本發(fā)明涉及對(duì)具有軸部和直徑比該軸部大的球狀部的觸針進(jìn)行制造的觸針的制造方法以及觸針。

背景技術(shù)：

作為在軸部的前端具備直徑比該軸部大的球狀部的觸針，以往已知專利文獻(xiàn)1中記載的觸針。在該現(xiàn)有例中，在通過釬焊將多晶金剛石固定于軸部的前端的狀態(tài)下進(jìn)行研磨以及磨削來形成觸針。

此處，參照?qǐng)D5，對(duì)現(xiàn)有例進(jìn)行詳細(xì)說明?，F(xiàn)有例中的觸針在軸部101的前端具備直徑比所述軸部101大的球狀部102，其結(jié)構(gòu)為，軸部101使用不銹鋼，球狀部102使用多晶金剛石。在對(duì)球狀部102進(jìn)行加工時(shí)，在利用釬料31通過釬焊將多邊形的觸頭固定于軸部101后進(jìn)行研磨，將前端部加工成球形狀。然后，再次利用釬料31將加工后的部位與軸部101釬焊，反復(fù)進(jìn)行前端部的研磨加工，從而在軸部101的前端形成球狀部102。需要說明的是，軸部101具備用于與球狀部102嵌合的研缽狀32，來實(shí)施與球狀部102的精密的定位。專利文獻(xiàn)1中記載了現(xiàn)有例的更詳細(xì)的說明。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第5567622號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

然而，在上述的現(xiàn)有例中，由于球狀部使用了多晶金剛石，從而球狀部的耐摩耗性優(yōu)異，但與軸部的連接是通過釬焊或者粘合等進(jìn)行的。因此，在作為用于對(duì)微小孔的內(nèi)面形狀進(jìn)行測(cè)定的觸針而減小了球狀部的直徑的情況下，由于軸部與球狀部由不同的構(gòu)件構(gòu)成，而在減小球狀部的直徑的同時(shí)軸部的直徑也隨著變細(xì)，故無法進(jìn)行充分的嵌合結(jié)合，導(dǎo)致各自的中心軸之間偏移，從而存在軸部與微小孔的內(nèi)面接觸而無法測(cè)定準(zhǔn)確的形狀這樣的問題點(diǎn)。另外，由于軸部的直徑變細(xì)，因此存在無法通過釬焊等使球狀部與軸部獲得足夠的連接強(qiáng)度這樣的問題點(diǎn)。

鑒于現(xiàn)有例的問題點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于，提供能夠更準(zhǔn)確地測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀的觸針的制造方法以及觸針。

用于解決課題的方案

本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的觸針在軸部前端具備直徑比所述軸部大的球狀部，所述軸部與所述球狀部由一個(gè)構(gòu)件形成，并且在所述軸部的外周面具備凹凸部。

本發(fā)明的另一方式所涉及的觸針的制造方法為，使用以如下的角度傾斜的旋轉(zhuǎn)工具，沿著球狀部的斜面，從所述球狀部的前端加工至所述球狀部與軸部的連接部，其中，所述角度是由所述軸部的半徑和所述球狀部的半徑的連接點(diǎn)與所述球狀部的前端形成的角度，然后，對(duì)所述軸部進(jìn)行加工來制造觸針。

發(fā)明效果

如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的觸針的制造方法以及觸針，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的觸針以及觸針的制造方法：在測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀的情況下，不會(huì)與微小孔的內(nèi)面接觸就能夠準(zhǔn)確地測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀，從而具有更長(zhǎng)的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式中制造的觸針的形狀圖。

圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的加工裝置與觸針的配置的側(cè)視圖。

圖3A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)工具與觸針的位置的側(cè)視圖。

圖3B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)工具與觸針的位置的俯視圖。

圖4是通過本發(fā)明的實(shí)施方式制造的觸針的SEM觀察照片。

圖5是現(xiàn)有例中使用的觸針的形狀圖。

附圖標(biāo)記說明

1 軸部

2 球狀部

3 槽部

4 加工裝置

5 旋轉(zhuǎn)工具

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 軸部的半徑與球狀部的半徑的連接點(diǎn)

10 軸部的旋轉(zhuǎn)軸芯與球狀部前端的連接點(diǎn)

11 X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)

12 Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)

13 Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)

14 加工裝置旋轉(zhuǎn)軸

20 球狀部加工時(shí)的旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)軌跡

21 軸部加工時(shí)的旋轉(zhuǎn)工具移動(dòng)軌跡

31 釬料

32 研缽狀

40 觸針

41 平臺(tái)

42 旋轉(zhuǎn)軸芯

43 將連接點(diǎn)9與連接點(diǎn)10連結(jié)的直線

44 軸部與球狀部的連接部

50 控制裝置

101 軸部

102 球狀部

具體實(shí)施方式

(實(shí)施方式)

以下，參照?qǐng)D1至圖3B對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。

圖1示出本發(fā)明的實(shí)施方式中制造的觸針40的形狀。該觸針40由軸部1與球狀部2構(gòu)成。球狀部2一體地形成在軸部1的前端且形成為直徑比所述軸部1大。

至少在所述球狀部2的附近的軸部1的外周面具備螺旋狀的槽部3。

需要說明的是，未圖示的觸針40的后端部呈角度為30度的錐形狀。

如圖2所示，用于制造實(shí)施方式的觸針40的加工裝置4構(gòu)成為具備：工具主軸6、工具主軸安裝部8、Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12、X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)11、Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)13、以及控制裝置50。

工具主軸6保持所述加工裝置4所具備的旋轉(zhuǎn)工具5并使其旋轉(zhuǎn)。

工具主軸安裝部8配置在加工裝置4的Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12上，可以將所述工具主軸6安裝成任意的角度。

在平臺(tái)41上，隔開間隔地配置有X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)11與Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)13。

所述Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12配置在X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)11上。

在Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)13上的與所述Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12對(duì)置的位置，搭載有使旋轉(zhuǎn)軸14旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)裝置14A。旋轉(zhuǎn)軸14以在沿著XY平面的橫向上旋轉(zhuǎn)自如的方式支承于旋轉(zhuǎn)裝置14A。旋轉(zhuǎn)工具5配置為與旋轉(zhuǎn)軸14以規(guī)定的角度交叉。

控制裝置50對(duì)加工裝置4的制造動(dòng)作進(jìn)行控制，該控制裝置50與工具主軸6、Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12、X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)11、Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)13、旋轉(zhuǎn)裝置14A連接，分別獨(dú)立地進(jìn)行動(dòng)作控制。

圖3A是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)工具5與觸針40的位置關(guān)系的側(cè)視圖。在圖3A中，加工軌跡20表示旋轉(zhuǎn)工具5在球狀部2上的移動(dòng)位置，波形的加工軌跡21表示旋轉(zhuǎn)工具5在軸部1上的移動(dòng)位置。另外，設(shè)想將軸部1的半徑和球狀部2的半徑的連接點(diǎn)9與軸部1的旋轉(zhuǎn)軸芯42和球狀部2的前端的連接點(diǎn)10連結(jié)而成的直線43，角度7示出了該直線43與軸部1的旋轉(zhuǎn)軸芯42所成的角度。該角度7與圖2的工具主軸安裝部8的傾斜角度8a相同。圖3B是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)工具5與觸針40的位置關(guān)系的俯視圖。

在本實(shí)施方式中，所制造的觸針40的形狀是如圖1、圖3A以及圖3B所示的具備軸部1和設(shè)置在所述軸部1的前端且直徑比所述軸部1大的球狀部2的形狀。所述軸部1與所述球狀部2的連接部44以旋轉(zhuǎn)工具5的前端部的圓弧半徑連接。在軸部1的外周面具備以螺旋狀連續(xù)的槽部3。槽部3作為凹凸部的一例而發(fā)揮功能，與不存在凹凸部的情況相比，通過具有凹凸部而使軸部1的表面積增加，從而提高排熱效果。另外，作為一例，球狀部2的半徑為0.03mm，軸部的半徑為0.02mm，軸部1的長(zhǎng)度為0.5mm。若作為一例而例示槽部3的寬度或者間距、深度等，則間距為0.02mm，深度為0.2μm。

作為一例，在本實(shí)施方式中的旋轉(zhuǎn)工具5中，使用將多晶金剛石形成為圓柱形狀的旋轉(zhuǎn)工具，所述多晶金剛石的粒徑為2μm。另外，作為一例，本實(shí)施方式中制造的觸針40的原材料使用粒徑為0.2μm以下的超微粒子硬質(zhì)合金。

在圖1至圖3B中，對(duì)觸針40的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。該制造方法的各工序能夠通過在控制裝置50的控制下驅(qū)動(dòng)各裝置或者構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。

在圖2中，在將旋轉(zhuǎn)工具5安裝于工具主軸6的狀態(tài)下，作為一例，使旋轉(zhuǎn)工具5以70,000rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，所述工具主軸6與軸部1的直徑和球狀部2的前端部所形成的角度7(參照?qǐng)D3A)相匹配地，通過工具主軸安裝部8安裝在加工裝置4上。觸針40安裝在旋轉(zhuǎn)軸14上，作為一例，在旋轉(zhuǎn)軸14的中心軸與軸部1的中心軸在0.2μm以下的誤差范圍內(nèi)的狀態(tài)(幾乎完全一致的狀態(tài))下，通過旋轉(zhuǎn)裝置14A，使觸針40與旋轉(zhuǎn)軸14一起以60rpm的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。需要說明的是，作為一例，對(duì)觸針40預(yù)先使用如下的材料，即，使用直徑Φ1.0mm的圓柱形狀，以與從直徑Φ1.0mm起角度為30度的圓錐形狀的前端連續(xù)的形式加工成長(zhǎng)度0.6mm且直徑Φ0.1mm的圓柱形狀的材料。

具體地說，利用直徑Φ1.0mm的圓柱形狀原材料，通過粗加工在從直徑Φ1.0mm起角度為30度的圓錐形狀的前端進(jìn)行直徑Φ0.1mm且長(zhǎng)度0.6mm的圓柱形狀的加工，從而準(zhǔn)備出應(yīng)用于本制造方法的觸針40的原材料。預(yù)先調(diào)節(jié)好旋轉(zhuǎn)工具5的前端部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸14的相對(duì)高度與旋轉(zhuǎn)軸14的中心軸的高度，以避免在實(shí)施了加工時(shí)在球狀部2的前端產(chǎn)生所謂的被稱為臍芯的、因旋轉(zhuǎn)工具5的前端部相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸14的相對(duì)高度與旋轉(zhuǎn)軸14的中心軸高度的不一致而形成的形狀。

首先，作為第一加工工序的一例，在使加工裝置4的Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12從旋轉(zhuǎn)軸14的中心向上方向移動(dòng)與觸針40的前端部的粗細(xì)度0.1mm相應(yīng)的距離后，在控制裝置50的控制下驅(qū)動(dòng)加工裝置4的X方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)11、Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12以及Z方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)13，使旋轉(zhuǎn)工具5從球狀部2的前端相對(duì)于球狀部2相對(duì)地進(jìn)行圖3A的加工軌跡20所示的移動(dòng)，從而形成球狀部2的球狀形狀。

之后，以從軸部1與球狀部2的連接部44至軸部1的后端部的方式在軸部1的上部進(jìn)行圖3A的加工軌跡21所示的移動(dòng)，對(duì)軸部1加工螺旋狀的槽部3的同時(shí)形成軸部1。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)工具5相對(duì)于球狀部2以軸部1的直徑與球狀部2的前端所形成的角度7在球狀部2的斜面上移動(dòng)，球狀部2與軸部1的連接部44的圖3A中的連接圓弧利用旋轉(zhuǎn)工具5的前端部的半徑部分進(jìn)行加工，并且球狀部2與軸部1的連接部44以旋轉(zhuǎn)工具5的前端部的圓弧半徑被連接。

接下來，作為第二加工工序的一例，使加工裝置4的Y方向驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)12向旋轉(zhuǎn)軸14的下方向移動(dòng)0.001mm，反復(fù)進(jìn)行第一加工工序，加工觸針40直到旋轉(zhuǎn)工具5的前端部與旋轉(zhuǎn)軸14的中心軸的高度成為一致的高度為止。

通過以上的方式，如圖4所示，能夠制造軸部1的中心軸(旋轉(zhuǎn)軸芯42)與球狀部2的中心軸一致且在軸部1具備螺旋狀的槽部3的觸針40。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，從球狀部2的前端部朝向軸部1的后端部實(shí)施加工，但當(dāng)然也可以從軸部1的后端部朝向球狀部2的前端部實(shí)施加工。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，作為觸針40的原材料的一例而使用了硬質(zhì)合金，然而也可以使用其他的原材料，例如金剛石、燒結(jié)金剛石或者陶瓷等。

本實(shí)施方式中制造的觸針40的目的是測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀。特別是由于微小孔的內(nèi)部不容易排熱，因此有時(shí)會(huì)向觸針40傳遞測(cè)定時(shí)的摩擦熱而妨礙準(zhǔn)確的測(cè)定。在這樣的情況下，能夠通過螺旋狀的槽部3來增大軸部1的表面積，從而便于排熱，能夠?qū)崿F(xiàn)更準(zhǔn)確的測(cè)定。另外，通過將槽部3形成為螺旋狀，也具有抑制軸部1的直徑變細(xì)這樣的效果。此處，微小孔是指例如直徑Φ為0.1mm左右的孔。

需要說明的是，在本實(shí)施方式中，對(duì)軸部1加工螺旋狀的槽部3來增加軸部1的表面積，但加工同心圓狀的槽部也可以得到相同的針對(duì)測(cè)定時(shí)的摩擦熱的效果，然而由于軸部1的直徑在槽部的底部變細(xì)，因此存在軸部1的強(qiáng)度降低的可能性。

根據(jù)所述實(shí)施方式所涉及的觸針40的制造方法以及觸針40，能夠制造如下的觸針40：在準(zhǔn)確地測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀的情況下，不會(huì)與微小孔的內(nèi)面接觸就能夠準(zhǔn)確地測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀，從而具有更長(zhǎng)的使用壽命。

即，根據(jù)所述的觸針40的結(jié)構(gòu)，在測(cè)定微小孔的內(nèi)面形狀的情況下，由于軸部1與球狀部2的中心軸幾乎完全一致，因此確保了微小孔的內(nèi)壁與觸針40的間隙，從而能夠在觸針40不與微小孔的內(nèi)面形狀接觸的狀態(tài)下利用觸針40對(duì)微小孔的內(nèi)面形狀進(jìn)行測(cè)定。

通過所述的觸針40的制造方法，能夠制造軸部1與球狀部2的中心軸幾乎完全一致的觸針40。另外，在軸部1與球狀部2的連接部44不存在連接圓弧，因此能夠使軸部1的直徑最大化，因此能夠改善觸針40的強(qiáng)度，增加使用壽命。

另外，通過采用在對(duì)軸部1進(jìn)行加工的階段使旋轉(zhuǎn)工具5相對(duì)于軸部1相對(duì)地移動(dòng)以形成同心圓狀或者螺旋狀的槽部3那樣的結(jié)構(gòu)，增大了軸部1的表面積，能夠獲得相對(duì)于測(cè)定環(huán)境的熱位移而穩(wěn)定的觸針40。

另外，對(duì)于觸針40的原材料，從使用壽命的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將硬質(zhì)合金、金剛石、燒結(jié)金剛石或者陶瓷等硬度較高的材料作為原材料。

需要說明的是，通過適當(dāng)組合所述各種實(shí)施方式或者變形例中的任意的實(shí)施方式或者變形例，能夠?qū)崿F(xiàn)各自具有的效果。另外，可以將實(shí)施方式彼此組合或者實(shí)施例彼此組合或者實(shí)施方式與實(shí)施例組合，并且也可以將不同的實(shí)施方式或者實(shí)施例中的特征彼此組合。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明所涉及的觸針的制造方法以及觸針例如能夠應(yīng)用于對(duì)準(zhǔn)確地測(cè)定孔的內(nèi)面形狀的觸針進(jìn)行制造的觸針的制造方法以及觸針。