KR0179887B1

KR0179887B1 - 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치

Info

Publication number: KR0179887B1
Application number: KR1019960037495A
Authority: KR
Inventors: 이윤형
Original assignee: 이종수; 엘지산전주직회사
Priority date: 1996-08-31
Filing date: 1996-08-31
Publication date: 1999-05-15
Also published as: KR19980017679A

Abstract

본 발명은 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치에 관한 것으로, 종래에는 흡착노즐을 클램핑하는 헤드부 및 수납수단 뿐만 아니라 흡착 노즐의 구조가 복잡하여 제작 및 조립작업이 어려워 재작원가가 높고 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었는 바, 본 발명은 흡착노즐을 자동으로 교환함에 있어 걸림에 의한 구조를 통해 흡착노즐을 교환할 수 있도록 함으로써 구조를 간소화시켜 제작을 용이하게 할 뿐만 아니라 조립생산성을 높이고, 또한 흡착노즐의 교환에 따른 정확도를 높여 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치

제1도는 (a) 내지 (d)는 종래 표면실장기의 흡착노즐 교환장치의 작동 상태를 나타낸 종단면도.

제2도는 본 발명의 표면실장기의 흡착노즐 자동교환장치를 도시한 것으로, (a)는 평면도.

(b)는 정면도.

(c)는 측면도.

(d)는 위치걸정관의 평단면도 및 정단면도.

제3도는 본 발떵의 표면실장기의 헤드 및 흡착노즐을 도시한 것으로, (a)는 결합상태를 도시한 단면도.

(b)는 흡착노즐의 정면도.

제4도의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 표면실장기의 흡착노즐 자동교환 장치의 작동 중 흡착노즐이 헤드에서 분리되는 과정을 도시한 정면도.

제5도의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 표면실장기의 흡착노즐 자동교환 장치의 작동 중 흡착노즐이 헤드에 장착되는 과정을 도시한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 상위치센서 10 : 제1공압실린더

R,R' : 로드 11 : 스테이션

12 : 개패센서 13 : 클램프센서

14 : 제2공압실린더 15 : 클램프

15a : 안내홈 15b : 걸림턱

16 : 위치결정관 I6a : 노즐삽입공

16b : 클램프홈 17 : 헤드

17a : 삽입공 17b : 링삽입홈

18 : 노즐지지링 18a : 걸림부

19 : 위치결정링 1,1' : 흡착노즐

1'a : 노즐구 1'b : 링걸림턱

1'c : 걸립홈 1'd : 테이퍼부

본 발명은 표면실장기 헤드의 흉착노즐 자동교환장치에 관한 것으로, 특히 구조를 간소화하고 흡착노즐 교환의 정확성을 높일 수 있는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치에 관한 것이다.

최근 전기, 전자제품와 소형화 추세는 전자부품의 고밀도화, 소형화, 다양화를 유도하고 있다. 따라서 인쇄회로기판(PCB;Printed circult Board) 조립생산에 표면실장기술(SMT;Surface Mounting Technology)의 가속화 되고 있다. 상기 표면실장기술은 크게 표면실장부품(SMD;Surface Mounting Oevice)의 개발과 이 표면실장부품의 조립기술 개발로 분류된다. 이 표면실장부품의 개발은 반도체 기술의 발전에 따라 소형화, 집적화의 추세로 발전하고 있으며, 조립기술은 이러한 부품들의 표면실장에 필요한 정밀조립장비의 개발과 각종 조립장비들의 운용기술의 개발에 치중하고 있다.

표면실장기는 표면실장부품을 인쇄회로기판상에 실장하는 장비로서 표면실장조립장비의 핵심장비이며, Tape, Stick, Tray 형태로 공급되는 각종 표면실장부품을 부품공급기(Feeder)로부터 공급받아 인쇄회로기판상의 실장위치까지 이송하고 인쇄회로기판상에 실장하는 장비이다.

표면실장기는 고속기와 범용기로 구분되어 개발되는데 고속기는 단시간내에 많은 부품들을 조립하는데 적합하도록 구성되는 반면, 범용기는 다양한 부품들의 실장에 적합하도록 구성된다. 따라서 고속기는 실장속도가 빨라 대량생산에 적합하지만 실장정밀도가 떨어지며, 대형의 고가장비이므로 소품종 생산에는 적합하지 못하고, 범용기는 고속기에 비해 실장속도가 늦어 대량생산에는 부적합하지만 실장정밀도가 높고 다양한 부품의 실장이 가능하여 다품종, 소량생산에 적합하다. 따라서 고속기는 더욱 빠르게 작업할 수 있도록, 그리고 범용기는 더욱 정밀하고 다양한 기능을 수행할 수 있도록 개발되고 있다.

상기 범용기에 하는 전자부품 표면실장기는 부품을 공급해 주는 피더(Feeder)부와 작업위치를 결정하는 X-Y 테이블(Table)부와 작업 인쇄 회로기판을 반송하는 콘베이어(Conveyor)부 그리고 실제 부품을 다루는 헤드부로 크게 나눈다. 상기 전자부품 표면실장기의 헤드는 작업부품의 종류에 따라 매우 다른 형태를 가지게 된다. 즉, 일반 각종부품을 실장하기 위한 헤드, 특수 이형부품을 실장하기 위한 헤드, 등이 그것이다.

한편, 표면실장기의 헤드에 장착되는 흡착노즐은 흡착의 안정성과 부품정렬 장치의 특성에 의하여 실장부품의 형태나 크기에 따라 흡착면의 내경과 외경의 모양이 달라져야 한다.

제1도는 일본 공개 특허 90-067799에 기술된 종래 표면실장기 헤드의 흡착노즐(1) 교환과정을 순차적으로 나타낸 것으로, 먼저 제1도의 (a)에 나타낸 바와같이, 헤드부(A)가 흡착노즐 수납수단(8) 바로 위에 위치한 상태에서 헤드부(A)가 흡착노즐(1)의 교환을 위해 교환이 이루어지는 위치로 하강하고, 흡착노즐(t)을 가지고 있는 흡착노즐 수납수단(B)의 교환부가 공압에의해 상승하면 헤드부(A)에 결합된 흡착노즐 파지부(C)의 제1스프링(2)이 압축되면서 돌기부(3)가 제1볼(4)에 가하던 압력이 해제되므로써 제1볼(4)은, 제1도의 (b)에 나타낸 바와같이, 흡착노즐(1) 의 요입홈(5) 안으로 들어가게 된다.

이와같이 된 상태에서, 제1도의 (c)에 나타낸 바와같이, 헤드부(A)가 더 하강하여 흡착노즐 수납수단(B)의 제2스프링(6) 및 제3스프링(7)을 압축시키면 교환부에 있는 제2볼(8) 또한 돌기부(3')에 의해 가압되어 있던 상태로 부터 벗어나 요입홈(5')으로 들어가 유격을 가지게 된다.

그후, 상기 헤드부(A)를 상승시킴에 따라 제1볼(4)은 돌기부(3)가 가압하게 되므로 흡착노즐(1)의 요입홈(5)매서 빠져나오지 못하는 반면, 흡착 노즐 수납수단(B)의 제2볼(8)은 흡착노즐(1)의 상승으로 말미암아 흡착노즐(1)의 외주면에 의해 바깥쪽으로 밀려나므로 흡착노즐(1)의 클램핑이 더 이상 불가능한 상태가 된다.

이에 따라, 제1도의 (d)에 나타낸 바와같이, 상기 흡착노즐(1)은 흡착노즐 수납수단(B)으로부터 헤드부(A)로 이동하므로써 흡착노즐(1)의 교환이 이루어지게 된다.

한편, 상기 헤드부(A)에 클램핑된 흡착노즐(1)을 흡착노즐 수납수단(B)으로 다시 수납시킬 경우에는 상기한 바와같은 원리에 의해 흡착노즐(1)은 헤드부(A)로부터 이탈되는 대신 수납수단(8)에 클램핑된다.

그러나 상기한 바와같은 종래 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환 장치는 흡착노즐(1)을 클램핑하는 헤드부(A) 및 수납수단(B) 뿐만 아니라 흡착노즐(1)의 구조가 복잡하여 제작 및 조립작업이 어려워 제작원가가 높고 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 구조를 간소화하고 흡착노즐 교한의 정확성을 높일 수 있는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치를 제공함에 있다.

상기한 바와같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 일측에 위치를 감지하는 상위치센서가 설치된 제1공압실린더와, 상기 제1공압실린더의 로드에 걸합되어 상,하로 움직이는 스태이션과, 일측에 개폐센서 띤 클램프센서가 설치되어 상기 스테이션의 일측태 결합되는 제2공압실린더와, 상면에 일정 길이를 갖는 안내홈과 걸림턱이 형성되며 일측이 제2공압실린더 로드에 결합됨과 더불어 상기 스테이션의 상부에 슬라이딩 가능하게 복개되어 제2공압실린더 로드의 움직임에 따라 왕복운동하는 클램프와, 중심으로 노즐삽입공이 형성되고 측부에 클램프홈이 형성되어 상기클램프의 안내홈에 삽입됨과 더불어 스테이션의 상면에 결합되는 위치결정관과, 중심에 노즐구가 형성되고 측부에 링걸림턱이 형성되며 하부에 위치결정관에 삽입시 클램프홈과 일치하는 걸림홈이 형성된 흡착노즐과, 중심에 상기 흡착노즐이 삽입되는 삽입공 및 하부에 형성되는 링삽입홈을 구비한 헤드와, 상기 헤드의 링삽입홈에 결합되는 노즐지지링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치가 제공된다.

상기 제1공압실린더 로드의 운동방향과 제2공압실린더 로드의 운동방향은 서로 직각을 이루게됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치가 제공된다.

상기 흡착노즐에는 흡착노즐을 상기 위치결정관에 삽입시 흡착노즐의 걸림홈과 위치결정관의 클램프홈을 일치시키게 하는 위치설정링이 결합됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치가 제공된다.

상기 흡착노즐의 단부에는 상기 헤드의 삽입공에 삽입시 노즐지지링에 삽입되는 것을 원활하게 하기 위해 테이퍼부가 형성됨을 특징므로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치가 제공된다.

상기 노즐지지링은 일측을 절곡하여 상기 흡착노즐의 링걸림턱에 걸리는 걸림부가 형성됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치가 제공된다.

이하 본 발명의 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치는, 제2도에 도시한 바와같이, 일측에 위치를 감지하는 상위치센서(9)가 설치된 제1공압실린더(10)와, 상기 제1공압실린더(10)의 로드(R)에 결합되어 상, 하로 움직이는 스테이션(11)과, 일측에 개폐센서(12) 및 클램프센서(13)가 설치되어 상기 스테이션(11)의 일측에 결합되는 제2공압실린더(14)와, 상면에 일정 길이를 갖는 안네홈(I5a)과 걸림턱(15b)이 형성되며 일측이 제2공압실린더(14) 로드(R')에 결합됨과 더불어 상기 스테이션(11)의 상부에 슬라이딩 가능하게 복개되어 제2공압실린더(14) 로드(R')의 움직임에 따라 왕복운동하는 클램프(IS)와, 중심으로 노즐삽입공(16)이 형성되고 측부에 클램프홈(16b)이 형성되어 상기 클램프(IS)의 안내홈(I5a)에 삽입됨과 더불어 스테이션(11)의 상면에 결합되는 위치결정관(16)을 포함하여 구성되는 하부메카니즘을 이루며 이 하부메카니즘은 받침대(20)가 표면실장기의 기준면에 결합되어 설치된다.

그리고 상기 하부메카니즘의 상측에서 작동되는 것으로, 중심에 상기 흡착노즐(1')이 삽입되는 삽입공(17a)이 형성되고 하부에 링삽입홈(17b)이 형성된 것을 포함하여 이루어진 헤드(17)와, 상기 헤드(17)의 링삽입홈(17b)에 결합되는 노즐지지링(18)을 포함하여 이루어지는 상부매카니즘이 구성된다.

그리고 상기 하부메카니즘과 상부메카니즘에 의해 교환되는 흡착노즐(1')이 포합되며, 이 흡착노즐(1')은 중심에 노즐구(l'a)가 형성되고 측부에 링걸림턱(1'b)이 형성되며 하부에 위치결정관(16)에 삽입시 클램프홈(16b)과 일치하는 걸림홈(1'c)이 형성된다.

상기 제1공압실린더(10)는 로드(R)가 2개 결합된 트윈로드 복동식 공압실린더로 설치됨이 바람직하고, 상기 상위치센서(9)는 로드(R)가 상측으로 이동할 때 이동위치를 감지하게 된다. 그리고 상기 제1공압실린더(10) 로드(R)가 움직이는 운동방향과 제2공압실린더(14) 로드(R')가 움직이는 운동방향은 서로 직각이 되도록 각각 설치한다. 즉, 제1공압실린더(10)의 로드(R)는 수직방향으로, 제2공압실린더(14)의 로드(R')는 수평방향으로 움직이게 설치한다.

또한 상기 스테이션(11)은 제1공압실린더(10)의 로드(R)와 결합되는 스테이션어태취부(11a)와 상기 클램프(15)가 결합되는 스테이션베이스부(11b)로 형성되며 상기 스테이션베이스부(lIb)의 상면에는 상기 위치결정관(16)이 결합되는 결합공(11c)이 형성되고 결합공(11c)의 수는 8개로 함이 바람직하다. 그리고 상기 클램프(15)는 상면과 양측면으로 형성되어 상기 스테이션베이스부(lIb)에 복개되어 결합되고, 일측에 연결부(15c)가 형성되어 상기 제2공압실린더(14)의 로드(R')에 결합되며, 상기 상면 형성되는 안내홈(15)은 길이 방향으로 2개 형성됨이 바람직하고, 상기 안내홈(15a)의 일측면에는 안내홈(15a)의 폭보다 넓게 확개부(15d)를 형성하며 확개부(15d)의 양측면은 일정 각으로 각각 경사지게 형성하여 걸림턱(15b)을 이루도록 형성한다. 상기 확개부(15d)는 1개의 안내홈(15a)에 일정한 간격을 두고 4개 형성하여 스테이션베이스부(11b)에 결합시 결합공(11c)과 일치되도록 한다.

상기 위치결정관(16)은 스태이션베이스부(11b)의 상면에 형성된 결합공(11c)에 결합하되 클램프(15)의 이동시 걸림턱(15b)이 클램프홈(16b)에 삽입될 수 있도록 결합하며, 위치결정관(16)의 일측에 지지턱(16c)을 형성하여 결합시 클램프(15)상면에 걸림에 의해 걸림턱(15b)과 클램프홈(16b)이 일치되도록 한다.

상기 흡착노즐(1')에는 흡착노즐(1')을 상기 위치결정관(16)에 삽입시 흡착노즐(1')의 걸림홈(1'c)과 위치결정관(16)의 클램프홈(16b)을 일치시키게 하는 위치설정링(15)이 결합되며, 흡착노즐(1')의 단부에는 상기헤드(17)의 삽입공(17a)에 삽입시 노즐지지링(18)에 삽입되는 것을 원활하게 하기 위해 테이퍼부(1'd)가 양측으로 각각 형성된다. 그리고 흡착노즐(1')에 형성된 걸림홈(1'c)은 클램프(15)에 형성된 걸림턱(15b)의 경사각과 일치하도록 경사지게 형성되고, 링걸림턱(1'b)은 일측을 절삭하여 평면부(1'e)를 이룸에 의해 형성된다.

상기 헤드(17)의 하부에 형성되는 링삽입홈(17b)은 일측을 삽입공(17a)과 통하도록 보다 깊게 형성한다. 그리고 상기 링삽입홈(17b)에 결합되는 노즐지지링(18)은 일측을 절곡하여 결합시 삽입공(17a)의 내측에 위치함으로써 상기 흡착노즐(1')을 삽입공(17a)에 삽입시 흡착노즐(1')의 링걸림턱(1'b)에 걸리도륵 걸림부(18a)가 형성된다.

이하 본 발명의 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 표면실장기의 헤드(17)로부터 흡착노즐(1')을 분리하는 과정은, 제4도에 도시한 바와같이, 흡착노즐(1')이 장착된 헤드(17)가 위치결정관(16)의 상측에 위치한 상태에서 제1공압실린더(10)의 작동에 의해, 제4도의 (a)에 도시한 바와같이, 스테이션(11)을 상측으로 움직여 상위치센서까지 이동하게 된다.

다음, 제2공압실린더(14)의 작동에 의해 클램프(15)가 수평으로 이동하여 클램프(15)의 상면에 형성된 확개부(15d)와 위치결정관(16)을 일치시켜 노즐삽입공(16a)을 오픈상태가 되도록 한다. 이때 개폐센서(12)의 감지에 의해 헤드(17)가 하측으로 이동하게 되어 흡착노즐(1')이 위치결정관(15)의 노즐삽입공(16a)에 삽입된다. 이 과정에서 흡착노즐(1')에 걸합된 위치설정링(19)이 위치결정관(16)의 상단부에 걸리면서 클램프홈(16b)과 걸림홈(1'c)이 동일 선상에 위치하게 된다.

다음, 제2공압실린더(14)의 작동에 의해 클램프(15)가 수평으로 움직여 클램프(15)의 걸림턱(15b)이 흡착노즐(1')의 걸림홈(1'c)에 삽입되어 흡착노즐(1')을 고정한다.

이어 클램프센서(13)의 감지에 의해 헤드(17)를 일정한 각으로 회전시키게 되는데, 헤드(17)에 흡착노즐(1')이 장착된 구조는, 제3도에 도시한 바와같이, 흡착노즐(1')이 헤드(I7)의 삽입공(17a)에 삽입되어 노즐지지링(18)의 걸림부(18a)에 링걸림턱(1'b)이 걸려 고정되어 장착된 구조로, 헤드(17)를 회전시키게 되면, 제4도의 (b)에 도시한 바와같이, 노즐지지링(18)이 벌어짐과 동시에 걸림부(18a)가 링걸림턱(1'b)에서 벗어나 흡착노즐(1')의 외주면에 위치하게 되며 이 상태에서 헤드(17)가 상측으로 이동하여 헤드(17)로 부터 흡착노즐(1')을 분리하게 된다.

흡착노즐(1')의 분리가 끝나면 실장기 헤드(17)는 진공변을 열어 진공을 발생시키고, 이때 진공도를 측정하여 흡착노즐(1')의 분리여부를 확인하게 된다.

역으로, 하부메카니즘을 이루는 교환장치로부터 흡착노즐(1')을 헤드(17)에 결합하는 과정은, 제5도에 도시한 바와같이, 흡착노즐(1')이 결합된 위치결정관(16)의 상측으로 헤드(17)를 위치시킨 상태에서 헤드(17)를 하측으로 이동시켜 삽입공(17a)에 흡착노즐(1')을 삽입한다. 이때 흡착노즐(1')이 삽입되는 과정에서 흡착노즐(1')의 단부에 형성된 테이퍼부(1'd)에 의해 노즐지지링(18)이 쉽게 벌어지면서 흡착노즐(1')의 링걸림턱(1'b)이 노즐지지링(18)의 걸림부에 걸려 고정된다.

다음, 제2공압실린더(14)의 작동에 의해 클램프(15)가 수평으로 이동하면 클램프(15)의 이동에 의해 걸림턱(15b)이 걸림홈(1'c)으로부터 이탈되어 오픈상태가 되며 이때 흡착노즐(1')은 단순히 위치결정관(15)의 노즐삽입공(16a)에 삽입된 상태가 된다. 이어, 제5도의 (c)에 도시한 바와같이, 헤드(17)를 상측으로 이동시켜 흡착노즐(1')을 위치결정관(I5)으로 분리시키게 된다. 다음 제2공압실린더(14)의 작동에 의해 클럼프(15)를 수평으로 이동시켜 클램프센서(13)를 작동하게 하면 이에 의해 제1공압실린더(10)가 작동하여 스테이션(11)을 하측으로 이동 원위치 상태가 된다.

그리고 헤드(17)에 흡착노즐(1')의 장착이 끝나면 실장기 헤드(17)는 진공변을 열어 진공을 발생시키고 이때 진공도를 측정하여 흉착노즐(1')의 장착여부를 확인하게 된다.

위와 같은 작동하여 작업중 흡착노즐(1')을 자동으로 교환해 주는 기능을 수행하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 흡착노즐(1')을 자동으로 교환함에 있어 걸림에 의한 구조를 통해 흡착노즐(1')을 교환할 수 있도록 함으로써 구조를 간소화시키게 되며 이로 인하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 조립생산성을 높일 수 있고, 또한 흡착노즐(1')의 교환에 따른 정확도를 높여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

일측에 위치를 감지하는 상위치센서가 설치된 제1공압실린더와, 상기 제1공압실린더의 로드에 결합되어 상,하로 움직이는 스테이션과, 일측에 개폐센서 및 클램프센서가 설치되어 상기 스테이션의 일측에 결합되는 제2공압실린더와, 상면에 일정 길이를 갖는 안내홈과 걸림턱이 형성되며 일측이 제2공압실린더 로드에 결합됨과 더불어 상기 스테이션의 상부에 슬라이딩 가능하게 복개되어 제2공압실린더 로드의 움직임에 따라 왕복운동하는 클램프와, 중심으로 노즐삽입공이 형성되고 측부에 클램프홈이 형성되어 상기 클램프의 안내홈에 삽입됨과 더불어 스테이션의 상면에 결합되는 위치결정관과, 중심에 노즐구가 형성되고 측부에 링걸림턱이 형성되며 하부에 위치 결정관에 삽입시 클램프홈과 일치하는 걸림홈이 형성된 흡착노즐과, 중심에 상기 흡착노즐이 삽입되는 삽입공 및 하부에 형성되는 링삽입홈을 구비한 헤드와, 상기 헤드의 링삽입홈에 결합되는 노즐지지링을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치.
제1항에 있어서, 상기 제1공압실린더 로드의 운동방향과 제2공압실린더 로드의 운동방향은 서로 직각을 이루게 됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치.
제1항에 있어서, 상기 흡착노즐에는 흡착노즐을 상기 위치결정관에 삽입시 흡착노즐의 걸림홈과 위치결정관의 클램프홈을 일치시키게 하는 위치설정링이 결합됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 흡착노즐의 단부에는 상기 헤드의 삽입공에 삽입시 노즐지지링에 삽입되는 것을 원활하게 하기 위해 테이퍼부가 형성됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치.
제4항에 있어서, 상기 노즐지지링은 일측을 절곡하여 상기 흡착노즐의 링걸림턱에 걸리는 걸림부가 헝성됨을 특징으로 하는 표면실장기 헤드의 흡착노즐 자동교환장치.