JP2019035743A - 磁性ワイヤ整列装置および磁性ワイヤ整列方法 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、磁性ワイヤを基板上のワイヤを整列させる所定の位置である基軸線上にひねり応力を残存させることなく整列配置することができる、磁性ワイヤ整列装置、および磁性ワイヤの整列方法を提供することを目的とする。
ワイヤボビン、ワイヤリール、ワイヤ張力負荷装置、および磁性ワイヤの所定位置からの位置ずれ防止のために前記磁性ワイヤを直接狭圧することなく保持するワイヤ保持部を備えたワイヤ供給装置部と、
ワイヤ引出しチャック、引出張り状態の前記磁性ワイヤの所定位置からの位置ずれ防止のために前記磁性ワイヤの中間位置を直接狭圧することなく保持するワイヤ中間保持部、前記磁性ワイヤを整列させるためのワイヤ整列用基板、該ワイヤ整列用基板を固定するための基板固定台、および前記磁性ワイヤを切断するワイヤ切断機を備えたワイヤ整列装置部と、
前記引出張り状態の前記磁性ワイヤの長手方向位置によって定められる基準線と前記ワイヤ整列用基板上に前記磁性ワイヤを整列させるための所定位置を示す基軸線との位置ずれ状態を検知する位置ずれ検出装置と、
前記磁性ワイヤを前記ワイヤ引出しチャックにより引出し、前記ワイヤ整列用基板上の基軸線上に配置し、その後切断する一連の工程を連続的に行うための、装置の各部位の動作を制御する制御装置部とを有し、
前記基板固定台は、前記引出張り状態の前記磁性ワイヤの前記基準線に、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線を位置ずれなく合わせることを可能にするための横送り、昇降、回転によって位置調整するための位置調整装置と、前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線上に、磁力により吸着させるための磁力発生装置とを備えていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置にある。
まず、第1に、極細の磁性ワイヤをワイヤ整列用基板上のあらかじめ定められた所定位置に整列するためには、磁性ワイヤをまず直線状に張った状態としてから整列する必要がある。しかし、磁気特性の低下を防止するために、この整列の際に余分な応力が負荷されないようにしなければならない。
(ワイヤ供給装置部)
本発明では、事前に磁性ワイヤが適切な条件で張力熱処理されており、熱処理後の磁性ワイヤがワイヤボビンに巻かれた状態で提供されることになる。しかし、前記の通り本発明で扱う磁性ワイヤは、極めて極細であり、人が軽く引っ張っただけで破断してしまうほどの扱いの難しいものである。
なお、ここで言うワイヤボビンとは、前工程で張力熱処理された磁性ワイヤが巻かれた筒状の部品のことであり、ワイヤリールとは、ワイヤをワイヤ整列用基板側に案内する役割をする回転可能な部品を言う。
ワイヤ引出しチャックについては、後述する。
本発明において、最も注意すべき点は、磁性ワイヤへの応力負荷による磁気特性低下を防止するために、いかに磁性ワイヤに応力を負荷させることなく、磁性ワイヤをワイヤ整列用基板上に効率良く整列させるかという点にある。従って、可能な限り磁性ワイヤに直接力が加わる場面を排除するよう工夫することが重要である。
また、磁性ワイヤ整列装置は、切断した後もワイヤ整列用基板の基軸線上に吸着したままとするために設けた磁力発生装置を有する。前記磁力発生装置は、複数の柱形状の磁石が、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線に対し、垂直な方向となるように隣接して配置されてなる複合磁石を、鉄ヨークに埋設した構造を有し、前記複数の柱形状の磁石は、交互にN極、S極に並ぶように配置されていることが好ましい(請求項3)。
前記磁性ワイヤを整列させる所定位置を示す前記基軸線は、前記ワイヤ整列用基板上に形成された溝の長手方向に沿った線、又は前記ワイヤ整列用基板上の1本の前記基軸線当たり少なくとも2箇所以上の位置に形成された複数のガイドを結んだ線によって示されることとすることができる(請求項8)。
基板固定台は、前記の通り直径が例えば10〜30μm程度の極細の引出し張り状態の磁性ワイヤからなる基準線にワイヤ整列用基板上の基軸線を正確に合わせる必要があることから、±1μm程度の精度で位置調整ができる移動機能をもたせた固定台とする必要がある。
さらに、本発明では、前記した基準線に、ワイヤ整列用基板上の基軸線を位置ずれなく合わせるために、位置ずれ検出装置を設けている。より具体的には、引出し張り状態の磁性ワイヤからなる基準線と、基板固定台に固定されたワイヤ整列用基板上の基軸線を、ワイヤ整列用基板に近接する位置に設置したマイクロスコープ等の拡大鏡にて観察して位置ずれを検出し、位置ずれがなくなる方向に、前記の基板固定台の移動機能を動作させて、基軸線が基準線と位置が合うようにするものである。
本発明では、量産可能とすることを前提とした磁性ワイヤ整列装置の提供を目的としている。従って、1本の磁性ワイヤを整列した後、すぐに切断して、再度磁性ワイヤを引出し、ワイヤ整列用基板上の次の所定の位置に続けて磁性ワイヤを整列させることができるようにする必要がある。そのため、本発明の磁性ワイヤ整列装置では、ワイヤ切断機を備えている。
すなわち、切断は、例えば固定刃と可動刃とからなる切断刃や、鋏み等の機械式による切断機や、レーザによる切断機等を用いることができる。なお、固定刃、可動刃による機械式切断機を設けた場合には、前記の通り固定刃の溝を利用して、磁性ワイヤが例えば水平方向等に移動しないよう保持することが可能なため、固定刃にワイヤ中間保持部の機能を兼ねる構造を採用することができる。
本発明では、磁性ワイヤに所定の応力(応力は前記のワイヤ張力負荷装置にて制御)が負荷された状態で、ワイヤ引出しチャックにより、直線状に引出した後、まずワイヤ保持部、ワイヤ中間保持部で位置ずれなく拘束された状態とすることにより、直線状に磁性ワイヤが張られた状態の基準線が明確となった状態とする。
本発明では、回転、昇降、横移動等の精度の高い移動機能を有する基板固定台を設けて、引出し張り状態の磁性ワイヤで定められる基準線に、ワイヤ整列用基板上の基軸線を位置ずれなく合わせられるようにしている。
前記磁性ワイヤに張力を負荷した状態で前記磁性ワイヤを前記ワイヤ引出しチャック、前記ワイヤ保持部及び前記ワイヤ中間保持部により、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線上からの移動を阻止された状態で保持すると共に、前記基板固定台の前記磁力発生装置の磁力により前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板上に吸着し、
前記ワイヤ整列用基板上に保持および吸着された前記磁性ワイヤを、前記磁性ワイヤの内部応力を前記磁性ワイヤの長手方向に一様にした状態で、前記ワイヤ切断機により切断し、
前記ワイヤ保持部、前記ワイヤ中間保持部と前記ワイヤ引出しチャックによって保持又は固定された状態から解放して前記磁性ワイヤを拘束のない状態に解放することにより、前記磁性ワイヤのひねり方向の応力のない状態の前記磁性ワイヤを、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線位置に前記磁力発生装置による磁力により仮止めして維持することを特徴とする磁性ワイヤの整列方法である(請求項13)。
磁性ワイヤをワイヤ整列用基板上の基軸線に整列させ、切断し、ワイヤ整列用基板に磁力で吸着したままの状態では、あくまでも仮固定の状態にすぎず、ワイヤ整列用基板への固定が完成されていないので、例えば、さらにワイヤ整列用基板の磁性ワイヤを整列させた周囲の適当な位置に樹脂を塗布し、固化させてワイヤを基板上に固定する。すなわち、前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板に仮止め維持した状態で、さらに前記ワイヤ整列用基板に樹脂を塗布し固化させて、前記磁性ワイヤをひねり応力のない状態で前記ワイヤ整列用基板に固定することができる(請求項14)。
実施例1である磁性ワイヤ整列装置1について、図1〜図18を用いて以下に説明する。
磁性ワイヤ整列装置1は、ワイヤ供給装置部10と、ワイヤ整列装置部20と、位置ずれ検出装置30と、制御装置部40とから構成されている。
ワイヤ供給装置部10は、ワイヤボビン11、ワイヤリール12、ワイヤ張力負荷装置13およびワイヤ保持部14とから構成されている。
ワイヤ保持部14は、後述するワイヤ切断機25よりも上流側に設けられたワイヤ50の位置ずれを防止するための保持部である。このワイヤ保持部14は、ワイヤ切断機25よりも上流側に位置し、ワイヤ50の上流側部分を保持する上流側保持部14Aと、ワイヤ50の下流側部分を保持する下流側保持部14Bとを備えている。
ワイヤ整列装置部20は、ワイヤ引出しチャック21、ワイヤ中間保持部22、ワイヤ整列用基板23(以下、基板23とも記す)、基板固定台24およびワイヤ切断機25(以下、切断機25とも記す)とから構成されている。
ワイヤ中間保持部22は、図1に示すように、後述するワイヤ切断機25と基板23との間に設置され、ワイヤ保持部14と同様に、ワイヤ整列用基板23に対してワイヤボビン11からワイヤ引出しチャック21により引出されたワイヤ50の位置ずれを防止するための保持部である。
図3〜図6に示すように、ワイヤ切断機25は、機械式のものであり、ワイヤ50の直径よりわずかに幅広い溝253、254が夫々形成された可動刃251と固定刃252とからなる構造となっている。可動刃251の端面と対向する固定刃252の端面とは面接触状に設置されている。ワイヤ切断機25は、固定刃252に対して可動刃251がワイヤ50の長手方向に対して直交する方向にスライドすることで各溝253、254に挿入されたワイヤ50を切断するように構成されている。
すなわち、図3(平面図)、図5(ワイヤ軸方向から視た図)が、ワイヤ固定時の図であり、図4、図6が、前記図3、図5に対応するワイヤ切断時の状態を説明する図である。
位置ずれ検出装置30は、図1に示すように、引出張り状態として直線状に張られた状態のワイヤ50で示される基準線上に基板23の溝231で規定される基軸線を一致させるために基板23の上方に設けられたマイクロスコープ31から構成されている。
制御装置部40は、ワイヤ50の引出し及びワイヤ50を引出した際のワイヤ保持部14の下流側保持部14B、ワイヤ中間保持部22及び切断機25等を支持した支持台28の位置調整、基板固定台24の調整位置への上昇とワイヤ50の磁力固定、切断、基板固定台24の下降および横方向への移動、ワイヤ張力負荷装置13による張力値の変更等を連続的に繰り返す一連の移動等の装置全体の制御が可能となるよう構成されている。
なお、基板23面上の基軸線位置を明確にする手段としては、図11、図12のように基板に溝を形成する方法以外に、図17、図18に示すように、基板23面上にフォトリソグラフィの技術によって、ワイヤ50整列時のガイドの役目を果たすポスト232を1つのMI素子の少なくとも2箇所以上の位置に形成しておくことによっても、対応できる。この場合、複数のガイドとなるポスト232の隙間の中心を結ぶ直線が基軸線となる。
以下、さらに詳細に説明する。
図20に示すように、MI素子60は、基板23と、基板23上に配設されたワイヤ50と、ワイヤ50の外周囲を周回する検出コイル61と、ワイヤ50及び検出コイル61を保持する絶縁樹脂体(図示略)と、基板23の平坦面上に形成されたワイヤ50用の電極62a及び検出コイル用の電極62bとからなる。本実施例1の磁性ワイヤ整列装置1は、このMI素子60の製造に適用されたものである。
磁力発生装置33が備える磁石331は、図13に示す形状のものを採用した。すなわち、具体的には、1つの磁石が長さ120mm、幅5mm、厚み3mmの薄型の直方体形状の磁石331を引出張り状態のワイヤ50の長手方向に対し、垂直となるように連続的に隣接して配置した。磁石331は、基板固定台24から基板を磁力発生装置とともにはずした後も電力供給の有無に関係なく磁力を維持できるようにするため、電力の不要な永久磁石を用いた。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の改変を行うことが可能である。
実施例2は、実施例1において、ひねり内部応力のない状態のまま磁性ワイヤを基板23上に整列し、その後固定することを可能にした方法に関するものである。前記した実施例1に示す磁性ワイヤ整列装置1により、ワイヤ50を応力フリーな状態で基板23上の基軸線上に磁石331の磁力で吸着した状態で維持できることを説明した。しかし、MI素子として製造するには、ワイヤ50を磁力による吸着という仮固定ではなく、基板23上に完全固定する必要がある。以下、その方法について説明する。
MI素子は、今後様々な仕様が登場することが予想され、本発明の磁性ワイヤ整列装置1を使い、様々な仕様のMI素子について、ワイヤ50の整列作業を行う必要が生じることが予想される。具体的には、同一素子内で同じ検出コイル内に複数のワイヤ50を平行に整列させたり、素子の小型化のために、より短いピッチ間隔でワイヤ50を整列させる必要が生じたりすることが考えられる。また、複数のワイヤ50を直列又は並列に接続し、それぞれのワイヤ50に検出コイルが巻かれた状態で1つのMI素子を構成するような場合も考えられる。
10:ワイヤ供給装置部
11:ワイヤボビン
12:ワイヤリール
13:ワイヤ張力負荷装置
14:ワイヤ保持部
15a,15b:1対のガイド部
151a:溝
151b:溝
16:シート状磁石
17:ガイド部
171:溝
18:キャップ部
20:ワイヤ整列装置部
21:ワイヤ引出しチャック
22:ワイヤ中間保持部
23:ワイヤ整列用基板
231:溝
232:ポスト
24:基板固定台
25:ワイヤ切断機
251:可動刃
252:固定刃
253:溝
254:溝
26:ガイド部
261:溝
27:シート状磁石
28:支持台
30:位置ずれ検出装置
31:マイクロスコープ
32:基板固定台送り装置
321:横送り機構
322:昇降機構
323:回転機構
33:磁力発生装置
331:磁石
332:N極着磁磁石
333:S極着磁磁石
334:鉄ヨーク
335:非磁性材料
34:固定治具
35:収容凹部
36:係合爪部
40:制御装置部
50:磁性ワイヤ
60:MI素子
61:検出コイル
611:検出コイルの下側パターン
62a,62b:電極
622:電極配線パターン
Claims (14)
- ワイヤボビン、ワイヤリール、ワイヤ張力負荷装置、および磁性ワイヤの所定位置からの位置ずれ防止のために前記磁性ワイヤを直接狭圧することなく保持するワイヤ保持部を備えたワイヤ供給装置部と、
ワイヤ引出しチャック、引出張り状態の前記磁性ワイヤの所定位置からの位置ずれ防止のために前記磁性ワイヤの中間位置を直接狭圧することなく保持するワイヤ中間保持部、前記磁性ワイヤを整列させるためのワイヤ整列用基板、該ワイヤ整列用基板を固定するための基板固定台、および前記磁性ワイヤを切断するワイヤ切断機を備えたワイヤ整列装置部と、
前記引出張り状態の前記磁性ワイヤの長手方向位置によって定められる基準線と前記ワイヤ整列用基板上に前記磁性ワイヤを整列させるための所定位置を示す基軸線との位置ずれ状態を検知する位置ずれ検出装置と、
前記磁性ワイヤを、前記ワイヤ引出しチャックにより引出し、前記ワイヤ整列用基板上の基軸線上に配置し、その後切断する一連の工程を連続的に行うための、装置の各部位の動作を制御する制御装置部とを有し、
前記基板固定台は、前記引出張り状態の前記磁性ワイヤの前記基準線に、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線を位置ずれなく合わせることを可能にするための横送り、昇降、回転によって位置調整するための位置調整装置と、前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線上に、磁力により吸着させるための磁力発生装置とを備えていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記ワイヤ整列用基板は、前記磁力発生装置と一体となった状態で前記基板固定台に脱着できるように構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1または請求項2に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記磁力発生装置は、複数の柱形状の磁石が、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線に対し、垂直な方向となるように隣接して配置されてなる複合磁石を、鉄ヨークに埋設した構造を有し、前記複数の柱形状の磁石は、交互にN極、S極に並ぶように配置されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記ワイヤ中間保持部は、前記磁性ワイヤを収容する溝が形成されたガイド部を備え、前記ワイヤ整列用基板の前記ワイヤ供給装置部側の端と前記ワイヤ切断機による切断位置との中間に位置する前記磁性ワイヤを位置ずれなく保持するように構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項4に記載の磁性ワイヤ整列装置において、前記ワイヤ中間保持部は、さらに前記磁性ワイヤを磁力によって吸着保持するための磁石を備えていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。
- 請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記ワイヤ保持部は、前記磁性ワイヤを収容する溝が形成されたガイド部を備え、前記ワイヤ切断機による切断位置よりも前記ワイヤ供給装置部側に位置する前記磁性ワイヤを位置ずれなく保持するよう構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項6に記載の磁性ワイヤ整列装置において、前記ワイヤ保持部は、さらに前記磁性ワイヤを磁力によって吸着保持するための磁石を備えていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。
- 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記磁性ワイヤを整列させる所定位置を示す前記基軸線は、前記ワイヤ整列用基板上に形成された溝の長手方向に沿った線、又は前記ワイヤ整列用基板上の1本の前記基軸線当たり少なくとも2箇所以上の位置に形成された複数のガイドを結んだ線によって示されることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記ワイヤ切断機は、刃を用いた機械式切断機、又はレーザを用いたレーザ切断機から構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記ワイヤ供給装置部は、複数本の前記磁性ワイヤを同時に供給でき、供給された複数本の前記磁性ワイヤを同時に、前記ワイヤ整列用基板上の対応する複数の前記基軸線の位置に整列することができるように構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記制御装置部は、前記磁性ワイヤを素子間の間隔ピッチと素子内の間隔ピッチの組み合わせからなるピッチ送りの組み合わせを制御するプログラムから構成されていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置において、
前記基板固定台は、前記基準線に対して前記基軸線の位置ずれを吸収するために、前記ワイヤ整列用基板を上昇させる際に振動可能な揺らし機構を備えていることを特徴とする磁性ワイヤ整列装置。 - 請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の磁性ワイヤ整列装置を使用して前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板上のワイヤ整列の所定位置である前記基軸線上に整列させる磁性ワイヤ整列方法であって、
前記磁性ワイヤに張力を負荷した状態で前記磁性ワイヤを前記ワイヤ引出しチャック、前記ワイヤ保持部及び前記ワイヤ中間保持部により、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線上からの移動を阻止された状態で保持すると共に、前記基板固定台の前記磁力発生装置の磁力により前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板上に吸着し、
前記ワイヤ整列用基板上に保持および吸着された前記磁性ワイヤを、前記磁性ワイヤの内部応力を前記磁性ワイヤの長手方向に一様にした状態で、前記ワイヤ切断機により切断し、
前記ワイヤ保持部、前記ワイヤ中間保持部と前記ワイヤ引出しチャックによって保持又は固定された状態から解放して前記磁性ワイヤを拘束のない状態に解放することにより、前記磁性ワイヤのひねり方向の応力のない状態の前記磁性ワイヤを、前記ワイヤ整列用基板上の前記基軸線位置に前記磁力発生装置による磁力により仮止めして維持することを特徴とする磁性ワイヤの整列方法。 - 請求項13の磁性ワイヤの整列方法において、
前記磁性ワイヤを前記ワイヤ整列用基板に仮止め維持した状態で、さらに前記ワイヤ整列用基板に樹脂を塗布し固化させて、前記磁性ワイヤをひねり応力のない状態で前記ワイヤ整列用基板に固定することを特徴とする磁性ワイヤの整列方法。
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