KR100269223B1 - 전자 부품 실장 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 부품 실장 장치를 개시한다. 본 발명에 따르면, 헤드 프레임 부재, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치되며 승강 가능한 흡착 노즐을 가지는 복수개의 흡착 헤드, 상기 헤드 프레임의 다른 일측에 설치되며 헤드 프레임 부재를 따라 이동 가능한 카메라 이송 프레임 부재, 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 카메라 및, 상기 카메라 이송 프레임 부재의 저면에 설치되어 상기 흡착 노즐에 흡착된 부품을 상기 카메라에 반사시키는 반사 수단을 구비하는 전자 부품 실장 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 전자 부품 실장 장치에서는 흡착 헤드가 설치된 헤드 프레임에 대하여 카메라 모듈이 이동 가능하게 설치됨으로써 흡착 노즐에 흡착된 부품에 대한 촬상이 보다 신속하고 정확하게 수행될 수 있다는 장점이 있다.

Description

전자 부품 실장 장치
본 발명은 전자 부품 실장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드 프레임에 대하여 고정 카메라가 상대적으로 운동이 가능하도록 설치함으로써 고정 카메라의 촬상에 의한 부품 인식 작업이 신속하게 이루어질 수 있는 전자 부품 실장 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자 부품 실장 장치는 반도체 칩이나 기타 전자 부품을 인쇄 회로 기판위에 실장하는 장치이다. 부품 실장 장치에서 인쇄 회로 기판은 콘베이어 장치에 의해 실장 위치로 이송되며, 로보트에 의해 승강 및 평면 운동하는 실장 헤드에 설치된 흡착 노즐이 부품 트레이상에 놓인 전자 부품을 인쇄 회로 기판의 소정 위치에 실장하는 작업이 반복된다. 부품 실장 작업은 각각의 기구 상호간에 매우 정밀한 위치 제어를 필요로 하는 작업이므로 하나 이상의 카메라를 이용하여 위치 제어를 수행하게 된다. 통상적으로 카메라를 이용한 위치 제어에는 메인 프레임에 고정된 고정 카메라가 사용된다.
도 1에는 일반적인 부품 실장 장치의 개략적인 설명도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 로보트의 상호 직교하는 X 축 프레임(120a)과 Y 축 프레임(120b)이 설치되며, 상기 축에 의해 헤드(130)를 평면 운동시킬 수 있다. 헤드(130)에 설치된 흡착 노즐(140)은 승강 운동을 통해서 부품 트레이(190)로부터 전자 부품을 흡착하여 인쇄 회로 기판(S)에 실장할 수 있다. 인쇄 회로 기판(S)은 콘베이어(150)에 의해 부품 실장 위치로 이송되며, 실장 작업이 종료되면 콘베이어(150)에 의해 다시 다음 단계로 이동한다. 고정 카메라(160)는 흡착 노즐(140)에 흡착된 지그의 저면 형상을 촬상함으로써, 전자 부품 실장 장치에서 흡착 노즐(140), 기판(S) 및, 기타 구성부들 상호간의 상대적인 위치를 제어할 수 있게 한다. 노즐(140)의 평면 운동 및 승강 운동과 콘베이어(150)에 의한 인쇄 회로 기판(S)의 이송은 제어기(170)에 의해 제어된다. 제어기(170)의 위치 제어에 필요한 데이타를 제공할 수 있도록 화상 인식 처리 장치(180)가 제공되며, 화상 인식 처리 장치(180)는 고정 카메라(160)로부터 인식되는 화상 정보를 처리한다.
위와 같은 전자 부품 실장 장치의 가장 중요한 요소는 부품을 트레이로부터 들어올려 기판에 실장하는 작업의 정밀도와 신속성이다. 그런데 위와 같은 구성을 가지는 장치는 흡착 노즐이 부품 실장을 위해 이동할 때 최단 경로를 선택하여 이동하지 못하는 단점이 있었다.
이를 보다 상세히 설명하면, 흡착 노즐(140)은 우선 부품 트레이(190)상으로 이동하여 부품을 흡착하고, 다시 고정 카메라(160)의 상부로 이동한다. 고정 카메라(160)에서 부품 저면의 촬상이 이루어짐으로써, 부품에 대한 위치 제어 정보가 입력된 후에야 비로소 흡착 노즐(140)은 기판(S)의 상부로 이동하여 부품을 실장하게 된다. 즉, 기판(S)과 부품 트레이(190)가 어디에 위치하던간에, 흡착 노즐(140)은 반복적으로 고정 카메라(160)의 상부로 이동하는 과정을 필수적으로 거쳐야 하는 것이다. 이러한 이동 방식은 흡착 노즐(140)의 이동 경로가 연장되기 때문에, 구동 부품의 속도를 향상시킨다 할지라도 실장 속도의 증가에는 한계 상황이 존재하며, 따라서 신속성의 요건을 충족시키지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신속한 실장 작업이 가능한 부품 실장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 흡착 노즐의 이동 경로가 최단 거리에서 이루어질 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정 카메라가 헤드 프레임에 대하여 상대적인 운동을 함으로써 부품의 촬상이 가능해지고, 그로 인해 부품 실장의 속도가 향상될 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 전자 부품 실장 장치의 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 전자 부품 실장 장치의 헤드 조립체에 대한 개략적인 분해 사시도.
도 3은 도 2의 장치를 조립된 상태로 도시하는 정면도.
도 4는 및 도 5는 도 3을 상이한 위치에서 도시한 평면도.
* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *
120a. X 축 프레임 120b. Y 축 프레임
130. 헤드 140. 콘베이어
160. 고정 카메라 170. 제어기
180. 화상 인식 처리 수단 20. 헤드 프레임
21.22.23.24. 헤드 25.26.27.28. 흡착 노즐
29. 구동 모터 30. 볼 스크류
31. 센서 부재 32. 가이드
33. 가이드 블록 35. 너트부
36. 카메라 37. 조명
40. 카메라 이송 프레임
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 헤드 프레임 부재, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치되며 승강 가능한 흡착 노즐을 가지는 복수개의 흡착 헤드, 상기 헤드 프레임의 다른 일측에 설치되며 헤드 프레임 부재를 따라 이동 가능한 카메라 이송 프레임 부재, 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 카메라 및, 상기 카메라 이송 프레임 부재의 저면에 설치되어 상기 흡착 노즐에 흡착된 부품을 상기 카메라에 반사시키는 반사 수단을 구비하는 전자 부품 실장 장치가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 카메라 이송 프레임을 상기 헤드 프레임 부재에 대하여 상대적으로 이송시킬 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치된 구동 모터 및, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 볼 스크류를 더 구비하며, 상기 카메라 이송 프레임 부재에는 상기 볼 스크류가 체결되는 너트가 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 반사 수단은, 카메라 이송 프레임 부재의 위치에 따라서 상기 복수개의 흡착 헤드들중 어느 하나의 하부에 배치됨으로써 흡착 노즐에 흡착된 부품을 반사시킬 수 있는 제 1 미러와, 상기 제 1 미러에 반사된 부품의 이메이지를 상기 카메라에 반사시키는 제 2 미러를 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 헤드 프레임 부재에 대한 상기 카메라 이송 프레임 부재의 상대적인 위치를 검지할 수 있도록 상기 헤드 프레임 부재에 걸쳐 설치된 센서 부재 및, 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 센서를 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 헤드 프레임 부재에 대한 상기 카메라 이송 프레임 부재의 이송을 안내할 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재에 걸쳐 설치된 가이드 부재 및, 상기 가이드 부재를 따라 안내되도록 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 가이드 블록 부재를 더 구비한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 헤드 프레임 부재는 직교 좌표 로보트에 의해서 평면 운동 가능하다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 흡착 노즐의 승강 운동시에 상기 반사 수단이 간섭을 일으키는 것을 발생시키는 것을 방지할 수 있도록 상기 카메라 이송 프레임 부재가 이동한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 카메라 이송 프레임을 상기 헤드 프레임 부재에 대하여 상대적으로 이송시킬 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치된 구동 모터, 상기 구동 모터의 축과 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 풀리들 및, 상기 풀리들을 상호 연결하는 벨트를 더 구비한다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 것은 본 발명에 따른 전자 부품 실장 장치의 헤드 프레임 및 카메라 프레임에 대한 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 헤드 프레임(20)에는 하나 이상의 흡착 헤드가 설치될 수 있으며, 도면에 도시된 실시에에서는 제 1 헤드(21), 제 2 헤드(22), 제 3 헤드(23) 및, 제 4 헤드(24)가 설치되어 있다. 각각의 헤드에는 흡착 노즐(25,26,27,28)이 각각 설치된다. 흡착 노즐(25,26,27,28)은 통상적인 공지의 방법에 의해 승강 운동이 가능하며, 그러한 승강 운동을 통해 부품을 트레이로부터 흡착하거나 기판에 실장시킬 수 있다.
헤드 프레임(20)은 도시되지 아니한 로보트에 설치되어 직교 좌표상으로 운동할 수 있다. 예를 들면, 헤드 프레임(20)의 상단부가 도 1에 도시된 것과 같은 X-Y 직교 좌표 로보트의 프레임(120a,120b)에 설치됨으로써 직교 좌표를 따라 운동하고, 그에 따라 부품 트레이(190, 도 1)에 배열된 부품을 들어올려 인쇄 회로 기판(s)에 실장 작업을 수행할 수 있을 것이다.
헤드 프레임(20)의 다른 한 면에는 카메라 모듈이 설치된다. 카메라 모듈에는 카메라 이송 프레임(40), 미러 박스(39), 카메라 본체(36) 및 카메라 헤드(37)등이 포함된다. 카메라 모듈은 헤드 프레임(20)의 다른 한 면에서 수평 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 카메라 모듈의 이동을 위해서 다양한 수단이 강구될 수 있으며, 도면에 도시된 실시예에서는 구동 모터(29)에 의해 제어 가능하게 회전하는 볼 스크류(30)가 카메라 이송 프레임(40)의 상단부에 형성된 너트부(35)에 체결됨으로써 이송이 이루어진다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 다른 이송 수단들이 적용될 수 있으며, 예를 들면 벨트 구동이나 또는 리니어 모터를 이용한 이송 수단이 적용될 수 있다. 벨트 구동의 경우, 헤드 프레임(20)에 모터를 장착하고, 모터의 회전축과 카메라 이송 프레임(40)에 풀리(미도시)를 설치하여, 상기 모터의 회전축과 이송 프레임(40)의 풀리 사이를 벨트로 연결하는 것이다.
카메라 이송 프레임(40)의 전면에는 센서(34)와 가이드 블록(33)이 설치된다. 또한 헤드 프레임(20)의 배면에는 상기 센서(34)와 가이드 블록(33)에 대응하여, 센서 부재(31) 및, 가이드(32)가 설치된다. 센서 부재(31) 및 가이드(32)는 헤드 프레임(20)의 수평 방향 길이 전체에 걸쳐 연장되는 것이 바람직스럽다. 헤드 프레임(20)의 가이드(32)는 카메라 이송 프레임(40)의 가이드 블록(33)과 결합되며, 카메라 이송 프레임(40)이 헤드 프레임(20)의 배면을 따라 이송되는 동안 이를 안내하는 작용을 한다. 또한 센서 부재(31)와 센서(34)는 헤드 프레임(20)에 대한 카메라 이송 프레임(40)의 위치를 검지하고 제어할 수 있게 한다.
카메라 이송 프레임(40)의 저부에는 미러 박스(39)가 설치된다. 또한 카메라 이송 프레임(40)의 일측면에는 카메라(36)와 조명(37)가 설치된다. 미러 박스(39)의 일단부는 헤드 프레임(20)의 배면으로부터 전면으로 연장됨으로써, 헤드 프레임(20)의 이송에 따라서 그 상부가 흡착 헤드(25,26,27,28)의 하부에 위치할 수 있다. 미러 박스(39)에는 하나 또는 복수의 거울이 설치되어 있으며, 거울의 반사 작용에 의해 흡착 노즐(25,26,27,28)의 저면에 흡착된 부품의 화상이 카메라(36)에 촬상될 수 있다. 이에 관해서는 이후에 보다 상세히 설명될 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 헤드 프레임과 카메라 이송 프레임을 조립한 상태로 도시한 정면도이다.
도면을 참조하면, 미러 박스(39)에는 2 개의 미러(M)가 설치된다. 2 개의 미러들중 하나인 제 1 미러(M1)는 흡착 노즐의 하부에서 평면에 대하여 45 도의 각도로 경사지게 설치되며, 다른 제 2 미러(M2)는 카메라(36)의 하부에서 평면에 대하여 45 도의 각도로 경사지게 설치된다. 따라서 헤드 프레임(20)의 일측면에 설치된 흡착 헤드(21,22,23,24)에 설치된 흡착 노즐(25,26,27,28)들중 하나에 흡착된 부품(P)의 저면은 미러 박스(39)에 설치된 2 개의 미러(M)를 통해 반사됨으로써, 카메라(36)에서 촬상될 수 있다. 부품(P)의 상이 투사되는 광 경로는 영문자 A 로 표시되어 있다.
도 4 및 도 5에는 카메라 이송 프레임(40)이 상이한 위치에 있는 평면도가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 카메라 이송 프레임(40)은 4 개의 흡착 헤드들중 제 4 헤드(24)의 배면에 해당하는 위치에 있도록 설정되어 있다. 즉, 구동 모터(29)와 볼 스크류(30)의 작용에 의해 카메라 이송 프레임(40)의 위치가 제 4 헤드(24)의 배면에 있도록 설정되며, 이때 미러 박스(39)의 미러는 제 4 헤드(24)의 흡착 노즐에 흡착된 부품을 카메라(36, 도2, 도 3)에 반사시킴으로써 촬상이 가능하다.
한편 도 5를 참조하면, 카메라 이송 프레임(40)은 4 개의 흡착 헤드들중 제 3 헤드(24)의 배면에 해당하는 위치로 이송되어 있다. 위에서 설명한 바와 마찬가지로, 미러 박스(39)의 미러는 제 3 헤드(23)의 흡착 노즐에 흡착된 부품을 카메라 헤드에 반사시킴으로써 촬상이 가능하도록 한다.
위에서 설명한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 미러 박스(39)를 포함하는 카메라 모듈이 헤드 프레임(20)의 배면을 따라 제어 가능하게 이동함으로써 각각의 흡착 헤드 노즐에 흡착된 부품의 저면을 촬상할 수 있다. 또한 흡착 노즐들(25,26,27,28)이 부품(P)을 트레이로부터 들어올리거나 또는 기판위에 내려놓기 위해 승강 운동을 하는 동안에는 미러 박스(39)가 흡착 노즐들과 간섭하지 않도록 다른 위치로 이동하게 된다. 예를 들면, 도 4에서 제 3 헤드(23)의 흡착 노즐에서 부품의 흡착 및 장착을 수행할 동안에는 카메라 이동 프레임(40)을 포함하는 카메라 모듈이 제 4 헤드(24)에 대응하는 위치로 이송되어 있는 상태를 유지한다. 다음에, 제 3 헤드(23)에서의 흡착 작업이 완료된 이후에는 도 5에 도시된 바와 같이 제 3 헤드(23)에 대응하는 위치로 카메라 모듈이 이동하여 촬상을 수행하는 것이다. 이와 같은 카메라 모듈의 이송과 촬상 작업은 모든 제 1 내지 제 4 헤드에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 한편, 4 개의 헤드가 부품을 동시에 흡착할 경우에는 별도의 위치(K 로 표시됨)에서 카메라 모듈을 정지시킬 수 있다.
도면에 도시된 실시예에서는 4 개의 헤드를 가지는 부품 실장 장치에 대해서 설명되었으나 본 발명의 부품 실장 장치는 헤드의 숫자에 무관하게 다양하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 단지 하나의 흡착 헤드를 가지는 부품 실장 장치의 경우에 대해서도 미러 박스가 흡착 노즐의 하부에 배치되는 촬상 위치와, 촬상 위치로부터 이탈되는 대기 위치 사이에서 카메라 모듈이 이송될 수 있도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전자 부품 실장 장치에서는 흡착 헤드가 설치된 헤드 프레임에 대하여 카메라 모듈이 이동 가능하게 설치됨으로써 흡착 노즐에 흡착된 부품에 대한 촬상이 보다 신속하고 정확하게 수행될 수 있다는 장점이 있다. 또한 헤드 프레임의 이동 경로가 최소화될 수 있고, 복수의 흡착 헤드를 가지는 전자 부품 실장 장치에서도 본 발명의 장치를 적용할 수 있으므로 장치의 범용성과 활용성이 증가될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 헤드 프레임 부재,
    상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치되며 승강 가능한 흡착 노즐을 가지는 하나 또는 복수개의 흡착 헤드,
    상기 헤드 프레임의 다른 일측에 설치되며 헤드 프레임 부재를 따라 이동 가능한 카메라 이송 프레임 부재,
    상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 카메라 및,
    상기 카메라 이송 프레임 부재의 저면에 설치되어 상기 흡착 노즐에 흡착된 부품을 상기 카메라에 반사시키는 반사 수단을 구비하는 전자 부품 실장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 이송 프레임을 상기 헤드 프레임 부재에 대하여 상대적으로 이송시킬 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치된 구동 모터 및, 상기 구동 모터에 의해 회전하는 볼 스크류를 더 구비하며, 상기 카메라 이송 프레임 부재에는 상기 볼 스크류가 체결되는 너트가 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 수단은, 카메라 이송 프레임 부재의 위치에 따라서 상기 복수개의 흡착 헤드들중 어느 하나의 하부에 배치됨으로써 흡착 노즐에 흡착된 부품을 반사시킬 수 있는 제 1 미러와, 상기 제 1 미러에 반사된 부품의 이메이지를 상기 카메라에 반사시키는 제 2 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드 프레임 부재에 대한 상기 카메라 이송 프레임 부재의 상대적인 위치를 검지할 수 있도록 상기 헤드 프레임 부재에 걸쳐 설치된 센서 부재 및, 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드 프레임 부재에 대한 상기 카메라 이송 프레임 부재의 이송을 안내할 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재에 걸쳐 설치된 가이드 부재 및, 상기 가이드 부재를 따라 안내되도록 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 가이드 블록 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 헤드 프레임 부재는 직교 좌표 로보트에 의해서 평면 운동 가능한 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡착 노즐의 승강 운동시에 상기 반사 수단이 간섭을 일으키는 것을 발생시키는 것을 방지할 수 있도록 상기 카메라 이송 프레임 부재가 이동하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라 이송 프레임을 상기 헤드 프레임 부재에 대하여 상대적으로 이송시킬 수 있도록, 상기 헤드 프레임 부재의 일측에 설치된 구동 모터, 상기 구동 모터의 축과 상기 카메라 이송 프레임 부재에 설치된 풀리들 및, 상기 풀리들을 상호 연결하는 벨트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 부품 실장 장치.
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