KR101583327B1

KR101583327B1 - 자동 납땜장치

Info

Publication number: KR101583327B1
Application number: KR1020140016450A
Authority: KR
Inventors: 이인환; 김민경; 오성택
Original assignee: 충북대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2016-01-07
Also published as: KR20150095302A

Abstract

본 발명은 자동 납땜장치에 관한 것으로서, 몸체를 이루는 베이스; 베이스 상에서 상,하로 승강되는 한편 그 상면에는 기판이 구비되는 승강판; 승강판 상부의 베이스 상에서 y축 방향으로 이동되는 한편 서로 마주하도록 구비되는 한쌍의 y축 이동블록; 양 y축 이동블록을 연결하는 연결축; 연결축 상에 이동가능하게 구비되어 x축 방향으로 이동되는 x축 이동블록; x축 이동블록에 관통되어 설치되는 한편 그 하단부에는 전원공급에 의해 발열되는 인두팁을 갖는 인두; 인두와 대향되는 x축 이동블록에 회전가능하게 설치되는 한편 그 원주면에는 납이 감김되어 있는 보빈; 보빈에 감김되어 있는 납을 인출시켜 인두의 인두팁 측으로 공급하는 공급롤러; 및 승강판과, y축 및 x축 이동블럭, 공급롤러의 작동을 제어하는 조정기;를 포함하는 자동 납땜장치를 제공한다.

Description

자동 납땜장치{Automatic soldering device}

본 발명은 자동 납땜장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 회로에 각종 전자부품들을 자동으로 납땜하여 접속할 수 있도록 한 자동 납땜장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자제품의 내부에 들어가는 여러 회로기판에는 이를테면 아이씨칩(IC chip)이나 트랜지스터 또는 다이오드 등과 같은 각종 전자부품들이 배치되어 구비되는 바, 이러한 전자부품들은 납땜을 통해 회로에 각각 전기적으로 접속되어 구비된다.

이와 같은 납땜은 전기, 전자부품 또는 전선과 같은 피접합물을 땜납으로 때워 전기적으로 접속시키는 일련의 작업을 의미한다.

이러한 납땜 작업은 통상적으로 작업자에 의한 수작업으로 진행되었는 바, 작업자의 한 손으로는 인두를 파지하고, 다른 손에는 납을 파지한 상태에서 진행되기 때문에, 작업자의 손 떨림이나 또는 작업 시 기판의 유동으로 인해 납땜이 정확히 이루어지지 못해 정밀성이 떨어지고, 납땜 시 발생되는 유독가스로 인해 작업자의 건강이 악화되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기판의 회로에 각종 전자부품들을 수작업이 아닌 자동으로 납땜함으로써 작업성 및 생산성이 향상되고, 정밀 작업이 가능할 뿐 아니라 유독가스로부터 작업자의 건강을 안전하게 보호할 수 있도록 한 자동 납땜장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 몸체를 이루는 베이스; 베이스 상에서 상,하로 승강되는 한편 그 상면에는 기판이 구비되는 승강판; 승강판 상부의 베이스 상에서 y축 방향으로 이동되는 한편 서로 마주하도록 구비되는 한쌍의 y축 이동블록; 양 y축 이동블록을 연결하는 연결축; 연결축 상에 이동가능하게 구비되어 x축 방향으로 이동되는 x축 이동블록; x축 이동블록에 관통되어 설치되는 한편 그 하단부에는 전원공급에 의해 발열되는 인두팁을 갖는 인두; 인두와 대향되는 x축 이동블록에 회전가능하게 설치되는 한편 그 원주면에는 납이 감김되어 있는 보빈; 보빈에 감김되어 있는 납을 인출시켜 인두의 인두팁 측으로 공급하는 공급롤러; 및 승강판과, y축 및 x축 이동블럭, 공급롤러의 작동을 제어하는 조정기;를 포함하는 자동 납땜장치에 의해 달성된다.

그리고, x축 이동블록의 하부에는 보빈에서 인출되는 납을 인두팁 측으로 안내하는 안내관과, 납땜 시 발생되는 유독가스를 배기시키는 배기장치가 더 구비되고, x축 이동블록에는 육안으로 납땜과정을 확대하여 확인할 수 있도록 한 영상 촬영장치가 더 구비됨이 바람직하다.

본 발명에 따른 자동 납땜장치에 의하면, 기판의 회로에 각종 전자부품들을 수작업이 아닌 자동 납땜장치를 통해 자동으로 납땜함으로써 작업성 및 생산성이 향상되고, 정밀 작업이 가능하며, 납땜 시 발생되는 유독가스로부터 작업자의 건강을 안전하게 보호할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 납땜장치를 정면 측에서 바라본 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 납땜장치를 배면 측에서 바라본 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동 납땜장치의 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동 납땜장치의 용접부위를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동 납땜장치의 x축 이동블록의 평면 구성을 확대 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동 납땜장치의 x축 이동블록의 저면 구성을 확대 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 자동 납땜장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 자동 납땜장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 몸체를 이루는 베이스와, 승강판(120), y축 이동블록(130), x축 이동블록(140), 인두(150), 납(160), 조정기(200) 등을 포함한다.

베이스는 육면체로서, 하면의 베이스플레이트(110)와, 베이스플레이트(110)의 상면 각 코너부에 수직하게 세워져 설치되는 다수의 수직프레임(111)과, 각 수직프레임(111)의 상단부를 연결하도록 설치되는 다수의 수평프레임(112)을 포함한다.

이와 같이 형성된 베이스는 베이스플레이트(110)가 구비되는 하면부를 제외한 나머지 5면은 개구된 형태로 형성될 수 있으나, 필요에 따라서 일측면에 투명판을 설치하여 폐쇄시킬 수도 있다.

그리고, 수직프레임(111)이 이루는 사각틀 내부의 베이스플레이트(110)에는 후술될 승강판(120)의 승강작동을 안내하기 위한 4개의 수직바(113)가 승강판(120)의 각 코너부를 관통하여 수직하게 세워져 설치된다.

승강판(120)은 베이스플레이트(110)의 상부에서 상,하로 승강되고, 승강 시에는 베이스플레이트(110)에 설치된 수직바(113)에 의해 안내되면서 회전불가한 상태로 승강되며, 승강판(120)의 상면에는 전자부품들을 납땜하기 위한 기판(10)이 구비된다.

한편, 승강판(120)의 승강작동은 베이스플레이트(110) 상에 구성되는 승강수단에 의해 이루어지는 바, 승강수단은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스플레이트(110)에 회전가능하게 설치되는 한편 승강판(120)에 관통되어 나사 결합되는 스크류축(124)과, 스크류축(124)과 벨트(122)와 풀리로서 연결되어 스크류축(124)을 회전 구동시키는 z축 모터(121)를 포함한다.

따라서, z축 모터(121)가 작동되면, 벨트(122)로서 연결된 스크류축(124)이 회전되고, 스크류축(124)의 회전에 의해 스크류축(124)과 나사 결합된 승강판(120)이 스크류축(124)의 회전방향에 따라 수직바(113)에 의해 안내되면서 상,하로만 승강작동을 하게 된다.

이때, z축 모터(121)는 정.역회전이 가능한 모터이고, 동력전달수단은 벨트(122)와 풀리를 대신하여 체인과 스프로킷휠을 구성할 수도 있다.

y축 이동블록(130)은 베이스를 구성하는 다수의 수평프레임(112) 중에서 도 1에서와 같이, y축 방향으로 설치된 양 수평프레임(112)에 각각 이동가능하게 설치되어 y축 방향으로만 이동된다.

이와 같이 설치되는 한쌍의 y축 이동블록(130)은 y축 방향의 수평프레임(112) 양단부에 각각의 y축 모터(131)가 설치되고, 양 y축 모터(131)는 벨트(133)로서 연결되면서 벨트(133)의 일측이 y축 이동블록(130)에 고정되게 설치된다.

이때, 양 y축 모터(131)는 각각 정.역회전이 가능한 모터로서, 동시에 작동되고 정지되도록 제어됨이 바람직하나, 경우에 따라서는 양 y축 모터(131) 중 일측의 모터만 작동되게 할 수 있고, 이 경우 반대편의 모터는 공회전이 가능한 상태가 된다.

따라서, y축 모터(131)가 작동되면, 벨트(133)가 정방향 또는 역방향으로 회전되고, 이러한 벨트(133)의 회전에 의해 y축 이동블록(130)은 벨트(133)와 같이 y축 방향으로 전진 또는 후진 이동하게 된다.

한편, 서로 마주하는 한쌍의 y축 이동블록(130) 사이에는 양 y축 이동블록(130)을 연결하는 복수의 연결축(134)이 설치되고, 이와 같이 설치된 연결축(134)에 의해 양 y축 이동블록(130)은 항상 같이 이동하게 된다.

x축 이동블록(140)은 양 y축 이동블록(130)은 연결하는 복수의 연결축(134) 상에 이동가능하게 설치되어 x축 방향으로만 이동하게 된다.

이러한 x축 이동블록(140)은 도 5에 도시된 바와 같이, 양 y축 이동블록(130) 상에 x축 모터(141)가 각각 설치되고, 양 x축 모터(141)는 벨트(143)로서 연결되면서 벨트(143)의 일측이 x축 이동블록(140)에 고정되게 설치된다.

따라서, x축 모터(141)가 작동되면, 벨트(143)가 정방향 또는 역방향으로 회전되고, 이러한 벨트(143)의 회전에 의해 x축 이동블록(140)은 벨트(143)와 같이 x축 방향으로 전진 또는 후진 이동하게 된다.

물론, 이때에도 전술한 바와 같이, 양 x축 모터(141)는 각각 정.역회전이 가능한 모터로서, 동시에 작동되고 정지되도록 제어됨이 바람직하나, 경우에 따라서는 양 x축 모터(141) 중 일측의 모터만 작동되게 할 수 있고, 이 경우 반대편의 모터는 공회전이 가능한 상태가 된다.

그리고, x축 이동블록(140)의 상면 일측에는 인두(150)가 x축 이동블록(140)을 관통하여 설치되고, 인두(150)와 대향되는 x축 이동블록(140)의 상면 타측에는 보빈(161)이 회전가능하게 설치되며, 보빈(161)의 원주면에는 납(160)이 감김되어 구비된다.

특히, 보빈(161)은 x축 이동블록(140)의 상면에 브라켓(144)을 매개로 회전가능하게 설치되고, 보빈(161) 전방의 x축 이동블록(140)에는 보빈(161)에서 납(160)을 인출시키는 한쌍의 공급롤러가 회전가능한 상태로 설치된다.

공급롤러는 보빈(161) 전방에서 구동모터(145a)의 구동력에 의해 회전 구동되는 구동롤러(145)와, 구동롤러(145)의 원주면에 접한 상태로 구비되어 구동롤러(145)에 의해 회전되는 피동롤러(146)를 포함한다. 따라서, 보빈(161)에 감김되어 있는 납(160)은 구동롤러(145)와 피동롤러(146) 사이에 압착된 상태에서 양 롤러(145)(146)의 구동에 의해 x축 이동블록(140)을 관통하여 하부로 강제 인출된다. 이때, 구동롤러(145) 또는 양 롤러(145)(146)의 원주면에는 납(160)과의 마찰력을 증대시켜 납(160)의 인출을 용이케 하는 고무재질의 패킹이 더 구비될 수 있다.

그리고, x축 이동블록(140)의 하면에는 도 6에 도시된 바와 같이, 구동롤러(145)와 피동롤러(146)에 의해 x축 이동블록(140)의 하부로 인출되는 납(160)을 인두(150)의 인두팁 측으로 안내하는 안내관(147)이 설치되고, 안내관(147)은 외력에 의해 변형이 자유로운 재질로 형성될 수 있다. 한편, 인두(150)는 통상적으로 전원이 공급됨에 따라 발열되는 인두팁이 그 하단부에 구비된다.

또한, 안내관(147) 전방의 x축 이동블록(140) 하면에는 납땜 시 발생되는 유독가스를 배기시키는 배기장치(148)가 구비되고, 이 배기장치(148)는 전원공급에 의해 작동되는 배기팬 또는 배기팬과 배기덕트를 포함한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예에서는 배기장치(148)의 일례로 도면에 배기팬을 도시하였으나, 이에 국한되거나 한정되지 않고 납땜 시 발생되는 유독가스를 실외로 배출할 수 있는 구조이면 본 배기장치(148)로서 모두 만족한다.

그리고, x축 이동블록(140)의 전면부에는 납땜과정 및 납땜상태를 육안으로 확인할 수 있도록 한 영상 촬영장치(149)가 구비되고, 이 영상 촬영장치(149)는 납땜부를 크게 확대할 수 있는 장치이면 만족하므로, 카메라 또는 현미경 또는 렌즈 등으로 구성될 수 있다.

조정기(200)는 무선 조정기로서, 전술한 자동 납땜장치(100)를 구성하는 각 구성부품 즉 승강판(120)과, y축 및 x축 이동블록(130)(140), 구동롤러(145), 배기장치(148) 등의 작동을 통상의 무선 통신수단을 통해 제어하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 자동 납땜장치의 작동을 설명한다.

먼저, 자동 납땜장치(100)에 전원을 공급한 상태에서 조정기(200)를 조정하여 기판(10)이 구비된 승강판(120)을 상하로 승강시키고, 인두(150)와 납(160)이 설치된 x축 이동블록(140)을 x축 및 y축 방향으로 이동시켜서, 기판(10)의 회로에 각종 전자부품들을 무선 조정으로 자동 납땜할 수 있게 된다.

즉, 조정기(200)의 무선 조정에 의해 z축 모터(121)가 작동되면, 모터의 구동력이 벨트(122)를 통해 스크류축(124)으로 전달되고, 이에 스크류축(124)은 베이스플레이트(110) 상에서 정회전 또는 역회전되면서 승강판(120)을 z축 방향인 상하로 승강시키게 되며, 승강판(120)은 각 코너부에 관통 결합된 수직바(113)에 의해서 회전이 방지된 상태로 상하로만 직선 이동하게 된다.

따라서, 상기와 같이 승강되는 승강판(120)은 그 상면에 구비된 기판(10)을 인두(150) 하단부의 인두팁에 대응한 높이로 이동시킨다.

그리고, 인두(150)가 설치된 x축 이동블록(140)은 y축 모터(131)의 작동에 의해 y축 방향으로 직선 이동되는 한쌍의 y축 이동블록(130)과 같이 y축 방향으로 이동되는 한편 x축 모터(141)의 작동에 의해 x축 방향으로 직선 이동되면서 인두(150)의 인두팁을 납땜하고자 하는 기판(10)의 회로 상에 위치시키게 된다.

이 상태에서 x축 이동블록(140) 상의 구동모터(145a)가 작동되어 구동롤러(145)를 회전시키게 되고, 구동롤러(145)의 회전에 의해 도 5에서와 같이, 구동롤러(145)와 피동롤러(146) 사이에 압착되어 있는 납(160)을 당겨 보빈(161)에서 풀면서 x축 이동블록(140)의 하부로 인출시키며, 이와 같이 인출되는 납(160)은 도 6에서와 같이, x축 이동블록(140) 하부에 설치된 안내관(147)에 의해 인두팁 측으로 안내되어 공급된다.

따라서, 이와 같이 공급된 납(160)과 인두(150)에 의해서 기판(10)의 회로에 각종 전자부품들을 자동으로 납땜하여 전기적으로 접속시킬 수 있고, 이와 같은 납땜 작업시 배기장치(148)가 구동되어 납땜 시 발생되는 유독가스를 외부로 배기시킬 수 있으며, 작업자가 영상 촬영장치(149)를 통해서 납땜 공정을 육안으로 확인할 수 있으므로 정밀 작업이 가능케 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

10 : 기판 100 : 납땜장치
110 : 베이스플레이트 111 : 수직프레임
112 : 수평프레임 113 : 수직바
120 : 승강판 121 : z축 모터
122 : 벨트 124 : 스크류축
130 : y축 이동블록 131 : y축 모터
133 : 벨트 134 : 연결축
140 : x축 이동블록 141 : x축 모터
143 : 벨트 144 : 브라켓
145 : 구동롤러 145a : 구동모터
146 : 피동롤러 147 : 안내관
148 : 배기장치 149 : 영상 촬영장치
150 : 인두 160 : 납
161 : 보빈 200 : 조정기

Claims

베이스플레이트(110), 상기 베이스플레이트(110)의 상면 각 코너부에 수직하게 설치된 복수의 수직프레임(111) 및 상기 각 수직프레임(111)의 상단부를 연결한 복수의 수평프레임(112)을 포함하는 베이스,
상기 베이스플레이트(110) 위에 위치하고 상하 방향으로 움직일 수 있으며 기판이 놓일 수 있는 승강판(120),
상기 베이스플레이트(110)에 회전 가능하게 설치되고 상기 승강판(120)을 관통하면서 나사 결합된 스크류축(124),
상기 스크류축(124)을 회전시키는 z축 모터(121),
상기 베이스플레이트(110)에 수직하게 배치되어 있고 상기 승강판(120)을 관통하며 상기 승강판(120)이 상기 스크류축(124)의 회전방향을 따라 회전하지 않고 상, 하로만 움직이도록 가이드하는 복수의 수직바(113),
상기 복수의 수평프레임(112) 중 서로 마주하는 수평프레임(112)에 각각 설치되어 서로 마주하고 상기 수평프레임(112)을 따라 이동할 수 있는 한 쌍의 y축 이동블록(130),
상기 한 쌍의 y축 이동블록(130)을 연결하는 연결축(134),
상기 연결축(134) 상에 이동 가능하게 구비되어 상기 연결축(134) 길이 방향을 따라 이동하며 내부 중앙이 상하 관통된 x축 이동블록(140),
하단부가 상기 x축 이동블록(140)을 관통하여 상기 x축 이동블록(140)에 고정되며 상기 하단부에 배치되어 전원공급에 의해 발열되는 인두팁을 갖는 인두(150),
상기 x축 이동블록(140)에 회전할 수 있게 배치되어 있고 그 원주면에는 납(160)이 감김되어 있는 보빈(161),
상기 보빈(161) 전방에서 구동모터(145a)의 구동력에 의해 회전 구동되는 구동롤러(145), 상기 구동롤러(145)의 원주면에 접한 상태로 구비되어 상기 구동롤러(145)에 의해 회전되는 피동롤러(146) 및 상기 구동롤러(145) 또는 상기 피동롤러(146)의 원주면에 배치되어 있고 상기 납(160)과의 마찰력을 증대시켜 상기 납(160)의 인출을 용이케 하는 패킹을 포함하며, 상기 보빈(161)에 감김되어 있는 상기 납(160)을 인출시켜 상기 인두팁 측으로 공급하는 공급롤러 및
상기 승강판(120), 상기 y축 이동블록(130), 상기 x축 이동블럭(140) 및 상기 공급롤러의 작동을 제어하는 조정기(200)
를 포함하는 자동 납땜장치.
제1항에서,
상기 x축 이동블록(140)의 하부에는 상기 피동롤러(146) 및 상기 구동롤러(145) 사이에 인출되는 상기 납(160)을 상기 인두팁 측으로 안내하는 안내관(147)을 더 포함하는 자동 납땜장치.
제1항 또는 제2항에서,
상기 x축 이동블록(140)의 하부에 배치되어 있고 납땜 시 발생되는 유독가스를 배기시키는 배기장치(148)를 더 포함하는 자동 납땜장치.
제3항에서,
상기 x축 이동블록(140)에 설치되어 있고 육안으로 납땜과정을 확대하여 확인할 수 있도록 한 영상 촬영장치(149)를 더 포함하는 자동 납땜장치.