CN104465483A - 接触装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种能实现可动部件(或设置在可动部件的其他部件)以加压力为零与对象物相接触之状态的接触装置。接触装置所包括的接触头部包括:接触杆、壳体、推力空气路径和抵消空气路径。壳体根据静压空气轴承能支撑接触杆做直线移动,由此接触杆能与对象物相接触。若向推力空气路径供给压缩空气,则使靠近对象物之方向的力作用于接触杆,若向抵消空气路径供给压缩空气,则使相反方向的力作用于接触杆。控制部在接触杆与对象物相接触的状态下,通过控制推力空气路径的压缩空气压力和抵消空气路径的压缩空气压力,使对于对象物的加压力为零。
Description
技术领域
本发明涉及一种能使可动部件与对象物相接触的接触装置。
背景技术
以往,具有可动部件且能使该可动部件(或设置在可动部件的其他部件)与对象物相接触的接触装置已被公知。专利文献1揭示了一种作为这种接触装置的一个示例而用于焊接(bonding)装置的焊接头(head)。
专利文献1的焊接头具有焊接工具(tool)(可动部件),该焊接工具可在前端吸附保持半导体芯片等电子部件,并能使该电子部件加压到基板(对象物)。对于焊接工具的加压设备由分离的两个设备即能进行低荷重加压控制的第一加压设备以及能进行高荷重加压控制的第二加压设备构成。第一加压设备设置在焊接头的头移动设备而能移动,而第二加压设备则从焊接头分离而固定。据专利文献1的介绍,根据该构成可高精密度地进行高荷重加压(20~30kgf)或低荷重加压(2~3kgf以下)。
但,例如对易受损的部件进行操作时,存在要形成一种可动部件与对象物虽然互相接触但加压力为零之状态的情况。鉴于此点,专利文献1的焊接头将着重点放在为了焊接而在基板上以充分的力加压电子部件,因此绝不会想到如上所述的零荷重。
专利文献1:日本专利公开第2009-27105号公报
发明内容
本发明提供一种以加压力为零的状态能使可动部件(或设置在可动部件的其他部件)接触于对象物的接触装置。
根据本发明的观点,提供一种如下构成的接触装置。即,该接触装置包括:接触头部;以及控制部。所述接触头部包括可动部件、壳体、轴承用气体路径、推力气体路径以及抵消气体路径。所述可动部件能与对象物相接触。所述壳体形成有容纳所述可动部件的容纳室,并能支撑所述可动部件做直线移动。所述轴承用气体路径是为了在所述壳体和所述可动部件之间形成静压气体轴承而供给的压缩气体的路径。所述推力气体路径是为了将使所述可动部件靠近所述对象物之方向的力作用于所述可动部件而供给的压缩气体的路径。所述抵消气体路径是为了将使所述可动部件远离所述对象物之方向的力作用于所述可动部件而供给的压缩气体的路径。所述轴承用气体路径、所述推力气体路径和所述抵消气体路径均开口在所述壳体的所述容纳室。所述控制部,在所述可动部件与所述对象物相接触的状态下,通过控制向所述推力气体路径供给的压缩气体的压力以及向所述抵消气体路径供给的压缩气体的压力中的至少一个,使所述可动部件对于所述对象物的加压力变为零。
并且,在本发明中“可动部件与对象物相接触”不仅指可动部件与对象物直接接触,而且还包括设置在可动部件的部件或可动部件保持的部件与对象物相接触的情况。
该接触装置包括:设定部,在所定范围内能设定所述可动部件对于所述对象物的加压力。所述设定部能设定的加压力的范围包括零。
该接触装置包括:荷重传感器,用于检测所述可动部件的荷重。所述控制部基于所述荷重传感器的检测值,控制向所述推力气体路径供给的压缩气体的压力以及向所述抵消气体路径供给的压缩气体的压力中的至少一个。
根据本发明,由于可形成接触装置以加压力为零与对象物相接触的状态,因此实质上能消除向对象物施加的机械负荷。其结果是,对象物极易受损时,也能形成适当的接触状态。
而且,可在包含零的广泛范围内设定加压力,因此可提供能以更多用途使用的接触装置。
并且,可在确认加压力实际大小的同时进行反馈控制,因此能容易实现加压力严格为零的状态。
附图说明
图1是示出本发明一个实施形态的接触装置整体构成的概念图和框图。
图2是示出接触装置变形例的概念图和框图。
[附图标记说明]
1:接触装置
3:对象物
5:压缩空气源
11:接触头部
12:控制部
21:接触杆(可动部件)
22:壳体
31:轴承用空气路径(轴承用气体路径)
32:推力空气路径(推力气体路径)
33:抵消空气路径(抵消气体路径)
42:电动气动调节器(electro pneumatic regulator)
43:电动气动调节器
45:操作面板(设定部)
46:测压元件(荷重传感器)
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施形态进行说明。图1是示出本发明一个实施形态的接触装置1整体构成的概念图和框图。
图1所示的接触装置1是,例如以检测等为目的,能使接触杆21与对象物3相接触的装置。该接触装置1包括接触头部11和控制部12。
接触头部11包括接触杆(可动部件、可动子、接触部件)21和容纳该接触杆21的壳体(housing)22。接触头部11构成为静压式的空气轴承致动器(airbearing actuator)(气体轴承致动器)且根据空气轴承(气体轴承)可非接触地支撑接触杆21。壳体22针对由电动马达或进给丝杠机构等构成的驱动装置(未图示),通过作为连结部件的连结框(frame)23相连结。该驱动装置可使整个接触头部11沿上下方向进行位移。
壳体22的内部形成有可容纳接触杆21的杆容纳室(容纳室)24。接触杆21沿上下方向形成为细长的圆棒状,其上侧的部分插入于杆容纳室24,而下端部(前端)从壳体22突出。接触杆21被壳体22支撑而能沿上下方向进行位移。在该构成中,通过使接触杆21向下方进行位移,可使该接触杆21的下端部与放置在装置上的对象物3相接触(图1示出接触状态)。
在上述杆容纳室24设置有由多孔质材料形成的圆筒形衬套(bush)25,上述接触杆21以插入于该衬套25内侧的状态而配置。在衬套25和接触杆21之间形成有直径方向的小间隔。并且,壳体22形成有轴承用空气路径(轴承用气体路径)31,向该轴承用空气路径31供给的压缩空气(压缩气体)通过形成在多孔质材料的衬套25上的多个微细孔,进而向衬套25和接触杆21之间的间隔中均匀喷出。根据如此形成的空气轴承来非接触地保持接触杆21,其结果是,可将接触杆21针对壳体22上下移动时的滑动阻力减小至可忽略的程度。
轴承用空气路径31的一端在上述杆容纳室24形成开口,另一端在壳体22的外面形成开口(轴承接口36)。该轴承接口36对于压缩空气源(压缩气体供给源)5通过适当的管件相连接。
在接触头部11的壳体22形成有推力空气路径(推力气体路径)32。该推力空气路径32的一端在上述杆容纳室24形成开口,另一端在壳体22的外面形成开口(推力接口37)。该推力接口37对于调整从压缩空气源5供给的压缩空气的压力的电动气动调节器42通过适当的管件相连接。
并且,在接触头部11的壳体22形成有抵消空气路径(抵消气体路径)33。该抵消空气路径33的一端在上述杆容纳室24形成开口,另一端在壳体22的外面形成开口(抵消接口38)。该抵消接口38对于调整从压缩空气源5供给的压缩空气的压力的电动气动调节器43通过适当的管件相连接。
并且,在壳体22适当形成有将供给至轴承用空气路径31、推力空气路径32和抵消空气路径33的压缩空气向外部排出的排气路径(未图示)。
两个电动气动调节器(气体压力调节器)42和43分别与用于控制接触装置1的动作的控制部12相电连接。控制部12由微型计算机构成,虽未图示,但包括作为运算设备的CPU以及作为记忆设备的ROM和RAM等。
电动气动调节器42将向推力接口37供给的压缩空气的压力调整为基于来自控制部12的电气信号的压力。同样地,电动气动调节器43将向抵消接口38供给的压缩空气的压力调整为基于来自控制部12的电气信号的压力。据此,可沿靠近对象物3的方向或远离对象物3的方向直线移动接触杆21。并且,根据该压力的控制,可变更接触杆21对于对象物3的加压力,对此将详细后述。
两个电动气动调节器42和43使用高分辨率的设备,且由此能分别精密地控制推力接口37和抵消接口38的压力。
在控制部12电连接有用于设定接触装置1的动作的操作面板(设定部)45。该操作面板45包括适当的操作设备(例如,键、旋钮、触摸面板等),通过操作该操作设备,用户可设定在使接触装置1可移动时的各种参数。设定的参数被记忆在控制部12包括的上述记忆设备中。
作为根据操作面板45用户能设定的参数中的一个,包括接触杆21加压对象物3的加压力的大小。即,用户通过对操作面板45的操作,在所定的范围内可输入而设定接触杆21加压对象物3的力的强度。
在此,对于本实施形态的接触装置1而言,用户能设定的加压力的范围包括零。具体的加压力的范围,例如可设定下限为0gf,上限为3kgf。当加压力设定为0gf时,控制部12控制两个电动气动调节器42和43,以使接触杆21根据向推力接口37供给的压缩空气被向下压的力、接触杆21的自重、接触杆21根据向抵消接口38供给的压缩空气被向上拖的力达到均衡。
在此,接触杆21使用轻质材料构成,且根据上述空气轴承滑动阻力实质上为零。并且,接触杆21的自重可被向抵消接口38供给的压缩空气抵消。更具体来讲,在接触杆21产生的加压力,根据向推力接口37和抵消接口38供给的压力可被差动地控制,且控制该压力的电动气动调节器42和43也使用高分辨率的设备。根据如上所述,控制部12可形成接触杆21虽然与对象物3相接触但实质上接触杆21并不向对象物3加压的状态。
这种以加压力为零接触的状态,可称为“终极软触摸”,可在以往想不到的各种场合使用。作为一例,在将探针(probe)等接触于对象物3而进行特性检测的情况下,若向对象物3施加机械负荷则特性发生变化时,本实施形态的接触装置1的构成非常有利。并且,本实施形态的接触装置1,能毫无问题地满足对由极易受损材料制成的部件进行通电检测之要求。
如上述说明的本实施形态的接触装置1包括接触头部11和控制部12。接触头部11包括接触杆21、壳体22、轴承用空气路径31、推力空气路径32和抵消空气路径33。接触杆21能与对象物3相接触。壳体22形成有容纳接触杆21的杆容纳室24并能支撑接触杆21做直线移动。轴承用空气路径31是为了在壳体22和接触杆21之间形成静压空气轴承而供给的压缩空气的路径。推力空气路径32是为了将使接触杆21靠近对象物3之方向的力作用于接触杆21而供给的压缩空气的路径。抵消空气路径33是为了将使接触杆21远离对象物3之方向的力作用于接触杆21而供给的压缩空气的路径。轴承用空气路径31、推力空气路径32和抵消空气路径33全部开口在壳体22的杆容纳室24。控制部12,在接触杆21接触于对象物3的状态下,通过控制向推力空气路径32供给的压缩空气的压力以及向抵消空气路径33供给的压缩空气的压力,可使对于对象物3的加压力变为零。
据此,由于能形成接触杆21以加压力为零与对象物3相接触的状态,因此实质上能消除向对象物3施加的机械负荷。其结果是,对象物3极易受损时,也能形成恰当的接触状态。
并且,本实施形态的接触装置1包括在所定范围内可设定接触杆21对于对象物3的加压力的操作面板45。而且,操作面板45可设定的加压力的范围包括零。
据此,由于能在包括零的广泛范围内设定加压力,因此可以提供能以更多用途使用的接触装置1。
接下来,对上述实施形态的变形例进行说明。图2是示出与变形例相关的接触装置1x的概念图和框图。在本变形例的说明中,存在对与前述实施形态相同或相似的部件赋予相同的符号,且省略其说明之情况。
本变形例的接触装置1x是,接触杆21的上端从壳体22突出,且在其前端设置有作为荷重传感器的测压元件46。而且在壳体22的上部固定被检测片47,上述测压元件46与该被检测片47相接触。测压元件46与控制部12电连接。
在上述的构成中,控制部12基于测压元件46检测出的荷重大小,控制向推力接口37和抵消接口38供给的压力。据此,由于实现全封闭(full close)型的反馈控制,因此能更进一步高精密度地实现加压力为零的状态。
如上所述,本变形例的接触装置1x包括用于检测出接触杆21的荷重的测压元件46。控制部12基于测压元件46的检测值,控制向推力空气路径32供给的压缩空气的压力以及向抵消空气路径33供给的压缩空气的压力。
据此,由于可实际确认接触杆21加压力大小的同时进行压力的反馈控制,因此能容易地实现加压力严格为零的状态。
以上虽然对本发明的适当实施形态和变形例进行了说明,但上述构成例如可按下述进行变更。
作为使接触杆21与对象物3相接触的上述实施形态的替代,可在接触杆21上固定例如检测探针等其他部件,或可保持另外的配件,进而使该部件或配件与对象物3相接触。
在上述实施形态中,为了实现加压力为零,控制部12控制推力空气路径32和抵消空气路径33两者的压力。但作为其替代,可使其中一个的压力保持固定,通过仅控制另一个的压力来实现加压力为零。
接触头部11并不限定于上述构成。例如,可以无需由单一的部件构成,而是可以通过组合多个部件来构成接触杆或壳体。另外,作为致动器的压力媒介,可使用除压缩空气之外的气体。
Claims (3)
1.一种接触装置,包括:
接触头部;以及
控制部;
其中,所述接触头部包括:
可动部件,能与对象物相接触;
壳体,形成有容纳所述可动部件的容纳室,并能支撑所述可动部件做直线移动;
轴承用气体路径,是为了在所述壳体和所述可动部件之间形成静压气体轴承而供给的压缩气体的路径;
推力气体路径,是为了将使所述可动部件靠近所述对象物之方向的力作用于所述可动部件而供给的压缩气体的路径;
抵消气体路径,是为了将使所述可动部件远离所述对象物之方向的力作用于所述可动部件而供给的压缩气体的路径,
其中,所述轴承用气体路径、所述推力气体路径和所述抵消气体路径开口在所述壳体的所述容纳室,
所述控制部是,在所述可动部件与所述对象物相接触的状态下,通过控制向所述推力气体路径供给的压缩气体的压力以及向所述抵消气体路径供给的压缩气体的压力中的至少一个,使所述可动部件对于所述对象物的加压力为零。
2.如权利要求1所述的接触装置,其特征在于还包括:设定部,在所定范围内设定所述可动部件对于所述对象物的加压力,
而所述设定部设定的加压力的范围包括零。
3.如权利要求1或2所述的接触装置,其特征在于还包括:荷重传感器,用于检测所述可动部件的荷重,
所述控制部基于所述荷重传感器的检测值,控制向所述推力气体路径供给的压缩气体的压力以及向所述抵消气体路径供给的压缩气体的压力中的至少一个。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |