KR100618235B1

KR100618235B1 - 부품장착 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100618235B1
Application number: KR1020017005267A
Authority: KR
Inventors: 나카오오사무; 요시다노리아키; 다케다다케시
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2006-09-01
Also published as: DE69922687D1; US6513233B1; EP1125484A2; DE69922687T2; EP1125484B1; JP2000133995A; CN1325612A; WO2000025564A3; CN1205848C; KR20010075664A; WO2000025564A2

Abstract

부품취급기(14)는 부품(3)의 픽업과 장착동작을 수행하는 선형모터의 피드백 제어에 의해 이동기구(11)상에서 선형적으로 상하 이동된다. 선형모터는 부품 또는 장착대상에 인접한 부품취급기 또는 그에 유지된 부품을 가져오기 위해 부품취급기의 하향이동을 실행하도록 제어되며, 부품 또는 장착대상의 접촉이 이루어질 때의 제어정보의 변화를 검출함에 따라, 선형모터의 제어가 가압동작으로 전환되어 미리 정해진 가압상태에서 부품의 유지 또는 장착이 완료된다.

Description

부품장착 방법 및 그 장치{COMPONENT MOUNTING METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 부품을 장착대상에 장착하기 위한 부품장착 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 예컨대 임시장착 또는 실장착 중 어느 하나로 부품을 회로기판 상에 장착하여 전자회로기판을 제조하기 위해 이용된다.

전자회로기판을 제조하기 위한 종래의 부품장착 장치를 도 9에 나타낸다.

전자부품을 제어하기 위해 상하 이동가능한 흡착노즐(101)을 구비한 부품장착헤드(102)는 X-Y 로봇(103)에서 지지되고, 상기 로봇은 부품장착헤드(102)를 부품공급부(104) 및 부품장착부(105)로 이동시키기 위해 2개의 수직방향인 X, Y로 이동된다.

부품공급부(104)에 의해 공급된 전자부품(100)은 흡착노즐(101)에 의해 픽업되어 운반된 후, 부품장착부(105)에 위치한 회로기판(106) 상의 미리 정해진 위치에 장착된다.

흡착노줄(101)은 전자부품(100)을 픽업하여 장착하기 위해 상하 이동가능한 부품장착헤드(102)에 설치된다.

도 10을 참조하면, 흡착노즐(101)용 지지부재(113)와 일체로 설치된 너트(107)는 흡착노즐(101)을 상하로 이동시키기 위해 모터(109)에 의해 반대방향으로 회전하는 볼스크류(108)로 조여진다.

흡착노즐(101)에 의해 유지된 전자부품(100)의 방향이 부적절한 경우에는, 모터(110)에 의해 흡착노즐(101)을 그 축선에 대해 회전시킴으로써 흡착유지 자세를 보정한다.

어떤 전자부품은 회로기판에 그 일부가 삽입되어 회로기판(106)에 장착된다. 상기와 같은 전자부품(100)에는 축상의 부품, 방사의 부품, 리드 또는 핀을 갖는 이형 부품, DIP(dual inline package)형 IC칩 및 리드가 부착된 커넥터 등의 각종 타입이 있다.

이들 중, 상술한 흡착노즐에 의해 취급될 수 있는 전자부품으로서는 상면이 평평한 DIP IC칩 및 커넥터가 있다.

다른 전자부품에 대해서는, 각각의 부품에 특히 전용된 부품취급기를 갖는 장착 디바이스가 이용된다.

어떤 경우라도, 전자부품(100)은 흡착노즐(101) 또는 다른 부품취급기에 의해 유지되고, 픽업되어 취급된다. 부품을 회로기판(106)에 장착함에 있어서 삽입이 수반되는 경우에는, 회로기판(106) 상의 미리 정해진 위치에 전자부품(100)을 위치시킴과 동시에, 전파부품(100) 측의 복수의 핀 또는 리드 또는 다른 삽입부가 회로기판(106) 측의 삽입홀(112)에 모두 정확히 대응하는 상태에서 전자부품(100)을 회로기판(106)에 똑바로 위치시켜, 서로 접촉하고 있는 상태에서 가압하여 리드(111)를 삽입홀(112)에 삽입하는 것이 필요하다.

그러나, 이런 위치 관계는 항상 적절하게 설정되는 것이 아니므로 때로는 잘못된 위치설정으로 인해 삽입이 실패하게 된다.

상술한 삽입을 실패없이 확실하게 수행하기 위해서는, 전자부품(100)을 미리 정해진 상태에서 회로기판(106)에 접촉시킬 필요가 있다. 그러나, 상술한 볼스크류(108)에 의한 구동에서, 전자부품(100)이 가압될 경우에는 저항력이 매우 적으므로, 압력을 정교하게 제어할 수 없어서 압력이 초과하게 되는 경향이 있다. 또한, 리드(111)가 삽입홀(112)에 삽입되어 있는지의 여부를 삽입동작에서의 저항 등으로부터 식별하는 것이 어렵다. 또, 회전운동을 선형운동으로 변환하는 너트(107)쪽으로 조이는 부분의 여분과 백래시에 의해 발생된 영향이 있으므로, 삽입상태가 양호한지 또는 불량인지에 대응하는 적절한 측정이 이루어질 수 없다.

이러한 문제점 때문에, 리드(111) 또는 다른 삽입부가 회로기판(106)의 삽입홀(112)에 정확히 삽입되지 않을 때에는 특히 과도한 압력이 쉽게 가해지므로, 전자부품(100) 또는 회로기판(106)중 어느 하나 또는 양쪽 모두가 파손이나 크랙 등에 의해 손상되며, 이러한 손상으로 인해 전자부품 및 회로기판의 제조수율이 감소된다.

전자부품(100)에 대하여 흡착노즐(101)을 가압할 필요가 있거나, 전자부품(100)을 회로기판(106)에 장착하기 위한 가압이 필요한 경우, 압력을 적절하게 제어할 수 없기 때문에 동일한 문제점이 발생한다.

본 발명의 목적은 과도한 압력없이 부품을 장착할 수 있는 부품장착 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 부품장착방법을 제공한다.

즉, 이동기구(11)에 의해 지지되어 부품공급부(12) 및 부품장착부(13)로 이동되는 부품취급기(14)를 이용하여, 부품공급부(12)에 의해 공급된 부품(3)을 픽업하고 운반하여 부품장착위치에 배치된 장착대상(1)에 장착하는 부품장착 방법에 있어서, 상기 부품취급기(14)는 선형모터(16)의 피드백 제어에 의해 부품장착동작을 수행하기 위해서 선형적으로 상하 이동하고, 상기 선형모터는 상기 부품(3)의 삽입부(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 삽입될 때까지 장착대상에 인접한 부품취급기에 의해 유지된 부품을 가져오기 위해 상기 부품취급기의 하향이동을 실행하도록 제어되며, 상기 부품과 장착대상 사이에서 미리 정해진 상태로 접촉이 이루어질 때에는, 선형모터의 피드백 제어의 제어정보의 변화가 검출됨에 따라, 선형모터의 제어가 가압동작으로 전환되어 부품이 미리 정해진 가압상태에서 장착되며, 상기 부품은 커넥터와 같이 리드(2)를 구비한 부품이고, 상기 부품이 장착대상과 접촉되었을 때, 상기 리드(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 적절하게 삽입되었는지의 여부는 제어정보 및 그에 대응하는 선형모터의 위치로부터 판정되는 것을 특징으로 하는 부품장착 방법이다.

삭제

상기의 방법은, 부품(3)을 공급하는 부품공급부(12)와, 부품을 장착대상(1)에 장착하는 부품장착부(13)와, 상기 부품공급부 및 상기 부품장착부에 부품취급기(14)를 이동시키는 부품장착기구(21)를 구비하며, 상기 부품공급부에 의해 공급된 부품을 상기 부품취급기가 픽업 및 운반하여 상기 부품장착부에서 부품을 장착대상에 장착하는 부품장착 장치에 있어서, 상기 부품장착기구(21)는, 상기 부품공급부(12)와 상기 부품장착부(13)에 상기 부품취급기(14)를 이동시키는 이동기구(11)와, 상기 이동기구 상의 부품취급기를 상기 부품공급부 및 상기 부품장착부에 선형적으로 상하 이동시켜 상기 부품을 픽업 및 장착시키는 선형모터(16)와, 상기 선형모터가, 상기 부품의 삽입부가 장착대상의 대응홀에 삽입될 때까지 장착대상에 인접한 부품취급기에 의해 유지된 부품을 가져오기 위해 상기 부품취급기의 하향이동을 실행하도록 제어하며, 상기 부품과 장착대상 사이에서 미리 정해진 상태로 접촉이 이루어질 때 선형모터의 피드백 제어의 제어정보의 변화가 검출됨에 따라, 선형모터의 제어가 가압동작으로 전환되어 부품이 미리 정해진 가압상태에서 장착되도록 상기 선형모터를 피드백 제어하는 제어부(22)를 구비하며, 상기 부품은 커넥터와 같이 리드(2)를 구비한 부품이고, 상기 부품장착 장치는, 상기 부품의 리드(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 적절하게 삽입되었는지의 여부를, 제어정보 및 그에 대응하는 선형모터의 위치로부터 판정하는 판정수단(22a)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부품장착 장치를 이용하여 달성될 수 있다.

삭제

그러므로, 미리 정해진 삽입상태에서 부품의 본체가 실제적으로 장착대상과 접촉하는 시점이 확정될 수 있고, 하향이동 동작이 상기 시점에서 가압동작으로 전환될 수 있으므로, 부품은 미리 정해진 가압상태에서 확실히 장착 될 수 있으며, 삽입결함이 방지된다.

이런 방법은 커넥터와 같이 리드를 구비한 부품에 적합하다.

제어부는 부품의 삽입부가 장착대상과 접촉할 때까지, 부품취급기가 부품취급기에 의해 유지된 부품을 장착대상에 더욱 근접하게 되도록 하향이동되고, 부품의 삽입부가 장착대상에 삽입될 때까지 더욱 하향이동되도록 선형모터를 제어하므로, 미리 정해진 삽입상태에서 부품의 본체가 장착대상을 접촉할 때 제어정보의 변화를 검출하면, 선형모터의 제어는 가압동작으로 전환된다.

상술한 경우와 같이, 장착대상으로의 삽입을 수반하는 부품취급기에 의해 유지된 부품의 장착에서, 부품의 삽입부 및 장착대상의 삽입홀 사이에서 비정상적인 높이에 의한 위치 왜곡을 기초로 하여, 제어정보 및 그에 대응하는 선형모터의 위치로부터 삽입이 양호 또는 불량인지의 여부를 판정하는 것이 가능하다.

이런 판정은 정보를 수신하는 판정수단에 의해 자동적으로 달성될 수 있다.

상기 판정을 기초로 하여, 부품의 삽입이 불량일 때에는 동일 부품에 대한 장착동작을 반복할 수 있으므로, 삽입불량을 보정하지 않고 삽입동작으로 인한 부품 또는 장착대상의 손상을 방지하거나, 불량부품으로서 부품을 폐기하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 이하에 나타낸 상세한 설명 및 도면에 의해 명백해진다. 본 발명의 특징은 단독 또는 각종 결합으로 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서 이용된 제어부의 블록접속도.

도 2는 도 1의 제어부에 의해 제어된 부품장착 조작의 기본동작을 나타내는 설명도.

도 3은 도 1의 제어부를 사용한 부품장착 방법의 일 실시예를 나타내는 설명도,

도 4는 도 1의 제어부를 이용하는 부품장착 방법의 다른 실시예를 나타내는 설명도.

도 5a와 5b는 도 4에 나타낸 실시예에서의 부품장착 상태를 나타내며, 도 5a는 장착이 양호한 상태의 블록도, 도 5b는 장착이 불량한 상태를 나타내는 블록도.

도 6은 도 1 내지 도 5를 통해 나타낸 부품장착 장치의 개략적인 구성도.

도 7은 도 6에 나타낸 부품장착 장치의 부품장착 헤드의 주요부의 사시도.

도 8은 도 7의 부품장착 헤드의 주요부의 단면도.

도 9는 종래의 부품장착 장치의 개략적인 구성도.

도 10은 도 9의 부품장착 장치의 부품장착 헤드의 정면도.

이하, 본 발명의 부품장착 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 다수의 리드(2) 또는 도 7에 나타낸 바와 같은 DIP형 IC(3a)를 구비한 커넥터(3)가 회로기판(1)에 장착되는 하나의 부품으로서 취급되며, 회로기판(1)으로의 부품의 장착이 회로기판(1)의 삽입홀(4)에 리드(2)의 삽입이 수반되거나, 삽입이 수반되지 않는 것 중 어느 하나로 실행되는 경우의 일례이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고,

삽입을 수반하는 각종 부품 또는 삽입을 수반하지 않은 각종 부품과, 단일 부품 또는 상이한 타입의 부품의 각종 다수의 결합 등으로 장착이 수행되는 일반적인 경우에 적용될 수 있다.

본 실시예의 부품장착 방법을 도 1 내지 도 8을 통해 나타낸 장치를 참조하여 설명한다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 이동기구(11)에 의해 지지되고 부품공급부(12)와 부품장착부(13)에 이동되어 위치되는 부품취급기(14)가 이용된다. 이동기구(11)는 그 이동 경로에 상관없이 상기 방식으로 부품취급기(14)를 이동시킬 수 있기만 하면, 어떤 기구이어도 된다.

이런 부품취급기(14)를 사용함으로써, 부품공급부(12)에 의해 공급된 커넥터(3) 또는 DIP형 IC(3a) 또는 다른 부품이 유지, 픽업 및 운반되어,

부품장착부(13)에 의해 위치된 회로기판(1) 등의 장착대상에 부품(3)이 장착된다.

본 실시예에서, 커넥터(3) 또는 DIP형 IC(3a)의 상면의 평평한 형상을 유지하기 위한 부품취급기(14)에는 흡착노즐(14a)이 이용된다.

그러나, 이것에 한정되지 않고, 취급되는 부품의 형상 또는 형태에 따라, 양측에서 부품을 그립(grip)하는 척(chuck) 또는 나사접속에 의해 부품을 유지하는 결합 디바이스 등이 사용될 수 있다. 그러므로, 각종 방식으로 부품을 유지 및 취급하는 하드웨어의 채택이 가능하다.

또한, 부품의 타입에 따라서 변형되거나 선택적으로 이용되는 각종 상이한 타입의 취급기를 사용하는 것도 가능하다.

흡착노즐(14a)은 이동기구(11) 상의 선형모터(16)의 피드백 제어에 의한 선형작용으로 커넥터(3)의 픽업 및 장착동작을 실행한다.

선형모터(16)는 흡착노즐(14a)을 커넥터(3) 또는 회로기판(1)에 더욱 근접하게 하기 위해 유지하는 부품의 전 또는 후에 흡착노즐(14a)을 하향이동시키도록 제어된다. 그후, 접촉이 이루어질 때의 제어정보의 변화에 따라, 선형모터(16)는 하향이동동작에서 가압동작으로 전환된다.

따라서, 미리 정해진 가압상태에서 흡착노즐(14a)에 의해 커넥터(3)가 유지되거나, 또는 흡착노즐(14a)에 의해 유지된 커넥터(3)가 회로기판(1)에 장착되는 동작이 완료된다.

부품공급부(12)에서 커넥터(3) 등의 부품의 픽업 또는 부품장착부(13)의 회로기판(1) 상의 커넥터(3)의 장착은 이동기구(11) 상의 선형모터(16)에 의해 영향을 받는 흡착노즐의 선형 상하운동에 의해 완료된다.

선형모터(16)의 피드백 제어시, 선형모터(16)에 의해 흡착노즐이 하향이동하도록 제어되어, 흡착노즐(14a) 또는 흡착노즐(14a)에 의해 유지된 커넥터(3)가 회로기판(1)에 근접하도록 이동되면, 흡착노즐 또는 커넥터가 부품 또는 회로기판과 접촉하게 될 때 목표위치에 도달함으로써 야기되는 제어정보의 변화가 있다.

이때의 제어정보의 변화에 의해 실제접촉이 이루어지는 시점을 검출할 수 있다.

그 결과, 이런 제어정보가 변화하는 시점에서, 선형모터(16)가 하향이동동작에서 가압동작으로 전환되어,

미리 정해진 가압상태에서 커넥터(3)의 유지 또는 장착이 종료되므로, 실제의 접촉위치를 기초로 한 가압개시에 의해 과부족이 없는 압력상태를 달성할 수 있다.

따라서, 커넥터(3)의 유지 또는 픽업과 장착은, 과도한 하중으로 인한 커넥터(3), 회로기판(1) 또는 흡착노즐(14a)이 손상 또는 파손되는 일 없이 접촉결함 또는 플로팅을 방지하면서 미리 정해진 압력 하에서 결함없이 달성된다. 이는 회로기판(1)으로의 삽입이 수반되지 않는 경우뿐만 아니라, 회로기판(1)의 일측에 커넥터(3)등의 삽입을 수반하는 장착인 경우에도, 미리 정해진 위치에서 효과적으로 접촉시키는 하향이동동작과 미리 정해진 위치에서의 접촉상태로부터의 미리 정해진 가압동작을 이용하여 무리없이 확실히 달성된다. 따라서, 커넥터(3) 또는 다른 부품 및 회로기판(1)에 대한 제조수율이 향상되고, 흡착노즐(14a)과 다른 부품취급기(14)의 유효수명도 길어진다.

흡착노즐(14a)에 의해 부품공급부(12)에서 공급되는 커넥터(3) 등의 부품과 접촉하여 이를 유지하는 경우의 선형모터(16)의 제어와,

흡착노즐(14a)에 의해 유지된 커넥터(3) 또는 다른 부품을 회로기판(1)에 삽입을 수반하거나 또는 삽입을 수반하지 않고 장착되는 경우의 선형모터(16)에 의한 제어의 양방을 병행하는 것이 바람직하다.

그럼에도 불구하고, 이러한 제어 중 하나의 제어 또는 다른 제어를 이용하는 것도 효과적이다.

이하, 도 6을 참고하면, 상술한 방법을 구현하기 위한 본 실시예의 부품장착 장치는 커넥터 등의 부품(3)을 공급하기 위한 부품공급부(12)와, 회로기판(1)에 커넥터(3)를 장착하기 위한 부품장착부(13)와,

부품공급부(12)와 부품장착부(13)에 커넥터(3)를 유지 및 취급하는 부품취급기(14)로서의 기능을 하는 흡착노즐(14a)을 이동시키고,

흡착노즐(14a)을 사용하여 부품공급부(12)에 의해 공급된 커넥터(3)를 유지 및 픽업하여 운반시킴으로써,

회로기판(1)에 운반된 커넥터(3)를 부품장착부(13)를 사용하여 장착하는 부품장착기구(21)를 구비한다.

부품장착기구(21)는 흡착노즐(14a)을 부품공급부(12) 및 부품장착부(13)로 이동시키는 이동기구(11)와, 이동기구(11) 상에서 흡착노즐(14a)을 부품공급부(12) 및 부품장착부(13)로 수직으로 선형이동시켜, 커넥터(3) 또는 다른 부품의 픽업 및 장착을 실행하는 선형모터(16)와, 제어부(22)를 구비한다.

제어부(22)는 부품을 유지하기 전의 흡착노즐(14a)을 이동시키거나 커넥터(3) 또는 회로기판(1)에 인접한 흡착노즐(14a)에 의해 유지된 커넥터(3)가 회로기판(1)에 접촉하도록 선형모터(16)를 하향이동동작으로 피드백 제어하고, 접촉이 이루어진 경우의 제어정보가 변화하는 시점에서 선형모터(16)를 하향이동동작에서 가압동작으로 전환하여, 미리 정해진 가압상태에서 커넥터(3)의 유지 또는 장착을 완료한다. 따라서, 상술한 바와 같은 부품장착 방법은 미리 정해진 프로그램에 따라 자동적으로 안정하게 달성할 수 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 이동기구(11)에서는, 흡착노즐(14a)을 구비한 부품장착헤드(23)가 Y 테이블(24) 및 X 테이블(25)에 의해 X, Y의 2방향으로 이동할 수 있도록 지지되므로, 흡착노즐(14a)은 부품공급부(12)에 의해 공급된 커넥터(3) 또는 각종 다른 부품들 중의 하나를 유지 및 픽업하고, 부품장착부(13)로 운반하여, 부품장착부(13)에 위치된 회로기판(1)에 장착할 수 있다. 예컨대, 부품공급부(12)는 다단 적층형상으로 부품타입에 따라 배열되어 트레이(26)에 수납된 커넥터(3) 또는 DIP형 IC(3a) 등의 부품을 구비한다.

그러므로, 필요한 타입의 부품을 필요할 때 추출하여 부품공급부(12)에 위치시킬 수 있으므로 미리 정해진 부품을 공급할 수 있다.

하나의 트레이(26)의 모든 위치에 수납된 부품을 흡착노즐(14a)이 픽업할수 있게 하기 위해서는,

트레이(26) 또는 흡착노즐(14a)중 어느 하나가 적어도 2개의 수평방향 X, Y로 이동가능하게 되면 충분하다.

그러나, 이는 이것에 한정되지 않으며, 장치의 상기 두 부분사이에서 이동이 구분되거나, X 및 Y의 2방향으로 이동될 수도 있다. 또한, 부품공급부(12)는 상기 타입에 따르는 각종 패키지 스타일로 부품을 공급할 수 있고, 이런 각각의 타입과 일치하는 공급기구가 이용될 수도 있다.

부품장착부(13)는 회로기판(1)을 반입하는 반입부(27)와, 반입된 회로기판(1)을 부품장착에 대하여 미리 정해진 위치에 위치시키는 위치결정부(28)와,

부품을 장착한 후 전자회로기판을 다음의 처리단계로 보내는 반출부(29)를 구비한다.

위치결정부(28)는 반입부(27)로부터 반출부(29)로의 반송방향으로 미리 결정된 위치에 회로기판(1)을 위치시키고, 이동기구(11)에 의해 X, Y 2방향으로 흡착노즐(14a)을 이동시켜, 회로기판(1)의 어느 위치에도 커넥터(3)의 장착이 용이하도록 한다. 그러나, 흡착노즐(14a)을 한 위치에 위치시켜 회로기판(1)측을 X, Y 2방향으로 이동시키거나,

부품의 장착에 필요한 위치를 위해 회로기판(1)측과 흡착노즐(14a)측 사이에서 X, Y 방향의 이동을 구분하는 구성도 가능하다.

선형모터(16)는 도 8에 나타낸 바와 같은 구조이다.

마그네트(43)는 흡착노즐(14a) 등의 부품취급기가 교환될 수 있도록 접속 및 유지된 가압샤프트(41)의 도중에 있는 베어링(42)을 통해 부착된다.

마그네트(43)의 주변에는 가압샤프트(41)의 축방향을 따라 부품장착헤드(23) 측에 고정된 코일(44)이 설치되어 있다. 코일(44) 사이에 삽입된 가압샤프트(41)는 그 축방향의 위치에 설치된 유지부(45)에 의해 유지된다.

유지부(45)는 베어링(46)을 통해 선형모터(16)의 케이스(147)에 고정되어, 그 축방향으로 슬라이딩하여 그 축에 대하여 회전할 수 있도록 가압샤프트(41)를 지지한다.

따라서, 코일(44)을 여기시킴으로써, 가압샤프트(41)는 마그네트(43)를 통하여 그 축방향으로 이동된다.

마그네트(43)가 베어링(42)을 통해 가압샤프트(41)에 부착되기 때문에, 가압샤프트(41)가 회전하더라도 마그네트(43)는 샤프트를 중심으로 회전하지 않는다.

이와 같은 방식의 선형모터(16)를 이용함으로써, 코일(44)에 와이어를 고정할 수 있다. 또한, 흡착노즐(14a)의 위치 및 이동속도를 검출하는 도 7에 나타낸 위치속도 검출기(47)는 가압샤프트(41)에 부착되며, 가압샤프트(41)의 축방향으로 연장하는 로드스케일(48)과, 이 로드스케일(48)이 관통하도록 설치된 링형검출헤드(49)를 구비한다.

도면에 나타내지는 않았지만, 위치속도 검출기(47)는 선형모터(16)를 지지하는 프레임에 고정된다. 또한, 로드스케일(48)에는 그 원주 방향으로 복수의 자기화부가 설치되고, 그 축방향에 일정간격으로 배열된다. 따라서, 로드스케일(48)이 이동하지 않는 검출헤드(49)에 대하여 가압샤프트(41)의 이동에 따라 그 축방향으로 이동하는 경우, 자기화부가 이동하고,

자기화부에 기록된 정보는 위치속도 검출기(47)에 의해 검출된다.

그러므로, 가압샤프트(41)의 축방향의 위치가 결정될 수 있고, 자기화부의 변화량으로부터 가압샤프트(41)의 이동속도가 결정될 수 있다.

도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 모터(50)는 유지부(45) 상의 가압샤프트(41)에 연결되어, 그 축에 대하여 흡착노즐(14a)을 회전시킴으로써 흡착노즐(14a)에 의해 유지된 부품의 형태, 즉

흡착노즐의 축에 대한 부품의 각도를 보정할 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 제어부(22)는 주로 위치제어부(61), 속도제어부(62), 전력 증폭부(63), 접촉검출부(64), 전환부(65), 토크제어부(66) 및 위치가중 제어부(67)를 구비한다.
위치 속도검출기(47)는 위치제어부(61) 및 속도제어부(62)의 입력측과 전력 증폭기(63)의 출력측 상의 선형모터(16)에 접속된다.

삭제

위치제어부(61)및 속도제어부(62)의 처리를 통해 전송된 제 1 토크 명령(T1)과 토크제어부(66)로부터 전송된 제 2 토크 명령(T2)은 전환부(65)의 입력측에 공급된다.

접촉검출부(64)로부터의 접촉검출정보를 기초로 하는 전환부(65)는 전력 증폭부(63)에 전송된 토크 명령을 제 1 토크 명령(T1)에서 제 2 토크 명령(T2)으로 전환한다.

반대로, 제 2 토크 명령(T2)에서 제 1 토크 명령(T1)으로의 전환은 위치가중 제어부(67)로부터의 전환 명령에 의해 실행된다.

제 1 토크명령(T1)과 제 2 토크 명령(T2) 사이에서 전환할 때에는, 제 1 토크 명령(T1)의 값과 제 2 토크 명령(T2)의 값 사이에 차이가 없으므로, 이들 2개의 명령 사이에서 선형모터(16)에 공급된 작동제어정보에 차이가 발생하지 않는다.

이하, 제어에 대하여 구체적으로 설명한다.

커넥터(3)는 회로기판(1)에 장착된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 흡착노즐(14a)은 다음의 커넥터(3)를 유지하기 전에 커넥터(3)를 픽업하여 회로기판(1)에 장착하도록 이동한다.

제 1단계 #1에서, 흡착노즐(14a)은 커넥터(3)를 유지한 후, 위치 제어 하에서 회로기판(1)의 직전까지 고속으로 하강한다.

제 2 단계 #2에서, 흡착노즐(14a)은 제 1 단계 #1의 하강속도보다 낮은 일정한 속도로 더욱 하강을 지속한다.

제 3 단계 #3에서, 흡착노즐(14a)을 통하여 커넥터(3)와 회로기판(1)이 제 2 단계 #2에서 접촉이 이루어진 것을 검출한다.

제 4 단계 #4에서, 커넥터(3)는 미리 결정되어 가해지는 압력으로 회로기판(1)에 장착된다.

그후, 제 5단계에서, 흡착노즐(14a)은 커넥터의 흡착 및 유지를 해제한 후에 상승한다.

제 1 내지 제 5 단계에서, 커넥터(3) 의 수직방향으로의 위치 및 커넥터(3)를 유지하는 흡착노즐(14a)의 이동속도는 부품장착헤드(23)에 설치된 위치속도 검출기(47)에 의해 검출된다.

순간마다 변화하는 위치정보는 위치제어부(61)의 입력측에 설치된 비교기(71)에 공급되고,

속도정보는 속도제어부(62)의 입력측에 설치된 비교기(72)에 공급된다.

한편, 위치명령은 위치가중 제어부(67)에서 발행된다. 상기 위치명령은 Z방향 또는 수직방향에서 커넥터(3)가 최종적으로 배치되는 목표위치까지의 시간 및 흡착노즐(14a)의 위치 사이의 관계를 나타내는 정보이며, 위치가중 제어부(67)에 미리 설정되어 순간마다 비교기(71)에 공급된다.

비교기(71)는 동일한 시간에 발생하는 위치정보 및 위치명령을 기초로 하여 그 편차를 구한다. 구해진 편차정보는 위치제어부(61)에 전송된다. 위치제어부(61)는 편차정보를 기초로 하여 순간마다 비교기(72)에 전송되는 속도명령을 결정한다.

비교기(72)는 동일한 시간에 발생하는 속도정보 및 속도명령 사이에서 편차를 구하여, 이를 속도제어부(62)에 전송한다.

속도제어부(62)는 비교기(72)로부터의 편차정보를 기초로 하여 제 1 토크명령(T1)을 결정한다. 상기 방식으로, 제 1 단계 #1에서, 흡착노즐(14a)은 위치제어 및 속도제어 하에서 하강한다.

커넥터(3)가 회로기판(1)의 직전에 도달하는 시점에서 제 2 단계가 개시되고, 속도제어부(62)가 전환부(65)를 통해 전력 증폭부(63)에 효과적인 토크명령을 송신하여, 전력 증폭부(63)로부터 선형모터(16)에 전류가 공급된다. 따라서, 흡착노즐(14a)은 위치제어 하에서 일정하게 감소된 속도로 더욱 하강한다.

이 단계에서는, 속도의 변화가 없기 때문에 선형모터(16)로의 토크명령이 어느 정도 일정한 값으로 제어된다.

다음에, 커넥터(3)가 회로기판(1)에 접촉하면, 위치제어부(61)에 공급된 위치정보 및 위치명령의 사이의 편차와 속도제어부(62)에 공급된 위치정보 및 위치명령의 사이의 편차가 커지므로, 속도제어부(62)로부터의 제 1 토크 명령(T1)의 값이 증가한다.

위치명령정보에 의하면, 각종 타입의 커넥터(3) 또는 각종 부품에 대하여 각각 상이한 정보가 공급된다. 접촉검출부(64)가 제 1 토크명령(T1)의 증가를 검출하므로, 전환부(65)는 전력 증폭부(63)로의 토크명령을 속도제어부(62)에 의해 전송된 제 1 토크명령(T1)으로부터 토크제어부(66)에 의해 전송된 제 2 토크명령(T2)으로 전환한다.

이러한 전환이 이루어진 후, 커넥터(3)를 회로기판(1)에 장착하는데 필요한 압력과 일치하는 가중명령에 대응하는 제 2 토크명령(T2)은 선형모터(16)의 일정한 추진상수를 기초로 하여 토크제어부(66)에 의해 산출되고, 상기 제 2 토크명령(T2)은 전환부(65)를 통하여 전력 증폭부(63)에 공급된다. 따라서, 커넥터(3)는 선형모터(16)에 의해 설정시간 및 설정압력하에서 회로기판(1)에 장착된다.

가중명령정보는 각 부품 또는 각종 정보에 대하여 미리 설정되어 메모리에 저장되고, 장착되는 커넥터(3)에 대응하는 정보는 위치가중 제어부(67)로부터 공급된다.

이후, 전환부(65)는 위치가중 제어부(67)에 의해 송신된 전환 명령에 의해 속도제어부(62) 측으로 재전환되고, 흡착노즐(14a)은 제 1 토크 명령(T1)을 기초로 한 제어하에서 상승한다.

상술한 바와 같이, 흡착노즐(14a)에 설치된 가압샤프트(41)는 선형모터(16)에 의해 축방향으로 선형 구동되므로,

커넥터(3)는 선형모터(16)의 위치결정동작과 임의의 힘으로 커넥터(3)를 가압하는 가중동작에 의해 회로기판(1)에 장착된다.

커넥터(3)의 장착은 일반적으로 상술한 제 1 단계 내지 제 4 단계(#1-#4)에 의해 실행된다.

따라서, 커넥터(3)와 회로기판(1)이 접촉할 때의 충격력을 억제할 수 있어서, 장착시의 압력을 토크제어부(66)에 공급된 가중명령에 따라 임의적으로 설정할 수 있으므로, 장착의 정밀도가 향상될 수 있다.

또한, 접촉검출부(64)를 설치하여, 흡착노즐(14a) 또는 커넥터(3)가 회로기판(1)과 접촉할 때 선형모터(16)로의 토크명령의 변화에 의해 흡착노즐(14a)과 회로기판(1)사이의 접촉을 검출한다.

부품이 커넥터와 같이 그 일부를 회로기판(1)에 삽입할 필요가 있는 종류인 경우에는 삽입부인 리드(2)가 회로기판(1)에 삽입되는 삽입동작을 수반한다.

이를 더욱 안전한 방식으로 달성하기 위해, 본 실시예에서는 커넥터(3)의 리드(2)가 최초로 회로기판(1)에 접촉하는 순간으로부터, 커넥터(3)의 본체(3b)가 회로기판에 접촉할 때까지 미리 정해진 일정한 압력을 가함으로써, 리드(2)를 회로기판(1)의 삽입홀(4)에 완전히 삽입한다. 이를 만족하기 위해,

리드(2)가 회로기판(1)에 접촉하는 위치에서는 접촉의 검출을 실행하지 않지만, 리드(2)가 삽입홀(4)에 완전히 삽입되는 커넥터(3)의 본체가 회로기판(1)에 접촉하는 위치를 목표위치로 하여 접촉의 검출을 실행한다.

이와 같이 접촉이 검출될 때, 가압동작으로 전환된다.

즉, 커넥터(3)가 완전히 삽입된 후에 가압동작으로 전환된다.

이때의 토크명령의 값은 도 3에 나타낸 바와 같이 변한다.

상술한 제 2 단계 #2의 일정한 속도상태로 커넥터(3)의 리드(2)가 회로기판(1)에 접촉하는 401에서는, 접촉이 검출되지 않고, 일정한 속도로 계속 하강한다. 이때, 커넥터(3)의 리드(2)를 회로기판(1)의 삽입홀(4)에 삽입하기 위한 압력(402)이 선형모터(16)에 대하여 발생한다.

그후, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 커넥터(3)의 본체(3b)가 회로기판(1)에 접촉할 때까지, 리드(2)가 완전히 삽입되면, 토크 명령은 지속적으로 증가하여, 커넥터(3)의 리드(2)를 회로기판(1)에 삽입할 때의 압력보다 큰 일정한 설정값인 접촉검출 가중값이 된다. 제 3 단계 #3의 접촉검출은 이 가중값(403)에 기초하여 이루어지고, 흡착노즐의 하향이동이 제 4단계 #4에서 가압동작으로 전환되므로, 커넥터(3)가 설정압력(404)으로 회로기판(1)에 장착된다. 최종적으로, 커넥터(3)의 유지를 해제한 후, 흡착노즐(14a)이 상승한다.

도 5b에 나타낸 바와 같이 커넥터(3) 및 회로기판(1)의 위치가 어떤 영향으로 인해 왜곡되는 경우에는,

도 4에 나타낸 바와 같이 토크명령의 값이 변한다.

이 경우, 위치의 왜곡 때문에 커넥터(3)의 리드(2)와 회로기판(1)이 접촉하는 동시에 토크명령이 지속적으로 증가하여,

어떤 일정한 설정값인 접촉검출 가중값(403)까지 증가한다.

이 시점에서 제 3 단계 #3의 접촉검출이 실행되어, 흡착노즐의 하향이동이 제 4 단계 #4에서 가압동작으로 전환된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 미리 설정된 값인 압력(402)은 발생되지 않는다. 커넥터(3)의 리드(2)는 회로기판(1) 상의 미리 정해진 위치가 아니고, 설정된 가중에 대응하는 압력만 가해지기 때문에 커넥터(3)와 회로기판(1)이 손상되지 않는다.

이하, 다른 실시예를 도 5a 및 5b를 참조하여 설명한다. 도 5a는 커넥터(3)가 양호하게 삽입되는 경우를 나타내며,

도 5b는 커넥터(3)의 리드(2)와 회로기판(1)의 삽입홀(4)의 위치가 맞지 않기 때문에 양호한 삽입이 이루어지지 않은 일례를 나타낸다.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 커넥터가 적절한 위치에 삽입되기 때문에, 선형모터(16)가 제 3 단계 #3의 가압동작을 실행할 때,

흡착노즐(14a)의 하부단면의 위치가 P1의 높이가 된다.

그러나, 도 5b에 나타낸 경우와 같이, 커넥터(3)의 리드(2)와 회로기판(1)의 삽입홀(4) 사이에서 위치 어긋남이 발생함으로써, 커넥터(3)의 리드(2)가 회로기판(1)의 삽입홀(4)에 삽입되지 않으므로, 선형모터(16)가 제 4 단계 #4의 가압동작을 실행할 때에는 흡착노즐(14a)의 하부단면의 위치가 커넥터의 리드(2)의 길이만큼 정상보다 높은 P2의 높이가 된다. 이 높이를 검출하여 커넥터가 적절하게 삽입되었는지의 여부를 판정한다.

이와 같은 판정은 제어부(22)의 내부 기능인 판정수단(22a)에 의해 자동적으로 이루어진다. 그러나, 제어부(22) 및 판정수단(22a)의 구체적인 구성은 다양하게 변경될 수 있다.

도 5b에 나타낸 바와 같이, 삽입이 효과적이지 않은 경우, 제 5 단계 #5에서 커넥터(3)가 흡착노즐(14a)에 흡착된 채 부품장착부(13)로부터 회수되어 커넥터(3) 및 회로기판(1)의 위치가 재인식될 수 있다.

이후, 제 1 단계 내지 제 5 단계 #1~#5가 반복되어, 커넥터(3)가 적절하게 장착된다. 이로 인해, 부적절한 삽입의 삽입동작에 의해 커넥터(3), 회로기판(1) 또는 흡착노즐(14a)이 손상되어 불량부품으로서 폐기되는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 재유지의 시간과 고장없이 작업효율이 우수한 효과적인 이용이 도모된다. 또한, 이와 같은 처리는 상술한 제어기(22)의 동작에 의해 자동적으로 달성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 선형모터의 피드백제어에 의해 선형으로 상, 하로 이동되는 흡착노즐을 이용하여 부품을 회로기판에 장착하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 선형모터에 영향을 받는 흡착노즐의 하향이동동작이 흡착노즐 및 부품 사이 또는 흡착노즐에 의해 유지된 부품 및 회로기판 사이의 접촉을 검출함에 따라 가압동작으로 전환되도록 제어가 이루어지므로,

부품이 미리 결정된 바람직한 가압상태에서 픽업 또는 장착된다. 그 때문에 부품 및 회로기판에 대한 손상이 방지될 수 있다.

따라서, 본 발명은 부품 픽 엔 플레이스(Pick and Place) 조립시스템의 분야에서 매우 광범위하게 유용하게 적용될 수 있다.

Claims

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이동기구(11)에 의해 지지되어 부품공급부(12) 및 부품장착부(13)로 이동되는 부품취급기(14)를 이용하여, 부품공급부(12)에 의해 공급된 부품(3)을 픽업하고 운반하여 부품장착위치에 배치된 장착대상(1)에 장착하는 부품장착 방법에 있어서,

상기 부품취급기(14)는 선형모터(16)의 피드백 제어에 의해 부품장착동작을 수행하기 위해서 선형적으로 상하 이동하고,

상기 선형모터는 상기 부품(3)의 삽입부(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 삽입될 때까지 장착대상에 인접한 부품취급기에 의해 유지된 부품을 가져오기 위해 상기 부품취급기의 하향이동을 실행하도록 제어되며,

상기 부품과 장착대상 사이에서 미리 정해진 상태로 접촉이 이루어질 때에는, 선형모터의 피드백 제어의 제어정보의 변화가 검출됨에 따라, 선형모터의 제어가 가압동작으로 전환되어 부품이 미리 정해진 가압상태에서 장착되며,

상기 부품은 커넥터와 같이 리드(2)를 구비한 부품이고,

상기 부품이 장착대상과 접촉되었을 때, 상기 리드(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 적절하게 삽입되었는지의 여부는 제어정보 및 그에 대응하는 선형모터의 위치로부터 판정되는 것을 특징으로 하는 부품장착 방법.
제 5 항에 있어서,

부품의 리드의 삽입이 불량할 때에는 동일 부품에 대하여 장착동작이 반복되는 것을 특징으로 하는 부품장착 방법.
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부품(3)을 공급하는 부품공급부(12)와, 부품을 장착대상(1)에 장착하는 부품장착부(13)와, 상기 부품공급부 및 상기 부품장착부에 부품취급기(14)를 이동시키는 부품장착기구(21)를 구비하며,

상기 부품공급부에 의해 공급된 부품을 상기 부품취급기가 픽업 및 운반하여 상기 부품장착부에서 부품을 장착대상에 장착하는 부품장착 장치에 있어서,

상기 부품장착기구(21)는,

상기 부품공급부(12)와 상기 부품장착부(13)에 상기 부품취급기(14)를 이동시키는 이동기구(11)와,

상기 이동기구 상의 부품취급기를 상기 부품공급부 및 상기 부품장착부에 선형적으로 상하 이동시켜 상기 부품을 픽업 및 장착시키는 선형모터(16)와,

상기 선형모터가, 상기 부품의 삽입부가 장착대상의 대응홀에 삽입될 때까지 장착대상에 인접한 부품취급기에 의해 유지된 부품을 가져오기 위해 상기 부품취급기의 하향이동을 실행하도록 제어하며,

상기 부품과 장착대상 사이에서 미리 정해진 상태로 접촉이 이루어질 때 선형모터의 피드백 제어의 제어정보의 변화가 검출됨에 따라, 선형모터의 제어가 가압동작으로 전환되어 부품이 미리 정해진 가압상태에서 장착되도록 상기 선형모터를 피드백 제어하는 제어부(22)를 구비하며,

상기 부품은 커넥터와 같이 리드(2)를 구비한 부품이고,

상기 부품장착 장치는, 상기 부품의 리드(2)가 장착대상(1)의 대응홀(4)에 적절하게 삽입되었는지의 여부를, 제어정보 및 그에 대응하는 선형모터의 위치로부터 판정하는 판정수단(22a)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부품장착 장치.
제 10 항에 있어서,

부품의 리드의 삽입이 불량할 때, 상기 제어부는 동일 부품에 대하여 장착동작을 반복하는 것을 특징으로 하는 부품장착 장치.