KR101003455B1

KR101003455B1 - 기판 타발 장치

Info

Publication number: KR101003455B1
Application number: KR1020080047535A
Authority: KR
Inventors: 김세영; 김천희
Original assignee: 세호로보트산업 주식회사
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2010-12-28
Also published as: JP2009137007A; JP2009137006A; KR100872078B1; 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 프레임의 상면에 회전 가능하게 설치되며, 상기 상부 금형과 하부 금형을 상기 베이스 프레임에 대해 지지하는 지지 프레임;를 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, 특히 타발 정밀도와 생산성을 향상시킬 수 있도록 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.

한 장의 기판에서 각각의 소형 인쇄회로기판을 분리시키는 작업은 통상적으로 프레스 작업인 타발 가공을 통하여 이루어진다. 종래의 타발 가공은 전동식 또는 유압식 프레스에 블랭킹 금형 또는 복합 금형을 장착하여 작업자가 기판에 미리 가공된 홀에 금형에 설치된 가이드용 핀을 끼운 다음 프레스 버튼을 눌러서 타발 작업을 한다. 이와 같이 낱개로 타발된 제품은 블랭킹 금형의 경우에는 다이(Die) 의 내부에 설치된 홀을 통해서 밑으로 떨어지고, 복합 금형의 경우에는 상부 금형으로부터 떨어지는 제품을 수동으로 받아내서 별도의 제품 수납통에 적재한다.

이와 같이 기판을 프레스 장치를 이용하여 정확하게 타발하기 위해서는 기판과 타발 금형의 상대적인 위치와 각도를 정확하게 일치시키는 것이 매우 중요하다. 기판과 금형의 위치와 각도에 오차가 커지면, 기판으로부터 타발되는 제품이 손상되어 불량이 발생하게 되고 생산성이 저하된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기판의 타발 가공에 의한 오차를 감소시켜 외형치수의 타발 정밀도를 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 기판 타발 장치를 제공함에 있다.

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 프레임의 상면에 회전 가능하게 설치되며, 상기 상부 금형과 하부 금형을 상기 베이스 프레임에 대해 지지하는 지지 프레임;를 포함하는 점에 특징이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 기판 타발 장치에 의하면, 기판 타발 가공에 있어서 기판의 타발 정밀도와 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

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

도 1 내지 도 11에는 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. 베이스 프레임(10)은 중앙부분에 중앙 베어링(14)이 장착되는 상 판(12)과, 상판(12)의 테두리를 따라서 일정 간격으로 배치되고 상단부가 상판(12)의 하면에 고정되며 사각기둥 형태로 이루어진 복수의 지지대(16)와, 상판(12)과 유사하게 소정의 두께를 가지는 사각 형태의 평판으로 형성되고 지지대(16)의 하단부가 상면에 고정되는 하판(18)으로 이루어진다. 상판(12)의 일측에는 모터(M1)가 장착되고 모터(M1)의 축에는 볼 스크류(B1)가 연결된다.

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. 도 4와 도 5를 참조하면, 클램프 암(22)은 길이가 긴 막대 형상을 가지고 한 쌍으로 이루어진다. 한 쌍의 클램프 암(22)은 서로 이격되어 나란히 배치되고, 각각의 클램프 암(22)에는 기판(S)을 클램핑하기 위한 두 개의 클램프(24)가 장착된다. 이때, 총 네 개의 클램프(24)에 의해서 클램핑된 기판(S)은 X, Y 방향으로 인장력을 가해서 완전히 펴지도록 한다. 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 중앙 베어링(14)에 결합됨으로써, 상기 베이스 프레임(10)에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 상기 지지 프레임(31)은 상기 중앙 베어링(14)에 의하여 지지되고, 상기 중앙 베어링(14)을 회전축으로 하여 회전하게 된다.

상기 지지프레임(31)에는 크로스 조인트(31a)가 장착되어 있는데, 이 크로스 조인트(31a)는 베이스 프레임(10)의 일측에 설치된 모터(M1)와 연동하는 볼 스크류(B1)의 직선운동을 회전운동으로 바꾸어주는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 지지 프레임(31)이 상기 중앙 베어링(14)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.

도 1과 도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 지지프레임(31)에는 프레스 방법에 의해 기판을 타발하기 위한 상부 금형(32)과 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 7 내지 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 플레이트(37)가 상부 금형(32)의 성형 홈(32a)의 상부에 위치하도록 상기 상부 금형(32)에 내설된다. 도 9와 도 11을 참조하면, 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 플레이트(37)를 가압한다.

도 1과 도 4를 참조하면, 회전 가이드부재(35)는 상기 지지 프레임(31)의 양 측에 각각 배치되어 상기 베이스 프레임(10)의 상면에 고정된다. 상기 회전 가이드부재(35)는 상기 중앙 베어링(14)과 함께 상기 지지 프레임(31)을 지지한다. 상기 상부 금형(32)과 하부 금형(33)의 자세 또는 각도를 조절하기 위해 상기 모터(M1)와 연동하는 볼 스크류(B1)를 작동시켜 상기 지지 프레임(31)을 회전시킬 때, 상기 회전 가이드부재(35)는 상기 지지 프레임의 회전 운동을 가이드하게 된다.

이와 같은 방법으로 상기 상부 금형(32)과 하부 금형(33)의 자세 또는 각도를 조절하는 경우, 기판의 타발 오차가 매우 감소하기 때문에 타발 시 정밀도를 높일 수 있게 된다. 상기 회전 가이드 부재(35)에는 상기 지지 프레임(31)이 시계 방향 또는 반시계 방향으로 소정 각도 이상으로 회전하는 것을 방지할 수 있도록 걸림턱(35a)이 형성된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동 모듈(36)은 상기 지지 프레임(31)에 설치되어 상기 상부 금형(32)을 승강시킨다.

도 6과 도 11을 참조하면, 구동 모듈(36)은 서보 모터와 벨트 풀리 구조 및 볼 스크류에 의해 상부 금형(32)를 승강시킨다. 구동 모듈(36)의 하단에는 금형을 고정하기 위한 금형고정 플레이트(39)가 장착되고, 상부 금형(32)은 그 금형고정 플레이트(39)에 결합된다.

상기 구동 모듈(36)에는 카메라(C)가 설치되어 타발할 기판의 위치를 확인한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제어부(80)는 베이스 프레임(10)의 상판(12)과 하판(18)의 사이에 구비되고, 기판 이송 유닛(20), 구동 모듈(36)이 순차적으로 작 동되도록 제어한다. 이때, 제어 신호는 유선 또는 무선통신 방식으로 전달할 수 있다. 또한, 제어부(80)는 카메라(C)에 의해서 촬영된 기판의 위치에 대한 이미지를 영상 처리하여 기판의 타발할 좌표값을 계산한다.

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

먼저, 상기 베이스 프레임(10)에 설치되는 상기 기판 이송 유닛(20)을 이용하여 상기 기판(S)을 클램핑하고, 상기 기판(S)을 베이스 프레임(10)에 대해서 상하방향(Z방향), 좌우방향(X방향) 및 전후방향(Y방향)으로 각각 이송시켜, 도 9와 같이 상부 금형(32)과 하부 금형(33)의 사이에 기판(S)을 배치시킨다.

이와 같은 상태에서 다시 기판 이송 유닛(20)을 이용하여 기판(S)을 좌우방향(X방향)과 전후방향(Y방향)으로 이송시키면서 카메라(C)로 기판(S)을 촬영하고 그 촬영된 이미지를 상기 제어부(80)에서 영상 처리하여 기판의 타발할 좌표값을 계산한다.

상기 기판 이송 유닛(20)을 이용하여 상기 기판(S)을 상기 계산된 좌표값에 따라 상기 베이스 프레임(10)에 대해서 좌우방향(X방향)과 전후방향(Y방향)으로 각각 이송시켜 상기 기판(S)을 타발할 위치에 배치시킨다.

다음으로, 모터(M1)를 작동시켜 지지 프레임(31)을 제어부(80)에서 계산된 각도만큼 회전시킴으로써, 상부 금형(32)과 하부 금형(33)을 상기 기판(S)에 대해 회전시켜 상기 기판(S)과 상부 금형(32) 및 하부 금형(33) 사이의 위치를 조정한다.

이때, 상기 상부 금형(32) 및 하부 금형(33)의 중심과 상기 지지 프레임(31)의 회전 중심의 차이를 미리 측정 후 그 값을 보상하여 계산된 값에 따라 상기 지지 프레임(31)을 회전시킴으로써 상기 상부 금형(32) 및 하부 금형(33)을 회전시키는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 상부 금형(32) 및 하부 금형(33)의 중심과 상기 지지 프레임(31)의 중심의 차이를 보상하여 상기 상부 금형(32) 및 하부 금형(33)을 회전시키면 기판의 타발 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 7과 같이 상기 상부 금형(32)을 승강시키는 구동 모듈(36)을 이용하여 상기 상부 금형(32)을 상기 하부금형(33)에 설치된 스트리퍼(34)와 접촉시켜 가압함으로써 가판(S)을 타발하게 된다.

다시, 구동 모듈(36)을 작동시켜 도 8과 같이 상부 금형(32)을 상승시키고 기판 이송 유닛(20)과 카메라(C)와 제어부(80)를 이용하여 기판(S)을 다음 타발 위치로 이송시킨 후, 모터(M1)와 지지 프레임(31)에 의해 상부 금형(32)와 하부 금형(33)을 회전시켜 기판(S)에 대한 각도를 보정한다. 구동 모듈(36)을 작동시켜 상부 금형(32)을 하강시켜 타발 작업을 수행한다.

이러한 일련의 공정을 반복하여 도 10에 도시된 바와 같은 기판(S) 내의 모든 제품(P)을 타발하게 된다.

이와 같은 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.

예를 들어, 앞에서 기판(S)을 전후방향(Y방향)과 좌우방향(X방향)으로 이송시켜 상부 금형(32)과 하부 금형(33)에 대한 기판(S)의 위치를 보정한 후 상부 금형(32)과 하부 금형(33)을 회전시켜 기판(S)에 대한 금형의 각도를 보정하는 것으로 설명하였으나, 반대로 상부 금형(32)과 하부 금형(33)을 먼저 회전시켜 각도를 보정하고 다음으로 기판(S)을 전후방향과 좌우방향으로 이송시켜 위치를 보정할 수도 있다.

또한, 앞에서 상기 기판 이송 유닛(20)은 전후방향(Y방향)과 좌우방향(X방향)뿐만 아니라 상하방향(Z방향)으로도 기판을 이송할 수 있는 구조로 설명하였으나, 상하방향(Z방향)으로는 고정되고 전후방향(Y방향)과 좌우방향(X방향)으로만 기판의 이송이 가능한 기판 이송 유닛을 이용하여 본 발명의 기판 타발 장치를 구성하는 것도 가능하다.

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 1에 도시된 기판 타발 장치에서 구동 모듈과 상부 금형과 하부 금형을 확대하여 나타낸 단면도이다.

도 10은 도 1에 도시된 기판 타발 장치에 의해서 타발이 되기 전의 기판과 타발이 된 후의 제품을 나타낸 평면도이다.

도 11은 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 31a : 크로스 조인트

32 : 상부 금형 33 : 하부 금형

34 : 스트리퍼 35 : 회전 가이드부재

36 : 구동모듈 37 : 녹아웃 플레이트

38 : 녹아웃 바 80 : 제어부

Claims

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

베이스 프레임;

상기 베이스 프레임의 상면에 회전 가능하게 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 좌우방향 및 전후방향으로 각각 이송시키는 기판 이송 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
제1항에 있어서,

상기 베이스 프레임에 고정되고, 상기 지지 프레임의 양측에 각각 배치되어 상기 지지 프레임의 회전을 가이드하면서 지지하는 회전 가이드부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 상부 금형 및 하부 금형의 중심과 상기 지지 프레임의 회전 중심의 차이를 보상하여 계산된 값에 따라 상기 지지 프레임의 회전을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
제1항에 있어서,

상기 지지 프레임에 설치되어 상기 상부 금형을 승강시키는 구동 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 금형과 하부 금형과 지지 프레임 중 적어도 어느 하나에 장착되어 상기 기판을 촬영하는 카메라;를 더 포함하며,

상기 카메라에 의해서 촬영된 이미지를 영상 처리하여 상기 기판의 위치를 확인하고 상기 기판을 타발할 좌표값을 계산하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판 이송 유닛은,

상기 기판을 클램핑하는 클램프가 장착되는 클램프 암;

상기 클램프 암이 고정되고, 상기 베이스 프레임에 대해서 좌우방향 및 전후방향으로 각각 이동이 가능한 클램프 플레이트;

상기 클램프 플레이트에 구동력을 제공하는 복수의 서보 모터들; 및

상기 클램프 플레이트가 연결되고 상기 복수의 서보 모터들이 설치되는 클램프 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.
제5항에 있어서,

상기 상부 금형에는 성형 홈이 형성되고, 상기 하부 금형에는 스트리퍼가 설치되며,

상기 상부 금형의 성형 홈의 상부에 위치하도록 상기 상부 금형의 내부에 내설되는 녹아웃 플레이트; 및

상기 상부 금형이 상승하는 경우 상기 성형 홈에 삽입된 제품이 상기 상부 금형의 외부로 분리되도록 상기 녹아웃 플레이트를 가압하는 녹아웃 바;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 타발 장치.