JPH0797074B2 - 微小材料試験機 - Google Patents
微小材料試験機Info
- Publication number
- JPH0797074B2 JPH0797074B2 JP2261144A JP26114490A JPH0797074B2 JP H0797074 B2 JPH0797074 B2 JP H0797074B2 JP 2261144 A JP2261144 A JP 2261144A JP 26114490 A JP26114490 A JP 26114490A JP H0797074 B2 JPH0797074 B2 JP H0797074B2
- Authority
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
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。し
かし、LN2が試料の熱を奮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。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。
（LN2）等の液化ガスが冷却媒体として使用される。し
かし、LN2が試料の熱を奮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。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。
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。
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。
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。
［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、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内に光学的測長装置３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内に光学的測長装置３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10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。
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10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Ｌ字状の変位検出バー23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。
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Ｌ字状の変位検出バー23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2
6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によって
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。
れており、CPU30からの指令によって負荷電流供給装置2
6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によって
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I/O 33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。
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I/O 33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の駆動によって上下動する容器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の駆動によって上下動する容器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4
2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43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、
試料取付けブロック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も全て銅材で構成されている。銅板バネ5
5,56は、銅ブロック50の前方から試料取付けブロック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
取付けブロック51を押さえ付けて拘束する。試料取付け
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、銅ブロック50内には、ヒータ46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。
本体の近傍には、液体窒素（LN2）が供給される冷却槽4
2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43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、
試料取付けブロック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も全て銅材で構成されている。銅板バネ5
5,56は、銅ブロック50の前方から試料取付けブロック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
取付けブロック51を押さえ付けて拘束する。試料取付け
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、銅ブロック50内には、ヒータ46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LN2に供給する。冷却槽42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は熱伝導によって全体が冷却され、
その他端部に接続された冷却台８も冷却し、これに接続
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47
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LN2の供
給量及びヒータ46のON−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。
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LN2に供給する。冷却槽42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は熱伝導によって全体が冷却され、
その他端部に接続された冷却台８も冷却し、これに接続
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47
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LN2の供
給量及びヒータ46のON−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、10……試料 42……冷却槽、43……熱伝導帯
（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、10……試料 42……冷却槽、43……熱伝導帯
Claims (1)
- 【請求項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 JPH04174341A (ja) | 1992-06-22 |
| JPH0797074B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5417110B2 (ja) * | 2009-10-01 | 2014-02-12 | 一般財団法人電力中央研究所 | 試料冷却装置、硬さ試験機および硬さ試験方法 |
| JP5883231B2 (ja) * | 2011-03-18 | 2016-03-09 | 一般財団法人電力中央研究所 | 試料冷却装置、硬さ試験機及び硬さ試験方法 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04174341A (ja) | 1992-06-22 |
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