KR100394224B1 - 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드에 관한 것으로, 제1공기출입구(111)가 형성됨과 아울러 길이방향으로 제1중공부(112)가 형성된 이동블럭(110)과, 제1공기출입구(111)와 연통되어 공기가 출입되도록 그 소정 부위에 적어도 한 개 이상의 제2공기출입구(121)가 형성되고 길이방향으로 제2중공부(122)가 형성된 스페이서(120)와, 스페이서(120)에 형성된 제2중공부(122)의 내측으로 소정의 간격을 유지한 상태로 삽입되어 이동블럭(110)의 양단에 플랜지 볼 베어링(140)로 밀봉되고 일단에 볼 스프라인부(20)와 모터(10)가 결합됨과 아울러 제2공기출입구(121)와 연통되어 공기가 출입되도록 적어도 한 개 이상의 제3공기출입구(131)가 형성되고 길이방향으로 제3중공부(132)가 형성된 회전샤프트(130)로 구성하여, 회전샤프트의 회전시 접촉으로 인한 마찰로 인한 비선형 마찰력의 발생을 제거하여 원하는 시간 내에 회전샤프트의 회전각을 정밀하게 제어할 수 있도록 함에 있다.

Description

비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드{Part Adsorption Head Having Non-Contact Sealing Structure}
본 발명은 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드에 관한 것으로, 표면실장기의 부품흡착헤드에서 회전샤프트의 회전을 정밀하게 조절할 수 있도록 비접촉 실링(sealing)구조를 갖는 부품흡착헤드에 관한 것이다.
일반적으로 표면실장기는 다수의 부품을 인쇄회로기판에 고속 및 정밀하게 실장하기 위해 사용된다. 부품을 인쇄회로기판에 고속 및 정밀하게 실장하기 위해 사용되는 표면실장기는 크게 X-Y 갠트리(gantry), 인쇄회로기판 이송장치, 부품공급부 및 헤드유니트(head unit)로 구성된다. 헤드유니트는 X-Y 갠트리에 설치되어 인쇄회로기판 이송장치에 의해 부품실장작업위치로 이송된 인쇄회로기판에 부품을 실장하게 된다. 헤드유니트는 인쇄회로기판에 실장될 부품을 부품공급부에서 공급받는다.
부품공급부에서 공급되는 부품을 흡착하는 헤드유니트는 다수개의 부품흡착헤드로 구성되며 각각의 부품흡착헤드는 모터(motor), 볼 스프라인(ball spline) 및 소켓(socket)부로 구성된다. 모터, 볼 스프라인부 및 회전샤프트부로 구성된 부품흡착헤드를 첨부된 도면을 이용하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 표면실장기에 적용된 종래의 부품흡착헤드의 측면도이다. 도시된 바와 같이 부품흡착헤드는 모터(10), 볼 스프라인부(20) 및 회전샤프트부(30)로 구성된다. 상기 모터(10)의 회전중심축(11)은 볼 스프라인부(20)의 일단과 커플링(1)에 의해 결합되며, 볼 스플라인부(20)의 타단은 회전샤프트부(30)와 결합된다. 회전샤프트부(30)와 결합되는 볼 스프라인부(20)는 볼 스프라인(21)과 볼 스프라인너트(ball spline nut)(22)로 구성되며 모터(10)에서 발생되는 회전력에 의해 회전운동을 함과 아울러 수직방향으로 왕복운동을 하게 된다. 여기서, 볼 스프라인부(20)는 부품흡착헤드의 수직방향으로 이동시 모터(10)의 하중이 회전샤프트부(30)로 전달되지 않도록 하기 위해 사용된다.
회전운동과 왕복운동을 수행하는 볼 스프라인부(20)의 타단에 결합되는 회전샤프트부(30)는 회전샤프트(31), 소켓(32), LM 가이드(linear guide)(33), 이동블럭(34), 플랜지(flange)(35)로 구성된다. 회전샤프트(31)의 일단에는 소켓(32)이 설치되며, 그 외측으로 이동블럭(34)이 설치된다. 회전샤프트(31)가 내측으로 조립된 이동블럭(34)의 양단에는 플랜지(35)가 설치된다. 이동블럭(34)의 내측에 조립된 회전샤프트(31)를 수직으로 왕복이동시키기 위해 이동블럭(34)의 배면에 LM 가이드(33)가 설치된다.
LM 가이드(33)에 회전샤프트(31), 볼 스프라인(21) 및 이동블럭(34)의 수직 왕복이동을 가이드하여 회전샤프트(31)의 설치된 부품흡착헤드로 하여금 부품을 흡착하고 흡착된 부품을 인쇄회로기판에 실장하도록 한다. 인쇄회로기판에 실장될 부품이 정확하게 부품흡착헤드에 정확하게 흡착되지 않는 경우에 모터(10)에 의해 소정반경으로 회전샤프트(31)를 회전시켜 부품의 흡착을 보정하게 된다.
회전샤프트(31)를 회전시켜 부품의 흡착을 보정하는 종래의 회전샤프트부(30)의 구조를 첨부된 도 2를 이용하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 도 2에 도시된 종래의 접촉 실링구조를 갖는 회전샤프트부의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 이동블럭(34)의 내측에 회전샤프트(31)가 삽입되어 설치된 상태에서 이동블럭(34)의 양단에 각각 실링(sealing)재(36)로 밀봉시키켜 이동블럭(34)의 양단으로 외부 공기가 투입되어 발생되는 압력강화를 방지하게 한다. 여기서, 부품흡착을 위한 압력을 발생하기 위해 이동블럭(34)에 형성된 공기출입구(34a)와 회전샤프트(31)에 형성된 중공부(31a) 및 공기출입구(31b)를 통해 공기를 화살표 A방향으로 출입시킨다.
이와 같이 구성된 종래은 회전샤프트는 이동블럭의 내측에 삽입 설치된 상태에서 이동블럭의 양단을 실링재로 밀봉시키는 접촉식 구조이므로 회전샤프트를 회전시키면 고무재질을 갖는 실링재와 회전샤프트 사이에 비선형 마찰력이 발생하게 된다. 비선형 마찰력은 회전샤프트를 정밀하게 회전시키는 경우에 원하는 시간 내에 회전각을 안정화시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 표면실장기의 부품흡착헤드에 적용된 회전샤프트부에서 이동블럭의 내측에 삽입되어 회전샤프트의 회전시 비선형 마찰력이 발생되지 않도록 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 부품흡착헤드에서 이동블럭과 회전샤프트를 비접촉식으로 회전시킴으로써 회전샤프트의 정밀 회전시 원하는 시간 내에 회전의 안정화를 이룰 수 있도록 함에 있다.
도 1은 표면실장기에 적용된 종래의 부품흡착헤드의 측면도,
도 2는 도 2에 도시된 접촉 실링구조를 갖는 회전샤프트부의 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 비접촉 실링구조를 갖는 회전샤프트부의 분리 조립 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 회전샤프트부의 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 이동블럭의 확대 사시도,
도 6은 도 3에 도시된 스페이서의 확대 사시도,
도 7은 도 3에 도시된 회전샤프트의 요부 확대 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 모터 20: 볼 스프라인부
100: 회전샤프트부 110: 이동블럭
120: 스페이서 130: 회전샤프트
140: 플랜지 볼 베어링
본 발명의 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드는 제1공기출입구가 형성됨과 아울러 길이방향으로 제1중공부가 형성된 이동블럭과, 제1공기출입구와 연통되어 공기가 출입되도록 그 소정 부위에 적어도 한 개 이상의 제2공기출입구가 형성되고 길이방향으로 제2중공부가 형성된 스페이서(spacer)와, 스페이서에 형성된 제2중공부의 내측으로 소정의 간격을 유지한 상태로 삽입되어 이동블럭의 양단에 플랜지(flange)로 밀봉되고 일단에 볼 스프라인(ball spline)부와 모터가 결합됨과 아울러 제2공기출입구와 연통되어 공기가 출입되도록 적어도 한 개 이상의 제3공기출입구가 형성되고 길이방향으로 제3중공부가 형성된 회전샤프트로 구비됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 비접촉 실링구조를 갖는 회전샤프트부의 분리 조립 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 회전샤프트부의 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 이동블럭의 확대 사시도이다. 도시된 바와 같이, 제1공기출입구(111)가 형성됨과 아울러 길이방향으로 제1중공부(112)가 형성된 이동블럭(110)과, 제1공기출입구(111)와 연통되어 공기가 출입되도록 그 소정 부위에 적어도 한 개 이상의 제2공기출입구(121)가 형성되고 길이방향으로 제2중공부(122)가 형성된 스페이서(120)와, 스페이서(120)에 형성된 제2중공부(122)의 내측으로 소정의 간격을 유지한 상태로 삽입되어 이동블럭(110)의 양단에 플랜지 볼 베어링(140)로 밀봉되고 일단에 볼 스프라인부(20: 도 1에 도시됨)와 모터(10: 도 1에 도시됨)가 결합됨과 아울러 제2공기출입구(121)와 연통되어 공기가 출입되도록 적어도 한 개 이상의 제3공기출입구(131)가 형성되고 길이방향으로 제3중공부(132)가 형성된 회전샤프트(130)로 구성된다.
본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 비접촉시 구조를 갖는 부품흡착헤드는 모터(10: 도 1에 도시됨), 볼 스프라인부(20: 도 1에 도시됨) 및 회전샤프트부(100)로 구성된다. 모터(10)와 볼 스프라인부(20)는 커플링(1)에 의해 결합되어 모터(10)의 회전중심축(11)으로 전달된 회전력을 볼 스프라인부(20)의 볼 스프라인 너트(22) 및 볼 스프라인(21)으로 전달하게 된다. 볼 스프라인(21)으로 전달된 회전는 회전샤프트부(100)로 전달된다. 회전샤프트부(100)로 전달된 회전력은 회전샤프트(130)를 회전시켜 부품흡착헤드에 흡착된 부품(도시 않음)의 흡착자세 및 위치를 보정하게 된다.
부품의 흡착자세 및 위치를 보정하기 위해 회전되는 회전샤프트(130)의 회전시 비선형 마찰력 발생을 방지하기 위해 본 발명에서는 회전샤프트(130)를 이동블럭(110)과 비접촉된 상태에서 회전되는 구조를 변경하였다. 비접촉식 구조로 변경된 본 발명의 회전샤프트부(100)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 회전샤프트부(100)에서 비접촉식 구조는 갖는 부분은 이동블럭(110), 스페이서(120), 회전샤프트(130) 및 플랜지 볼 베어링(140)로 구성된다. 상기 이동블럭(110)은 그 상면에 복수개의 제1공기출입구(111)가 형성됨과 아울러 길이방향으로 제1중공부(112)가 형성된다. 상기 이동블럭(110)의 길이 방향으로 형성된 제1중공부(112)의 내측으로는 도 5에서와 같이 스페이서(120)가 삽입 설치된다.
스페이서(120)는 이동블럭(110)에 형성된 제1중공부(112)로 삽입 설치됨과 아울러 제1공기출입구(111)와 연통되어 공기가 출입되도록 중단에 적어도 한 개 이상의 제2공기출입구(121)가 형성된다. 스페이서(120)에 형성된 제2공기출입구(121)는 도 6에서와 같이 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성된다. 제2공기출입구(121)가 적어도 하나 또는 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성되는 스페이서(120)의 내측 길이방향으로 제2중공부(122)가 형성된다.
스페이서(120)의 내측 길이방향으로 형성된 제2중공부(122)에는 소정의 간격을 유지한 상태로 회전샤프트(130)가 삽입 설치된다. 여기서, 소정의 간격은 스페이서(120)의 중공부(122)의 지름(L)으로부터 회전샤프트(130)의 전체 지름(L1)을 감산한 크기가 적어도 10μm이하로 설정된다. 스페이서(120)의 내주면에서 회전샤프트(130)의 외주면 사이의 소정의 간격이 10μm 이하로 설정하여 설치하는 경우에 이 간격으로 인한 공기압 저하의 발생을 방지할 수 있게 된다.
스페이서(120)의 중공부(122)의 내측에 비접촉식으로 소정 간격이 유지되도록 회전샤프트(130)가 삽입 설치되면 이동블럭(110)의 양단에 플랜지 볼 베어링(140)를 설치하여 스페이서(120)와 회전샤프트(130) 사이의 공간을 밀봉시킨다. 스페이서(120)와 회전샤프트(130) 사이의 공간을 밀봉시키기 위해 사용되는 플랜지 볼 베어링(140)는 회전샤프트(130)의 회전운동을 원활하게 하기 위해 플랜지 볼 베어링(flange ball bearing)이 사용된다.
플랜지 볼 베어링으로 이동블럭에 밀봉 설치되는 회전샤프트(130)의 타단은 플랜지 볼 베어링을 지지하기 위한 베어링 지지부재(133)가 돌출되어 형성된다. 플랜지 볼 베어링을 지지하기 위해 베어링 지지부재(133)가 돌출 형성된 회전샤프트(130)의 일단에는 볼 스프라인부(20: 도 1에 도시됨)와 모터(10: 도 1에도시됨)가 결합되어 모터(10)에서 발생된 회전력에 의해 회전된다.
일단에 모터(10) 및 볼 스프라인부(20)가 결합된 회전샤프트(130)에는 제2공기출입구(121)와 연통되어 공기가 출입되도록 적어도 하나 이상의 제3공기출입구(131)가 형성됨과 아울러 길이방향으로 소정의 지름(l)을 갖는 제3중공부(132)가 형성된다. 회전샤프트(130)에 적어도 하나 이상이 형성되는 제3공기출입구(131)는 도 7에서와 같이 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성될 수 있다.
회전샤프트(130)에 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성된 제3공기출입구(131)는 스페이서(120)의 제2공기출입구(121) 및 이동블럭(110)에 형성된 제1공기출입구(111)와 일치되는 위치에 형성되어 도 2에 도시된 화살표 A방향으로 공기의 출입로를 형성한다. 공기의 출입로가 형성되면 외부공기 제어기(도시 않음)에서 공기를 배출시키거나 유입시킴에 의해 회전샤프트(130)의 내측에 길이방향으로 형성된 제3중공부(132), 제3공기출입구(131), 제2공기출입구(121) 및 제1공기출입구(111)에 공기압이 발생하거나 해제되어 부품을 흡착 및 실장하게 된다.
이상에서와 같이 스페이서를 이용하여 회전샤프트를 비접촉식으로 이동블럭의 내측에 설치함으로써 마찰로 인한 비선형 마찰력의 발생을 제거하여 원하는 시간 내에 회전샤프트의 회전각을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 표면실장기의 부품흡착헤드에 적용된 회전샤프트부에서 스페이서를 이용하여 회전샤프트를 비접촉식으로 이동블럭의 내측에 설치함으로써 마찰로 인한 비선형 마찰력의 발생을 제거하여 원하는 시간 내에 회전샤프트의 회전각을 정밀하게 제어할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (5)

  1. 부품을 흡착하여 인쇄회로기판에 실장하는 표면실장기의 헤드에 있어서,
    제1공기출입구가 형성됨과 아울러 길이방향으로 제1중공부가 형성된 이동블럭;
    상기 제1공기출입구와 연통되어 공기가 출입되도록 그 소정 부위에 적어도 한 개 이상의 제2공기출입구가 형성되고 길이방향으로 제2중공부가 형성된 스페이서; 및
    상기 스페이서에 형성된 제2중공부의 내측으로 소정의 간격을 유지한 상태로 삽입되어 상기 이동블럭의 양단에 플랜지로 밀봉되고 일단에 볼 스프라인부와 모터가 결합됨과 아울러 상기 제2공기출입구와 연통되어 공기가 출입되도록 적어도 한 개 이상의 제3공기출입구가 형성되고 길이방향으로 제3중공부가 형성된 회전샤프트로 구비됨을 특징으로 하는 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서에 형성된 제2공기출입구는 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성됨을 특징으로 하는 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 회전샤프트는 상기 스페이서에 형성된 제2중공부로 삽입 설치시 적어도 10μm이하의 간격이 형성되도록 삽입 설치됨을 특징으로 하는비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회전샤프트에 형성된 제3공기출입구는 소정의 각도로 분할되어 4방향에 각각 형성됨을 특징으로 하는 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전샤프트를 이동블럭에 밀봉시키는 플랜지는 플랜지 볼 베어링인 것을 특징으로 하는 비접촉 실링구조를 갖는 부품흡착헤드.
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