JPH04365547A - ワイヤソー用位置調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライト、セラミッ
クス等の高硬度な材料を加工するワイヤソーの加工精度
及び効率を向上させる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲの磁気ヘッドにおけるヘッドチッ
プは、図９に示すように、数十ヘッド分のヘッド形状を
棒状に形成したヘッドコア素材１１０をワイヤソー等に
よって一つ一つのチップに切断することによって加工す
る。ワイヤソーは、図３（ａ）に示すように一般的には
三本以上のローラ１０５にワイヤ１００を等間隔に複数
回巻き、ワイヤ１００を往復または１方向に走行させ、
砥粒を供給しながらワイヤ１００の片側から被加工物１
１０を押しつけることによって切断を行なう。ヘッドチ
ップの場合は複数本のヘッドコア素材１１０をワイヤ走
行方向に並べて一度に加工を行う。また、ワイヤ１００
はローラ１０５の摩耗、機種変更に伴うピッチ変更など
の理由により時々巻き換えを行う。

【０００３】ワイヤソーは一般にワイヤ１００が不安定
なため、切断面のうねりが大きく、切断位置精度が悪い
という欠点を持っている。このうちうねりが減少すると
いう効果から、図３（ｂ）のようにワイヤ１００の両側
から押しつけるという方法が特開昭５４−１６３４９１
号公報に示されている。

【０００４】図９は、ワイヤソーによる、ヘッドチップ
の切断途中の状態を示した図であるが、切断位置精度に
関しては、あらかじめヘッドコア素材１１０に設けられ
たギャップ１１１の位置に対する切断面の位置や方向に
ミクロンオーダーが要求される。従って、ワイヤソーで
切断を行なうにはワイヤ１００の位置に対するギャップ
１１１の位置を高精度に位置合わせしなければならない
。

【０００５】ワイヤソーにおける被加工物の位置合わせ
は、特開昭６３−３１２０５７号公報に示されるウエハ
の切断のように、装置に取り付けられた被加工物の端面
位置を基準にする方法がある。ウエハの場合には傾きを
調整すればよいが、ＶＴＲヘッドチップの場合には位置
と傾きの二軸の調整が必要となるためこの方法では不便
である。そこで、ダミー切断を行なって、機外で位置合
わせを行ないながら治具に被加工物を貼付けるという方
法が取られることもある。この場合には装置取付けの位
置再現性が問題となるため、貼り付け後、わずかに加工
を行ない、位置ずれが起きていれば、装置上の位置調整
ステージ１により位置を修正する。

【０００６】また、従来の位置調整ステージは、図１０
に示すような、マイクロメータヘッド１５０等を用い、
ガイドには回転方向と直進のベアリング１５１，１５２
を使用している。また、位置調整後はクランプ１５３，
１５４によってステージを固定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ミクロンオーダーの加
工精度を得るためには他の誤差要因の存在も考えると位
置調整には少なくとも±１μｍの精度が必要である。端
面基準ではギャップ１１１の位置に対する端面位置のば
らつきがあるため、必要精度を得ることは難しい。これ
に対し、ダミー方式では取付時の位置再現性に限界があ
るため、この精度を得ることは困難である。また、最終
的に加工を行う時点で位置が合っているという確認がで
きないため、製品の歩留りが悪くなる。さらに、ダミー
方式では何度も装置へのつけはずしを行うため段取りに
非常に時間がかかる。また、複数本のワイヤ１００が狭
い間隔で張られており、端のワイヤはローラ溝が変形し
ているため加工には使用できない。従って、いずれの方
法にせよ、同一線上のギャップ１１１を間違えて別々の
ワイヤ１００に合わせることのないよう数を数えるなど
細心の注意を払わなければならない。これは非常に時間
がかかるため、ステージのストロークは、ワイヤのピッ
チより小さくした方がよい。しかし、ワイヤ位置はロー
ラ溝の位置が不定なため、張り換え時に変わる可能性が
ある。従って、ワイヤピッチ以上のストロークが必要と
なり、合わせ位置のばらつきの中心がワイヤ張り換え毎
に変化する。

【０００８】また、ワイヤ１００の上下より加工を行う
場合に適用するには、三本のローラ１０５の内側に位置
調整ステージ１を設ける必要がある。うねりを小さくす
るには、ローラ１０５の間隔は小さい方が好ましいため
、ステージ１は小形なものでなければならない。

【０００９】さらに、数１００Ｎの大きな加工外力に耐
えるため、位置合せ後ステージ１は強力に固定されなけ
ればならない。また、この固定時には位置ずれが起きて
はならない。

【００１０】本発明の一つの目的は、ワイヤソーにおい
て、切断位置精度１μｍ以下の高精度な位置調整を短時
間で行うことのできる位置調整方法及び位置調整ステー
ジを提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、ワイヤソーの位置合
わせの必要ストロークを充分に満足し、合わせたいワイ
ヤと被加工物の組合せを簡単に判断できる位置調整方法
及び位置調整ステージを提供することである。

【００１２】本発明の更に他の目的は、ローラの内側に
入れることのできる小形な位置調整ステージを提供する
ことにある。

【００１３】本発明の更に他の目的は、精度が良く加工
外力に耐え得る強力な固定機能を持った、ワイヤソー用
位置調整ステージを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、位置調整は光学系によりギャップとワイヤを見るこ
とにより行う。

【００１５】ワイヤと被加工物の組合せを判断するには
、一定のストロークを持ち、その中間に原点を持つ微動
ステージを、粗動ステージにより動かすことができる構
造とし、通常は微動のみを用い原点で最も近いワイヤと
ギャップの組み合わせで位置調整し、ワイヤ張り換え時
には、粗動ステージを用い原点位置を移動し、その組み
合わせを確認できる程度に調整する。

【００１６】また、小形化するために駆動機構にはカム
を用い、これを可動試料台とは別の可動ステージにのせ
た。

【００１７】また、ステージを強力に固定するために固
定機能にはスライド機構付きの油圧シリンダを用いた。

【００１８】

【作用】光学系を用いて位置調整を行うことによりワイ
ヤと素材を直接位置合わせすることができるため高精度
に位置調整を行うことができる。また、微動と粗動の組
合わせとすることにより、通常の位置合せ時には、簡単
に組合わせを判断することができ、ワイヤ張り換えによ
るワイヤ位置の移動に対応して、原点、即ち、組合わせ
を判断するための基準位置を移動することができる。

【００１９】また、カムを用いれば駆動機構は小形とな
り、これを可動ステージにのせれば微動ステージと粗動
ステージを積み重ねる必要がないため、ステージ全体が
小形となる。

【００２０】また、油圧シリンダを用いることにより、
小形形状でも強力な力でステージを固定することができ
、スライド機構を用いることによりシリンダの動きを吸
収して精度良く固定することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を示す。

【００２２】図１は本発明を適用したワイヤソーの位置
調整ステージである。図１（ａ）は上断面図であり、図
１（ｂ）は側断面図である。図のＸ方向はワイヤ１００
の走行方向であり、Ｚ方向は被加工物１１０の切断方向
である。被加工物１１０は治具１２０に貼り付け位置調
整ステージに取り付ける。２は固定部であり、図示しな
い上下機構に固定されている。３は移動部であり、固定
部２に対して平面運動をする。治具１２０はこの移動部
３に取り付ける。固定部２の移動部３との接触面には、
位置調整時の滑りを良くするため、黄銅４を貼りつけて
ある。移動部３はピン５により固定部２に対してＹ方向
及びＺ軸まわりの回転方向に移動可能に支持されている
。被加工物１１０の中心に回転中心をもってくるため、
ピン５の位置は被加工物１１０の中心となっている。

【００２３】ピン５は、移動部３に圧入されている。こ
れに対し固定部２には幅がピンの直径と同じでＹ方向に
長い穴６があけてある。穴６の長さはストロークに応じ
て変えてよい。

【００２４】７は粗動のための偏心カムであり以下これ
を粗動カムと呼ぶ。粗動カム７のストロークは装置機能
上必要なストロークを満足している。８は粗動カム７よ
り小さく偏心カムであり、以下これを微動カムと呼ぶ。 微動カム８のストロークは多機種のヘッドチップを加工
する際に考えられるピッチのうち最小のピッチよりも小
さい。粗動カム７と微動カム８はそれぞれの中心軸を同
一のブロック９にベアリング１０，１１によって回転可
能に支持されており、ブロック９は固定部２に、Ｙ方向
に動くことのできるクロスローラテーブル１５を介して
取り付けられている。

【００２５】固定部２に取り付けられたねじ１２と粗動
カム７、微動カム８と移動部３はそれぞれ、ばね１３で
押すことにより接触している。

【００２６】カム７，８の駆動は減速機付きのモータ１
４によって行う。モータ１４はブロック９に固定されて
いる。

【００２７】粗動カム７をねじ１２側に厚みが増える方
向に動かすと、ブロック９ごと二つのカム７，８が図の
左方向に移動する。移動部３がこれに押されて、左方向
に動く。カム７を反対方向に動かすとばね１３によって
移動部３が押しもどされ右方向に動く。微動カム８を移
動部３側に厚みが増える方向に動かすと、ブロック９の
位置は同じまま、移動部３が押されて左側に動く。同様
にカム８を反対側に動かすと右方向に動く。

【００２８】ブロック９上の部品及び、クロスローラテ
ーブル１５は、左右対称に一対ずつ設けられている。従
って、左右のカム７または８を同一量ずつ動かすことに
よってＹ方向に、左右の動く量に差をもたせることによ
ってＺ軸まわりの回転方向に、移動部３を動かすことが
できる。

【００２９】ねじ１２は粗動による位置調整の移動範囲
の位置を決めるためのものであり、この調整は、装置立
上げ時、故障した場合の修理時等のみに行い、通常は動
かさない。

【００３０】移動部３の位置には、左右それぞれに原点
を持っている。原点とは移動部３の左（または右）のカ
ム８接触点の位置が、微動カム８を動かしたときのスト
ロークの中心にくる時の位置である。即ち、カム８の最
も偏心量の大きい方向がワイヤ１００と並行になった時
である。粗動カム７を動かすことにより、微動カム８に
よる移動の範囲を動かすことができる。従って、原点位
置も動かすことができる。微動カム７には、原点を微動
カム７の回転角として検出するための図示しない近接ス
イッチによるセンサがついている。

【００３１】図２は、本発明による位置調整ステージの
、位置固定機構を示した断面図である。カム８により移
動部３の位置調整を行った後、この機構により、位置を
固定する。移動部３は、試料台３１と、板３２を二本の
柱３３で連結する口の字形の構造をとっている。油圧シ
リンダのピストン４０を図２の下方に動かすと、プレー
ト４１を介して板３２が押し下げられるため、試料台３
１は、柱３３によって引っ張られ、固定部２に押し付け
られる。油圧シリンダ４０の発生力は２０００Ｎ程度で
ある。

【００３２】油圧シリンダの発生力が試料台に均等に伝
わるようにするため、ピストン４０はピン５と同心、二
本の柱３３及び板３２はこの軸を中心に前後（Ｙ方向）
及び左右（Ｘ方向）に対称となっている。

【００３３】油圧シリンダ４０の動きが滑らかでなかっ
た場合、固定を行う瞬間に、その動きが移動部３に伝わ
り、移動部３の位置がずれる可能性がある。プレート４
１はそれを吸収するためのものであり、次の方法によっ
て前後（Ｙ方向）に動かないようになっている。固定部
２と移動部３の接触面には、黄銅４を貼りつけてあるが
、これに対しプレート４１と板３２の接触面はそれぞれ
二硫化モリブデンコートとし、黄銅面４よりも摩擦係数
を低くしてある。従って、プレート４１と板３２の間で
滑りをおこさせることにより、シリンダ４０が前後左右
にふらついても移動部３は、ばね１３とカム７，８によ
り押えられる。

【００３４】プレート４１は、２Ｎ程度の弱い力を発生
する圧縮ばね４２によって板３２より支えられており、
定位値から大幅にずれないようになっている。この力は
、油圧シリンダ４０の力や、カム７，８、ばね１３の力
に比べると、微少なものであり、吸収機能には悪影響を
与えない。通常は、引張ばね４５により、移動部３と固
定部２は黄銅面４で３０Ｎ以下の弱い力で接触しており
、固定の動作では、力が伝わるのみで、移動部３の上下
動（Ｚ方向）は生じない。

【００３５】図３は、本発明による位置調整ステージ１
をワイヤソー加工装置に取り付けた状態を示す説明図で
ある。図３（ａ）はワイヤ１００の片側のみから被加工
物１１０を押しつける場合である。ステージ１は図の奥
側の図示しない上下機構に取り付けられている。図１の
前後（Ｙ方向）いずれが上下機構に固定されていても構
わない。ステージ１は滑動面等に砥粒が侵入するのを防
ぐため図示しないカバーが設けられている。

【００３６】図３（ｂ）は、ワイヤ１００の上下から、
被加工物１１０を押しつける場合である。被加工物１１
０は治具１２０には一個分以上の間隔をあけて貼り付け
、上，下で、左右に貼り付けピッチの半分だけずれた状
態で加工を行なう。従って、上，下の被加工物１１０が
一個おきに間に入ってすれ違うことになる。このように
すると、ワイヤが上下から押え込まれるため加工中のふ
らつきが少なくなり、切断面のうねりが減少する。下側
のステージ１ａは図３（ａ）と同じ構成であり、上ステ
ージ１ｂは基本的には下ステージ１ａを上下逆にした構
造である。但し、スペースや重力の方向に応じて、ばね
４５の発生力や、外観形状、カバーの構造等が異なる。 また、上下で図１の前後（Ｙ方向）が逆であってもよい
。

【００３７】次に、本発明による位置調整テーブルを用
いた、ＶＴＲの磁気ヘッドのチップ切断時における加工
手順を図４により説明する。まず、長い棒状に、チップ
を数十個つなげた形に形成したヘッドコア素材１１０を
、治具１２０に複数本貼り付ける。ヘッドチップは素材
の長手方向に対して垂直ではなく垂直面に対して±６度
から±３０度程度の角度をつけて切断しなければならな
い。その規定の角度をつけた上で各ヘッドコア素材１１
０のギャップ１１１の長手方向の相対位置が±１μｍ以
内の精度、治具１２０の端面に対するギャップ１１１の
絶対位置が±５０μｍ以内の精度となるように貼り付け
る。これを試料台３１に取付け、二眼のカメラ１４０に
より、左右二ヵ所でワイヤ１００の位置（Ｙ方向）をそ
れぞれ計測する。観察点の位置は、ワイヤ垂直方向（Ｙ
方向）には被加工物１１０の中心、左右方向（Ｘ方向）
にはカム８の接触点と同位置である。計測した結果によ
りギャップを合わせるための規準線１０１をそれぞれ画
面にだす。同じカメラ１４０でヘッドコア素材１１０の
ギャップの画像１３０を見ながら、位置調整テーブルに
よりギャップ１１１を規準線１０１に合わせる。それぞ
れのカメラ１４０で見たギャップ１１１の位置はそれぞ
れのカム８を用いて合わせれば良い。

【００３８】この方法では左右二ヵ所しか見ていないた
め、その時のワイヤ１００及びギャップ１１１が正しい
組合せであるという保証がない。例えば、図４のように
一本のワイヤ１００ａに対し、左側ではギャップ１１１
ａ、右側では１個隣のギャップ１１１ｂというように左
右でずれて合わせられることがあり得る。このような場
合、結果的には全体に（１ピッチ）／（観察点間距離）
の傾きだけ斜めにずれて切断されてしまう。これを防ぐ
ための方法の一つとして、ワイヤ１００の本数及びギャ
ップ１１１の数を端から数えるという方法がある。この
方法では時間がかかる上、数え間違いのようなミスが生
じる可能性がある。短時間で確実に位置合わせを行なう
ために、本発明による位置調整は次の手順で行う。

【００３９】図６にその手順を示す。

【００４０】まず、ローラの交換等の理由でワイヤを張
り換えるか、前回の加工で使ったワイヤをそのまま用い
るかを判断する（ステップ２００）。ワイヤを張り換え
る場合には、張り換えを行ない（ステップ２０１）ステ
ージにまず基準治具を取り付ける。基準治具は鉄と黄銅
の二種類の金属により構成されており、その合わせ面は
位置合わせを行なうときに使うギャップの位置と一致す
る。微動カムを原点位置に合わせ（ステップ２０３）、
粗動カムを用いてこの合わせ面を規準線に合わせる（ス
テップ２０４）。この時は、ワイヤの本数を数えて左右
同一のものに合わせる。ここで、粗動カムは固定とし次
のワイヤ張り換えを行なうまで動かさない（ステップ２
０５）。次に基準治具を外し（ステップ２０６）、ステ
ージに被加工物即ちヘッドコア素材を取り付ける（ステ
ップ２０７）。微動カムが原点に合っている状態で、ヘ
ッドコア素材の貼り付けの精度や治具の取付け位置のば
らつきなどにより多少ずれが生じているはずである。し
かし、そのずれは高々１００μｍであり、ワイヤピッチ
（最低３００μｍ）の半分以下である。そこで、規準線
に一番近いギャップを、微動カムを用いて合わせる（ス
テップ２０９）。位置合わせが終了したらステージを固
定し（ステップ２１０）、加工を行なう（ステップ２１
１）。前回の加工で用いたワイヤをそのまま使用する場
合には、原点位置は同じでよいため、ステップ２０７か
らステップ２１１までの動作を行なえば良い。

【００４１】この実施例によれば、カメラを用いて位置
合せをするため、ワイヤとギャップを直接見ることがで
き、高精度な位置合せを短時間で行うことができる。ま
た、原点を持つ微動ステージを粗動により動かすことに
より、ワイヤの本数を数えることなしに、ワイヤとギャ
ップを左右同じ組合せで合わせることができ、位置合せ
を確実に行うことができる。さらに、駆動機構にカムを
用いたことによって、ステージが小形となり、ワイヤの
上下から被加工物を押しつける場合にも対応でき、うね
りを少なくすることができる。また、二個のカムを一個
の可動ステージにのせたことにより、ステージは更に小
型となる。また、スライド機構付きの油圧シリンダによ
り固定を行なうことにより、固定時の位置ずれを少なく
強力に固定することができる。

【００４２】上述の実施例は、並進と回転の二軸の位置
合せを行うために適用されるものである。回転の一軸の
みが必要な場合には、図７のように、ピンと長穴による
ガイドのかわりに、ピンと丸穴あるいはベアリングによ
る回転のみのガイドを用いる。また、カム等は一組ずつ
あればよい。この場合構造が単純であるため、さらに小
形となる。

【００４３】ヘッドチップの加工を上下から行う場合、
図３（ｂ）に示すように、被加工物１１０同士が上下で
交互に重なりあう。隣合った上下の被加工物１１０同士
がぶつからないようにするためＸ方向に位置合せをする
必要も考えられる。この場合、片方だけ位置が移動でき
ればよいので、ステージを大きくすることが可能な下ス
テージ１ａにその機能を持たせる。図８のようにピンに
よるガイドをなくし、移動部がＸＹ両方向に自由に動く
ことができるようにする。カム７，８、ばね１３等を左
右にも設け三点で位置を合わせる。これにより、被加工
物の左右の余裕が小さくても、上下で被加工物同士が接
触するのを防ぐことができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、カメラを用いてワイヤ
とギャップを直接位置合せをすることにより、ワイヤソ
ーにおける切断位置の調整を高精度に短時間で行うこと
ができる。また、原点を持つ微動ステージを粗動により
動かすことにより、ワイヤの本数を数えることなしに、
ワイヤとギャップを左右同じ組合せで合わせることがで
き、位置合せを確実に行うことができる。さらに、駆動
機構に微動用と粗動用の二個のカムを用いたことによっ
て、ステージが小形となる。また、このカムを二個とも
試料台とは別の一個の可動ステージにのせることにより
、上記ステージがさらに小型となる。従って、この位置
調整ステージをワイヤの上下に設け、両方向から加工を
行なう時に、ローラ間隔が小さくでき、切断位置精度が
よいだけでなく、うねりの少ない加工を行なうことがで
きる。また、スライド機構付きの油圧シリンダにより固
定を行なうことにより、固定時の位置ずれを少なく大き
な加工外力に耐えうる強力な力でステージを固定するこ
とができる。また、本発明による位置調整ステージを用
いたワイヤソーにより加工されたＶＴＲヘッドチップを
磁気記録再生装置に使用すれば、高性能な装置が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイヤソー位置調整ステージを示す断
面図、

【図２】本発明の位置調整ステージの固定機構を示した
断面図、

【図３】ワイヤソーの構成と本発明による位置調整ステ
ージの装置取付け状態を示す説明図、

【図４】本発明による位置調整方法を示した説明図、

【
図５】従来の位置調整方法の問題点を示した説明図、

【
図６】本発明による位置調整方法を示したフローチャー
ト、

【図７】本発明による他のワイヤソー位置調整ステージ
を示す断面図、

【図８】本発明による他のワイヤソー位置調整ステージ
を示す断面図、

【図９】ワイヤソーによるＶＴＲヘッドチップの加工状
態を示した説明図、

【図１０】従来の位置調整ステージを示した説明図。

【符号の説明】

１…位置調整ステージ、２…固定部、３…移動部、７…
粗動カム、８…微動カム、４０…油圧シリンダ、１００
…ワイヤ、１１０…被加工物。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中間ステージにストロークの異なる二種類
   のカムを設けたことを特徴とするワイヤソー用位置調整
   装置。
2. 【請求項２】中間ステージにストロークの異なる二種類
   のカムを一対ずつ設け、一方のカム面を固定部品に当て
   、他方のカム面を移動ステージに当てたことを特徴とす
   るワイヤソー用位置調整装置。
3. 【請求項３】請求項２において、二種類のカムを設けた
   中間ステージを複数個設けたワイヤソー用位置調整装置
   。
4. 【請求項４】請求項１において、移動ステージに設けた
   ピンと、固定部品に設けた長穴とを係合させ、あるいは
   、前記移動ステージに設けた前記長穴と前記固定部品に
   設けたピンとを係合させた位置調整装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４に記載の位置調整
   装置を用いたワイヤソー。
6. 【請求項６】請求項１ないし４において、光学式顕微鏡
   を二個設けた位置調整装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の位置調整装置を用いたワ
   イヤソー。
8. 【請求項８】請求項４において、位置調整後の固定に油
   圧シリンダを用いた位置調整装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし請求項４に記載の位置調整
   装置を切断用ワイヤの両側に設けたワイヤソー。
10. 【請求項１０】請求項５に記載のワイヤソーによって加
    工された磁気記録再生装置用ヘッドチップおよびそれを
    用いた磁気記録再生装置。