JP2009074605A - 親子ばね - Google Patents

Abstract

【課題】少しでも高荷重を支えることのできる材質と線径とし、引っ張った時の荷重を可能な限り小さく設定することが可能な親子ばねを提供する。
【解決手段】凸状に形成され小径部同士を所定の距離を隔てて対向して配置された一対のフックと、前記フックの小径部にコイル状の子ばねを係合し、前記フックの大径部にコイル状の親ばねを係合した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＩＣハンドラ、コンタクトヘッドおよびピックアップノズルなどに適用されるＰ＆Ｐ（ピックアンドプレース）動作に用いて好適な親子ばねに関し、引っ張りばねでワークの落下防止機能を有する親子ばねに関するものである。

図４（ａ，ｂ）は例えばＩＣハンドラの要部を示す正面図である。
図４（ａ）において、１はプーリ２ａを有するモータであり、プーリ２ｂを有する駆動ねじ３にベルト４を介して動力を伝達する。５はワークプレスであり、一端が駆動ねじ３にねじ込まれたボールねじ６に固定されている。

７は支持部材であり、端面に支持棒８ａが突出して設けられている。８ｂはワークプレスの側面に設けられた支持棒、９は一端が支持棒８ａに他端が支持棒８ｂに係止された支持ばねである。

図４（ｂ）は支持ばね９の詳細を示す正面図である。この支持ばね９は所定の距離を隔てて配置された円柱状の一対のフック１０ａ，１０ｂと、この一対のフックの側面に形成されたネジに両端がねじ込まれた引っ張りばね１１から構成されている。

１２ａ，１２ｂは一対のフック１０ａ，１０ｂのそれぞれの一端に設けられた係止部材で、中央部に支持棒８ａ，８ｂ（図ａ参照）に係合する係止孔１３ａ，１３ｂが設けられている。

上記の構成において、モータ１が回転すると、その回転はプーリ２ａ，２ｂおよびベルト４を介して駆動ねじ３に伝達され、この駆動ねじ３の回転方向に対応して係合するボールネジ６とともにワークプレス５が上下に移動する。同時にこのワークプレス５と支持棒８ａ，８ｂに両端が係合して配置された支持ばね９も伸縮する。

ここで、支持ばね９は、例えばモータ１の電源がオフ時などモータトルクが無い状態ではワークプレス５が下降してしまう為、落下しないように支持機構として機能する。なお、支持ばね９の両端部をフック１０ａ，１０ｂにねじ込む構成は支持ばね９の端部に鍵状の金具（図示せず）をつけて固定するものに比較して鍵部の破損の恐れがないという効果がある。

なお、親子ばねを用いた装置に関する先行技術としては下記の特許文献が知られている。
特開平８−１０５４７９号公報 特開２００６−７７８８４号公報

ところで、支持ばね９として鉄系（ピアノ線／オイルテンパー線等）のばねを使用すれば、ストロークおよび荷重を満足出来るばねを設計することは比較的簡単である。
しかし、半導体関係の装置内で上記のＩＣハンドラを使用する場合は、錆は許されない。メッキ／塗装でさび止め対策をした場合、はがれたカスが落ちることも許されない為、使用する事が出来ない

従って、支持ばねの材質としては不錆金属（例えばＳＵＳ系）のばねで検討せざるを得ないが、荷重に重点を置くとばねの線径が太くなり、ロングストロークが難しい。逆に線径を細くすれば、巻き数が増えロングストロークでも十分に使えるようになるが、必要な荷重が出ない。
という問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
（1） 少しでも高荷重を支えることのできる材質と線径とする。
（2） 引っ張った時の荷重を可能な限り小さく設定する。
（3） 省スペース化を図る。
（4） ばねが切れた時、切れたばねが他のパーツに当たったり、傷つけたりすることを防止する。
ことが可能な親子ばねを提供することを目的としている。

このような課題を達成するための本発明の親子ばねの構成は、請求項１においては、
凸状に形成され小径部同士を所定の距離を隔てて対向して配置された一対のフックと、前記フックの小径部にコイル状の子ばねを係合し、前記フックの大径部にコイル状の親ばねを係合したことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１に記載の親子ばねにおいて、
前記対向して配置されたフックの小径部同士を所定の緩みを有して係合するワイヤーを具備したことを特徴とする。

請求項３においては、請求項２に記載の親子ばねにおいて、
前記緩みを有して小径部同士を係合するワイヤーは、前記フックの少なくとも一方に加重が加えられ親子ばねが伸びを生じると同時に伸張し、該ばねが破損しない程度の長さと強度を有するように形成されていることを特徴とする。

請求項４においては、請求項１乃至３のいずれかに記載の親子ばねにおいて、
前記子ばねに用いるコイルの線径は前記親ばねに用いるコイルの線径より小さな線径としたことを特徴とする。

請求項５においては、請求項１乃至４のいずれかに記載の親子ばねにおいて、
前記対向して配置されたフックの大径部と小径部にはネジが形成され、該ネジ部に前記親ばねと子ばねの両端がねじ込まれて係合されていることを特徴とする。

請求項６においては、請求項１乃至５のいずれかに記載の親子ばねにおいて、
前記親子ばねの材質として不錆金属を用いたことを特徴とする

以上説明したことから明らかなように本発明の請求項１，４によれば、次のような効果がある。
凸状に形成され小径部同士を所定の距離を隔てて対向して配置された一対のフックと、フックの小径部にコイル状の子ばねを係合し、フックの大径部にコイル状の親ばねを係合、子ばねに用いるコイルの線径は親ばねに用いるコイルの線径より小さな線径としたので、線径が細い２本のばねを組み合わせて、親子のばねにすることで、同じ自由長において巻き数を多くする事が出来、ロングストロークに対応が可能となる。
また、ばね定数を低く設定でき、省スペース化が可能となった。
更に、例えば半導体関係の装置内では雰囲気温度が高くなって１２５℃という環境になることがある。そのため為、へたりや特性が変化するという懸念があるが、２本のばねを使用しているので、マージンを大きくすることができる。

請求項２においては、対向して配置されたフックの小径部同士を所定の緩みを有して係合するワイヤーを備え、前記フックの少なくとも一方に加重が加えられ親子ばねが伸びを生じると同時に伸張し、該ばねが破損しない程度の長さと強度を有するように形成したので、
１本のばねが切れた時、残った１本のばねと共に切れたばねが暴れるのを防ぐ事が出来、２本のばねが切れたときのワークプレスの落下を防止することができる。

請求項５においては、対向して配置されたフックの大径部と小径部にネジを形成し、これらのネジ部に親ばねと子ばねの両端をねじ込んで固定しているので、鍵状の金具をつけて固定するものに比較して破損することがなく、寿命を延ばす事が出来る

請求項６においては、親子ばねの材質として不錆金属を用いたので、めっきや塗装を施すことがなく半導体装置内のごみやかすの発生を防止することができる。

図１は本発明の実施形態の一例を示すもので、親子ばね３０の正面図である。
図１において、図４の従来例と同一要素には同一符号を付している。
２０ａ，２０ｂは凸状に形成され小径部同士が所定の距離Ｌを隔てて対向して配置された一対のフックである。

２１は両端がフック２０ａ，２０ｂの小径部に形成されたネジ部にねじ込んで固定された子ばね、２２は両端がフック２０ａ，２０ｂの大径部に形成されたネジ部にねじ込んで固定された親ばねである。
ここで、子ばねに用いるコイルの線径は親ばねに用いるコイルの線径より小さな線径とされ、ばねの材質としては例えば不錆金属であるステンレス鋼を用いている。

なお、ここでは線径、外径の異なったばね２本をフック２０ａ，２０ｂに捻じ込む構造で有る為、片側のフックは、組立式フックとなっている。
即ち、上側のフックの２０ａは内側に段部２０ｃを有して中空状に形成された大径部２０ｄ（断面で示している）と、その中空に挿入される中フック２０ｅで構成されている。

中フック２０ｅは子ばね２１がねじ込まれる小径部２０ｆと段部２０ｃに係合する中径部２０ｇと、上端にネジ穴が形成された小径部２０ｈとで形成され、組立てた状態で凸状となるように形成されている。また、中フック２０ｅの上端のネジ穴には係止部材１２ａに形成されたネジ１４がねじ込まれて固定される。

図２はばねの材質をステンレス鋼ＳＵＳ３０４とし、従来のコイルばね一本の場合と、本発明の親子ばねにした場合のばね定数、取り付け時荷重、およびストローク時の荷重の比較を示す説明図である。

図２に示すように従来の線径Φ１．６ｍｍ／外径１３．６ｍｍの１本のばねを、線径Φ1．４ｍｍ／外径Φ１３．２ｍｍとΦ０．９ｍｍ／Φ８．６ｍｍの２本で構成された親子ばねを数値で比較すると、
ばね定数 ； ０．４７６ → ０．２４３＋０．１＝０．３４３
となりばね定数を低くできる。
取付時荷重； ２６．５ → １７．６＋７．８＝２６．４
となりほぼ同等である。
ストローク時の荷重； ７０．０ → ４３．０＋１８．７＝６１．７
となり低く抑える事ができる。

上述の比較のように線径が細い２本のばねを組み合わせて、親子のばねにすることで、同じ自由長において巻き数を多くすることができ、ロングストロークに対応が可能となり、寿命を延ばし、ばね定数を低く設定できる。また、省スペースが可能となり、１本のばねが切れた時、残った１本のばねが切れたばねが暴れるのを防ぐことが出来る。

また、モータやエアーシリンダを使用した上下運動で、スピードが要求される場合、上昇時の補助力として引っ張りばねとして使用できる。また、上下運動でストロークが長い場合でも親子ばねであれば荷重を低く抑えることが出来るので有効である。

図３は本発明の他の実施形態の一例を示すもので、親子ばね３０の正面図である。
図３において、図１に示す実施形態と異なるところは、対向して配置されたフックの小径部同士を所定の緩みを有して係合するワイヤーを具備した点である。
２３は対向して配置されたフック２０ａ，２０ｂの小径部同士を所定の緩みを有して係合する紐状のワイヤーである。

このワイヤーは、フックの一方または両方に引っ張り方向の加重が加えられ親子ばねが伸びを生じると同時に緩みの分だけ伸張し、親子ばねが破損しない程度の長さと強度（線径）を有するように形成されている。このワイヤー２３はばねが切れた際に、そのばねが暴れて他の部品等への損傷（二次災害）を防ぐという機能も有している。更に、ワイヤーの長さを適切に選択することによりばねの破損を防止することができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。ばねの材質はステンレス鋼ＳＵＳ３０４に限ることなく、例えばベリリウム銅線、りん青銅線、黄銅線、洋白線などでも良い。また、ばねの本数は２本に限ることなく４本，６本としても良い。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

本発明の親子ばねの要部正面図である。 本発明の親子ばねと従来の親子ばねを比較した説明図である。 本発明の他の実施例を示す要部正面図である。 従来の親子ばねを適用したＩＣハンドラの要部を示す正面図である。

符号の説明

１ モータ
２ プーリ
３ 駆動ネジ
４ ベルト
５ ワークプレス
６ ボールネジ
７ 支持部材
８ 支持棒
９ 支持ばね
１０、２０ フック
１１ 引張りばね
１２ 係止部材
１３ 係止孔
１４ ねじ
２１ 子ばね
２２ 親ばね
２３ ワイヤー
３０ 親子ばね

Claims (6)

1. 凸状に形成され小径部同士を所定の距離を隔てて対向して配置された一対のフックと、前記フックの小径部にコイル状の子ばねを係合し、前記フックの大径部にコイル状の親ばねを係合したことを特徴とする親子ばね。
2. 前記対向して配置されたフックの小径部同士を所定の緩みを有して係合するワイヤーを具備したことを特徴とする請求項１に記載の親子ばね。
3. 前記緩みを有して小径部同士を係合するワイヤーは、前記フックの少なくとも一方に加重が加えられ親子ばねが伸びを生じると同時に伸張し、該ばねが破損しない程度の長さと強度を有するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の親子ばね。
4. 前記子ばねに用いるコイルの線径は前記親ばねに用いるコイルの線径より小さな線径としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の親子ばね。
   に記載の親子ばね。
5. 前記対向して配置されたフックの大径部と小径部にはネジが形成され、該ネジ部に前記親ばねと子ばねの両端がねじ込まれて係合されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の親子ばね。
6. 前記親子ばねの材質として不錆金属を用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の親子ばね。

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