JPH06293471A - 極細線の張力測定装置 - Google Patents

極細線の張力測定装置

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JPH06293471A
JPH06293471A JP21028691A JP21028691A JPH06293471A JP H06293471 A JPH06293471 A JP H06293471A JP 21028691 A JP21028691 A JP 21028691A JP 21028691 A JP21028691 A JP 21028691A JP H06293471 A JPH06293471 A JP H06293471A
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武夫 井出
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文男 佐藤
Satoshi Akutsu
智 阿久津
Jiyun Shiotsubo
純 塩坪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定誤差が生じにくい構成を持ち、また校正
を容易に行える張力測定装置を提供する。 【構成】 一端に極細線を案内するプーリを持ちかつ他
端に初期位置を保持するための緩衝ばねを持つレバーを
回転可能に支持する。緩衝ばねの他端は弾性体の一端に
取付けらており、極細線に張力がかかると、レバー及び
緩衝ばねを介して弾性体が歪み、この歪量を歪ゲージ又
は他の測定手段で測定する。また、校正位置と退避位置
との間に移動可能な校正用プーリを備え、この校正用プ
ーリと所定の重量の分銅により、張力に対応するように
測定手段の目盛を校正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ICやトランジスタの
ボンディングに使用される金、銅、アルミニウムなどの
極細線の製造の際に極細線にかけられる微小張力を測定
する極細線の張力測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ICやトランジスタのボンディングに使
用される極細線は、ドローイング、洗浄、アニーリン
グ、巻替え等の処理工程において、一定の微小張力をか
けながら処理することが各工程で共通の重要な要素の1
つとなっている。このため、極細線にかけられる張力を
常時測定して監視する必要がある。
【0003】極細線の処理工程において極細線にかけら
れる張力を測定する張力測定装置の従来例には次のよう
なものがある。1つの従来例では、図4に示すように、
ポテンショメータ21の軸に軸受けを取付け、この軸受
けで動作拡大レバー25を回転可能に支持し、レバー2
5の一端には極細線を案内するプーリ24を取付け、ま
たレバー25の他端にはコイルばねを取付けている。そ
して巻取り時の極細線の張力とコイルばね22をバラン
スさせたプーリ24の位置に目盛23を入れておき、ポ
テンショメータ21で発生する電圧(張力に対応する)
に基づいて極細線を一定の線速度で運転する巻取りスプ
ール用モータ(図示せず)に対して繰出しスプール用モ
ータの回転を制御してプーリ24を所定の張力に相当す
る目盛の位置に合わせるように制御している。
【0004】他の従来例では、図5に示すように、トル
クモータ33の軸に軸受けを取付け、この軸受けで動作
拡大レバー39を回転可能に支持し、レバー39の一端
には極細線を案内するプーリ28を取付け、またレバー
39の他端にはコイルばね37を取付けている。トルク
モータ33は電流発生器31で発生された電流により駆
動され、電流に比例したトルク、即ち軸受けに支持され
たレバー39を回転させる力をを発生させる。なお、参
照番号32は電流値を監視するための電流計を示す。ま
たトルクモータの軸にはポテンショメータ34の軸が取
付けられている。このため、トルクモータ33が駆動さ
れると、トルクモータ33の回転角(即ち、極細線にか
けられる張力)がポテンショメータ34によって検出さ
れ、この検出された張力に対応する張力信号が繰出しス
プール用モータ(図示せず)の制御器36に供給され
て、繰出しスプール用モータを制御する。なお、参照番
号35はポテンショメータ34を構成する可変抵抗(図
示せず)の値を電圧に変換する抵抗電圧変換器を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
従来例では、ポテンショメータのブラシによる摩擦の影
響で精密な測定値を得ることが困難であり、また目盛を
作業者が読みとるので正確な読取りも困難である欠点が
あった。なお、読取りの感度を上げるためには動作拡大
レバーのてこ比を大きくしなければならず、てこ比を大
きくすると、レバーの取付けスペースが大きくなり過ぎ
て装置全体をコンパクトに構成できないという問題があ
る。
【0006】また、後者の従来例では、やはりポテンシ
ョメータを使用しているので、前述の従来例と同様なポ
テンショメータに起因する欠点があり、さらに、トルク
モータに与える電流を読み取る電流計によって読み取っ
た値は、張力を直接指示するものではないので、表やグ
ラフを用いて張力に換算する厄介な換算作業が必要であ
るという欠点があった。
【0007】さらに、前述のいずれの従来例でも、例え
ばポテンショメータに印加する電源電圧の変動、レバー
の左右の部分に生じるモーメントの違い等の種々の理由
により、ポテンショメータに基づいて検出される張力の
値と実際の張力との間にずれが生じたとき、測定系の目
盛を校正することが困難であった。
【0008】したがって、本発明の目的は、精密に測定
できかつ測定誤差が生じ難く構成した極細線の張力測定
装置を提供することにある。
【0009】また、本発明の目的は、容易に校正できる
手段を持った極細線の張力測定装置を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、極細線の張力測定装置において、一端
に極細線を案内するガイド手段を持ちかつ他端に初期位
置を保持するための保持手段を持つ回転可能に支持した
レバーと、極細線にかかる張力を測定するために該保持
手段に関連して設けられた張力測定手段とを有すること
を特徴とする極細線の張力測定装置を採用するものであ
る。
【0011】なお、この極細線の張力測定装置は、前記
保持手段が緩衝ばねから成り、該緩衝ばねは一端が前記
レバーの一端に取付けられており、前記張力測定手段が
前記緩衝ばねの他端に一端が取付けられた弾性体と、該
弾性体の歪を検出する歪検出手段とを有することが好ま
しく、そして、前記歪検出手段が前記弾性体に貼着した
歪ゲージ又は前記弾性体が緩衝ばねに取付けらた端部の
変位を検出する変位検出手段から成ることが好ましい。
【0012】また、この張力測定装置は、極細線の張力
に対して張力測定手段の目盛を校正するための校正手段
をさらに有することが好ましく、そして、前記校正手段
が極細線の先端を巻付けるように案内する校正位置と通
常の運転時には極細線と接触しないように退避させる退
避位置との間で移動可能な校正用プーリと、極細線に所
定の張力をかけるために極細線の先端に吊り下げられる
所定の重量の分銅とから成ることが好ましい。さらに、
この極細線の張力測定装置は、前記レバーは前記他端側
にバランスウエイトを取付けてレバーの軸受けの両側の
レバーのモーメントを平衡させることが好ましい。
【0013】
【実施例】次に、図面を参照して、本発明の好ましい実
施例を説明する。図1は本発明の好ましい実施例の全体
を示す正面図である。図1において、レバー2が軸受け
3に回転可能に支持されており、レバー2の一端には張
力伝達用プーリ1が取付けられており、レバー2の他端
には緩衝ばね5の一端が取付けられている。また、レバ
ー2の緩衝ばね5が取付けられている側にはバランスウ
エイト4が取付けられている。
【0014】バランスウエイト4のレバー2への取付け
は、プーリ1及びバランスウエイト4をレバー2に取付
けた状態での全重量の重心が軸受け3の支点と一致する
ように、バランスウエイト4をレバー2の適切な位置に
固定することによって行う。このように取付けると、緩
衝ばね5をレバー2の先端から外した状態では、レバー
2は任意の回転位置で停止するようになり、レバー2の
回転角によって軸受けの上下の不釣り合いに起因するモ
ーメントの差によっては極細線に張力がかからなくな
り、構成上から生じる誤差を防止できる。
【0015】緩衝ばね5の他端は弾性体6の一端に固定
されており、弾性体6の他端は固定ブロック9に固定さ
れている。また、弾性体6には歪ゲージ7が貼着されて
おり、また歪ゲージ7は歪変換表示器8に接続されてお
り、歪ゲージ7で検出される歪量(極細線にかかる張力
に対応する)がこの歪変換表示器8に表示される。な
お、歪量を単に表示させるものではなく、歪量に対応す
る張力信号を発生して、例えば、繰出しスプール用モー
タ(図示せず)を使用する等の場合に、その繰出しスプ
ール用モータを制御するのに用いてもよい。
【0016】なお、この緩衝ばね5の主要な機能は、レ
バーの回転を弾性体に単に伝達するためのものであり、
前述の従来例のコイルばねようにレバーを回転させよう
とする力に抗して釣り合せるものではない点に留意すべ
きである。
【0017】本発明の実施例はさらに校正のために校正
用プーリ11及び分銅12を備えている。校正用プーリ
11は、極細線の先端に所定の重量の分銅12を吊る下
げて校正するための校正位置(点線で示す)と校正後の
通常の運転時に極細線の邪魔とならないような退避位置
(実線で示す)との間で移動できるようになっている。
校正は、校正用プーリ11を校正位置に移動し、分銅1
2を極細線の先端に吊り下げて、この分銅12によって
極細線にかかる張力(即ち、弾性体の歪量)に対応する
ように歪変換表示器8の目盛を合わせることによって行
う。
【0018】次に、図2を参照して、極細線にかかる張
力と弾性体の歪量の関係を求める式を説明する。図2に
おいて、Tは張力、L1 、L2 はレバーの両側の長さ、
1、X2 は張力が零のときの緩衝ばねの伸ばされてい
ない初期の長さ及び張力がかかったときの緩衝ばねの伸
ばされた長さ、αは緩衝ばねが伸ばされないときと伸ば
されたときの緩衝ばねのなす角度、θはレバーに張力が
かけられていないときと張力がかけられたときのレバー
のなす角度をそれぞれ示す。このときの弾性体の歪量を
εとすると、以下の2つの式が成り立つ。
【0019】 TL2 cosθ=K1 (X2 cosα−X1 )×L1 cosθ (1) ε=K2 (X2 cosα−X1 ) (2) ここで、cosθ≒1、cosα≒1となるように設定
すると、式1及び式2からε≒K3 TL2 と表される。
即ち、張力と歪量の関係はほぼ直線的な比例関係にある
とみなすことができる。なお、図2のδは弾性体の歪に
より生じる弾性体の先端の変位を示す。この変位δは、
弾性体の長さをL、厚みをh、幅をb、従弾性係数をE
とし、張力をTとすると、次式(3)が成り立つ。
【0020】 δ=4L3 /bh3 E×T=K4 T (3)
【0021】即ち、変位δは張力に比例する。
【0022】次に、図3を参照して、弾性体の歪量を検
出する他の実施例を説明する。なお、図3の実施例で
は、弾性体の歪量を直接求めるものではなく、歪量の代
わりに弾性体の先端の変位δを求めるものである。図3
において、参照番号13は、静電式、電磁式、光反射式
等の任意の変位検出器を示し、14は変位変換表示器を
示す。
【0023】次に、本発明に従って構成した装置による
実験例を説明する。弾性体としてリン青銅板を用い、歪
ゲージとして抵抗線歪ゲージを用い、緩衝ばねとしてコ
イルばねを用いた。θ=30°、α≒0°とし、バラン
スウエイトによってレバーのバランスをとった後、校正
用プーリを校正位置に移動し、校正した結果、T=0〜
4gの範囲内で、0.05g以下の分解能及び0.1g
以下のリニアリティの精度が達成できた。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ると、精密に測定できかつ測定誤差が生じ難く構成した
極細線の張力測定装置が得られ、また容易に校正できる
手段を持った極細線の張力測定装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の好ましい実施例の全体を示す
正面図である。
【図2】図2は、極細線にかかる張力と弾性体の歪量の
関係を求める式を説明するための概略図である。
【図3】図3は、弾性体の歪量を検出する他の実施例の
正面図である。
【図4】図4は、従来例の装置の1つを示す概略図であ
る。
【図5】図5は、他の従来例の装置を示す概略図であ
る。
【符号の説明】
1 プーリ 2 レバー 3 軸受け 4 バランスウエイト 5 緩衝ばね 6 弾性体 7 歪ゲージ 8 歪変換表示器 9 固定ブロック 10 極細線 11 校正用プーリ 12 分銅 13 変位検出器 14 変位変換表示器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 極細線の張力測定装置において、一端に
    極細線を案内するガイド手段を持ちかつ他端に初期位置
    を保持するための保持手段を持つ回転可能に支持したレ
    バーと、極細線にかかる張力を測定するために該保持手
    段に関連して設けられた張力測定手段とを有することを
    特徴とする極細線の張力測定装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記保持手段が緩衝ばねから成り、該緩衝ばね
    は一端が前記レバーの一端に取付けられており、前記張
    力測定手段が前記緩衝ばねの他端に一端が取付けられた
    弾性体と、該弾性体の歪を検出する歪検出手段とを有す
    ることを特徴とする極細線の張力測定装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記歪検出手段が前記弾性体に貼着した歪ゲー
    ジから成ることを特徴とする極細線の張力測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記歪検出手段が前記弾性体が緩衝ばねに取付
    けらた端部の変位を検出する変位検出手段から成ること
    を特徴とする極細線の張力測定装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、極細線の張力に対して張力測定手段の目盛を校
    正するための校正手段をさらに有することを特徴とする
    極細線の張力測定装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記校正手段が極細線の先端を巻付けるように
    案内する校正位置と通常の運転時には極細線と接触しな
    いように退避させる退避位置との間で移動可能な校正用
    プーリと、極細線に所定の張力をかけるために極細線の
    先端に吊り下げられる所定の重量の分銅とから成ること
    を特徴とする極細線の張力測定装置。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記レバーは前記他端側にバランスウエイトを
    取付けてレバーの軸受けの両側のレバーのモーメントを
    平衡させたことを特徴とする極細線の張力測定装置。
  8. 【請求項8】 請求項1記載の極細線の張力測定装置に
    おいて、前記張力測定手段で測定した張力に基づいた張
    力信号を発生する張力信号発生手段をさらに有し、該張
    力信号に関連して繰出しスプール用モータを制御するこ
    とを特徴とする極細線の張力測定装置。
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