KR100872078B1

KR100872078B1 - 기판 타발 장치

Info

Publication number: KR100872078B1
Application number: KR1020080047534A
Authority: KR
Inventors: 김세영; 김천희
Original assignee: 세호로보트산업 주식회사
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2008-12-05
Also published as: JP2009137007A; JP2009137006A; KR101003455B1; KR20090057872A; KR100883176B1; KR20090057879A

Abstract

본 발명은 상부 금형과 하부 금형 사이에 기판을 배치하고 프레스 방법에 의해 그 기판을 타발하는 기판 타발 장치에 있어서, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 설치되며, 상기 상부 금형과 하부 금형을 상기 베이스 프레임에 대해 지지하는 지지 프레임; 상기 베이스 프레임에 설치되고, 상기 기판을 클램핑하여 그 기판을 상기 베이스 프레임에 대해서 전후 방향, 좌우 방향에 더하여 상하방향으로 각각 이송시키는 기판 이송 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.

기판, PCB, FPCB, 타발, 프레스

Description

기판 타발 장치{APPARATUS FOR BLANKING PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은 기판 타발 장치에 관한 것으로, 타발 정밀도와 생산성을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 기판 타발 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)은 사용되는 용도에 따라 대형과 중형 및 소형 등으로 분류된다. 인쇄회로기판은 합성수지로 이루어진 기판의 일면에 전류가 통전되도록 동, 은 또는 금 등을 이용하여 회로패턴이 형성되도록 제작된다. 이러한 인쇄회로기판 중에서 소형 인쇄회로기판은 그 특성상 크기가 상당히 작은 크기를 가진다. 소형 인쇄회로기판은 합성수지로 이루어진 기판 한 장에 일정 간격과 일정 크기를 갖도록 다수 개가 배열되도록 제작된다. 이에 따라, 기판으로부터 각각의 소형 인쇄회로기판을 분리시키는 작업을 수행해야 한다.

그런데, 대형 기판을 타발하는 경우나 연성의 기판을 타발하는 경우에 기판의 자중으로 인해 기판의 중심부가 아래쪽으로 쳐지는 현상이 발생한다. 이와 같이 기판의 중심부가 아래쪽으로 쳐진 상태에서 기판을 전후, 좌우로 이송하면 기판이 하부 금형에 긁혀서 손상되는 경우가 종종 있다.

기판의 중심부가 아래쪽으로 쳐지더라도 하부 금형과 접촉하지 않게 하기 위 해서 기판과 하부 금형 사이의 높이차를 크게 하여 기판을 이동 시키면 기판 이송시 기판이 하부 금형과 접촉하지 아니하고 기판을 이송 시킬수 있으나 타발 작업을 수행하면, 하부 금형과 기판의 높이차 때문에 타발 작업을 수행 중에 기판이 클램핑 장치로부터 이탈하는 문제점이 있다. 또한, 기판의 가장자리 부분(기판이 클램된 곳과 가까운 부분)을 타발하는 경우에는 기판의 움직임으로 인해 기판의 타발 정밀도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, 연성인쇄회로기판(FPCB)과 같은 얇은 기판의 경우 타발 정밀도가 감소하는 문제가 더욱 크게 발생하고, 경우에 따라서는 기판이 찢어지는 등 파손되기도 한다.

또한, 금형을 사용하여 오랜 기간 타발 작업을 수행하면 금형이 마모되어 타발 작업시 제품에 버(bur)가 발생하게 되는 문제점이 있다. 이러한 경우 통상 금형을 연마하여 사용함으로써 문제점을 해결한다. 그런데 하부 금형을 연마하는 경우 하부 금형의 상면이 낮아짐으로 인해 기판과 하부 금형 사이에 높이차가 발생하게 된다. 이와 같이 하부 금형과 기판 사이에 높이차가 증가하면 상술한 바와 같이 타발 작업중에 기판이 클램핑 장치로부터 이탈하거나 기판이 찢어지는 문제점이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 종래에는 연마 량에 따라 하부 금형 밑에 높이 조절용 블록을 넣어 사용함으로써 하부 금형과 기판의 높이차를 일정하게 유지하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명은 기판 타발 작업의 정밀도를 향상시키고 기판의 손상을 방지할 수 있는 기판 타발 장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 타발 장치는 상부 금형과 하부 금형 사이에 기판을 배치하고 프레스 방법에 의해 그 기판을 타발하는 기판 타발 장치에 있어서, 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 설치되며, 상기 상부 금형과 하부 금형을 상기 베이스 프레임에 대해 지지하는 지지 프레임; 상기 베이스 프레임에 설치되고, 상기 기판을 클램핑하여 그 기판을 상기 베이스 프레임에 대해서 전후 방향, 좌우 방향에 더하여 상하방향으로 각각 이송시키는 기판 이송 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 기판 타발 장치에 의하면, 기판 타발 가공에 있어서 상하방향으로 기판을 이송하는 것이 가능하게 함으로써, 더욱 정확한 위치에 기판을 금형에 대해 배치할 수 있으며, 기판 타발 작업중에 기판이 클램핑 장치로부터 이탈하지 않도록 함으로써 기판 타발 작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 타발 장치에 의하면, 기판을 상하방향으로 이송하면서 기판 타발 작업을 하도록 함으로써, 기판 타발 가공시에 기판이 하부 금형 에 긁혀서 손상되는 것을 방지하고 기판 타발 작업의 정밀도와 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 기판 타발 장치에 의하면, 하부 금형의 상면을 연마하여 사용함으로써 하부 금형 상면의 높이가 낮아지더라도 기판을 하측으로 이송하여 기판과 하부 금형 사이의 높이를 보정한 후 사용할 수 있게 되므로, 기판이 클램핑 장치로부터 이탈하거나 사용중에 찢어지지 않게 되는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 타발장치를 첨부한 도면들에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 9에는 본 발명에 따른 기판 타발 장치가 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 베이스 프레임(10)은 소정의 두께를 가지는 사각 형태의 평판으로 형성된다.

기판 이송 유닛(20)은 기판(S)을 클램핑하여 기판(S)을 베이스 프레임(10)에 대해서 상하방향, 좌우방향 및 전후방향으로 각각 이송시키기 위한 것으로서, 도 1과 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 베이스 프레임(10)의 상판(12)의 상면에 설치된다.

상기 기판 이송 유닛(20)은 클램프 플레이트(26)와 클램프 블록(28)과 클램프 암(22)과 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)와 모서리 클램프(245, 246)를 포함한다.

도 4와 도 5를 참조하면, 상기 클램프 블록(28)은 서보 모터들(MX, MY, MZ) 에 의해 X, Y, Z 방향으로 이동될 수 있도록 상기 베이스 프레임(10)에 설치된다.

상기 클램프 플레이트(26)는 상기 클램프 블록(28)에 설치된다.

상기 클램프 암(22)은 길이가 긴 막대 형상을 가지고 한 쌍으로 이루어진다. 상기 클램프 암(22)은 상기 클램프 플레이트(26)에 고정된다. 한 쌍의 클램프 암(22)은 서로 이격되어 나란히 배치된다.

상기 클램프 암(22)에는 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)가 각각 한 쌍씩 설치된다. 이와 같이 상기 클램프 암(22)에 설치된 총 4개의 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)는 사각형상으로 된 상기 기판(S)의 4개의 꼭짓점 부근을 각각 클램핑하게 된다.

상기 각 클램프 암(22)의 상기 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)의 사이에는 각각 하나의 모서리 클램프(245, 246)가 설치된다. 상기 모서리 클램프(245, 246)는 기판의 모서리 부분을 클램핑하게 된다.

상기 4개의 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244) 중 하나는 상기 기판(S)의 모서리를 고정하는 고정 클램프(241)가 된다.

상기 고정 클램프(241)에 대하여 상기 기판(S)의 길이 방향(X 방향)으로 이웃하는 꼭짓점 클램프(242)는 상기 기판(S)이 팽팽해 지도록 각각 상기 기판(S)의 길이 방향(X 방향)으로 장력을 제공한다.

상기 고정 클램프(241)에 대하여 상기 기판(S)의 폭 방향(Y 방향)으로 이웃하는 꼭짓점 클램프(243)는 상기 기판(S)이 팽팽해 지도록 각각 상기 기판(S)의 폭 방향(Y 방향)으로 장력을 제공한다.

상기 고정 클램프(241)에 대하여 상기 기판(S)의 대각선 방향으로 마주하는 꼭짓점 클램프(244)는 상기 기판(S)에 대하여 상기 고정 클램프(241)로부터 멀어지도록 폭 방향(Y 방향)과 길이 방향(X 방향)으로 각각 장력을 제공한다.

상기 모서리 클램프(245, 246)는 마주하는 상기 클램프 암(22)에 대하여 각각 멀어지는 방향으로 상기 기판(S)에 대하여 장력을 제공한다.

이와 같은 상기 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)와 모서리 클램프(245, 246)는 공압 장치에 의하여 일정한 압력으로 상기 기판(S)에 장력을 제공하는 것이 바람직하다.

이와 같이 4개의 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)와 2개의 모서리 클램프(245, 246)에 의해 기판은 펼쳐지게 된다.

한 쌍의 클램프 암(22)은 클램프 플레이트(26)에 고정된다. 서보 모터들(MX, MY, MZ)은 클램프 플레이트(26)가 X, Y, Z 방향으로 각각 이동하도록 클램프 플레이트(26)에 구동력을 제공한다. 클램프 블록(28)은 클램프 플레이트(26)가 X, Y, Z 방향으로 이동할 수 있도록 연결되고, 그 클램프 블록(28)에 서보 모터들(MX, MY, MZ)이 설치된다. 각 서보 모터들(MX, MY, MZ)에는 볼스크류가 연결되어 클램프 플레이트(26)가 X, Y, Z 방향으로 각각 이동되도록 한다.

도 1을 참조하면, 지지 프레임(31)은 상기 베이스 프레임(10)에 설치된다.

도 1과 도 6 내지 도 8을 참조하면, 구동 모듈(36)은 상기 지지 프레임(31)에 설치되고, 그 구동 모듈에는 상부 금형(32)이 설치되어 승강된다.

상기 지지프레임(31)의 하측에는 프레스 방법에 의해 기판을 타발하기 위한 하부 금형(33)이 설치된다. 상기 지지 프레임(31)은 상기 상부 금형(32)과 하부 금형(33)을 상기 베이스 프레임(10)에 대해 지지한다. 상기 상부 금형(32)과 하부 금형(33) 사이에 기판(S)이 배치되고, 상기 상부 금형(32)을 상기 하부 금형(33)에 대하여 가압하는 방법으로 상기 기판(S)을 타발한다.

도 6 내지 도 9를 참조하면, 상기 구동 모듈(36)은, 외부전원으로부터 전력을 공급받아 구동력을 제공하는 서보 모터(36a)에 의해 하단에 설치된 금형고정 플레이트(39)를 승강시킨다. 상기 금형고정 플레이트(39)에는 상기 상부 금형(32)이 결합된다.

도 9를 참조하면, 상기 상부 금형(32)에는 성형 홈(32a)이 형성되고, 상기 하부 금형(33)에는 스트리퍼(34)가 설치된다. 이와 같이 복합 금형을 사용하는 경우에는 녹아웃 플레이트가 상부 금형(32)의 성형 홈(32a)의 상부에 위치하도록 상기 상부 금형(32)에 내설되고, 녹아웃 바(38)는 상부 금형(32)이 상승하는 경우 성형 홈(32a)에 삽입된 제품(P)이 상부 금형(32)의 외부로 분리되도록 상기 녹아웃 플레이트를 가압한다.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 상부 금형(32)이 상기 스트리퍼(34)의 상면에 접촉하면 상기 Z방향의 서보 모터(MZ)와 상기 구동 모듈(36)의 서보 모터(36a)가 동기함으로써 상기 클램프 플레이트(26)는 상기 상부 금형(32)과 동일한 속도로 하강한다. 이에 따라 기판(S)이 클램프(24)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 기판의 단부를 타발할 때 정밀도를 높일 수 있다. 본 실시예에서는 복합 금형을 예로 들어서 설명하였으나, 상기 클램프 플레이트(26)를 구동시키는 서보 모 터(MZ)와 상기 구동 모듈(36)의 서보 모터(36a)가 동기하도록 하는 구성은 블랭킹 또는 피어싱 금형을 이용하여 타발하는 경우에도 적용할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 기판 타발 장치를 이용하여 기판을 타발하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 베이스 프레임(10)에 설치되는 상기 기판 이송 유닛(20)을 이용하여 상기 기판(S)을 클램핑한다. 상기 기판 이송 유닛(20)의 서보 모터(MZ)를 작동시켜 상기 기판(S)을 상하방향으로 이송시킴으로써, 상기 기판(S)의 높이가 상기 상부 금형(32)보다 낮고 하부 금형(34)보다 높게 위치시킨다. 다음으로 상기 서보 모터(MY)를 작동시켜 상기 기판(S)을 전후방향(Y방향)으로 이송하여 상기 상부 금형(32)과 하부 금형(34)의 사이에 위치하도록 이송시킨다. 이때, 상기 기판(S)의 높이가 상기 하부 금형(34) 및 스트리퍼(33)의 높이보다 조금 더 높은 상태에서 전후방향(Y방향)으로 이송되면, 상기 기판(S)과 상기 스트리퍼(33)의 접촉이 일어나지 않게 되므로, 기판(S)의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

다음으로 상기 서보 모터(MZ)를 작동시켜 상기 기판(S)을 상기 스트리퍼(33)에 근접하도록 하강시킨 후, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 구동 모듈(36)을 작동시켜 상기 상부 금형(32)을 하강시킨다.

상부 금형(32)이 상기 스트리퍼(34)에 대해 상기 기판(S)을 가압함으로써 기판(S)에 형성되어 있는 제품을 타발하게 된다.

타발이 완료되면, 도 8에 도시한 바와 같이 상부 금형(32)을 상승시키고, 상 기 서보 모터(MX, MY)를 적절히 작동시켜 상기 기판(S)을 다음 타발 위치로 이송시킨 후 다시 상부 금형(32)을 하강시켜 기판을 타발하게 된다.

이와 같이 타발 작업을 반복하는 과정에서 기판(S)의 자중에 의해 기판의 중앙부가 쳐지는 경우에는 상기 서보 모터(MZ)를 작동시켜 기판(S)을 상하방향(Z방향)으로 이송시킴으로써 높이를 조절하여 작업을 할 수 있다.

한편, 상기 상부 금형(32)이 상기 기판(S)을 사이에 두고 상기 스트리퍼(34)와 접촉한 상태에서, 상기 기판 이송 유닛(20)을 상기 구동 모듈(36)과 동기시켜서 상기 상부 금형(32)과 기판(S)을 동일한 속도로 하강시키면, 상기 기판(S)이 클램프(24)로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 기판의 가장자리 부분을 타발할 때 타발 정밀도를 높일 수 있게 된다.

상기 기판(S)에 대한 타발 작업이 진행되면, 상기 기판(S)에는 제품이 타발되고 남은 구멍이 다수 형성되는데 이로 인해 기판(S)의 일부분이 아래쪽으로 쳐지거나 기판(S)이 변형되어 기판의 타발 정밀도가 감소할 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 상기 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244) 및 모서리 클램프(245, 246)가 공압에 의해 일정한 장력으로 상기 기판에 장력을 제공하면, 타발 작업의 진행중에도 기판이 팽팽하게 펼쳐진 상태가 계속 유지되기 때문에 타발 작업의 정밀도를 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 크기가 매우 크거나 재질이 유연한 기판에 대해 타발 작업을 하는 경우, 상기 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)들의 중간에 위치하는 기판 부분은 자중에 의해 아래쪽으로 쳐질 수 있으나, 상기 모서리 클램프(245, 246)가 기판의 모 서리 부분을 잡아 주기 때문에 기판의 쳐짐을 방지하게 된다.

또한, 상기 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244)들과 모서리 클램프(245, 246)들에 설치된 공압장치에 의해 상기 기판(S)에 일정한 크기의 인장력을 제공하므로, 기판의 중앙부분이 쳐지지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 기판 타발 장치에 의해 기판의 쳐짐이 일어나지 않도록 클램핑 한 채로 작업하게 되면, 상기 하부 금형(33)에 대해 상기 기판(S)을 근접시켜 타발 작업을 할 수 있게 된다. 기판의 쳐짐이 일어나지 않으므로 기판(S)과 하부 금형(33)의 마찰에 의한 기판의 파손현상도 일어나지 않게 된다.

또한, 상기 기판(S)과 하부 금형(33) 사이의 거리가 짧기 때문에 기판(S)의 가장자리부분을 타발할 때에도, 기판이 상기 클램프들(241, 242, 243, 244, 245, 246)로부터 이탈하지 않게 되는 장점이 있다.

본 발명에 따른 기판 타발 장치는 연성회로기판(FPCB) 또는 인쇄회로기판의 외형 타발 뿐만 아니라 피어싱 금형을 이용한 단자부 타발에도 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

또한, 앞에서 상기 상부 금형(32)이 상기 스트리퍼(34)의 상면에 접촉하면 상기 Z방향의 서보 모터(MZ)와 상기 구동 모듈(36)의 서보 모터(36a)가 동기함으로써 상기 클램프 플레이트(26)는 상기 상부 금형(32)과 동일한 속도로 하강하는 것 으로 설명하였으나, 상기 클램프 플레이트와 상부 금형이 유사한 속도로 하강하도록 하는 것도 가능하다. 또한, 상기 Z방향의 서보 모터(MZ)와 상기 구동 모듈(36)의 서보 모터(36a)를 동기시키지 않고, 상기 기판(S)의 높이를 고정한 상태에서 상부 금형(32)의 하강시킬 수도 있다.

또한, 앞에서 스트리퍼(33)를 포함하는 복합 금형을 사용하여 기판 타발 작업을 수행하는 것으로 설명하였으나, 스트리퍼를 구비하지 않고 상부 금형과 하부금형만을 구비하는 피어싱 금형을 사용하는 기판 타발 장치를 구성할 수도 있다.

또한, 앞에서 상기 모서리 클램프(245, 246)가 상기 클램프 암(22)에 각각 하나씩 설치되는 것으로 설명하였으나, 각 클램프 암에 2개 이상의 모서리 클램프가 구비되도록 기판 타발 장치를 구성할 수도 있다.

또한, 앞에서 상기 모서리 클램프(245, 246)는 마주하는 클램프 암(22)에 대하여 각각 멀어지는 방향으로 기판(S)에 대하여 장력을 제공하는 것으로 설명하였으나, 모서리 클램프 중 하나는 기판을 고정하여 클램핑하고 다른 하나는 기판을 클램핑한 채로 잡아당겨 장력을 제공할 수도 있다.

또한, 앞에서 상기 4개의 꼭짓점 클램프(241, 242, 243, 244) 중 하나가 고정 클램프(241)가 되고 나머지 꼭짓점 클램프들(242, 243, 244)은 각각 상기 기판(S)의 길이 방향(X 방향)과 폭 방향(Y 방향)과 폭 방향(Y 방향) 및 길이 방향(X 방향)으로 장력을 제공하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 4개의 꼭짓점 클램프가 각각 기판의 중심으로부터 멀어지는 방향(기판의 대각선 방향)으로 장력을 제공하도록 구성할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기판 타발 장치의 일실시예를 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 기판 타발 장치의 정면도이다.

도 3은 도 1에 도시된 기판 타발 장치의 측면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 기판 타발 장치의 평면도이다.

도 5는 도 1에 도시된 기판 타발 장치의 기판 이송 유닛을 나타낸 사시도이다.

도 6은 도 1에 도시된 기판 타발 장치에서 구동 모듈을 나타낸 사시도이다.

도 7은 도 1에 도시된 기판 타발 장치에서 구동 모듈에 설치된 상부 금형이 하강하여 기판을 타발하는 상태를 나타낸 개략도이다.

도 8은 도 1에 도시된 기판 타발 장치에서 구동 모듈에 설치된 상부 금형이 상승한 상태를 나타낸 개략도이다.

도 9는 도 6의 A-A 선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 베이스 프레임 20 : 기판 이송 유닛

22 : 클램프 암 24 : 클램프

26 : 클램프 플레이트 28 : 클램프 블록

31 : 지지 프레임 32 : 상부 금형

33 : 하부 금형 34 : 스트리퍼

36 : 구동모듈 38 : 녹아웃 바

Claims

상부 금형과 하부 금형 사이에 기판을 배치하고 프레스 방법에 의해 그 기판을 타발하는 기판 타발 장치에 있어서,

상기 상부 금형과 하부 금형이 설치되는 베이스 프레임;

상기 베이스 프레임에 설치되고, 상기 기판을 클램핑하여 그 기판을 상기 베이스 프레임에 대해서 전후 방향, 좌우 방향에 더하여 상하방향으로 각각 이송시키는 기판 이송 유닛;을 포함하며,

상기 기판 이송 유닛은,

서로 이격되어 나란히 배치되며 기판을 클램핑하는 한쌍의 클램프 암;

상기 클램프 암이 고정되는 클램프 플레이트; 및

상기 클램프 플레이트를 각각 상하방향, 좌우방향, 전후방향으로 각각 이송시키는 3개의 서보 모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
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