微小材料試験装置
【課題】アクチュエータの変化に精度よく追随するように、微小試験片を変化させることができる微小材料試験装置を提供すること。
【解決手段】微小材料試験装置は、アーム（１２）と、アームの一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部（１５）を有する第１振動部（１３）と、アームの他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、支点部（１４）を挟む２つの力点のうち、第１振動部が位置する側の第１力点に変位端（２１ａ）が接する第１アクチュエータ（２ａ）と、２つの力点のうち、第２振動部が位置する側の第２力点に変位端（２１ｂ）が接する第２アクチュエータ（２ｂ）とを備え、第１及び第２アクチュエータの変位端がアームに接したまま、第１アクチュエータの変位端と第２アクチュエータの変位端とを、逆方向に同じ変位量だけ変化させ、２つの試験片（Ｓ）に荷重する。
【解決手段】微小材料試験装置は、アーム（１２）と、アームの一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部（１５）を有する第１振動部（１３）と、アームの他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、支点部（１４）を挟む２つの力点のうち、第１振動部が位置する側の第１力点に変位端（２１ａ）が接する第１アクチュエータ（２ａ）と、２つの力点のうち、第２振動部が位置する側の第２力点に変位端（２１ｂ）が接する第２アクチュエータ（２ｂ）とを備え、第１及び第２アクチュエータの変位端がアームに接したまま、第１アクチュエータの変位端と第２アクチュエータの変位端とを、逆方向に同じ変位量だけ変化させ、２つの試験片（Ｓ）に荷重する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ・ナノ寸法の微小試験片に対して疲労試験を行う微小材料試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロテクノロジ、ナノテクノロジの発達により、マイクロメートル又はナノメートルオーダーの寸法の材料を利用したマイクロマシン、ナノマシンの実現が期待されている。これらの微小寸法の構造体の設計においては、微小寸法の材料の引張特性などの力学特性を高精度で測定、評価することが必要である。
【０００３】
そのために、例えば、下記特許文献１には、微小試験片の力学的特性を評価するための材料試験機が開示されている。下記特許文献１の材料試験機では、１つのピエゾアクチュエータの変位出力によって与えられる引張り荷重と、バネ機構による予荷重によって試験片に微小な変位を加え、試験することができる。
【０００４】
また、下記特許文献２には、マイクロ・ナノ材料用疲労試験装置が開示されている。特許文献２の図６には、てこの原理を用いた振動アクチュエータが開示されている。この振動アクチュエータは、ピエゾ式アクチュエータの先端の動作部がアームの１点を押し、それによって第１連結部を支点として第２連結部が変位し、振動体を移動させる。これにより、小型のピエゾ式アクチュエータでも比較的大きなストローク量を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１０８５８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３７３３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１及び２のいずれも、バネ機構から一定の予荷重が加えられた１つのピエゾアクチュエータを駆動し、試験片に微小変位を与える。しかし、これらの試験装置では、バネ機構による予荷重を精度良く安定的に加えることが困難であり、応答性、追従性の制御ができず、引張り荷重の安定性悪化による精度低下を招く。例えば、特許文献１には、剪断試験の往復変位周波数を、０.１〜２０Ｈｚの範囲で可変設定することができることが記載されているが、それよりも高い周波数の電圧が印加された場合、十分に追随することができなくなる。
【０００６】
図８はこの問題を具体的に示すためのグラフである。ピエゾアクチュエータに印加される周期的に変化する電圧によって、図８に実線で示すように、ピエゾアクチュエータの先端部が変位する。ピエゾアクチュエータが伸長し、先端部の変位が増大する間は、この変化に追随して試験片も変化する。しかし、ピエゾアクチュエータが縮小し、先端部の変位が減少する場合、試験片の実際の変化は、図８に破線で示したように、ピエゾアクチュエータの先端部の変位から遅れて変化する。これは、ピエゾアクチュエータの先端部の戻る速度が速いのに対し、バネ機構による復元（弾性回復）速度が遅いからである。
【０００７】
この対策として、バネの剛性を高く、固有振動数を高く設計することも可能ではあるが、その場合、ピエゾアクチュエータの先端部を十分に変位させることが困難になる。即ち、バネの剛性を高くするには限界がある。このように、従来の微小試験片用疲労試験装置では、高周波で精度よく疲労試験を行うことが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決すべく、アクチュエータの変化に精度よく追随するように、微小試験片を変化させることができる微小材料試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。
【００１０】
即ち、本発明に係る微小材料試験装置は、アームと、該アームの長手方向の一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部を有する第１振動部と、前記アームの長手方向の他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、前記アームの長手方向に沿った側面に形成された支点部を挟む２つの力点のうち、前記第１振動部が位置する側の第１力点に変位端が接する第１アクチュエータと、２つの前記力点のうち、前記第２振動部が位置する側の第２力点に変位端が接する第２アクチュエータとを備え、前記第１アクチュエータの変位端を周期的に変位させ、前記第１及び第２アクチュエータの変位端が前記アームに接した状態を維持するように、前記第２アクチュエータの変位端を、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させ、一端が前記支点部に対して変位しないように固定された２つの試験片の他端に、それぞれ前記第１振動部及び前記第２振動部を介して荷重することを特長としている。
【００１１】
また、本発明に係る微小材料試験装置は、前記試験片の各々に加えられる荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る微小材料試験装置は、前記試験片の各々に加えられる荷重による前記試験片の変位を測定する変位測定手段をさらに備えることもできる。
【００１３】
また、前記第１及び第２力点は前記支点部から等距離に位置し、前記第１及び第２振動部は前記支点部から等距離に位置し、前記第１及び第２アクチュエータはピエゾアクチュエータであり、前記第１アクチュエータに周期的に変化する第１電圧を印加し、前記第２アクチュエータに、前記第１電圧と振幅が同じであり、逆の極性を有する第２電圧を印加することができる。
【００１４】
また、前記第１電圧は、振幅が一定のサイン波であることができる。
【００１５】
また、前記アームと、前記支点部と、前記第１及び第２弾性部と、前記第１及び第２振動部とは、１つの直方体の部材からワイヤーカット加工法によって一体に形成され、前記第１及び第２アクチュエータの変位端の各々を前記第１及び第２力点に当接させる場合に、前記アームが平行移動可能なように、前記支点部が弾性変形し得る形状であることができる。
【００１６】
また、前記支点部は、筒状部と、該筒状部の外壁面の一部を前記アームに接続する第１接続部と、該筒状部の前記外壁面の前記一部に対向する部分に、一端が接続された第２接続部とを備え、前記第２接続部の他端は、２つの前記試験片の前記一端に対して変位しないように固定されていることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の微小材料試験装置によれば、一対のピエゾアクチュエータを用いて、引張り荷重、予荷重を与えることにより、試験片に与える荷重を安定的に制御することができ、精度よく荷重測定、変位測定を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の微小材料試験装置は、０．５ｋＨｚ〜１ｋＨｚ程度の高周波数で駆動されても追従することができるので、応答性、追従性の高い繰り返し引張り試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態を、添付した図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００２０】
本微小材料試験装置は、荷重機構部１と、荷重機構部１内の２つの空孔部にそれぞれ収容された２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂと、試験片Ｓの両端部を固定する固定部３、４と、荷重機構部１及び固定部３を連結する連結部５と、固定部４の上に設置された荷重測定手段６とを備えている。ここでは、荷重測定手段としてロードセルを使用している。試験片Ｓの一方の端部は固定部３に直接固定されているが、試験片Ｓの他方の端部は、試験片Ｓに加えられる荷重を測定するために、ロードセル６を介して固定部４に間接的に固定されている。図１の（ａ）では、右側にのみ、固定部３、４、連結部５、ロードセル６及びこれらに取り付けられた試験片Ｓを示しているが、試験時には同様に左側にも固定部、連結部、ロードセル及び試験片が取り付けられる。また、図１では省略しているが、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに、内部のピエゾ素子を伸縮させて先端部を変位させるための電圧を印加する電源を備えている。
【００２１】
図２は、荷重機構部１を示す斜視図であり、図３はその一部を拡大した平面図である。荷重機構部１は左右対称な形状をしており、フレーム１１と、アーム１２と、振動部１３と、支点部１４と、弾性部１５と、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂを収容する空孔部１６とを備えている。ここでは右側の構成要素にのみ符号を付している。図１及び図２に示したように、フレーム１１、アーム１２、振動部１３、支点部１４、及び弾性部１５の周囲にはスリット１７が形成されている。即ち、荷重機構部１は、寸法精度を確保するために、公知のワイヤーカット加工法によって、１つの直方体の部材（例えば、Ａｌ７０７５／Ｔ６などのアルミ）に貫通したスリット１７を形成する加工を行うことによって、形成されている。スリット１７の幅は、例えば約０．５ｍｍである。なお、フレーム１１は、一定の厚さではなく、固定部４にロードセル６を設置するので、試験片Ｓが荷重方向に平行に配置されるように、使用するロードセル６の高さに応じて、固定部４を取り付ける部分が切削され、その他の部分よりも薄く形成されている。
【００２２】
従って、アーム１２は、支点部１４を介してフレーム１１と連結し、作用点部１８を介して振動部１３と連結している。また、振動部１３は、４つの弾性部１５を介してフレーム１１と連結している。また、支点部１４は、スリット１７ａを有する矩形の筒部１９と、２つの第１及び第２接続部１９ａ、１９ｂとを備えて形成されている。矩形の筒部１９の対向する２つの外壁面のうち、一方の外壁面が第１接続部１９ａによってアーム１２に接続され、他方の外壁面が第２接続部１９ｂによってフレーム１１に接続されている。従って、支点部の第２接続部１９ｂの一端（筒部１９の外壁面に接続していない側）はフレーム１１、固定部４、ロードセル６を介して、試験片Ｓの一端（固定部４によって間接的に固定される側）に対して変位しないようになっている。即ち、使用するロードセル６自体の荷重による微小変形は十分に小さく無視できる。図２に示した荷重機構部１は、このように一体に形成されている。
【００２３】
ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂを荷重機構１の空孔部１６に設置する場合、アーム１２を上方に平行移動させ、空孔部１６の長手方向の壁面間隔をピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの長さよりも大きくした状態で、設置する。このとき、支点部１４の、内側にスリット１７ａを有する矩形の筒部１９は、図４の平面図に実線で示したように弾性変形する。図４において、変形前の筒部１９を破線で示している。従って、荷重機構１に搭載されたピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの各々は、支点部１４及び弾性部１５によって、アーム１２に点接触する先端部（以下、変位端とも記す）２１ａ、２１ｂ（図１参照）を介して予荷重された状態である。
【００２４】
次に、本微小材料試験装置を用いて疲労試験として繰り返し引張り試験を行うときの、本微小材料試験装置の動作を説明する。ここでは、説明を簡単にするために、図１に示したように荷重機構部１の右側にのみ試験片Ｓが取り付けられているとする。
【００２５】
試験片Ｓに荷重するために、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに電源から所定の周波数で振動する電圧を印加する。これによって、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変位端２１ａ、２１ｂがアーム１２に加える力が変化する。このとき、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに印加する電圧は、図５に示すように、互いに極性が反転した電圧である。図５の（ａ）、（ｂ）は、振幅が同じであり、位相が１８０度ずれたサイン波を示している。例えば、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂのうち、一方に（ａ）の波形の電圧が印加される場合、他方には（ｂ）の波形の電圧が印加される。これによって、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変位端の変位方向が逆になる。即ち、一方の変位端が、ピエゾアクチュエータが伸張する方向に変位する場合、他方の変位端は、ピエゾアクチュエータが縮小する方向に変位する。以下、図５に示した第１〜第４期間毎に、本微小材料試験装置の動作を説明する。
【００２６】
（第１期間）
先ず、静止した平衡状態から、図１に示した右側のピエゾアクチュエータ２ａが、正の電圧（Ｖ）が印加されて伸びるとき、左側のピエゾアクチュエータ２ｂは、絶対値が同じ大きさの負の電圧（−Ｖ）が印加されて縮む。従って、アーム１２は、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａによって押され、支点部１４を支点とし、変位端２１ａが接している点を力点として左回りのトルクを受ける。このとき、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂは、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量に相当する長さだけ縮むので、アーム１２は、変位端２１ｂによってほとんど力を受けることなく、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量に相当する微小角度だけ回転することができる。従って、振動部１３は作用点部１８によって力を受け、てこの原理で、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに伸長力として加えられる。試験片Ｓへの荷重はロードセル６によって測定される（以下同様）。
【００２７】
尚、このとき、右側の振動部１３の４つの弾性部１５は、上側の２つの弾性部１５が縮み、下側の２つの弾性部１５が伸びる。逆に、左側の振動部の４つの弾性部は、上側の２つの弾性部が伸び、下側の２つの弾性部が縮む。
【００２８】
（第２期間）
次に、右側のピエゾアクチュエータ２ａが、負の電圧（−Ｖ）が印加されて縮むとき、左側のピエゾアクチュエータ２ｂは、絶対値が同じ大きさの正の電圧（Ｖ）が印加されて伸びる。従って、アーム１２は、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａからの力が解放され、８つの弾性部１５の復元力を受けて、支点部１４を支点として右回りのトルクを受ける。これと同時に、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂも、支点部１４を支点とし、変位端２１ｂが接している点を力点としてアーム１２に右回りのトルクを与える。即ち、アーム１２は、８つの弾性部１５の復元力に加えて、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂによって押されるので、右側のピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａの変位に遅れることなく、速やかに右回りに微小回転することができる。この右回りの回転によって、振動部１３は作用点部１８によって押され、てこの原理で、ピエゾアクチュエータ２ａの縮小量（ピエゾアクチュエータ２ｂの伸長量）よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに圧縮力として加えられる。
【００２９】
（第３期間）
第３期間は、再び右側のピエゾアクチュエータ２ａが、正の電圧が印加されて伸びる期間である。この期間では、左右一対のピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂはそれぞれ、上記した第２期間と逆の動作をする。従って、アーム１２は、８つの弾性部１５の復元力に加えて、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａによって押されるので、左側のピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂの変位に遅れることなく、速やかに左回りに微小回転することができる。この左回りの回転によって、振動部１３は、作用点部１８によって引かれ、ピエゾアクチュエータ２ｂの縮小量（ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量）よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに伸長力として加えられる。
【００３０】
（第４期間以降）
第４期間以降は、上記した第２期間及び第３期間の動作が交互に繰り返される。
【００３１】
以上によって、本微小材料試験装置は、試験片に与える荷重を安定的に制御することができる。また、本微小材料試験装置は、印加される電圧変化に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変化に遅れることなく、試験片Ｓに引張力・圧縮力を加えることができる。即ち、本微小材料試験装置は、低周波数はもとより、０．５ｋＨｚ〜１ｋＨｚ程度の高周波数で駆動されても追従することができる。従って、アクチュエータの変化に対する応答性、追従性が高い繰り返し引張り試験を行うことができる。
【００３２】
上記では、右側のみに試験片Ｓを取り付けた場合を説明したが、左右両方にそれぞれ試験片を取り付ければ、２つの試験片を同時に試験することができる。
【００３３】
また、荷重機構部は、図１〜３に示した形状、構成に限定されない。即ち、荷重機構部は、１つの支点部を挟んで位置する２つの力点部と、２つの作用点部とを備え、支点部及び力点部の間の距離よりも支点部及び作用点部の間の距離が大きく、力点部に荷重された場合に、一端が支点部に対して固定された試験片の他端に荷重することができる構造であればよい。
【００３４】
また、上記では、ワイヤーカット加工法によって一体の材料から形成された荷重機構部を用いる場合を説明したが、これに限定されず、荷重機構部は複数の部材を組み合わせて形成されていてもよい。
【００３５】
また、弾性変形可能な支点部の形状及び材質は、上記した形状及び材質に限定されず、アームを平行移動させることができるように、弾性変形可能な形状及び材質であればよい。例えば、支点部の形状は、図６の（ａ）に示すように、スリット１７ａ’を有する２つ以上の矩形の筒部１９’が直列に接続された構造であってもよい。また、図６の（ｂ）に示すように断面形状が、所定幅を有する線分を一方向に圧縮した形状１９’’であってもよい。また、支点部は、矩形の代わりに多角形の筒状、円筒状、楕円筒状などに形成されていてもよい。
【００３６】
また、上記では、アームを平行移動させてピエゾアクチュエータを設置する場合を説明したが、設置されたピエゾアクチュエータに予荷重を安定的に加えることができればよく、ピエゾアクチュエータの設置方法はこれに限定されない。例えば、荷重機構１の空孔部１６の長さをアクチュエータ２ａ、２ｂの長さよりも長くし、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの底部に所定の荷重を加えることができる機構をフレーム１１に備えてもよい。例えば、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの底部付近のフレーム１１部分にネジ穴及びボルトを設け、ボルトのねじ込み量によって、ピエゾアクチュエータの軸方向に一定の荷重を加えてもよい。このとき、一対のピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂが均等に予荷重されるような機構であることが望ましい。
【００３７】
また、支点部の位置は、図１〜３に示した位置に限定されず、アームの上側、即ち、２つのアクチュエータと反対側に位置してもよい。
【００３８】
また、２つのピエゾアクチュエータの配置は、上記した対称な配置に限定されない。図７に示したように、２つのピエゾアクチュエータの第１及び第２変位端が、支点部を挟んで、支点部から等距離でない位置でアームに接するように、２つのピエゾアクチュエータを配置してもよい。その場合、第１及び第２変位端を有するピエゾアクチュエータの各々に印加する電圧の最大値をＶ１、Ｖ２として、これらの電圧Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ生じる変位端の変位量Δ１、Δ２の比Δ１／Δ２が、対応する変位端と支点部との距離Ｌ１、Ｌ２の比Ｌ１／Ｌ２にほぼ等しくなるように、２つのピエゾアクチュエータに電圧を印加すればよい。
【００３９】
また、試験片や試験条件によっては、ピエゾアクチュエータに印加する電圧は、サイン波に限定されない。その場合には、第１ピエゾアクチュエータの変位端を周期的に変化させ、第２アクチュエータの変位端を、第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させることができる電圧を印加すればよい。
【００４０】
また、一対のアクチュエータは、ピエゾアクチュエータに限定されず、電気的に制御可能なアクチュエータであればよい。
【００４１】
また、ロードセルの設置場所は、上記した固定部４の上に限定されず、試験片に加わる荷重を測定することができる位置であればよい。例えば、固定部４の代わりに固定部３の上にロードセルを設置してもよい。固定部３にロードセルを設置する場合、試験片Ｓが荷重方向に平行に配置されるように、ロードセルの高さを考慮して、フレーム１１の各部の厚さを決定することが望ましい。また、ロードセル以外の荷重測定手段を用いてもよい。
【００４２】
上記では、本発明の微小材料試験装置を、試験片の荷重測定に適用する場合を説明したが、試験片の変位測定に適用することもできる。試験片に応力を加えてその変位量を測定する場合には、荷重測定手段（ロードセル）の代わりに、変位測定手段を備える必要がある。試験片の変位測定手段には、公知の手段を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の概要構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１の荷重機構部を示す斜視図である。
【図３】図１の微小材料試験装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図４】図３に示した支点部が変位する状態を示す平面図である。
【図５】２つのピエゾアクチュエータに印加する電圧を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の支点部の別の例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置において、２つのアクチュエータが非対称な位置に配置される場合を説明するための図である。
【図８】ピエゾアクチュエータの変化に試験片の変化が追随しない現象を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 荷重機構部
２ａ、２ｂ ピエゾアクチュエータ
３、４ 固定部
５ 連結部
６ 荷重測定手段（ロードセル）
１１ フレーム
１２ アーム
１３ 振動部
１４ 支点部
１５ 弾性部
１６ 空孔部
１７、１７’、１７’’、１７ａ、１７ａ’ スリット
１８ 作用点部
１９、１９’ 筒部
１９ａ 第１接続部
１９ｂ 第２接続部
Ｓ 試験片
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ・ナノ寸法の微小試験片に対して疲労試験を行う微小材料試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロテクノロジ、ナノテクノロジの発達により、マイクロメートル又はナノメートルオーダーの寸法の材料を利用したマイクロマシン、ナノマシンの実現が期待されている。これらの微小寸法の構造体の設計においては、微小寸法の材料の引張特性などの力学特性を高精度で測定、評価することが必要である。
【０００３】
そのために、例えば、下記特許文献１には、微小試験片の力学的特性を評価するための材料試験機が開示されている。下記特許文献１の材料試験機では、１つのピエゾアクチュエータの変位出力によって与えられる引張り荷重と、バネ機構による予荷重によって試験片に微小な変位を加え、試験することができる。
【０００４】
また、下記特許文献２には、マイクロ・ナノ材料用疲労試験装置が開示されている。特許文献２の図６には、てこの原理を用いた振動アクチュエータが開示されている。この振動アクチュエータは、ピエゾ式アクチュエータの先端の動作部がアームの１点を押し、それによって第１連結部を支点として第２連結部が変位し、振動体を移動させる。これにより、小型のピエゾ式アクチュエータでも比較的大きなストローク量を得ることができる。
【特許文献１】特開２００１−１０８５８６号公報
【特許文献２】特開２００５−３７３３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１及び２のいずれも、バネ機構から一定の予荷重が加えられた１つのピエゾアクチュエータを駆動し、試験片に微小変位を与える。しかし、これらの試験装置では、バネ機構による予荷重を精度良く安定的に加えることが困難であり、応答性、追従性の制御ができず、引張り荷重の安定性悪化による精度低下を招く。例えば、特許文献１には、剪断試験の往復変位周波数を、０.１〜２０Ｈｚの範囲で可変設定することができることが記載されているが、それよりも高い周波数の電圧が印加された場合、十分に追随することができなくなる。
【０００６】
図８はこの問題を具体的に示すためのグラフである。ピエゾアクチュエータに印加される周期的に変化する電圧によって、図８に実線で示すように、ピエゾアクチュエータの先端部が変位する。ピエゾアクチュエータが伸長し、先端部の変位が増大する間は、この変化に追随して試験片も変化する。しかし、ピエゾアクチュエータが縮小し、先端部の変位が減少する場合、試験片の実際の変化は、図８に破線で示したように、ピエゾアクチュエータの先端部の変位から遅れて変化する。これは、ピエゾアクチュエータの先端部の戻る速度が速いのに対し、バネ機構による復元（弾性回復）速度が遅いからである。
【０００７】
この対策として、バネの剛性を高く、固有振動数を高く設計することも可能ではあるが、その場合、ピエゾアクチュエータの先端部を十分に変位させることが困難になる。即ち、バネの剛性を高くするには限界がある。このように、従来の微小試験片用疲労試験装置では、高周波で精度よく疲労試験を行うことが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決すべく、アクチュエータの変化に精度よく追随するように、微小試験片を変化させることができる微小材料試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。
【００１０】
即ち、本発明に係る微小材料試験装置は、アームと、該アームの長手方向の一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部を有する第１振動部と、前記アームの長手方向の他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、前記アームの長手方向に沿った側面に形成された支点部を挟む２つの力点のうち、前記第１振動部が位置する側の第１力点に変位端が接する第１アクチュエータと、２つの前記力点のうち、前記第２振動部が位置する側の第２力点に変位端が接する第２アクチュエータとを備え、前記第１アクチュエータの変位端を周期的に変位させ、前記第１及び第２アクチュエータの変位端が前記アームに接した状態を維持するように、前記第２アクチュエータの変位端を、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させ、一端が前記支点部に対して変位しないように固定された２つの試験片の他端に、それぞれ前記第１振動部及び前記第２振動部を介して荷重することを特長としている。
【００１１】
また、本発明に係る微小材料試験装置は、前記試験片の各々に加えられる荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えることができる。
【００１２】
また、本発明に係る微小材料試験装置は、前記試験片の各々に加えられる荷重による前記試験片の変位を測定する変位測定手段をさらに備えることもできる。
【００１３】
また、前記第１及び第２力点は前記支点部から等距離に位置し、前記第１及び第２振動部は前記支点部から等距離に位置し、前記第１及び第２アクチュエータはピエゾアクチュエータであり、前記第１アクチュエータに周期的に変化する第１電圧を印加し、前記第２アクチュエータに、前記第１電圧と振幅が同じであり、逆の極性を有する第２電圧を印加することができる。
【００１４】
また、前記第１電圧は、振幅が一定のサイン波であることができる。
【００１５】
また、前記アームと、前記支点部と、前記第１及び第２弾性部と、前記第１及び第２振動部とは、１つの直方体の部材からワイヤーカット加工法によって一体に形成され、前記第１及び第２アクチュエータの変位端の各々を前記第１及び第２力点に当接させる場合に、前記アームが平行移動可能なように、前記支点部が弾性変形し得る形状であることができる。
【００１６】
また、前記支点部は、筒状部と、該筒状部の外壁面の一部を前記アームに接続する第１接続部と、該筒状部の前記外壁面の前記一部に対向する部分に、一端が接続された第２接続部とを備え、前記第２接続部の他端は、２つの前記試験片の前記一端に対して変位しないように固定されていることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の微小材料試験装置によれば、一対のピエゾアクチュエータを用いて、引張り荷重、予荷重を与えることにより、試験片に与える荷重を安定的に制御することができ、精度よく荷重測定、変位測定を行うことができる。
【００１８】
また、本発明の微小材料試験装置は、０．５ｋＨｚ〜１ｋＨｚ程度の高周波数で駆動されても追従することができるので、応答性、追従性の高い繰り返し引張り試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施の形態を、添付した図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【００２０】
本微小材料試験装置は、荷重機構部１と、荷重機構部１内の２つの空孔部にそれぞれ収容された２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂと、試験片Ｓの両端部を固定する固定部３、４と、荷重機構部１及び固定部３を連結する連結部５と、固定部４の上に設置された荷重測定手段６とを備えている。ここでは、荷重測定手段としてロードセルを使用している。試験片Ｓの一方の端部は固定部３に直接固定されているが、試験片Ｓの他方の端部は、試験片Ｓに加えられる荷重を測定するために、ロードセル６を介して固定部４に間接的に固定されている。図１の（ａ）では、右側にのみ、固定部３、４、連結部５、ロードセル６及びこれらに取り付けられた試験片Ｓを示しているが、試験時には同様に左側にも固定部、連結部、ロードセル及び試験片が取り付けられる。また、図１では省略しているが、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに、内部のピエゾ素子を伸縮させて先端部を変位させるための電圧を印加する電源を備えている。
【００２１】
図２は、荷重機構部１を示す斜視図であり、図３はその一部を拡大した平面図である。荷重機構部１は左右対称な形状をしており、フレーム１１と、アーム１２と、振動部１３と、支点部１４と、弾性部１５と、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂを収容する空孔部１６とを備えている。ここでは右側の構成要素にのみ符号を付している。図１及び図２に示したように、フレーム１１、アーム１２、振動部１３、支点部１４、及び弾性部１５の周囲にはスリット１７が形成されている。即ち、荷重機構部１は、寸法精度を確保するために、公知のワイヤーカット加工法によって、１つの直方体の部材（例えば、Ａｌ７０７５／Ｔ６などのアルミ）に貫通したスリット１７を形成する加工を行うことによって、形成されている。スリット１７の幅は、例えば約０．５ｍｍである。なお、フレーム１１は、一定の厚さではなく、固定部４にロードセル６を設置するので、試験片Ｓが荷重方向に平行に配置されるように、使用するロードセル６の高さに応じて、固定部４を取り付ける部分が切削され、その他の部分よりも薄く形成されている。
【００２２】
従って、アーム１２は、支点部１４を介してフレーム１１と連結し、作用点部１８を介して振動部１３と連結している。また、振動部１３は、４つの弾性部１５を介してフレーム１１と連結している。また、支点部１４は、スリット１７ａを有する矩形の筒部１９と、２つの第１及び第２接続部１９ａ、１９ｂとを備えて形成されている。矩形の筒部１９の対向する２つの外壁面のうち、一方の外壁面が第１接続部１９ａによってアーム１２に接続され、他方の外壁面が第２接続部１９ｂによってフレーム１１に接続されている。従って、支点部の第２接続部１９ｂの一端（筒部１９の外壁面に接続していない側）はフレーム１１、固定部４、ロードセル６を介して、試験片Ｓの一端（固定部４によって間接的に固定される側）に対して変位しないようになっている。即ち、使用するロードセル６自体の荷重による微小変形は十分に小さく無視できる。図２に示した荷重機構部１は、このように一体に形成されている。
【００２３】
ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂを荷重機構１の空孔部１６に設置する場合、アーム１２を上方に平行移動させ、空孔部１６の長手方向の壁面間隔をピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの長さよりも大きくした状態で、設置する。このとき、支点部１４の、内側にスリット１７ａを有する矩形の筒部１９は、図４の平面図に実線で示したように弾性変形する。図４において、変形前の筒部１９を破線で示している。従って、荷重機構１に搭載されたピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの各々は、支点部１４及び弾性部１５によって、アーム１２に点接触する先端部（以下、変位端とも記す）２１ａ、２１ｂ（図１参照）を介して予荷重された状態である。
【００２４】
次に、本微小材料試験装置を用いて疲労試験として繰り返し引張り試験を行うときの、本微小材料試験装置の動作を説明する。ここでは、説明を簡単にするために、図１に示したように荷重機構部１の右側にのみ試験片Ｓが取り付けられているとする。
【００２５】
試験片Ｓに荷重するために、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに電源から所定の周波数で振動する電圧を印加する。これによって、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変位端２１ａ、２１ｂがアーム１２に加える力が変化する。このとき、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂに印加する電圧は、図５に示すように、互いに極性が反転した電圧である。図５の（ａ）、（ｂ）は、振幅が同じであり、位相が１８０度ずれたサイン波を示している。例えば、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂのうち、一方に（ａ）の波形の電圧が印加される場合、他方には（ｂ）の波形の電圧が印加される。これによって、２つのピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変位端の変位方向が逆になる。即ち、一方の変位端が、ピエゾアクチュエータが伸張する方向に変位する場合、他方の変位端は、ピエゾアクチュエータが縮小する方向に変位する。以下、図５に示した第１〜第４期間毎に、本微小材料試験装置の動作を説明する。
【００２６】
（第１期間）
先ず、静止した平衡状態から、図１に示した右側のピエゾアクチュエータ２ａが、正の電圧（Ｖ）が印加されて伸びるとき、左側のピエゾアクチュエータ２ｂは、絶対値が同じ大きさの負の電圧（−Ｖ）が印加されて縮む。従って、アーム１２は、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａによって押され、支点部１４を支点とし、変位端２１ａが接している点を力点として左回りのトルクを受ける。このとき、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂは、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量に相当する長さだけ縮むので、アーム１２は、変位端２１ｂによってほとんど力を受けることなく、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量に相当する微小角度だけ回転することができる。従って、振動部１３は作用点部１８によって力を受け、てこの原理で、ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに伸長力として加えられる。試験片Ｓへの荷重はロードセル６によって測定される（以下同様）。
【００２７】
尚、このとき、右側の振動部１３の４つの弾性部１５は、上側の２つの弾性部１５が縮み、下側の２つの弾性部１５が伸びる。逆に、左側の振動部の４つの弾性部は、上側の２つの弾性部が伸び、下側の２つの弾性部が縮む。
【００２８】
（第２期間）
次に、右側のピエゾアクチュエータ２ａが、負の電圧（−Ｖ）が印加されて縮むとき、左側のピエゾアクチュエータ２ｂは、絶対値が同じ大きさの正の電圧（Ｖ）が印加されて伸びる。従って、アーム１２は、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａからの力が解放され、８つの弾性部１５の復元力を受けて、支点部１４を支点として右回りのトルクを受ける。これと同時に、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂも、支点部１４を支点とし、変位端２１ｂが接している点を力点としてアーム１２に右回りのトルクを与える。即ち、アーム１２は、８つの弾性部１５の復元力に加えて、ピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂによって押されるので、右側のピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａの変位に遅れることなく、速やかに右回りに微小回転することができる。この右回りの回転によって、振動部１３は作用点部１８によって押され、てこの原理で、ピエゾアクチュエータ２ａの縮小量（ピエゾアクチュエータ２ｂの伸長量）よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに圧縮力として加えられる。
【００２９】
（第３期間）
第３期間は、再び右側のピエゾアクチュエータ２ａが、正の電圧が印加されて伸びる期間である。この期間では、左右一対のピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂはそれぞれ、上記した第２期間と逆の動作をする。従って、アーム１２は、８つの弾性部１５の復元力に加えて、ピエゾアクチュエータ２ａの変位端２１ａによって押されるので、左側のピエゾアクチュエータ２ｂの変位端２１ｂの変位に遅れることなく、速やかに左回りに微小回転することができる。この左回りの回転によって、振動部１３は、作用点部１８によって引かれ、ピエゾアクチュエータ２ｂの縮小量（ピエゾアクチュエータ２ａの伸長量）よりも大きく変位する。振動部１３が受ける力は、連結部５及び固定部３を介して、試験片Ｓに伸長力として加えられる。
【００３０】
（第４期間以降）
第４期間以降は、上記した第２期間及び第３期間の動作が交互に繰り返される。
【００３１】
以上によって、本微小材料試験装置は、試験片に与える荷重を安定的に制御することができる。また、本微小材料試験装置は、印加される電圧変化に応じて伸縮するピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの変化に遅れることなく、試験片Ｓに引張力・圧縮力を加えることができる。即ち、本微小材料試験装置は、低周波数はもとより、０．５ｋＨｚ〜１ｋＨｚ程度の高周波数で駆動されても追従することができる。従って、アクチュエータの変化に対する応答性、追従性が高い繰り返し引張り試験を行うことができる。
【００３２】
上記では、右側のみに試験片Ｓを取り付けた場合を説明したが、左右両方にそれぞれ試験片を取り付ければ、２つの試験片を同時に試験することができる。
【００３３】
また、荷重機構部は、図１〜３に示した形状、構成に限定されない。即ち、荷重機構部は、１つの支点部を挟んで位置する２つの力点部と、２つの作用点部とを備え、支点部及び力点部の間の距離よりも支点部及び作用点部の間の距離が大きく、力点部に荷重された場合に、一端が支点部に対して固定された試験片の他端に荷重することができる構造であればよい。
【００３４】
また、上記では、ワイヤーカット加工法によって一体の材料から形成された荷重機構部を用いる場合を説明したが、これに限定されず、荷重機構部は複数の部材を組み合わせて形成されていてもよい。
【００３５】
また、弾性変形可能な支点部の形状及び材質は、上記した形状及び材質に限定されず、アームを平行移動させることができるように、弾性変形可能な形状及び材質であればよい。例えば、支点部の形状は、図６の（ａ）に示すように、スリット１７ａ’を有する２つ以上の矩形の筒部１９’が直列に接続された構造であってもよい。また、図６の（ｂ）に示すように断面形状が、所定幅を有する線分を一方向に圧縮した形状１９’’であってもよい。また、支点部は、矩形の代わりに多角形の筒状、円筒状、楕円筒状などに形成されていてもよい。
【００３６】
また、上記では、アームを平行移動させてピエゾアクチュエータを設置する場合を説明したが、設置されたピエゾアクチュエータに予荷重を安定的に加えることができればよく、ピエゾアクチュエータの設置方法はこれに限定されない。例えば、荷重機構１の空孔部１６の長さをアクチュエータ２ａ、２ｂの長さよりも長くし、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの底部に所定の荷重を加えることができる機構をフレーム１１に備えてもよい。例えば、ピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂの底部付近のフレーム１１部分にネジ穴及びボルトを設け、ボルトのねじ込み量によって、ピエゾアクチュエータの軸方向に一定の荷重を加えてもよい。このとき、一対のピエゾアクチュエータ２ａ、２ｂが均等に予荷重されるような機構であることが望ましい。
【００３７】
また、支点部の位置は、図１〜３に示した位置に限定されず、アームの上側、即ち、２つのアクチュエータと反対側に位置してもよい。
【００３８】
また、２つのピエゾアクチュエータの配置は、上記した対称な配置に限定されない。図７に示したように、２つのピエゾアクチュエータの第１及び第２変位端が、支点部を挟んで、支点部から等距離でない位置でアームに接するように、２つのピエゾアクチュエータを配置してもよい。その場合、第１及び第２変位端を有するピエゾアクチュエータの各々に印加する電圧の最大値をＶ１、Ｖ２として、これらの電圧Ｖ１、Ｖ２によってそれぞれ生じる変位端の変位量Δ１、Δ２の比Δ１／Δ２が、対応する変位端と支点部との距離Ｌ１、Ｌ２の比Ｌ１／Ｌ２にほぼ等しくなるように、２つのピエゾアクチュエータに電圧を印加すればよい。
【００３９】
また、試験片や試験条件によっては、ピエゾアクチュエータに印加する電圧は、サイン波に限定されない。その場合には、第１ピエゾアクチュエータの変位端を周期的に変化させ、第２アクチュエータの変位端を、第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させることができる電圧を印加すればよい。
【００４０】
また、一対のアクチュエータは、ピエゾアクチュエータに限定されず、電気的に制御可能なアクチュエータであればよい。
【００４１】
また、ロードセルの設置場所は、上記した固定部４の上に限定されず、試験片に加わる荷重を測定することができる位置であればよい。例えば、固定部４の代わりに固定部３の上にロードセルを設置してもよい。固定部３にロードセルを設置する場合、試験片Ｓが荷重方向に平行に配置されるように、ロードセルの高さを考慮して、フレーム１１の各部の厚さを決定することが望ましい。また、ロードセル以外の荷重測定手段を用いてもよい。
【００４２】
上記では、本発明の微小材料試験装置を、試験片の荷重測定に適用する場合を説明したが、試験片の変位測定に適用することもできる。試験片に応力を加えてその変位量を測定する場合には、荷重測定手段（ロードセル）の代わりに、変位測定手段を備える必要がある。試験片の変位測定手段には、公知の手段を使用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の概要構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】図１の荷重機構部を示す斜視図である。
【図３】図１の微小材料試験装置の一部を拡大して示す平面図である。
【図４】図３に示した支点部が変位する状態を示す平面図である。
【図５】２つのピエゾアクチュエータに印加する電圧を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置の支点部の別の例を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る微小材料試験装置において、２つのアクチュエータが非対称な位置に配置される場合を説明するための図である。
【図８】ピエゾアクチュエータの変化に試験片の変化が追随しない現象を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１ 荷重機構部
２ａ、２ｂ ピエゾアクチュエータ
３、４ 固定部
５ 連結部
６ 荷重測定手段（ロードセル）
１１ フレーム
１２ アーム
１３ 振動部
１４ 支点部
１５ 弾性部
１６ 空孔部
１７、１７’、１７’’、１７ａ、１７ａ’ スリット
１８ 作用点部
１９、１９’ 筒部
１９ａ 第１接続部
１９ｂ 第２接続部
Ｓ 試験片
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームと、
該アームの長手方向の一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部を有する第１振動部と、
前記アームの長手方向の他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、
前記アームの長手方向に沿った側面に形成された支点部を挟む２つの力点のうち、前記第１振動部が位置する側の第１力点に変位端が接する第１アクチュエータと、
２つの前記力点のうち、前記第２振動部が位置する側の第２力点に変位端が接する第２アクチュエータとを備え、
前記第１アクチュエータの変位端を周期的に変位させ、
前記第１及び第２アクチュエータの変位端が前記アームに接した状態を維持するように、前記第２アクチュエータの変位端を、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させ、
一端が前記支点部に対して変位しないように固定された２つの試験片の他端に、それぞれ前記第１振動部及び前記第２振動部を介して荷重することを特長とする微小材料試験装置。
【請求項２】
２つの前記試験片の各々に加えられる荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の微小材料試験装置。
【請求項３】
２つの前記試験片の各々に加えられる荷重による前記試験片の変位を測定する変位測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小材料試験装置。
【請求項４】
前記第１及び第２力点が前記支点部から等距離に位置し、
前記第１及び第２振動部が前記支点部から等距離に位置し、
前記第１及び第２アクチュエータがピエゾアクチュエータであり、
前記第１アクチュエータに周期的に変化する第１電圧を印加し、
前記第２アクチュエータに、前記第１電圧と振幅が同じであり、逆の極性を有する第２電圧を印加することを特長とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微小材料試験装置。
【請求項５】
前記第１電圧が、振幅が一定のサイン波であることを特長とする請求項４に記載の微小材料試験装置。
【請求項６】
前記アームと、前記支点部と、前記第１及び第２弾性部と、前記第１及び第２振動部とが、１つの直方体の部材からワイヤーカット加工法によって一体に形成され、
前記第１及び第２アクチュエータの変位端の各々を前記第１及び第２力点に当接させる場合に、前記アームが平行移動可能なように、前記支点部が弾性変形し得る形状であることを特長とする請求項４又は５に記載の微小材料試験装置。
【請求項７】
前記支点部が、
筒状部と、
該筒状部の外壁面の一部を前記アームに接続する第１接続部と、
該筒状部の前記外壁面の前記一部に対向する部分に、一端が接続された第２接続部とを備え、
前記第２接続部の他端が、２つの前記試験片の前記一端に対して変位しないように固定されていることを特長とする請求項６に記載の微小材料試験装置。
【請求項１】
アームと、
該アームの長手方向の一端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第１弾性部を有する第１振動部と、
前記アームの長手方向の他端に接続され、変形量に応じた復元力を生じる第２弾性部を有する第２振動部と、
前記アームの長手方向に沿った側面に形成された支点部を挟む２つの力点のうち、前記第１振動部が位置する側の第１力点に変位端が接する第１アクチュエータと、
２つの前記力点のうち、前記第２振動部が位置する側の第２力点に変位端が接する第２アクチュエータとを備え、
前記第１アクチュエータの変位端を周期的に変位させ、
前記第１及び第２アクチュエータの変位端が前記アームに接した状態を維持するように、前記第２アクチュエータの変位端を、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位方向と逆方向に、前記第１アクチュエータの変位端の平衡状態からの変位量に応じて変化させ、
一端が前記支点部に対して変位しないように固定された２つの試験片の他端に、それぞれ前記第１振動部及び前記第２振動部を介して荷重することを特長とする微小材料試験装置。
【請求項２】
２つの前記試験片の各々に加えられる荷重を測定する荷重測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の微小材料試験装置。
【請求項３】
２つの前記試験片の各々に加えられる荷重による前記試験片の変位を測定する変位測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の微小材料試験装置。
【請求項４】
前記第１及び第２力点が前記支点部から等距離に位置し、
前記第１及び第２振動部が前記支点部から等距離に位置し、
前記第１及び第２アクチュエータがピエゾアクチュエータであり、
前記第１アクチュエータに周期的に変化する第１電圧を印加し、
前記第２アクチュエータに、前記第１電圧と振幅が同じであり、逆の極性を有する第２電圧を印加することを特長とする請求項１〜３の何れか１項に記載の微小材料試験装置。
【請求項５】
前記第１電圧が、振幅が一定のサイン波であることを特長とする請求項４に記載の微小材料試験装置。
【請求項６】
前記アームと、前記支点部と、前記第１及び第２弾性部と、前記第１及び第２振動部とが、１つの直方体の部材からワイヤーカット加工法によって一体に形成され、
前記第１及び第２アクチュエータの変位端の各々を前記第１及び第２力点に当接させる場合に、前記アームが平行移動可能なように、前記支点部が弾性変形し得る形状であることを特長とする請求項４又は５に記載の微小材料試験装置。
【請求項７】
前記支点部が、
筒状部と、
該筒状部の外壁面の一部を前記アームに接続する第１接続部と、
該筒状部の前記外壁面の前記一部に対向する部分に、一端が接続された第２接続部とを備え、
前記第２接続部の他端が、２つの前記試験片の前記一端に対して変位しないように固定されていることを特長とする請求項６に記載の微小材料試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−３２７８９４（Ｐ２００７−３２７８９４Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０４５９（Ｐ２００６−１６０４５９）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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