JP3005784B2 - ワイヤクランパ - Google Patents
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Description
置におけるワイヤクランパに関する。
公昭61ー2294号公報に示すものが知られている。
この構造は、可動アームを固定アーム側にばねで付勢
し、可動アームをソレノイドで開閉させている。即ち、
ソレノイドに通電することにより該ソレノイドの突き棒
で前記ばねの付勢力に抗して可動アームを押して該可動
アームを開く。またソレノイドの通電をオフにすると、
可動アームはばねの付勢力で閉じてワイヤをクランプす
る。
ム部の開閉をソレノイドで行うので、重量が重く、また
応答性が遅いという問題点があった。またワイヤを押さ
える荷重(クランプ荷重)は約40〜50grのばねの
付勢力によるので、ボンデイングヘッドを高速移動させ
ると、可動アームがふらつき、クランプ荷重が安定しな
いという問題点があった。またクランプ荷重は、ばねの
付勢力によるので、クランプ荷重の変更はばねを交換し
なければならなく、また所望とするクランプ荷重を容易
に得ることは困難であり、その調整に多大の時間を要し
ていた。
決したものを特願平4−87454号として出願した。
この構成は、開閉してワイヤをクランプする一対のクラ
ンパ片がそれぞれ固定された一対のアーム部を有するワ
イヤボンデイング装置のワイヤクランパにおいて、少な
くとも一方のアーム部の開閉を圧電素子の電歪又は磁歪
効果により開閉させるように構成している。即ち、圧電
素子でアーム部の開閉を行うので、軽量化が図れ、また
応答性が著しく向上する。また圧電素子の駆動力でアー
ム部を開閉させてクランプ荷重を得るので、ボンデイン
グヘッドが高速移動する際にもクランプ部がふらつくこ
とがなく、クランプ荷重が安定する。更に圧電素子に加
える電圧値によってクランプ荷重が得られるので、所望
とするクランプ荷重値を任意に容易に設定できる。
ついて本願発明者は種々試作実験を重ねた結果、次のよ
うな問題点があることが判明した。ワイヤクランパの下
方にはキャピラリがあり、キャピラリの下方には試料を
加熱するヒートブロックが存在するので、ヒートブロッ
クの熱でワイヤクランパの温度が約20℃上昇する。ワ
イヤクランパの温度が上昇すると、クランパ片が閉じる
方向に移動してクランプ荷重が大きくなる。そこで、ワ
イヤのクランプを開にするには、印加電圧を大きくする
必要がある。このため、圧電素子の許容印加電圧ぎりぎ
りの所で使用することになり、圧電素子が分極してしま
う危険性がある。
荷重の変動を防止することができるワイヤクランパを提
供することにある。
の本発明の構成は、クランパ支持体に固定される固定
部、開閉してワイヤをクランプする一対のアーム部、ア
ーム部を開閉させる作用部を有するクランパ本体と、前
記固定部と前記作用部間に固定され、少なくとも一方の
アーム部を開閉させる圧電素子と、前記クランパ本体の
固定部に螺合され、前記圧電素子を押圧するクランプ荷
重調整ねじと、前記圧電素子の端部又は圧電素子間に設
けられ、温度変動による前記アーム部のクランプ荷重の
変化を補正する温度補償部材とを備えたことを特徴とす
る。
化を補正する温度補償部材を圧電素子に取付けると、ワ
イヤクランパは温度変化による影響を受けない。
り説明する。図1に示すように、装置に固定されたクラ
ンパ支持体1には、クランパ本体2が固定されている。
クランパ本体2は、クランパ支持体1にねじ3で固定さ
れる固定部21と、一対のクランパ片4A、4Bがそれ
ぞれ固定された一対のアーム部22A、22Bとを有
し、固定部21とアーム部22A、22Bの結合部に
は、弾性変形可能なくびれ部23A、23Bが形成され
ている。またアーム部22A、22Bの前記くびれ部2
3A、23Bの内側部にも弾性変形可能なくびれ部24
A、24Bが形成され、くびれ部24A、24Bは連結
されて作用部25となっている。ここで、くびれ部23
A、23B及び24A、24Bは、クランパ片4A、4
Bが閉じる方向にばね性を有するように形成されてい
る。
形可能なダイヤフラム部26を有するようにスリット溝
27が形成されている。そして、作用部25とダイヤフ
ラム部26間には、積層圧電アクチュエータ(以下、圧
電素子という)5の両端部が固定されている。圧電素子
5は、圧電素子制御電源6によって駆動される。ここ
で、圧電素子5は、その歪方向がクランパ片4A、4B
のクランプ面方向になるように配設されている。また固
定部21にはダイヤフラム部26を押圧するクランプ荷
重調整ねじ7が螺合されている。図2に示すように、前
記クランパ片4Aは、接着剤8を介してアーム部22A
に固定され、またクランパ片4Aに対応したアーム部2
2Aの部分には、先端が円錐又は丸く形成されたクラン
パ片調整ねじ9が螺合されている。前記クランパ片4B
はアーム部22Bに圧入固定されている。
ンパの作用について説明する。圧電素子5に電圧を加え
ない時は、クランパ片4A、4Bはある一定のクランプ
荷重で図示しないワイヤをクランプする。そこで、圧電
素子5に電圧を加えると、電歪又は磁歪効果により圧電
素子5はクランパ片4A、4B方向に伸び、作用部25
が同方向(左方向)に移動させられる。これにより、く
びれ部23A、23B及び24A、24Bが外側方向に
たわみ、クランパ片4A、4Bは開状態となる。このク
ランパ片4A、4Bの移動量は、作用部25からくびれ
部23A、23Bの長さとくびれ部23A、23Bから
クランパ片4A、4Bのワイヤをクランプする面までの
長さの比で圧電素子5の伸び量が拡大される。
すように、圧電素子5へ加える電圧が0(ゼロ)で、ク
ランプ荷重がW2の状態より圧電素子5に電圧を加える
と、クランプ荷重はその電圧に比例して小さくなる。そ
して、電圧がE2になると、クランパ片4A、4Bはワ
イヤに接した状態になり、クランプ荷重は0となる。更
に電圧を上げると、クランパ片4A、4Bはワイヤより
離れて開状態となる。従って、実際のワイヤボンデイン
グにおいて、ワイヤをクランプさせる場合における所望
とするクランプ荷重W1は、電圧E1によって得られ
る。そこで、予め電圧とクランプ荷重の関係を測定して
おき、クランパ片4A、4Bがワイヤに接するところ、
即ちクランプ荷重が0になる電圧値より電圧を一定量下
げることにより所望とするクランプ荷重を設定できる。
ヤクランプ時において電圧をE1とし、ワイヤ開状態に
おいて電圧をE3として使用する。具体的な1例を示す
と、電圧が0の時、クランプ荷重W2が約80〜100
grになるように、また電圧E3が100Vの時にクラ
ンパ片4A、4Bがワイヤより約50〜70μm離れる
ようにワイヤクランパを製作し、電圧E1が約50〜6
0Vの時、クランプ荷重W1が約40〜50grになる
ように設定する。
A、22Bの開閉を行うので、次のような効果が得られ
る。従来におけるソレノイドの自重は約20〜30gr
であるが、本実施例における圧電素子5の自重は約0.
5〜5grであり、軽量化が図れる。またソレノイドは
応答時間が1.5〜2.0msであるが、圧電素子5は
0.05〜0.3msであり、応答時間が著しく向上す
る。更に、従来はばねの付勢力でクランプ荷重を得てい
たので、ボンデイングヘッドが高速移動する際にクラン
パ片がふらついたが、本実施例における圧電素子5は駆
動力が大きいため、アーム部22A、22Bのくびれ部
23A、23B、24A、24Bの剛性を高くでき、ボ
ンデイングヘッドが高速移動する際にもクランパ片4
A、4Bがふらつくことがなく、クランプ荷重が安定す
る。また本実施例においては、圧電素子5に加える電圧
値によってクランプ荷重が得られるので、所望とするク
ランプ荷重値を任意に容易に設定できる。
設定する方法の一実施例について説明する。アーム部2
2Bのクランパ片4B近傍に弾性変形可能なくびれ部2
8を形成し、このくびれ部28にひずみゲージ10を固
定する。このように構成すると、クランプ荷重によって
くびれ部28のたわみ量が変化するので、ひずみゲージ
10の出力値によりクランプ荷重との関係が判る。そこ
で、予めひずみゲージ10の出力値とクランプ荷重との
関係を求めておくことにより、ひずみゲージ10の出力
値によって圧電素子5に加える電圧を調整することがで
き、クランプ荷重を制御できる。
施例は、両方のアーム部22A、22Bを開閉させた
が、本実施例は一方のアーム部22Bのみを開閉させる
ように構成して成る。即ち、前記実施例におけるくびれ
部23Aはなくしてこの部分を剛体とし、またアーム部
22Aと作用部25を切り離して成る。従って、本実施
例においては、アーム部22Bのみが開閉することにな
る。このように構成しても前記実施例と同様の効果が得
られる。しかし、本実施例は、一方のアーム部22Bの
みが開閉するので、圧電素子5の容量によつては所望と
する開き量が得られないことがあり、前記実施例のよう
に両方のアーム部22A、22Bを開閉させた方が大き
な開き量が得られて好ましい。
温度補正手段について説明する。図1及び図4におい
て、クランパ本体2の線膨張係数をβ1 、圧電素子5の
線膨張係数をβ2 、圧電素子5の長さをa、温度変動を
Δtにすると、β1 はβ2 より大きいので、a(β1 −
β2 )Δtだけくびれ部23A、23Bが圧電素子5よ
り大きく伸びる。これにより、クランパ片4A、4Bが
閉じる方向に変形してクランプ荷重が増大するので、圧
電素子5にある一定の電圧を加えても、クランパ片4A
とクランパ片4Bとの必要な開き量が確保できなくなる
ことがある。
重の変動を補正する補正手段を示す。圧電素子5に温度
補償部材11を取付け、圧電素子5と温度補償部材11
とを作用部25とダイヤフラム部26間に取付ける。
今、温度補償部材11の線膨張係数をβ3 、長さをbと
すると、圧電素子5と温度補償部材11との伸びL1 は
数1のようになり、クランパ本体2のくびれ部23A、
23Bの伸びL2 は数2のようになる。
3 )=(a+b)β1 を満足するように温度補償部材1
1の線膨張係数β3 及び長さbを選べば、ワイヤクラン
パは温度変化による影響を受けない。具体的な一例を挙
げると、クランパ本体2がチタン(β1 =8.6×10
-6/℃)、圧電素子5(β2 =−3.9×10-6/℃)
の長さa=9mmの時、温度補償部材11としてアルミ
ニューム材(β3 =23.6×10-6/℃)を使用する
と、温度補償部材11の長さb=7.5mmとすれば良
い。
ヤフラム部26側に設けたが、作用部25側に設けても
よく、また圧電素子5の両側に設けてもよい。また圧電
素子5を2個使用する時は、その間に設けてもよいこと
は言うまでもない。
される固定部、開閉してワイヤをクランプする一対のア
ーム部、アーム部を開閉させる作用部を有するクランパ
本体と、前記固定部と前記作用部間に固定され、少なく
とも一方のアーム部を開閉させる圧電素子と、前記クラ
ンパ本体の固定部に螺合され、前記圧電素子を押圧する
クランプ荷重調整ねじと、前記圧電素子の端部又は圧電
素子間に設けられ、温度変動による前記アーム部のクラ
ンプ荷重の変化を補正する温度補償部材とを備えてなる
ので、温度変化によるクランプ荷重の変動を防止するこ
とができる。
平面図である。
図である。
す平面図である。
平面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 クランパ支持体に固定される固定部、開
閉してワイヤをクランプする一対のアーム部、アーム部
を開閉させる作用部を有するクランパ本体と、前記固定
部と前記作用部間に固定され、少なくとも一方のアーム
部を開閉させる圧電素子と、前記クランパ本体の固定部
に螺合され、前記圧電素子を押圧するクランプ荷重調整
ねじと、前記圧電素子の端部又は圧電素子間に設けら
れ、温度変動による前記アーム部のクランプ荷重の変化
を補正する温度補償部材とを備えたことを特徴とするワ
イヤクランパ。
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