KR100405109B1 - 표면실장기의 마운터 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 및 각종 전자부품을 인쇄회로기판에 정확하게 실장할 수 있도록 하기 위한 표면실장기의 마운터 헤드, 특히 인쇄회로기판에 실장부품을 실장할 때 R축의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 백래쉬를 방지하기 위한 구동모터를 복수의 노즐에 별도로 설치한 표면실장기의 마운터 헤드에 관한 것이다.

본 발명은 구동원에 의해 래크와 피니언을 동작시키는 마운터 헤드에 있어서, 복수의 래크블록과, 상기 래크블록에 실장부품을 흡착하기 위한 노즐을 회전시킬 수 있도록 설치된 복수의 노즐 샤프트와, 상기 노즐 샤프트의 하단에 설치되어 실장부품을 흡착하는 복수의 노즐 및, 상기 노즐을 회전시키기 위해 각각의 노즐 샤프트에 대응하여 설치되며, 그 중앙에 관통공을 형성하여 상기 복수의 노즐 샤프트와 연통되게 형성된 복수의 구동모터로 구성되며, 상기 복수의 구동모터는 상기 복수의 노즐 샤프트를 각각 독립적으로 구동하는것을 특징으로 한다.

Description

표면실장기의 마운터 헤드{Mounter Head of Surface Mounting Apparatus}

본 발명은 각종 칩을 비롯한 표면실장부품을 인쇄회로기판( PCB ; PRINTED CIRCUIT BOARD)상에 장착하는 표면실장기에 있어서 반도체 디바이스 및 각종 전자부품을 인쇄회로기판에 정확하게 실장할 수 있도록 하기 위한 표면실장기의 마운터 헤드에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 인쇄회로기판에 실장부품을 실장할 때 R축의 정밀도를 향상시킬 수 있도록 백래쉬를 방지하기 위한 구동모터를 복수의 노즐에 별도로 설치한 표면실장기의 마운터 헤드에 관한 것이다.

최근의 전기, 전자제품의 개발에 있어서 그 추세는 전자부품의 고밀도화, 소형화, 다양화로 들어서고 있으며, 그 개발은 갈수록 치열해지고 있다.

특히, 전기,전자부품에 사용되는 인쇄회로기판(PCB ; Printed Circuit Board)의 조립생산에 표면실장기를 이용한 표면실장기술(SMT ; Surface Mounting Technology)은 날이 갈수록 가속화되고 있는 실정이다.

표면실장기는 표면실장부품(SMD ; Surface Mounting device)을 인쇄회로기판에 실장하는 표면실장 조립장비의 핵심장비로서 각종 표면실장부품을 부품공급기로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로기판상에 실장하는 장비이다.

종류로는 그 기능에 따라 고속기와 범용기로 대별되는데, 고속기는 단시간내에 많은 부품을 조립할 수 있도록 구성되어 있으므로 실장속도가 빨라 대량생산에적합한 장점을 갖는 반면, 실장정밀도가 떨어진다는 단점이 있고, 범용기는 다양한 부품의 실장에 적합하도록 구성되어 있으므로 실장정밀도가 높고 다양한 부품의 실장이 가능하여 다품종 중,소량 생산에 적합한 장점을 갖는 반면, 실장속도가 늦어 생산성이 떨어지는 단점을 갖는다.

표면실장기는 실장부품을 공급하는 피더부(이하 "테이프 피더"라 함)와, 작업위치를 결정하는 X - Y 겐트리부와, 작업할 인쇄회로기판을 반송하는 컨베이어부와, 테이프 피더로부터 실장부품을 차례로 픽업하여 인쇄회로기판상에 실장하는 헤드부등으로 구성되어 있다.

일반적으로 표면실장기라 함은 각종 칩을 비롯한 전자부품을 인쇄회로기판(PCB ; PRINTED CIRCUIT BOARD)에 장착하는 장치를 말하며, 통칭 마운터(MOUNTER)라고도 한다.

상기 언급된 마운터의 구조를 좀 더 구체적으로 살펴보면 크게 몇 가지로 분류할 수 있다.

우선, 베이스 어세이와, 상기 베이스 어세이의 상부에 설치되어 인쇄회로기판을 이송시키기 위한 콘베이어부와, 상기 콘베이어부에 의해 이송되는 인쇄회로기판에 부품을 장착할 수 있도록 각종 칩 또는 표면실장부품을 공급하기 위한 피더부와, 상기 피더부에 의해 공급되는 각각의 디바이스를 장착하는 마운터 헤드 어세이와, 상기 마운터 헤드 어세이에 의해 장착되는 각종 디바이스가 정확하게 장착될 수 있도록 부품을 인식하여 보정하기 위한 비전부와, 상기 비전부와 마운터 헤드 어세이가 설치되어 테이블에 의해 위치를 잡아주기 위한 X-Y 겐트리부와, 기타부분으로 구성되어 있다.

그리고, 마운터 헤드 어세이는 마운터 헤드와, 마운터 헤드를 구동시키는 구동모터와, 부품을 직접적으로 흡착하는 석션노즐(Suction Nozzle)과, 흡착된 부품을 고정시키기 위한 노즐 척과, 상기 노즐을 교환하기 위한 노즐교환장치 등으로 구성된다.

이때, 상기 마운터 헤드는 360도 회전하여 노즐에 의해 흡착된 부품의 회전각도를 조절하는 R축과, 노즐에 의해 부품을 흡착하기 위해 상하 동작하는 Z축의 좌표축을 따라 움직인다.

그리고, 상기 360도 회전하는 노즐 샤프트, 즉 R축은 구동모터에 의해 회전되어 지고, Z축으로의 상하동작은 또 다른 구동모터에 의해 회전하는 피니언과 래크에 의해 움직이도록 설치되어 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 마운터 헤드는 R축으로 움직이도록 동작시키는 구동모터가 하나이고, 상기 구동모터를 각각의 노즐 샤프트와 벨트로 연결한 후 R축을 회전시켰다.

그러나, 구동모터에 연결된 제 1 노즐 샤프트에서는 구동모터에 의한 회전각도가 비교적 정확하게 전달되었으나 제 2 노즐을 비롯하여 제 3 노즐, 또는 제 4 노즐에 이르게 되면 벨트의 미끄러짐과 벨트가 연결된 노즐간의 거리에서 발생하는 길이에 의한 백 래쉬 등으로 인하여 회전각의 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

그러므로, R축의 정밀한 제어가 이루어지지 않으므로 실장부품을 실장할 때, 정확하게 흡착하거나 실장하지 못하는 단점이 있었고, 그로인하여 장착성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, R축을 회전시키는 구동모터를 각각의 노즐 샤프트에 설치함으로써 R축의 정밀도를 향상시키고 부품의 실장시 정확한 흡착과 실장을 할 수 있도록 하기 위한 마운터의 헤드를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드의 구조를 보여주는 사시도,

도 2는 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드의 구조를 보여주는 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : X축 프레임 12 : 고정블록

14 : 이동블록 16 : 플레이트

18 : 서포트 플레이트 20,56 : 구동모터

22 : 브라켓 24,26 : 풀리

28 : 볼 스크류 30 : 볼 스크류 너트

32,34 : LM 블록 36 : 무빙 플레이트

38 : LM 가이드 40 : 제 1 노즐

41 : 제 1 노즐 샤프트 42 : 제 2 노즐

43 : 제 2 노즐 샤프트 44 : 제 3 노즐

45 : 제 3 노즐 샤프트 46 : 제 4 노즐

47 : 제 4 노즐 샤프트 48 : 피니언

50 : 래크 52 : 인쇄회로기판

54 : 래크블록 100 : 위치조정 카메라

본 발명은 각종 칩을 흡착하여 인쇄회로기판에 실장하기 위한 마운터 헤드에 있어서, 구동원에 의해 회전되는 피니언에 의해 상하로 이동가능하도록 설치된 래크블록과; 상기 래크블록에 실장부품을 흡착하기 위한 노즐을 회전시킬 수 있도록 설치된 각각의 제 1 노즐 샤프트, 제 2 노즐 샤프트, 제 3 노즐 샤프트 및 제 4 노즐 샤프트와; 상기 제 1 노즐 샤프트, 제 2 노즐 샤프트, 제 3 노즐 샤프트 및 제 4 노즐 샤프트의 하단에 고정되어 실장부품을 흡착하기 위한 각각의 제 1 노즐, 제 2 노즐, 제 3 노즐 및 제 4 노즐과; 상기 제 1 노즐, 제 2 노즐, 제 3 노즐 및 제 4 노즐을 회전시키기 위해 각각의 노즐 샤프트에 대응하여 설치되는 구동모터로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 노즐 샤프트, 제 2 노즐 샤프트, 제 3 노즐 샤프트, 제 4 노즐 샤프트가 구비된 다수의 구동모터는 그 중앙에 관통공을 형성하여 상기 각각의 노즐과 연통되도록 형성한다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 각종 칩을 흡착하여 인쇄회로기판에 실장하기 위한 마운터 헤드에 있어서, 구동원에 의해 회전되는 피니언(48)에 의해 상하로 이동가능하도록 설치된 래크블록(54)과; 상기 래크블록(54)에 실장부품을 흡착하기 위한 노즐을 회전시킬 수 있도록 설치된 각각의 제 1 노즐 샤프트(41), 제 2 노즐 샤프트(43), 제 3 노즐 샤프트(45) 및 제 4 노즐 샤프트(47)와; 상기 제 1 노즐 샤프트(41), 제 2 노즐 샤프트(43), 제 3 노즐 샤프트(45) 및 제 4 노즐 샤프트(47)의 하단에 고정되어 실장부품을 흡착하기 위한 각각의 제 1 노즐(40), 제 2 노즐(42), 제 3 노즐(44) 및 제 4 노즐(46)과; 상기 제 1 노즐(40), 제 2 노즐(42), 제 3 노즐(44) 및 제 4 노즐(46)을 회전시키기 위해 각각의 노즐 샤프트(41,43,45,47)에 대응하여 설치되는 구동모터(56)로 구성된다.

도 1은 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드의 구조를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드의 구조를 보여주는 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 고정블록(12)이 횡으로 길게 설치되어 있고, 그 고정블록(12)을 따라 좌우로 이동가능하게 이동블록(14)이 설치되어 있으며, 이동블록(14)의 전부에는 수직하게 플레이트(16)가 설치되어 있다,

상기 플레이트(16)의 전면 좌측에는 서포트 플레이트(18)가 설치되어 있고, 인쇄회로기판(52)에 실장되는 부품의 위치를 알려주기 위한 위치조정 카메라(100)가 서포트 플레이트(18)의 전부에 설치되어 있다.

그리고, 플레이트(16)의 전면 우측 상부에는 브라켓(22)이 고정되어 있고, 좌측단부에 벨트 풀리(24)가 구비된 구동모터(20)가 상기 브라켓(22)에 횡방향으로 설치되어 있으며, 또한 그 하부에는 볼 스크류 너트(31)가 설치되어 있고, 그 볼 스크류 너트(31)에는 좌측단부에 벨트 풀리(26)가 구비된 볼 스크류(28)가 결합되어 좌우로 이동가능하도록 설치되어 있다.

이때, 상기 플레이트(16)의 의 우측부에는 무빙 플레이트(36)가 수직하게 설치되어 있고, 상기 볼 스크류(28)의 우측부에 끼워지는 볼 스크류 너트(30)가 상기 무빙 플레이트(36)에 고정되어 있다.

상기와 같이 설치된 플레이트(16) 및 무빙 플레이트(36)의 후부에는 각각의 LM블록(32,34)이 설치되어 있고, 그 LM블록(32,34)은 X축 프레임(10)에 결합되어 있으므로 좌우로 미끄럼 이동이 가능하도록 설치된다.

한편, 상기 플레이트(16)에 설치된 구동모터(20)에 구비된 풀리(24)와 볼 스크류(28)에 구비된 풀리(26)는 벨트(60)에 의해 연결되어 상기 구동모터(20)가 회전함에 따라 벨트(60)에 연결된 볼 스크류(28)가 회전하게 된다.

상기 플레이트(16)의 우측 하부에는 일측에 래크(50)가 형성된 한 쌍의 래크블록(54)이 위치를 달리하여 어긋나게 설치되어 있고, 일측의 래크(50)는 피니언(48)과 맞물리도록 설치되어 피니언(48)의 구동원(미도시됨)에 의해 상기 피니언(48)이 회전함과 동시에 상기 피니언(48)에 맞물린 래크(50)가 형성된 래크블록(54)이 상하로 이동하도록 설치되어 있다.

이때, 상기 래크블록(54)에는 하단부에 제 1 노즐(40)과 제 2 노즐(42)가 구비된 제 1 노즐 샤프트(41)와 제 2 노즐 샤프트(43)이 각각 설치되어 있고, 상기 제 1 노즐 샤프트(41)와 제 2 노즐 샤프트(43)의 중단에는 구동모터(62)가 각각 설치되어 상기 제 1 노즐 샤프트(41) 및 제 2 노즐 샤프트(43)를 회전시킴으로써 그 단부에 설치되어 있는 제 1 노즐(40) 및 제 2 노즐(42)을 회전시키게 된다.

또한 상기 다수의 구동모터(56)의 중앙에는 관통공이 형성됨과 동시에 상기 구동모터(56)에 연결된 각각의 제 1 노즐 샤프트(41), 제 1 노즐 샤프트(43), 제 1 노즐 샤프트(45), 제 1 노즐 샤프트(47)에도 중앙을 관통하는 통공을 형성시키고 각각의 노즐(40,42,44,46)에 형성된 통공과 연통되도록 형성한다.

그리고, 상기 무빙 플레이트(36)에는 상기 플레이트(16)에 설치된 제 1 노즐 샤프트(41) 및 제 2 노즐 샤프트(43)에 대응하도록 제 3 노즐 샤프트(45)와 제 4 노즐 샤프트(47)이 동일한 높이를 유지하도록 설치되어 있다.

좀 더 구체적으로 설명하여 보면, 상기 무빙 플레이트(36)의 전부에 일측부에 래크(50)가 형성된 한 쌍의 래크블록(54)이 상하로 이동 가능하도록 설치되어 있고, 그 일측에 형성된 래크(50)와 맞물리도록 피니언(48)이 설치되어 있으며, 상기 피니언(48)은 미도시된 구동원에 의해 회전이 이루어짐과 동시에 서로 맞물린 래크(50)를 직선 이동시켜 래크블록(54)을 상하로 이동시키게 된다.

그리고, 상기 래크블록(54)에는 하단부에 제 3 노즐(44) 및 제 4 노즐(46)이 구비된 제 3 노즐 샤프트(45)와 제 4 노즐 샤프트(47)를 각각 수직하게 설치시키고, 그 각각의 중단부에 각각의 제 3 노즐 샤프트(45)와 제 4 노즐 샤프트(47)에 대응하는 구동모터(56)를 설치하여 그 구동모터(56)가 상기 제 3 노즐 샤프트(45)와 제 4 노즐 샤프트(47)를 회전시킴으로써 그 하단에 구비한 제 3 노즐(44)과 제 4 노즐(46)이 R축으로 회전할 수 있도록 설치한다.

이상과 같이 도 1 및 도 2에서 살펴본 본 발명의 마운터 헤드는 인쇄회로기판(52)에 실장되는 부품을 흡착하는 제 1 노즐(40), 제 2 노즐(42), 제 3 노즐(44) 및 제 4 노즐(46)을 각각의 하단에 구비한 제 1 노즐 샤프트(41), 제 2 노즐 샤프트(43), 제 3 노즐 샤프트(45) 및 제 4 노즐 샤프트(47)가 래크블록(54)에 설치되고 상기 제 1 노즐 샤프트(41), 제 2 노즐 샤프트(43), 제 3 노즐 샤프트(45) 및 제 4 노즐 샤프트(47)의 중단에 각각의 노즐 샤프트(41,43,45,47)를 회전시키기 위한 구동모터(56)가 설치되어 노즐 샤프트(41,43,45,47)를 회전시킴으로써 그 하단에 구비된 각각의 노즐(40,42,44,46)을 R축을 중심으로 회전시키게 된다.

이러한 구성의 각각의 노즐(40,42,44,46)은 테이프 피더로부터 흡착되는 실장부품을 정확하게 위치결정하여 흡착할 수 있고, 인쇄회로기판(52)에 실장할 때, R축을 중심을 회전시켜 횡방향 및 종방향 그리고 다양한 각도로의 실장이 가능하다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 마운터 헤드 구성은 구동모터에 의해 벨트를 회전시키고 벨트에 연결된 각각의 노즐 샤프트를 R축을 중심으로 회전시킬 때 시간오차로 인하여 발생하는 백래쉬가 방지되는 장점이 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 표면실장기의 마운터 헤드는 복수의 노즐이 설치된 마운터 헤드의 노즐 샤프트에 개별 구동이 가능한 모터를 각각 설치하여 독립적으로 회전시킴으로써 종래의 벨트구동으로 인한 회전각의 오차를 줄일 수 있고, 또한, 각종의 실장부품을 동시에 흡착하여 실장할 수 있는 작업성과 제품성을 향상시킬 수 있고, 각각의 노즐에 흡착된 실장부품의 위치를 개별적으로 조정이 가능하여 실장의 정확성을 향상할 수 있다.

Claims (2)

1. 구동원에 의해 래크와 피니언을 동작시키는 마운터 헤드에 있어서,

   상기 래크와 피니언에 의해 상하로 이동가능한 복수의 래크블록과,

   상기 래크블록에 설치되며, 실장부품을 흡착하기 위한 노즐을 회전시키기 위한 복수의 노즐 샤프트와,

   상기 노즐 샤프트의 하단에 설치되어 실장부품을 흡착하며, 상기 흡착된 부품을 노즐 샤프트의 회전에 의해 R축을 중심으로 회전시킬 수 있게 구성된 복수의 노즐 및,

   상기 노즐을 회전시키기 위해 각각의 노즐 샤프트에 대응하여 설치되며, 그 중앙에 관통공을 형성하여 상기 복수의 노즐 샤프트와 연통되게 형성된 복수의 구동모터로 구성되며,

   상기 복수의 구동모터는 상기 복수의 노즐 샤프트를 각각 독립적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 표면실장기의 마운터 헤드.
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