JPH0781968B2 - 熱機械的分析装置 - Google Patents
熱機械的分析装置Info
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- JPH0781968B2 JPH0781968B2 JP61031035A JP3103586A JPH0781968B2 JP H0781968 B2 JPH0781968 B2 JP H0781968B2 JP 61031035 A JP61031035 A JP 61031035A JP 3103586 A JP3103586 A JP 3103586A JP H0781968 B2 JPH0781968 B2 JP H0781968B2
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Links
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/16—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal coefficient of expansion
-
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- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
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- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、温度変化にさらされる試料の物理的応答を測
定する装置に関する。
定する装置に関する。
［従来の技術］ 米国特許第3589167号明細書には、熱機械的分析装置が
開示されている。この装置は探針の変位範囲にわたって
試料材料と実質的に無重量で接触するように懸吊した探
針アセンブリを備えている。この実質的に無重量の接触
は流体容器および流体中に沈められかつ探針と連結され
たフロートにより達成される。フロートの浮力を丁度相
殺するため重錘が探針アセンブリへ手で加えられる。被
検試料の高さの変化とともに実質的に無重量の探針は応
答して上下に動く。
開示されている。この装置は探針の変位範囲にわたって
試料材料と実質的に無重量で接触するように懸吊した探
針アセンブリを備えている。この実質的に無重量の接触
は流体容器および流体中に沈められかつ探針と連結され
たフロートにより達成される。フロートの浮力を丁度相
殺するため重錘が探針アセンブリへ手で加えられる。被
検試料の高さの変化とともに実質的に無重量の探針は応
答して上下に動く。
引用した公知装置の探針アセンブリの垂直運動は、常用
の線形可変差動変圧器（LVDT）により感知される。LVDT
の磁性コアは、探針を支持する非磁性ロッドに固定され
ている。この公知装置においては、測定を開始する前に
ゼロ点に調節するようにLVDTコイルアセンブリを動かす
ためラックおよびピニオンが設けられている。探針を支
持するロッド部材は、１組のローラベアリングを貫通す
る。全アセンブリは１組の離れた支持点でフレームから
懸吊される。
の線形可変差動変圧器（LVDT）により感知される。LVDT
の磁性コアは、探針を支持する非磁性ロッドに固定され
ている。この公知装置においては、測定を開始する前に
ゼロ点に調節するようにLVDTコイルアセンブリを動かす
ためラックおよびピニオンが設けられている。探針を支
持するロッド部材は、１組のローラベアリングを貫通す
る。全アセンブリは１組の離れた支持点でフレームから
懸吊される。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、公知装置より使用が簡単であり、かつ
正確な装置を提供するすることである。もう１つの目的
は、分析中に重錘の使用を必要としない装置を提供する
ことである。もう１つの目的は、ゼロ点調節目的でLVDT
を機械的に調節することを必要としない装置を提供する
ことである。もう１つの目的は、ベアリングを除去する
ことにより摩擦を低下した装置を提供することである。
もう１つの目的は２点支持から発生する潜在的摩擦およ
び誤整列問題を排除した装置を提供することである。
正確な装置を提供するすることである。もう１つの目的
は、分析中に重錘の使用を必要としない装置を提供する
ことである。もう１つの目的は、ゼロ点調節目的でLVDT
を機械的に調節することを必要としない装置を提供する
ことである。もう１つの目的は、ベアリングを除去する
ことにより摩擦を低下した装置を提供することである。
もう１つの目的は２点支持から発生する潜在的摩擦およ
び誤整列問題を排除した装置を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題は、特許請求の範囲第１項、第２項および第８
項記載の装置により解決される。
項記載の装置により解決される。
要約すれば、前記課題は、プログラム可能の温度環境に
試料を位置決めするための支持装置と、試料表面に接し
て位置決めしうる垂直に可動の探針と、試料に対する探
針の重量の作用を実質的に相殺するために探針を支持す
る手段と、試料の物理的性質の変化に応答する探針の運
動を監視する手段とを有する熱機械的分析装置におい
て、本発明により、重量相殺手段がリニアモータである
ことにより解決される。このリニアモータは、前記探針
の上にかつ該探針に対してほぼ同軸に取付けられたほぼ
円筒状のマグネットアセンブリよりなる。該リニヤモー
タは、また前記マグネットアセンブリと同軸の直線的
に、垂直に可動の電機子を有し、該電機子はそれ自体に
垂直の軸方向力をおよぼすためマグネットアセンブリの
磁界とともに作用する磁界を発生するように励起しうる
コイルを有する。さらに、コイルを電流により制御可能
に励起する手段が設けられている。
試料を位置決めするための支持装置と、試料表面に接し
て位置決めしうる垂直に可動の探針と、試料に対する探
針の重量の作用を実質的に相殺するために探針を支持す
る手段と、試料の物理的性質の変化に応答する探針の運
動を監視する手段とを有する熱機械的分析装置におい
て、本発明により、重量相殺手段がリニアモータである
ことにより解決される。このリニアモータは、前記探針
の上にかつ該探針に対してほぼ同軸に取付けられたほぼ
円筒状のマグネットアセンブリよりなる。該リニヤモー
タは、また前記マグネットアセンブリと同軸の直線的
に、垂直に可動の電機子を有し、該電機子はそれ自体に
垂直の軸方向力をおよぼすためマグネットアセンブリの
磁界とともに作用する磁界を発生するように励起しうる
コイルを有する。さらに、コイルを電流により制御可能
に励起する手段が設けられている。
［実施例］ 次に図示の実施例につき本発明を詳細に説明する。
第２図に示す本発明の装置はスタンド10を有し、このス
タンドに炉および熱交換器アセンブリ12が配置されてい
る。このアセンブリは前記に引用した従来技術の特許に
類似し、電気的加熱炉14を有する。このアセンブリは液
体チッ素によって冷却し、炉によって加熱することがで
きる。このようにアセンブリ12は−180℃から1000℃の
温度範囲にわたってプログラムすることができる。
タンドに炉および熱交換器アセンブリ12が配置されてい
る。このアセンブリは前記に引用した従来技術の特許に
類似し、電気的加熱炉14を有する。このアセンブリは液
体チッ素によって冷却し、炉によって加熱することがで
きる。このようにアセンブリ12は−180℃から1000℃の
温度範囲にわたってプログラムすることができる。
炉−熱交換器アセンブリ12の上にハウジング16が懸架さ
れ、該ハウジングから石英管18が下向きに突出してい
る。アセンブリ12は石英管18を収容する破線で示す位置
へ上昇させることができる。この構成に関しては引用し
た従来技術の特許と同様なので詳細には説明しない。
れ、該ハウジングから石英管18が下向きに突出してい
る。アセンブリ12は石英管18を収容する破線で示す位置
へ上昇させることができる。この構成に関しては引用し
た従来技術の特許と同様なので詳細には説明しない。
スタンド10に、第４図からもっとも明らかなようにブラ
ケット20が支持されている。ブラケット20は中心孔22を
有し、ここにマウントリング24がねじ（図示されていな
い）により位置決めされている。マウントリング24から
孔22を貫通して、円筒26が下向きに延びており、この円
筒はその側壁に多数の切込み28を有し、その下端の半径
方向外側に離れた３つのマウント突起30を支持する。マ
ウントリング24の上面は傾斜した円形リング座32を有す
る。リング座32の表面は理想的には球面の一部である
が、実際にはこれは円錐面でよい。リング座32に矩形断
面の支持リング34の下側外縁が接する。支持リング34は
円筒形マグネットアセンブリ36の底部に取付けられてい
る。４つの調節ねじ38がマウントリング24へねじ込ま
れ、そのヘッドの傾斜面で支持リング34の上縁に接す
る。
ケット20が支持されている。ブラケット20は中心孔22を
有し、ここにマウントリング24がねじ（図示されていな
い）により位置決めされている。マウントリング24から
孔22を貫通して、円筒26が下向きに延びており、この円
筒はその側壁に多数の切込み28を有し、その下端の半径
方向外側に離れた３つのマウント突起30を支持する。マ
ウントリング24の上面は傾斜した円形リング座32を有す
る。リング座32の表面は理想的には球面の一部である
が、実際にはこれは円錐面でよい。リング座32に矩形断
面の支持リング34の下側外縁が接する。支持リング34は
円筒形マグネットアセンブリ36の底部に取付けられてい
る。４つの調節ねじ38がマウントリング24へねじ込ま
れ、そのヘッドの傾斜面で支持リング34の上縁に接す
る。
マウント突起30を貫通して延びるねじ40により、円筒形
アルミニウムハウジング42が円筒26の下端にかつそれと
同軸に固定されている。該ハウジング42は中心孔44を有
し、その中に常用の線形可変差動変圧器（LVDT）46が支
持されている。ハウジング42は１対の細長いウエルを有
し、これらはそれぞれの長手軸線がハウジング軸線と同
平面にかつハウジング軸線の直径方向反対側にあるよう
に配置され、それぞれカートリッジヒータ48を収容す
る。温度はハウジング42の側面に支持された50によって
制御される。
アルミニウムハウジング42が円筒26の下端にかつそれと
同軸に固定されている。該ハウジング42は中心孔44を有
し、その中に常用の線形可変差動変圧器（LVDT）46が支
持されている。ハウジング42は１対の細長いウエルを有
し、これらはそれぞれの長手軸線がハウジング軸線と同
平面にかつハウジング軸線の直径方向反対側にあるよう
に配置され、それぞれカートリッジヒータ48を収容す
る。温度はハウジング42の側面に支持された50によって
制御される。
ハウジング42の底部にかつそれと同軸にほぼ円筒形の室
52に形成されている。第５図に示されているように、側
壁54は円周の広がりにおいて180゜を越える大部分の円
筒壁部分54aと、その直径方向反対側の小さい円筒壁部
分54bを含む。両者の円筒壁部分54aと54bの接近した端
部の中間で、側壁54は、１対の平行に、弦様に延びる平
坦な壁部分56aおよび56bとともに形成されかつそれらに
より完成されおり、上記壁部分は同軸に配向された支持
孔を有し、該孔内に切欠き60を有する中空円筒形のラッ
チピン58が支持されている。ラッチピン58は１端で拡大
したヘッド62により、他端でＬ字形作動レバー64によっ
て保持されている。円筒壁部分54aからボス66が内側へ
突出し、このボスは掃去ガス供給導管70の端部と通ずる
ポート68を有する。
52に形成されている。第５図に示されているように、側
壁54は円周の広がりにおいて180゜を越える大部分の円
筒壁部分54aと、その直径方向反対側の小さい円筒壁部
分54bを含む。両者の円筒壁部分54aと54bの接近した端
部の中間で、側壁54は、１対の平行に、弦様に延びる平
坦な壁部分56aおよび56bとともに形成されかつそれらに
より完成されおり、上記壁部分は同軸に配向された支持
孔を有し、該孔内に切欠き60を有する中空円筒形のラッ
チピン58が支持されている。ラッチピン58は１端で拡大
したヘッド62により、他端でＬ字形作動レバー64によっ
て保持されている。円筒壁部分54aからボス66が内側へ
突出し、このボスは掃去ガス供給導管70の端部と通ずる
ポート68を有する。
室52から外ねじを有するスタッド74および内ねじを有す
るクランプ76からなるチャック72が同軸に懸吊されてい
る。これらの部材はいっしょになって常用法で石英管18
のテーパを有する上端を保持する。この管は前記引用特
許に開示されるものと同様であり、その下端に１組の整
列した孔80および試料支持表面82を有する。
るクランプ76からなるチャック72が同軸に懸吊されてい
る。これらの部材はいっしょになって常用法で石英管18
のテーパを有する上端を保持する。この管は前記引用特
許に開示されるものと同様であり、その下端に１組の整
列した孔80および試料支持表面82を有する。
装置の上端へ戻って、マグネットアセンブリ36はリニヤ
モータの１要素からなる。このモータは外側の鉄シリン
ダ84および同軸の内側鉄シリンダ86を有し、これらはそ
の上端で透磁性の板88によって結合されている。外側シ
リンダ84と内側シリンダ86の間の空間は、シリンダ84,8
6がマグネットアセンブリの反対極を示すように分極し
た３つのセラミック永久磁石90によって占められる。
モータの１要素からなる。このモータは外側の鉄シリン
ダ84および同軸の内側鉄シリンダ86を有し、これらはそ
の上端で透磁性の板88によって結合されている。外側シ
リンダ84と内側シリンダ86の間の空間は、シリンダ84,8
6がマグネットアセンブリの反対極を示すように分極し
た３つのセラミック永久磁石90によって占められる。
永久磁石90と内側シリンダ86の間に残る空隙は空隙内に
は、該空隙内を軸方向で移動可能である円筒形アルミニ
ウム電機子92が配置されている。電機子92はその上端に
数巻の線からなるコイル94を支持し、コイルは非常に細
いリード線96によって外側ターミナルに接続されてい
る。電機子92の下端は非磁性作動ロッド98に固定されて
いる。ロッド98の上端は小さい重錘皿100を支持する。
は、該空隙内を軸方向で移動可能である円筒形アルミニ
ウム電機子92が配置されている。電機子92はその上端に
数巻の線からなるコイル94を支持し、コイルは非常に細
いリード線96によって外側ターミナルに接続されてい
る。電機子92の下端は非磁性作動ロッド98に固定されて
いる。ロッド98の上端は小さい重錘皿100を支持する。
ハウジング42の両端でロッド98はそれぞれテフロンＯ−
リング106を支持する支持アセンブリ102,104を貫通す
る。Ｏ−リング106の内径は作動ロッド98よりごく僅か
に大きいので、ロッド98が正確に垂直であれば実質的に
摩擦なしである。
リング106を支持する支持アセンブリ102,104を貫通す
る。Ｏ−リング106の内径は作動ロッド98よりごく僅か
に大きいので、ロッド98が正確に垂直であれば実質的に
摩擦なしである。
LVDT46内にあるロッド98の部分は、第７図に示すよう
に、直径の細い部分108を有する。この部分にLVDTの管
状磁性コア110が支持されている。コア110はたとえばエ
ポキシ112によりロッド98に１端のみで固定される。こ
の方式で、コア110とロッド98は相互の応力を発生する
ことなく温度変化および磁気歪効果に応じて自由に膨張
および収縮する。
に、直径の細い部分108を有する。この部分にLVDTの管
状磁性コア110が支持されている。コア110はたとえばエ
ポキシ112によりロッド98に１端のみで固定される。こ
の方式で、コア110とロッド98は相互の応力を発生する
ことなく温度変化および磁気歪効果に応じて自由に膨張
および収縮する。
ロッド98の下端は探針支持部材114を支持する。部材114
はスタッド74の内径以内でちょうど嵌合するサイズの上
部肩116を有する。第５図からもっとも明らかなよう
に、支持部材114は、室52の側壁56の平行壁部分56a,56b
の間を延びるピン118を支持する。探針支持部材114の下
端は、該装置に採用しうる石英探針122のそれぞれの端
部に固定された金属ねじスタッド120を収容するため穿
孔およびタッピングされている。
はスタッド74の内径以内でちょうど嵌合するサイズの上
部肩116を有する。第５図からもっとも明らかなよう
に、支持部材114は、室52の側壁56の平行壁部分56a,56b
の間を延びるピン118を支持する。探針支持部材114の下
端は、該装置に採用しうる石英探針122のそれぞれの端
部に固定された金属ねじスタッド120を収容するため穿
孔およびタッピングされている。
リニアモータ制御系は第１図に示されている。電圧制御
される高インピーダンス電源124がリニアモータ126に電
流を供給する。制御電圧は図示のように通常閉じた接点
（NC）および通常開いた接点（NO）を有する２位置スイ
ッチ128を介して電源124へ印加される。スイッチ128は
フリップフロップ130によって制御される。
される高インピーダンス電源124がリニアモータ126に電
流を供給する。制御電圧は図示のように通常閉じた接点
（NC）および通常開いた接点（NO）を有する２位置スイ
ッチ128を介して電源124へ印加される。スイッチ128は
フリップフロップ130によって制御される。
使用者が試料を試料支持表面82と探針122の下端の間へ
挿入する場合、探針を上昇するために“アップ”コマン
ドを発するためにスイッチを閉じる。それによってフリ
ップフロップ130が動作して通常開いた接点を閉じるよ
うにスイッチ128を動かす。モータ126の力の出力は探針
重量および皿100に配置される較正重量に算術的に加算
される。合成力（ΔＦ）は“探針”で示す機械系の伝達
関数によって影響される。伝達関数は粘性摩擦係数Ｄお
よび質量Ｍによって決定される。伝達関数中の1/S項
は、系内に復原力（またはばね定数）がないので、積分
を表わす。
挿入する場合、探針を上昇するために“アップ”コマン
ドを発するためにスイッチを閉じる。それによってフリ
ップフロップ130が動作して通常開いた接点を閉じるよ
うにスイッチ128を動かす。モータ126の力の出力は探針
重量および皿100に配置される較正重量に算術的に加算
される。合成力（ΔＦ）は“探針”で示す機械系の伝達
関数によって影響される。伝達関数は粘性摩擦係数Ｄお
よび質量Ｍによって決定される。伝達関数中の1/S項
は、系内に復原力（またはばね定数）がないので、積分
を表わす。
シャフトymの位置は、電圧Vmを発生するLVDT46によって
検出される。この電圧は設定点電圧Vsと比較され、エラ
ー信号電圧ΔＶは増幅器132によって増幅され、リニア
モータを制御し、これでループが閉じる。リニアモータ
126の出力はVs電圧発生器134に応答して探針122を上昇
するために必要な力となる。系がこの閉ループモードに
ある間に、入力電圧VMOがサンプリングされ、メモリー
に記憶される。
検出される。この電圧は設定点電圧Vsと比較され、エラ
ー信号電圧ΔＶは増幅器132によって増幅され、リニア
モータを制御し、これでループが閉じる。リニアモータ
126の出力はVs電圧発生器134に応答して探針122を上昇
するために必要な力となる。系がこの閉ループモードに
ある間に、入力電圧VMOがサンプリングされ、メモリー
に記憶される。
位置インプット電圧Vsは、使用者に試料を調節または置
替えることを可能にする約3cmの探針移動に相当する値
に達するまで上昇を続ける。次に“ダウン”コマンドが
与えられる。Vsは減少し始め、探針は降下する。探針が
試料に接触すると、増幅したエラー信号電圧KAΔＶは非
常に急速に降下し始める。この電圧が探針重量より僅か
に小さい荷重に相当する所定電圧と比較器136で比較し
て等しくなると、フリップフロップ130はスイッチ128を
その通常閉じた位置へ戻す。そこでモータは、先に測定
および記憶したVMO信号に等しいVMA入力信号により制御
される。このように探針は無視しうる力で試料に接し、
次に試料のすべての寸法変化を追跡する。上記説明にお
いて“VMO"および“VMA"は、それぞれ開ループモードお
よび閉ループモードにおいて印加される電圧を示すため
に使用した任意の用語である。
替えることを可能にする約3cmの探針移動に相当する値
に達するまで上昇を続ける。次に“ダウン”コマンドが
与えられる。Vsは減少し始め、探針は降下する。探針が
試料に接触すると、増幅したエラー信号電圧KAΔＶは非
常に急速に降下し始める。この電圧が探針重量より僅か
に小さい荷重に相当する所定電圧と比較器136で比較し
て等しくなると、フリップフロップ130はスイッチ128を
その通常閉じた位置へ戻す。そこでモータは、先に測定
および記憶したVMO信号に等しいVMA入力信号により制御
される。このように探針は無視しうる力で試料に接し、
次に試料のすべての寸法変化を追跡する。上記説明にお
いて“VMO"および“VMA"は、それぞれ開ループモードお
よび閉ループモードにおいて印加される電圧を示すため
に使用した任意の用語である。
本発明の装置は、前記のほかに多数の重要な特徴を有す
る。たとえばマウント寸法の変化の効果を含まない精度
の高い測定を達成するため、全アセンブリはブラケット
20の１点から懸吊されている。すなわち、第１図におい
て、前記の傾斜した円形リング座32が理論的に該１点と
みなされる。
る。たとえばマウント寸法の変化の効果を含まない精度
の高い測定を達成するため、全アセンブリはブラケット
20の１点から懸吊されている。すなわち、第１図におい
て、前記の傾斜した円形リング座32が理論的に該１点と
みなされる。
力測定に対するエラーの原因となりうるシャフトの摩擦
は前記テフロンリングの使用により実質的に排除され
る。マグネットアセンブリ36内の非対称によって生ずる
すべての横方向の残留力も磁軸とロッド98の間の角度を
故意に変化することによってゼロにすることができる。
これは調節ねじ38を回し、支持リング34とリング座32の
間の関係を少し変えることによって達成される。
は前記テフロンリングの使用により実質的に排除され
る。マグネットアセンブリ36内の非対称によって生ずる
すべての横方向の残留力も磁軸とロッド98の間の角度を
故意に変化することによってゼロにすることができる。
これは調節ねじ38を回し、支持リング34とリング座32の
間の関係を少し変えることによって達成される。
リニアモータにより発生する力はコイル94の電流および
磁界の強さに比例する。コイル94を励起するため高イン
ピーダンス定電流源を使用することにより、コイルの発
熱に対する補正が不必要である。すなわち、インピーダ
ンスがすでに高ければ、温度変化に基づくインピーダン
スにおける変化は無視できる。コイルを巻いたアルミニ
ウム電機子92は短絡した巻線として作用する。該コイル
自体はもちろん閉ループである。それによって系が前記
閉ループ上昇モードにある場合、電磁的緩衝が提供され
る。
磁界の強さに比例する。コイル94を励起するため高イン
ピーダンス定電流源を使用することにより、コイルの発
熱に対する補正が不必要である。すなわち、インピーダ
ンスがすでに高ければ、温度変化に基づくインピーダン
スにおける変化は無視できる。コイルを巻いたアルミニ
ウム電機子92は短絡した巻線として作用する。該コイル
自体はもちろん閉ループである。それによって系が前記
閉ループ上昇モードにある場合、電磁的緩衝が提供され
る。
この系は探針アセンブリを上昇するために必要なコイル
電流を測定することによりシャフトの重量を補償する。
前記のように、これは新しい試料を導入する際使用者に
より実施される。探針を下げると、装置は探針が試料に
接するまで自動的に探針アセンブリを秤量する。この時
点で測定した探針重量に等しい復原力がモータによって
発生するので、試料上の力は無視可能である。公知装置
のラックおよびピニオンによって行われるLVDT調節はそ
のゼロ点から離れて操作しうるもっと長いLVDTによって
避けられる。通常LVDTをこのように操作する際、その出
力は温度に依存する。しかし本発明の装置によればこれ
はカートリッジヒータ48およびセンサ50によって行われ
る温度制御によって避けられる。
電流を測定することによりシャフトの重量を補償する。
前記のように、これは新しい試料を導入する際使用者に
より実施される。探針を下げると、装置は探針が試料に
接するまで自動的に探針アセンブリを秤量する。この時
点で測定した探針重量に等しい復原力がモータによって
発生するので、試料上の力は無視可能である。公知装置
のラックおよびピニオンによって行われるLVDT調節はそ
のゼロ点から離れて操作しうるもっと長いLVDTによって
避けられる。通常LVDTをこのように操作する際、その出
力は温度に依存する。しかし本発明の装置によればこれ
はカートリッジヒータ48およびセンサ50によって行われ
る温度制御によって避けられる。
探針を交換するためクランプ76をねじ戻して石英管18を
除去する。石英管を除去した際それまで支持表面82によ
って支持されていた探針122は降下し、ピン118はラッチ
58の切欠60を貫通して室52の底に接する。次にレバー64
をラッチ58がピン118の上に位置して一時的にピンをそ
の場にクランプするように上昇する。次に探針122をね
じ戻し、新しい探針を接続する。アセンブリの一部たと
えばリード線96の損傷または歪みを避けるため、探針の
ねじ込みまたはねじ戻しによって生ずるすべての回転は
平行側壁部分56a,56bによって許容されるより大きい回
転を阻止するピン118によって避けられる。
除去する。石英管を除去した際それまで支持表面82によ
って支持されていた探針122は降下し、ピン118はラッチ
58の切欠60を貫通して室52の底に接する。次にレバー64
をラッチ58がピン118の上に位置して一時的にピンをそ
の場にクランプするように上昇する。次に探針122をね
じ戻し、新しい探針を接続する。アセンブリの一部たと
えばリード線96の損傷または歪みを避けるため、探針の
ねじ込みまたはねじ戻しによって生ずるすべての回転は
平行側壁部分56a,56bによって許容されるより大きい回
転を阻止するピン118によって避けられる。
第１図は本発明の装置の電気回路のブロック図、第２図
は本発明の装置の立面図、第３図は第２図の３−３線に
沿った拡大縦断面図、第４図は第３図の４−４線の沿っ
た断面図、第５図は第４図の５−５線に沿った拡大横断
面図、第６図は第４図の６−６線に沿った拡大横断面
図、第７図は本発明の一部を構成する線形可変差動変圧
器の磁性コアの構造を示す部分的に軸方向で断面した立
面図である。 10……スタンド、12……炉および熱交換器アセンブリ、
16……ハウジング、18……石英管、20……ブラケット、
24……マウントリング、26……円筒、30……マウント突
起、32……リング座、34……支持リング、36……マグネ
ットアセンブリ、46……線形可変差動変圧器、52……
室、58……ラッチ、60……切欠き、72……チャック、82
……試料支持表面、84,86……鉄シリンダ、90……永久
磁石、92……電機子、94……コイル、98……作動ロッ
ド、102……支持アセンブリ、110……コア、114……探
針支持部材、122……探針
は本発明の装置の立面図、第３図は第２図の３−３線に
沿った拡大縦断面図、第４図は第３図の４−４線の沿っ
た断面図、第５図は第４図の５−５線に沿った拡大横断
面図、第６図は第４図の６−６線に沿った拡大横断面
図、第７図は本発明の一部を構成する線形可変差動変圧
器の磁性コアの構造を示す部分的に軸方向で断面した立
面図である。 10……スタンド、12……炉および熱交換器アセンブリ、
16……ハウジング、18……石英管、20……ブラケット、
24……マウントリング、26……円筒、30……マウント突
起、32……リング座、34……支持リング、36……マグネ
ットアセンブリ、46……線形可変差動変圧器、52……
室、58……ラッチ、60……切欠き、72……チャック、82
……試料支持表面、84,86……鉄シリンダ、90……永久
磁石、92……電機子、94……コイル、98……作動ロッ
ド、102……支持アセンブリ、110……コア、114……探
針支持部材、122……探針
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−122444（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−8558（ＪＰ，Ｕ) 米国特許3589167（ＵＳ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】プログラム可能の温度環境に試料を位置決
めするための支持装置と、試料表面に接して位置決めし
得る機械的反作用復帰力を発生させないで垂直に可動に
取付けられた探針と、試料に対する探針重量の作用を実
質的に相殺するために探針を支持する手段と、前記試料
の物理的特性変化に応答する試料の運動を監視する手段
とを有する熱機械的分析装置において、前記重量相殺手
段がリニヤモータであり、該リニヤモータが、 前記探針および前記監視手段の上にほぼ同軸に取付けら
れたほぼ円筒形のマグネットアセンブリ、および 前記マグネットアセンブリと同軸の直線的に垂直方向で
可動の電機子を有し、該電機子は自体に軸方向力が生じ
るように前記マグネットアセンブリの磁界で操作可能な
磁界を発生させるように励起可能なコイルを有し、 前記電機子は導電性でありかつ前記コイルに対して短絡
した巻線を形成し、かつ 高インピーダンス電源から供給される電流で前記コイル
を制御可能に励起する手段を有することを特徴とする熱
機械的分析装置。 - 【請求項２】プログラム可能の温度環境に試料を位置決
めするための支持装置と、試料表面に接して位置決めし
得る機械的反作用復帰力を発生させないで垂直に可動に
取付けられた探針と、試料に対する探針重量の作用を実
質的に相殺するために探針を支持する手段と、前記試料
の物理的特性変化に応答する試料の運動を監視する手段
とを有する熱機械的分析装置において、 前記重量相殺手段がリニヤモータであり、該リニヤモー
タが 前記探針および前記監視手段の上にほぼ同軸に取付けら
れたほぼ円筒形のマグネットアセンブリ、および 前記マグネットアセンブリと同軸の直線的に垂直方向で
可動の電機子を有し、該電機子は自体に軸方向力が生じ
るように前記マグネットアセンブリの磁界で操作可能な
磁界を発生させるように励起可能なコイルを有し、かつ 前記コイルを電流で制御可能に励起する手段を有し、該
コイル励起手段は、１つの回路と、該回路の外部の制御
信号電圧を供給する手段とからなり、前記回路は、 高インピーダンス電源、 探針位置センサおよび設定点制御装置、 前記位置センサおよび設定点制御装置の出力に応答して
エラー信号電圧を発生する手段、 探針を上昇させるため閉ループモードで前記エラー信号
電圧に応答して前記コイルを励起する第１の位置と、閉
ループモードで前記制御信号電圧に応答して前記コイル
を励起する第２の位置とを有するスイッチ手段と、 閉ループモードの間にエラー信号電圧の値に応答して該
エラー信号電圧の値を記憶する手段、 前記の記憶したエラー信号電圧の値に比例する量により
前記外部の制御信号電圧に応答して前記コイルを励起す
るために前記スイッチで前記第２の位置で作動する手段
とからなることを特徴とする熱機械的分析装置。 - 【請求項３】前記探針位置センサが線形可変差動変圧器
である特許請求の範囲第２項記載の熱機械的分析装置。 - 【請求項４】前記探針支持手段が前記電機子から垂れ下
がる非磁性垂直ロッドであり、かつ前記線形可変作動変
圧器が、 前記垂直ロッドを包囲するほぼ円筒形の中空コイルハウ
ジング、 該コイルハウジング内部の磁性コイル、および コアおよびロッドのそれぞれの膨張および収縮をそれら
の間に歪みを生じることなく可能にするための垂直ロッ
ドにコアを支持する手段とからなる特許請求の範囲第３
項記載の熱機械的分析装置。 - 【請求項５】前記コアが前記ロッドに沿って膨張および
収縮可能に、かつ該ロッドの長さに沿ったほぼ１つの位
置で前記ロッドに支持された該ロッドを包囲する管から
なる特許請求の範囲第４項記載の熱機械的分析装置。 - 【請求項６】前記コイルハウジングが温度制御手段を有
する特許請求の範囲第４項記載の熱機械的分析装置。 - 【請求項７】前記温度制御手段が電気ヒータからなる特
許請求の範囲第６項記載の熱機械的分析装置。 - 【請求項８】プログラム可能の温度環境に試料を位置決
めするための支持装置と、試料表面に接して位置決めし
得る機械的反作用復帰力を発生させないで垂直に可動に
取付けられた探針と、試料に対する探針重量の作用を実
質的に相殺するために探針を支持する手段と、前記試料
の物理的特性変化に応答する試料の運動を監視する手段
とを有する熱機械的分析装置において、 前記重量相殺手段がリニヤモータであり、該リニヤモー
タが 前記探針および前記監視手段の上にほぼ同軸に取付けら
れたほぼ円筒形のマグネットアセンブリを有し、該マグ
ネットアセンブリは該マグネットアセンブリの軸の垂直
アライメントを調整するマウント手段を有し、該マウン
ト手段は、 垂直軸に対して対称の傾斜したリング座を有する支持手
段、 前記マグネットアセンブリにより支持され、前記座に位
置決め可能な支持リング、 前記支持リングを前記座に対して調節可能に位置決めし
かつ締付ける手段からなり、かつ 前記マグネットアセンブリと同軸の直線的に垂直方向で
可動の電機子を有し、該電機子は自体に垂直の軸方向力
が生じるように前記マグネットアセンブリの磁界で操作
可能な磁界を発生させるように励起可能なコイルを有
し、かつ 前記コイルを電流で制御可能に励起する手段を有するこ
とを特徴とする熱機械的分析装置。 - 【請求項９】前記探針、該探針を支持する手段および該
探針の運動を監視する手段が実質的に完全に前記支持装
置に懸吊されている特許請求の範囲第８項記載の熱機械
的分析装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/704,353 US4896973A (en) | 1985-02-21 | 1985-02-21 | Thermomechanical analysis apparatus |
| US704353 | 1985-02-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201146A JPS61201146A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0781968B2 true JPH0781968B2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=24829123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61031035A Expired - Lifetime JPH0781968B2 (ja) | 1985-02-21 | 1986-02-17 | 熱機械的分析装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4896973A (ja) |
| EP (1) | EP0192238B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0781968B2 (ja) |
| DE (1) | DE3679571D1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0185607U (ja) * | 1987-11-30 | 1989-06-07 | ||
| JPH02119576A (ja) * | 1987-12-25 | 1990-05-07 | Mitsui Petrochem Ind Ltd | パルス電源装置 |
| DE69310552T2 (de) * | 1993-07-13 | 1997-11-13 | Uhp Corp | Hochdruckpumsystem und dessen betriebsverfahren |
| JP3026149B2 (ja) * | 1995-07-11 | 2000-03-27 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 熱重量測定機能付き熱機械的分析装置 |
| US6511221B1 (en) * | 1999-10-19 | 2003-01-28 | Agere Systems Inc. | Apparatus for measuring thermomechanical properties of photo-sensitive materials |
| RU2178884C1 (ru) * | 2001-01-23 | 2002-01-27 | Архипов Геннадий Викторович | Установка для исследования физико-механических свойств угольных продуктов |
| US7835778B2 (en) * | 2003-10-16 | 2010-11-16 | Medtronic Navigation, Inc. | Method and apparatus for surgical navigation of a multiple piece construct for implantation |
| US20130047741A1 (en) * | 2011-08-27 | 2013-02-28 | Lecon Woo | Method and Apparatus for Direct-Acting Wide Frequency Range Dynamic Mechanical Analysis of Materials |
| US11187677B1 (en) * | 2021-03-17 | 2021-11-30 | Wesley Nelson Cobb | Combined ultrasonic and thermomechanical property measurement |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3589167A (en) | 1969-07-07 | 1971-06-29 | Perkin Elmer Corp | Thermomechanical analysis apparatus |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3474658A (en) * | 1966-05-12 | 1969-10-28 | Du Pont | Thermomechanical analyzer |
| US3680357A (en) * | 1970-09-21 | 1972-08-01 | Gerhard R Clusener | Dilatometer |
| DE2331113C2 (de) * | 1973-06-19 | 1975-05-22 | W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau | Dilatometer |
| US4019365A (en) * | 1975-03-04 | 1977-04-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thermomechanical analyzer |
| CH648126A5 (de) * | 1980-06-13 | 1985-02-28 | Mettler Instrumente Ag | Geraet fuer thermoanalytische messungen. |
| DE3137603C2 (de) * | 1981-09-22 | 1983-11-17 | Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co GmbH, 7770 Überlingen | Vorrichtung zur Durchführung thermomechanischer Analysen |
-
1985
- 1985-02-21 US US06/704,353 patent/US4896973A/en not_active Expired - Fee Related
-
1986
- 1986-02-17 JP JP61031035A patent/JPH0781968B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-18 DE DE8686102068T patent/DE3679571D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-02-18 EP EP86102068A patent/EP0192238B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3589167A (en) | 1969-07-07 | 1971-06-29 | Perkin Elmer Corp | Thermomechanical analysis apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0192238A3 (en) | 1987-10-28 |
| JPS61201146A (ja) | 1986-09-05 |
| DE3679571D1 (en) | 1991-07-11 |
| US4896973A (en) | 1990-01-30 |
| EP0192238B1 (en) | 1991-06-05 |
| EP0192238A2 (en) | 1986-08-27 |
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