特許 7527552 せん断強度測定装置、及びせん断強度測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】せん断強度測定装置、及びせん断強度測定システム

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/24 20060101AFI20240729BHJP

   G01N 19/04 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

G01N3/24

G01N19/04 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020211990

(22)【出願日】2020-12-22

(65)【公開番号】P2022098555

(43)【公開日】2022-07-04

【審査請求日】2023-12-01

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和元年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、戦略的創造研究推進事業「データ駆動型分子設計を基点とする超複合材料の開発」及び「材料特性評価の自動データ収集システムの構築」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】301023238

【氏名又は名称】国立研究開発法人物質・材料研究機構

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】内藤 昌信

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 千明

(72)【発明者】

【氏名】ジョゼ ジャクイム ダ モタ マチャド

(72)【発明者】

【氏名】関口 悠

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６１－２５９１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２６５８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８２０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０３２２３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２６８０３１９（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０６２１６５３１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１０－１６０００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２１６５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３／２４

Ｇ０１Ｎ １９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１軸に沿った第１方向及び第２方向に移動可能に構成され、前記第１方向側を向いた押圧面を有する押圧部と、前記第２方向への力を受ける加圧作用部と、を有する可動部と、
前記可動部の前記第１軸に沿った移動の際に前記押圧面が通過する軌道上にサンプルを突出させて保持する保持部と、前記第１方向への力を受ける受圧作用部と、前記受圧作用部に受ける力によって前記サンプルを前記保持部に固定する固定機構と、を有するサンプルホルダと、
前記加圧作用部と前記受圧作用部との間で圧縮力を受けることで弾性変形する弾性体と、
前記押圧面に前記第２方向に加わる荷重を検出する検出部と、
を具備し、
前記可動部を前記第１方向に移動させる過程において、前記弾性体を弾性変形させた後に、前記押圧面によって前記サンプルをせん断破壊する
せん断強度測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載のせん断強度測定装置であって、
前記サンプルは、第１基材と、第２基材と、前記第１基材と前記第２基材とを接着する接着部と、を有し、
前記保持部は、前記軌道上に前記第２基材を突出させて前記第１基材を保持する
せん断強度測定装置。

【請求項3】

請求項２に記載のせん断強度測定装置であって、
前記第１基材及び前記第２基材がいずれも、前記第１軸と直交する第２軸に沿った軸を中心とする円柱状である
せん断強度測定装置。

【請求項4】

請求項３に記載のせん断強度測定装置であって、
前記押圧面は、前記第２軸に沿って延び、前記第２方向に窪む溝状である
せん断強度測定装置。

【請求項5】

請求項４に記載のせん断強度測定装置であって、
前記押圧面は、前記第２基材の外周面よりも曲率半径が大きい曲面である
せん断強度測定装置。

【請求項6】

請求項５に記載のせん断強度測定装置であって、
前記押圧面の前記第２方向側において前記第２軸に沿った軸を中心に回動可能なよう前記押圧部を支持する支持部を更に具備する
せん断強度測定装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載のせん断強度測定装置であって、
前記押圧面によってせん断された前記サンプルの前記保持部内に残った部分を前記軌道上に突出させる昇降機構を更に具備する
せん断強度測定装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載のせん断強度測定装置と、
前記サンプルを供給する供給部と、
前記サンプルを前記供給部から前記保持部に搬送する搬送部と、
前記可動部及び前記搬送部を制御する制御部と、
を具備するせん断強度測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、せん断強度を測定するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

接着剤の接着強度は、例えば、せん断強度によって評価することができる。接着剤のせん断強度を得るための一般的な手法としては、例えば、評価の対象となる接着剤によって２枚の基材を接着して得られる単純重ね合わせ接着継手サンプルを用いた引張試験が知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】Ｄａ Ｓｉｌｖａ， Ｌｕｃａｓ ＦＭ， ｅｔ ａｌ． "Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｌａｐ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ．" Ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ａｄｈｅｓｉｏｎ ８２．１１ （２００６）： １０９１－１１１５．

【文献】Ｎａｉｔｏ， Ｋｉｍｉｙｏｓｈｉ， Ｍｕｔｓｕｍｉ Ｏｎｔａ， ａｎｄ Ｙａｓｕｏ Ｋｏｇｏ． "Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｈｅｓｉｖｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｎ ｔｅｎｓｉｌｅ ａｎｄ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ａｄｈｅｓｉｖｅ．" Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｄｈｅｓｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｈｅｓｉｖｅｓ ３６ （２０１２）： ７７－８５．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような引張試験では、サンプルを構成する基材の曲げ変形や位置ずれなどの影響が加わりやすいため、接着剤の正確なせん断強度が得られにくい。また、上記のような引張試験では、サンプルの作製及びセッティングに手間がかかるため、接着剤の評価を効率的に進めることが難しい。

【0005】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、正確なせん断強度を効率的に測定可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るせん断強度測定装置は、可動部と、サンプルホルダと、弾性体と、検出部と、を具備する。
上記可動部は、第１軸に沿った第１方向及び第２方向に移動可能に構成され、上記第１方向側を向いた押圧面を有する押圧部と、上記第２方向への力を受ける加圧作用部と、を有する。
上記サンプルホルダは、上記可動部の上記第１軸に沿った移動の際に上記押圧面が通過する軌道上にサンプルを突出させて保持する保持部と、上記第１方向への力を受ける受圧作用部と、上記受圧作用部に受ける力によって上記サンプルを上記保持部に固定する固定機構と、を有する。
上記弾性体は、上記加圧作用部と上記受圧作用部との間で圧縮力を受けることで弾性変形する。
上記せん断強度測定装置は、上記可動部を上記第１方向に移動させる過程において、上記弾性体を弾性変形させた後に、上記押圧面によって上記サンプルをせん断破壊する。

【0007】

このせん断強度測定装置では、可動部を第１方向に移動させる単一の動作のみによって、サンプルをサンプルホルダの保持部に固定しつつ、サンプルをせん断破壊することができる。このため、このせん断強度測定装置では、シンプルな装置構成によって、正確なせん断強度を効率的に測定することができる。

【0008】

上記サンプルは、第１基材と、第２基材と、上記第１基材と上記第２基材とを接着する接着部と、を有してもよい。この場合、上記第１基材及び上記第２基材がいずれも、上記第１軸と直交する第２軸に沿った軸を中心とする円柱状であってもよい。また、上記押圧面は、上記第２軸に沿って延び、上記第２方向に窪む溝状であってもよい。更に、上記押圧面は、上記第２基材の外周面よりも曲率半径が大きい曲面であってもよい。加えて、上記せん断強度測定装置は、上記押圧面の上記第２方向側において上記第２軸に沿った軸を中心に回動可能なよう上記押圧部を支持する支持部を更に具備してもよい。
これらの構成によって、サンプルの接着部を構成する接着剤のせん断強度を良好に評価することができる。

【0009】

上記せん断強度測定装置は、上記押圧面によってせん断された上記サンプルの上記保持部内に残った部分を上記軌道上に突出させる昇降機構を更に具備してもよい。
この構成では、せん断後のサンプルにおけるサンプルホルダの保持部内に残った部分を、昇降機構によって突出させることで、サンプルをせん断破壊する動作と同様の動作によって除去することができる。これにより、複数のサンプルのせん断強度を連続して効率的に測定することが可能となる。

【0010】

本発明の一形態に係るせん断強度測定システムは、上記せん断強度測定装置と、供給部と、搬送部と、制御部と、を具備する。
上記供給部は、上記サンプルを供給する。
上記搬送部は、上記サンプルを上記供給部から上記保持部に搬送する。
上記制御部は、上記可動部及び上記搬送部を制御する。

【発明の効果】

【0011】

正確なせん断強度を効率的に測定可能な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係るせん断強度測定装置の概略構成図である。

【図2】上記せん断強度測定装置のサンプルホルダの平面図である。

【図3】上記サンプルホルダの縦断面図である。

【図4】上記せん断強度測定装置に対応するサンプルを示す図である。

【図5】上記サンプルホルダにサンプルが挿入された状態を示す平面図である。

【図6】上記サンプルホルダにサンプルが挿入された状態を示す縦断面図である。

【図7】上記せん断強度測定装置の押圧部及び支持部を示す平面図である。

【図8】上記せん断強度測定装置の動作を示す概略構成図である。

【図9】上記サンプルホルダにサンプルが固定された状態を示す平面図である。

【図10】上記サンプルホルダにサンプルが固定された状態を示す縦断面図である。

【図11】上記せん断強度測定装置の動作を示す図である。

【図12】上記せん断強度測定装置の昇降機構を示す図である。

【図13】上記昇降機構を示す縦断面図である。

【図14】上記せん断強度測定装置の動作を示す概略構成図である。

【図15】上記せん断強度測定装置の他の形態を示す概略構成図である。

【図16】本発明の一実施形態に係るせん断強度測定システムの概略構成図である。

【図17】上記せん断強度測定システムの搬送部の動作を示す平面図である。

【図18】上記せん断強度測定装置のサンプルの製造過程を示す斜視図である。

【図19】上記せん断強度測定装置のサンプルの製造過程を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各図面には、適宜、空間座標系を規定する相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が示されている。Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に延び、Ｚ軸は鉛直方向に延びる。また、各図面には、適宜、Ｘ軸に沿った方向として、前方Ｘ１及び後方Ｘ２も示されている。

【0014】

［せん断強度測定装置１］
図１は、本発明の一実施形態に係るせん断強度測定装置１の概略構成図である。せん断強度測定装置１は、せん断強度の測定対象となるサンプルＳを保持可能なサンプルホルダ１０と、サンプルホルダ１０の後方Ｘ２に位置する可動部２０と、サンプルホルダ１０及び可動部２０を保持するフレーム部Ｆと、を有する。

【0015】

図２はサンプルホルダ１０をＺ軸方向上方から見た平面図であり、図３はサンプルホルダ１０のＸ－Ｚ平面に沿った縦断面図である。サンプルホルダ１０は、Ｘ－Ｙ平面に沿って延びる上向きの平面であるステージ面１１と、ステージ面１１の中央部において下方に窪む保持部１２と、を有する。

【0016】

図４は、本実施形態でせん断強度の測定対象となるサンプルＳを示す図である。サンプルＳは、Ｚ軸に沿った軸を中心とする円柱状であり、下側の第１基材Ｓ１と、上側の第２基材Ｓ２と、第１基材Ｓ１と第２基材Ｓ２とを接着する接着部Ｓａと、で構成される。接着部Ｓａは、評価対象となる接着剤によって形成される。

【0017】

せん断強度測定装置１は、例えば直径８ｍｍ程度の小さいサンプルＳに対応可能であるため、少量の接着剤によってせん断強度の評価を実施可能である。なお、サンプルＳでは、例えば、第１基材Ｓ１及び第２基材Ｓ２の厚みをそれぞれ３ｍｍとすることができ、接着部Ｓａの厚みを０．２ｍｍとすることができる。

【0018】

サンプルＳにおける第１基材Ｓ１及び第２基材Ｓ２は、変形しにくい高剛性の材料で形成される。第１基材Ｓ１及び第２基材Ｓ２を構成する材料は、接着部Ｓａを構成する接着剤を用いた接着の対象となる材料に応じて、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などから適宜選択可能である。

【0019】

図５，６は、サンプルホルダ１０の保持部１２内にサンプルＳが挿入された状態を示している。図６に示すように、保持部１２内に挿入されたサンプルＳでは、第１基材Ｓ１が保持部１２内に位置し、第２基材Ｓ２がステージ面１１から上方に突出し、接着部Ｓａがステージ面１１と水平方向に重なっている。

【0020】

図５，６に示す状態では、サンプルＳの第１基材Ｓ１の周囲に隙間が形成され、サンプルＳが保持部１２に固定されていない。サンプルホルダ１０は、サンプルＳを保持部１２に固定するための固定機構を有する。本実施形態に係るサンプルホルダ１０では、固定機構がスリット部１３を含んだ構成とされる。

【0021】

スリット部１３は、保持部１２のＸ軸方向中央部とＹ軸方向に重なる位置に設けられている。スリット部１３には、サンプルホルダ１０をＺ軸に沿って貫通し、Ｙ軸に沿って延びる複数のスリットＬが設けられている。各スリットＬは、サンプルホルダ１０をＹ軸方向に貫通しておらず、つまりサンプルホルダ１０をＸ軸方向に分断していない。

【0022】

サンプルホルダ１０は、受圧作用部１４を有する。受圧作用部１４は、サンプルホルダ１０の後方Ｘ２を向いた背面に位置する。また、サンプルホルダ１０は、図１に示すように、フレーム部Ｆに前方Ｘ１側から支持され、前方Ｘ１への移動が規制されている。このため、サンプルホルダ１０では、受圧作用部１４に受ける力が、Ｘ軸に沿った圧縮力として作用する。

【0023】

サンプルホルダ１０にＸ軸に沿った圧縮力が加わると、各スリットＬを構成する空隙が狭まることで、スリット部１３がＸ軸に沿って弾性変形する。これに伴い、保持部１２のＸ軸方向の寸法が縮小することで、サンプルＳの第１基材Ｓ１が保持部１２によって前方Ｘ１及び後方Ｘ２から挟まれてＸ軸方向に固定される。

【0024】

このように、サンプルホルダ１０は、受圧作用部１４に受ける力によって、サンプルＳの第１基材Ｓ１が保持部１２に固定されるように構成されている。第１基材Ｓ１がＸ軸方向に固定されたサンプルＳでは、第２基材Ｓ２にＸ軸方向に受ける押圧力が、接着部Ｓａへのせん断力として作用する。

【0025】

図１に示す可動部２０は、フレーム部Ｆ上においてサンプルホルダ１０に対してＸ軸に沿って移動可能に構成されている。せん断強度測定装置１は、可動部２０を移動させるための第１駆動部である水平アクチュエータ３０を有する。水平アクチュエータ３０は、Ｘ軸に沿って伸縮可能なシャフト部３１を有し、可動部２０に対して後方Ｘ２からシャフト部３１を介してモータなどの駆動力を伝達可能に構成されている。

【0026】

可動部２０は、メイン本体部２１と、サブ本体部２２と、を有する。メイン本体部２１は、フレーム部Ｆ上においてＸ軸に沿って移動可能に構成され、可動部２０の他の構成を保持する。メイン本体部２１は、Ｘ－Ｙ平面に沿って延びる平板状の積載部２１ａと、積載部２１ａの後部から上方に延びる壁部２１ｂと、を有する。

【0027】

メイン本体部２１の壁部２１ｂの背面には、水平アクチュエータ３０のシャフト部３１の前端部が接続されている。これにより、せん断強度測定装置１では、水平アクチュエータ３０によるシャフト部３１のＸ軸に沿った伸縮によって、可動部２０を前方Ｘ１及び後方Ｘ２に移動させることが可能となる。

【0028】

サブ本体部２２は、メイン本体部２１の積載部２１ａ上に積載されている。せん断強度測定装置１は、メイン本体部２１の壁部２１ｂとサブ本体部２２との間に位置する検出部４０を有する。検出部４０は、メイン本体部２１の壁部２１ｂとサブ本体部２２との間に加わる荷重を検出するロードセルとして構成される。

【0029】

可動部２０は、サブ本体部２２が積載部２１ａ上において検出部４０以外の構成によってＸ軸方向の拘束を受けないように構成されている。このため、せん断強度測定装置１では、サブ本体部２２に対して後方Ｘ２に加わる荷重をそのまま検出部４０によって検出することが可能である。

【0030】

また、可動部２０は、押圧部２３と、支持部２４と、を有する。押圧部２３は、サブ本体部２２の前面に設けられた支持部２４に支持され、支持部２４から前方Ｘ１に延びている。つまり、押圧部２３は、その後端部が支持部２４を介してサブ本体部２２の前面に保持されている。

【0031】

図７は、可動部２０の押圧部２３及び支持部２４を上方から見た平面図である。押圧部２３は、Ｘ－Ｙ平面に沿って延びる平板状である。可動部２０は、Ｘ軸に沿った移動の際に、押圧部２３がサンプルホルダ１０上におけるステージ面１１に近接する位置を通るように構成されている。

【0032】

押圧部２３の前端部には、前方Ｘ１を向いた押圧面２３ａが設けられている。押圧面２３ａは、Ｚ軸に沿って延び、後方Ｘ２に向けて窪む溝状である。押圧面２３ａは、サンプルＳの外周面よりも曲率半径が大きい曲面である。押圧面２３ａは、例えば、水平断面が半円形となるように形成することができる。

【0033】

支持部２４は、Ｚ軸に沿って延びる軸部２４ａを有し、軸部２４ａによって押圧部２３を回動可能に支持している。このような構成により、可動部２０では、押圧部２３の回動による押圧面２３ａのＹ軸方向への変位が許容され、つまり押圧面２３ａの位置にＹ軸方向の遊びを持たせることができる。

【0034】

可動部２０は、Ｘ軸に沿った移動の際に、押圧部２３の押圧面２３ａがサンプルホルダ１０の保持部１２上を通過するように構成されている。つまり、サンプルホルダ１０の保持部１２に保持されたサンプルＳにおけるステージ面１１から突出する第２基材Ｓ２は、押圧面２３ａが通過する軌道上に位置する。

【0035】

また、可動部２０は、加圧作用部２５を有する。加圧作用部２５は、メイン本体部２１の積載部２１ａの前面に位置し、サンプルホルダ１０の受圧作用部１４とＸ軸方向に対向する。加圧作用部２５は、可動部２０のＸ軸に沿った移動によって、サンプルホルダ１０の受圧作用部１４に対する距離が変化する。

【0036】

せん断強度測定装置１は、可動部２０の加圧作用部２５とサンプルホルダ１０の受圧作用部１４との間に位置する弾性体５０を有する。弾性体５０は、コイルバネで構成され、その後端部が加圧作用部２５に固定され、加圧作用部２５と受圧作用部１４との間で圧縮力を受けることでＸ軸に沿って弾性変形する。

【0037】

せん断強度測定装置１は、図１に示す状態から、可動部２０を前方Ｘ２に移動させることで、サンプルホルダ１０の保持部１２に保持されたサンプルＳを押圧部２３の押圧面２３ａでせん断破壊する。図８は、その過程における押圧部２３の押圧面２３ａがサンプルホルダ１０の保持部１２まで到達していない状態を示している。

【0038】

図８に示す状態では、弾性体５０の前端部がサンプルホルダ１０の受圧作用部１４と接触しており、弾性体５０が受圧作用部１４と加圧作用部２５とによって圧縮力を受けて弾性変形している。これにより、サンプルホルダ１０の受圧作用部１４には、弾性体５０の弾性力によって前方Ｘ１への力が作用している。

【0039】

したがって、サンプルホルダ１０では、図９，１０に示すように、スリット部１３がＸ軸に沿って弾性変形することで、サンプルＳの第１基材Ｓ１が保持部１２によってＸ軸方向に固定される。つまり、せん断強度測定装置１では、サンプルＳをせん断破壊する前の段階においてサンプルＳがサンプルホルダ１０の保持部１２に固定される。

【0040】

そして、図１１に示すように、可動部２０を更に前方Ｘ２に移動することで、保持部１２に固定されたサンプルＳを押圧部２３の押圧面２３ａでせん断破壊する。このとき、サンプルＳでは、第１基材Ｓ１が固定されているため、第２基材Ｓ２に加わる前方Ｘ１への力によって、接着部Ｓａに対して的確にＸ軸方向のせん断力が加わる。せん断破壊されたサンプルＳの第２基材Ｓ２は、そのまま前方Ｘ１に排出される。

【0041】

せん断強度測定装置１では、サンプルＳをせん断破壊する際にサンプルＳから押圧部２３の押圧面２３ａに加わる荷重が検出部４０で検出される。したがって、せん断強度測定装置１は、検出部４０で検出される荷重によって、サンプルＳの接着部Ｓａの正確なせん断強度を得ることができる。

【0042】

このように、せん断強度測定装置１では、可動部２０を前方Ｘ１に移動させる単一の動作のみによって、サンプルＳを固定する操作と、サンプルＳをせん断破壊する操作と、をこの順番通りに連続的に行うことができる。これにより、せん断強度測定装置１は、サンプルＳのせん断強度を効率的に測定可能である。

【0043】

また、せん断強度測定装置１では、サンプルＳを固定する操作と、サンプルＳをせん断破壊する操作と、の２つの操作を行うための駆動力を単一の水平アクチュエータ３０のみによって発生させることができる。これにより、せん断強度測定装置１は、シンプルな装置構成でサンプルＳのせん断強度を測定可能である。

【0044】

更に、せん断強度測定装置１では、上記のとおり、サンプルＳをせん断破壊する押圧面２３ａがＹ軸方向の遊びを持つため、位置や形状に誤差があるサンプルＳに対しても押圧面２３ａが変位することで片当たりすることなく前方Ｘ１への押圧力が的確に加わる。これにより、せん断強度測定装置１では、せん断強度の測定誤差が生じにくくなる。

【0045】

そして、図１１に示す状態から、可動部２０を後方Ｘ２に移動させることで、図１に示す位置に戻す。このとき、サンプルＳの第１基材Ｓ１がサンプルホルダ１０の保持部１２に残っている。せん断強度測定装置１は、保持部１２からサンプルＳの第１基材Ｓ１を除去するための第２駆動部である鉛直アクチュエータ６０を有する。

【0046】

せん断強度測定装置１では、図１２に示すように、鉛直アクチュエータ６０がサンプルホルダ１０における保持部１２の下側の領域に設けられている。サンプルホルダ１０では、Ｚ軸に沿って貫通する貫通孔１５が設けられ、貫通孔１５によって鉛直アクチュエータ６０が設けられた領域と保持部１２とが連通している。

【0047】

鉛直アクチュエータ６０は、上方に延び、下側からサンプルホルダ１０の貫通孔１５に挿入されたピン部６１を有する。鉛直アクチュエータ６０は、例えば空気圧などを駆動力としてピン部６１を上下に伸縮させることが可能な昇降機構として構成される。図１２に示す状態では、鉛直アクチュエータ６０のピン部６１の上端部が保持部１２内に進入していない。

【0048】

図１３は、鉛直アクチュエータ６０がピン部６１を上方に伸長させた状態を示している。この状態では、保持部１２内のサンプルＳの第１基材Ｓ１がピン部６１によって押し上げられている。これにより、鉛直アクチュエータ６０は、サンプルＳの第１基材Ｓ１をステージ面１１上に突出させることができる。

【0049】

サンプルＳの第１基材Ｓ１をステージ面１１上に突出させた状態で、図１４に示すように、可動部２０を前方Ｘ１に移動させることで、押圧部２３の押圧面２３ａによって第１基材Ｓ１が前方Ｘ１に排出される。そして、可動部２０及び鉛直アクチュエータ６０のピン部６１を元の位置に戻すことで、図１に示す状態に戻る。

【0050】

このように、せん断強度測定装置１では、可動部２０を前方Ｘ１に移動させる動作を２回繰り返すことによって、１つのサンプルＳに対する操作が完結し、次のサンプルＳに対する操作に移ることができる。このため、せん断強度測定装置１では、複数のサンプルＳのせん断強度を連続して効率的に測定することができる。

【0051】

なお、せん断強度測定装置１の構成は、上記に限定されない。例えば、サンプルホルダ１０の構成は、上記と異なっていてもよい。一例として、保持部１２の形状は、サンプルＳの形状などに応じて適宜変更可能である。また、ステージ面１１は、サンプルＳの突出の起点となればよく、上記のような平面でなくてもよい。

【0052】

更に、サンプルホルダ１０の固定機構は、受圧作用部１４に受ける力によってサンプルＳを保持部１２に固定可能であればよく、スリット部１３を用いた構成に限定されない。具体的に、サンプルホルダ１０の固定機構は、例えば、前後方向に分割して設けられた前方部と後方部とを弾性部材によって接続した構成とすることができる。

【0053】

また、可動部２０の構成も、上記と異なっていてもよい。一例として、可動部２０のメイン本体部２１及びサブ本体部２２は、図面に示した構成に限定されない。加えて、可動部２０は、メイン本体部２１及びサブ本体部２２を用いた構成に限定されず、他の公知の構成を用いて上記と同様の機能を実現してもよい。

【0054】

更に、可動部２０の押圧部２３は、サンプルＳに対してせん断力を適切に加えられればよく、上記の構成に限定されない。例えば、押圧面２３ａの形状は、サンプルＳの形状などに応じて変更可能である。また、可動部２０の支持部２４は、押圧部２３を適切に支持可能であればよく、上記の構成に限定されない。

【0055】

また、弾性体５０の構成も、上記と異なっていてもよい。一例として、弾性体５０は、図１５に示すように、サンプルホルダ１０の受圧作用部１４に固定されていてもよい。加えて、弾性体５０は、サンプルホルダ１０の受圧作用部１４と可動部２０の加圧作用部２５との間において他の部材に保持されていてもよい。

【0056】

更に、せん断強度測定装置１には、複数の弾性体５０が設けられていてもよい。この場合、弾性体５０の個数に応じて、サンプルホルダ１０に複数の受圧作用部１４を設け、可動部２０に複数の加圧作用部２５を設けてもよい。加えて、弾性体５０としては、コイルバネ以外の弾性体を用いてもよく、例えば板バネなどを用いることができる。

【0057】

また、せん断強度測定装置１で測定可能なサンプルＳは、上記に限定されない。一例として、サンプルＳの形状は、必要に応じて、角柱状などの他の形状に変更することができる。この場合、サンプルＳの形状に応じて、サンプルホルダ１０の保持部１２及び可動部２０の押圧部２３の構成を変更することができる。

【0058】

更に、せん断強度測定装置１は、接着剤のせん断強度の評価のみならず、各種材料のせん断強度の評価にも利用可能である。この場合、評価対象となる材料によって一体に形成されたサンプルＳを用いることができる。この場合にも、上記と同様の要領によってサンプルＳのせん断強度を測定することができる。

【0059】

また、せん断強度測定装置１は、必要に応じて、上記以外の構成を有していてもよい。例えば、せん断強度測定装置１は、サンプルＳの温度を例えば２００℃程度まで上昇させることが可能な温度調整機構を有していてもよい。また、温度調整機構は、サンプルＳの温度を低下させる機能を有していてもよい。

【0060】

［せん断強度測定システム１００］
図１６は、上記実施形態に係るせん断強度測定装置１を用いたせん断強度測定システム１００の概略構成図である。せん断強度測定システム１００は、上記実施形態に係るせん断強度測定装置１に加えて、供給部１１０と、搬送部１２０と、制御部１３０と、データ処理部１４０と、を有する。

【0061】

供給部１１０は、測定の対象となる複数のサンプルＳを供給する。搬送部１２０は、供給部１１０によって供給されるサンプルＳをせん断強度測定装置１のサンプルホルダ１０の保持部１２に搬送する。図１７は、せん断強度測定システム１００の供給部１１０及び搬送部１２０の一例を示す平面図である。

【0062】

供給部１１０は、複数のサンプルＳを１つずつ収容する複数の収容部１１１ａが配列された供給トレー１１１を有する。搬送部１２０は、ロボットアームとして構成され、先端部に吸着部１２１ａが設けられた伸縮可能なアーム１２１と、アーム１２１の後端部を回転可能に支持する軸部１２２と、を有する。

【0063】

搬送部１２０は、供給トレー１１１の収容部１１１ａ内のサンプルＳを１つずつ、アーム１２１の吸着部１２１ａに吸着させて、サンプルホルダ１０の保持部１２に搬送する。これにより、せん断強度測定システム１００は、サンプルホルダ１０の保持部１２に対して複数のサンプルＳを連続的に自動挿入することができる。

【0064】

制御部１３０は、搬送部コントローラ１３１と、可動部コントローラ１３２と、を含む。搬送部コントローラ１３１は、搬送部１２０によるサンプルＳの搬送動作を制御する機能を有する。可動部コントローラ１３２は、水平アクチュエータ３０によって可動部２０のＸ軸に沿った移動動作を制御する機能を有する。

【0065】

また、制御部１３０は、鉛直アクチュエータ６０の動作を制御するための昇降コントローラなどの他の構成を有していてもよい。制御部１３０は、例えば、少なくとも１つのコンピュータで構成することができ、また異なる位置に配置された複数のコンピュータで構成されていてもよい。

【0066】

データ処理部１４０は、例えば、検出部４０から荷重の検出信号を取得し、取得した荷重の検出信号からせん断強度を算出する機能を有する。データ処理部１４０は、例えば、少なくとも１つのコンピュータで構成することができ、制御部１３０と共通のコンピュータを用いて構成してもよい。

【0067】

なお、せん断強度測定システム１００は、データ処理部１４０を含んでいなくてもよく、この場合、データ処理部１４０の機能を外部機器によって実現してもよい。また、せん断強度測定システム１００は、必要に応じ、上記の構成に変更を加えてもよく、また上記以外の構成を更に含んでもよい。

【0068】

［サンプルＳの製造方法］
上記実施形態に係るせん断強度測定装置１による接着剤のせん断強度の評価に利用可能な図４に示す構成のサンプルＳの製造方法について説明する。本実施形態に係るサンプルＳの製造方法では、図１８に示すように、第１基材Ｓ１に対応する第１シートＳ１Ｌと、第２基材Ｓ２に対応する第２シートＳ２Ｌと、を用いる。

【0069】

より詳細に、図１８に示すように、第１シートＳ１Ｌ又は第２シートＳ２Ｌ上に評価対象となる接着剤を塗布することで接着部Ｓａに対応する接着層ＳａＬを形成し、第１シートＳ１Ｌと第２シートＳ２Ｌとを接着層ＳａＬを介して接着する。これにより、サンプルＳと同様の積層構造を有するサンプルシートＳＬが得られる。

【0070】

そして、図１９に示すように、サンプルシートＳＬを円形のパンチによって打ち抜くことで、１枚の大判のサンプルシートＳＬから多数の小さいサンプルＳを得ることができる。このように、本実施形態では、評価対象となる接着剤の種類ごとに、複数のサンプルＳについて一括して接着部Ｓａを形成することができるため、サンプルＳを低コストで迅速に製造可能である。

【符号の説明】

【0071】

１…せん断強度測定装置
１０…サンプルホルダ
１１…ステージ面
１２…保持部
１３…スリット部
１４…受圧作用部
２０…可動部
２１…メイン本体部
２２…サブ本体部
２３…押圧部
２３ａ…押圧面
２４…支持部
２５…加圧作用部
３０…水平アクチュエータ
４０…検出部
５０…弾性体
６０…鉛直アクチュエータ
１００…せん断強度測定システム
１１０…供給部
１２０…搬送部
１３０…制御部
Ｓ…サンプル
Ｓ１…第１基材
Ｓ２…第２基材
Ｓａ…接着部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】