部１８ａを形成し始める点を、
第６図にｂで示している。

さらに、時間が経過して測定子１３の下端が試料片１８
を貫通してベース面に傷を付始める点ｃに達すると、該
測定値の振巾が大きくなり、ついで測定終了点ｄに達す
るもので、この変化点ｂ、ｃを作動杆１１の内部に装着
して測定子に連動したストレインゲージ２０によって感
知する。このストレインゲージで感知した信号を増幅回
路（ダイナミックストレインアンプ）２１で増幅させて
測定値として表示し、記録回路２２に入力して必要に応
じて記録するものであり、測定開始点ａから抵抗値が変
化する引掻傷の開始点ｂや、膜貫通点ｃにおける抵抗値
およびそれに対応する垂直荷重（ｇ）を表示することが
できる。

この場合、第６図はサンプルの試験例を示したもので、
引掻針（測定子）を使用して試験片１８である磁性材に
対して０〜５０ｇまで連続的に垂直加重をくわえながら
該試験片を移動させるもので、Ｘ軸に垂直荷重（ｇ）、
Ｙ軸に引掻抵抗力（ｇｆ．）を示している。

第６図において、ａは測定子（引掻針）が試験片である
磁性材の表面を移動して測定を開始する点（摩擦開始
点）を表し、ｂは磁性材に引掻傷が付始めた点を表す。
この場合、膜の表面に引掻傷が生じたか否かを抵抗値の
急激な変化により感知して測定するため、該試験片の膜
厚に関係なく同じ測定値を得ることができる。また、ｃ
は膜貫通点（引掻傷の終了点）を示し、ｄは測定の終了
点を示したものである。そして、膜に引掻傷が付き始め
た点における垂直荷重は、該膜の強度に対応しているか
ら薄膜の強度をその時の垂直荷重（ｇ）で表示すること
ができる。

「考案の効果」 本考案は、試料片上を移動する測定子によって引掻傷を
生じたり、膜を貫通した変化点を感知し、従来は試験片
に数十本の引掻傷を付けて測定する必要があったため、
その測定がなかなか困難であったが、本考案は一回の測
定で能率的に薄膜の強度を測定することができ、且つ、
薄膜の強度を測定子に加わる垂直荷重で表現することが
できるので、得られた測定値にはベース面からの抵抗力
を含まず、正確な測定値を得ることができる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は全体の斜
視図、第２図は測定子を省略した作動杆の平面図、第３
図は測定子を装着した作動杆の縦断面図、第４図は本考
案にかかる装置の回路図、第５図は測定子が膜面上を移
動して摩擦状態と引掻状態を示した断面図、第６図は膜
面上を移動する測定子が摩擦から引掻傷の付始めと膜貫
通終了までの一連の変化を示した説明図である。 １……本体、２……座部、３……基板、４……可動体、
１０……支持部、１１……作動杆、１２……受皿、１３
……測定子、１４……アーム、１５……分銅、１６……
分銅受体、１７……試料台、１８……試料片、２０……
ストレインゲージ、２６……第１モータ、２７……第２
モータ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】本体の上面に上下動可能に装着させた座部
   に基板を取付け、この基板に左右動可能に取付けた可動
   体の上面に設けた支持部に作動杆を枢動可能に水平に取
   付け、作動杆の先端には上部に重錘載置用の受皿を具え
   た測定子を上下動可能に取付け、この作動杆の後部に連
   結させたアーム上には連続加重用の分銅を転動可能に載
   置し、且つ、この分銅を上下動可能に掛止する分銅受体
   を第１モータにより左右動可能に前記可動体上に取付
   け、前記測定子の下端が接する試料片設置用の試料台を
   前記第１モータと同期して後退動または回動させる第２
   モータを本体内に装着し、この測定子が薄膜を形成した
   試料片に接しながら移動して引掻傷の開始点における抵
   抗値の変化を作動杆に内蔵した測定子と連動するストレ
   インゲージにより測定することを特徴とする薄膜の強度
   測定装置。