KR100842358B1 - 실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

최적의 피딩 속도를 구현하기 위하여 실시간으로 부품 피더의 피딩 속도를 제어하는 표면 실장기 및 그 구동방법이 개시된다. 픽킹 에러율이 높으면, 피더의 피딩 속도를 천천히 하여 인쇄회로기판에 부품을 실장시키며, 픽킹 에러율이 낮으면 피더의 피딩 속도를 빨리 하여 작업 능률을 향상시키게 되며, 픽킹 에러율 이외에 부품의 종류나 부품 피더의 상태에 따라 부품 피더의 피딩 속도가 변화하게 된다. 이와 같이 구성되어, 작업 능률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 픽킹 에러(picking error)를 감소시킬 수 있어서 보다 많은 부품을 효율적으로 주어진 시간 안에 실장시키는 것이 가능하다.

피더, 표면실장기, 실시간 제어

Description

실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법{REAL TIME CONTROL FOR SURFACE MOUNTING DEVICE AND OPERATING METHOD THEREOF}

도 1은 본 출원인이 출원하여 등록한 공고특허 10-276482호에 제시된 테이프 릴 피딩장치의 정면도이다.

도 2는 도 1의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.

도 4는 모션 프로파일의 여러예를 도시한 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 표면실장기의 작동을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200: 표면실장기 210: 정보 유닛

220: 제어기 230: 부품 피더

240: 픽커

310, 320, 330, 340: 모션 프로파일

본 발명은 실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법에 관한 것으로, 보다 더 자세히 설명하면 실시간으로 픽커의 속도가 가변되어 피더의 피딩 속도를 최적으로 구현할 수 있어서 작업 능률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 픽킹 에러(picking error)를 감소시킬 수 있어서 보다 많은 부품을 효율적으로 주어진 시간 안에 실장시키는 것이 가능한 실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법에 관한 것이다.

최근 전기소자를 사용한 전자 제품의 소형화 추세에 따라, 전자 부품의 고밀도화, 소형화 및 다양화를 도모하고 있다. 이에 부응하여 인쇄회로기판 조립 생산에 있어서 표면실장기술(SMT; Surface Mounting Technology)의 사용 및 연구가 활발히 진행되고 있다.

표면 실장기는 표면실장부품(SMD: Surface Mounting Device)을 인쇄회로기판에 실장하는 표면 실장 조립장비의 핵심 장비로서, 각종 표면실장 부품을 부품 공급기로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장 위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로 기판상에 실장하는 장비이다.

표면 실장기는 실장 부품을 공급하는 피더부(이하, '테이프 피더' 라 함)와, 작업 위치를 결정하는 X-Y 테이블부와, 작업할 인쇄회로 기판을 반송하는 컨베이어부와, 테이프 피더로부터 실장 부품을 차례로 픽업하여 인쇄회로기판상에 실장하는 헤드부 등으로 구성되어 있다.

테이프 피더는 요입홈 내에 삽입되어 비닐로 테이핑된 테이프를 비닐이 벗겨진 상태로 1피치씩 이송시켜 요입홈 내의 실장 부품을 피커가 순차적으로 1개씩 픽 업할 수 있도록 하는 역할을 하게 된다.

보다 자세한 설명을 위하여, 도 1 및 2를 제시한다. 도 1은 본 출원인이 출원하여 등록한 공고특허 10-276482호에 제시된 테이프 릴 피딩장치의 정면도이고, 도 2는 도 1의 사시도이다.

설정된 시간 동안 반복적으로 정, 역회전하는 모터(10)가 프레임에 설치되어 있고, 그 모터(10)가 구동함에 따른 회전 운동이 동력 절환수단에 의해 직선 운동으로 절환되어 슬라이더(16)에 전달되도록 스크류축(12)이 체결되어 있으며, 그 스크류축(12)에는 탄력부재(14)가 삽입되어 모터(10)의 구동력에 의해 왕복 운동하는 슬라이더(16)를 제어하게 된다. 상기 슬라이더(16)의 일측에는 장공(34)이 형성되어 있고, 그 장공(34)에 힌지핀(35)이 고정 결합되어 좌우 직선적으로 왕복 이동할 수 있도록 안내한다.

테이프 릴에 형성된 이송공이 구동 휠(18)에 형성된 돌기(40)에 끼워지도록 한 다음, 모터(10)에 전원을 인가한다. 모터(10)는 정방향으로 구동되어 스크류축(12)을 회전시키고, 스크류축(12)의 회전 운동이 슬라이더(16)에 전달되어 설정된 스트로크만큼 전진하게 된다. 이때, 슬라이더(16)는 장공(40)에 고정 삽입된 힌지핀(35)에 의해 직선적으로 이동한다. 슬라이더(16)가 전진하면 슬라이더에 결합된 레버(24)가 래치 휠(22)에 맞물린 상태로 전진이 이루어지고, 이때 레치 휠과 동일한 축(20)으로 고정된 구동 휠(18)이 일정 각도 회전하게 되며, 이에 따라 구동 휠(18)의 돌기(40)에 이송공이 끼워진 테이프 릴이 일정량 전진하여 테이프 릴을 덮고 있는 비닐이 벗겨져 실장 부품이 외부로 노출된다.

이러한 상태에서 모터(10)가 역방향으로 구동하여 스크류축(12)을 역방향으로 회전시키면, 전진했던 슬라이더(16)가 원래의 위치로 복귀된다. 래치(25)가 링크수단에 의해 래치 휠(22)의 돌기(23) 사이에 끼워져 있으므로 구동 휠(18)이 역방향으로 회전되지 않고 정지된 상태를 유지하게 되므로 모터(10)의 구동에 따라 테이프 릴이 1피치씩 이송된다. 여기서 링크 수단은 상기 슬라이더(16)의 일측 하부에 힌지핀(27)에 의해 연결되는 커넥팅 링크(28)와, 힌지핀(29)에 의해 그 커넥팅 링크(28)의 일측과 연결되는 푸시 링크(30)와, 힌지핀(31)에 의해서 푸시 링크(30)와 연결되는 누름편(32)으로 이루어진다.

한편, 프레임의 상부에는 테이프 릴이 통과하는 하부에 이탈착이 자유로운 사각 형상의 길다란 서포트 바(36)를 끼움 결합시키고, 고정수단(38)에 의해 양단을 고정시킨다. 도 1 및 2에서, 미설명된 도면부호 26은 힌지편이며, 110은 커버이다.

테이프 릴이 1피치 이송되어 실장부품이 개방부에 위치하게 되면, 피커가 실장 부품을 흡착하여 인쇄회로기판 상에 실장할 수 있게 된다. 즉, 테이프 릴에는 일반적으로 모터가 구비되어, 픽커의 픽업 위치로 테이프 릴을 이동시킬 수 있도록 회전력을 제공하여 부품을 피딩하게 된다. 하지만, 실장되는 부품의 종류는 다양하여, 일률적으로 피딩 속도를 정할 경우에는 픽업 에러률(pick-up error rate)이 높아진다는 문제점이 있다. 즉, 특정한 실장 부품에서는 픽업 에러률이 높아진다는 문제가 발생하게 된다.

또한, 다양한 실장 부품별로 피더의 피딩 속도를 조절할 수가 없어서, 작업 능률이 최적이 되지 못하는 문제가 있다. 즉, 실장 부품별로 대응할 수 있는 피더의 피딩 속도에 대한 연구가 절실히 필요한 시점이라고 하겠다.

따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서,

본 발명은 실시간으로 변화하는 모션 프로파일을 이용하여 부품별로 최적의 피더의 피딩 속도를 구현할 수 있어서, 작업 능률을 극대화할 수 있는 실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법을 제공함에 있다.

본 발명은 픽킹 에러(picking error)를 감소시킬 수 있어서 보다 많은 부품을 주어진 시간 안에 실장시키는 것이 가능한 실시간 제어되는 표면실장기 및 그 구동방법을 제공함에 있다.

본 발명은 픽킹 에러의 감소로 인하여 작업 능률이 증가될 뿐만 아니라, 표면 실장기의 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 실시간 제어되는 표면 실장기 및 그 구동방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 표면 실장기는 인쇄회로기판에 실장될 부품을 공급하는 부품 피더, 픽커를 구비하며, 상기 픽커에 의하여 상기 부품을 상기 인쇄회로기판에 이송시켜 실장시키는 실장 유닛, 상기 부품에 관련된 정보 또는 상기 표면 실장기에 관련된 정보를 측정하거나 기저장해 놓은 정보 유닛, 및 상기 정보 유닛의 정보에 따라 상기 부품 피더의 피딩 속도를 실시간 조절하는 제어기를 포함한다.

상기 정보 유닛은 카메라이며, 상기 정보는 상기 부품이 상기 인쇄회로기판 에 실장되지 않는 비율인 픽킹 에러율(average picking error rate)인 것을 특징으로 한다. 또는 상기 정보는 부품의 크기, 가격, 무게, 부품 사용빈도, 평균 픽킹 에러율(average picking error rate), 부품 피더의 상태, 상기 픽커의 상태 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.

상기 부품 피더는 장착된 부품의 정보를 저장하고 있는 메모리를 더 포함하며, 상기 메모리는 상기 제어기와 통신하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 따른 표면 실장기의 구동 방법은 부품 피더에 장착된 부품을 픽커로 인쇄회로기판에 실장시키되, 상기 부품 피더의 피딩 속도를 정의한 특정 모션 프로파일에 상기 부품 피더를 구동시키는 단계, 상기 부품에 관련된 정보 또는 상기 표면 실장기에 관련된 정보를 획득하는 단계, 상기 부품의 정보에 따라 모션 프로파일을 변화시키는 단계, 및 상기 변화된 모션 프로파일에 따라 상기 부품 피더의 피딩 속도를 달리하여 인쇄회로기판에 실장하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.

이에 도시된 바와 같이, 표면실장기(200)는 정보 유닛(210), 제어기(controller, 220), 부품 피더(component feeder, 230) 및 픽커(picker, 240)를 포함한다.

본 발명의 제어기(220)는 표면실장기에 구비된 MCS(Motion control system)일 수 있으며, 제어기(220)는 각각 정보 유닛(210), 부품 피더(230)과 연결되어 정 보를 송수신하며, 이러한 정보를 바탕으로 픽커(240)를 제어하게 된다.

픽커(240)는 마운터 헤드를 포함하며, 마운터 헤드에는 부품 피더에서 부품을 흡착하여 실장할 수 있는 노즐이 구비되어 있다. 픽커(240)는 도시하지는 않았지만 일반적으로 2차원적인 이동을 위하여 X-Y 겐트리에 장착되어 있으며, 노즐은 상하 방향으로 이동이 가능하게 구성되어 있다. 픽커(240)는 부품피더(230)의 부품을 인쇄회로기판으로 이송하여 실장시키는 실장 유닛의 일 구성요소인 셈이다.

부품 피더(230)는 별도의 메모리를 더 포함하는 것이 바람직하며, 메모리는 플래쉬 메모리(flash memory)일 수 있다. 부품 피더(230)의 메모리에는 부품의 정보를 저장하고 있는 것이 좋다. 이러한 메모리는 부품 피더에 장착될 수 있으나, 복수의 부품 피더가 장착되는 피더 베이스나 별도로 구비되어 부품 피더의 인접 부위에 배치될 수도 있다.

여기서 부품의 정보란, 부품의 크기, 가격, 무게, 부품 사용빈도, 픽킹 에러, 평균 픽킹 에러율(average picking error rate)일 수 있으며, 이뿐 아니라, 부품 피더나 픽커의 상태까지 포함하는 개념으로 정의한다. 즉, 부품 피더의 노후 상태나 픽커의 노즐의 타입이나 상태까지 부품 정보에 포함될 수 있다. 이러한 부품 정보는 부품 피더의 메모리에서 제어기(220)로 통신된다. 여기서, 상기 부품의 사용빈도는 하나의 피더에 장착된 부품의 사용빈도임이 바람직하다.

또한, 부품의 정보에는 부품의 종류를 포함하며, 부품의 종류는 부품의 형태 내지는 모양을 일컫는다. 부품의 종류는 대략 일반 칩(chip), 반도체 칩, BGA(ball Grid Array), 커넥터(connector) 등으로 나눌 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 분류가 가능하다. 상기 일반 칩은 네모 형태의 저항, 캐패시터, LED 등을 포함하며, 반도체 칩은 QFP(Quad Flat Package), PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 등을 포함하며, 커넥터는 PCMCIA 를 포함하나, 그 분류 및 명칭은 당업자에 의하여 변형될 수 있다.

상기 픽킹 에러는 i) 피더의 부품 피딩시 부품이 튀어서 날아가 버려서 픽업할 부품이 없거나, ii) 제어기에서 픽커 노즐의 공압을 체크하여 이상이 발견될 경우, iii) 비젼 카메라로 촬영한 영상을 토대로 부품이 픽업되지 않은 것으로 판단되는 경우, iv) 잘못된 부품을 픽업한 경우 및 그에 따라 잘못된 부품을 기판에 실장한 경우 등이 있을 수 있다. 이러한 픽킹 에러를 체크하기 위하여는 노즐의 공압 체크 또는 비젼 카메라를 통한 영상 확인이 요청된다.

상기 정보 유닛(210)에는 부품 피더(230)의 피딩 속도 정보가 기저장된 모션 프로파일이 복수개 저장되어 있다. 이러한 모션 프로파일의 일예를 도 4에 도시하였다. 도 4는 모션 프로파일의 여러예를 도시한 그래프로서, 도 4의 x축은 시간이며, y축은 가속도이다.

정보 유닛에는 복수의 모션 프로파일(310, 320, 330, 340)이 저장되어 있으며, 가속도 정보로 저장되어 있을 수도 있지만, 기타 속도나 위치 정보로도 저장될 수 있음은 물론이다. 또한, 정보 유닛은 실시간으로 측정 가능하며, 그 일예로는 카메라나 노즐의 공압 체크가 가능함은 전술한 바와 같다.

모션 프로파일(310, 320, 330, 340)은 여러 가지 고려 사항을 통해 결정되며, 그 일예로 부품의 종류, 크기, 무게, 가격, 사용 빈도, 부품 피더의 상태, 또 는 숙련자의 경험을 수치화하여 설정될 수 있다.

본 실시예에서는 초기에 선택된 모션 프로파일에 의하여 부품 피더를 구동시키게 되며, 부품의 크기 등에 상관된 부품 정보에 상관없이 일률적으로 부품 피더를 초기 구동하는 것도 가능하다. 선택된 모션 프로파일을 사용하여 부품 피더를 구동시킨 후에는 제어기를 통해 모션 프로파일이 실시간 변화하게 되며, 이에 대한 보다 자세한 설명을 위하여 도 5를 제시한다.

도 5는 본 발명에 따른 표면실장기의 작동을 도시한 순서도이다.

이에 도시된 바와 같이, 초기에 설정된 모션 프로파일로 작동중인 픽커에 의한 부품 피더의 에러율을 체크한다. 즉, 부품 피더로부터 인쇄회로기판에 실장에 실패하는 비율인 에러율을 체크하게 된다. 이러한 에러율은 전술한 바와 같이, 카메라나 픽커 노즐의 공압을 체크하여 수행할 수 있다.

만약, 현재의 에러율이 전에 비하여 증가된다면, 피더의 피딩 속도를 감소시키며, 만약 현재의 에러율이 전에 비하여 감소하였다면 피더의 피딩 속도를 증가시킨다. 이러한 감소 또는 증가된 피더의 피딩 속도로 부품을 픽킹하게 되며, 이러한 일련의 동작은 반복 실행된다.

본 실시예에서는 에러율을 예시로 하였지만, 에러율 이외의 부품의 정보를 사용하여 부품 피더의 피딩 속도를 변화시키는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 현재의 에러율을 전 에러율과 비교하였지만, 고정된 전 에러율이 아닌 기설정된 에러율의 수치로 대치할 수도 있다.

이와 같이 구성되어, 모션 프로파일을 변화시켜 부품별로 최적의 피더의 피 딩 속도를 구현할 수 있어서, 작업 능률을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 픽킹 에러(picking error)를 감소시킬 수 있어서 보다 많은 부품을 주어진 시간 안에 실장시키는 것이 가능하며, 작업 능률 및 제품의 신뢰성이 향상된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면,

실시간으로 변화하는 모션 프로파일을 이용하여 부품별로 최적의 피더의 피딩 속도를 구현할 수 있어서, 작업 능률을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 픽킹 에러(picking error)를 감소시킬 수 있어서 보다 많은 부품을 주어진 시간 안에 실장시키는 것이 가능한 효과가 있다.

또한, 픽킹 에러의 감소로 인하여 작업 능률이 증가될 뿐만 아니라, 표면 실장기의 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 인쇄회로기판에 실장될 부품의 정보를 저장하고 있는 메모리를 구비하며, 상기 부품을 공급하는 부품 피더;

   픽커를 구비하며, 상기 픽커에 의하여 상기 부품을 상기 인쇄회로기판에 이송시켜 실장시키는 실장 유닛;

   상기 부품에 관련된 정보 또는 표면 실장기에 관련된 정보를 측정하거나 기저장해 놓은 정보 유닛; 및

   상기 정보 유닛의 정보에 따라 상기 부품 피더의 피딩 속도를 실시간 조절하는 제어기;

   를 포함하며, 상기 메모리는 상기 제어기와 통신하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 정보는 부품의 종류, 크기, 가격, 무게, 부품 사용빈도, 픽킹 에러, 평균 픽킹 에러율(average picking error rate), 부품 피더의 상태, 상기 픽커의 상태 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 표면 실장기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 정보 유닛은 카메라이며, 상기 픽킹 에러는 상기 카메라로 촬영된 영상을 이용하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기.
4. 제2항에 있어서,

   상기 픽킹 에러는 상기 픽커의 노즐 공압을 체크하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기.
5. 삭제
6. 부품 피더에 장착된 부품을 픽커로 인쇄회로기판에 실장시키되, 상기 부품 피더의 피딩 속도를 정의한 특정 모션 프로파일에 상기 부품 피더를 구동시키는 단계;

   상기 부품에 관련된 정보 또는 표면 실장기에 관련된 정보를 획득하는 단계;

   상기 부품의 정보에 따라 모션 프로파일을 변화시키는 단계; 및

   상기 변화된 모션 프로파일에 따라 상기 부품 피더의 피딩 속도를 달리하여 인쇄회로기판에 실장하는 단계;

   를 포함하고, 상기 부품 피더는 메모리를 구비하며, 상기 정보를 획득하는 단계는 상기 메모리에 저장된 부품 정보를 통신을 통하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기의 구동 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 정보를 획득하는 단계는 부품의 종류, 크기, 가격, 무게, 부품 사용빈 도, 픽킹 에러, 평균 픽킹 에러율(average picking error rate), 부품 피더의 상태, 상기 픽커의 상태 중 적어도 하나를 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기의 구동 방법.
8. 제6항에 있어서,

   카메라를 구비하며, 상기 픽킹 에러는 상기 카메라에 촬영된 영상을 이용하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기의 구동 방법.
9. 제6항에 있어서,

   상기 픽킹 에러는 상기 픽커의 노즐 공압을 체크하여 획득하는 것을 특징으로 하는 표면 실장기의 구동 방법.
10. 삭제

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