KR0155808B1 - 인쇄 회로 기판 위치 결정 장치 - Google Patents

Abstract

다수의 전자 부품을 인쇄 회로 기판에 로보트 등에 의해 자동으로 조립할 때 사용되는, 인쇄회로 기판의 위치 결정 장치가 개시되어 있다. 이와 같은 위치 결정 장치는 정밀하고 정확한 부품 조립을 위해 필요한 장치이다.

기판의 위치 결정은 허용 오차 범위 내에서의 기판 크기의 가변성을 고려하고 작업 중의 기판의 동요를 방지하도록 이루어져야 한다. 물론 이와 아울러 제품 생산성과 장치의 경제성도 감안이 되어야 한다. 그러나, 이와 같은 조건들이 충분히 만족되지 않고 있다.

이를 개선하기 위하여, 지지 위치를 기본적으로 3개 방향으로 하여 기판들의 평균적 위치가 균일하게 하고, 제어 가능한 실린더에 의해 지지 구동력을 제공함으로써 기판이 적절한 힘에 의해 지지되게 하고, 장치의 구성 부품의 개수를 줄임으로써 경제적인 장치가 이루어 지게 하였다.

이와 같은 위치 결정 장치는 각종 인쇄 회로 기판의 표면 실장기에 사용될 수 있다.

Description

인쇄 회로 기판 위치 결정 장치

제1a도는 종래의 위치 결정 장치가 켄베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 평면도이고, 제1b도는 종래의 위치 결정 장치의 구동부의 구성을 보여주는 정면도이고,제1c도는 종래의 위치 결정 장치가 켄베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 측단면도이며, 그리고,

제2a도는 본 발명의 위치 결정 장치가 컨베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 평면도이고, 제2b도와 제2c도는 각각 본 발명의 위치 결정 장치의 구동부의 구성을 보여 주는 정면도와 저면도이고, 제2d도는 본 발명의 위치 결정 장치가 컨베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 덮개판 2 : 위치 결정판

3 : 고정 블럭 4 : 캠판

5 : 연결 요소 6 : 결합 핀

7 : 핀 8 : 제1안내핀

9 : 제2안내핀 10 : 장공

11 : 고정구 12 : 실린더

13 : 컨베이어 레일 14 : 베어링

15 : 제1의 위치 결정 수단 16 : 제2의 위치 결정 수단

17 : 기판 지지 수단 101 : 지지 고정 수단

102 : 위치 결정 부재 103 : 기판 지지 수단

104 : 링크 부재 105 : 실린더

106 : 제1스프링 107 : 제2스프링

108 : 구조 부재

본 발명은 인쇄 회로 기판을 소정의 공급 위치에 배출하는 컨베이어에 부착된 위치 결정 장치에 관한 것으로, 특히, 컨베이어의 둥근 벨트에 실려 이송되는 인쇄 회로 기판을 안내하는 기능을 가지며, 인쇄 회로 기판이 지정된 장소에 도달하면 인쇄 회로 기판의 외측을 밀어 위치 결정하는 장치로서, 인쇄 회로 기판을 안정적으로 위치 결정할 수 있는 인쇄 회로 기판 위치 결정 장치에 관한 것이다.

인쇄 회로 기판의 위치 결정은 자동화된 회로 부품의 조립 및 실장에 있어서 매우 중요하다. 인쇄 회로 기판의 위치가 잘못 결정되면, 각종의 불량이 발생될 수 있으며, 심한 경우에는 실장되는 부품이나 인쇄 회로 기판이 파손될 수도 있다. 일반적으로 기판의 위치 결정을 위하여, 기판에 두개 또는 세개의 기준 구멍을 정밀하게 형성하여 작업시 기준 위치 핀에 결합시켜 위치를 결정하게 된다. 그러나, 이 처럼 기준 구멍에 의해 기판의 위치가 결정된 경우에도 기판을 고정시켜야 하는데 기준 구멍 자체가 갖는 오차가 있어 기판이 흔들릴 수 있게 되므로, 다수의 작업을 수행할 경우에 기판의 흔들림에 의해 오차가 증대되어 불량이 발생된다. 또한 흔들림이 작은 경우에도 각각의 기판들 사이에 부품 조립 상태가 균일하지 않게 되어 기판의 특성도 불균일하게 되기 때문이다. 또한, 다수의 작업이 진행됨에 따라 기판의 재질에 따라서는 기준 구멍이 변형되거나 파손될 수도 있으므로 기판을 전체적으로 고정시킬 필요가 있다.

기판의 위치 결정이 중요한 이유는, 예를 들면, 로보트에 의한 부품 조립시에, 인쇄 회로 기판 및, 인쇄 회로 기판 상의 부품 조립 위치 또는 설치 위치가 정확하게 가공되어 있는 경우에도 인쇄 회로 기판의 위치가 잘못 결정된 경우에는 부품이 제대로 조립될 수 없고 무리한 작업 공정이 자동적으로 수행되면서 부품과 기판이 손상될 수 있기 때문이다.

제1도는 종래의 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치를 보여 준다. 도시된 위치 결정 장치는 산요(SANYO) TCM-V500형 표면 실장기이다. 이 위치 결정 장치는 구조 부재(108)가 컨베이어 레일의 상면에 조립된 상태에서 인쇄 회로 기판이 소정의 위치에 도달하면 지지 고정 수단(101)이 인쇄 회로 기판의 일측을 밀게 된다. 이에 따라 인쇄 회로 기판은 지지 고정 수단(101)과 기판 지지 수단(103) 사이에 지지되며 위치가 결정된다. 기판 지지 수단(103)은 지지 고정 수단(101)의 대향하는 위치에 있는 컨베이어 레일에 고정되어 있다. 이때 위치 결정 장치에서 기판의 일측을 밀어서 고정시키는 지지 고정 수단(101)은 제어 가능한 실린더(105)가 후진하면서 링크 부재(104)를 밀어 주면 스프링 작용에 의해 기판 쪽으로 전진하여 기판을 지지하며 고정하게 된다. 한편, 작업이 끝난 후 실린더(105)가 전진하여 링크 부재(104)를 당겨주면, 제1스프링(106)이 압축되면서 지지 고정 수단(101)에 복수 개 설치된 각각의 제2스프링(107)에 의해 독립적으로 기판을 지지하는 위치 결정 부재(102)가 링크 부재(104)에 걸려 당겨지게 되어 인쇄 회로 기판이 이동 가능한 상태가 된다.

상기에 설명한 바와 같은 위치 결정 장치에서 컨베이어 레일의 상면에 고정 조립된 구조 부재(108)는 제작시 정밀 가공이 어려워 가공비가 높은 편이다. 또한 스프링에 의해 지지되는 복수의 지지 부재를 사용하므로, 기판에서 지지되는 각각의 부분들이 갖는 오차에 관계없이 기판이 고정될 수 있는 장점을 갖는 반면에 정확한 위치 결정의 측면에서는 오히려 역효과를 가질 수 있다. 개별적인 기판이 갖는 다양한 오차의 형태 중에서 경우에 따라서는 미세하게 비틀어져 위치 결정될 수 있다.

이와 같은, 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 정밀 가공이 용이한 부품을 사용하며 부품의 개수가 감소된 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 실린더를 사용하여 직접 위치 결정을 수행하여 기판에 가해지는 힘이 조절될 수 있으며 정밀한 위치 결정이 이루어질 수 있는 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치는 제1 및 제2의 위치 결정 수단과 고정된 기판 지지 수단으로 구성되며, 상기 제1의 위치 결정 수단은 인쇄 회로 기판이 상방으로 이동하거나 이탈하는 것을 제한하기 위한 덮개판, 회로 기판이 이동되고 각종 구성 요소가 고정되는 컨베이어 레일, 상기 컨베이어 레일에 고정 설치되어 구동부의 작동의 기준이 되는 고정 블럭, 고정구에 의해 상기 컨베이어 레일에 고정되어 구동력을 제공하는 실린더, 상기 실린더와 캠판 사이에 연결되어 있어 동력을 캠판에 전달하는 연결 요소, 상기 캠판과 상기 연결 요소를 결합하는 결합핀, 상기 연결 요소에 연결되어 있으며 운동축에 대해 경사진 장공이 형성되어 좌우 운동을 전후 운동으로 방향을 변환해 주는 캠판, 일단이 상기 캠판에 형성된 장공에 삽입되어 상기 캠판의 좌우 운동에 따라 전후로 이동되는 핀, 상기 핀의 다른 일단이 내륜에 삽입되어 상기 핀의 이동에 따라 이동하는 베어링 및, 상기 베어링의 외륜이 삽입 설치되어 있으며 베어링의 이동에 따라 전후로 이동하며 회로 기판의 일측을 밀어 위치 결정을 수행하는 위치 결정판을 포함하며, 상기 제2의 위치 결정 수단은 상기 제1의 위치 결정 수단과 같은 구성을 가지며 제1의 위치 결정 수단에 대해 좌우 대칭으로 설치되어 독립적으로 작동되며, 상기 기판 지지 수단은 상기 제1 및 제2의 위치 결정 수단에 대향하는 위치의 컨베이어 레일에 고정 설치되어 회로 기판의 다른 일측을 지지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성의 위치 결정 장치는 정밀 가공이 용이한 부품으로 구성되어 있고 사용 부품의 개수가 감소되어 이에 따라 제작과 조립이 용이하고 생산비가 절감되며, 실린더에 의해 직접 구동되므로 효율적인 제어가 가능하며, 두개의 위치 결정 수단과 맞은 편의 고정 지지 수단에 의해 지지 고정되므로 기본적으로 3개소의 지지에 의하므로 오차의 발생 가능성이 감소되므로 기판의 생산성도 향상된다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2a도는 본 발명의 위치 결정 장치가 컨베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 평면도이다. 제2b도와 제2c도는 각각 본 발명의 위치 결정 장치의 구동부의 구성을 보여 주는 정면도와 저면도이다. 제2d도는 본 발명의 위치 결정 장치가 컨베이어 레일에 설치되어 있는 모습을 보여 주는 측단면도이다. 위치 결정 장치는 크게 보아 제1의 위치 결정 수단(15), 제2의 위치 결정 수단(16) 및, 기판 지지 수단(17)을 포함한다. 여기서, 본 발명에 관련하여 중요한 것은 제1 및 제2의 위치 결정 수단(15)(16)이며, 이들은 좌우 대칭으로 설치되어 서로 독립적으로 작동되지만 작동 방식은 같다. 여기서는 제1의 위치 결정 수단(15)를 중심으로 설명한다.

인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치에는 덮개판(1)이 인쇄 회로 기판이 상방으로 이동하거나 이탈하는 것을 제한하기 위하여 설치되어 있으며, 컨베이어 레일(13)은 기판의 이동과 각종 구성 요소의 고정 설치에 이용된다. 고정 블럭(3)은 컨베이어 레일(13)에 고정 설치되어 구동부의 작동의 기준이 되며, 제어 가능한 실린더(12)는 고정구(11)에 의해 컨베이어 레일(13)에 고정 설치되어 위치 결정 장치의 구동력을 제공한다. 실린더(12)와 캠판(4) 사이에는 연결 요소(5)가 연결되어 있어 실린더(12)로부터의 동력을 캠판(4)에 전달하는 역할을 한다. 캠판(4)과 연결 요소(5)를 결합하는 데에는 결합핀(6)이 사용된다. 캠판(4)은 연결 요소(5)에 연결되어 있으며 캠판(4)에는 운동축에 대해 경사진 장공(10)이 형성되어 좌우 운동을 전후 운동으로 방향을 변환해 주는 작용을 한다. 다시 말해서, 장공(10)에는 핀(7)의 일단이 삽입되어 있어 캠핀(4)이 좌우로 운동함에 따라 핀(7)은 전후로 이동된다. 캠판(4)의 운동은 고정 블럭(3)의 하부에 고정된 제1안내핀(8)에 의해 제약되므로 정해진 방식의 좌우 운동을 하게 된다. 즉, 캠판(2)은 이에 형성된 안내공에 정해진 경로 대로 제1안내핀(8)을 따라 정확하게 좌우 운동을 수행한다. 베어링(14) 내륜에는 핀(7)의 다른 일단이 삽입되어 있으며, 핀(7)이 캠판(4)에 형성된 장공(10)이 이동함에 따라 베어링(14)도 함께 이동하게 구성되어 있다. 이에 따라서, 베어링(14)의 외륜이 삽입 설치되어 있는 위치 결정판(2)도 전후로 이동하며 기판의 위치 결정을 수행하게 된다.

여기서 베어링(14)은 핀(7)이 직접 위치 결정판(2)에 고정 삽입될 경우, 장공(10)에 의해 힘을 받아 이동하는 핀(7)의 일단에 발생하게 될 국부적인 마모를 방지하고 핀(7)의 운동이 원활하게 이루어지게 하는 역할을 한다. 또한 위치 결정판(2)의 운동은 고정 블럭(3)의 상부에 고정된 제2안내핀(9)에 의해 제약되므로 정해진 방식의 운동을 하게 된다. 다시 말해서, 위치 결정판(2)에는 이 위치 결정판(2)이 운동하는 이동로에 해당하는 안내공이 형성되어 있어 제2안내핀(9)을 따라 이동하게 되어 있다. 따라서 위치 결정판(2)이 정확하게 이동하여 회로 기판을 지지할 수 있다.

이와 같은 구성의 제1의 위치 결정 수단(15)에 대해 제2의 위치 결정 수단(16)은 독립적으로 작동되도록 구성되어 좌우 대칭으로 좌측에 설치된다.

본 발명의 위치 결정 장치의 작동을 제2a도와 제2b도를 참조하여 이하에 상세히 설명한다. 인쇄 회로 기판이 둥근 벨트를 타고 지정된 장소에 위치하게 되면 실린더(12)가 좌측으로 전진하면 순차적으로 연결 요소(5)가 좌측으로 이동하며 이에 따라 캠판(4)이 제1안내핀(8)을 따라 이동하면 핀(7)은 캠판(4)에 운동 방향에 대해 경사지게 형성된 장공(10)을 따라 내측으로 이동하게 된다. 핀(7)이 베어링(14)의 내륜에 고정되어 회전하면서 이동하면 베어링(14)도 내측으로, 즉 기판을 향하여 이동한다. 따라서, 베어링(14)의 외륜이 삽입되어 있는 위치 결정판(2)이 제2안내핀(9)에 따라 내측으로 이동하게 된다. 이와 같이 위치 결정판(2)이 내측으로 이동하여 기판의 위치 결정을 위해 인쇄 회로 기판의 일측을 소정의 힘으로 밀게 된다. 이와 동시에 제2의 위치 결정 수단(16)의 위치 결정판(2)도 이동하여 두개의 위치 결정판(2)이 기판을 동시에 밀게 된다. 이때 기판을 미는 두개의 위치 결정 수단(15)(16)에 대향하는 위치에 컨베이어 레일에 고정된 기판 지지 수단(17)이 인쇄 회로 기판의 다른 일측을 지지하게 된다. 이에 따라 인쇄 회로 기판은 제1의 위치 결정 수단(15), 제2의 위치 결정 수단(16)과 기판 지지 수단(17)에 의해 위치가 결정되어 적절한 힘으로 고정된다.

위치 결정이 완료되면, 회로 기판 상에 부품 조립을 수행하며 부품 조립이 완료된 회로 기판은 실린더(12)가 우측으로 작동하여 위치 결정판(2)이 회로 기판을 지지 고정하는 상태에서 후퇴하면 컨베이어 벨트에 의해 이송된다.

이와 같은 제1의 위치 결정 수단(15)에 대해 제2의 위치 결정 수단(16)은 좌우 대칭으로 좌측에 설치되어 독립적으로 작동된다. 다시 말하면, 두개의 위치 결정 수단은 좌우 대칭으로 설치되어 있으므로 실린더의 작동도 대칭적으로 이루어지며, 제1의 위치 결정 수단(15)의 실린더(12)가 좌측으로 구동될 때, 제2의 위치 결정 수단(16)의 실린더는 우측로 구동되어 각각의 위치 결정판(2)이 기판을 향해 전진하여 지지하게 된다.

전술한 바와 같이 위치 결정 수단을 두개 설치함으로써, 이들과 대향하여 고정 설치되어 있는 기판 지지과 수단과 아울러 3개의 지지 위치가 형성된다. 이와 같은 방식의 지지는 다수의 지지 위치를 갖는 경우보다 실제적으로 더 정확한 위치 결정을 할 수 있다. 다수의 지지 위치를 갖는 경우에는 기판의 가공시에 형성된 오차가 국부적으로 다를 수 있기 때문에 오히려 오차의 편차들이 악영향을 주는 방향으로 반영될 수 있기 때문이다. 즉, 각각의 지지 위치가 폭이 비교적 좁고 다수의 위치가 지지되므로 국부적으로 음의 오차를 갖는 부분과 양의 오차를 갖는 부분이 지지 위치가 될 가능성이 높다. 이러한 경우에는 기판이 미세하게 비틀린 상태로 위치 결정될 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 두개의 가변적 지지 수단을 사용하므로, 안정적인 지지 및 고정이 이루어지며, 일반적으로 양의 오차가 있는 부분들에 힘이 가해지므로 다수의 기판에 따른 지지 오차의 편차는 상대적으로 감소하게 된다.

또한 스프링을 생략함으로써, 실린더를 제어함으로써 폭 넓은 지지력을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 스프링에 의한 경우에는 지지력의 가변성이 거의 없는 편이지만, 실린더의 힘에 의해 직접 지지할 경우에는 기판의 강도 및 두께, 실장 부품에 따라 요구되는 지지력의 크기 변화에 따라 지지력을 변화시킬 수 있다. 따라서 다양한 종류의 기판에 대한 작업이 가능하게 된다. 지지 위치의 개수를 감소시키고 스프링과 같은 완충적인 수단을 생략하였기 때문에, 위치 결정 장치를 구성하는 부품의 개수도 감소하고 장치의 제작 및 조립에 따른 경비도 감소하게 된다.

Claims (2)

1. 제1 및 제2의 위치 결정 수단과 기판 지지 수단으로 구성되며, 상기 제1의 위치 결정 수단은, 인쇄 회로 기판이 상방으로 이동하거나 이탈하는 것을 제한하기 위한 덮개판, 회로 기판이 이동되고 각종 구성 요소가 고정되는 컨베이어 레일, 회로 기판의 일측을 밀어 지지 고정하기 위한 위치 결정판, 상기 컨베이어 레일에 고정 설치되어 구동부의 작동의 기준이 되는 고정 블럭, 고정구에 의해 상기 컨베이어 레일에 고정되어 구동력을 제공하는 실린더, 상기 실린더와 캠판 사이에 연결되어 있어 동력을 캠판에 전달하는 연결 요소, 상기 캠판과 상기 연결 요소를 결합하는 결합핀, 상기 연결 요소에 연결되어 있으며 운동축에 대해 경사진 장공이 형성되어 좌우 운동을 전후 운동으로 방향을 변환해 주는 캠판, 일단이 상기 캠판에 형성된 장공에 삽입되어 상기 캠판의 좌우 운동에 따라 전후로 이동되는 핀, 상기 핀의 다른 일단이 내륜에 삽입되어 상기 핀의 이동에 따라 이동하는 베어링 및, 상기 베어링의 외륜이 삽입 설치되어 있으며 베어링의 이동에 따라 전후로 이동하며 회로 기판의 일측을 밀어 위치 결정을 수행하는 위치 결정판을 포함하며, 상기 제2의 위치 결정 수단은 상기 제1의 위치 결정 수단과 같은 구성을 가지며 제1의 위치 결정 수단에 대해 좌우 대칭으로 설치되어 독립적으로 작동되며, 상기 기판 지지 수단은 상기 제1 및 제2의 위치 결정 수단에 대향하는 위치의 컨베이어 레일에 고정 설치되어 회로 기판의 다른 일측을 지지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더가 다양한 지지력을 제공하도록 제어 가능하며, 그 구동력의 전달 과정에서 스프링과 같은 완충 수단을 배제하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판의 위치 결정 장치.