KR102533433B1 - 접촉장치, 접촉장치용 헤드유닛, 및 접촉장치와 헤드유닛의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측정 및/또는 다른 접촉 테스트에 적합한 접촉장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 제1 단부에 확장부(28)를 갖는 플런저(14)와, 상기 플런저(14)의 제2 단부에 있는 헤드소자(16)를 포함하는 헤드유닛; 제3 단부 및 상기 제3 단부 반대편에 제4 단부를 갖는 튜브소자(10)로서, 상기 제3 단부에서 상기 플런저(14)의 확장부(28)를 수용하고, 상기 제3 단부에서 배치된 내향-돌출 플랜지부(18)를 이용해 상기 확장부(28)를 내부 공간에 유지하는 튜브소자(10); 및 상기 튜브소자(10)의 내부 공간에 배치되는 탄성소자(20)로서, 상기 확장부(28)의 단부에 대해 지지되고 상기 튜브소자(10)의 폐쇄된 제4 단부에 대해 지지되는 탄성소자(20)를 포함한다. 상기 확장부(28)가 상기 플랜지부(18)에 인접한 경우, 상기 플런저(14)의 제2 단부는 상기 튜브소자(10)로부터 돌출된다. 본 발명에 따른 접촉장치에서, 헤드소자(16)와 플런저(14)의 제2 단부는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결된다. 나아가, 본 발명은 접촉장치용 헤드유닛과, 접촉장치 및 헤드유닛을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

접촉장치, 접촉장치용 헤드유닛, 및 접촉장치와 헤드유닛의 제조방법

본 발명은 측정 및/또는 다른 접촉테스트에 적합한 접촉장치(핀 프로브 또는 스위치 프로브 등)뿐만 아니라 접촉장치용 헤드유닛에 관한 것이다. 또한 본 발명은 접촉장치 및 헤드유닛을 제조하는 방법에 관한 것이다.

접촉식 장치로 통칭되는 핀 프로브 및 스위치 프로브는 많은 산업 분야, 특히 인쇄 회로(printed circuit)의 테스트에 사용된다. "핀 프로브(pin probe)"라는 용어는 길이가 긴 구성(예를 들어 주어진 표면 영역의 분석을 위해 가능한 한 많은 장치들이 서로의 옆에 배열될 수 있도록 제공되는), 그리고 비교적 작은 두께(통상적으로 cm 이하인)로 인해 이들 장치와 관련하여 널리 사용된다.

상업적으로 널리 이용되는 종래의 핀 프로브는 3개의 구성요소인, 일체형 헤드유닛(헤드 및 그와 일체형인 플런저를 구비함), 본체 및 스프링으로 구성된다. 이러한 종래의 핀 프로브는 도 13에 도시되어 있으며, 탄성소자(resilient element)(20')는 도 13에 도시된 핀 프로브의 (일측이 닫힌) 튜브소자(tube element)(10')의 내부 공간에 배치된다. 탄성소자(20')는 전방(front)으로부터 상기 튜브소자(10')(핀 프로브 본체) 내로 삽입된 플런저(14')에 의해 편항(bias)되고, 상기 플런저(14')의 확장부(15')는 탄성소자(20')에 대향하여 지지된다. 헤드(16')는 플런저(14')와 일체(one piece)로 제조된다. 튜브소자(10')의 내부에 플런저(14')의 확장부(15')를 유지하기 위해(잡아두기 위해), 도 13에 도시된 접근법, 즉 플런저(14')에 있는 튜브소자(10')의 단부에서 튜브소자(10')의 물질을 누름으로써 홈(groove)(25')을 형성하는 접근법은 공지된 솔루션에서 널리 적용된다. 튜브소자(10')의 내부에서 볼 때, 돌출부(protrusion)는 홈(25')에 의해 형성되고; 이러한 돌출부는 플런저(14')의 확장부(15')가 튜브소자(10')로부터 이탈하는 것을 방지한다. 핀 프로브 플런저의 직경은 일반적으로 0.15~10mm(후자는 극한의 경우에만 적용되지만)이며, 가장 흔하게는 1~2mm이다. 플런저의 확장부는 약 10-30%이며, 예를 들어 플런저의 나머지 부분보다 15% 이상 넓다. 확장부를 수용하는 튜브소자의 직경은 통상적으로 확장부의 직경을 10-30% 초과한다.

따라서, 도 13에 도시된 종래의 핀 프로브는 다음과 같이 조립된다. 첫 단계로 스프링이 핀 프로브 본체에 삽입되고, 즉 핀 프로브 본체의 닫힌 단부(closed end)까지 밀어 넣어진다. 그런 다음, 핀 프로브의 플런저(핀 프로브 헤드가 있는 한 개의 소재로 만들어짐)가 본체에 삽입된다. 본체를 클로징-롤링(closing-rolling)하기 전에, 스프링을 바이어스(bias)시킨 다음, 롤링을 적용하여 핀 프로브 본체를 앞에서부터 폐쇄한다.

도 13의 핀 프로브와 같은 특정 유형의 핀 프로브에 있어서, 헤드는 플런저보다 큰 직경을 가지므로, 이러한 유형의 핀은 오직 전방으로부터 조립될 수 있고, 즉 플런저는 오직 전방으로부터 핀 프로브 본체(튜브소자(10'))에 삽입될 수 있는데, 그렇지 않으면 튜브소자를 통과할 수 없기 때문이다. 이러한 공지된 핀 프로브의 단점은 다음과 같다:

- 플런저(헤드소자와 일체로 구성된)가 제조될 때(즉, 가공(machining)/절단(cutting) 작업 중에), 특히 큰 직경의 헤드가 필요한 경우, 많은 양의 폐기물(waste material)이 생성된다;

- 헤드유닛(즉, 헤드 및 플런저를 포함하는 유닛)이 큰 직경의 재료로부터 제조되기 때문에, 제조(가공) 기간이 상당히 길다;

- 다양한 헤드 유형에 대한 시장 수요가 있으나, 다양한 헤드유닛 유형을 보유하는 일체형 헤드유닛(integral head unit)의 경우 높은 제조 및 저장 비용이 수반된다;

- 도 13에 도시된 종래의 핀 프로브 타입이 적용될 때, 특히 마모된 핀이 제때 교체되지 않으면 프로브(플런저)가 이탈하여 사고(심지어 눈 부상)를 유발할 위험이 있다;

- 기존의 핀 프로브의 경우 핀의 앞부분이 롤링에 의해 닫히고(롤링 작업은 다음과 같이 수행된다: 핀 프로브는 100-1000/min의 속도로 축을 중심으로 회전하면서, 상기 축의 두 대향 측면부터 프로브를 접근시키고, 튜브소자의 벽은 디스크를 이용하여 원형으로 들어감), 이로 인해 핀 프로브의 플런저와 핀의 본체(튜브소자) 사이에 더 큰 갭이 형성되며, 이는 핀(플런저)이 축 방향으로부터 변위되도록(displaced)(측면으로 기울어짐)하는데, 이로 인해 테스트 포인트가 작은 경우에는 테스트 포인트가 헤드(헤드소자), 바람직하게는 돌출된 팁(protruding tip), 스파이크에 의해 정확하게 맞을 수 없어서 테스트 오류가 발생할 수 있다;

- 종래의 핀 프로브는, 핀 프로브 본체와 핀 프로브 플런저 사이의 접촉 표면이 작기 때문에 높은 전기 저항을 야기하며, 전류는 기계적 치수(mechanical dimensions)에 의해 제한된 전도도(conductivity)를 갖는 플런저와의 일정한 접촉에 따라, 실질적으로 탄성소자(스프링)에 의해 전달될 것이다; 플런저와 핀 프로브 본체 사이의 상대적으로 작은(그리고 일부 경우에는, 신뢰할 수 없는, 움직일 수 있는) 접촉면으로 인해 핀 프로브 본체(튜브소자의 벽)의 전류 전달 기능이 감소된다;

- 기존의 핀 프로브의 경우 적은 수의 프로브를 보유하는 것이 경제적이지 못하다(그 결과로 소량 프로브의 가격이 상승할 수 있다);

- 적용된 (적절한) 공차(tolerance)와 조립방법으로 인해 일반적인 핀 프로브는 더 큰 "흔들림"을 나타내며(도 14에 도시된 것처럼), 높은 내부 저항을 가지며 낮은 전류만을 전송할 수 있다; 이와 같은 "흔들림"은 예측할 수 없고 신뢰할 수 없는 전기 측정을 초래할 수 있다;

- 기존의 핀 프로브에 적용된 (정확하지는 않지만 부수적으로 구현된) 기계적 가이딩(guiding)은 단기간에 마모로 이어지고, 테스트 포인트를 히트하는 것이 불가능해지기 때문에 "흔들림"이 더 증가하고 프로브의 교체주기가 단축된다; 이는 추가적인 비용으로 이어진다.

GB 2,347,023 A에는 양측에서 전기적 접촉을 제공하기에 적합하고 반도체(예를 들어, 마이크로 컨트롤러)를 테스트하는데 적용 가능한 스프링 측정장치가 개시되어있다. 상기 문헌에 따른 구성에서, 측정장치는 돌출된 단부(protruding ends)가 매트릭스형으로 배열되도록 2개의 임브레이싱 플레이트(embracing plates) 사이에 배치된다. 상기 측정장치는 서로 슬라이드된 2개의 부분적인 장치를 포함하고, 스프링은 부분적인 장치의 각각의 확장부 사이에 들어간다; 또한 부분적인 장치가 임브레이싱 플레이트 사이의 영역에서 빠져나올 수 없다는 것을, 확장부에 의해 -임브레이싱 플레이트에 대해 인접함으로써- 보장된다. 따라서, 서로 슬라이드된 2개의 부분적인 장치는 스프링에 의해 임브레이싱 플레이트에 대해 가압되고, 임브레이싱 플레이트로부터 돌출된 부분적인 장치의 각각의 첨단 부분(pointed portions)(헤드소자)이 적절한 방향의 힘을 받게 될 때 플레이트 사이의 안쪽방향으로 가압된다.

GB 2,347,023 A의 기술적 접근법의 변형예(도 12)에서, 부분적인 장치의 헤드소자 및 확장부는 일체화된 부분(기본적으로 헤드유닛)을 형성하는데, 이는 다른 부분적인 장치와 마주하는 상기 부분적인 장치의 다른 부분으로부터 개별적으로 만들어진다. 개별 섹션들은 핀과 구멍(bore), 예를 들어, 나사(screw thread)를 활용하여, 이들을 함께 누르거나 크림핑하는 것에 의해 상호 연결된다. 이러한 개별-부품(separate-piece) 구성은 헤드유닛이 없는 부분적인 장치의 일부분들이 상호 연결될 수 있도록(예를 들어, 크림핑에 의해) 적용된다; 그 후에 스프링은 상호 연결된 부분에서 잡아당겨질 수 있다; 스프링(또는 그 중 하나)을 감싸는 확장부들은 그 이후에만 부착된다. 크림핑 중에 스프링을 감싸는 확장부들이 존재하고, 상기 스프링을 크림핑된 부분에서 잡아당겨야 하기 때문에(나중에는 불가능하므로) 이러한 조립 순서가 적용된다. 따라서, 스프링은 크림핑 작업을 방해할 것이고, 예를 들어 크림핑 툴을 이용하여 상호 연결이 이루어질 수 있도록 별도의 단계로 유지되어야 할 것이다.

그러나, GB 2,347,023에서 설명된 기술 접근방식에서, 확장부는 2개의 플레이트에 의해 둘러싸인 영역 내부에 유지되므로, 나중에 부착된 부분적인 장치의 구성요소는 상호 연결에 실패한 경우라도 2개의 플레이트에 의해 둘러싸인 영역을 벗어날 수가 없다.

측정 및 테스트 목적으로 사용되는 다른 접촉장치가 CH 642489에 개시되어있다. 상기 문헌에 따른 접촉장치의 플런저는 플렉시블하며(장애물에 닿았을 때 구부려지는, 문헌의 도 2 참조), 본체로부터 연장되며 개구를 통과해 지나갈 수 있다(플런저의 돌출된 단부는 본체보다 더 좁다). 스프링은 플런저의 두꺼워진(넓어진) 부분과 플런저가 본체로부터 연장되는 단부 반대편에 놓이는 접촉장치의 단부 사이의 접촉장치의 본체 내부에 배치된다.

US 2007/0296436 A1에는, 예시로서 접촉장치의 플런저(그리고 그에 따라 일체로 된 헤드)가 팔라듐(palladium)으로 제조된다고 언급되어있다.

DE 83 30 915 U1에는, 헤드가 플런저의 외측 단부에서 용접에 의해 연결되는 접촉장치가 개시되어있다. 용접(welding)은 장치의 본체를 폐쇄하기 위해서도 적용된다. 용접의 큰 단점은 고정밀 용접(high-precision welds)을 하는 것이 번거롭다는 것이며, 직경이 작은(최대 몇 밀리미터의) 플런저를 갖는 핀 프로브의 경우에는 특히 그러하다. 또 다른 단점은 용접 중에 발생할 수 있는 바브(barb)가 장치의 특성을 바꿀 수 있다는 것이다.

DE 87 01 205 U1에서도 접촉장치의 헤드소자의 용접 연결이 제안된다. 선택적으로, 헤드소자는 분리 가능한 연결을 갖는 스프링에 의해 원형으로 둘러싸인 소자에 연결된다.

US 6,464,511 B1에는 플런저(경사 단부를 갖는 플런저)의 길이 방향 축에 대해 90°와 다른 각도로 배향된 단부를 갖는 플런저가 개시되어 있다.

US 4,787,861, US 5,004,977, US 5,045,780, US 2003/0134526 A1, US 2007/018666 A1, US 2009/243640 A1, US 2016/187382A1, US 2008/0122464 A1, DE 26 57 016 A1, DE 33 40 431 A1, DE 40 40 312 A1, DE 84 17 746 U1, JP H06 80179 U, JP 2002202323 A2, JP 2010 085292 A에는 공지된 다른 접촉 프로브(접촉장치)가 개시되어 있다.

알려진 접근 방식에 비추어 볼 때, 접촉장치 및 이를 위한 헤드유닛 뿐만 아니라 접촉장치를 제조할 수 있는 장치의 제조방법, 특히 동일한 플런저 직경에 대해 보다 경제적으로 더 적은 재료를 소비하면서 헤드유닛의 일부를 형성하는 플런저에 대한 요구가 커지고 있다.

본 발명의 주된 목적은 종래기술의 접근법의 단점을 최대한 없앤 접촉장치와, 이에 대응하는 헤드유닛 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 접촉장치 및 이를 위한 헤드유닛, 그리고 상기 접촉장치를 제조할 수 있도록 하는 장치, 특히 헤드유닛의 일부를 형성하는 플런저의 제조방법으로서, 동일한 플런저 직경에 대해 보다 경제적이고 적은 재료를 소비하는 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 공지된 솔루션에 비해 상대적으로 적은 양으로 접촉장치 또는 헤드유닛을 제조하기 위해, 적용 가능한 재료의 범위를 넓히고, 보다 경제적으로 만드는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 접촉장치, 청구항 제7항에 따른 접촉장치의 제조방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항으로 정의된다.

본 발명의 기술 분야에서는, 기술적인 한계로 인해 가압 피팅(press fitting) 또는 수축 피팅(shrink fitting) 연결을 적용하는 솔루션이 제공되지 않았었다. 이러한 상호 연결 모드는 핀 프로브의 치수 특성(예를 들어, 수 mm-s의 매우 가느다란 핀 프로브)을 갖는 구성요소에는 장시간 적용할 수 없었지만, 오늘날의 기술로 현재는 이용 가능하게 되었다. 본 발명에 따른 접촉장치는 다음의 예시적인 치수를 갖는다: 핀 프로브 본체의 직경(즉, 튜브소자의 외경(outer diameter))은 통상적으로 1.5 내지 4.0 mm 사이이며, 완전히 조립된 테스트 프로브의 길이는 통상적으로 30 내지 40 mm 사이이다.

이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 접촉장치에서 가압 피팅 또는 수축 피팅에 의한 헤드소자와 플런저의 상호 연결은 다수의 장점을 갖는다(예를 들어, 폐기물(waste material)의 양 감소). 광범위한 테스트에 의해, 본 발명에 따른 접촉장치는 바람직하게 긴 수명을 가지며, 특히 바람직하게는 헤드소자에 매우 내구성이 높은 재료(예를 들어, 팔라듐 합금)를 적용할 수 있게 되었다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예는 다음 도면들을 참조하여 예시의 방법으로 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉장치의 일 실시예를 나타내는 분해도이고,
도 2는 도 1에 따른 본 발명의 실시예에 적용된 헤드소자의 단면도이고,
도 3은 도 1에 따른 본 발명의 실시예에 적용된 플런저의 공간도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 플런저의 공간도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드소자의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플런저의 공간도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예의 플런저의 공간도이고,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 헤드소자의 단면도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예의 헤드소자의 단면도이고,
도 10은 개방 단부를 갖는 본 발명의 실시예에서 튜브소자의 단면도를 나타내며,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉장치의 공간도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 적용된 플러그소자의 공간도이며,
도 13은 종래의 접촉장치를 나타낸 분해도이고,
도 14는 종래의 접촉장치를 나타낸 분해도이고,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉장치를 나타낸 분해도이며.
도 16은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 분해도이고,
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 분해도이고,
도 18 내지 도 24는 본 발명에 따른 헤드유닛의 다양한 실시예들을 나타내며,
도 25 내지 도 33은 본 발명에 따른 접촉장치를 제조하는 방법의 일 실시예를 나타내는 도면들이며,
도 34는 본 발명에 따른 접촉장치의 일 실시예의 작동을 나타내고,
도 35 내지 42는 본 발명에 따른 헤드유닛의 다양한 추가 실시예들을 나타낸다.

도 1에는 본 발명에 따른 접촉장치(즉, 핀 프로브, 측정을 수행하도록 구성된 가동 플런저를 갖는 측정장치(11))의 실시예가 도시되어있다. 측정장치(11)는 제1 단부에 확장부(28)를 갖는 플런저(14)(스템(stem), 샤프트(shaft)) 및 상기 플런저(14)의 제2 단부에 있는 헤드소자(16)를 포함하는 헤드유닛(헤드모듈)으로 구성된다. 본 명세서에서 "헤드유닛"이라는 용어는 헤드소자 및 플런저를 포함하는 유닛을 지칭하기 위해 사용된다. 측정장치(11)는 제3 단부 및 제3 단부에 대향하는 제4 단부(이들은 본 실시예의 가이딩 단부(guiding end)(15) 및 피딩 단부(feeding end)(17)임, 도 10 참조)를 갖는 튜브소자(barrel)(10)를 더 포함하며, 제3 단부에서 플런저(13)의 확장부(28)를 받아들이고, 제3 단부에 배치된 내향-돌출(inward-projecting)(내향-연장(inward-extending)) 플랜지부(파트; 여기서는 가이딩 플랜지부(18)이 미리 형성되어 있지만, 다른 실시예에서는 도 13에 도시된 바와 같이 홈(25')이 후속적으로(보다 뒤에) 형성될 수 있는 내향 돌출 플랜지부)을 이용하여 확장부(28)를 내부 공간에 유지하고, 튜브소자(10)의 내부 공간에 배치된 탄성소자(20)는, 확장부(28)의 단부 및 튜브소자(10)의 닫힌 제4 단부에 대해 지지된다(여기서 폐쇄된 단부는 플러그소자(12)에 의해 만들어지고; 정면 조립을 이용하는 실시예에서, 폐쇄 단부는 제조시 이미 닫혔을 수 있다). 따라서, 도 1(그리고 후속하는 도면들)에 따르면, 플런저(14)는 확장부(28)를 구비한 제1 단부가 튜브소자(10) 내로 연장(도달)하도록 배열된다(플랜지부에 의해 내부 공간에 유지됨); 탄성소자(20)의 바이어싱(biasing)에 따라, 플런저(14)의 좁은 부분도 튜브소자(10)의 내부 공간으로 어느 정도 들어간다. 플런저(14)의 나머지 부분은 튜브소자(10)로부터 돌출(연장)된다. 도면에 도시된 튜브소자는 직선형 구성을 갖는다. 본 발명에 따른 접촉장치에서, 헤드소자와 플런저는 통상적으로 강성(rigid)이며, 플런저의 체적, 즉 요구되는 재료의 양은 통상적으로 적어도 2배 내지 3배, 선택적으로는 헤드소자의 체적의 10배가 요구된다.

본 발명에 따른 접촉장치에 적용된 플런저는, 바람직하게는 직사각형(기본적으로 막대 형상)을 가지며, 확장부(튜브소자 내로 이어지는)는 플런저의 제1 단부에 형성된다: 이 단부(end)는 "클램프된 단부", 또는 튜브소자의 단부라고 부를 수 있다. 플런저의 다른 단부는 헤드소자가 연결되는 제2 단부이다: 이 단부(end)는 "헤드 단부", 또는 헤드소자를 향하는 단부라고 부를 수 있다.

상기 튜브소자는 벽 및 상기 벽으로 둘러싸인 내부 공간, 그리고 2개의 단부를 갖는 튜브형의 소자이다(반드시 정확한 원형 단면을 가질 필요는 없지만 원형 단면이 바람직하다). 한쪽 단부는 제조시 이미 닫혀있거나, 예를 들어 플러그소자에 의해 폐쇄될 수 있다(본 발명의 실시예에서 후자의 경우에는 이 단부가 피딩 단부(feeding end)로서 기능한다). 다른 단부는 플런저의 가이드를 위해 구성되며(adapted), 상기 플런저의 확장된 단부가 튜브소자의 내부 공간으로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 이 단부에 형성된 플랜지부를 갖는다. 튜브소자의 2개의 단부는 제1 단부 및 제2 단부(또는, 청구항에 적용된 넘버링에 따라, 제3 및 제4 단부)로 불릴 수 있다.

도 1의 실시예에서, 튜브소자(10)의 닫힌 단부는, 플런저(14)에 대향하여 위치된 튜브소자(10)의 단부를 닫기 위한 플러그소자(12)를 적용하여 준비된다. 후술하는 바와 같이, 튜브소자(10)의 이 단부는, 튜브소자(10)의 내부를 통과하도록 플런저(14)를 넣은 후에만 닫히게 된다. 도 1에는 프레싱에 의해 형성된 홈(22)이 도시되어 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 홈(56)은 플러그소자(12)의 벽에 어레인지된다; 적절한 위치에서 튜브소자(10)의 벽을 홈(56) 내로 가압함으로써 홈(22)(즉, 플러그소자(12) 및 튜브소자(10) 사이의 상호 연결)이 형성될 수 있다.

내향 돌출(inward-projecting) 플랜지부는, 바람직하게는 플런저(14)를 가이드하도록 조정된 가이딩 플랜지부(guiding flange portion)(18)이며, 따라서 튜브소자(10)와 플런저(14) 사이에 비교적 큰 접촉면을 제공하지만, 플랜지부는 또한 내향 돌출 림(inward-projecting rim), 예를 들어, 헤드유닛의 대응 부분, 즉 플런저의 확장부가 앞에서부터 튜브소자 내로 들어갈 때 형성될 수 있는 돌출 림으로 구현될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 접촉장치의 실시예에서, 상기 확장부(28)가 상기 플랜지부(18)에 인접하게(abutted) 되는 경우(즉, 상기 확장부(28)가 플랜지부(18)에 접촉하여 지지되는 때), 플런저(140)의 제2 단부는 튜브소자(10)로부터 돌출되고(protrudes), 헤드소자(16)와 플런저(14)의 제2 단부는 수축 피팅(shrink joining) 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결된다. 따라서, 본 발명에 따른 접촉장치에서, 확장부가 가이딩 플랜지부(또는 다르게 구성된 플랜지부)에 대해 지지될 때, 플런저의 제2 단부는 튜브소자로부터 돌출(연장)된다. 플런저는 통상적으로 헤드유닛이 안쪽으로 가압되지 않은 경우, 즉 플런저의 기본 상태인 경우에 탄성소자에 의해 이 상태로 촉구된다.

따라서, 본 발명에 따른 접촉장치에서, 헤드소자는 가압 피팅 또는 수축 피팅에 의해 튜브소자로부터 돌출하는 플런저의 단부에 연결된다. 상기 언급된 바와 같이, GB 2,347,023 A에 개시된 기술적인 접근법에서, 이러한 부품은 임브레이싱 플레이트들 사이에 항상 끼워진 채로 남아있는 부분적인 장치에 후순위로(후속적으로) 연결되며, 즉 후속하여 부착된 구성요소 상에 있는 확장부의 배치에 따라 장치로부터 돌출될 수는 있지만 그곳으로부터 빠져나올 수는 없다.

이와 대조적으로, 본 발명에 따르면, 플런저(헤드소자)에 부착된 구성요소는 플랜지부에 접촉될 때(기본 상태에서) 튜브소자로부터 돌출하는 플런저의 단부에 연결된다. 후속적으로 부착된 헤드소자와 관련하여 두 가지 경우를 구별할 수 있다.

1. 돌출된 플런저의 가이드된 부분보다 헤드소자가 더 넓지 않고(축 방향, 즉 플런저의 이동 방향에 수직으로 측정된) 탄성소자가 충분히 압축될 수 있다면, 헤드소자는 (부분적으로) 튜브소자에 (가압되어) 들어갈 수 있다(헤드소자의 전체 함몰(depression)은 통상 측정에서 발생하지 않으며, 예를 들어 탄성소자의 적절한 디멘셔닝(dimensioning)에 의해 과도한 함몰이 방지될 수 있다).

2. 헤드소자가 플런저의 돌출된 가이드부보다 큰 폭(축 방향, 즉 플런저의 이동 방향에 대해 수직으로 측정된)을 갖는다면, 헤드소자는 튜브소자로 들어갈 수 없는 대신에 튜브소자의 제3 단부에 인접하게(abutted) 된다.

따라서, 전술한 공지의 접근법과는 반대로, 후속적으로 부착된 헤드소자는 다른 구성요소(공지된 접근법에서 임브레이싱 플레이트의 모서리와 같은)의 도움으로, -예를 들어 인접함으로써- 장치를 이탈하는 것으로부터 보호되지 않는다. 공지된 접근법에서는 이러한 보호가 요구된다. 그러나, 우리의 실험에 따르면 플런저와 헤드소자는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 매우 양호하게 연결될 수 있으며, 이에 따르면 나중에 연결이 해제될 확률은 거의 0으로 줄어들 수 있고, 다시 말해 사고(즉, 헤드소자가 플런저를 이탈하는)의 가능성은 무시될 수 있으며 본 발명에 따른 상호 연결의 이점이 활용될 수 있다.

상기에 따르면, 본 발명의 헤드유닛(헤드소자 및 플런저)은 일체형이 아니며 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 상호 연결된 것이다. 수축 피팅과 가압 피팅에 의한 연결은 장기적이고 영구적인 연결(joints)이며, 선택적으로 구성요소들의 변형을 수반한다; 이러한 연결 모드를 적용함으로써 헤드소자는 플런저의 제2 단부에서 견고하게 고정될 수있다. 수용부(예를 들어, 구멍(bore)를 포함하는 헤드소자)에 충분한 열을 가하여 수축 피팅에 의한 연결이 생성되는 경우, 다른 부분(예를 들어, 플런저)은 가열된 상태(heated-up state)에서 수용부 내로 슬라이드될 수 있다. 더 적은 가열도 만족스러울 수 있으며, 이 경우 다른 부분은 압력을 가하여 수용부 내로 들어갈 수 있다. 일반적으로 구성요소를 수백 센티그레이드(centigrade)로 가열할 것이 요구되며; 정확한 온도는 적용되는 재료에 따라 달라진다.

따라서, 림 형상의(rim-like) 플랜지부를 이용하여 확장된 부분을 유지하는 대신에, 가이딩 플랜지부(18)(길이가 0.5~5 mm, 통상 2~3 mm)가 적용되는 것이 바람직하다. 가이딩 플랜지부의 적용은 그것의 전도성으로 인해 더 바람직하다. 공지된 접근법에서, 공지된 접촉장치가 앞에서부터 조립될 수 있도록 플랜지부를 포함시키는 것이 필요하다; 림 형상의 플랜지는 조립 완료 후에 형성될 수 있기 때문이다. 본 발명에 따라 바람직하게 적용된 가이딩 플랜지부(예를 들어, 가이딩 플랜지부(18) 참조)를 장치를 조립한 후에 형성하는 것은 불가능하다(공지된 튜브소자는 원칙적으로 종단면(longitudinal section)을 따라 평탄화될 수 있지만, 플런저와 튜브소자 사이에서 적절한 접촉 -가이딩 플랜지부를 적용하여 만들어진 것과 유사한 품질의 접촉- 을 제공하는 것은 실질적으로 불가능하다). 가이딩 플랜지부의 길이는, 이에 의해 가이드되는 플런저부의(즉, 확장되지 않은 부분의) 직경의 2/3 이상이다.

따라서, 플런저가 뒤에서부터 튜브소자로 삽입된 후에(즉, 도 10의 가이딩 단부(15)가 아니라 소위 피딩 단부(17)에서), 접촉장치의 헤드소자와 플런저가 2개의 개별적인 부분으로 형성된다면, 가이딩 플랜지부(예를 들어, 플랜지부(18)), 즉 보다 긴 길이의 접촉부를 적용하는 것이 가능해진다. 이로써, 플런저의 확장부는 플랜지부를 통과할 필요가 없다. 따라서, 본 실시예에서는 플런저가 이미 플랜지부를 통과한 때에 헤드소자가 플런저에 적용된다. 이러한 경우에 튜브소자의 피딩 단부는 나중에(후속적으로) 닫히게 된다.

도 1에 도시된 실시예도 동일한 원리를 따라 구성된다. 본 실시예에서, 튜브소자(10)의 제4 단부는, 그 제4 단부를 갖는 튜브소자(10)의 내부 공간으로 플런저(14)가 들어간 후에, 그리고 탄성소자(20)를 배치한 후에 닫히게 되고(즉, 플런저(14)는 튜브소자(10)의 뒤로부터 들어가고, 탄성소자(20) 또한 뒤로부터 들어가서, 닫힌 단부를 형성함), 헤드소자(16) 및 플런저(14)의 제2 단부는, 튜브소자(10)의 제3 단부를 통해 제2 단부를 통과한 후에 서로 연결된다(즉, 플런저(14)가 튜브소자(10)의 대향 단부의 방향으로부터 가이딩 단부(15)를 통과하고, 헤드소자(16)는 플런저(14)의 제2 단부에 연결됨). 도 1의 실시예는 후방 조립(rear assembly)의 일 실시예다; 본 실시예에서 -나중에(posteriorly; 후속적으로) 플랜지부를 형성할 필요가 없기 때문에- 플랜지부는 바람직하게는 가이딩 플랜지부로서 신중하게 사전 설계된 방식으로 구현될 수 있다.

후방 조립의 경우에, 헤드소자는 플런저를 튜브소자에 통과시키고 제2 단부를 튜브소자의 제3 단부에 통과시킨 이후에만 연결되는 것이 특히 바람직하다. 특히 헤드소자가 제3 단부의 개구(opening)보다 넓은 경우에 이러한 장점이 명백하다. 마찬가지로, 적용된 헤드소자가 자유롭게(더 좁거나 더 넓은 것) 선택될 수 있다는 장점은, 제3 단부의 개구보다 좁은 헤드소자가 적용될 때도 존재하며(이 경우 헤드소자는 플랜지부를 통과할 수 있음), 다시 말해 -경제적 관점에서 유리하게도- 부착될 헤드소자의 정확한 유형(type) 또는 치수(dimension)에 관계없이 동일한 조립 방법이 적용될 수 있다.

플런저 및 헤드소자를 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결된 별개의 구성요소로 구현하는 것은, 널리 적용되는 공지의 접근법에 비해, 헤드유닛이 상대적으로 적은 폐기물을 갖도록 만들어질 수 있는 부가적인 이점을 갖는데, 본 발명에 따르면 플런저 및 헤드소자는 2개의 구별되는 재료로 형성되기 때문이다. 재료의 초기 조각의 크기는 소자에 대해 개별적으로 선택될 수 있으므로(플런저 및 헤드소자에 대해 별개로), 그것들 간의 크기 차이(즉, 원형 단면 조각, 직경의 차이를 갖는)가 큰 많은 경우에 있어서도 조각이 가공될 때 많은 양의 폐기물이 발생하지 않는다.

이러한 구성은 바람직하게는 헤드소자와 플런저가 2개의 상이한 재료로 형성될 수 있도록 한다. 접촉장치, 예를 들어 핀 프로브의 제조에 있어서, 팔라듐 또는 팔라듐 합금 재료를 적용하는 것이 특히 바람직하다. 그러나, 공지된 접근법에 따르면, 팔라듐 합금으로부터 일체형 헤드유닛(헤드소자 및 플런저)을 제조하는 것은 그러한 물질로 제조된 장치의 시장 채택을 막을만한 비용을 수반한다. 이와 대조적으로, 본 발명에 따르면, 팔라듐 합금으로부터 헤드소자만을 제조하는 것이 가능하고(접촉을 헤드소자의 재료특성 -즉, 적절한 경도- 으로 나타내기 때문에 중요하다), 헤드소자는 제조 후반 단계에서 플런저에 후속적으로 부착된다. 이러한 경우, 플런저는 팔라듐 합금 대신에 보다 저렴하게 이용 가능하며 적절한 특성을 가진 재료로 만들어진다.

그러므로, 종래기술을 나타내는 US 2007/0296436 A1의 교시와는 대조적으로, 본 발명에서 헤드소자 및 플런저는 바람직하게는 상이한 재료들로 만들어질 수 있다. US 2007/0296436 A1에서는, 플런저의 재료를 특정함으로써 전체 헤드유닛의 재료가 특정되는데, 이는 하나의 부품으로 만들어지기 때문이다(도 3 참조). 그러나, 팔라듐(팔라듐 합금)으로부터 전체 헤드유닛을 제조하는 것은 너무 높은 비용을 수반하며, 실제로 그러한 테스트 프로브는 경제적으로 적용될 수 없다. 반대로, 본 발명은 바람직하게는 적용 가능한 팔라듐 또는 팔라듐 합금 재료의 헤드소자만을 제조할 수 있도록 하며, 플런저는 상이한 재료로 제조된다. 따라서, 본 발명은 팔라듐의 경제적인 적용을 가능하게 한다.

따라서 본 발명의 실시예에서, 헤드소자는 팔라듐 합금으로 만들어지고 플런저는 팔라듐 합금과 다른 재료로 만들어진다. 또한, 임의의 양의 -매우 적은 양이라도- 팔라듐을 포함하는 팔라듐 합금을 적용하는 것이 바람직하지만, 적어도 20중량%의 팔라듐을 포함하고 나머지는 최대 80중량%의 다른 물질, 예를 들어 은과 구리를 포함하는 팔라듐 합금이 적용되는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 다른 합금 재료 이외에, 30중량% 이상의 팔라듐을 포함하는 그러한 팔라듐 합금이 이용된다. 특히 바람직하게는, 다른 합금 재료에 추가적으로 약 35중량%의 팔라듐을 포함하는 그러한 팔라듐 합금이 이용된다. 예를 들어, 35중량%의 팔라듐, 35중량%의 은, 그리고 30중량%의 구리(35Ag-35Pd-30Cu)를 정확하게 또는 근사하여 포함하는 그러한 팔라듐 합금이 적용될 수 있다. 적용된 합금의 팔라듐 함량은 60중량%를 초과하지 않는 것이 바람직한데, 그렇지 않으면 헤드소자의 제조 비용이 너무 높고, 절단으로 가공하는 것이 거의 불가능해지기 때문이다.

본 발명에 따른 장치의 경우, 팔라듐 합금 또는 다른 유리한 재료의 헤드소자만을 제조하는 것이 가능하기 때문에(플런저와 독립적으로), 본 발명에 따른 접촉장치는 넓은 범위의 적용 가능한 재료를 허용하고, 비교적 적은 양으로 접촉장치 또는 헤드유닛을 제조하도록 하여 공지된 해결책보다 더 경제적이다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 다수의 플런저를 제조한 후에 다양한 종류의 헤드가 이들에 부착될 수 있도록 한다; 이 단계에서는 헤드유닛(head unit)을 생산하기 위한 헤드소자(head element)만이 만들어진다.

일 실시예에서, 본 발명에 따른 접촉장치는 헤드소자와 플런저를 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결하기 위해, 플런저와 헤드소자 중 하나에 위치한 연결소자(connection element), 및 플런저와 헤드소자 중 다른 하나에 위치하며 상기 연결소자에 연결되도록 조정된 연결구멍(connection bore)을 포함한다. 연결구멍은 통상적으로 일 단부에서 개방되며, 예를 들어 드릴 또는 유사한 도구에 의해 형성되는 공동(cavity)이거나, 또는, 예를 들어 플라스틱 구성요소의 경우 상기 구성요소의 제작시 이미 구멍(bore)이 포함되도록 만들어질 수 있다. 상기 연결소자는 상기 연결구멍에 삽입되어 연결될 수 있는 돌출 구성요소이다. (예를 들면, 핀, 스터드 또는 플런저 단부 등, 이하 참조)

따라서, 본 발명의 이러한 실시예에서, 헤드소자와 플런저는 연결소자 및 연결구멍을 통해, 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 상호 연결된다. 도시된 실시예의 압도적인 다수에서, 연결소자는 플런저 자체의 단부에 의해 플런저 상에 구현되고(플런저의 제2 단부는 연결소자로서 기능한다), 연결구멍은 헤드소자 내에(헤드소자에 파묻히도록) 형성된다; 그러나 일부 실시예들(도 18, 19 및 24의 실시예들)에서는, 연결소자가 헤드소자 상에 형성되며 연결개구는 플런저 내에 형성된다. 이러한 실시예는, 플런저 상에 연결소자 및 연결구멍이 존재하고, 이에 대응하는(일치하는) 연결구멍 및 연결소자가 헤드소자 상에 배치되는 것으로 생각할 수 있다.

도 1에 도시된 실시예는 그러한 실시예이다; 본 실시예에서, 플런저의 제2 단부(헤드소자를 향하는 단부)는 연결소자로서 기능하며, 즉 연결소자로서 구성된다. 이하에서 자세히 설명되는 바와 같이, 도 1의 실시예에서 연결구멍은 헤드소자 내에 형성된다. 물론, 연결구멍이 플런저 내에 형성되고, 플런저와 마주하는 헤드소자의 단부가 연결소자로서 기능하는(또는 구성된), 또는 연결소자 소자가 플런저와 마주하는 헤드소자의 단부에 형성되는 실시예들도 있다(도 18, 19의 실시예 참조).

도 2에는, 도 1의 실시예에 적용된 헤드소자(16)가 도시되어 있다. 헤드소자(16)는 연결구멍(24)을 포함한다. 연결구멍(24) 반대편에 위치한 단부에서, 헤드소자(16)는 본 실시예에서 동일한 높이의 수 개의 핀으로 구현되는 접촉부(26)를 포함한다. 도 18-24 및 도 35-42에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 이용되는 헤드소자와 함께, 접촉부는 기본적으로 임의의 방식으로 구현될 수 있다.

헤드소자(16)의 연결구멍(24)은 -단면도에 도시된 바와 같이- 헤드소자(16)의 내부에서 원추형 영역(conical region)(21)에 의해 종단되는 원통형의(cylindrical) 영역을 포함한다. 또한, 원추형 영역(21)은 연결구멍(240)에 비례하여 편평하게 구성된다. 원추형 영역(21)을 배열하는 목적은 가압 피팅/수축 피팅 공정 중에 어느 곳으로도 빠져나갈 수 없는 부피의 공기(volume of air)를 수용하기 위한 추가 영역을 제공하는 것이다. 플런저를 연결한 후에, 이러한 공기는 압축된 상태로 원추형 영역(21)에 수용된다.

도 3은 플런저(14)의 도면이다; 상기 도면에서 플런저(14)의 제2 단부(30) 및 확장부(28)가 도시된다. 도 3은 제2 단부(30)에서 플런저(14)가 직경에 비해 매우 짧은 길이를 갖는 절두원추형 부분(frustoconical portion)을 갖는 것을 도시한다. 이러한 절두원추형 부분은 플런저(14)를 연결구멍(24)에 삽입하는 것을 용이하게 한다.

도 4에는 플런저(14)와 매우 유사한 플런저(23)가 도시되어 있다. 플런저(23)가 플런저(14)와 다른 점은, 상기 플런저(23)의 축에 대해 90°가 아닌 각도로 (그 평면이) 놓이는 단부를 갖는 확장부(29)를 갖는 것, 즉 말단부가 비스듬히(slantwise) 절단되는 것이다. 말단부(end portion)의 평면은 통상적으로 플런저의 축선에 대해 45° 내지 85°, 바람직하게는 70° 내지 85°의 각도로 놓여있다(45°와 같은 극히 낮은 값은 예를 들어 고전류 어플리케이션을 위한 방편으로 선택될 수 있으며, 이러한 경우 및 다른 경우에, 플런저 축을 따라 측정된 확장부(29)의 축 방향 치수(axial dimension)는 도면에 도시된 것보다 길 수 있다); 따라서, 도 4에서, 축에 수직인 평면과 말단부의 평면 사이의 각도(x)는 5-45°, 바람직하게는 5-20°이다. 이러한 말단부가 적용될 때, 탄성소자(20)에 의한 플런저(23)의 틸팅(tilting)으로 인해, 튜브소자와 플런저(23) 사이에 늘어난 연결 표면적이 제공되며, 그 결과 전류는 이제 플런저를 연결하는 탄성소자에 의해서만 전달되지 않는다. 결과적으로, 접촉장치, 예를 들어 측정장치는 상기 측정장치의 비저항(specific resistance)을 낮게 하여 더 높은 전류를 흐르게 할 수 있고, 이로써 측정장치의 수명이 연장될 수 있다.

본 발명에 따르면, 플런저(14 또는 23)는 도 2에 도시된 연결구멍(24)에 두 가지 방식: 수축 피팅 또는 가압 피팅(예를 들어, 소위 냉간 가압 피팅(cold press fitting)에 의해)에 의해 연결될 수 있다. 이 두 유형의 상호 연결은 연결소자(즉, 예를 들어 연결될 플런저의 대응하는 단부)가 연결구멍(연결 함몰)보다 큰 단면(즉, 원형 단면의 경우에는 더 큰 직경)을 갖는다는 점에서 동일한다. 직경(유효직경)에 관해서는, 바람직하게는 플런저의 직경(유효 직경)이 연결구멍의 직경(유효직경)의 0.5% 이상 2% 이하인 것을 의미한다. 다시 말해, 예를 들어 연결될 단부(제2 단부)에서 플런저의 직경이 2 mm(공차 0.01 mm) 라면 구멍(bore)의 직경은 1.98 mm(공차 0.01 mm)이다.

그러므로, 수축 피팅의 경우에, 소위 오버커버링(overcovering)이 존재하며, 즉 플런저의 직경은 초기에 헤드소자에 형성된 연결구멍의 직경보다 크다. 따라서, 본 실시예에서, 헤드소자는 수축 피팅에 의해 플런저의 제2 단부에 연결되고, 제2 플런저 단부에 헤드소자의 연결구멍의 직경보다 더 큰 직경을 적용하고, 상기 헤드소자는 플런저의 형상과 매칭되며 플런저에 연결을 제공하도록 조정된다. 또한, 본 실시예에서, 헤드소자는 수축 피팅 공정 중에 가열되어 플런저의 제2 단부가 연결구멍 내로 삽입될 수 있도록 확장되며, 그런 다음 플런저의 제2 단부는 헤드소자의 연결구멍 내로 삽입된다.

바람직하게는, 연결구멍 내로의 삽입을 위해 플런저의 제2 단부가 헤드소자의 가열과 동시에 냉각되는 경우, 더 적은 양의 열이 가해져야 한다. 이것은 이러한 경우에 플런저의 제2 단부가 수축되고, 그 결과로 -헤드소자의 가열로 인한 결과뿐만 아니라- 플런저와 연결구멍 사이의 크기 차이가 줄어들기 때문이다. 수축 피팅이 적용되기 위해서, 이러한 재료는 가열의 결과로서 열적으로 팽창하고 냉각의 결과로서 수축되는 플런저 및 헤드소자를 제조하는데 이용되어야 한다. 따라서, 헤드소자 및 플런저는 금속으로 제조되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 다음과 같은 조합이 적용될 수 있다(물론 다른 조합도 사용할 수 있다).

플런저	헤드소자
브라스(brass)	브라스(brass)
강철(steel)	강철(steel)
강철(steel)	팔라듐 합금(palladium alloy)
강철(steel)	플라스틱(plastic)
플라스틱(plastic)	금속(metal)
베릴륨구리(copper beryllium)	강철(steel)
청동(bronze)	팔라듐 합금(palladium alloy)
브라스(brass)	팔라듐 합금(palladium alloy)
청동(bronze)	청동(bronze)
베릴륨구리(copper beryllium)	베릴륨구리(copper beryllium)
브라스(brass)	베릴륨구리(copper beryllium)
브라스(brass)	청동(bronze)

표 1에 열거된 재료들은 수축 피팅뿐만 아니라 가압 피팅 또는 냉간 가압 피팅에 의한 연결에 적용 가능하다.따라서, 수축 피팅의 경우, 구성요소들(플런저, 헤드소자)의 상호 연결(조립)은 헤드소자(즉, 2개의 구성요소로부터 확장되는 구성요소)를 가열함으로써 수행되어, 연결구멍의 직경이 초기 상태보다 더 커지도록 하며, 선택적으로, 플런저를 냉각하여 플런저와 헤드소자에 압력을 가하지 않고 함께 끼워질 수 있도록 한다.

또한, 도 2 내지 4에 도시된 구성요소들은, 소위 냉간 가압 피팅(cold press fitting)에 의해 가열 없이, 즉 구성요소들 간의 온도 차이 없이도 상호 연결될 수 있다. 냉간 가압 피팅 중에 표면 압력이 -접촉하는 표면을 따라 고르게 분산되는- 사용된다. 예를 들어, 원형 단면의 경우, 가압될 부품은 원형 대칭 방식(circular symmetrical fashion)으로 가압되는 구멍(bore)에 놓여야 하며, 즉 돌출(overhang)이 전체 둘레(circumference)를 따라 동일한 것이 기본적으로 보장되어야 한다. 이 경우, 헤드소자에 형성된 구멍의 횡단면보다 큰 단면(직경)을 갖는 플런저가 적용되도록, 가압 피팅에 의한 조립(상호 연결)이 기본적으로 수행된다. 압력은 바람직하게는 축 방향을 가지며, 즉 플런저의 회전축 또는 대칭축과 정렬된다. 연결 과정에서, 헤드는 당연히 가압 피팅 중에 움직이지 않도록 지지되어야 한다.

도 5에는 연결구멍(34)을 포함하는 다른 헤드소자(32)가 도시되어있다. 연결구멍의 반원추 각도(원추 표면과 원추 베이스에 수직인 선 사이의 각도)는 x [°]이다. 도 5의 헤드소자(32)와 함께 적용 가능한 플런저(36)가 도 6에 도시되어있다. 플런저(36)는 원추형으로(conically) 좁아지는 제2 단부(40) 및 확장부(28)를 갖는다. 제2 단부(40)는 연결구멍(34)에 끼워지고, 이들에 의해 헤드소자(32)와 플런저(36)가 상호 연결, 구체적으로 셀프-로킹(self-locking)(원추) 연결될 수 있다.

셀프-로킹 연결(self-locking connection)의 동작 모드는 다음과 같다. 상호 연결된 원추 표면들의 맨틀(mantle) 상승으로 인해, 마찰로 인한 압력의 결과로서 헤드소자와 플런저 사이에 접착 조인트(adherence joint)가 형성되고, 그에 따라 헤드소자가 플런저에 고정된다. 자동-잠금 연결을 형성하기 위해서는, 반원추 각도 값은 바람직하게는 1.5° 미만이 되어야 하며; 예를 들어, 원추 비는 1:20이며, 반원추 각도는 1.43°이다.

셀프-로킹 연결은 가압 피팅에 의해 달성되며, 즉 연결소자(예를 들어, 플런저의 대응하는 단부)의 측벽에 셀프-로킹 연결을 적용하는 실시예에서 연결구멍은 원추형 또는 절두원추형(frustconical)이고, 연결소자와 연결구멍의 반원추 각도는 바람직하게는 1.5°보다 작고, 헤드소자와 플런저는 가압 피팅에 의해 서로 연결된다. 절두원추형의 제2 단부를 갖는 플런저는 절두원추형의 연결구멍에 연결되는 것이 바람직하지만, 원추형의 구멍에 연결될 수도 있다. 원추형 플런저는 원추형 연결구멍에 부착되어야 한다. 물론, 상호 연결된 두 장치들의 반원추 각도는 매우 가까운 근사와 동일하며, 셀프-로킹 연결은 주어진 압력을 가하여 적용될 수 있다.

원추형 단부가 적용되는 경우, 즉 셀프-로킹이 구현되는 경우, 예를 들어 상기 설명된 예에 따라 일정량의 공차(tolerance)를 허용하는 것이 여전히 바람직하다. 이 경우, 셀프-로킹 이외에도 가압 효과가 적용된다(소위 "이중 잠금(double locking)"이 설정된다). 반원추 각도가 작을수록 덜 원추형인, 즉 더 직선형인 플런저가 된다; 그리고 셀프-로킹 효과가 점점 약해지기 때문에, 가압 피팅과 관련하여 적용되는 허용오차가 증가하는 역할을 한다.

도 7에는 플런저(37)가 도시되어 있는데, 플런저(37)는 플랫 단부(flat end)를 갖는 확장부(28) 대신에 -도 4에 따른 플런저(23)와 마찬가지로- 평면이 플런저(37)의 축에 대하여 90° 이외의 각도로 놓여있는 단부를 갖는 다는 점에서 플런저(36)와 다르다.

도 8에는, 플런저의 제2 단부의 셀프-로킹 연결을 제공하도록 구성된 연결구멍(44)을 포함하는, 추가적인 헤드소자(42)가 도시되어있다. 원통형 영역(46) 및 인접한 원추형 공간영역(47)은, 헤드소자(42)의 내부를 향하는 구멍(44)의 단부에 위치한다. 공간영역들(46 및 47)을 포함시키는 목적은, 이들이 구멍(44)의 벽을 따라 셀프-로킹 방식으로 연결되는 프레스-인 플런저를 위한 추가적인 공간을 제공하는 것이며, 바람직하게는 원추형 단부가 공간영역들(46 및 47)로 돌출한다. 공간영역들(46 및 47)에는 가압 피팅(press fitting) 중 공기가 들어갈 수 있다; 가압 피팅 도중 공기가 구멍(44)으로부터 배출될 수 없다면, 영역(46 및 47)의 나머지 체적(즉, 삽입된 플런저에 의해 남겨진 체적) 내부에서 압축될 수 있다.

도 9에는 도 2의 헤드소자(16)와 유사하게 구성된 헤드소자(52)가 도시되어있다. 본 실시예와 헤드소자(16) 의 유일한 차이점은, 본 실시예에서 원형으로 연장되는 에지-평활부(edge-smoothing)(50)가 형성되어, 연결구멍(24)의 입구에서의 삽입을 용이하게 하도록 구성된다는 것이다. 에지-평활부(50)는 헤드소자(52)의 하측의 헤드소자(52)의 벽(즉, 연결구멍(24)이 위치하는 측면)에 원형으로 배치된다. 연결구멍(24)의 입구를 넓힘으로써, 에지-평활부(50)는 헤드소자(52)에 적용되는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 상호 연결 공정을 용이하게, 구체적으로 연결구멍(24)에 연결되는 플런저의 삽입을 용이하게 한다.

도 10에는 튜브소자(10)가 도시되어있다. 도 10에는 튜브소자(10)의 가이딩 단부(15) 및 피딩 단부(17)가 표시되어 있다. 도면에서, 가이딩 플랜지부(18)는 가이딩 단부(15)에 어레인지되고 튜브소자(10) 내부에서 플런저를 가이드하도록 구성되는 것을 볼 수 있다. 도 11에는 본 실시에에서 나선 스프링으로 구현된 탄성소자(20)가 도시되어 있다.

도 12는 플러그소자(12)의 공간도를 나타낸다. 플러그소자(12)는 그것에 연결된 플러그부(57)의 직경보다 큰 직경을 갖는 폐쇄 림(closing rim)(54)을 갖는다. 플러그소자(12)의 삽입 중 스프링부(57)는 튜브소자(10)의 피딩 단부(17)로 들어가고, 폐쇄 림(54)은 튜브소자(10)의 단부에 대해 안착된다. 도 12에는 본 실시예에서, 플러그소자(12)의 대칭축에 수직인, 플러그부(57) 둘레를 따라 원형으로 배치된 홈(56)(연결 리세스)이 도시되어있다. 플러그소자(12)는 절두원추형 단부(58)를 가지며, 상기 단부(58)는 플러그소자(12)의 튜브소자(10) 내로의 삽입을 용이하게 하도록 구성된다. 플러그소자(12)는 튜브소자(10)에 대해 회전 대칭(rotationally symmetrical)이며 바람직하게는 도시된 실시예에서의 원형 단면을 갖는다; 다수의 다른 구성요소들 또한 회전 대칭 또는 더 많거나 적은 회전 대칭 방식으로 구성된다(예를 들어, 헤드소자는 회전 대칭이 아닌, 그러나 헤드소자의 다른 부분들, 즉 본체는 그러한 스파이크 배열을 가질 수 있다). 튜브소자(10)의 회전 대칭 구조로 인해, 플랜지부(18)는 원통형 가이딩 플랜지부이며 조립 후에 플런저를 원통형으로 둘러싸도록 구성된다.

전술한 도 13에서와 같이, 도 14에도 종래기술에서의 측정장치(11')가 도시되어 있고, 도 15는도 1에서도 도시된 측정장치(11)를 나타낸다. 도 14 및 도 15를 비교하면, 림형(rim-like) 플랜지부(27')(공지된 솔루션에서 광범위하게 이용되는) 및 플런저에 대한 축 방향 가이드를 제공하는 플랜지부(18)을 적용함으로써 장치의 작동상의 차이가 얼마나 커질 수 있는지를 알 수 있다. 이러한 작동상의 차이는, 도 14 및 도 15에 각각 표시된 편향각(deflection angle) alpha' 및 alpha에 의해 도시된다. 또한, 도 14 및 도 15를 비교하면, 림형 플랜지부(27')는 선택 가능한 후방 조립(rear assembly) 방법으로 인해 본 발명에 적용될 수 있는 가이딩 플랜지부(18)과 동일한 정도의 측면 지지(lateral support)(가이드)를 제공하지 않는다는 것을 명확하게 알 수 있고, 따라서 공지의 솔루션에서 측정될 수 있는 편향각(alpha')은 본 발명의 실시예의 통상적인 편향각(alpha)보다 훨씬 크다.

본 발명에 따른 측정장치(11)의 구성은 널리 알려지고 사용되는 측정장치와 비교하여 적용된 공차를 감소시킬 수 있게 한다(유지 플랜지는 장치를 조립한 후에 툴로 제조되는 것보다는 미리 형성되는 것이 바람직하다); 이는 특히 가이딩 플랜지부가 적용되는 경우에 플런저와 튜브소자 사이의 증가된 접촉 표면적을 형성하는 것을 돕는다. 감소된 "플레이(play)"는 테스트 포인트를 보다 정확하게 히트하는 데 도움이 된다.

종래기술의 접근법을 나타내는 도 13 및 도 14에 도시된 플런저(14')와 헤드소자(16')는 일체형 부품으로(하나의 조각으로부터) 만들어진다. 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 헤드소자(16')가 플런저(14')에 연결되면, 도 13 및 14에 따른 측정 장치들(및 이들의 헤드유닛)은 본 발명의 범위에 속할 수 있는데, 이는 본 발명에 따르면 가이딩 플랜지부(18)가 선택적으로만 적용되기 때문이다. 그러나, 가이딩 플랜지부와 확장부가 튜브소자의 내벽에 끼워 맞춰 지도록(비교적 가깝게) 구성되면, (바람직하게는 원통형의) 플런저가 2개의 상이한 직경의 원통형 표면을 따라 가이드될 수 있다(확장부는 튜브소자의 벽에 의해 가이드되는 한편, 플런저의 좁은 부분은 가이딩 플랜지부에 의해 가이드된다). 이러한 가이드 구성은 탁월한 테스트 포인트 적중률을 달성할 수 있게 한다.

도 16에는 본 발명에 따른 접촉장치의 추가 실시예, 즉 측정장치(61)(핀 프로브)가 도시되어 있다. 본 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 매우 유사하며, 더 작은 세부사항만이 다르다. 도 16에 따른 실시예에서, 측정장치(61)는 플런저(64)의 단부에 부착된 헤드소자(66)를 포함하며, 상기 플런저(64)는 튜브소자(60) 내로 삽입된다. 연결은 가압 피팅 또는 수축 피팅에 의해 이루어진다.

측정장치(61)의 확장부(65) 및 가이딩 플랜지부(68)는 도 1에 따른 실시예의 대응 부분보다 더 길다. 본 실시예에서, 플랜지부(68)의 길이(측정장치(61)의 축 방향)는 상기 플랜지부(68)에 의해 둘러싸인 부분에서 플런저(64)의 직경보다 크다. 또한, 확장부(65)는 플랜지부(68)보다 길다. 연장된 길이의 플랜지부(68)와 확장부(65)는 도 1의 실시예에 포함된 대응하는 구성요소와 비교하여 더 나은 가이드를 제공한다.

바이어스된 탄성소자(20)는 본 실시예에서도 플러그소자(62)와 확장부(65)의 말단 부분 사이에 배치된다. 플러그소자(62)는 튜브소자(60)의 단부에 대해 반대로 놓여진 부분이 더 두껍다(튜브소자(60)의 축 방향으로)는 점에서 플러그소자(12)와 다르다.

도 17에는 본 발명에 따른 접촉장치의 추가 실시예, 즉 스위칭 장치(81)(스위치 프로브)가 도시되어 있다. 본 실시예에서(즉, 접촉장치가 스위칭 장치인 경우에도), 접촉장치는 그것의 제1 단부에서 확장부(85)를 갖는 플런저(84)와 상기 플런저(84)의 제2 단부 상에 있는 헤드소자를 포함하는 헤드유닛; 제3 단부에서 확장부(85)을 수용하고 제3 단부에 배치된 내향 돌출 플랜지부(88)에 의해 내부 공간에 확장부(85)를 유지하는 튜브소자(80); 및 상기 튜브소자(80)의 내부 공간에 배치되고 확장부(85)의 단부에 대해 지지되며 튜브소자(80)의 닫힌 제4 단부에 대해 지지되는 탄성소자(90)를 포함하고, 헤드소자(86) 및 플런저(84)는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결된다.

상기 탄성소자(90) 및 추가적인 탄성소자(96)는 튜브소자(80) 내부의 접촉소자(가이드소자, 접촉-가이드소자)(94)에 의해 분리된다. 본 실시예에서, 탄성소자(90)는 접촉소자(94) 및 추가적인 탄성소자(96)를 통해 튜브소자의 닫힌 제4 단부(94)에 대해 지지되며, 다시 말해 접촉소자(94) 및 추가적인 탄성소자(96)가 탄성소자(90)와 닫힌(플러그된) 단부 사이에 삽입된다.

본 실시예에서, 튜브소자(80)의 닫힌 단부는 플러그소자(82)에 의해 형성되며, 즉 플런저(84)의 반대쪽에 위치한 튜브소자(80)의 단부는 플러그소자(82)에 의해 닫힌다. 본 실시예에서 샤프트(98)가 플러그소자(82)에 삽입된다(통합된다).

본 발명의 일부 실시예들은 측정 및/또는 다른 접촉테스트를 수행하기에 적합한 접촉장치용 헤드유닛에 관한 것이다. 본 발명에 따른 헤드유닛은 그것의 제1 단부에 확장부를 가지며 플런저의 제2 단부상에 있는 헤드소자를 갖는 플런저를 포함한다. 본 발명에 따른 헤드유닛에 있어서, 헤드소자와 플런저는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결된다. 본 발명에 따른 헤드유닛은 바람직하게는 본 발명에 따른 접촉장치의 일부를 형성하지만, 헤드유닛은 별도의 부품으로 간주될 수 있으며(별도의 부품으로서 판매될 수 있음), 다수의 다양한 접촉장치에 적용될 수 있다.

상기 설명은 접촉장치에 관한 것으로서 헤드유닛, 즉 본 발명에 따른 접촉장치의 플런저 및 헤드소와 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의한 이들의 상호연결은 또한 본 발명에 따른 헤드유닛과 관련된다. 이러한 특징들은, 예를 들어, 플런저 또는 헤드소자 상에 배치된 연결소자 및 연결구멍, 가압 피팅 또는 수축 피팅을 위한 이것들의 상대적인 디멘셔닝(dimensioning)(연결소자는 연결구멍보다 넓은 것이 바람직함), 그리고 셀프-로킹 연결의 경우, 적절한 반원추 각도를 제공하는, 연결소자 및 연결구멍 측벽의 연결의 원추형 또는 절두원추형 구성으로 이루어진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 헤드유닛이 도 18에 도시된다, 본 실시예에서 헤드유닛은 확장부(101) 및 그 제2 단부(103)에 부착된 헤드소자(102)를 갖는 플런저(100)를 포함한다. 헤드소자(102)는 본 실시예에서도 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 플런저(100)에 연결된다. 본 실시예에 따른 플런저(100) 및 헤드소자(102)는 전술한 실시예들과 상이하다. 본 실시예에서, 플런저(100)의 제2 단부(103)는 연결구멍을 가지며, 연결소자는 플런저(100)를 향하고 연결구멍 내로 삽입되는 헤드소자(102)의 단부로서 구현된다. 따라서, 수축 피팅이 적용되는 경우 본 실시예에서 헤드소자(102)의 단부는 적절한 온도로 가열되는 한편, 가압 피팅의 경우에는 이 단부가 플런저(100) 상에 배치된 연결구멍 내로 밀어 넣어진다. 본 실시예에서, 헤드소자(102)는 플런저(100)보다 좁으며, 이것의 팁들(tips) 중 2개가 측면에서 보일 수 있다. 본 실시예의 장점은 플런저(100)에 비해 훨씬 적은 단면을 갖는 (길쭉한) 헤드소자가 플런저(100)에 부착될 수 있고(플런저(100)의 연결구멍이 이에 따라 형성되어야 함), 플런저보다(훨씬) 좁은 헤드소자를 헤드유닛에 적용함으로써 상당히 많은 양의 헤드소자 재료(더 높은 강도와 경도를 가지며 더 비싼)를 절약할 수 있도록 한다.

유사한 실시예가 도 19에 도시되어 있다; 여기에는 연결구멍(107)이 제공된 플런저(100)가 도시되어 있는데, 헤드소자(104)의 연결소자(106)가 이에 연결된다. 본 실시예에서, 헤드소자(104)는 단 하나의 팁을 포함한다. 다른 실시예에들과 같이, 연결구멍(107)은 원통형 부분(연결소자(106)가 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 삽입되는)을 갖는데, 구멍(107)의 내측 단부와 인접하여 원추형 영역이 형성된다.

확장부(101)와 플런저(108)의 제2 단부(110)에 연결된 헤드소자(112), 즉 본 발명에 따른 헤드유닛의 실시예가 도 20a 및 도 20b에 단면도 및 평면도로 각각 도시되어있다. 도면에는 헤드소자(112) 상에 3개의 스파이크가 도시되어 있으며, 이 소자는 도면에서 보이지 않는 추가의 핀을 포함할 수도 있다.

또한, 도 21a 및 도 21b에는 본 발명에 따른 헤드유닛의 추가 실시예가 도시되어있다; 본 실시예에는 플런저(108)에 (수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해) 연결된 헤드소자(114)가 존재한다. 헤드소자(114)는 상기 소자가 절개형 오목부(incision-like recesses)에 의해 좁아지는 방향으로, 단 하나의 팁을 가진다. 단 하나의 팁을 갖는 헤드소자(116)가 제공된 플런저(108)를 포함하는 실시예가 도 22a 및 도 22b에 도시된다.

다른 유사한 실시예에서와 같이, 도 22a 및 도 22b에 따른 실시예에서도, 플런저에 비해 훨씬 더 넓은 폭을 갖는 헤드소자가 적용될 때, 공지된 접근법과는 달리 헤드유닛을 단일 재료 조각으로부터 가공할 필요가 없고(이 경우에는 최종 제품, 즉 헤드유닛의 체적에 비해 많은 양의 폐기물이 생성됨), 헤드소자와 플런저는 별도의 재료 조각(많은 경우 서로 다른 재료)으로부터 가공된다. 이는 공지된 접근법에 비해 헤드소자의 형상이 훨씬 더 자유롭게 선택될 수 있도록 하는데, 매우 넓은 헤드소자가 적용되더라도 경제적인 재료 소비가 잘못되지 않기 때문이다.

도 23a 및 도 23b에는 헤드유닛의 실시예가 도시되어 있는데, 둥근 팁(rounded-tip) 헤드소자(118)가 플런저(108)에 연결된다.

도 24에 따른 헤드유닛의 실시예는 도 19의 실시예와 유사하지만(플런저(100)를 포함), 헤드소자(104)보다 훨씬 짧은 헤드소자(120)를 포함한다. 또한 상기 헤드소자(120)는 수축 피팅에 의해 연결구멍(107)에 연결되거나 가압되는 연결소자(106)를 가진다. 본 실시예에서, 헤드소자(120)는 기본적으로 플런저(100)의 연장을 제공하여 단일 팁으로 테이퍼링된다. 본 실시예에서, 본 발명에 따른 구성(별도의 부품으로 제조된 헤드소자 및 플런저)은 헤드소자의 재료(어떤 경우에는 특수한 것인)를 헤드유닛(즉, 헤드소자)의 가장 말단에만 적용하기에 충분하다는 이점으로 이어진다 -헤드소자가 공지된 접근법과 같이 일체로 만들어지고, 헤드소자가 특수한 재료로 만들어진다면, 전체 헤드유닛(헤드소자, 플런저)을 상기 재료로 만들어야만 함-. 본 실시예의 장점은, 도 24에 도시된 방식에 있어서, 피크-테이퍼(peak-taper)까지 균일한 단면을 갖는 헤드유닛이 제공될 수 있는 것이며, 헤드소자의 재료만이(선택적으로) 특별하게 선택된다. 헤드소자의 재료가 적용되는 (축 방향) 길이도 선택될 수 있다(상대적으로 짧은 길이라도 충분할 수 있음).

본 발명의 일부 실시예들은 접촉장치를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해, 제1 단부에서 확장부를 갖는 플런저의 제2 단부와 헤드소자를 서로 연결함으로써 헤드유닛을 제조하는 단계(상기 플런저의 제2 단부는 상기 확장부가 상기 플랜지부에 대해 맞닿는 경우 상기 튜브소자로부터 돌출됨); 및 접촉장치를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 접촉장치는, 제3 단부 및 상기 제3 단부에 대향하는 제4 단부를 갖는 튜브소자와(상기 제3 단부에서 상기 플런저의 확장부를 수용하고, 상기 확장부를 상기 제3 단부에 배치된 내측 돌출 플랜지부를 이용하여 상기 튜브소자의 내부 공간에 유지함), 탄성소자(상기 튜브소자의 내부 공간에 배치되고 상기 확장부의 단부 및 상기 튜브소자의 닫힌 제4 단부에 대하여 지지됨)를 포함하고, 상기 헤드유닛의 제조 단계는 상기 플런저가 튜브소자 내로 삽입된 이후 또는 이전에 수행된다(여기에서 "이전" 및 "이후"는 통상적으로 소위 "전방 조립(frontal assembly)" 및 "후방 조립(rear assembly)"에 대응하지만, 예를 들어 헤드의 직경이 플런저의 직경(유효 직경)과 동일하거나 더 작은 실시예에서는, 헤드소자와 플런저의 상호 연결은 플런저가 삽입되기 이전이나 이후에도 수행될 수 있다).

본 발명에 따른 접촉장치를 제조하는 방법이 도 25 내지 23에 일 실시예로 도시되어 있으며, 헤드유닛은 플런저가 튜브소자 내로 삽입된 이후에 제조된다(후방 조립). 본 발명에 따른 방법의 이러한 실시예는, 제1 단부에서 확장부(136)를 갖는 플런저(134)를 제4 단부를 통해 튜브소자(132)의 내부 공간에 삽입하는 단계를 포함하며(튜브소자(132)는 도 25에 이미 도시되어 있으며, 가이딩 단부(139) 및 피딩 단부(137)를 가진다), 바람직하게는 제3 단부에 형성된 플랜지부에 대하여 확장부(136)를 지지한다(후자의 단계는 도 26에 도시되며; 확장부(136)는 지지를 제공하기 위해 플랜지부 상에 놓여진다). 도 26에서, 확장부(136)가 플랜지부에 대하여 인접할 때(이러한 상태는 도 26에 도시됨), 플런저(134)의 제2 단부는 튜브소자(132)로부터 돌출되어 나온다.

따라서, 본 실시예에서, 소위 후방 조립(rear-assembly)이 적용되고, 상기 용어는 플런저가 반대쪽 단부로부터 튜브소자로 삽입되고(이는 -헤드소자가 플런저보다 넓더라도- 헤드소자를 플런저에 후방(후속적으로) 고정시킴으로써 가능해진다), 플런저가 이미 튜브소자 내부에 있을 때에는 헤드소자를 후방(후속 적으로) 연결하는 것을 나타낸다. 후방 조립은 훨씬 더 정밀한 구성(보다 정확한 가이딩)을 가능하게 하는데, 후속 튜브소자를 폐쇄할 필요가 없기 때문이다(공지의 장치로는 전방 조립의 경우 플런저가 튜브소자를 벗어날 수 없다) .

또한, 본 실시예에서, 플런저(134)와 헤드소자(140)는 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결되고(도 27 참조), 탄성소자(148)는 튜브소자(132)의 제4 단부를 통해 플런저(134)의 확장부(136)에 삽입되며(도 28 참조), 튜브소자(132)의 제4 단부는 플러그소자(162)로 폐쇄되어, 플러그소자(162)로 탄성소자(148)를 바이어싱(biasing)한다(도 31 참조: 추가의 탄성소자(156) 및 접촉소자(152)를 적용).

전방 조립을 적용하는 방법의 다른 실시예에서(도시되지 않음), 헤드소자와 플런저를 서로 연결한 후에, 헤드유닛은 탄성소자를 포함하는 튜브소자로 삽입되며, 탄성소자는 개방된 제3 단부를 통해 튜브소자의 폐쇄된 제4 단부에 대해 지지되며, 플런저의 확장부가 튜브소자에 들어가도록 탄성소자를 바이어싱하고, 내향 돌출 플랜지부(예를 들어, 좁혀지는)가 튜브소자의 개방된 제3 단부에 형성되어 상기 확장부는 플랜지부에 의해 튜브소자 내부에 유지된다 한 단부가 폐쇄된(제조 또는, 예를 들어 플러그에 의해) 이러한 튜브소자가 적용되는 경우, 스프링(탄성소자)은 이러한 폐쇄 단부에 대해 통과되고, 플런저는 개방 단부에서 튜브소자 내로 삽입되며, 가압 피팅에 의해 튜브소자 내에서 좁아지고, 물론 상기 좁아짐에 의해 플런저의 확장부가 튜브소자 내부에 유지된다. 이것은 공지된 일부 솔루션에서도 적용되는 소위 전방 어셈블리이다; 본 발명에 따른 헤드유닛은 이러한 조립 방법으로 바람직하게(수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 헤드소자를 부착하는) 적용될 수 있다.

또한, 이러한 방법 단계들은 당연히 접촉장치, 즉 측정장치의 다른 실시예들을 제조하는데 적용될 수 있으며, 스위칭 장치를 조립하는데 필요한 추가적인 단계들(접촉소자, 추가 탄성소자 및 샤프트와 함께 제공되는 플러그소자의 삽입)은 이하에서 설명된다.

본 발명에 따른 접촉장치를 제조하는 방법의 일 실시예에서, 헤드소자와 플런저는 수축 피팅에 의해 서로 연결되고, 연결소자는 플런저 및 헤드소자 중 하나에 배치되며, 연결소자에 연결되도록 구성된 연결구멍은 수축 피팅에 의해 헤드소자와 플런저를 서로 연결하기 위해 플런저와 헤드소자 중 다른 하나에 배치되고(상기 방법의 다른 실시예에서 연결소자와 연결구멍은 가압 피팅에 의해 연결되도록 구성됨), 연결소자는 연결구멍보다 큰 단면을 가지며, 수축 피팅에 의한 연결 과정에서, 연결구멍은 연결소자가 연결구멍에 삽입될 수 있을 정도로 확장될 때까지 가열되며, 상기 연결소자는 연결구멍 내로 삽입된다. 연결구멍은 예를 들어 전체 헤드소자를 가열함으로써 전체 헤드소자가 열 팽창(thermal expansion)하도록 가열될 수 있다. 상기 구멍은 또한 국부적으로 가열될 수 있지만, 이로 인해 헤드소자가 변형 될 수 있다. 본 실시예에서는 연결을 만들기 위해 어떠한 힘도 가해지지 않는다(가압은 수행되지 않는다); 열팽창(및 수축)으로 인해 연결소자 및 연결구멍의 치수(dimensions)는 연결소자가 연결구멍 내로 삽입될 수 있게 된다.

헤드소자와 플런저 사이의 연결은, 연결소자를 연결구멍 내로 삽입한 후에, 미리 가열된 구성요소(연결구멍을 둘러싸는 헤드소자의 일부)가 냉각되어 가열 및 냉각되지 않은 구성요소(연결소자)에 대해 수축함으로써 이루어진다.

상기 방법의 다른 실시예에서, 연결소자는 연결구멍을 가열하는 것과 동시에 냉각된다. 연결소자 -적절한(열 팽창에 적합한) 재료로 만들어진- 를 냉각시킴으로써, 연결소자가 연결구멍 내로 삽입될 수 있는 상태가 보다 빨리 달성될 수 있는데, 이는 상기 연결구멍이 가열되어 확장되는 반면 연결소자의 크기는 냉각되어 감소하기 때문이다.

도 25 내지 33에 따른 실시예에서, 전술한 단계들에 추가하여 다른 단계들이 또한 수행되고(도시된 단계들은 스위칭 장치를 만들기 위해 수행됨), 본 발명에 따른 접촉장치를 제조하는 방법의 바람직한 선택적인 특징과 세부 사항이 도면을 참조하여 설명된다.

도 25에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 튜브소자(132)는 지지소자(supporting element)(130) -시트소자와 같은- 의 도움으로 튜브소자(132)의 제3 단부(가이딩 단부(139))에서 개방되도록 구성되고, 위를 향하는 제4 단부(피딩 단부(137))를 가지며, 플런저(140)(도 26), 탄성소자(148)(도 28) 및 플러그소자(162)(도 31)는 상기 제4 단부(피딩 단부(137))를 통해 튜브소자(132) 내로 낙하함으로써 피딩된다. 따라서, 튜브소자(132)의 상향 배향(upward-facing)은 바람직하게는 낙하(dropping)에 의한 피딩, 예를 들어 원형 테이블을 이용하는 구성요소의 피딩 및 조립을 허용한다(또는 선택적으로 스테이션이 서로 간단하게 배열된다). 따라서, 실시예에서 본 방법의 단계들은 튜브소자(132)가 수직으로 고정된 상태에서 수행된다; 물론, 상기 단계들은 튜브소자가 기울어지거나 수평 위치에 있을 때도 수행될 수 있다.

따라서, 도 25에는 지지소자(130)에 의해 지지되는 튜브소자(132)가 도시되어있다(본 실시예에서, 튜브소자(132)는 지지소자(130) 내로 피딩되는 스위칭 장치(스위치 프로브) 본체이다). 도 25에서, 지지소자(130)는 튜브소자(132)의 가이딩 단부(139)(이 경우 아래를 향하고 있는)에서 개방되어있는 것을 볼 수 있으며, 즉 튜브소자(132)는 지지소자(130)에 의해 고정되어, 도 26에 도시된 바와 같이, 삽입될 플런저는 가이딩 단부(139)를 통해 돌출될 수 있다.

도 26에는 플런저(134)의 피딩(feeding)이 도시되어있다. 플런저(134)는 플런저 피더(plunger feeder)(138)로부터 피딩되며 지지소자(130)가 플런저 피더(138) 아래로 오거나 플런저 피더(138)가 지지소자(130) 위로 오게 된다. 플런저(134)는 바람직하게는 플런저 피더(138)로부터 플런저(134)를 해제한 후에 피딩 단부(137)를 통해 자유낙하(free-fall)(드롭됨)함으로써 튜브소자(132)에 들어간다. 도 26에서, 플런저(134)는 미소하게 가늘어지는(slightly tapering) 절두원추형(frustconical) 구조를 갖는 제2 단부(135)를 갖는 것으로 도시되고, 즉 가압 중에 일정 정도의 셀프-로킹 효과가 나타날수도 있다(전술한 바와 같이, 작은 반원추 각도로 냉간 가압 피팅을 용이하게 하는 공차를 적용하기 편리하다). 도 26에서 명료성을 위해, 전체 튜브소자(132)는 도시되지 않았다(튜브소자의 길이는 줄어든 것으로 도시됨).

도 27에서, 헤드소자(140)가 지지소자(130)에 의해 고정된 플런저에 연결되는 단계가 도시된다. 상기에 따르면, 연결은 가압 피팅에 의해 수행된다. 상기 연결은 다음과 같이 이루어진다. 본 실시예에서, 연결소자는 플런저(134)의 제2 단부(135)에 의해 형성되고(즉, 연결소자는 제2 단부로 구성됨), 연결구멍은 헤드소자(140)에 형성되고, 플런저(134)의 제2 단부는 상기 플런저(134)를 튜브소자(132) 내로 삽입한 후에 헤드소자(140)의 연결구멍에 다이렉트되고, 헤드소자(140)를 지지하는 동안, 플러그소자를 이용해 제4 단부를 폐쇄하기 전에, 튜브소자(132)의 제4 단부를 통해 압력 작용 소자(146)를 삽입하고, 헤드소자(140)는 압력작용소자(press force effecting element)(146)를 이용한 가압 피팅에 의해 플런저(134)의 제2 단부(135)에 연결된다. 가압 피팅을 위해 가해지는 압력의 크기는, 예를 들어 40 내지 110 N 사이, 구체적으로는 50 내지 100 N 사이이다.

또한, 본 실시예에서 압력은 바람직하게는 헤드소자(140)를 지지하는 힘 측정장치(144)를 이용해 가압 피팅 중에 측정된다. 도시된 실시예에서, 헤드소자(140)는 힘 측정장치(144)를 이용해 지지 본체(142)를 통해 지지된다(여기에서 지지(support)는 아래로부터 제공되지만, 일반적으로 연결을 위해서 임의의 형태의 지지로 충분함). 힘 측정장치(144)는 헤드소자(140)를 지지하기 위해 필요하지는 않다; 상기 장치(따라서, 힘 측정)는 본 방법의 실시예에서 오직 선택적으로만 포함된다.

도 27의 실시예에서, 헤드소자(140)는 상기 헤드소자(140)가 아래부터지지되는 방식으로 연결되고, 즉 압력작용소자(146)가 플런저(134)를 헤드소자(140)에 밀어 넣도록 적용되는 동안(그것을 헤드소자(140) 상에 축 방향으로 누름으로써) 아래 방향으로 변위될 수 없고, 또한 지지소자(130)를 아래 방향으로 변위시킨다; 상기 방법에 따라서 그리고 도면에 도시된 바와 같이, 플런저(134)(및 본 발명에 적용된 다른 플런저)는 강성(rigid), 비-가요성(non-flexible) 구성을 가지는데, 즉 플런저(134)는 구부러지지 않는다. 따라서, 이 경우에 지지소자(130)는 수직으로 움직일 수 있다. 다른 단계에서, 본 구성요소는 튜브소자(132)에 대한 지지를 제공할 수 있도록 수직 방향으로 고정된다. 하향 이동 후에 지지소자(130)는 바람직하게는 초기 위치로 돌아오고, 헤드소자(140)를 지지 본체(142)로부터 리프링한다(가입 피팅 동안 헤드소자(140)는 지지 본체(142)의 적절한 치수의 구멍에 수용된다)

다음 단계에서, 도 28에 도시된 바와 같이, 탄성소자(148)(나선형 스프링 또는 스프링)는 탄성소자 피딩수단(resilient element feed means)(150)으로부터 튜브소자(132)의 내부 공간으로 피딩 단부(137)를 통해 피딩된다. 수직 배열(vertical arrangement)에 따르면 탄성소자(148)는 플런저(134)의 확장부(136)의 단부 상에 안착(낙하됨)하고, 다른 배열에서는 탄성소자(148)가 그로 안내된다. 도면의 수평 점선은 탄성소자 피딩수단(150) 및 튜브소자(132)가 전체적으로 도시되지 않음을 나타낸다.

도 29에 도시된 다음 단계에서, 접촉소자(152)는 접촉소자 피딩수단(154)에 의해 피딩된다. 추가의 탄성소자(156)를 향하는 단부에서 접촉소자(152)는 튜브소자(132)의 내부 공간에 들어맞도록 조정된 확장부를 가지고, 다른 곳에는 축소부(narrowed portion)(153)가 배치된다. 도면에서 점선은 튜브소자(132)(및 그 내부의 탄성소자(148))가 전체적으로 도시되어 있지 않음을 나타내고, 즉 점선에서 튜브소자(132)의 일부는 도면으로부터 잘려 나간 것이다.

후속 단계에서, 도 30에 도시된 바와 같이, 탄성소자(156)는 탄성소자 피딩수단(157)으로부터 피딩되고, 탄성소자(156)는 접촉소자(152)의 축소부(153) 위로 당겨진다.

도 31에는 본 실시예에 따른 플러그소자(162)의 피딩-인(feeding-in)이 도시되어있다; 플러그소자(162)는 플러그소자 피딩수단(166)으로부터 피딩된다. 플러그소자(162)는 플러그소자(162)를 관통하는 (도전성의) 샤프트(164)를 포함하고, 둘레의 홈(circumferential groove)(163)은 단부(튜브소자(132) 내에 수용되는)보다 좁은 그것의 일부분에 형성된다. 또한 상기 도면에서, 플러그소자(162)가 튜브소자(132)의 피딩 단부(137) 내로 삽입되어 이것의 단부가 피딩 단부(137)의 림(rim)에 대해 원주를 따라 안착되는(지지되는) 동안 플러그소자(162)가 어떻게 고정되는지 도시되어 있다(그런 다음, 하부 및 상부 탄성소자(148, 156)가 바이어스됨; 도면의 수평 점선은 튜브소자(132) 전체가 도시되어 있지 않음을 나타내며, 탄성소자(148, 156)의 단부들만이 도시되고 접촉소자(152)는 도시되지 않음). 적용된 탄성소자의 스프링력(spring force)은, 스프링이 워킹 스트로크(working stroke)의 2/3로 압축되는 최적의 압축 상태, 즉 스프링이 기본적으로 완전히 압축된 상태에서, 바람직하게는 0.3 내지 10N, 통상적으로는 1-2N이다.

본 실시예에서, 홈(163)을 갖는 플러그소자(162)가 적용되고, 플러그소자(162)로 튜브소자(132)를 폐쇄하는 동안, 튜브소자(132)의 벽은, 롤러(160)에 의해 가이드되는 적어도 하나의(본 발명에서는 두 개의) 가압소자(158)에 의해 홈(163) 내로 밀어 넣어진다. 따라서, 본 실시예(및 플러그소자를 적용하는 다른 실시예)에서, 튜브소자(132)는, 튜브소자(132)의 벽을 플러그소자(162)의 홈(163) 내로 밀어넣을 수 있는 그러한 재료(예를 들어, 적절한 금속)로 만들어져야 한다. 상기 도면에 따르면, 가압소자(158)는 수평 방향으로 이동될 수 있고, 따라서 롤러는 그 회전축을 중심으로 회전될 수 있다. 이는 튜브소자(132)의 벽이 홈(163) 내로 원형으로 가압되도록 -예를 들어, 튜브소자(132) 주위로 가압소자(158)를 회전시키거나 튜브소자(132)를 회전시킴으로써- 편의를 제공한다; 이러한 유형의 고정은 원칙적으로 완전히 원형이 아닌 압력을 가함으로써 제공될 수 있다. 따라서, 플러그소자는 튜브소자(스위칭 장치 본체)로 가압(롤링)됨으로써 고정된다.

도 32에는 선택적으로 포함되는 후속 단계: 생성 폐기물의 제거 단계가 도시된다. 이 단계에서는 스프링의 적절한 작동이 (스프링력을 측정함으로써) 전도도와 함께 확인된다(스위칭 장치의 작동에 대한 자세한 설명은 도 34를 참조). 스프링의 작동은 복수 회(4-5) 위아래로 움직임으로써 점검된다(스프링의 컴프레싱 및 디프레싱). 한편, 스위칭 장치(172)는 승강운동(up/down motion)을 하고, 샤프트(164)는 지지 핀(168)을 이용하여 고정된다. 적절한 양의 압축이 가해지면, 스위칭 장치(172)의 스위칭이 발생하고(이하 참조), 스위칭은 샤프트(164)에 의해 전달되는(carried) 전류를 측정함으로써 테스트된다. 따라서, 테스트 중 헤드소자(140)는 컴프레션/디프레션 사이클이 수행될 때 발생하는 힘을 지속적으로 모니터링하는 힘 측정장치(170) 상에 놓이고, 샤프트(164)는 지지 핀(168)에 의해 지지된다. 즉, 지지 핀(168)은 샤프트(164)와 지속적으로 접촉하고, 스위칭 장치(172)는 샤프트(164)를 이용하여 (지지소자(130)와 함께) 상하로 움직인다; 즉, 이 단계에서도지지소자(130)의 수직 방향 변위가 허용된다. 테스트 동안(4-5 위/아래 사이클) 샤프트(164)의 전류 측정치 또는 힘 측정장치(170)를 적용한 힘 측정치에 기초하여 이상이 검출되면, 주어진 스위칭 장치(172)는 폐기물로 분류되어 제대로 기능하는 제품으로부터 분리된다.

도 33에는 본 실시예에서 바람직하게는 펼칠 수 있는(개방 가능한) 지지소자(130)가 이용되어 접촉장치(본 실시예에서는 스위칭 장치(172))가 펼쳐진 상태에서 그로부터 떨어질 수 있게 하도록 구성된 것이 도시되어 있다; 접촉소자는 플러그소자(162)를 이용해 튜브소자(132)를 폐쇄한 후에 지지소자(130)를 펼침으로써 지지소자(130)로부터 떨어진다. 도 33에 도시된 것처럼(지지소자(130)를 따라 연장되는 실선으로 도시됨) 지지소자(130)는 펼쳐질 수 있다(unfoldable); 완성된 접촉장치가 바닥으로부터 제거(떨어뜨림) 될 수 있을 정도로 펼쳐져 있어야 한다. 또한, 도 33에 도시된 바와 같이, 지지소자(130)로부터 스위칭 장치(172)는 패키징 피딩수단(174)에 전달되고, 이에 따라, 펼칠 수 있는 지지소자(130)를 적용한 결과로서, 스위칭 장치(172)는 또한 패키징을 위해 준비될 수 있다. 따라서, 이 단계는 두 가지 결과물을 가질 수 있는데, 하나는 수용 가능한(폐기물이 아닌) 조각(다음으로 조각은 패키징 피딩수단(174)에 전달됨)을 생성하는 것이고, 다른 하나는 폐기물이다.

또한, 전술한 것과 유사한 방식으로, 상기 단계는 전술한 단계와 마찬가지로 튜브소자(본체)가 시트(지지소자)에 배치되도록 수행될 수 있으며, 헤드소자가 한정된 경로(constrained path)를 따라 헤드 아래로 미끄러지면, 플런저가 튜브소자에 도착하고, 상기 플런저는 위에서부터 아래 방향으로 눌려 헤드소자가 플런저 상에 배치된다. 그런 다음 스프링을 튜브소자에 위에서부터 삽입한 다음 플러그소자를 그 위에 밀어 넣고, 플러그소자를 제 위치로 밀어 넣고, 플러그소자는 튜브소자에 부착된다(측벽을 플로그소자의 홈으로 눌러서). 유일하게 남은 단계는 완성된 측정 장치를 시트로부터 제거하는 것이다.

도 34는 바이어싱된 상태, 즉 플런저(134)가 튜브소자(132) 내로 가압되는 상태의 스위칭 장치(172)의 동작을 도시한다. 스위칭 장치(172)의 구성요소들은 다음과 같이 구성된다: 헤드소자(140)는 전기 도전성의 물질(이 경우 테스트되는 물질 또는 구성요소와의 전기적 접촉을 제공함) 또는 절연 물질로 만들어진다. 헤드소자(140)가 전기 도전성의 재료로 만들어지는 경우, 헤드소자가 전류를 전달하기 때문에 물리적인 실재(physical presence)를 검사하는 것 외에도 배치된 구성요소에 대한 전기적인 측정을 수행할 수 있다. 절연 물질로 만들어지는 경우에는, 상기 소자는 오직 구성요소의 물리인 실재를 검사하도록 구성된다.

튜브소자(132), 플런저(134), 탄성소자들(148, 156), 접촉소자(152) 및 샤프트(164)는 전기적으로 도전성의 물질로 만들어지고, 플러그소자(162)는 절연 물질로 만들어진다. 도 34는 접촉소자(152)의 축소부(153)가 튜브소자(132) 내로 돌출하는 샤프트(164)의 단부와 접촉하게 될 정도로 플런저(134)가 튜브소자(132) 내로 가압되는 상황, 즉 접촉소자(152)와 샤프트(164) 사이에 전기적인 접촉이 형성되는 상황을 나타낸다.

도 34에 도시된 바와 같이, 전류 컨슈머(current consumer)(176) 및 파워 서플라이(power supply)(178)는 튜브소자(132)의 측벽과 샤프트(164)에 연결된다. 따라서, 플런저(134)가 도면에 도시된 정도로 안쪽으로 밀리면, 접촉소자(152)가 샤프트(164)의 단부와 접촉하게 되어, 컨슈머(176) 회로는 닫히고 전류 컨슈머(176)를 구현하는 램프가 점등된다. 접촉소자(152)와 샤프트(164) 사이에 전기적인 접촉이 아직 성립되지 않은 경우, 즉 스위칭 장치에 의한 스위칭이 수행되지 않은 경우, 플러그소자(162)는 절연 물질로 만들어지기 때문에 상기 회로는 닫힐 수 없다. 따라서 도 34에 따른 배치에서, 전기적인 접촉의 성립은 스위칭 장치를 적용하여 테스트될 수 있다.

이와 대조적으로, 측정장치를 구현하는 본 발명에 따른 접촉장치의 실시예에서, 헤드소자는 -플런저, 튜브소자 및 탄성소자와 같은- (전기적으로) 도전성의 물질, 예를 들어 금속으로 만들어진다. 플러그소자의 재질은 이와 무관하다; 그것은 도전성의 또는 절연성의 물질로 만들어질 수 있다.

측정장치 및 스위칭 장치에 추가하여, 본 발명의 특징을 구현함으로써, 본 발명에 따른 접촉장치는 다른 유형의 접촉장치(테스트 포인트에 접촉하기에 적합한 장치, 즉 접촉을 달성하기에 적합한 장치)로도 구현될 수 있다. 핀 프로브로 구현되는 접촉장치는 기본적으로 전류 전달 장치로서 측정 기술에 적용된다. 그러나, 전기적인 연결 구성요소로서 전화 또는 기타 휴대용 장치에도 적용될 수 있다. 이들은 휴대용 장치의 배터리를 충전하는데 적용되기 때문에 일반적으로 "배터리 프로브"라고 한다 이들은 다양한 도킹 스테이션에서 소형 배터리를 충전하기 위해 적용될 수도 있다. 이들은 의료 기술 및 통신 산업에서도 사용된다. 스위치 프로브(스위칭 장치)는 마이크로-스위치와 매우 유사한 기능을 한다: 이들은 특정 스위칭 경로를 따라 이동하여 회로를 닫는다. 스위치 포인트는 통상적으로 플런저가 튜브소자 안으로 약 2-6mm 밀렸을 때 얻어지며, 스위치 프로브의 다른 유형들은 다른 스위치 포인트를 가진다(위의 테스트와 마찬가지로, 이 테스트 또한 접촉테스트이고, 즉 특정 테스트 위치 또는 테스트될 포인트에서 장치의 헤드소자를 배치하는 것을 포함한다; 나아가 장치를 움직이는 것 외에도 테스트될 대상 또는 포인트를 장치에 더 가까이 이동할 수 있다). 일반적인 어플리케이션은 케이블 하네스 제조 및 커스텀 측정 장비의 제조이다. 또 다른 편리한 어플리케이션은 16-50A의 전류를 전달하고 고온의 열 챔버에서 작동하도록 구성된 고전류 프로브이다. 여기서 일반적인 온도는 약 150-200°C이다.

도 35-42는 본 발명에 따른 헤드유닛의 추가 실시예를 도시한다. 도 35에는 헤드소자(180)가 플런저(100)에 연결된 헤드유닛이 도시되어있다. 측면도에서, 헤드소자(180)의 두 개의 팁이 보인다. 도 36에는 도 20a-20b에 도시된 것과 매우 유사한 헤드소자(182)를 포함하는 헤드유닛(상기와 같이 도 35-42 전부에서 확장부(101)를 갖는 플런저를 구비하는)이 도시되어있다.

도 37에서는 직사각형 단면을 갖는 헤드소자(184)를 포함하는 헤드유닛을 볼 수 있다. 헤드소자(184)의 평평한 부분(flat portion)은 테스트될 표면과 접촉될 수 있으며, 헤드소자(184)는 도 27-34에 도시된 헤드소자(140)와 매우 유사하다.

도 38에서 플런저(100)는 헤드소자(186)에 결합된다. 헤드소자(186)는 플런저(100)의 부착 위치로부터 멀리 향하는(접촉 단부의 방향으로) 슬리브부(sleeve portion)(187)로부터 돌출하는 다수의 팁을 갖는다. 도 39에 따른 헤드유닛에서, 플런저(100)는 헤드소자(188)와 결합된다. 헤드소자(188)의 접촉 단부에는 다수의 작은 크기의 팁들이 배열된다.

도 40에 따른 헤드유닛은 플런저(100)에 부착된 헤드소자(190)를 포함한다. 헤드소자(190)의 접촉 단부는 뭉툭하고(blunt) 둥근 형태를 갖는다. 도 41에 도시된 헤드유닛은 그 단부에서 플런저(100)와 반대로 놓인 다수의 팁을 갖는 헤드소자(192)를 포함한다. 헤드소자(192)의 팁은 헤드소자(188)의 팁보다 크다.

도 42에 따른 헤드유닛은 플런저(100)에 고정된 헤드소자(194)를 포함한다. 또한 헤드소자(194)는 기본적으로 직사각형의 단면을 가지며, 플런저의 회전축의 연장부를 따라 그 내부에 형성된 구멍(195)을 구비하고, 상기 구멍(195)으로부터 헤드소자(194)의 접촉 단부로 이어지는 구멍(196)을 구비한다.

본 발명의 일부 실시예는 측정 및/또는 다른 접촉테스트에 적합한 접촉장치용 헤드유닛을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 헤드유닛을 제조하는 방법의 과정에서, 헤드유닛은 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해, 그것의 제1 단부에 확장부를 포함하는 플런저의 제2 단부와 헤드소자를 서로 연결함으로써 제조된다.

이와 같은 본 발명에 따른 접촉장치 및 헤드유닛과 관련된 설명, 즉 본 발명에 따른 접촉장치의 헤드소자와 플런저 및 수축 피팅 또는 가압 피팅에 의해 서로 연결되는 것의 설명은, 또한 본 발명에 따른 접촉장치의 제조방법 및 헤드유닛의 제조방법에 적용된다. 이러한 특징들은, 예를 들어, 플런저 또는 헤드소자 상에 배치된 연결소자 및 연결구멍, 가압 피팅 또는 수축 피팅을 위한 이들의 상대적인 치수(연결소자는 연결구멍보다 큰 것이 바람직함), 및 셀프-로킹 연결의 경우, 연결소자 및 연결구멍의 측벽의 적절한 반원추 각도를 제공하는 원추형 또는 절두원추형 구성에 관한 것이다. 동시에, 접촉장치를 제조하는 방법에 관한 개시(예를 들면, 수축 피팅 연결을 수행하는 것과 관련된 특징들)는 물론 헤드유닛의 제조에도 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 접촉장치는 공지된 접근법과 비교하여 증가된 수의 구성요소들(개별적인 헤드소자, 플런저, 본체(튜브소자), 스프링 및 선택적으로 플러그소자)을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 헤드소자와 플런저의 상호 연결은, 헤드소자가 고객의 요구(고객 주문)에 해당하는 제조의 후속 단계에서 헤드소자가 플런저에 연결될 수 있도록 하기 때문에, 훨씬 더 많은 양의 플런저를 생성하는 경우 여전히 유리하다. 본 발명에 따르면 제조는 더 간단해지고 더 저렴해지는데, -제공된 플런저가 이용 가능하다면- 헤드소자만이 적절한 치수 및 공차로 제조되어야(예를 들어, 선반에 의해) 하기 때문이다(제조가 모듈화 될 수 있음) 단일 구성요소로부터 헤드소자와 플런저 사이의 폭 차이에 대응하는 양의 재료를 절단할 필요가 없고(공지된 솔루션에서와 같이), 헤드소자 및 플런저는 적절한 치수로 개별적으로 제조될 수 있기 때문에, 재료 절감 또한 달성될 수 있다.

후방 조립을 이용하는 본 발명에 따른 접촉장치의 실시예들(튜브소자의 일단이 플러그소자에 의해 폐쇄 됨)은 향상된 안전성을 갖는 제품으로 이어질 수 있는데, 이는 정확하게 제조 가능한 (가이드) 플랜지부 덕분에 핀 프로브 플런저가 장치로부터 "탈락(ejected)"되지 않기 때문이다(탄성소자가 이것을 밀어낼 수 없음). 공지된 접근법에서는 이와 같은 수준의 안전성이 제공되지 않는다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 구성하는 측정장치(핀 프로브)의 작동과 관련하여 기술된다, 플런저(피스톤 구성요소, 피스톤 소자)는 테스트 중인 구성요소의 테스트 포인트에 접촉되고(연결되고), 최적의 측정 조건을 제공하기 위해 핀 프로브가 가능한 낮은 전류 손실을 갖는 테스트 포인트에 연결되도록 작동해야 한다. 따라서, 핀 프로브의 헤드소자, 플런저, 튜브소자(통상적으로 탄성소자)는 모두 전기 도전성의 물질로 만들어진다. 핀 프로브는 -또는 핀 프로브 매트릭스에서 다수의 것이라도- 예를 들어, 인쇄 회로 기판을 테스트하기 위해 이용된다. 핀 프로브의 역할은 테스트중인 구성요소(예를 들면, 인쇄 회로의 테스트 포인트)와 내장되어있는 소켓 사이에 전기 접촉을 만드는 것이다. 연결되면 프로브는 전류/전압 값을 전송한다. 이것은 또한 본 발명에 따른 접촉장치가 적합한 특정 형태의 접촉 테스트이다.

피스톤 구성요소(플런저)는 강철 및 구리 베릴륨과 같은 경화 물질로 만들어지는 것이 가장 바람직하지만, 특정 유형(예를 들면, 뭉툭한 헤드가 있는 것)은 황동으로도 만들 수 있다(플런저뿐만 아니라 헤드소자도). 플런저 및 헤드소자는 통상적으로 전기 전도도를 향상시키고, 구성요소들을 산화로부터 보호하기 위해 150-200HV의 경도(비커스 경도 스케일)를 갖는 경질의 공업용 금(gold) 층으로 코팅된다. 헤드의 마모가 적은 어플리케이션의 경우 로듐 코팅(600-1000 HV)도 적용될 수 있지만, "공격적인" 타입(매우 뾰족한 헤드소자를 갖는)의 경우 로듐 코팅이 특히 높은 스프링 힘에 취약하기 때문에 활용될 수 없다. 또한 소위 화학 니켈 코팅은 높은 내화학성(chemical resistance)이 요구되는(경도가 400-600 HV인) 어플리케이션에서 코팅으로 적용될 수 있다. 이 코팅은 유연하며(쉽게 깨지지 않음) 따라서 공격적인(뾰족한) 헤드소자(및 그에 연결된 플런저)를 코팅하는데 유리하게 적용된다. 구리 베릴륨 및 황동으로 만들어진 구성요소는 강철로 만든 구성요소보다 높은 전류를 전달하는데 더 적합하다.

접촉장치에 배치된 스프링(탄성소자)은 필요한 접촉 압력을 제공하며, 따라서 수십만 번의 측정 사이클이 오류 없이 수행될 수 있다. 스프링력(spring force)은 작동 스트로크를 조정함으로써(기본적으로 스프링의 바이어스를 기본 위치로 조정함으로써) 적용될 수 있다. 탄성소자(스프링)는 최고 품질의 고-합금 스프링 강철(high-alloy spring steel)로 만들어지며 종종 스테인리스 강으로 만들어지는 것이 바람직하다.

튜브형 실린더(튜브소자)는 높은 인장 강도의 황동 및 인-청동(phosphor bronze) 합금뿐만 아니라 소위 새로운 은(NiAg), 구리 베릴륨으로 제조될 수 있으며, 이는 접촉장치에 긴 수명을 제공하며 완벽한 가압성(pressability)도 가진다(예를 들어, 플러그 소자를 부착하기 위한). 튜브소자는 산업 금 도금층을 수용하는 것이 바람직하다. 물론 플런저, 헤드소자 및 튜브소자는 경질 니켈, 팔라듐, 로듐 또는 은 코팅 등의 다른 유형의 코팅 또는 도금을 받을 수 있다.

플러그소자를 고정하기 위해 적용되는 소위 크림핑(crimping)은 접촉 저항 또는 히트 정확도에 악영향을 미치지 않는다(공지된 접근법에서 플런저를 부착하는데 적용되는 크림핑 공정과 대조적이다). 플러그소자는 도면에 표시된 것보다 더 많은 수의 홈을 가질 수 있으며(다중 크림핑 작업으로 고정될 수 있음) 대량 생산에 적합한 구성요소이다.

본 발명에 따른 접촉장치에서, 플런저는 테스트 포인트가 접촉될 때(측정장치가 푸쉬될 때) 구부러지지 않는 단단한 물질로 제조되는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 특정 구성요소(예를 들어, 스위칭 장치의 헤드소자 또는 플런저)는 또한 플라스틱으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 플런저가 플라스틱으로 제조된 경우, 금속 헤드소자가 이를 마모로부터 보호할 수 있다. 예를 들어, 다음의 플라스틱 물질들이 유리하게 적용될 수 있다: POM(폴리옥시메틸렌), PEEK(폴리에테르 에테르케톤), CEM1(복합 에폭시 물질, 약어 CEM1은 특정 유형을 의미함), FR4-G10(유리섬유-강화 에폭시 물질), 나일론-6, 나일론 6/6.

금속으로 제조된 헤드소자의 경우, 주어진 높이를 초과하는 금속 구성요소들이 접촉될 때에만 테스트 중인 금속 구성요소와 헤드소자 사이에 금속-금속(metal-to-metal) 연결이 이루어지도록 헤드소자보다 더 앞쪽으로 돌출하는(따라서 접촉 포인트에 먼저 도달하는) 플라스틱 링을 적용하는 것이 바람직할 수 있다.

바람직하게는, 연결소자가 가압된 경우에 장치로부터 공기가 통풍될 수 있도록 연결구멍과 환경을 연결하도록 구성된 공기 환풍구(air vent hole)가 본 발명에 따른 접촉 장치 내에 배치될 수도 있다(측방향으로 배향된, 즉 헤드유닛과 장치의 축에 수직으로 배향된 구멍).

본 발명은 물론 전술한 바람직한 실시예들로 한정되는 것은 아니며 특허청구범위에 의해 결정되는 보호 범위 내에서 변형, 수정 및 개발이 가능하다.

Claims (31)

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7. 접촉장치의 제조방법으로서,
   수축 피팅 또는 가압 피팅을 이용해, 제1 단부에 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)를 갖는 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부와, 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)를 서로 연결함으로써 헤드유닛을 제조하는 단계; 및
   제3 단부 및 상기 제3 단부 반대편에 제4 단부를 가지고, 상기 제3 단부에서 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)를 수용하고, 상기 제3 단부에서 배치된 내향-돌출(inward-projecting) 플랜지부(18, 68, 88)를 이용해 상기 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)를 내부 공간에 유지하는 튜브소자(10, 60, 80, 132); 및 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 내부 공간에 배치되며, 상기 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)의 단부에 대해 지지되고 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 폐쇄된 제4 단부에 대해 지지되는 탄성소자(20, 90, 148)를 포함하는, 접촉장치를 제조하는 단계를 포함하되,
   상기 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)가 상기 플랜지부(18, 68, 88)에 인접한 경우, 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부는 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)로부터 돌출되며,
   상기 헤드유닛을 제조하는 단계는 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)가 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132) 내로 삽입된 이후에 수행되고,
   상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)를 서로 연결하기 이전에, 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)를 상기 제4 단부를 통해 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 내부 공간으로 삽입하고, 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부는 상기 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)가 상기 내향 돌출 플랜지부(18, 68, 88)에 인접한 경우, 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)로부터 돌출되며,
   그런 다음, 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)를 서로 연결한 이후에, 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)는 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)로부터 돌출하는 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부에 연결되고, 탄성소자(20, 90, 148)를 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 제4 단부를 통해 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 확장부(28, 29, 65, 85, 101, 136)에 삽입하고,
   상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 제4 단부는, 플러그소자(12, 62, 82, 162)를 이용해 폐쇄되고, 탄성소자(20, 90, 148)를 플러그소자(12, 62, 82, 162)와 함께 바이어싱하는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 헤드소자(16, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 및 상기 플런저(14, 64, 84, 100, 108, 134)를 수축 피팅에 의해 서로 연결하고, 연결소자(106)는 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 중 하나에 배치되고, 상기 연결소자(106)에 연결되도록 구성되는 연결구멍(24, 107)은 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 중 다른 하나에 배치되고, 이들은 상기 헤드소자(16, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 및 상기 플런저(14, 64, 84, 100, 108, 134)를 수축 피팅에 의해 서로 연결하기 위한 것으로서, 상기 연결소자(106)는 상기 연결구멍(24, 107)보다 더 큰 단면적을 가지며, 상기 수축 피팅에 의한 연결 과정에 있어서,
   상기 연결소자(106)가 상기 연결구멍(24, 107)에 삽입될 수 있을 정도로 확장될 때까지 상기 연결구멍(24, 107)을 가열하고,
   상기 연결소자(106)를 상기 연결구멍(24, 107)에 삽입하는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 연결구멍(24, 107)을 가열하는 동시에 상기 연결소자(106)를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 헤드소자(16, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 및 상기 플런저(14, 64, 84, 100, 108, 134)를 가압 피팅에 의해 서로 연결하고, 연결소자(106)는 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 중 하나에 배치되고, 상기 연결소자(106)에 연결되도록 구성되는 연결구멍(24, 107)은 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134) 및 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 중 다른 하나에 배치되고, 이들은 상기 헤드소자(16, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 및 상기 플런저(14, 64, 84, 100, 108, 134)를 가압 피팅에 의해 서로 연결하기 위한 것으로서, 상기 연결소자(106)는 상기 연결구멍(24, 107)보다 더 큰 단면적을 가지는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
11. 제7항에 있어서,
    연결소자는 플런저(36) 및 헤드소자(32, 42) 중 하나에 배치되며, 연결소자(106)에 연결되도록 구성되는 연결구멍(34, 44)은 상기 플런저(36) 및 상기 헤드소자(32, 42) 중 다른 하나에 배치되고, 이들은 상기 헤드소자(32, 42) 및 상기 플런저(36)를 가압 피팅에 의해 서로 연결하기 위한 것으로서, 상기 연결소자 및 상기 연결구멍(34, 44)의 측벽은 원추형 또는 절두원추형이고, 상기 연결소자 및 상기 연결구멍(34, 44)의 반원추 각도는 1.5°보다 작고, 상기 헤드소자(32, 42)와 상기 플런저(36)는 가압 피팅에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 연결소자는 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부(135)에 의해 형성되고, 상기 연결구멍(24, 34, 44)는 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140) 내에 형성되며,
    상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)를 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132) 내에 삽입한 이후에, 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부(30, 40, 103, 110)는 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)의 연결구멍(24, 34, 44)을 향하고,
    상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)를 지지하는 동안, 플러그소자(12, 62, 82, 162)의 제4 단부를 통해 압력 작용 소자(146)를 삽입하고, 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)는 상기 압력 작용 소자(146)를 이용한 가압 피팅에 의해 상기 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)의 제2 단부(30, 40, 103, 110)에 연결되는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 가압 피팅 도중에 상기 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140)를 지지하는 힘 측정 장치(144)를 이용해 압력을 측정하는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
14. 제7항에 있어서,
    홈(56, 163)을 갖는 플러그소자(12, 62, 82, 162)를 활용하고, 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)가 상기 플러그소자(12, 62, 82, 162)로 폐쇄되는 동안, 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 벽을 롤러(160)에 의해 가이드되는 적어도 하나의 가압소자(158)를 이용해 상기 홈(56, 163)으로 밀어 넣는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
15. 제7항 또는 제14항에 있어서,
    상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)의 제3 단부에서 개방된 지지소자(130)를 이용해, 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)를 고정하여 상기 제4 단부가 위를 향하도록 하고, 상기 플런저(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140), 상기 탄성소자(20, 148), 및 상기 플러그소자(12, 62, 82, 162)를 피딩 단부를 통해 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132) 내로 낙하(dropping)시킴으로써 피딩(feeding)하는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 접촉장치가 펼쳐진 상태로 떨어지는 것을 허용하도록 구성되는 언폴더블(unfoldable) 지지소자(130)를 활용하고, 상기 플러그소자(12, 62, 82, 162)를 이용해 상기 튜브소자(10, 60, 80, 132)가 폐쇄된 이후에 상기 지지소자(130)를 펼침으로써, 상기 접촉장치를 상기 지지소자(130)로부터 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
    
17. 제7항에 있어서,
    팔라듐 합금으로 만들어진 헤드소자(16, 32, 42, 52, 66, 86, 102, 104, 120, 140), 및 팔라듐 합금과 상이한 물질로 만들어진 플런저(14, 36, 64, 84, 100, 108, 134)를 적용하는 것을 특징으로 하는 접촉장치의 제조방법.
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