JPH05322732A - 超微小材料試験機 - Google Patents
超微小材料試験機Info
- Publication number
- JPH05322732A JPH05322732A JP13109992A JP13109992A JPH05322732A JP H05322732 A JPH05322732 A JP H05322732A JP 13109992 A JP13109992 A JP 13109992A JP 13109992 A JP13109992 A JP 13109992A JP H05322732 A JPH05322732 A JP H05322732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- indenter
- displacement
- converter
- sample
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧子が試料に当接するまでの変位量に拘らず
常に正確な測定結果が得られる超微小材料試験機を提供
する。 【構成】 無負荷状態で圧子を変位させるときに必要な
変位荷重を変位計１７の検出出力から演算し、試料に負
荷される荷重が予め記指令された荷重値となるように、
演算された変位荷重で指令信号に基づく駆動信号または
指令された荷重値を補正する補正手段３８，３５を備え
る。
常に正確な測定結果が得られる超微小材料試験機を提供
する。 【構成】 無負荷状態で圧子を変位させるときに必要な
変位荷重を変位計１７の検出出力から演算し、試料に負
荷される荷重が予め記指令された荷重値となるように、
演算された変位荷重で指令信号に基づく駆動信号または
指令された荷重値を補正する補正手段３８，３５を備え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧子を所定荷重で試料
に押圧させたときの圧子の変位量から試料の特性を測定
する超微小材料試験機に関する。
に押圧させたときの圧子の変位量から試料の特性を測定
する超微小材料試験機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体基板上にコーティングされ
た薄膜などの硬さを測定する超微小材料試験機として、
特開平３−８９１３６号公報に開示されているものが知
られている。この種の超微小材料試験機では、電磁コイ
ルに負荷電流Ｉを供給することにより発生する電磁力で
天秤式負荷伝達レバーを回動させ、これによりレバーの
一端に連結された圧子を試料に所定の押圧荷重で押圧
し、この押圧時の荷重と圧子の変位量とから試料の硬さ
を測定する。ここで上記押圧荷重は、電磁コイルに供給
する負荷電流Ｉに依存する。
た薄膜などの硬さを測定する超微小材料試験機として、
特開平３−８９１３６号公報に開示されているものが知
られている。この種の超微小材料試験機では、電磁コイ
ルに負荷電流Ｉを供給することにより発生する電磁力で
天秤式負荷伝達レバーを回動させ、これによりレバーの
一端に連結された圧子を試料に所定の押圧荷重で押圧
し、この押圧時の荷重と圧子の変位量とから試料の硬さ
を測定する。ここで上記押圧荷重は、電磁コイルに供給
する負荷電流Ｉに依存する。
【０００３】図６は上記電磁コイルに負荷電流Ｉを供給
するための従来回路の構成を示している。不図示の操作
部材により押圧荷重が指令されると、荷重制御部３１
は、その荷重指令値に応じたパルス数を示す信号を出力
する。パルス発生器３２は、荷重制御部３１から出力さ
れたパルス数だけパルスを出力し、この出力パルスはカ
ウンタ３３でカウントされ、そのカウント値に応じたデ
ジタル信号がＤ／Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変
換器３４は、入力された信号をＤ／Ａ変換して上記パル
ス数に応じた電圧信号Ｖを電流増幅器３９に入力し、電
流増幅器３９は、入力された電圧信号Ｖに応じた負荷電
流Ｉを電磁コイルに供給する。すなわち、荷重指令値に
応じた負荷電流Ｉが電磁コイルに供給されることにな
る。
するための従来回路の構成を示している。不図示の操作
部材により押圧荷重が指令されると、荷重制御部３１
は、その荷重指令値に応じたパルス数を示す信号を出力
する。パルス発生器３２は、荷重制御部３１から出力さ
れたパルス数だけパルスを出力し、この出力パルスはカ
ウンタ３３でカウントされ、そのカウント値に応じたデ
ジタル信号がＤ／Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変
換器３４は、入力された信号をＤ／Ａ変換して上記パル
ス数に応じた電圧信号Ｖを電流増幅器３９に入力し、電
流増幅器３９は、入力された電圧信号Ｖに応じた負荷電
流Ｉを電磁コイルに供給する。すなわち、荷重指令値に
応じた負荷電流Ｉが電磁コイルに供給されることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧子を試料
に押圧する際には、圧子が試料に接触した状態で上記負
荷電流の供給を開始することが望ましいが、圧子を無負
荷状態で試料に接触させるのは困難であり、実際には圧
子が試料と非接触の状態で上記負荷電流の供給を開始し
ている。すなわち、圧子は試料に接触するまで僅かでは
あるが変位して初めて試料と接触し、そこから押圧を始
める。しかしながら、圧子が試料に接触するまでに僅か
に変位するとき、天秤式負荷伝達レバー操作機構の構造
上、変位量に応じた力（変位荷重）が必要となり、上述
のように荷重指令値に応じて決定された負荷電流Ｉを電
磁コイルに供給するときの変位−荷重曲線は図７に示す
ようになり、電磁コイルが発生する荷重成分中に圧子が
試料に接触するまでの変位量ｄ0に応じた変位荷重ｗ0が
含まれてしまう。このため、例えば荷重指令値が１００
ｍｇのとき、圧子による真の押圧荷重は、（１００ｍｇ
−上記変位荷重ｗ0）となって１００ｍｇよりも小さく
なり、その結果、測定精度が低下するという問題があ
る。
に押圧する際には、圧子が試料に接触した状態で上記負
荷電流の供給を開始することが望ましいが、圧子を無負
荷状態で試料に接触させるのは困難であり、実際には圧
子が試料と非接触の状態で上記負荷電流の供給を開始し
ている。すなわち、圧子は試料に接触するまで僅かでは
あるが変位して初めて試料と接触し、そこから押圧を始
める。しかしながら、圧子が試料に接触するまでに僅か
に変位するとき、天秤式負荷伝達レバー操作機構の構造
上、変位量に応じた力（変位荷重）が必要となり、上述
のように荷重指令値に応じて決定された負荷電流Ｉを電
磁コイルに供給するときの変位−荷重曲線は図７に示す
ようになり、電磁コイルが発生する荷重成分中に圧子が
試料に接触するまでの変位量ｄ0に応じた変位荷重ｗ0が
含まれてしまう。このため、例えば荷重指令値が１００
ｍｇのとき、圧子による真の押圧荷重は、（１００ｍｇ
−上記変位荷重ｗ0）となって１００ｍｇよりも小さく
なり、その結果、測定精度が低下するという問題があ
る。
【０００５】本発明の目的は、圧子が試料に当接するま
での変位量に拘らず常に正確な測定結果が得られる超微
小材料試験機を提供することにある。
での変位量に拘らず常に正確な測定結果が得られる超微
小材料試験機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、駆動アクチュ
エータで発生する力で圧子を変位させる変位機構と、少
なくとも指令された荷重値に基づいて形成された駆動信
号に基づいて、圧子が所定の負荷荷重で試料を押圧する
ように駆動アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置
と、圧子の変位を検出する変位計とを備えた超微小材料
試験機に適用される。そして、無負荷状態で圧子を変位
させるときに必要な変位荷重を前記変位計の検出出力か
ら演算し、試料に負荷される荷重が上記指令された荷重
値となるように、上記演算された変位荷重で駆動信号ま
たは指令された荷重値を補正する補正手段を備え、これ
により上記問題点を解決する。
エータで発生する力で圧子を変位させる変位機構と、少
なくとも指令された荷重値に基づいて形成された駆動信
号に基づいて、圧子が所定の負荷荷重で試料を押圧する
ように駆動アクチュエータを駆動制御する駆動制御装置
と、圧子の変位を検出する変位計とを備えた超微小材料
試験機に適用される。そして、無負荷状態で圧子を変位
させるときに必要な変位荷重を前記変位計の検出出力か
ら演算し、試料に負荷される荷重が上記指令された荷重
値となるように、上記演算された変位荷重で駆動信号ま
たは指令された荷重値を補正する補正手段を備え、これ
により上記問題点を解決する。
【０００７】
【作用】補正手段は、無負荷状態で圧子を変位させると
きに必要な変位荷重を変位計の検出出力から演算し、こ
の演算された変位荷重で上記駆動信号または指令された
荷重値を補正する。その結果、試料と非接触の状態で圧
子を変位させた場合でも、試料が確実に上記指令された
荷重値で負荷される。
きに必要な変位荷重を変位計の検出出力から演算し、こ
の演算された変位荷重で上記駆動信号または指令された
荷重値を補正する。その結果、試料と非接触の状態で圧
子を変位させた場合でも、試料が確実に上記指令された
荷重値で負荷される。
【０００８】
【実施例】図１〜図４により本発明の一実施例を説明す
る。図２は本発明に係る超微小材料試験機の全体構成図
である。２は枠体１の下部に昇降可能に支持された試料
台、３は試料台２上にＸ−Ｙ方向に移動可能に載置され
たステージであり、このステージ３上に試料ＴＰが保持
される。１０は、枠体１内に設けられた自動平衡型電子
天秤タイプの荷重装置であり、図３にその構造を模式的
に示す。
る。図２は本発明に係る超微小材料試験機の全体構成図
である。２は枠体１の下部に昇降可能に支持された試料
台、３は試料台２上にＸ−Ｙ方向に移動可能に載置され
たステージであり、このステージ３上に試料ＴＰが保持
される。１０は、枠体１内に設けられた自動平衡型電子
天秤タイプの荷重装置であり、図３にその構造を模式的
に示す。
【０００９】図３において、１１は、支点１２を中心に
回動可能に支持された天秤式負荷伝達レバーであり、こ
のレバー１１の一端部上方には、レバー駆動用の電磁コ
イル１３が設けられている。制御装置３０（図２）から
電磁コイル１３に直流負荷電流Ｉが供給されると、レバ
ー１１を上方に引き上げる電磁力が発生し、これにより
支点１２を中心にレバー１１が反時計回り方向に回動す
る。レバー１１の他端部は、板ばね１４を介して連結棒
１５に連結され、連結棒１５の下端部に試料ＴＰを押圧
する圧子１６が設けられている。圧子１６は、レバー１
１の反時計回り方向の回動に伴って下方に変位し、上記
ステージ３上の試料ＴＰに押圧される。その際の押圧荷
重は上記電磁コイル１３の電磁力、すなわち負荷電流Ｉ
に依存する。
回動可能に支持された天秤式負荷伝達レバーであり、こ
のレバー１１の一端部上方には、レバー駆動用の電磁コ
イル１３が設けられている。制御装置３０（図２）から
電磁コイル１３に直流負荷電流Ｉが供給されると、レバ
ー１１を上方に引き上げる電磁力が発生し、これにより
支点１２を中心にレバー１１が反時計回り方向に回動す
る。レバー１１の他端部は、板ばね１４を介して連結棒
１５に連結され、連結棒１５の下端部に試料ＴＰを押圧
する圧子１６が設けられている。圧子１６は、レバー１
１の反時計回り方向の回動に伴って下方に変位し、上記
ステージ３上の試料ＴＰに押圧される。その際の押圧荷
重は上記電磁コイル１３の電磁力、すなわち負荷電流Ｉ
に依存する。
【００１０】図２の符号１７は、連結棒１５、すなわち
圧子１６の変位量を検出する差動トランス式の変位計で
あり、その検出値である圧子１６の変位量Ｄ（μｍ）が
制御装置３０に入力される。なお図２において、２０
は、対物レンズ２１，接眼レンズ２２などを有する光学
モニタ装置であり、試料ＴＰの表面で試験を行う位置を
測定したり、圧子１６によって付けられた試料ＴＰのく
ぼみの状態を作業者が観察するために用いられる。
圧子１６の変位量を検出する差動トランス式の変位計で
あり、その検出値である圧子１６の変位量Ｄ（μｍ）が
制御装置３０に入力される。なお図２において、２０
は、対物レンズ２１，接眼レンズ２２などを有する光学
モニタ装置であり、試料ＴＰの表面で試験を行う位置を
測定したり、圧子１６によって付けられた試料ＴＰのく
ぼみの状態を作業者が観察するために用いられる。
【００１１】図１は上記制御装置３０の詳細を示すブロ
ック図であり、従来の構成を示す図６と同様の構成要素
には同一の符号を付してある。３１は、荷重指令値に対
応するパルス数が予め格納された荷重制御部であり、不
図示の操作部材の操作により荷重指令値が入力される
と、その指令値に応じたパルス数を選択して出力する。
パルス発生器３２は、荷重制御部から出力されたパルス
数だけパルスを出力し、この出力パルスはカウンタ３３
でカウントされ、そのカウント値に応じたデジタル信号
がＤ／Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変換器３４
は、入力された信号をＤ／Ａ変換して上記パルス数、つ
まり荷重指令値に応じた電圧信号Ｖ1を加算器３５に入
力する。
ック図であり、従来の構成を示す図６と同様の構成要素
には同一の符号を付してある。３１は、荷重指令値に対
応するパルス数が予め格納された荷重制御部であり、不
図示の操作部材の操作により荷重指令値が入力される
と、その指令値に応じたパルス数を選択して出力する。
パルス発生器３２は、荷重制御部から出力されたパルス
数だけパルスを出力し、この出力パルスはカウンタ３３
でカウントされ、そのカウント値に応じたデジタル信号
がＤ／Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変換器３４
は、入力された信号をＤ／Ａ変換して上記パルス数、つ
まり荷重指令値に応じた電圧信号Ｖ1を加算器３５に入
力する。
【００１２】一方、上述した変位計１７にて検出された
圧子１６の変位量Ｄは、増幅器３６で増幅された後、Ａ
／Ｄ変換器３７でＡ／Ｄ変換されて制御装置３０（図
２）に入力されるとともに、このＡ／Ｄ変換値は電圧変
換器３８にも入力される。電圧変換器３８は、以下に示
す演算式（５）により、圧子１６をＤだけ変位させるの
に必要な力（変位荷重）Ｆ2を得るための電圧信号Ｖ2を
演算する。すなわち、圧子１６を変位させるのに必要な
単位変位量あたりの力をｆ（ｍｇｆ／μｍ）とすると、
圧子１６がＤμｍだけ変位するのに必要な力Ｆ2（ｍｇ
ｆ）は、 Ｆ2＝Ｄ・ｆ ・・・（１） で得られる。また、一般に上記負荷電流Ｉに応じて得ら
れる荷重Ｆ（ｍｇｆ）は、 Ｆ＝ａ・Ｉ（ａは係数） ・・・（２） で与えられるとともに、負荷電流Ｉを得るための電圧Ｖ
（Ｖ）は、 Ｖ＝ｂ・Ｉ（ｂは係数） ・・・（３） で与えられるから、圧子１６をＤμｍだけ変位させるの
に必要な電流Ｉ2は、上記（１）式，（２）式から、 Ｉ2＝Ｆ2／ａ＝（ｆ／ａ）Ｄ ・・・（４） で演算でき、また（３）式から、その電流Ｉ2を得るの
に必要な電圧Ｖ2が、 Ｖ2＝（ｂ／ａ）・ｆ・Ｄ ・・・（５） により演算できる。
圧子１６の変位量Ｄは、増幅器３６で増幅された後、Ａ
／Ｄ変換器３７でＡ／Ｄ変換されて制御装置３０（図
２）に入力されるとともに、このＡ／Ｄ変換値は電圧変
換器３８にも入力される。電圧変換器３８は、以下に示
す演算式（５）により、圧子１６をＤだけ変位させるの
に必要な力（変位荷重）Ｆ2を得るための電圧信号Ｖ2を
演算する。すなわち、圧子１６を変位させるのに必要な
単位変位量あたりの力をｆ（ｍｇｆ／μｍ）とすると、
圧子１６がＤμｍだけ変位するのに必要な力Ｆ2（ｍｇ
ｆ）は、 Ｆ2＝Ｄ・ｆ ・・・（１） で得られる。また、一般に上記負荷電流Ｉに応じて得ら
れる荷重Ｆ（ｍｇｆ）は、 Ｆ＝ａ・Ｉ（ａは係数） ・・・（２） で与えられるとともに、負荷電流Ｉを得るための電圧Ｖ
（Ｖ）は、 Ｖ＝ｂ・Ｉ（ｂは係数） ・・・（３） で与えられるから、圧子１６をＤμｍだけ変位させるの
に必要な電流Ｉ2は、上記（１）式，（２）式から、 Ｉ2＝Ｆ2／ａ＝（ｆ／ａ）Ｄ ・・・（４） で演算でき、また（３）式から、その電流Ｉ2を得るの
に必要な電圧Ｖ2が、 Ｖ2＝（ｂ／ａ）・ｆ・Ｄ ・・・（５） により演算できる。
【００１３】上記電圧変換器３８はこの電圧信号Ｖ2を
演算して加算器３５に入力する。加算器３５は、入力さ
れた電圧信号Ｖ1，Ｖ2を加算した電圧信号Ｖ（＝Ｖ1＋
Ｖ2）を電流増幅器３９に出力し、電流増幅器３９は、
入力された電圧Ｖに応じた負荷電流Ｉを上記電磁コイル
１３に供給する。
演算して加算器３５に入力する。加算器３５は、入力さ
れた電圧信号Ｖ1，Ｖ2を加算した電圧信号Ｖ（＝Ｖ1＋
Ｖ2）を電流増幅器３９に出力し、電流増幅器３９は、
入力された電圧Ｖに応じた負荷電流Ｉを上記電磁コイル
１３に供給する。
【００１４】次に、実施例の動作を説明する。試料ＴＰ
の硬さ試験を行うにあたり、図２の如く試料ＴＰをステ
ージ３上に載置し、ステージ３をＸ−Ｙ方向に移動させ
て試料ＴＰが圧子１６の真下に位置するよう位置決めす
るとともに、圧子１６が試料ＴＰと無負荷状態で接触す
るように試料台２の高さを調節する。不図示の操作部材
により押圧荷重を指令すると、上述したように制御装置
３０の荷重制御部３１，パルス発生器３２，カウンタ３
３，Ｄ／Ａ変換器３４を介して荷重指令値に応じた電圧
信号Ｖ1が形成されて加算器３５に入力される。当初は
圧子１６がまだ変位していない（Ｖ2＝０である）か
ら、加算器３５はこの電圧信号Ｖ1を電流増幅器３９に
出力し、Ｖ1に応じた負荷電流Ｉが電磁コイル１３に供
給される。これにより負荷電流Ｉに応じた電磁力が発生
し、支点１２を中心に負荷伝達レバー１１が反時計回り
方向に回動して板ばね１４および連結棒１５を介して圧
子１６が下方に変位する。
の硬さ試験を行うにあたり、図２の如く試料ＴＰをステ
ージ３上に載置し、ステージ３をＸ−Ｙ方向に移動させ
て試料ＴＰが圧子１６の真下に位置するよう位置決めす
るとともに、圧子１６が試料ＴＰと無負荷状態で接触す
るように試料台２の高さを調節する。不図示の操作部材
により押圧荷重を指令すると、上述したように制御装置
３０の荷重制御部３１，パルス発生器３２，カウンタ３
３，Ｄ／Ａ変換器３４を介して荷重指令値に応じた電圧
信号Ｖ1が形成されて加算器３５に入力される。当初は
圧子１６がまだ変位していない（Ｖ2＝０である）か
ら、加算器３５はこの電圧信号Ｖ1を電流増幅器３９に
出力し、Ｖ1に応じた負荷電流Ｉが電磁コイル１３に供
給される。これにより負荷電流Ｉに応じた電磁力が発生
し、支点１２を中心に負荷伝達レバー１１が反時計回り
方向に回動して板ばね１４および連結棒１５を介して圧
子１６が下方に変位する。
【００１５】変位計１７は、圧子１６の変位量Ｄをリア
ルタイムで検出して増幅器３６に入力し、増幅された信
号がその都度Ａ／Ｄ変換器３７を介して制御装置３０と
電圧変換器３８に入力される。電圧変換器３８は、圧子
１６の変位量Ｄを上記（５）式のように電圧信号Ｖ2に
変換して加算器３５に入力する。加算器３５は、電圧信
号Ｖ1にＶ2を加算した信号Ｖを電流増幅器３９に入力
し、このＶに応じた負荷電流Ｉが電磁コイル１３に供給
され、圧子１６は変位し続ける。圧子１６が下降を続け
て試料ＴＰに当接すると、それ以降は試料ＴＰに押圧荷
重が負荷されて圧子１６が試料ＴＰに食い込む。
ルタイムで検出して増幅器３６に入力し、増幅された信
号がその都度Ａ／Ｄ変換器３７を介して制御装置３０と
電圧変換器３８に入力される。電圧変換器３８は、圧子
１６の変位量Ｄを上記（５）式のように電圧信号Ｖ2に
変換して加算器３５に入力する。加算器３５は、電圧信
号Ｖ1にＶ2を加算した信号Ｖを電流増幅器３９に入力
し、このＶに応じた負荷電流Ｉが電磁コイル１３に供給
され、圧子１６は変位し続ける。圧子１６が下降を続け
て試料ＴＰに当接すると、それ以降は試料ＴＰに押圧荷
重が負荷されて圧子１６が試料ＴＰに食い込む。
【００１６】ここで上記記録装置４１は、圧子１６の変
位開始に伴って例えば図４に示すような荷重−変位曲線
を描く。そして、圧子１６が試料ＴＰに当接した時点Ｔ
１から荷重が指令値に達した時点Ｔ２までの圧子変位量
（圧子の試料への食い込み量）ｄから試料ＴＰの硬さが
測定できる。
位開始に伴って例えば図４に示すような荷重−変位曲線
を描く。そして、圧子１６が試料ＴＰに当接した時点Ｔ
１から荷重が指令値に達した時点Ｔ２までの圧子変位量
（圧子の試料への食い込み量）ｄから試料ＴＰの硬さが
測定できる。
【００１７】以上のように本実施例では、荷重指令値に
基づく電圧信号Ｖ1が形成されるとともに、圧子１６を
変位させるのに費やされる変位荷重Ｆ2を補償する電圧
信号Ｖ2が変位計１７の出力に基づいて形成される。そ
して、電圧信号Ｖ1にＶ2を加算した信号に基づいて圧子
１６の変位が制御される。したがって、圧子１６が試料
ＴＰと非接触の状態で圧子１６を変位させた場合に、上
記図７のように押圧荷重が変位荷重の分だけ指令値より
も小さくなることがなく、図４に示すように荷重指令値
に相応する押圧荷重で圧子１６を試料ＴＰに押圧するこ
とができ、測定精度の向上が図れる。
基づく電圧信号Ｖ1が形成されるとともに、圧子１６を
変位させるのに費やされる変位荷重Ｆ2を補償する電圧
信号Ｖ2が変位計１７の出力に基づいて形成される。そ
して、電圧信号Ｖ1にＶ2を加算した信号に基づいて圧子
１６の変位が制御される。したがって、圧子１６が試料
ＴＰと非接触の状態で圧子１６を変位させた場合に、上
記図７のように押圧荷重が変位荷重の分だけ指令値より
も小さくなることがなく、図４に示すように荷重指令値
に相応する押圧荷重で圧子１６を試料ＴＰに押圧するこ
とができ、測定精度の向上が図れる。
【００１８】以上の実施例の構成において、電磁コイル
１３が負荷アクチュエータを、天秤式負荷伝達レバー１
１，板ばね１４および連結棒１５が変位機構を、荷重制
御部３１，パルス発生器３２，カウンタ３３，Ｄ／Ａ変
換器３４および電流増幅器３９がが駆動制御装置を、電
圧変換器３８，加算器３５が補正手段をそれぞれ構成す
る。なお以上では、Ｄ／Ａ変換器３４の出力信号Ｖ
1（駆動信号）を補正するようにしたが、これに代え
て、例えば荷重制御部に格納された荷重指令値に対応す
るパルス数を補正するようにしてもよい。
１３が負荷アクチュエータを、天秤式負荷伝達レバー１
１，板ばね１４および連結棒１５が変位機構を、荷重制
御部３１，パルス発生器３２，カウンタ３３，Ｄ／Ａ変
換器３４および電流増幅器３９がが駆動制御装置を、電
圧変換器３８，加算器３５が補正手段をそれぞれ構成す
る。なお以上では、Ｄ／Ａ変換器３４の出力信号Ｖ
1（駆動信号）を補正するようにしたが、これに代え
て、例えば荷重制御部に格納された荷重指令値に対応す
るパルス数を補正するようにしてもよい。
【００１９】また図５は図１の変形例を示し、図１と同
様な箇所には同一の符号を付す。図５において、試験開
始スイッチ５１をオンすると、パルス発生器３２からパ
ルスが出力され、この出力パルスがカウンタ３３でカウ
ントされ、そのカウント値に応じたデジタル信号がＤ／
Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変換器３４は、入力
された信号をＤ／Ａ変換して上記カウント値に応じた電
圧信号Ｖ1を電流増幅器３９に入力する。電流増幅器３
９は電圧信号Ｖ1に応じた負荷電流Ｉ1を電磁コイル１３
に供給し、これにより上述と同様に圧子１６を変位させ
る。また、抵抗６０により上記負荷電流Ｉを電圧信号Ｖ
1に変換し、その信号が増幅器５２で増幅されてＶ／Ｆ
変換器５３に入力され、Ｖ／Ｆ変換器５３は電圧信号Ｖ
1に応じた周波数Ｆのパルス列をカウンタ５４に入力す
る。カウンタ５４は、周波数Ｆのパルス数をカウントし
てそのカウント値Ｃをデジタルコンパレータ５５に入力
する。
様な箇所には同一の符号を付す。図５において、試験開
始スイッチ５１をオンすると、パルス発生器３２からパ
ルスが出力され、この出力パルスがカウンタ３３でカウ
ントされ、そのカウント値に応じたデジタル信号がＤ／
Ａ変換器３４に入力される。Ｄ／Ａ変換器３４は、入力
された信号をＤ／Ａ変換して上記カウント値に応じた電
圧信号Ｖ1を電流増幅器３９に入力する。電流増幅器３
９は電圧信号Ｖ1に応じた負荷電流Ｉ1を電磁コイル１３
に供給し、これにより上述と同様に圧子１６を変位させ
る。また、抵抗６０により上記負荷電流Ｉを電圧信号Ｖ
1に変換し、その信号が増幅器５２で増幅されてＶ／Ｆ
変換器５３に入力され、Ｖ／Ｆ変換器５３は電圧信号Ｖ
1に応じた周波数Ｆのパルス列をカウンタ５４に入力す
る。カウンタ５４は、周波数Ｆのパルス数をカウントし
てそのカウント値Ｃをデジタルコンパレータ５５に入力
する。
【００２０】一方、カウンタ５６には、荷重指令値に応
じたパルス数のパルスが入力されており、そのカウント
値Ｃ1が加算器５７に入力される。図１に示した電圧変
換器３８で得られた電圧信号Ｖ2は、Ａ／Ｄ変換器５８
でＡ／Ｄ変換され、そのデジタル信号のパルス数がカウ
ンタ５９でカウントされ、カウント値Ｃ2が加算器５７
に入力される。加算器５７は、上記カウント値Ｃ1，Ｃ2
を加算した値Ｃ0を上記コンパレ−タ５５に入力する。
コンパレ−タ５５は、カウント値ＣがＣ0に達すると、
カウンタ３３にリセット信号を出力して負荷電流の出力
を停止する。
じたパルス数のパルスが入力されており、そのカウント
値Ｃ1が加算器５７に入力される。図１に示した電圧変
換器３８で得られた電圧信号Ｖ2は、Ａ／Ｄ変換器５８
でＡ／Ｄ変換され、そのデジタル信号のパルス数がカウ
ンタ５９でカウントされ、カウント値Ｃ2が加算器５７
に入力される。加算器５７は、上記カウント値Ｃ1，Ｃ2
を加算した値Ｃ0を上記コンパレ−タ５５に入力する。
コンパレ−タ５５は、カウント値ＣがＣ0に達すると、
カウンタ３３にリセット信号を出力して負荷電流の出力
を停止する。
【００２１】これによれば、電磁コイル１３により発生
する力が上記指令値と変位荷重Ｆ2との合計値に達する
まで圧子１６が変位されるので、上述と同様に圧子１６
が試料ＴＰと非接触の状態で圧子１６を変位させた場合
でも、荷重指令値に相応する押圧荷重で圧子１６を試料
ＴＰに押圧することができ、測定精度の向上が図れる。
特にこの変形例では、電磁コイル１３の実励磁電流をを
検出しているので、より一層測定精度の向上が図れる。
する力が上記指令値と変位荷重Ｆ2との合計値に達する
まで圧子１６が変位されるので、上述と同様に圧子１６
が試料ＴＰと非接触の状態で圧子１６を変位させた場合
でも、荷重指令値に相応する押圧荷重で圧子１６を試料
ＴＰに押圧することができ、測定精度の向上が図れる。
特にこの変形例では、電磁コイル１３の実励磁電流をを
検出しているので、より一層測定精度の向上が図れる。
【００２２】なお、圧子６１を変位させる機構の構成は
実施例に限定されず、電磁コイル以外のものを用いても
よい。
実施例に限定されず、電磁コイル以外のものを用いても
よい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、無負荷状態で圧子を変
位させるときに必要な変位荷重を求め、この変位荷重に
より、上記荷重指令値に基づいて形成される駆動信号、
あるいは荷重指令値を補正するようにしたので、試料と
非接触の状態で圧子を駆動した場合でも、正確に荷重指
令値と同一の押圧荷重で試料を押圧することができ、測
定精度の向上が図れる。
位させるときに必要な変位荷重を求め、この変位荷重に
より、上記荷重指令値に基づいて形成される駆動信号、
あるいは荷重指令値を補正するようにしたので、試料と
非接触の状態で圧子を駆動した場合でも、正確に荷重指
令値と同一の押圧荷重で試料を押圧することができ、測
定精度の向上が図れる。
【図１】本発明の一実施例に係る超微小材料試験機の制
御装置の構成を示すブロック図である。
御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記材料試験機の全体構成を示す図である。
【図３】荷重装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】荷重−変位特性を示す特性図である。
【図５】制御装置の変形例を示すブロック図である。
【図６】従来の材料試験機の制御装置を示すブロック図
である。
である。
【図７】従来の問題点を説明する荷重−変位特性図であ
る。
る。
１ 枠体 ２ 試料台 ３ ステージ １０ 荷重装置 １１ 負荷伝達レバー １２ 支点 １３ 電磁コイル １４ 板ばね １５ 連結棒 １６ 圧子 １７ 変位計 ３０ 制御装置 ３１ 負荷制御部 ３２ パルス発生器 ３３，５４，５６，５９ カウンタ ３４ Ｄ／Ａ変換器 ３５，５７ 加算器 ３６，５２ 増幅器 ３７，５８ Ａ／Ｄ変換器 ３８ 電圧変換器 ３９ 電流増幅器 ５３ Ｖ／Ｆ変換器 ５５ コンパレ−タ ＴＰ 試料
Claims (1)
- 【請求項１】 駆動アクチュエータで発生する力で圧子
を変位させる変位機構と、少なくとも指令された荷重値
に基づいて形成された駆動信号に基づいて、前記圧子が
所定の負荷荷重で試料を押圧するように前記駆動アクチ
ュエータを駆動制御する駆動制御装置と、前記圧子の変
位を検出する変位計とを備えた超微小材料試験機におい
て、無負荷状態で圧子を変位させるときに必要な変位荷
重を前記変位計の検出出力から演算し、前記試料に負荷
される荷重が前記指令された荷重値となるように、前記
演算された変位荷重で前記駆動信号または前記指令され
た荷重値を補正する補正手段を備えることを特徴とする
超微小材料試験機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13109992A JPH05322732A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 超微小材料試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13109992A JPH05322732A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 超微小材料試験機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05322732A true JPH05322732A (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=15049959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13109992A Pending JPH05322732A (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 超微小材料試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05322732A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251698A (ja) * | 2003-02-19 | 2004-09-09 | Akashi Corp | 硬さ試験機 |
-
1992
- 1992-05-22 JP JP13109992A patent/JPH05322732A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004251698A (ja) * | 2003-02-19 | 2004-09-09 | Akashi Corp | 硬さ試験機 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1069437B1 (en) | Method for controlling ic handler and control system using the same | |
| US6758385B2 (en) | Apparatus for performing a pull test | |
| JP3739314B2 (ja) | 材料表面の機械的特性試験装置 | |
| US6336359B1 (en) | Impression forming mechanism and hardness testing apparatus | |
| JPH1062273A (ja) | 摩擦力測定装置 | |
| JPH05322732A (ja) | 超微小材料試験機 | |
| JP3440653B2 (ja) | 微小硬度計 | |
| JP2005351911A (ja) | 摩擦力測定装置 | |
| JP2016206094A (ja) | 硬度測定器 | |
| JP4160701B2 (ja) | 硬さ試験機 | |
| JP3740943B2 (ja) | 材料試験機 | |
| US6725708B2 (en) | Impression forming mechanism and method, and hardness testing apparatus and method | |
| JP2004340657A (ja) | 圧痕形成機構及び硬さ試験機 | |
| JPH0611435A (ja) | 粘着性試験装置および方法 | |
| JP4459478B2 (ja) | ボンディング装置 | |
| JP2641953B2 (ja) | 微小押込み形の材料物性試験方法および装置 | |
| JP2526592B2 (ja) | 微小材料試験装置 | |
| JP3973004B2 (ja) | 押し込み式硬さ試験機における初試験力設定方法 | |
| JP3332362B2 (ja) | 圧痕形成機構および硬さ試験機 | |
| JP2737120B2 (ja) | 押込硬さ試験装置 | |
| JP2003050189A (ja) | 圧痕形成機構及び硬さ試験機 | |
| JPS63223539A (ja) | 微小領域強度試験装置 | |
| JPH05332905A (ja) | 伸び計の操作方法 | |
| JP4299950B2 (ja) | 圧痕形成機構および硬さ試験機 | |
| JPH0389136A (ja) | 超微小材料試験機の荷重装置 |