KR100605080B1

KR100605080B1 - 고 가속 스핀들 구동 및 이를 사용하는 방법

Info

Publication number: KR100605080B1
Application number: KR1020030072325A
Authority: KR
Inventors: 기에스케스코엔라아드알렉산더; 자니시에비츠스타니슬라우울라디슬라우; 히바드다니엘조제프; 위스다린마이클; 다넥존이.; 트립제임스더블유.
Original assignee: 델라웨어 캐피탈 포메이션, 인코포레이티드
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2006-07-26
Also published as: SE524695C2; DE10348191B4; CN1505468A; SE0302768L; US6848338B1; DE10348191A1; KR20040034508A; CN1328938C; DE10348191A8; JP4714409B2; SE0302768D0; JP2004282010A

Abstract

길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치는, 스핀들, 제 1 방향으로 상기 길이 방향 축을 따르는 이동 범위로 상기 스핀들을 움직이는 구동 부재, 제 1 방향으로 상기 스핀들에 제 2 힘과 조합된 제 1 힘을 가하는 스프링, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 1 부분에 있으면 상기 제 1 힘이 상기 제 2 힘과 조합되어 상기 스핀들에 가해지고, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 2 부분에 있으면 오직 상기 제 1 힘이 상기 스핀들에 가해지도록 정지요소가 상기 제 2 힘을 해제시키도록 상기 제 2 힘을 해제하기 위하여 배치되는 정지요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치이다.

Description

고 가속 스핀들 구동 및 이를 사용하는 방법{High acceleration spindle drive and method of using same}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 스핀들 구동 조립체의 바람직한 일 구현예의 사시도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 픽 앤드 플레이스(pick and place) 헤드의 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제 1 모드에 따른 스핀들을 구동하는 장치의 바람직한 일 구현예의 사시도이고,

도 4는 도 3의 부분 상세도이고,

도 5는 본 발명의 제 2 모드에 따른 스핀들을 구동하는 장치의 바람직한 일 구현예의 사시도이고,

도 6은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 스핀들의 가속도와 속도를 나타내는 다이어그램이고,

도 7은 바람직한 일 구현예에서 구동 암과 스핀들의 속도를 나타내는 다이어그램이다.

본 발명은 픽 앤드 플레이스(pick and place) 장치 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이고, 더 상세하게는 고정밀도를 가지고 고속으로 스핀들을 구동하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 비록 전적이지 아니지만 주로 전자 조립 산업에서 픽 앤드 플레이스 기계들로서 알려진 기계들에 관한 것이다. 픽 앤드 플레이스 기계에서는, 픽 앤드 플레이스 헤드에 장착된 스핀들이 다이 또는 부품들을 집어 올리기 위하여 다이 또는 다른 전자 부품과 접촉해야 된다. 그 후에, 스핀들 조립체는 다른 위치로 이동되고, 그곳에서 그 후에 스핀들에 의해 집어 올리게되는 다이 또는 부품들이 조립체를 위하여 적절한 위치에 내려놓여진다. 조립 시간을 최소화하기 위하여, 실제적으로 고속 상태에서 스핀들 조립체를 Z 방향, 즉 수직 방향으로 움직이게 된다.

일반적인 기계들에서는, 만일 스핀들이 Z방향으로 빠르게 움직이면, 스핀들이 다이 또는 부품들에게 손상을 일으킬 수 있는 속도로 상기 다이 또는 부품과 접촉할 가능성이 존재한다.

스핀들에 의하여 집어 올려지고 내려놓여지는 다이 또는 부품에 손상을 가하지 않고 고속으로 Z축 방향으로 스핀들을 구동할 수 있는 스핀들 구동 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

어떠한 부품들에도 손상을 가하지 않고 스핀들 속도를 최대화하기 위하여 스핀들의 가속과 감속을 조절하기 위해 스핀들에 가해지는 힘을 변화시킬 수 있는 스 핀들 구동 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

Z방향으로 스핀들의 움직임을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 스핀들 구동 조립체에 적절한 신호를 보내줄 수 있기 위하여, 스핀들이 그것에 의하여 집어 올려지는 다이 또는 부품과 언제 접촉하는지를 결정할 수 있는 스핀들 구동 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

Z방향으로 스핀들의 움직임을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 스핀들 구동 조립체에 적절한 신호를 보내줄 수 있기 위하여, 다이 또는 부품을 붙잡고 있는 스핀들이 다이가 내려놓여지는 표면과 언제 접촉하는지를 결정할 수 있는 스핀들 구동 조립체를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명의 일 구현예에 따르면 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치는 스핀들, 제 1 방향으로 상기 길이 방향 축을 따르는 이동 범위로 상기 스핀들을 움직이는 구동 부재, 제 1 방향으로 상기 스핀들에 제 2 힘과 조합된 제 1 힘을 가하는 수단, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 1 부분에 있으면 상기 제 1 힘이 상기 제 2 힘과 조합되어 상기 스핀들에 가해지고, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 2 부분에 있으면 오직 상기 제 1 힘이 상기 스핀들에 가해지도록 정지요소가 상기 제 2 힘을 해제시키도록 상기 제 2 힘을 해제하기 위하여 배치되는 정지요소를 구비한 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치이다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 스핀들 구동 조립체는 스핀들, 운동 범위를 통하여 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 움직임을 위하여 장착된 스핀들 구동 부 재, 제 1 힘으로 직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들을 가압하는 제 1 스프링, 직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들 구동 조립체에 있는 상기 스핀들에 제 2 힘을 가압하는 제 2 스프링, 및 제 2 스프링의 힘을 제한하도록 배치되는 정지요소를 구비하고, 상기 구동 부재가 상기 운동 범위의 제 1 부분에 있으면 상기 제 1 및 제 2 스프링이 상기 스핀들에 힘을 가하고, 상기 구동 부재가 상기 운동 범위의 제 2 부분에 있으면 상기 정지요소가 상기 스핀들에 작용하는 순 힘을 감소시키기 위해 상기 제 2 스프링에 의하여 상기 스핀들에 가해지는 힘을 감소시키거나 제거시키도록 상기 제 2 스프링의 작용을 제한하는 스핀들 구동 조립체로서, 여기서 상기 구동 부재의 움직임은 상기 스핀들을 구동한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 방법은, 상기 길이 방향 축을 따라 이동 범위에 걸쳐서 상기 스핀들을 가속하는 단계, 상기 길이 방향 축을 따라 이동 범위의 제 2 부분 동안 상기 스핀들을 감속하여 움직이는 단계, 상기 가속에 대한 상기 스핀들의 어떠한 저항에도 대항하도록 상기 이동 범위의 제 1 부분을 통하여 상기 스핀들을 가속하는 동안 직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들에 제 1 힘과 제 2 힘을 가하는 단계, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 1 부분을 통과한 후에 제 2 힘을 해제하는 단계, 및 상기 이동 범위의 제 2 부분을 통하여 스핀들을 가속하는 동안 직접 또는 간접적으로 상기 스핀들에 오직 제 1 힘만 가하는 단계를 구비한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따른 픽 앤드 플레이스 장치(10)의 사시도이다. 픽 앤드 플레이스 장치(10)는 조립 공정 시 전자부품을 선택하여 그것 들을 요구되는 위치에 내려놓기 위한 픽 앤드 플레이스 기계에 이용된다.

픽 앤드 플레이스 장치(10)는 픽 앤드 플레이스 장치 프레임의 후면부(16)와 픽 앤드 플레이스 장치 프레임의 전면부(18)를 구비한다. 회전 스핀들 서포트(20)는 픽 앤드 플레이스 프레임의 전면부(18)와 후면부(16) 사이에 위치한다.

회전 스핀들 서포트(20)는 그것 위에 장착된 다수의 픽 앤드 플레이스 헤드들(12)을 구비한다. 모터(22)가 픽 앤드 플레이스 프레임(16, 18)에 대하여 회전 스핀들 서포트(20)를 구동하기 위하여 제공된다.

스핀들 구동 조립체(14)는 픽 앤드 플레이스 장치의 전면부에 위치한다. 도 3 내지 도 5는 스핀들 구동 조립체(14)의 보다 상세한 도면들을 나타낸다.

픽 앤드 플레이스 헤드(12)는 도 2 내지 도 5에 도시되어 있다. 픽 앤드 플레이스 헤드(12)는 스핀들(26)을 수용하는 픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24)을 구비한다. 하부 스프링 서포트(28)가 픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24)에 구비된다. 두 개의 샤프트들(29)-도면들에는 그것들 중의 하나만 도시되어 있음-은 스핀들 조립체 헤드(34)가 샤프트들(29)의 길이방향 축들을 따라 픽 앤드 플레이스 스프링 헤드 하우징(24) 방향 및 이로부터 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24)에 대하여 스핀들 조립체 헤드(34)를 안내한다.

상부 스프링 서포트(30)는 스핀들 조립체 헤드(34)의 하단부에 있다. 스프링(32)은, 스핀들 조립체 헤드(34)가 픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24)으로부터 멀어지게 하도록 하부 스프링 서포트(28)와 상부 스프링 서포트(30) 사이에 배치된다.

스핀들 조립체 헤드(34)는 스핀들 체결 플랜지(36)를 더 구비한다. 스핀들 체결 플랜지(36)는 스핀들 조립체 헤드(34) 내의 보어(bore)(37)로 돌출하여, 그것들 통하여 스핀들(26)이 미끄럼 가능하게 장착된다. 스핀들(26)에서 오목부(38)는, 스핀들 오목부(38)의 상부 어깨부(shoulder)(40)와 하부 어깨부(42)를 규정한다. 스핀들(26)은 픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24)과 스핀들 조립체 헤드(34) 내부에 배치되어, 스핀들 체결 플랜지(36)가 스핀들 오목부(38)의 상부 및 하부 어깨부들(40, 42) 사이에 걸려있다.

스핀들 오목부(38)는 스핀들 조립체 헤드(34)에 대하여 스핀들(26)의 길이 방향 움직임을 가능하게 한다. 그러나, 스핀들 체결 플랜지(36)는 스핀들 조립체 헤드(34)에 대한 스핀들의 상대적인 이동을 제한한다.

픽 앤드 플레이스 헤드 하우징(24) 가까이에 공기 압력 조절을 위한 두 개의 압축 공기 밸브들(48, 49)이 있다. 압축 공기 밸브들의 하나는, 스핀들(26) 내의 공기 통로(50)에 선택적으로 적용되는 진공 압력을 생성하는 벤츄리(venturi)에 연결되어 있다. 진공 압력은 픽 앤드 플레이스 기계에 의하여 내려놓여지는 다이들 또는 부품들을 집어 올리기 위하여 이용된다. 다른 압축 공기 밸브는, 스핀들(26)의 단부로부터 다이를 배출하거나 제거하기 위해 공기 통로(50)를 통하여 스핀들에 작은 폭발 압력을 제공하기 위하여 공기 압력을 조절하는데 이용된다.

비록 픽 앤드 플레이스 헤드가 스핀들(26)에서의 진공 압력 조절을 위하여 압축 공기 밸브들(48, 49)을 이용하지만, 본 발명은 진공 스핀들들에 제한되지 않는다. 본 발명은 또한 다이들과 부품들을 집어 올리기 위한 다른 부착 수단들을 사 용하는 스핀들을 구비하는 다른 형태의 장치들에도 적용할 수 있다.

스핀들 구동 조립체(14)는 플랜지(15)에 의하여 픽 앤드 플레이스 헤드 프레임의 전면부(18)에 장착된다. 스핀들 구동 조립체(14)의 바람직한 일 구현예가 도 3 또는 도 4에 자세히 도시되어 있다.

스핀들 구동 조립체(14)는 스핀들 조립체를 구동하는 모터(60)를 구비한다. 비록 다른 범위가 본 발명에 대하여 고려될 수 있지만, 모터(60)는 바람직하게는 약 100도의 범위를 커버하면서 진동하듯이 움직인다. 따라서 모터(60)는 진동 방식으로 구동축(62)을 회전시킨다. 구동축(62)은 모터(60)의 회전축에 대하여 편심되어 있다.

구동 크랭크(64)는 회전 가능하게 맞물리는 방식으로 구동축(62)에 장착되어 있다. 따라서, 모터(60)에 의한 구동축(62)의 회전은 구동 크랭크(64)가 실질적으로 수직 방향으로 이동하도록 한다.

모터(60)는 바람직하게는 볼트들에 의하여 스핀들 구동 조립체 프레임(70)에 고정된다, 플랜지(15)에 의하여 스핀들 구동 조립체가 픽 앤드 플레이스 장치 프레임의 전면부(18)에 장착되고, 플랜지(15)는 또한 스핀들 구동 조립체 프레임(70)의 구성 부분이다.

구동 암(72)은 피봇 마운트(pivot mount)(68)에 의하여 스핀들 구동 조립체 프레임(70)에 회전 가능하도록 장착되어 있다. 이와 더불어, 구동 크랭크(64)의 하단부는 회전 가능한 마운트에 의하여 구동 암(72)에 회전 가능하도록 연결되어 있다. 따라서, 모터(60)의 전진 및 후진의 진동 움직임은 구동 암(72)의 상승 및 하 강 움직임이 된다.

도 1에 가장 잘 도시되어 있듯이, 스핀들 구동 조립체(14)는, 구동 암(72)이 픽 앤드 플레이스 헤드들(12) 중의 하나에 인접하도록 픽 앤드 플레이스 해드 프레임의 전면부(18) 내의 개구부를 통하여 연장된다. 구동 암(72)의 자유단(free end)(74)은, 스핀들 조립체 헤드(34)의 상부(46)와 접촉할 수 있도록 배치된다.

구동 암(72)의 자유단(74)은 접촉 버튼(76)을 수용하는 보어를 더 구비한다. 접촉 버튼(76)은 보어 내에서 자유롭게 미끄럼 운동한다. 보어의 바닥에 있는 어깨부(78)는 접촉 버튼(76)의 하강 방향의 이동을 제한한다.

제 1 블레이드 스프링 또는 레버(80)는 마운팅 볼트들(84)로 구동 암(72)에 고정된다. 제 1 블레이드 스프링(80)의 자유단은 접촉 버튼(76)에 압력을 가하여, 접촉 버튼(76)이 어깨부(78)에 접촉하도록 한다. 제 1 블레이드 스프링(80)은 약 0.5N 내지 2.5N, 바람직하게는 약 1N 내지 2N, 가장 바람직하게는 약 1.5N의 힘을 접촉 버튼(76)에 가한다. 그러나, 본 발명은 여기에 개시된 범위의 힘에 제한되지 않는다.

스트레인 게이지(strain gauge)(90)가 구동 암(72)에 대하여 제 1 블레이드 스프링(80)의 굽힘이나 편향과 같은 스트레인을 측정하기 위하여 제 1 블레이드 스프링(80)에 장착된다.

제 1 블레이드 스프링(80)이 상대적으로 얇고 유연하기 때문에, 제 2 블레이드 스프링 또는 레버(82)는 그것에 인접하여 고정된다. 제 2 블레이드 스프링(82)의 일 단부는 마운팅 볼트들(88)에 의하여 구동 크랭크(64) 상의 플랜지(86)에 볼 트 체결된다. 제 2 블레이드 스프링(82)의 반대 단부는 제 1 블레이드 스프링(80)이 상부 위에 위치한다. 제 2 블레이드 스프링(82)은 제 1 블레이드 스프링(80)에 압력을 가하며, 그러므로 접촉 버튼(76)에 제 1 블레이드 스프링에 의하여 가해지는 압력을 증가시키도록 장착된다. 제 1 블레이드 스프링(80)에 제 2 블레이드 스프링(82)에 의하여 가해지는 힘은 약 1.5N 내지 7.5N, 바람직하게는 약 3N 내지 6N, 가장 바람직하게는 약 5N이다. 그러나, 본 발명은 여기에 개시된 범위의 힘에 제한되지 않는다.

구동 암(72)이 그것의 사이클의 위쪽 부분에 있을 때, 제 2 블레이드 스프링(82)은 제 1 블레이드 스프링(8) 위에 위치하며, 따라서 접촉 버튼(76)에 제 1 블레이드 스프링(80)에 의하여 가해지는 압력을 증가시킨다. 그러나, 구동 암(72)이 사이클의 아래쪽 부분에 아래쪽 방향으로 움직이게 되면, 제 2 블레이드 스프링 상의 플랜지들(93)은 구동 크랭크(64)에 고정되어 있는 정지요소들(92)과 접촉한다. 비록, 도 3 또는 도 4는 오직 하나의 플랜지(93)만 도시하고 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이 구동 크랭크(64)는 그것의 하부에 포크(fork)(92)를 구비한다. 플랜지(93)는 포크(92)의 각 갈라지 가닥(prong)으로부터 연장된다. 정지요소들(92)은, 구동 암(72)과 제 1 블레이드 스프링(80)이 아래쪽 방향으로 계속하여 움직이는 동안 플랜지들(93)과 맞물려 제 2 블레이드 스프링(82)을 제 1 블레이드 스프링(80)의 위쪽으로 상승시킨다. 따라서, 사이클의 아래쪽에서는 제 2 블레이드 스프링(82)이 제 1 블레이드 스프링(80)과 접촉하지 않으며, 그러므로 제 1 블레이드 스프링(80)에 어떠한 부가적인 압력을 가하지 않는다.

도 6은 스핀들(26)의 가속도(102) 및 속도(104)를 나타내는 다이아그램이다. 예시된 사이클 동안, 가속도 및 속도는 사이클의 제 1 부분 동안 약 57.1g's로 급속하게 증가한다. 약 0.006초로부터 시작하여 가속도는 약 57.1g's에서 약 -40.9g's로 급격하게 감소된다. 약 0.013초에는 스핀들(26)의 속도가 정지된다.

스핀들(26)의 속도에 비교된 구동 암(72)의 속도가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 바람직한 일 구현예의 사이클의 약 0.012초에서 스핀들(26)의 하부 팁(tip)이 집어 올려지는 부품과 접촉한다. 그 때 스핀들(26)의 속도는 0이 되고, 반면에 구동 암(72)은 짧은 주기의 시간동안 하부 방향으로의 움직임을 계속한다. 구동 암(72)의 연속되는 하부 방향의 움직임은 스핀들(26)에서의 오목부(38)에 의해 가능해 진다.

바람직한 일 구현예에서, 스핀들(26)과 그것의 단부에 있는 노즐의 총 질량은 약 8.9g이고, 접촉 버튼(76)의 질량은 약 1.09g이다. 접촉 버튼(76)에서의 제 1 블레이드 스프링(80)의 힘은 약 150g이고, 제 2 블레이드 스프링(82)의 힘은 약 500g이다.

스핀들(26)을 약 57.1g's까지 가속하는데 필요한 힘은 약 560.4g과 같은데, 이는 질량 9.99g에 가속도 57.1g's를 곱한 값이다. 따라서, 양 블레이드 스프링들(80, 82)에 의하여 가해지는 힘은 스핀들(26)을 57.1g's까지 가속시키는데 충분하다. 그러나, 오직 제 1 블레이드 스프링(80)만 가해지면, 스핀들(26)은 약 16g's까지만 가속될 수 있는데, 이는 160g(제 1 블레이드 스프링 힘과 스핀들의 무게)을 스핀들의 무게(9.99g)로 나눈 값이다. 그러므로, 만일 제 1 블레이드 스프링(80)만 가해지면, 제 1 블레이드 스프링(80)은 약 16g's로 편향될 것이다.

비록 개시된 바람직한 구현예들이 두 개의 플랜지들과 두 개의 정지요소들을 구비하지만, 본 발명은 그 구조에 제한되지 않는다. 하나 이상의 정지요소들과 플랜지들을 사용하는 다른 구현예들이 이용될 수 있다.

스핀들(26)에 의하여 집어 올려지는 다이 또는 부품들과 접촉하도록 스핀들(26)을 하강시키기 위해, 모터(60)는 구동 크랭크(64)를 구동하고, 그것은 구동 암(72)의 자유단(74)이 스핀들 조립체 헤드(34)의 상부(46)와 접촉하기 위하여 구동 암(72)을 움직인다. 구동 암(72)이 아래 방향으로 회전함에 따라, 자유단(74)은 스핀들 조립체 헤드(34)를 아래 방향으로 민다. 그러한 동작은 스핀들(26)을 아래 방향으로 움직이도록 해준다. 동시에, 제 1 블레이드 스프링(80)과 제 2 블레이드 스프링(82)은 스핀들의 상부(44)에 접촉 버튼(76)을 접촉하게 하고, 그러므로 스핀들(26)을 스핀들 조립체 헤드(34)와 일체로 아래 방향으로 향하게 한다. 스핀들(26)을 아래 방향으로 향하게 하는 것은 스핀들(26)이 가지고 있었을지 모르는 어떠한 관성도 극복하고, 스핀들(26)을 빠른 가속도로 아래 방향으로 움직이게 한다.

구동 암(72)의 자유단(74)이 아래 방향으로 약 5㎜ 움직인 후에 제 2 블레이드 스프링(82)의 플랜지들(93)은 정지요소들(92)과 접촉한다. 그러면 정지요소들(92)은 제 1 블레이드 스프링(80) 위로 제 2 블레이드 스프링(82)을 상승시키며, 따라서 제 1 블레이드 스프링(80) 위에서 제 2 블레이드 스프링(82)으로부터의 압력을 제거시킨다. 구동 암(72)의 아래 방향으로의 행정(stroke)의 나머지 동안, 오직 제 1 블레이드 스프링(80)이 스핀들(26)의 상부(44)에 접촉 버튼(76)을 접촉하게 한다.

바람직한 일 구현예에서, 행정의 제 1 부분, 즉 첫 번째 5㎜는 행정의 제 1 부분으로서 이하에 관련된다. 행정의 아래 방향 부분의 나머지는 행정의 제 2 부분으로서 관련된다.

스핀들(26)의 하단부가 집어 올려지는 다이 또는 부품과 접촉하면, 스핀들(26)의 아래 방향으로의 움직임이 정지된다. 동시에, 구동 암(72)의 자유단(74)은 스핀들 헤드 조립체(34)를 아래 방향으로 계속하여 밀 수 있다. 그러나, 스핀들(26)이 아래 방향으로 더 이상 움직이지 않기 때문에, 스핀들(26)은 접촉 버튼(76)에 있어서는 마운팅 플랜지(78) 위로 접촉 버튼(76)을 상승시킨다. 구동 암(72)에 대하여 접촉 버튼(76)의 그러한 위쪽으로의 움직임은 제 1 블레이드 스프링(80)의 편향을 일으키고, 그것은 그 순간 제 2 블레이드 스프링에 의해 제지되지 않는다. 제 1 블레이드 스프링(80)의 편향은 스트레인 게이지(90)에 의하여 감지되고, 그것은 즉시 스핀들 조립체의 다른 부분들뿐만 아니라 구동 모터(60)를 조절하는 제어 프로세서에 신호를 보내준다.

스트레인 게이지(90)로부터의 신호는, 부품을 집어 올리는 동안 스핀들과 부품 사이의 접촉 힘을 제어하기 위하여 구동 암(72)의 아래 방향으로의 움직임을 조절하고, 부품을 내려놓는 동안 기판과 스핀들 사이의 접촉 힘을 조절하기 위하여 사용된다.

다른 구현예에서, 제 1 블레이드 스프링(80)은 돌출 접촉 버튼(76)의 부분만 접촉하도록 설계된다. 그리고 제 2 블레이드 스프링(82)은 접촉 버튼(76)의 다른 부분과 접촉하도록 설계된다. 이것이 성취되기 위한 한가지 방법은 접촉 버튼(76) 주위의 플랜지와 제 1 블레이드 스프링(80)에서의 개구부를 가지는 것이다. 접촉 버튼(76)의 다른 부분은 제 1 블레이드 스프링(80)의 개구부를 통하여 돌출해 있어서, 제 2 블레이드 스프링(82)과 직접적으로 접촉한다. 접촉 버튼(76)의 플랜지는 제 1 블레이드 스프링(80)에서 개구부의 어깨부와 정렬된다. 이러한 방법으로, 제1 및 제 2 블레이드 스프링들(80, 82)은 접촉 버튼(76)과 직접적으로 접촉할 수 있고, 제 2 블레이드 스프링(82)은 전술한 바와 같이 상기의 정지요소들(92) 및 플랜지들(93)의 이용을 통해서나 다른 적당한 메커니즘을 통하여 사이클의 제2 부분 동안 접촉 버튼(76)으로부터 상승될 수 있다.

본 발명의 시스템은 적어도 두 가지 모드, 즉 약력(low force) 모드와 강력(high force) 모드로 스핀들을 구동하는데 이용될 수 있다. 약력 모드에서는, 제 1 블레이드 스프링(80)의 힘이 홀로 접촉 버튼(76)을 통하여 스핀들(26)에 작용한다. 부언하면, 제 2 블레이드 스프링(82)은 제 1 블레이드 스프링(80)으로부터 상승되어 스핀들(26)에 가해지는 힘이 되지 않는다. 따라서, 힘은 제 1 블레이드 스프링(80)에 의해 생성되는 힘에 의하여 제한되고 상대적으로 약하다.

강력 모드에서는, 구동 암(72)의 자유단(74)이 스핀들 조립체 헤드(34)와 맞물리고, 구동 크랭크(34)를 통하여 작용하는 모터(60)의 힘으로 스핀들 조립체 헤드(34)에 힘을 가한다. 강력 모드에서, 스핀들 조립체 헤드(34) 내의 플랜지(36)는 스핀들 오목부(38)의 하부 어깨부(42)와 맞물리고, 모터(6)의 힘으로 스핀들(26)을 아래 방향을 움직인다. 강력 모드는 예를 들면 부품의 핀이 소켓에 실장되기 위해 필요한 상황에서 이용될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 스핀들 구동 조립체는, 다이 또는 부품에 손상을 가할 수 있는 힘으로 다이 또는 부품을 접촉하는 위험을 최소화하면서, 스핀들(26)을 신속하게 움직여서 집어 올려지는 다이 또는 부품과 스핀들(26)과 맞물리게 할 수 있다.

본 발명의 시스템은 학습 사이클로 먼저 수행될 수 있으며, 여기서 제어 시스템은 스핀들이 부품 또는 기판과 접촉하기 전에 행정의 길이를 학습한다. 그러므로, 모터의 속력은 행정의 속력을 최대화하고 각각의 후속 생산 사이클에 필요한 시간을 최소화하기 위하여 적절히 조절될 수 있다.

특정한 사이클에서, 스핀들의 움직임과 같은 행정의 길이는 약 0.500in이다. 대략 첫번째 0.200in에서 스핀들은 가속 모드이고, 다음의 약 0.100in에서는 스핀들이 더 이상 가속하지 않지만, 그러나 최대 속력으로 움직인다. 마지막 0.200in에서는 모터가 스핀들이 움직이는 속력을 감속시키기 시작한다. 상기의 거리들은 단순히 예시적인 것이고, 본 발명은 이러한 예들에 제한되지 않는다.

다른 구현예에서, 접촉 버튼은 제1 스프링이 스핀들에 직접적으로 힘을 가하기 위하여 생략될 수 있다. 그러한 구현예는 운동 범위를 통하여 제 1 위치에서 제 2 위치로의 움직임을 위해 장착된 구동 부재, 제 1 힘으로 스핀들 구동 조립체에서 스핀들을 가압하는 제 1 스프링, 직접적 또는 간접적으로 스핀들 구동 조립체에서 스핀들에 제 2 힘으로 가압하는 제 2 스프링, 그리고, 제 2 스프링의 힘을 제한하 도록 배치된 정지 요소를 구비하고, 제 2 스프링은 구동 부재가 운동 범위의 제 1 부분에 있을 때 스핀들에 작용하는 순 힘을 증가시키기 위해 제 2 스프링이 스핀들에 제 2 힘을 작용하고, 구동 부재가 운동 범위의 제 2 부분에 있을 때 정지 요소가 스핀들에 작용하는 순 힘을 감소시키기 위해 스핀들에 제 2 스프링에 의해 가해지는 힘을 감소시키기나 제거시키기 위해 제 2 스프링의 적용을 제한하며, 여기에서 구동 부재의 움직임은 스핀들을 구동한다.

상기에 개시된 구현예에서, 스핀들은 회전하는 구동 암을 이용하여 움직여진다. 그러나, 본 발명의 개념들은 다른 구현예들에도 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들면, 다른 구현예에서 스핀들은 상기에 개시된 회전하는 구동 암(72) 보다는 직렬 구동 부재에 의하여 구동될 수 있다. 직렬 구동 부재는 상기에 서술된 구현예에서의 블레이드 스프링에 의하여 수행되는 기능을 하는 다른 유연한 부재 또는 코일 스프링의 시스템을 이용할 수 있다.

예를 들면, 직렬 부재를 이용하는 구현예에서, 제 1 스프링은 구동 부재에 접촉 부재 위에 작용할 수 있고, 접촉 부재는 스핀들에 작용한다. 제 1 스프링은 코일 스프링 또는 다른 종류의 스프링일 수 있다. 그러면 제 2 스프링은 접촉 부재 또는 제 1 스프링에 직접적으로 제 2 힘을 가하기 위해 이용될 수 있다. 정지 메커니즘은 제 2 스프링의 적용을 제한하기 위해 이용될 수 있다.

비록 본 발명이 수평의 회전축을 가지는 픽 앤드 플레이스 헤드의 이용에 개시되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 다른 장치들에도 본 발명이 적용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명은 일본식 고정 터릿 칩 슈터(stationary turret chip shooter)를 가지는 픽 앤드 플레이스 기계에도 이용될 수 있다. 그러한 장치에서는, 픽 앤드 플레이스 헤드는 수직 회전축을 가지고, 본 발명에 따른 첫 번째 Z축 구동 메커니즘은 부품 공급기에 인접하는 스핀들 조립체를 구동하는 픽 앤드 플레이스 헤드의 후면부에 인접하여 장착된다. 본 발명에 따른 두 번째 Z축 구동 메커니즘은 부품이 내려놓아지는 회로 보드에 인접하는 스핀들 조립체를 구동하는 픽 앤드 플레이스 헤드의 전면부에 인접하여 장착된다. 그러한 배치에서는, 첫 번째 Z축 구동 메커니즘이 다이 또는 부품의 집어 올림을 조절하고, 두 번째 Z축 구동 메커니즘은 다이 또는 부품을 내려놓는 것을 조절한다. 그러한 시스템에서, 픽 앤드 플레이스 헤드는 수직 축을 기준으로 회전하지만, 그렇지 않으면 움직이지 않는다. 부품 공급기와 보드 취급기는, 집어 올림을 위한 첫 번째 Z축 구동 메커니즘에 공급기의 적절한 정렬을 보증하고, 두 번째 Z축 구동 메커니즘에 의한 내려놓기를 위하여 PCB의 위치의 적절한 정렬을 보증하기 위하여 움직여진다.

비록 오직 바람직한 구현예들이 여기에서 특정하여 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 많은 변경과 변화가 상기의 설명에 비추어 보면 첨부된 청구범위의 범위 내에서 본 발명의 사상과 의도된 영역으로부터 벗어남이 없이 가능할 것이다.

본 발명에 따른 스핀들 구동 조립체는 스핀들에 의하여 집어 올려져 배치되는 다이 또는 부품에 손상을 가하지 않고 고속으로 Z축 방향으로 스핀들을 구동할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 구동 조립체는 어떠한 부품들에도 손상을 가하지 않고 스핀들 속도를 최대화하기 위하여 스핀들의 가속과 감속을 조절하기 위해 스핀들에 가해지는 힘을 변화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 구동 조립체는 Z방향으로 스핀들의 움직임을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 스핀들 구동 조립체에 적절한 신호를 보내줄 수 있기 위하여, 스핀들이 그것에 의하여 집어 올려지는 다이 또는 부품과 언제 접촉하는 지를 결정할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 스핀들 구동 조립체는 Z방향으로 스핀들의 움직임을 조절하기 위하여 사용될 수 있는 스핀들 구동 조립체에 적절한 신호를 보내줄 수 있기 위하여, 다이 또는 부품을 붙잡는 스핀들이 다이가 배치되는 표면과 언제 접촉하는 지를 결정할 수 있다.

Claims

길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치로서, 상기 장치는

스핀들;

제 1 방향으로 상기 길이 방향 축을 따르는 이동 범위로 상기 스핀들을 움직이는 구동 부재;

상기 제 1 방향으로 상기 스핀들에 제 2 힘과 조합된 제 1 힘을 가하는 수단;

상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 1 부분에 있으면 상기 제 1 힘이 상기 제 2 힘과 조합되어 상기 스핀들에 가해지고, 상기 스핀들이 상기 이동 범위의 제 2 부분에 있으면 오직 상기 제 1 힘이 상기 스핀들에 가해지도록 정지요소가 상기 제 2 힘을 해제시키도록 상기 제 2 힘을 해제하기 위하여 배치되는 정지요소;를 구비하는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치.
제1항에 있어서, 상기 구동 부재는 20g를 초과하는 가속으로 상기 스핀들을 움직이는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치.
제1항에 있어서, 상기 스핀들은 오직 제 1 힘의 편향에 의해서는 정지하고 있을 수 있는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치.
제3항에 있어서, 상기 제 1 힘의 편향은 상기 스핀들이 정지하고 있다는 판독할 수 있는 신호를 기계에게 생성하는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치.
제3항에 있어서, 제 1 힘이 편향되면 기계로 읽을 수 있는 신호를 생성하기 위한 스트레인 게이지를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 장치.
스핀들 구동 조립체로서, 상기 스핀들 구동 조립체는

스핀들;

운동 범위를 통하여 제 1 위치로부터 제 2 위치로의 움직임을 위하여 장착된 스핀들 구동 부재;

제 1 힘으로 직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들을 가압하는 제 1 스프링;

직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들 구동 조립체에 있는 상기 스핀들에 제 2 힘을 가압하는 제 2 스프링; 및

상기 구동 부재가 상기 운동 범위의 제 1 부분에 있으면 상기 제 1 및 제 2 스프링이 상기 스핀들에 힘을 가하고, 상기 구동 부재가 상기 운동 범위의 제 2 부분에 있으면 정지요소가 상기 제 2 스프링에 의하여 상기 스핀들에 가해지는 힘을 해제하도록 제 2 스프링의 힘을 해제하기 위하여 배치되는 정지요소;를 구비하고, 여기서 상기 구동 부재의 움직임은 상기 스핀들을 구동하는 것을 특징으로 하는 스 핀들 구동 조립체.
제6항에 있어서, 상기 운동 범위의 제 1 부분 동안 상기 스핀들이 20g를 초과하는 가속으로 가속되는 것을 특징으로 하는 스핀들 구동 조립체.
길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 방법으로서, 상기 방법은

상기 길이 방향 축을 따라 이동 범위의 제 1 부분 동안 상기 스핀들을 가속하여 움직이는 단계;

상기 길이 방향 축을 따라 이동 범위의 제 2 부분 동안 상기 스핀들을 감속하여 움직이는 단계;

상기 가속에 대한 상기 스핀들의 어떠한 저항에도 대항하도록 상기 스핀들을 가속하는 동안 직접 또는 간접적으로 상기 스핀들에 제 1 힘과 제 2 힘을 가하는 단계;

제 2 힘을 해제하는 단계; 및

상기 스핀들을 감속하는 동안 직접적 또는 간접적으로 상기 스핀들에 오직 제 1 힘만 가하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직이는 방법.
제8항에 있어서, 상기 스핀들은 상기 이동 범위의 제 1 부분 동안 20g를 초과하는 가속으로 움직이는 것을 특징으로 하는 길이 방향 축을 따라 스핀들을 움직 이는 방법.