KR101360372B1 - 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법은, 부품실장기의 픽업헤드가 작업영역을 제외한 이동영역에서, 스핀들이 하부구조물들과 일정간격을 유지하면서 X, Y축 방향 이동할 수 있도록 상기 스핀들의 Z축 절대안전높이를 설정하는 단계; 상기 단계에서 상기 픽업헤드가 X, Y축 방향으로 이동하기 직전에 허용금지신호를 반복인가하여, 상기 스핀들의 Z축이 이동영역에서 절대안전높이 이하가 될 때, Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감시하도록 설정하는 단계; 상기 단계에서 절대안전높이를 벗어날 경우에 발생하는 Z축 구동부의 동작 신호 값 변화가 감지되면, 상기 스핀들의 Z축 오동작으로 판단하여 라인 가동을 중지시키는 단계;를 포함한다.

부품실장기, 픽업헤드, 스핀들, 흡착노즐, 구조물, 충돌방지, 부품, 픽업, 실장

Description

부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법{Chipmounter pickup head collision defensive measure}

본 발명은 부품실장기에 관한 것으로, 특히 픽업헤드에 설치된 스핀들의 Z축 절대안전높이 변화에 의한 Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감지하여 픽업헤드의 X, Y축 이동을 정지시킴으로써, 스핀들 및 흡착노즐이 X, Y축 이동영역에서 구조물과 충돌하는 것을 방지하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법에 관한 것이다.

종래의 부품실장기(칩마운터)는 사용자가 제어부를 통해 입력한 작업정보에 따라 작동되며, 상기 입력된 정보에 의해 픽업헤드가 부품이 공급되는 픽업 위치와 부품의 실장 위치로 이동하게 된다.

상기 픽업헤드에는 작업영역에서 승강 동작에 의해 부품을 픽업 및 실장 하기 위한 노즐 형상의 스핀들(spindle)이 다수로 구비된다. 또한, 상기 스핀들의 하단에는 부품을 흡착하기 위한 흡착노즐이 연결된다.

상기 스핀들은 픽업헤드의 X, Y축 이동에 따라 함께 이동하며, 스핀들의 Z축 이동에 따라 상기와 같은 픽업 및 실장을 이루고 있었다.

그러나 이와 같은 종래의 부품실장기는, 부품 픽업 및 실장 시 회로, 케이블 또는 상기 스핀들 자체의 고장 등에 의하여, 스핀들의 Z축 오동작이 발생하는 사례가 빈번하였다.

이로 인해, 픽업헤드에 의해 X, Y축 방향으로 이동하는 상기 스핀들의 Z축 높이가 설정된 안전높이가 아닌, 변경된 높이로 이동하게 되어 하부에 위치된 구조물과 충돌하여 픽업헤드, 스핀들, 흡착노즐 및 구조물 등이 파손되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부품실장기의 스핀들이 구조물과 설정된 절대안전높이를 유지하면서 이동할 수 있도록 하되, 스핀들의 Z축 오동작이 발생할 경우 Z축 구동부의 동작 신호 값(엔코더 신호 값) 변화를 감시하여 픽업헤드의 X, Y축 이동을 바로 정지시킬 수 있도록 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 부품실장기의 픽업헤드가 작업영역을 제외한 이동영역에서, 스핀들 및 하부구조물들의 접촉을 피하면서 X, Y축 방향 이동할 수 있도록 상기 하부 구조물들의 각각의 상면으로부터 이격하는 상기 스핀들의 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계, 상기 픽업헤드가 X, Y축 방향으로 이동하기 직전에 허용금지신호를 반복인가하여, 상기 스핀들의 Z축이 상기 이동영역에서 상기 Z축절대안전높이 이하가 될 때, Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감시하도록 설정하는 제 2 단계와, 상기 Z축절대안전높이를 벗어날 경우에 발생하는 상기 Z축 구동부의 상기 동작 신호 값 변화가 감지되면, 상기 스핀들의 Z축 오동작으로 판단하여 라인 가동을 중지시키는 제 3 단계를 포함한다.

여기서, 상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계에서는, 상기 픽업헤드의 정지구간인 부품픽업 및 실장 구간에서 상기 Z축절대안전높이 이하를 허용한다.

그리고, 상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계는, 상기 스핀들의 하부에 연결되는 흡착노즐의 하단과 상기 구조물들의 각각의 상기 상면 간의 간격을 설정한다.

또한, 상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계에서는, 상기 스핀들의 하부에 연결되는 흡착노즐의 하단과 상기 하부 구조물들의 각각의 상기 상면 간의 간격을 4~7mm로 설정한다.

한편, 상기 감시하도록 설정하는 제 2 단계에서 상기 Z축 구동부의 상기 동작 신호 값의 상기 감시는 40~60 msec(0.004~0.006 sec)로 반복감지한다.

또한, 상기 라인 가동을 중지시키는 제 3 단계에서는, 장비에서 발생한 문제의 유형 및 조치사항을 저장함으로써 이후 발생하는 장비의 문제를 즉각적으로 해결할 수 있도록 하는 단계를 더 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 픽업헤드가 이동하는 중에 스핀들 및 흡착노즐 등이 구조물과 충돌하는 것을 방지하는 장점이 있다. 또한, 오동작에 대한 문제의 유형 및 조치사항을 저장함으로써, 이후 발생하는 문제에 대해 즉각적인 조치를 취할 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법과 관련된 픽업헤드 및 스핀들을 개략적으로 도시한 정면도, 도 2 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법의 충돌방지 단계를 순차적으로 도시한 단계도, 도 3은 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법의 스핀들이 X, Y, Z축으로 이동할 때, 충돌위험이 있는 구조물과 설정된 간격을 가지는 상태에서 부품을 픽업하고, 다시 픽업된 부품을 실장 하는 상태를 도시한 개념도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 Z축 절대안전높이를 설정하는 단계(S100), 신호 값을 감시하도록 설정하는 단계(S200), 픽업헤드(100)의 라인 가동을 중지시키는 단계(S300);를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 Z축 절대안전높이를 설정하는 단계(S100)는, 부품실장기(미도시)의 픽업헤드(100)가 픽업 및 실장작업을 진행하는 작업영역을 제외한 이동영역에서, 스핀들(110)이 하부 구조물(200)들과 일정간격을 유지하면서 X, Y축 방향으로 이동할 수 있도록 상기 스핀들(110)의 Z축 절대안전높이를 제어부에 미리 설정한다.

상기 단계(S100)에서는, 상기 픽업헤드(100)를 X, Y축 방향으로 이동 직전에 허용금지신호를 반복인가하여, 상기 스핀들(110)의 Z축이 이동영역에서 절대안전높이 이하일 때 Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감시하도록 제어부(미도시)에 설정한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스핀들(110)은 픽업헤드(100)의 전방에 복수로 수직 배열되며, 상기 스핀들(110)의 하단에는 해당 부품 등을 픽업하기 위한 흡착노즐(111)이 연결되는데, 상기 단계(S100)에서는, 스핀들(110)의 하부에 연결되는 흡착노즐(111)의 하단과 구조물(200) 간의 간격을 통해 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 부품 픽업 및 실장 단계를 진행할 경우, 스핀들(110)에 연결된 흡착노즐(111)이 하부에 위치되는 구조물(200)과 일정간격을 유지하면서 이동할 수 있도록, 흡착노즐(111)이 연결되는 스핀들(110)의 Z축 절대안전높이를 미리 설정하는 것이다.

한편, 상기 스핀들(110)의 하부에 연결되는 흡착노즐(111)과 구조물(200)의 간격은 4~7mm로 설정하는 것이 바람직하지만, 부품실장기(미도시)는 다양한 형태로 존재할 수 있기 때문에 필요에 따라 절대안전높이를 선택적으로 변경할 수 있다.

또한, 픽업헤드(100)의 작업영역인 부품픽업 및 실장 구간에서는, Z축 절대안전높이 이하를 허용한다. 이는 부품 픽업 및 실장 위치에 도달했을 때 스핀들(110)이 부품을 픽업 및 실장 등의 과정을 실시할 수 있도록 하기 위해서이다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 동작상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 부품(S) 픽업시 픽업헤드(100)가 부품(S) 안착스테이지에 해당하는 공급 위치로 이동할 때, Z1 스핀들(110)은 상기 설정된 Z축 절대안전높이 6mm로 구조물(200)과 일정간격을 가지면서 Pick Ready에서 Pick Dn1까지의 이동영역을 따라 X, Y축으로 이동한다. 이때, 스핀들(110)이 0mm In 위치에 해당하는 부품(S) 안착스테이지 부위에 도달하면 픽업헤드(100)는 정지하게 된다.

한편, Z2 스핀들(110)은 상기 Z1 스핀들(110)과 같이 구조물(200)과 일정간격을 가지면서 Pick Ready에서 Pick Dn2까지의 이동영역을 따라 X, Y축으로 이동한다.

이때, 상기 Z1, Z2 스핀들(110)이 0mm In 위치에 해당하는 부품(S) 안착스테 이지 부위에 도달하면 픽업헤드(100)는 정지하게 된다.

이 상태에서, Z1, Z2 스핀들(110)이 각각 하강하게 되며, 상기 스핀들(110)의 하부에 연결된 흡착노즐(111)의 하단이 부품(S)의 상면이 일치하여 흡착하게 된다. 즉, 흡착노즐(111)의 하측 단부와 흡착 면과 거리가 0이 되는 높이로 하강하여 부품(S)을 픽업과정을 진행할 수 있다.

이후, 상기 Z1, Z2 스핀들(110)은 Pick Up1, Pick Up2의 X, Y축 이동경로를 따라 실장과정이 이루어지는 위치로 이동하게 된다.

한편, 상기 흡착노즐(111)이 부품을 픽업한 상태에서 해당 기판상으로 실장을 진행할 경우, Z1, Z2 스핀들(110)이 Pre Mnt Dn을 시작점으로 Mnt Dn1과 Mnt Dn2의 이동영역을 따라 구조물(200)과 절대안전높이를 유지하면서 부품 실장위치로 이동한 후 정지한다.

다음으로, 부품(S)을 픽업한 흡착노즐(111)이 하강하여 부품(S)을 기판에 장착할 때 흡착노즐(111)의 하측 단부와 부품의 흡착 면의 간격이 0이 되는 높이로 하강하여 실장과정을 진행할 수 있다.

이후, Mnt Up1과 Mnt Up2의 이동경로를 통해 픽업헤드(100)가 상기 과정을 다시 반복하는 지점으로 이동하거나 정지하는 등의 다음 과정을 진행하게 된다.

따라서, 설정된 픽업 및 실장 구간에서 흡착노즐(111)의 높이가 가변 됨으로써, 스핀들(110) 및 흡착노즐(111)이 하부에 위치된 구조물(200)과 충돌이 방지됨과 아울러, 픽업헤드(100)가 이동되지 않는 정지구간 즉, 픽업 및 실장 구간에서만 가변적으로 높이를 조절할 수 있게 된다.

다음으로, 신호 값 변화를 감시하도록 설정하는 단계(S200)는, 상기 픽업헤드(100)를 X, Y축 방향으로 이동 직전에 허용금지신호를 반복인가하여, 상기 스핀들(110)의 Z축이 이동영역에서 절대안전높이 이하가 될 때 Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감시하도록 설정한다.

만약, 스핀들(110)의 노후화, 휘어짐 등과 같은 오동작 요인에 의해 흡착노즐(111)의 높이가 절대안전높이 이하에서 픽업헤드(100)가 X, Y축으로 이동할 경우, 스핀들(110)의 하부 또는 흡착노즐(111)이 구조물(200)에 충돌하게 된다. 때문에, 흡착노즐(111)의 하단이 구조물(200)들과 일정간격을 유지하면서 이동할 수 있도록 해야한다.

다시 말해, 픽업헤드(100)가 이동할 때 스핀들(110)의 하부 흡착노즐(111)이 구조물(200)과 충돌하려는 순간 즉, 설정된 절대안전높이 이하로 흡착노즐(111)의 높이가 변경되는 순간 변화하는 Z축 구동부의 동작 신호 값을 감지함으로써, 스핀들(110)의 Z축 오동작 여부를 감시할 수 있다.

예를 들어, 절대안전높이가 6mm인 경우, 흡착노즐(111)의 높이가 구조물(200)의 상부 면과 5.9mm로 최초에 좁혀지는 순간의 Z축 구동부의 동작 신호 값을 즉각적으로 감지할 수 있다.

여기서, 상기 Z축 구동부의 동작 신호 값의 감시는 40~60 msec(0.004~0.006 sec)마다 감지하는 것이 바람직하다.

다음으로, 라인 가동을 중지시키는 단계(S300)에서는, 절대안전높이를 벗어날 경우에 발생하는 Z축 구동부의 동작 신호 값 변화가 감지되면, 상기 스핀 들(110)의 Z축 오동작으로 판단하여 상기 픽업헤드(100)의 X, Y축 이동을 즉각적으로 중지시키거나, 모든 라인을 정지시킬 수 있다.

여기서, 상기 스핀들(110)이 외부 환경적인 요인 또는 자체적인 고장(스핀들의 휨, 체결불량 등) 등에 의해 높이가 변경될 경우, 스핀들(110) 및 흡착노즐(111)이 이동중에 구조물(200)과 충돌할 염려가 있다.

때문에, 스핀들(110)의 오동작에 의해 변하는 Z축 구동부의 동작 신호 값을 제어부(미도시)가 감지함으로써, 제어부(미도시)는 즉각적으로 부품실장기(미도시)의 픽업헤드(100) 또는 모든 라인을 정지시킬 수 있다.

한편, 상기 단계(S300)에서는, 장비에서 발생한 문제의 유형 및 조치사항을 저장함으로써, 이후 발생하는 장비의 문제를 즉각적으로 해결할 수 있도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

결과적으로, 부품실장기(미도시)의 픽업헤드(100)에 설치되는 스핀들(110) 및 흡착노즐(111)이 구조물(200)에 충돌하는 것을 방지함으로써, 픽업헤드(100), 스핀들(110), 흡착노즐(111) 및 구조물(200) 등이 파손되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 오동작에 대한 문제의 유형 및 조치사항을 저장함으로써, 이후 발생하는 문제에 대해 즉각적인 조치를 취할 수 있다.

이상에서 본 발명의 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사 상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

도 1은 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법과 관련된 픽업헤드 및 스핀들을 개략적으로 도시한 정면도.

도 2 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법의 충돌방지 단계를 순차적으로 도시한 단계도.

도 3은 본 발명에 따른 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법의 스핀들이 X, Y, Z축으로 이동할 때, 충돌위험이 있는 구조물과 설정된 간격을 가지는 상태에서 부품을 픽업하고, 다시 픽업된 부품을 실장 하는 상태를 도시한 개념도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 픽업헤드 110: 스핀들

111: 흡착노즐 S: 부품

200: 구조물

Claims (6)

1. 부품실장기의 픽업헤드가 작업영역을 제외한 이동영역에서, 스핀들 및 하부구조물들의 접촉을 피하면서 X, Y축 방향 이동할 수 있도록 상기 하부 구조물들의 각각의 상면으로부터 이격하는 상기 스핀들의 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계;

   상기 픽업헤드가 X, Y축 방향으로 이동하기 직전에 허용금지신호를 반복인가하여, 상기 스핀들의 Z축이 상기 이동영역에서 상기 Z축절대안전높이 이하가 될 때, Z축 구동부의 동작 신호 값 변화를 감시하도록 설정하는 제 2 단계;

   상기 Z축절대안전높이를 벗어날 경우에 발생하는 상기 Z축 구동부의 상기 동작 신호 값 변화가 감지되면, 상기 스핀들의 Z축 오동작으로 판단하여 라인 가동을 중지시키는 제 3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계에서는, 상기 픽업헤드의 정지구간인 부품픽업 및 실장 구간에서 상기 Z축절대안전높이 이하를 허용하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계는, 상기 스핀들의 하부에 연결되는 흡착노즐의 하단과 상기 구조물들의 각각의 상기 상면 간의 간격을 설정하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 Z축절대안전높이를 설정하는 제 1 단계에서는, 상기 스핀들의 하부에 연결되는 흡착노즐의 하단과 상기 하부 구조물들의 각각의 상기 상면 간의 간격을 4~7mm로 설정하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 감시하도록 설정하는 제 2 단계에서 상기 Z축 구동부의 상기 동작 신호 값의 상기 감시는 40~60 msec(0.004~0.006 sec)로 반복감지하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 라인 가동을 중지시키는 제 3 단계에서는, 장비에서 발생한 문제의 유형 및 조치사항을 저장함으로써 이후 발생하는 장비의 문제를 즉각적으로 해결할 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 픽업헤드의 충돌 방지방법.

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