JP3702548B2 - ガイドプーリ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属細線の製造工程における金線の搬送に好適のガイドプーリに関し、より詳細には、耐久性に優れ、小型，軽量且つ着脱が容易なガイドプーリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子のチップ電極と外部リードとを接続するために用いられる半導体素子ボンディング用の金細線は、例えば、先ず、太線の素材を単釜伸線機を用いて細径化し、次に、連続伸線機を用いて２０〜４０ミクロンの太さに仕上げ、更に、連続焼鈍機によって歪みを除去した後、巻き取り機で５００〜２０００ｍ／スプールに巻き取る等の工程を経て製造される。
【０００３】
金細線の製造工程で用いる連続伸線機は、例えば、図４乃至図５に示す如く線材８を順に細径となるように円形状の孔が形成されたダイス１０，１３等に挿通せしめ、駆動キャプスタン１１等に巻回し、これを繰り返した後にボビン１４に巻回させるようになされており、線材８がボビン１４に巻回されるまでの間に複数のダイス１０，１３に挿通せしめられるようにして次第に細径化せしめるようになっている。このような伸線機には、搬送せしめられる線材８を所望の方向へ案内するためのガイドプーリ６が備えられており、ガイドプーリは、一般に、ボールベアリング等の軸受の周囲にプーリ本体を取り付けてなり、搬送される線材がプーリの外周に設けられた案内溝に摩擦接触したときにプーリに取り付けられた軸受が線材の搬送方向に沿うように回転して所望の方向へ線材を案内せしめるようになっている。
【０００４】
尚、線材となるべき金線には、石鹸や植物油等の潤滑剤を付着させておき各製造工程における機械と金線との摩擦を抑えるようになされており、連続伸線機以降の工程においては、金線が細くなるに従って金線表面の潤滑剤付着量が極少量になる。
【０００５】
ところで、連続伸線工程において金線は一般に数百ｍ／分等の速度で搬送されるため金線を案内するガイドプーリは高速で回転せしめられる。このとき軸受に取り付けたプーリ本体に遊びがあると、ガイドプーリの回転にガタつきが生じて案内されるべき金線が跳ねたり或いはプーリ本体から外れたりして傷つく虞れがあるので、金線を円滑に案内するためには、プーリ本体を軸受に遊びのないように固定する必要がある。
【０００６】
プーリ本体を耐摩耗性に優れたセラミックあるいは鋼系、合金系の材料で製造した場合、プーリ本体を弾性変形させながら軸受に固着することが難しい。
そこで、図２に示す如く、プーリ本体１を軸受２に一側方より取り付けた後に、金属製の押さえ板４，５をプーリ本体と軸受とで構成される溝に嵌め込み、プーリ本体１及び軸受２を両側から押さえ付けてプーリ本体１を軸受２に固定するようにしたガイドプーリがある。
しかし、押さえ板等を設けると、その分、スペースが取られ、また、プーリ本体の外径を押さえ板の径より小さくすることが困難であるため、プーリ本体の外径を小型化することが困難になると共に、金属性の押さえ板の重量が掛かるため、ガイドプーリ全体の小型，軽量化に支障を来たしていた。ボンディング用金線のように、極細で軟らかい線は、高速で搬送されるので、高速回転可能なプーリが求められるが、重量が大きいとその分、転がり摩擦が大きくなり高速回転に支障を来たし、高速搬送される金線をガイドするのが困難となる。
【０００７】
そこで、図３に示す如くプーリ本体１をセラミック，鋼系，合金系等の材料に比べて軟質材料であるテフロン等の合成樹脂で製造し、これを軸受２の外周に嵌め込むようにしたガイドプーリがある。
本ガイドプーリによれば、プーリ本体の内周面を弾性変形させることにより軸受に嵌着させてプーリ本体を軸受に固定可能となるので、押さえ板が不要となり、その分ガイドプーリ全体を小型，軽量化することができ、その結果、転がり摩擦を小さくすることができ、より高速回転に適合可能となり、また、連続伸線機以降の工程で潤滑剤付着量が極小量になった金線がプーリ上をスリップしたとしても、金線との接触部分が軟質材料で出来ているので金線に損傷を与える虞れが少ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、テフロン等の合成樹脂は、プーリ本体の案内溝を形成するための切削加工の際に傷が付き易い。また、このような軟質材料からなるプーリ本体は摩耗の度合いが大きいため、プーリ本体の案内溝が搬送される金線との摩擦接触により深く浸食されて切込みが形成され易く、更に、金線との摩擦により削られたプーリ本体の粉粒に潤滑剤が付着することによって、プーリ本体の案内溝に汚れが生じその汚れが金線に付着等するため、摩耗度の進んだプーリ本体をそのまま使用すると金線に傷を付けてしまうことがあった。
この為、金線の製造工程において、プーリ本体の摩耗度のチェック，プーリ本体の付着物の洗浄，摩耗度の進んだプーリ本体の交換等の保守に多大の労力を要し、その間は伸線作業を中断させなければならないので、金線の生産性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、且つ小型，軽量化及び着脱が容易であり、しかも、搬送される金線に損傷を与えることなく円滑に案内できるガイドプーリを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガイドプーリは、軸受と、前記軸受に嵌装可能に形成された耐磨耗性材料からなるプーリ本体と、前記軸受と前記プーリ本体との間に取り外し可能に介装されて前記軸受と前記プーリ本体を固定し得る軟質材料からなるリングとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態につき図示説明する。
図１は本発明によるガイドプーリの一実施形態を示す断面図である。
プーリ本体１は、耐摩耗性のセラミック，鋼系，合金系の材料からなる環状部材であり、その外周部には搬送される線材と接触して所定方向へ案内する案内溝１ａが形成されている。軸受２は、例えば、ボールベアリング等の高速回転が可能な軸受であって、その外径は、プーリ本体１の内径より小さく、プーリ本体１の内側に遊嵌可能な大きさに形成されている。また、プーリ本体１と軸受２との間には、例えば、テフロン等の合成樹脂等の軟質の材料で形成されたリング３が取り外し可能に介装されている。リング３は、プーリ本体１の取り付けに際し弾性変形することにより、プーリ本体１と軸受２との隙間を埋めて両者を固定し得るようになっている。
【００１２】
本実施形態によれば、プーリ本体１と軸受２との間に軟質のリング３を介装したため、軸受２にリング３を介してプーリ本体１を装着すると、軟質のリング３が弾性変形してプーリ本体１の内周面と軸受２の外周面を押圧するようにして密着し、プーリ本体１は軸受２に固定される。そのため、プーリ本体１を軸受２に固定すべき押さえ板が不要となり、プーリ本体１の外径を短くすることができる等ガイドプーリ全体を小型、軽量化することができ、その結果、高速で搬送せしめられる細線をより確実に案内することが可能になる。
他方、プーリ本体１は耐摩耗性の材料で出来ているので、線材がプーリ本体１のガイド溝１ａの底部や側壁に摩擦接触したとしてもプーリの摩耗が少ない。
また、軟質のリング３は、プーリ本体１の着脱に際し弾性変形するので、プーリ本体１の軸受２への着脱が容易になる。
【００１３】
【実施例】
ジルコニアからなるプーリ本体１をテフロンからなるリング３を介してボールベアリング等の軸受２に固定した図１に示す如き本実施形態のガイドプーリと、図３に示す如きボールベアリング等の軸受２にテフロンからなるプーリ本体１を嵌着してなる従来型のガイドプーリを、それぞれ、図４に示す如き極細伸線用伸線装置のガイドプーリ６の箇所に設置して極細伸線用伸線装置を稼働させ、プーリ本体１に摩耗が生じて交換を要するまでの時間を測定し比較した。
極細伸線用伸線装置は、母線ボビン７から繰り出された金線８をスネールガイド９に挿通させ、ダイス１０に挿通させながら駆動キャプスタン１１、案内キャプスタン１２に巻回させ、更に上がりダイス１３に挿通後ガイドプーリ６を経て上がりボビン１４に巻回させるようになっている。金線８は、駆動キャプスタン１１，案内キャプスタン１２の回転駆動により走行せしめられ、駆動キャプスタン１１，案内キャプスタン１２の間に設けられたダイス１０を挿通するに従って順次細径化するようになっている。金線８の母線の直径は４０ミクロン、最終径は３０ミクロンとし、最終伸線速度を２００ｍ／分で伸線した。その結果、従来型のガイドプーリは２００時間で摩耗による欠陥が見られたが、本実施形態のガイドプーリは１０００時間を越えても何等異常が認められなかった。また、本実施形態のガイドプーリを用いて得られた金線の表面は極めて平滑で、従来の摩耗されていない状態のガイドプーリを介して得られた金線と何等遜色のないものであった。
【００１４】
なお、上記実施形態では、テフロン等のフッ素樹脂を材料としたリングを用いたが、軟質材料であれば、他の弾性体等、材料の如何を問わない。但し、テフロンのように汚れ，熱，薬品に対して耐久性の強い材料が好ましい。
また、軸受は、ボールベアリングに限定されるものではなく、高速回転が可能であれば形式の如何を問わない。
【００１５】
【発明の効果】
以上、本発明のガイドプーリによれば、プーリ本体と軸受との間に軟質のリングを取り外し可能に挟むようにしてプーリ本体を軸受に固定可能にしたので、従来のようにプーリ本体を固定すべき押さえ板が不要となり、プーリ本体の外形を短くすることができて、ガイドプーリ全体を小型、軽量化することができると共にガイドプーリ本体の軸受への着脱が容易となる。
【００１６】
また、プーリ本体を耐摩耗性の材料からなるようにしたので、金線と接触する案内溝の摩耗が少なくなり、プーリ本体の寿命を延ばすことができ、従来のガイドプーリのように頻繁に交換する必要がなくなり、その分、生産性を向上させることができると共にコストを低減させることができる。
また、プーリ本体の案内溝が深く摩耗されず、プーリ本体から粉粒物が削出されて金線に付着等することが殆どないので、搬送される金線を傷める虞れも少ない。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガイドプーリの一実施形態を示す断面図である。
【図２】ガイドプーリの一従来例の断面図である。
【図３】ガイドプーリの他の従来例の断面図である。
【図４】連続伸線機（極細伸線用伸線装置）の正面概略図である。
【図５】連続伸線機（極細伸線用伸線装置）の平面概略図である。
【符号の説明】
１ プーリ本体
１ａ 案内溝
２ 軸受
３ リング
４，５ 押さえ板
６ ガイドプーリ
７ 母線ボビン
８ 金線
９ スネールガイド
１０ ダイス
１１ 駆動キャプスタン
１２ 案内キャプスタン
１３ 上がりダイス
１４ 上がりボビン
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属細線の製造工程における金線の搬送に好適のガイドプーリに関し、より詳細には、耐久性に優れ、小型，軽量且つ着脱が容易なガイドプーリに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子のチップ電極と外部リードとを接続するために用いられる半導体素子ボンディング用の金細線は、例えば、先ず、太線の素材を単釜伸線機を用いて細径化し、次に、連続伸線機を用いて２０〜４０ミクロンの太さに仕上げ、更に、連続焼鈍機によって歪みを除去した後、巻き取り機で５００〜２０００ｍ／スプールに巻き取る等の工程を経て製造される。
【０００３】
金細線の製造工程で用いる連続伸線機は、例えば、図４乃至図５に示す如く線材８を順に細径となるように円形状の孔が形成されたダイス１０，１３等に挿通せしめ、駆動キャプスタン１１等に巻回し、これを繰り返した後にボビン１４に巻回させるようになされており、線材８がボビン１４に巻回されるまでの間に複数のダイス１０，１３に挿通せしめられるようにして次第に細径化せしめるようになっている。このような伸線機には、搬送せしめられる線材８を所望の方向へ案内するためのガイドプーリ６が備えられており、ガイドプーリは、一般に、ボールベアリング等の軸受の周囲にプーリ本体を取り付けてなり、搬送される線材がプーリの外周に設けられた案内溝に摩擦接触したときにプーリに取り付けられた軸受が線材の搬送方向に沿うように回転して所望の方向へ線材を案内せしめるようになっている。
【０００４】
尚、線材となるべき金線には、石鹸や植物油等の潤滑剤を付着させておき各製造工程における機械と金線との摩擦を抑えるようになされており、連続伸線機以降の工程においては、金線が細くなるに従って金線表面の潤滑剤付着量が極少量になる。
【０００５】
ところで、連続伸線工程において金線は一般に数百ｍ／分等の速度で搬送されるため金線を案内するガイドプーリは高速で回転せしめられる。このとき軸受に取り付けたプーリ本体に遊びがあると、ガイドプーリの回転にガタつきが生じて案内されるべき金線が跳ねたり或いはプーリ本体から外れたりして傷つく虞れがあるので、金線を円滑に案内するためには、プーリ本体を軸受に遊びのないように固定する必要がある。
【０００６】
プーリ本体を耐摩耗性に優れたセラミックあるいは鋼系、合金系の材料で製造した場合、プーリ本体を弾性変形させながら軸受に固着することが難しい。
そこで、図２に示す如く、プーリ本体１を軸受２に一側方より取り付けた後に、金属製の押さえ板４，５をプーリ本体と軸受とで構成される溝に嵌め込み、プーリ本体１及び軸受２を両側から押さえ付けてプーリ本体１を軸受２に固定するようにしたガイドプーリがある。
しかし、押さえ板等を設けると、その分、スペースが取られ、また、プーリ本体の外径を押さえ板の径より小さくすることが困難であるため、プーリ本体の外径を小型化することが困難になると共に、金属性の押さえ板の重量が掛かるため、ガイドプーリ全体の小型，軽量化に支障を来たしていた。ボンディング用金線のように、極細で軟らかい線は、高速で搬送されるので、高速回転可能なプーリが求められるが、重量が大きいとその分、転がり摩擦が大きくなり高速回転に支障を来たし、高速搬送される金線をガイドするのが困難となる。
【０００７】
そこで、図３に示す如くプーリ本体１をセラミック，鋼系，合金系等の材料に比べて軟質材料であるテフロン等の合成樹脂で製造し、これを軸受２の外周に嵌め込むようにしたガイドプーリがある。
本ガイドプーリによれば、プーリ本体の内周面を弾性変形させることにより軸受に嵌着させてプーリ本体を軸受に固定可能となるので、押さえ板が不要となり、その分ガイドプーリ全体を小型，軽量化することができ、その結果、転がり摩擦を小さくすることができ、より高速回転に適合可能となり、また、連続伸線機以降の工程で潤滑剤付着量が極小量になった金線がプーリ上をスリップしたとしても、金線との接触部分が軟質材料で出来ているので金線に損傷を与える虞れが少ない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、テフロン等の合成樹脂は、プーリ本体の案内溝を形成するための切削加工の際に傷が付き易い。また、このような軟質材料からなるプーリ本体は摩耗の度合いが大きいため、プーリ本体の案内溝が搬送される金線との摩擦接触により深く浸食されて切込みが形成され易く、更に、金線との摩擦により削られたプーリ本体の粉粒に潤滑剤が付着することによって、プーリ本体の案内溝に汚れが生じその汚れが金線に付着等するため、摩耗度の進んだプーリ本体をそのまま使用すると金線に傷を付けてしまうことがあった。
この為、金線の製造工程において、プーリ本体の摩耗度のチェック，プーリ本体の付着物の洗浄，摩耗度の進んだプーリ本体の交換等の保守に多大の労力を要し、その間は伸線作業を中断させなければならないので、金線の生産性が低下してしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、且つ小型，軽量化及び着脱が容易であり、しかも、搬送される金線に損傷を与えることなく円滑に案内できるガイドプーリを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガイドプーリは、軸受と、前記軸受に嵌装可能に形成された耐磨耗性材料からなるプーリ本体と、前記軸受と前記プーリ本体との間に取り外し可能に介装されて前記軸受と前記プーリ本体を固定し得る軟質材料からなるリングとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態につき図示説明する。
図１は本発明によるガイドプーリの一実施形態を示す断面図である。
プーリ本体１は、耐摩耗性のセラミック，鋼系，合金系の材料からなる環状部材であり、その外周部には搬送される線材と接触して所定方向へ案内する案内溝１ａが形成されている。軸受２は、例えば、ボールベアリング等の高速回転が可能な軸受であって、その外径は、プーリ本体１の内径より小さく、プーリ本体１の内側に遊嵌可能な大きさに形成されている。また、プーリ本体１と軸受２との間には、例えば、テフロン等の合成樹脂等の軟質の材料で形成されたリング３が取り外し可能に介装されている。リング３は、プーリ本体１の取り付けに際し弾性変形することにより、プーリ本体１と軸受２との隙間を埋めて両者を固定し得るようになっている。
【００１２】
本実施形態によれば、プーリ本体１と軸受２との間に軟質のリング３を介装したため、軸受２にリング３を介してプーリ本体１を装着すると、軟質のリング３が弾性変形してプーリ本体１の内周面と軸受２の外周面を押圧するようにして密着し、プーリ本体１は軸受２に固定される。そのため、プーリ本体１を軸受２に固定すべき押さえ板が不要となり、プーリ本体１の外径を短くすることができる等ガイドプーリ全体を小型、軽量化することができ、その結果、高速で搬送せしめられる細線をより確実に案内することが可能になる。
他方、プーリ本体１は耐摩耗性の材料で出来ているので、線材がプーリ本体１のガイド溝１ａの底部や側壁に摩擦接触したとしてもプーリの摩耗が少ない。
また、軟質のリング３は、プーリ本体１の着脱に際し弾性変形するので、プーリ本体１の軸受２への着脱が容易になる。
【００１３】
【実施例】
ジルコニアからなるプーリ本体１をテフロンからなるリング３を介してボールベアリング等の軸受２に固定した図１に示す如き本実施形態のガイドプーリと、図３に示す如きボールベアリング等の軸受２にテフロンからなるプーリ本体１を嵌着してなる従来型のガイドプーリを、それぞれ、図４に示す如き極細伸線用伸線装置のガイドプーリ６の箇所に設置して極細伸線用伸線装置を稼働させ、プーリ本体１に摩耗が生じて交換を要するまでの時間を測定し比較した。
極細伸線用伸線装置は、母線ボビン７から繰り出された金線８をスネールガイド９に挿通させ、ダイス１０に挿通させながら駆動キャプスタン１１、案内キャプスタン１２に巻回させ、更に上がりダイス１３に挿通後ガイドプーリ６を経て上がりボビン１４に巻回させるようになっている。金線８は、駆動キャプスタン１１，案内キャプスタン１２の回転駆動により走行せしめられ、駆動キャプスタン１１，案内キャプスタン１２の間に設けられたダイス１０を挿通するに従って順次細径化するようになっている。金線８の母線の直径は４０ミクロン、最終径は３０ミクロンとし、最終伸線速度を２００ｍ／分で伸線した。その結果、従来型のガイドプーリは２００時間で摩耗による欠陥が見られたが、本実施形態のガイドプーリは１０００時間を越えても何等異常が認められなかった。また、本実施形態のガイドプーリを用いて得られた金線の表面は極めて平滑で、従来の摩耗されていない状態のガイドプーリを介して得られた金線と何等遜色のないものであった。
【００１４】
なお、上記実施形態では、テフロン等のフッ素樹脂を材料としたリングを用いたが、軟質材料であれば、他の弾性体等、材料の如何を問わない。但し、テフロンのように汚れ，熱，薬品に対して耐久性の強い材料が好ましい。
また、軸受は、ボールベアリングに限定されるものではなく、高速回転が可能であれば形式の如何を問わない。
【００１５】
【発明の効果】
以上、本発明のガイドプーリによれば、プーリ本体と軸受との間に軟質のリングを取り外し可能に挟むようにしてプーリ本体を軸受に固定可能にしたので、従来のようにプーリ本体を固定すべき押さえ板が不要となり、プーリ本体の外形を短くすることができて、ガイドプーリ全体を小型、軽量化することができると共にガイドプーリ本体の軸受への着脱が容易となる。
【００１６】
また、プーリ本体を耐摩耗性の材料からなるようにしたので、金線と接触する案内溝の摩耗が少なくなり、プーリ本体の寿命を延ばすことができ、従来のガイドプーリのように頻繁に交換する必要がなくなり、その分、生産性を向上させることができると共にコストを低減させることができる。
また、プーリ本体の案内溝が深く摩耗されず、プーリ本体から粉粒物が削出されて金線に付着等することが殆どないので、搬送される金線を傷める虞れも少ない。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガイドプーリの一実施形態を示す断面図である。
【図２】ガイドプーリの一従来例の断面図である。
【図３】ガイドプーリの他の従来例の断面図である。
【図４】連続伸線機（極細伸線用伸線装置）の正面概略図である。
【図５】連続伸線機（極細伸線用伸線装置）の平面概略図である。
【符号の説明】
１ プーリ本体
１ａ 案内溝
２ 軸受
３ リング
４，５ 押さえ板
６ ガイドプーリ
７ 母線ボビン
８ 金線
９ スネールガイド
１０ ダイス
１１ 駆動キャプスタン
１２ 案内キャプスタン
１３ 上がりダイス
１４ 上がりボビン
Claims (1)
- 軸受と、前記軸受に嵌装可能に形成された耐磨耗性材料からなるプーリ本体と、前記軸受と前記プーリ本体との間に取り外し可能に介装されて前記軸受と前記プーリ本体を固定し得る軟質材料からなるリングとを備えたことを特徴とするガイドプーリ。
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