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