KR100547995B1 - 부품실장기용 노즐 구동기구 - Google Patents

부품실장기용 노즐 구동기구 Download PDF

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KR100547995B1 KR1020030039343A KR20030039343A KR100547995B1 KR 100547995 B1 KR100547995 B1 KR 100547995B1 KR 1020030039343 A KR1020030039343 A KR 1020030039343A KR 20030039343 A KR20030039343 A KR 20030039343A KR 100547995 B1 KR100547995 B1 KR 100547995B1
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Abstract

본 발명은 노즐이 장착된 복수의 스핀들 축이 하나의 엑튜에이터에 의하여 동시에 회전되면서도, 스핀들 축들의 회전에 의한 위상차가 없거나 최소한 감소되는 부품실장기용 노즐 구동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 피니언 및 부품실장기용 노즐을 구비한 스핀들 축이 회전 가능하게 설치된 프레임과; 프레임의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 그 회전축으로부터 편심된 제1결합부를 구비한 제1회전부재와; 제1회전부재를 회전시킬 수 있는 엑튜에이터와; 프레임의 타측에 회전 가능하게 설치되고, 제1회전부재의 회전축과 평행한 회전축을 가지며, 그 회전축으로부터 편심된 제2결합부를 구비한 제2회전부재와; 제1회전부재의 회전력을 상기 제2회전부재에 전달하는 제1동력전달수단; 및 피니언의 일부와 내접하는 링기어부, 제1결합부와 결합하는 제3결합부, 및 제2결합부와 결합하는 제4결합부를 구비한 제2동력전달수단;을 구비한 부품실장기용 노즐 구동기구를 제공한다.

Description

부품실장기용 노즐 구동기구 {Mechanism for driving nozzles of chip mounter}
도 1은 종래의 부품실장기용 노즐 구동기구를 도시한 평면도이고,
도 2는 다른 종래의 부품실장기용 노즐 구동기구를 도시한 평면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품실장기용 노즐 구동기구의 사시도이고,
도 4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이다.
* 부분 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
15 : 스핀들 축 100 : 엑튜에이터
110 : 제1회전부재 112 : 제1결합부
120 : 제2회전부재 122 : 제2결합부
130 : 제1동력전달수단 140 : 제2동력전달수단
142 : 제3결합부 144 : 제4결합부
146 : 링기어부 156 : 피니언
본 발명은 부품실장기용 노즐 구동기구에 관한 것으로서, 더 상세하게는 부품실장기 헤드 어셈블리의 노즐을 회전 구동시키는 구조가 개선된 부품실장기용 노즐 구동기구에 관한 것이다.
부품실장기는 부품을 인쇄회로기판(PCB)에 실장하는 부품 실장 조립장비의 핵심장비로서, 각종 부품을 부품 공급기로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로기판 위에 실장하는 장비이다.
통상적으로, 부품실장기는 실장부품을 공급하는 피더부와, 작업할 인쇄회로기판을 반송하는 컨베이어부와, 피더부로부터 실장부품을 차례로 픽업하여 인쇄회로기판 위에 실장하는 헤드 어셈블리 등으로 구성된다.
그 중 상기 헤드 어셈블리는 프레임과, 상기 프레임에 승강 및 회전이 가능하도록 설치되는 스핀들 축과, 상기 스핀들 축의 일단에 설치되어 부품을 장착 및 찰탁하는 노즐과, 상기 프레임에 설치되어 상기 스핀들 축을 승강시키는 승강 구동부와, 정확한 위치에서 부품의 장착 및 탈착을 가이드하는 제어부, 및 상기 스핀들 축들을 일체로 회전시키는 노즐 구동기구를 구비한다.
최근에는 부품 실장의 효율을 높이기 위하여 복수 개의 노즐들이 헤드 어셈블리에 설치되고 있다. 그런데 상기 노즐들을 회전시키기 위하여 각각의 노즐마다 이를 구동하는 엑튜에이터가 사용되면 헤드 어셈블리의 부피가 증가되거나, 무게가 증가되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 하나의 엑튜에이터가 복수의 노즐을 회전 구동시키는 경향이 있다.
이와 관련된 기술로서, 일본 특개평8-316698호에 개시된 부품실장기용 노즐 구동기구가 도 1 에 도시되어 있다. 도시한 바에 의하면, 복수의 스핀들 축(15)이 하나의 엑튜에이터(10)와 벨트(12)(13)에 의하여 회전된다.
구체적으로 설명하면, 노즐은 각각의 스핀들 축(15)의 일단에 장착된다. 상기 복수의 스핀들 축(15)들은 회전이 가능하도록 일렬로 설치되어 있다. 상기 스핀들 축(15)들의 외주면에는 구동 풀리(16) 및 아이들 풀리(17)가 각각 상하로 설치되며, 이 때 상호 이웃하는 스핀들 축의 구동 풀리(16) 및 아이들 풀리(17) 설치 위치는 서로 상하 반대이다. 동력 전달 기구는 엑튜에이터(10) 및 이 엑튜에이터의 구동에 의하여 회전하는 상하 한 쌍의 벨트(12)(13)를 포함한다. 그리고 상기 벨트들은 각각 스핀들 축의 구동 풀리(16) 및 아이들 풀리(17)에 연결된다.
따라서 상기 엑튜에이터(10)가 구동되면, 벨트(12)(13)를 통하여 회전력이 구동 풀리(16) 및 아이들 풀리(17)에 전달되어, 구동 풀리와 연결된 상기 스핀들 축들은 함께 회전하게 된다.
도 2 에는 다른 종래기술로서, 일본 특개평8-330791호에 개시된 부품실장기용 노즐 구동기구가 도시되어 있다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리킨다.
도 2 를 참조하면, 스핀들 축(15)과 구동 풀리(16), 및 아이들 풀리(17)의 형상은 상기 일본 특개평8-316698호에 기재된 발명의 실시예와 동일하나, 회전 구동원으로 두 개의 엑튜에이터들(20)(21)을 구비한다는 특징이 있다. 상기 엑튜에이터들(20)(21) 각각은 별개의 벨트(22)와 연결되어 있다. 따라서 상기 벨트에 의 하여 상기 엑튜에이터들(20)(21) 중 하나는 상기 스핀들 축의 구동 풀리(16)와 연결되고, 다른 하나는 아이들 풀리(17)와 연결된다. 따라서 상기 엑튜에이터들(20)(21)이 작동되면, 노즐과 결합된 스핀들 축(15)들이 두 개의 그룹으로 각각 독립적으로 회전된다. 즉, 하나의 그룹의 노즐들이 부품을 장착하는 중에, 다른 그룹의 부품을 흡착하고 있는 노즐들이 회전됨으로써 여기에 장착된 부품의 회전방향이 결정된다.
그러나 전술한 종래 기술에 따라서 스핀들 축들이 벨트에 의하여 단순히 직렬로 연결된 경우에는, 벨트 자체의 탄성 또는 벨트와 풀리간의 미끄러짐으로 인하여 스핀들 축의 회전에 있어서의 위상차가 발생한다. 이러한 위상차를 줄이기 위하여 벨트를 중첩 연결하면, 보다 큰 용량의 엑튜에이터를 필요로 하게 되고, 따라서 비용이 증가할 뿐만 아니라 엑튜에이터의 보수 및 유지가 어려워진다. 또한 벨트는 보통 고무재질로서 풀리와 마찰로 인하여 마모되어, 정기적으로 교체하여야 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 노즐이 장착된 복수의 스핀들 축이 하나의 엑튜에이터에 의하여 동시에 회전되면서도, 스핀들 축들의 회전에 의한 위상차가 없거나 최소한 감소되는 부품실장기용 노즐 구동기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
피니언 및 부품실장기용 노즐을 구비한 스핀들 축이 회전 가능하게 설치된 프레임과; 상기 프레임의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 그 회전축으로부터 편심된 제1결합부를 구비한 제1회전부재와; 상기 제1회전부재를 회전시킬 수 있는 엑튜에이터와; 상기 프레임의 타측에 회전 가능하게 설치되고, 제1회전부재의 회전축과 평행한 회전축을 가지며, 그 회전축으로부터 편심된 제2결합부를 구비한 제2회전부재와; 상기 제1회전부재의 회전력을 상기 제2회전부재에 전달하는 제1동력전달수단; 및 상기 피니언의 일부와 내접하는 링기어부, 상기 제1결합부와 결합하는 제3결합부, 및 제2결합부와 결합하는 제4결합부를 구비한 제2동력전달수단;을 구비한 부품실장기용 노즐 구동기구를 제공한다.
상기 제1회전부재의 회전중심으로부터 제1결합부까지의 편심길이와, 상기 제2회전부재의 회전중심으로부터 제2결합부까지의 편심길이, 및 상기 링기어부의 반경과 상기 피니언의 반경의 차이는 모두 동일하며, 상기 제1회전부재와 제2회전부재의 회전력전달반경은 동일한 것이 바람직하다.
한편, 제1결합부와 상기 제3결합부 중의 하나는 돌기의 형상을 가지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상을 가질 수 있으며, 상기 제2결합부와 상기 제4결합부도 둘 중 하나는 돌기의 형상을 가지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상을 가질 수 있다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부품실장기용 노즐 구동기구는 프레임(160)과, 상기 프레임(160)의 일측에 설치된 제1회전부재(110)와, 상기 프레임(160)의 타측에 설치된 제2회전부재(120)와, 상기 제1회전부재(110)의 회전력을 제2회전부재(120)에 전달하는 제1동력전달수단(130)과, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재와 결합되며 링기어부(146)를 구비한 제2동력전달수단(140), 및 노즐(30)이 장착된 스핀들 축(15)에 장착되어 상기 링기어부(146)의 일부와 접하는 피니언(156)을 구비한다.
구성을 보다 상세히 설명하면, 부품을 장착 및 탈착하는 노즐(30)은 스핀들 축(15)의 일단부에 결합된다. 상기 스핀들 축(15)은 회전 가능하게 프레임(160)에 설치된다. 상기 스핀들 축(15)은 상기 프레임(160)에 회전 가능하게 지지되므로, 상기 프레임(160)과 상기 스핀들 축(15) 사이에는 베어링이 개재되는 것이 바람직하다.
상기 프레임(160)의 일측에는 엑튜에이터(100)에 의하여 구동되는 제1회전부재(110)가 설치된다. 상기 제1회전부재(110)는 제1결합부(112)를 구비하는데, 이 제1결합부(112)는 상기 제1회전부재(110)의 회전축으로부터 편심되어 위치하며, 제2동력전달수단(140)의 일측에 형성된 제3결합부(142)와 결합된다.
상기 프레임(160)의 타측에는 회전 가능하며, 상기 제1회전부재(110)의 회전축과 평행한 회전축을 가지는 제2회전부재(120)가 설치된다. 상기 제2회전부재(120)도 그 회전축으로부터 편심된 제2결합부(122)를 구비하는데, 이 제2결합부(122)는 제2동력전달수단(140)의 타측에 형성된 제4결합부(144)와 결합된다.
도 3 에는 상기 제1회전부재(110), 및 제2회전부재(120)의 실시예로서 풀리가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들어 기어와 같이 동력을 전달 받아 회전할 수 있는 기계요소라면 상기 제1회전부재(110), 및 제2회전부재(120)로서 채택될 수 있다.
이 때, 상기 제1회전부재(110) 및 제2회전부재(120)는 상기 제2동력전달수단(140)의 무게중심으로부터 상호 반대방향으로 동일한 거리만큼 이격되어 설치되는 것이 바람직한데, 이로써 제2동력전달수단(140)이 하중을 균일하게 받을 수 있기 때문이다.
상기 제1회전부재(110)의 회전력은 제1동력전달수단(130)을 통하여 상기 제2회전부재(120)에 전달된다. 도 3 에는 상기 제1동력전달수단(130)으로서 벨트가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 체인과 같이 회전력을 전달하는 장치라면 상기 제1동력전달수단(130)으로서 채택될 수 있다. 상기 제1동력전달수단(130)이 벨트라면, 상기 제1회전부재(110)의 외면, 제2회전부재(120)의 외면, 및 상기 벨트의 내측면에 나사산이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제2동력전달수단(140)은 제1회전부재(110)와 결합되는 제3결합부(142), 제2회전부재(120)와 결합되는 제4결합부(144), 및 링기어부(146)를 구비한다. 상기 링기어부(146)는 내면에 나사산들을 구비하여, 상기 나사산들 중의 일부가 상기 피니언(156)과 내접한다.
상기 링기어부의 반경(R)과 피니언의 반경(P)의 차이가 상기 제1회전부재(110)의 회전축으로부터의 제1결합부(112)까지의 편심거리(G), 및 상기 제2회전부재(120)의 회전축으로부터의 제2결합부(122)까지의 편심거리(J)와 동일하여야 상기 링기어부(146) 및 피니언(156)이 상호 정확하게 맞물릴 수 있다.
또한 상기 제1회전부재(110)의 회전축으로부터의 상기 제1결합부(112)까지의 편심거리(G), 및 상기 제2회전부재(120)의 회전축으로부터 상기 제2결합부(122)까지의 편심거리(J)는 상호 동일하여야 상기 제2동력전달수단(140)의 원운동이 가능해진다.
한편, 상기 제1결합부(112)와 상기 제3결합부(142) 중의 하나는 돌기의 형상을 가지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제2결합부(122)와 상기 제4결합부(144)도 둘 중의 하나는 돌기의 형상을 가지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상일 수 있다. 이 경우, 상기 제1회전부재(110) 및 제2회전부재(120) 각각과 상기 제2동력전달수단(140)간의 마찰은 적은 것이 바람직하므로, 상기 돌기와 홀 사이에는 베어링이 개재되는 것이 바람직하다.
이하에는 본 발명 실시예에 따른 부품실장기용 노즐 구동기구의 작용을 설명한다.
엑튜에이터(100)의 구동에 의하여 상기 엑튜에이터의 회전축과 연결된 제1회전부재(110), 및 상기 제1회전부재(110)와 제1동력전달수단(130)으로 연결된 제2회전부재(120)가 동일한 위상으로 회전된다. 이 때, 상기 제1회전부재(110)와 제2회전부재(120)의 회전력 전달반경은 동일하여야, 제1회전부재(110) 및 제2회전부재(120)가 상호 동일한 주기로 회전할 수 있다. 여기서 회전력 전달반경이란 그 회전축으로부터 제1동력전달수단(130)과 접촉하는 면까지의 거리를 뜻한다. 즉, 예를 들어 상기 제1회전부재(110) 및 제2회전부재(120)가 풀리이고, 상기 제1동력전달수단(130)이 벨트라 할 때, 상기 풀리의 회전축으로부터 상기 풀리의 벨트와 접촉하는 면까지의 거리를 뜻한다.
상기 제1회전부재(110)의 회전축으로부터 상기 제1결합부(112)까지의 편심된 거리(G), 및 상기 제2회전부재(120)으로부터 상기 제2결합부(122)까지의 편심된 거리(J)는 동일하다. 이로 인하여, 상기 제1회전부재(110)에 구비된 제1결합부(112)와는 제3결합부(142)로 결합되며, 상기 제2회전부재(120)에 구비된 제2결합부(122)와는 제4결합부(144)로 결합되는 제2동력전달수단(140)은 상기의 편심된 거리(G)(J)를 반지름으로 하여, 비회전 원운동을 하게 된다. 따라서 상기 제2동력전달수단(140)에 형성된 링기어부(146)도 동일한 비회전 원운동을 하게 된다.
상기 링기어부(146)의 원운동으로 인하여, 상기 링기어부(146)들의 나사산 일부에 내접하고 있는 피니언(156)은 상기 링기어부(146)의 비회전 원운동과 반대 방향으로 구름 회전운동을 하며, 결과적으로 상기 피니언(156)을 구비하고 있는 스핀들 축(15)이 회전하게 된다.
링기어부의 반경을 R, 피니언의 반경을 P, 링기어부의 잇수를 nr, 피니언의 잇수를 np 라고 하였을 때 링기어부(146)의 원운동회수(Nr)와 피니언(156)의 회전수 사이(Np)에는 Nr : Np = 1 : (R/P-1) = 1 : (nr/np-1) 과 같은 관계가 있다.
따라서, 링기어부(146)의 잇수(nr)와 피니언(156)의 잇수(np)가 결정됨으로 써, 피니언(156)의 회전량이 정해질 수 있다. 또한, 상기 노즐(30)의 회전각도는 엑튜에이터(100)의 회전량을 제어함에 따라 조정 가능하며, 이에 따라서 노즐(30)에 흡착된 부품의 회전각도가 결정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 엑츄에이터를 이용하여 복수의 스핀들 축을 구동시킴으로써, 헤드 어셈블리의 부피나 무게를 감소시킬 수 있다.
또한 링기어부와 피니언에 의하여 스핀들 축이 회전되므로, 스핀들 축 간의 위상차가 없거나 적어도 감소된다.
나아가 스핀들 축간의 위상차를 감소하기 위하여 벨트를 중첩 연결할 필요가 없어, 작은 용량의 모터를 사용 가능하므로 보수 및 유지가 간편해진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 피니언 및 부품실장기용 노즐(30)을 구비한 스핀들 축(15)이 회전 가능하게 설치된 프레임(160);
    상기 프레임(160)의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 그 회전축으로부터 편심된 제1결합부(112)를 구비한 제1회전부재(110);
    상기 제1회전부재(110)를 회전시킬 수 있는 엑튜에이터(100);
    상기 프레임(160)의 타측에 회전 가능하게 설치되고, 상기 제1회전부재(110)의 회전축과 평행한 회전축 및 그 회전축으로부터 편심된 제2결합부(122)를 구비하며, 그 편심된 길이는 상기 제1회전부재의 회전축과 제1결합부 간의 편심 길이와 동일한 제2회전부재(120);
    상기 제1회전부재(110)의 회전력을 상기 제2회전부재(120)에 전달하는 제1동력전달수단(130); 및
    상기 피니언의 일부와 내접하는 링기어부(146), 상기 제1결합부(112)와 결합하는 제3결합부(142), 및 제2결합부(122)와 결합하는 제4결합부(144)를 구비한 제2동력전달수단(140);을 구비한 부품실장기용 노즐 구동기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1회전부재(110)의 회전중심으로부터 제1결합부(112)까지의 편심길이(G), 상기 제2회전부재(120)의 회전중심으로부터 제2결합부(122)까지의 편심길이(J), 및 상기 링기어부(146)의 반경(R)과 상기 피니언(156)의 반경(P)의 차이는 모두 동일하고, 상기 제1회전부재(110)와 제2회전부재(120)의 회전력전달반경은 동일한 것을 특징으로 하는 부품실장기용 노즐 구동기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1결합부(112)와 상기 제3결합부(142) 중의 하나는 돌기의 형상을 가 지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상을 가지며, 상기 제2결합부(122)와 상기 제4결합부(144) 중의 하나는 돌기의 형상을 가지고 다른 하나는 상기 돌기가 수용되는 홀의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 노즐 구동기구.
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