產品設計與製作實習球狀微形探針之製作指導教授：戴子堯教授組員：49612053唐揚晉49612049李韋嶧49612101張詳承49612019吳宛頤創作動機與目的近年來各企業人員在製造模具時，先注重的就是材料的選擇，決定材料的選用後，所製作出來的模具一定會經過精密的量測後才會陸續的生產而組裝出來，其中也會經過軟體的模擬測試找出可能會影響結果的參數。而在量測方面，選用三次元量測儀來量測是因為它有以下的特點，(1)即時的結果(2)高度的精確度及再現性(3)生產成本之降低(4)快速的問題確定，然而要讓這些特點能順利的完成跟達成精密檢測的目標，三次元量測所具有的探針頭大小，就成了最具關切的重點，如果能製作微小探針就能量測到產品中更細微的結構，所以能製作細微的探針頭，就是所要製作的目標。為獲得最佳的量測效果而言，須依據量測工件的種類不同，選擇適當的探針。三次元量測儀大致上可分接觸式與非接觸式等兩種探針，接觸式探針又可區分成機械式和電氣式兩種，而電氣式又可區分成觸發式探針與掃描式探針之分。接觸式探針另一種分類又區分成硬式探針、觸發式探針等。圖1.硬式探針圖2.觸發式探針圖3.機械式探針機械式探針之型式種類繁多，常用包括球形、錐形、圓柱形及萬能形。球形探針：其探針端擁有一個碳化物材料製成。錐形探針：為決定孔之中心位置，或兩孔間中心距離之量測，使用前須注意孔與探針平行，即工件先作水平調整，然後再進行量測工作。圓柱形探針：因其僅能求得二次元之座標值，適用於板金面間尺寸、邊緣、曲面形狀、凹槽直度等均可量測。萬能形探針：為球形探針的一種，主要因其探針的指向能被任意改變，以配合待測工件量測方向。圖4.觸發式探針-立體圖觸發式探針無論在任何位置及方向，只要其探針偏離原來的中心位置至某一程度時，立即會產生一個檢測信號。探針內構造，中間有彈簧為調整固定探針之板塊鬆緊和探針之靈敏度，每隔120度有一組由一支圓銷或兩個圓球組成之串聯電路。當探針觸及工件時，任何一組圓銷和圓球間，在其接觸點有間隙時即形成斷電，此時即發生觸發信號，使處理器技術其三軸之位置再送給電腦。圖5.觸發式探針-平面圖觸發式探針若使用於工件不同方向的量測，可用有五個方向之探針稱為五星探針。也有一種可做兩個軸向旋轉，以配合工件不同待測方向之應用，A軸每7.5度有一可固定位置共15個位置、B軸每15度有一個固定位置共24個位置可選擇，以達到量測各種方向的要求。圖7.雙軸向旋轉探針圖6.五星探針模具使用探針的量測，除了可以感知產品的外型，也可應用於測量模具之粗糙度。早期工業生產技術尚未進步時，對工件表面粗糙度的管理要求，通常是由生產技術者憑肉眼或標準試片比對方式判斷之，但隨著人為標準之差異及判斷誤差，除所生產品質之差異相當大外，根本無法深入瞭解表面組織之詳細情形。由於工業的發展，對原料、加工零件及成品的生產，無不要求更高的品質及更穩定的性能，因此對表面組織特性需做更深入之認識。然而於認識表面特性過程中，單純地藉肉眼觀察方式來判斷加工件表面的光澤是平滑或粗糙，或是經由標準片憑人的感覺加以比對判斷的方式，都無法深入瞭解表面的特性，且判斷的結果每每因人而異。因此，無論在工廠或實驗室，如要做表面特性的量測，經由精密校驗過的量測儀器是必須的。目前使用範圍最廣、最普遍的表面粗糙度量測儀器，首推電子探針式之量測儀器。經過精密校驗後，具有相當高的準確性、重複性及可靠度。只要使用正確，其量測結果不會因人而異，為量測表面特性重要的量具。圖8.電子探針式表面粗糙度量測儀之工作原理產品介紹探針是傳遞訊號的一個媒介，而在要傳遞訊號的要求上不外乎就是阻抗值要低且穩定。探針最主要由三個部件組成：1.探針套管2.探針針頸3.彈簧，另外還有研發一種裝置測壓球之探針，其用意則是降低阻抗值。探針的正常使用上還必須搭配治具，也就是根據測試產品量身訂做的一個產品。在治具上面必須鑽孔放入搭配探針的套管。套管是搭配探針所推出的管子，用意是為了讓使用者能夠簡單方便的去做更換探針的動作。套管後端連接線路到電腦，假設探針受損，只需將探針拔出後置入新的探針即可。若沒有套管這個東西，就需要將探針焊在治具上。而且當探針故障，必須將探針底部解焊再取出，放入探針後還必須再重新焊接。探針型態最主要注意的幾項性質有：阻抗值(分為平均阻抗值及最佳阻抗值，阻抗值越低越好)耐流值(可承受的安培值)探針的直徑探針的總長度以及壓縮行程探針的彈力探針壽命(可詢問探針的鍍金層厚度)為了使探針測頭量測的外形精度達到最佳狀態，可使用三項簡單的原則：