TW201516414A - 接觸裝置 - Google Patents

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Abstract

提供了一種能實現可動部件(或設置在可動部件的其他部件)以加壓力為零與物件物相接觸之狀態的接觸裝置。接觸裝置所包括的接觸頭部包括：接觸杆、殼體、推力空氣路徑和抵消空氣路徑。殼體根據靜壓空氣軸承能支撐接觸杆做直線移動，由此接觸杆能與對象物相接觸。若向推力空氣路徑供給壓縮空氣，則使靠近對象物之方向的力作用於接觸杆，若向抵消空氣路徑供給壓縮空氣，則使相反方向的力作用於接觸杆。控制部在接觸杆與物件物相接觸的狀態下，通過控制推力空氣路徑的壓縮空氣壓力和抵消空氣路徑的壓縮空氣壓力，使對於物件物的加壓力為零。

Description

接觸裝置
本發明涉及一種能使可動部件與物件物相接觸的接觸裝置。
以往，具有可動部件且能使該可動部件(或設置在可動部件的其他部件)與對象物相接觸的接觸裝置已被公知。專利文獻1揭示了一種作為這種接觸裝置的一個示例而用於焊接(bonding)裝置的焊接頭(head)。
專利文獻1的焊接頭具有焊接工具(tool)(可動部件)，該焊接工具可在前端吸附保持半導體晶片等電子部件，並能使該電子部件加壓到基板(對象物)。對於焊接工具的加壓設備由分離的兩個設備即能進行低荷重加壓控制的第一加壓設備以及能進行高荷重加壓控制的第二加壓設備構成。第一加壓設備設置在焊接頭的頭移動設備而能移動，而第二加壓設備則從焊接頭分離而固定。據專利文獻1的介紹，根據該構成可高精密度地進行高荷重加壓(20~30kgf)或低荷重加壓(2~3kgf以下)。
但，例如對易受損的部件進行操作時，存在要形成一種可動部件與物件物雖然互相接觸但加壓力為零之狀態的情況。鑒於此點，專利文獻1的焊接頭將著重點放在為了焊接而在基板上以充分的力加壓電子部件，因此絕不會想到如上所述的零荷重。
專利文獻1：日本專利公開第2009-27105號公報
本發明提供一種以加壓力為零的狀態能使可動部件(或設置在可動部件的其他部件)接觸於物件物的接觸裝置。
根據本發明的觀點，提供一種如下構成的接觸裝置。即，該接觸裝置包括：接觸頭部；以及控制部。所述接觸頭部包括可動部件、殼體、軸承用氣體路徑、推力氣體路徑以及抵消氣體路徑。所述可動部件能與對象物相接觸。所述殼體形成有容納所述可動部件的容納室，並能支撐所述可動部件做直線移動。所述軸承用氣體路徑是為了在所述殼體和所述可動部件之間形成靜壓氣體軸承而供給的壓縮氣體的路徑。所述推力氣體路徑是為了將使所述可動部件靠近所述物件物之方向的力作用於所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑。所述抵消氣體路徑是為了將使所述可動部件遠離所述物件物之方向的力作用於所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑。所述軸承用氣體路徑、所述推力氣體路徑和所述抵消氣體路徑均開口在所述殼體的所述容 納室。所述控制部，在所述可動部件與所述物件物相接觸的狀態下，通過控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個，使所述可動部件對於所述物件物的加壓力變為零。
並且，在本發明中“可動部件與對象物相接觸”不僅指可動部件與物件物直接接觸，而且還包括設置在可動部件的部件或可動部件保持的部件與物件物相接觸的情況。
該接觸裝置包括：設定部，在所定範圍內能設定所述可動部件對於所述物件物的加壓力。所述設定部能設定的加壓力的範圍包括零。
該接觸裝置包括：荷重感測器，用於檢測所述可動部件的荷重。所述控制部基於所述荷重感測器的檢測值，控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個。
根據本發明，由於可形成接觸裝置以加壓力為零與物件物相接觸的狀態，因此實質上能消除向物件物施加的機械負荷。其結果是，物件物極易受損時，也能形成適當的接觸狀態。
而且，可在包含零的廣泛範圍內設定加壓力，因此可提供能以更多用途使用的接觸裝置。
並且，可在確認加壓力實際大小的同時進行回饋控制，因此能容易實現加壓力嚴格為零的狀態。
1‧‧‧接觸裝置
3‧‧‧對象物
5‧‧‧壓縮空氣源
11‧‧‧接觸頭部
12‧‧‧控制部
21‧‧‧接觸杆(可動部件)
22‧‧‧殼體
31‧‧‧軸承用空氣路徑(軸承用氣體路徑)
32‧‧‧推力空氣路徑(推力氣體路徑)
33‧‧‧抵消空氣路徑(抵消氣體路徑)
42‧‧‧電動氣動調節器(electro pneumatic regulator)
43‧‧‧電動氣動調節器
45‧‧‧操作面板(設定部)
46‧‧‧測壓元件(荷重感測器)
圖1是示出本發明一個實施形態的接觸裝置整體構成的概念圖和框圖。
圖2是示出接觸裝置變形例的概念圖和框圖。
以下，參考附圖對本發明的實施形態進行說明。圖1是示出本發明一個實施形態的接觸裝置1整體構成的概念圖和框圖。
圖1所示的接觸裝置1是，例如以檢測等為目的，能使接觸杆21與對象物3相接觸的裝置。該接觸裝置1包括接觸頭部11和控制部12。
接觸頭部11包括接觸杆(可動部件、可動子、接觸部件)21和容納該接觸杆21的殼體(housing)22。接觸頭部11構成為靜壓式的空氣軸承致動器(air bearing actuator)(氣體軸承致動器)且根據空氣軸承(氣體軸承)可非接觸地支撐接觸杆21。殼體22針對由電動馬達或進給絲杠機構等構成的驅動裝置(未圖示)，通過作為連結部件的連結框(frame)23相連結。該驅動裝置可使整個接觸頭部11沿上下方向進行位移。
殼體22的內部形成有可容納接觸杆21的杆容納室(容納室)24。接觸杆21沿上下方向形成為細長的圓棒狀，其上側的部分插入於杆容納室24，而下端部(前端)從殼體22突出。接觸杆21被殼體22支撐而能沿上 下方向進行位移。在該構成中，通過使接觸杆21向下方進行位移，可使該接觸杆21的下端部與放置在裝置上的物件物3相接觸(圖1示出接觸狀態)。
在上述杆容納室24設置有由多孔質材料形成的圓筒形襯套(bush)25，上述接觸杆21以插入於該襯套25內側的狀態而配置。在襯套25和接觸杆21之間形成有直徑方向的小間隔。並且，殼體22形成有軸承用空氣路徑(軸承用氣體路徑)31，向該軸承用空氣路徑31供給的壓縮空氣(壓縮氣體)通過形成在多孔質材料的襯套25上的多個微細孔，進而向襯套25和接觸杆21之間的間隔中均勻噴出。根據如此形成的空氣軸承來非接觸地保持接觸杆21，其結果是，可將接觸杆21針對殼體22上下移動時的滑動阻力減小至可忽略的程度。
軸承用空氣路徑31的一端在上述杆容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(軸承介面36)。該軸承介面36對於壓縮空氣源(壓縮氣體供給源)5通過適當的管件相連接。
在接觸頭部11的殼體22形成有推力空氣路徑(推力氣體路徑)32。該推力空氣路徑32的一端在上述杆容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(推力介面37)。該推力介面37對於調整從壓縮空氣源5供給的壓縮空氣的壓力的電動氣動調節器42通過適當的管件相連接。
並且，在接觸頭部11的殼體22形成有抵消空氣路徑 (抵消氣體路徑)33。該抵消空氣路徑33的一端在上述杆容納室24形成開口，另一端在殼體22的外面形成開口(抵消介面38)。該抵消介面38對於調整從壓縮空氣源5供給的壓縮空氣的壓力的電動氣動調節器43通過適當的管件相連接。
並且，在殼體22適當形成有將供給至軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33的壓縮空氣向外部排出的排氣路徑(未圖示)。
兩個電動氣動調節器(氣體壓力調節器)42和43分別與用於控制接觸裝置1的動作的控制部12相電連接。控制部12由微型計算機構成，雖未圖示，但包括作為運算設備的CPU以及作為記憶設備的ROM和RAM等。
電動氣動調節器42將向推力介面37供給的壓縮空氣的壓力調整為基於來自控制部12的電氣信號的壓力。同樣地，電動氣動調節器43將向抵消介面38供給的壓縮空氣的壓力調整為基於來自控制部12的電氣信號的壓力。據此，可沿靠近對象物3的方向或遠離物件物3的方向直線移動接觸杆21。並且，根據該壓力的控制，可變更接觸杆21對於物件物3的加壓力，對此將詳細後述。
兩個電動氣動調節器42和43使用高解析度的設備，且由此能分別精密地控制推力介面37和抵消介面38的壓力。
在控制部12電連接有用於設定接觸裝置1的動作的操作面板(設定部)45。該操作面板45包括適當的操作 設備(例如，鍵、旋鈕、觸摸面板等)，通過操作該操作設備，使用者可設定在使接觸裝置1可移動時的各種參數。設定的參數被記憶在控制部12包括的上述記憶設備中。
作為根據操作面板45使用者能設定的參數中的一個，包括接觸杆21加壓物件物3的加壓力的大小。即，用戶通過對操作面板45的操作，在所定的範圍內可輸入而設定接觸杆21加壓對象物3的力的強度。
在此，對於本實施形態的接觸裝置1而言，使用者能設定的加壓力的範圍包括零。具體的加壓力的範圍，例如可設定下限為0gf，上限為3kgf。當加壓力設定為0gf時，控制部12控制兩個電動氣動調節器42和43，以使接觸杆21根據向推力介面37供給的壓縮空氣被向下壓的力、接觸杆21的自重、接觸杆21根據向抵消介面38供給的壓縮空氣被向上拖的力達到均衡。
在此，接觸杆21使用輕質材料構成，且根據上述空氣軸承滑動阻力實質上為零。並且，接觸杆21的自重可被向抵消介面38供給的壓縮空氣抵消。更具體來講，在接觸杆21產生的加壓力，根據向推力介面37和抵消介面38供給的壓力可被差動地控制，且控制該壓力的電動氣動調節器42和43也使用高解析度的設備。根據如上所述，控制部12可形成接觸杆21雖然與物件物3相接觸但實質上接觸杆21並不向物件物3加壓的狀態。
這種以加壓力為零接觸的狀態，可稱為“終極軟觸 摸”，可在以往想不到的各種場合使用。作為一例，在將探針(probe)等接觸於物件物3而進行特性檢測的情況下，若向物件物3施加機械負荷則特性發生變化時，本實施形態的接觸裝置1的構成非常有利。並且，本實施形態的接觸裝置1，能毫無問題地滿足對由極易受損材料製成的部件進行通電檢測之要求。
如上述說明的本實施形態的接觸裝置1包括接觸頭部11和控制部12。接觸頭部11包括接觸杆21、殼體22、軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33。接觸杆21能與對象物3相接觸。殼體22形成有容納接觸杆21的杆容納室24並能支撐接觸杆21做直線移動。軸承用空氣路徑31是為了在殼體22和接觸杆21之間形成靜壓空氣軸承而供給的壓縮空氣的路徑。推力空氣路徑32是為了將使接觸杆21靠近物件物3之方向的力作用於接觸杆21而供給的壓縮空氣的路徑。抵消空氣路徑33是為了將使接觸杆21遠離物件物3之方向的力作用於接觸杆21而供給的壓縮空氣的路徑。軸承用空氣路徑31、推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33全部開口在殼體22的杆容納室24。控制部12，在接觸杆21接觸於物件物3的狀態下，通過控制向推力空氣路徑32供給的壓縮空氣的壓力以及向抵消空氣路徑33供給的壓縮空氣的壓力，可使對於物件物3的加壓力變為零。
據此，由於能形成接觸杆21以加壓力為零與物件物3相接觸的狀態，因此實質上能消除向物件物3施加的機 械負荷。其結果是，物件物3極易受損時，也能形成恰當的接觸狀態。
並且，本實施形態的接觸裝置1包括在所定範圍內可設定接觸杆21對於物件物3的加壓力的操作面板45。而且，操作面板45可設定的加壓力的範圍包括零。
據此，由於能在包括零的廣泛範圍內設定加壓力，因此可以提供能以更多用途使用的接觸裝置1。
接下來，對上述實施形態的變形例進行說明。圖2是示出與變形例相關的接觸裝置1x的概念圖和框圖。在本變形例的說明中，存在對與前述實施形態相同或相似的部件賦予相同的符號，且省略其說明之情況。
本變形例的接觸裝置1x是，接觸杆21的上端從殼體22突出，且在其前端設置有作為荷重感測器的測壓元件46。而且在殼體22的上部固定被檢測片47，上述測壓元件46與該被檢測片47相接觸。測壓元件46與控制部12電連接。
在上述的構成中，控制部12基於測壓元件46檢測出的荷重大小，控制向推力介面37和抵消介面38供給的壓力。據此，由於實現全封閉(full close)型的回饋控制，因此能更進一步高精密度地實現加壓力為零的狀態。
如上所述，本變形例的接觸裝置1x包括用於檢測出接觸杆21的荷重的測壓元件46。控制部12基於測壓元件46的檢測值，控制向推力空氣路徑32供給的壓縮空氣的壓力以及向抵消空氣路徑33供給的壓縮空氣的壓力。
據此，由於可實際確認接觸杆21加壓力大小的同時進行壓力的回饋控制，因此能容易地實現加壓力嚴格為零的狀態。
以上雖然對本發明的適當實施形態和變形例進行了說明，但上述構成例如可按下述進行變更。
作為使接觸杆21與對象物3相接觸的上述實施形態的替代，可在接觸杆21上固定例如檢測探針等其他部件，或可保持另外的配件，進而使該部件或配件與物件物3相接觸。
在上述實施形態中，為了實現加壓力為零，控制部12控制推力空氣路徑32和抵消空氣路徑33兩者的壓力。但作為其替代，可使其中一個的壓力保持固定，通過僅控制另一個的壓力來實現加壓力為零。
接觸頭部11並不限定於上述構成。例如，可以無需由單一的部件構成，而是可以通過組合多個部件來構成接觸杆或殼體。另外，作為致動器的壓力媒介，可使用除壓縮空氣之外的氣體。
1‧‧‧接觸裝置
3‧‧‧對象物
5‧‧‧壓縮空氣源
11‧‧‧接觸頭部
12‧‧‧控制部
21‧‧‧接觸杆(可動部件)
22‧‧‧殼體
23‧‧‧連結框(frame)
24‧‧‧杆容納室
25‧‧‧襯套
31‧‧‧軸承用空氣路徑(軸承用氣體路徑)
32‧‧‧推力空氣路徑(推力氣體路徑)
33‧‧‧抵消空氣路徑(抵消氣體路徑)
36‧‧‧軸承介面
37‧‧‧推力介面
38‧‧‧抵消介面
42‧‧‧電動氣動調節器(electro pneumatic regulator)
43‧‧‧電動氣動調節器
45‧‧‧操作面板(設定部)

Claims (3)

  1. 一種接觸裝置，包括：接觸頭部；以及控制部；其中，所述接觸頭部包括：可動部件，能與對象物相接觸；殼體，形成有容納所述可動部件的容納室，並能支撐所述可動部件做直線移動；軸承用氣體路徑，是為了在所述殼體和所述可動部件之間形成靜壓氣體軸承而供給的壓縮氣體的路徑；推力氣體路徑，是為了將使所述可動部件靠近所述物件物之方向的力作用於所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑；抵消氣體路徑，是為了將使所述可動部件遠離所述物件物之方向的力作用於所述可動部件而供給的壓縮氣體的路徑，其中，所述軸承用氣體路徑、所述推力氣體路徑和所述抵消氣體路徑開口在所述殼體的所述容納室，所述控制部是，在所述可動部件與所述物件物相接觸的狀態下，通過控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個，使所述可動部件對於所述物件物的加壓力為零。
  2. 如請求項1所述的接觸裝置，其還包括：設定 部，在所定範圍內設定所述可動部件對於所述物件物的加壓力，而所述設定部設定的加壓力的範圍包括零。
  3. 如請求項1或2所述的接觸裝置，其還包括：荷重感測器，用於檢測所述可動部件的荷重，所述控制部基於所述荷重感測器的檢測值，控制向所述推力氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力以及向所述抵消氣體路徑供給的壓縮氣體的壓力中的至少一個。
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