TWI705357B - 觸針 - Google Patents

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TWI705357B
TWI705357B TW105110760A TW105110760A TWI705357B TW I705357 B TWI705357 B TW I705357B TW 105110760 A TW105110760 A TW 105110760A TW 105110760 A TW105110760 A TW 105110760A TW I705357 B TWI705357 B TW I705357B
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Abstract

提供一種使軸部與球狀部之中心軸重合，且可正確地測 定微細孔之內表面形狀的觸針之製造方法及觸針。

利用傾 斜成以軸部之半徑與球狀部之半徑的連接點、和前述球狀部之前端所成之角度的旋轉工具，沿著前述球狀部之斜面，從前述球狀部之前端加工至與前述軸部之連接部，並於之後加工前述軸部，以製造觸針。

Description

觸針 發明領域
本發明是關於一種製造具有軸部、與直徑大於該軸部之直徑的球狀部之觸針的觸針之製造方法及觸針。
發明背景
作為在軸部之前端具有直徑大於該軸部之直徑的球狀部之觸針，已知的有記載於以往專利文獻1之觸針。在這個以往例中，觸針是以藉由焊接將聚晶金剛石固定於軸部之前端的狀態，經由研磨及磨削而形成。
在此，使用圖5來進行以往例之詳細說明。其為在軸部101之前端具有直徑大於前述軸部101之直徑的球狀部102的觸針，其構成是在軸部101使用不鏽鋼，且在球狀部102使用聚晶金剛石。在加工球狀部102時，將多角形之晶片(chip)藉由焊接材31以焊接方式固定於軸部101，之後再進行研磨，並將前端部加工成球形。之後，將已加工之部位與軸部101再次藉由焊接材31進行焊接，並重覆進行前端部之研磨加工，藉此在軸部101之前端形成球狀部102。 再者，軸部101具備有用以使其與球狀部102嵌合之研缽形狀32，以實施與球狀部102之精密的定位。以往例之更詳細的說明，已記載於專利文獻1中。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特許第5567622號公報
發明概要
然而，雖然上述之以往例以在球狀部上使用了聚晶金剛石之作法來使球狀部之耐磨耗性較優異，但與軸部之連接，是以焊接或是接著等來進行。因此，在作為用於測定微細之孔的內表面形狀之觸針而將球狀部之直徑做得較小的情況下，形成軸部與球狀部是由分開的構件所構成，且要配合將球狀部之直徑做得較小的情形而將軸部之直徑也變細，因而有無法進行充分的嵌合結合、會導致各自的中心軸偏離、並使軸部接觸於微細之孔的內表面，而無法測定正確之形狀的問題。又，由於軸部之直徑變細，因此會有無法充分獲得藉由焊接等形成的球狀部與軸部的連接強度之問題。
本發明有鑑於以往之問題點，且目的在於提供可以更正確地測定微細之孔的內表面形狀的觸針之製造方法及觸針。
本發明的1個態樣之觸針，是在軸部前端具有直徑大於前述軸部之直徑的球狀部之觸針，
前述軸部與前述球狀部是以一個構件所形成，並且在前述軸部之外周面上具備凹凸部。
本發明之其他態樣的觸針之製造方法，是使用傾斜成以軸部之半徑與球狀部之半徑的連接點、和前述球狀部之前端所成的角度之旋轉工具，沿著前述球狀部之斜面，從前述球狀部之前端加工到與前述軸部之連接部，
並於之後加工前述軸部，以製造觸針。
如以上所述，根據本發明的1個態樣的觸針之製造方法及觸針，在測定微細之孔的內表面形狀之情況下，可以實現能夠不接觸於微細之孔的內表面，而正確地測定微細之孔的內表面形狀之更長壽命的觸針及觸針之製造方法。
1、101:軸部
11:X方向驅動平台
12:Y方向驅動平台
13:Z方向驅動平台
14:加工裝置旋轉軸
14A:旋轉裝置
2、102:球狀部
20:球狀部加工時的旋轉工具 移動軌跡
21:軸部加工時的旋轉工具移動軌跡
3:溝部
31:焊接材
32:研缽形狀
4:加工裝置
40:觸針
41:平板
42:旋轉軸芯
43:連結連接點9與連接點10之直線
44:軸部與球狀部之連接部
5:旋轉工具
50:控制裝置
6:工具主軸
7:工具傾斜角度
8:工具主軸安裝部
8a:傾斜角度
9:軸部之半徑與球狀部之半徑的連接點
10:軸部之旋轉軸芯與球狀部前端的連接點
圖1為在本發明之實施形態中所製造的觸針之形狀圖。
圖2為顯示在本發明之實施形態中所使用的加工裝置與觸針之配置的側面圖。
圖3A是顯示本發明之實施形態中的旋轉工具與觸針之位置的側面圖。
圖3B是顯示本發明之實施形態中的旋轉工具與觸針之位置的頂面圖。
圖4是藉由本發明之實施形態所製造之觸針的SEM觀察照片。
圖5是以往例所使用之觸針的形狀圖。
用以實施發明之形態
(實施形態)
以下，關於本發明之實施形態，請參照圖1至圖3B以進行說明。
在圖1中，顯示了在本發明之實施形態中所製造之觸針40的形狀。此觸針40是由軸部1及球狀部2所構成。球狀部2是一體地形成於軸部1之前端，且直徑大於前述軸部1之直徑。
至少在前述球狀部2之附近的軸部1之外周面上，具備有螺旋狀之溝部3。
再者，圖未示之觸針40的後端部是形成為角度30度之錐狀。
如圖2所示，用以製造實施形態之觸針40的加工裝置4，是具備工具主軸6、工具主軸安裝部8、Y方向驅動平台12、X方向驅動平台11、Z方向驅動平台13、與控制裝置50而構成。
工具主軸6會保持前述加工裝置4所具備之旋轉工具5並使其旋轉。
工具主軸安裝部8是配置於加工裝置4之Y方向驅動平台12上，且以任意的角度安裝前述工具主軸6。
將X方向驅動平台11與Z方向驅動平台13隔著間隔而配置在平板41上。
前述Y方向驅動平台12是配置於X方向驅動平台11上。
Z方向驅動平台13在相向於前述Y方向驅動平台12之位置上，搭載有使旋轉軸14旋轉之旋轉裝置14A。旋轉軸14是在沿著XY平面之橫向方向上旋轉自如地被支持於旋轉裝置14A上。旋轉工具5是配置成相對於旋轉軸14以預定之角度交叉。
控制裝置50是用以控制加工裝置4之製造動作的裝置，並連接於工具主軸6、Y方向驅動平台12、X方向驅動平台11、Z方向驅動平台13、及旋轉裝置14A，且各自獨立來進行動作控制。
圖3A是顯示本發明之實施形態中的旋轉工具5與觸針40之位置關係的側面圖。在圖3A中，加工軌跡20是表示旋轉工具5在球狀部2的移動位置，且波形之加工軌跡21是表示旋轉工具5在軸部1的移動位置。又，角度7是考量將軸部1之半徑與球狀部2之半徑的連接點9、及軸部1之旋轉軸芯42與球狀部2之前端的連接點10連結而成之直線43，而表示此直線43與軸部1之旋轉軸芯42的角度。此角度7會與圖2之工具主軸安裝部8的傾斜角度8a相同。圖3B是顯示本發明之實施形態中的旋轉工具5與觸針40之位置關係的頂面圖。
在本實施形態中，製造之觸針40的形狀，是如圖 1、圖3A與圖3B所示之具備軸部1、及在前述軸部1之前端且直徑大於前述軸部1之直徑的球狀部2的形狀。前述軸部1與前述球狀部2的連接部44，是以旋轉工具5之前端部的圓弧半徑來連接。在軸部1之外周面上，具備有連續形成螺旋狀的溝部3。溝部3是作為凹凸部之一例而起作用，且與沒有凹凸部之情況相比，可藉由具有凹凸部，使軸部1之表面積增加，並提升排熱效果。又，作為其中一例，球狀部2之半徑為0.03mm，軸部之半徑為0.02mm，且軸部1之長度為0.5mm。若要作為其中一例而例示說明溝部3之寬度或螺距(pitch)、深度等，則螺距為0.02mm，深度為0.2μm。
作為其中一例，在本實施形態中的旋轉工具5上，所使用的是將聚晶金鋼石形成為圓柱形狀之工具，且前述聚晶金剛石之粒徑為2μm。又，作為其中一例，以本實施形態製造之觸針40的原料，所使用的是粒子直徑0.2μm以下之超微粒子超硬合金。
從圖1至圖3B中，詳細地說明觸針40之製造方法。此製造方法的各步驟，可以在控制裝置50的控制下，藉由驅動各裝置或構件來達成。
圖2中，在已將旋轉工具5安裝於工具主軸6之狀態下，作為其中一例，是使旋轉工具5以70,000rpm旋轉。此時，前述工具主軸6會與由軸部1之直徑與球狀部2之前端部所成的角度7(參照圖3A)調齊，並藉由工具主軸安裝部8而安裝於加工裝置4上。觸針40是安裝於旋轉軸14上，且作為其中一例，旋轉軸14之中心軸與軸部1之中心軸是以調齊 到0.2μm以下之誤差範圍內的狀態(幾乎完全一致的狀態)，藉由旋轉裝置14A，以60rpm的旋轉數來使觸針40與旋轉軸14一起旋轉。再者，作為其中一例，在觸針40上所預先使用的是：使用直徑Φ 1.0mm之圓體形，且以從Φ 1.0mm直徑連續到角度30度之圓錐形狀的尖端之形式，以長度0.6mm加工Φ 0.1mm之直徑的圓柱形狀。
接著，利用直徑Φ 1.0mm之圓柱形狀原料，藉由粗加工，從直徑Φ 1.0mm到角度30度之圓錐形狀的前端進行直徑Φ 0.1mm且長度0.6mm之圓柱形狀的加工，以準備適用於本製造方法之觸針40的原料。旋轉工具5之前端部的對於旋轉軸14的相對高度與旋轉軸14之中心軸的高度，會在實施加工時事先調齊，以免於球狀部2之前端，發生被稱為所謂「肚臍眼(凸點)」之因旋轉工具5之前端部相對於旋轉軸14的相對高度、與旋轉軸14之中心軸高度的不一致所形成的形狀。
首先，第1加工步驟，作為其中一例，是使加工裝置4之Y方向驅動平台12從旋轉軸14之中心朝上面方向僅移動觸針40之前端部的粗細0.1mm的距離後，在控制裝置50的控制之下，驅動加工裝置4之X方向驅動平台11、Y方向驅動平台12及Z方向驅動平台13，使旋轉工具5從球狀部2的前端相對於球狀部2，相對地進行圖3A之加工軌跡20所示的移動，以形成球狀部2的球狀形狀。
之後，從軸部1與球狀部2的連接部44到軸部1之後端部，在軸部1之上部進行圖3A之加工軌跡21所示的移動， 而一面對軸部1加工螺旋狀之溝部3，一面形成軸部1。此時，旋轉工具5會形成相對於球狀部2，依據由軸部1之直徑與球狀部2之前端所成的角度7在球狀部2的斜面上移動，並形成為可將球狀部2與軸部1的連接部44之圖3A中的連接圓弧以旋轉工具5的前端部之半徑來加工，而以旋轉工具5之前端部的圓弧半徑來連接。
接著，第2加工步驟，作為其中一例，是使加工裝置4的Y方向驅動平台12朝旋轉軸14之下面方向僅移動0.001mm，並重覆地進行第1加工步驟，直到旋轉工具5之前端部與旋轉軸14之中心軸的高度為一致之高度為止，而進行觸針40的加工。
藉由以上，可以製造出如圖4所示，軸部1之中心軸(旋轉軸芯42)與球狀部2之中心軸一致，且軸部1具有螺旋狀之溝部3的觸針40。
再者，在本實施形態中，雖然是從球狀部2之前端部朝軸部1之後端部實施加工，但即使是從軸部1之後端部朝球狀部2之前端部實施加工，也沒有任何問題。
再者，在本實施形態中，觸針40之原料，雖然作為其中一例而使用了超硬合金，但也可使用其他原料，例如金剛石，燒結金剛石，或是陶瓷等。
以本實施形態所製造的觸針40，其目的在於測定微細之孔的內表面形狀。特別是，由於微細之孔的內部不容易排熱，因此會有測定時的磨擦熱傳遞至觸針40，而妨礙正確的測定之情形。在這樣的情況下，可以藉由螺旋狀 之溝部3，增加軸部1之表面積，而可易於進行排熱並進行更正確的測定。又，藉由將溝部3形成為螺旋狀，也有抑制軸部1之直徑變細的效果。在此，作為其中一例，微細之孔是指直徑Φ 0.1mm左右的孔。
再者，在本實施形態中，雖然是對軸部1加工螺旋狀的溝部3，以增加軸部1的表面積，但即使加工同心圓狀之溝部也可得到同樣的對於測定時之磨擦熱的效果，由於軸部1之直徑會在溝部的底部變細，因此會有軸部1之強度降低的可能性。
根據前述實施形態的觸針40之製造方法及觸針40，在正確地測定微細之孔的內表面形狀之情況中，可以不接觸於微細之孔的內表面，以正確地測定微細之孔的內表面形狀，且可以實現更長壽命之觸針40的製造。
也就是說，藉由前述之觸針40的構成，在測定微細之孔的內表面形狀之情況中，由於軸部1與球狀部2之中心軸幾乎完全地一致，因此可保持微細之孔的內壁與觸針40的間隙，使觸針40不會接觸到微細之孔的內表面形狀，所以可以用觸針40測定微細之孔的內表面形狀。
藉由前述之觸針40之製造方法，可以製造出軸部1與球狀部2之中心軸幾乎完全一致之觸針40。又，由於在軸部1與球狀部2之連接部44中使連接圓弧變得不存在，因此可以將軸部1之直徑最大化，因而可以改善觸針40的強度，並做到高壽命化。
又，在加工軸部1的階段中，藉由使旋轉工具5 相對於軸部1相對地移動以形成同心圓狀或螺旋狀之溝部3的構成，可以增加軸部1的表面積，並得到對測定環境之熱位移安定的觸針40。
又，在觸針40之原料中，從壽命的觀點來看，宜以超硬合金、或金剛石、或燒結金剛石、或陶瓷等硬度高的材料作為原料。
再者，可以藉由將前述各種實施形態或變形例之中的任意之實施形態或變形例適當組合，以做到發揮各自具有之效果。又，實施形態彼此之組合或實施例彼此之組合或實施形態與實施例之組合皆是可能的，並且不同之實施形態或實施例中的特徵彼此之組合也是可能的。
產業上之可利用性
本發明之觸針之製造方法及觸針可以適用於例如，製造出正確地測定孔之內表面形狀的觸針的觸針之製造方法及觸針。
1:軸部
2:球狀部
3:溝部
40:觸針
44:軸部與球狀部之連接部

Claims (5)

  1. 一種觸針，是在軸部之前端具有直徑大於前述軸部之直徑的球狀部之觸針，前述軸部與前述球狀部是由一個構件所形成，並且於前述軸部之外周面且於前述軸部與前述球狀部之連接部之外周面具有凹凸部，前述凹凸部為螺旋狀之溝部。
  2. 如請求項1之觸針，其中，前述觸針是以超硬合金作為原料。
  3. 如請求項1之觸針，其中，前述觸針是以金剛石作為原料。
  4. 如請求項3之觸針，其中，前述金剛石為燒結金剛石。
  5. 如請求項1之觸針，其中，前述觸針是以陶瓷作為原料。
TW105110760A 2015-06-01 2016-04-06 觸針 TWI705357B (zh)

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