KR102025370B1 - A component holding head for surface mounter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따르면, 헤드 본체와, 상기 헤드 본체에 수직축 둘레의 R 방향으로 회전 가능하게 설치되는 로터리 헤드와, 상기 로터리 헤드의 원주 방향을 따라 배치된 부품 유지 기구와, 상기 R 방향으로 회전하여 특정 위치에 있는 상기 부품 유지 기구를 검지하는 반사형의 광 센서를 포함하고, 상기 광 센서는, 상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 반사면을 향해 광을 조사하는 발광부와, 상기 반사면에서 반사된 반사광을 수광하는 수광부를 구비하고, 상기 발광부로부터 조사되는 광의 광축이, 상기 반사면의 부분 중 상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 수직 방향 중심축상의 위치로부터 상기 R 방향의 회전 방향으로 더 회전한 위치를 향하도록 오프셋되어 배치된 표면 실장기의 부품 유지 헤드를 제공한다.According to an aspect of the present invention, a head body, a rotary head rotatably installed on the head body in an R direction around a vertical axis, a component holding mechanism arranged along the circumferential direction of the rotary head, and in the R direction And a reflective optical sensor that rotates to detect the component holding mechanism at a specific position, wherein the optical sensor includes: a light emitting unit for irradiating light toward the reflective surface of the component holding mechanism at the specific position; A light receiving portion for receiving the reflected light reflected from the slope, wherein the optical axis of the light irradiated from the light emitting portion is rotated in the R direction from the position on the vertical central axis of the component holding mechanism at the specific position among the portions of the reflective surface; To provide a component retaining head of the surface mounter that is offset to face a more rotated position in the direction.
Description
본 발명은, IC칩 등의 부품(전자 부품)을 기판상에 실장하는 표면 실장기에서 부품을 유지하는 부품 유지 기구를 가진 부품 유지 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a component holding head having a component holding mechanism for holding a component in a surface mounter for mounting components (electronic components) such as IC chips on a substrate.
일반적으로 표면 실장기는 부품 유지 헤드를 부품 공급부의 상방으로 이동시키고, 거기에서 부품 유지 헤드에 구비된 부품 유지 기구로서의 노즐에 하강상승 동작을 실행시켜 노즐의 하단부에 부품을 진공 흡착하여 픽업하고, 그 다음 부품 유지 헤드를 기판의 상방으로 이동시킨 후, 기판의 상방에서 재차 노즐에 하강상승 동작을 실행시켜 부품을 기판의 소정 좌표 위치에 실장하도록 구성되어 있다.In general, the surface mounter moves the component holding head above the component supplying part, performs a downward raising operation to the nozzle serving as the component holding mechanism provided in the component holding head, vacuum-adsorbs the component to the lower end of the nozzle, and After the next component holding head is moved above the substrate, the component is mounted at a predetermined coordinate position of the substrate by causing the nozzle to move up and down again from above the substrate.
상술한 바와 같이 노즐을 하강상승시켜 부품을 픽업할 경우, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 크면 노즐의 하단부가 부품의 상면을 강하게 눌러 부품이 파괴될 위험이 커지고, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 작으면 노즐은 부품의 상면에 착지될 수 없어 부품을 픽업하지 못하게 된다.As described above, when picking up a component by raising and lowering the nozzle, if the downward stroke of the nozzle is too large, the lower end of the nozzle strongly presses on the upper surface of the component to increase the risk of destruction of the component, and when the downward stroke of the nozzle is too small, the nozzle It can't land on the top of the part, preventing it from picking up the part.
또한, 부품을 기판에 실장하는 경우도 동일하다. 즉, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 크면 노즐의 하단부에 흡착된 부품이 기판을 강하게 눌러 부품이 파괴될 위험이 커지고, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 작으면 부품은 기판의 상면에 착지할 수 없어 부품을 실장하지 못하게 된다. 따라서 노즐의 하강 스트로크는 확실히 제어되어야 한다.The same applies to the case where the component is mounted on the substrate. In other words, if the downward stroke of the nozzle is too large, the component adsorbed on the lower end of the nozzle strongly presses the substrate, increasing the risk of the component being broken. If the downward stroke of the nozzle is too small, the component cannot land on the upper surface of the substrate, thereby mounting the component. You won't be able to. Therefore, the down stroke of the nozzle must be surely controlled.
노즐의 하강 스트로크를 확실히 제어하기 위한 방법으로서 노즐의 착지를 검지하는 검지 수단(노즐을 검지하는 센서)을 이용한 방법이 일본특허 제3543044호에 개시되어 있다. 또한, 본원 출원인은 동일하게 노즐의 하강 스트로크를 확실하게 제어하기 위한 방법으로서 일본특허출원 2013-212220호에서 노즐을 검지하는 센서에 반사형의 광 센서(광섬유 센서)를 이용한 방법을 제안했다. 이 광섬유 센서는, 노즐 외주의 반사면을 향해 광을 발하는 발광부와, 반사면에서 반사된 반사광을 받는 수광부를 가지고 소정의 역치(문턱값)에 대한 수광량 변화에 의해 노즐을 검지한다.As a method for reliably controlling the down stroke of a nozzle, a method using a detection means (a sensor for detecting a nozzle) for detecting the landing of a nozzle is disclosed in Japanese Patent No. 3553044. In addition, the applicant of the present application similarly proposed a method using a reflective optical sensor (optical fiber sensor) for the sensor detecting the nozzle in Japanese Patent Application No. 2013-212220 as a method for reliably controlling the down stroke of the nozzle. The optical fiber sensor has a light emitting portion that emits light toward the reflective surface of the nozzle outer periphery and a light receiving portion that receives the reflected light reflected from the reflective surface to detect the nozzle by a change in the amount of received light with respect to a predetermined threshold (threshold value).
이와 같이 반사형의 광 센서(광섬유 센서)를 이용하여 그 수광량 변화로부터 노즐을 검지할 경우, 오검지를 방지하여 검지 정밀도를 향상시키는 점에서 노즐을 검지하기 전의 수광량은 최대한 일정한 것이 바람직하다. 이 점에서, 종래에는 발광부로부터 발광되는 광의 광축이 검지 대상 노즐의 수직 방향 중심축을 향하도록 되어 있었으나, 검지 정밀도가 반드시 충분하다고는 볼 수 없었다.As described above, when the nozzle is detected from the change in the amount of received light using a reflective optical sensor (optical fiber sensor), the amount of received light before detecting the nozzle is preferably as constant as possible in order to prevent false detection and improve detection accuracy. In this respect, the optical axis of the light emitted from the light emitting portion has been directed toward the central axis in the vertical direction of the detection target nozzle, but the detection accuracy was not necessarily sufficient.
본 발명의 일측면에 따르면, 표면 실장기의 부품 유지 헤드에서 부품 유지 기구(노즐)를 검지하는 센서의 검지 정밀도를 향상시키는 것을 주된 과제로 한다.According to one aspect of the present invention, the main problem is to improve the detection accuracy of the sensor for detecting the component holding mechanism (nozzle) in the component holding head of the surface mounter.
본 발명자들이 상기 과제를 해결하기 위해 부품 보존 유지 기구(노즐)를 검지하는 센서의 배치 등에 대해 검토한 결과, 부품 보존 유지 기구를 검지하는 반사형의 광 센서의 발광부로부터 조사되는 광의 광축 방향을, 부품 보존 유지 기구의 수직 방향 중심축에서 로터리 헤드의 회전 방향(R 방향)의 하류측으로 오프셋시키면, 노즐을 검지하기 전의 수광량이 높은 레벨로 안정된다는 것을 알 수 있었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, when the inventors examined the arrangement | positioning of the sensor which detects a component retention mechanism (nozzle), etc., the direction of the optical axis of the light irradiated from the light-emitting part of the reflective optical sensor which detects a component retention mechanism is detected. When offset from the central axis in the vertical direction of the component storage and retention mechanism to the downstream side in the rotational direction (R direction) of the rotary head, it was found that the received amount of light before detecting the nozzle was stabilized at a high level.
따라서, 본 발명의 일 측면에 따르면, 헤드 본체;와, 상기 헤드 본체의 수직축 둘레의 R 방향으로 회전 가능하게 설치되는 로터리 헤드;와, 상기 로터리 헤드의 원주 방향을 따라 배치된 부품 유지 기구;와, 상기 R 방향으로 회전하여 특정 위치에 있는 상기 부품 유지 기구를 검지하는 반사형의 광 센서;를 포함하고, 상기 광 센서는, 상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 반사면을 향해 광을 조사하는 발광부;와, 상기 반사면에서 반사된 반사광을 수광하는 수광부;를 구비하고, 상기 발광부로부터 조사되는 광의 광축이, 상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 수직 방향 중심축상의 위치로부터 상기 R 방향의 회전 방향으로 더 회전한 곳에 위치한 상기 반사면의 위치를 지향하도록 오프셋되어 배치된 표면 실장기의 부품 유지 헤드를 제공한다.Therefore, according to an aspect of the present invention, a head body; and a rotary head rotatably installed in an R direction around a vertical axis of the head body; and a component holding mechanism disposed along the circumferential direction of the rotary head; And a reflective optical sensor rotating in the R direction to detect the component holding mechanism at a specific position, wherein the optical sensor is configured to irradiate light toward the reflecting surface of the component holding mechanism at the specific position. And a light receiving unit for receiving the reflected light reflected from the reflecting surface, wherein the optical axis of the light irradiated from the light emitting unit is located in the R direction from the position on the vertical axis of the component holding mechanism at the specific position. A component holding head of a surface mounter is arranged to be offset so as to direct the position of the reflecting surface located at a further rotation in the rotational direction of the.
여기서, 상기 오프셋의 양은, 상기 오프셋의 양의 변화에 대해 상기 수광부의 수광량 변화가 최소가 되도록 설정될 수 있다.Here, the amount of the offset may be set such that the change in the amount of received light of the light receiving portion is minimal with respect to the change in the amount of the offset.
여기서, 상기 광 센서는, 소정의 역치에 대한 수광량 변화에 의해 상기 부품 유지 기구를 검지할 수 있고, 상기 역치는, 상기 수광부에 의한 수광량의 안정 영역에서의 수광량에 기초하여 설정될 수 있다.Here, the optical sensor can detect the component holding mechanism by a change in the received light amount with respect to a predetermined threshold, and the threshold can be set based on the received light amount in the stable region of the received light amount by the light receiving unit.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부품 유지 기구(노즐)를 검지하는 반사형의 광 센서에서, 부품 유지 기구를 검지하기 전의 수광량이 높은 레벨로 안정된다. 이로써 해당 센서에 의한 부품 유지 기구에 대한 검지 정밀도가 향상되어 부품 유지 기구의 하강 스트로크 등을 보다 확실하게 제어할 수 있는 효과가 있다.According to one aspect of the present invention, in the reflective optical sensor that detects a component holding mechanism (nozzle), the light receiving amount before detecting the component holding mechanism is stabilized at a high level. As a result, the detection accuracy of the component holding mechanism by the sensor is improved, whereby the lowering stroke and the like of the component holding mechanism can be more reliably controlled.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 부품 유지 헤드에서 스핀들을 Z 방향으로 승강시키는 기구를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c), (d)는 주요부의 사시도이다.
도 3은 도 2의 스핀들을 Z 방향으로 승강시키는 기구에서 승강 부재 주위의 구성을 도시한 설명도이다.
도 4는 도 1의 부품 유지 헤드에서 사용한 광섬유 센서의 주요부를, 그 장착 상태를 포함하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 부품 유지 헤드에서 스핀들의 하단에 장착된 노즐 부분의 단면을 확대 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 노즐이 착지되었을 때의 광섬유 센서의 수광량 변화를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 「오프셋」을 개념적으로 도시한 평면도이다.
도 8a는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도=-1.0˚).
도 8b는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=-0.5˚).
도 8c는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=0.0˚).
도 8d는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=+0.5˚).
도 8e는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=+1.0˚).
도 8f는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=+1.5˚).
도 8g는, 본 발명의 일 실시예에 관한 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))를 변화시켜 광섬유 센서 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한 도면이다(오프셋 각도(θ)=+2.0˚).
도 9는, 도 8a 내지 도 8g의 결과를 토대로 각 예에서의 수광량을 오프셋 각도(θ)에 대해 플롯팅한 도면이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of a component holding head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a mechanism for elevating the spindle in the Z direction in the component holding head of FIG. 1, (a) is a front view, (b) is a left side view, and (c) and (d) are perspective views of a main part. .
It is explanatory drawing which shows the structure around the lifting member in the mechanism which raises and lowers the spindle of FIG.
FIG. 4 is a perspective view showing the main part of the optical fiber sensor used in the component holding head of FIG. 1 including its mounting state. FIG.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a cross section of a nozzle portion mounted at a lower end of a spindle in the component holding head of FIG. 1. FIG.
6 is a diagram schematically showing a change in the amount of received light of the optical fiber sensor when the nozzle according to the embodiment of the present invention is landed.
7 is a plan view conceptually showing an "offset" according to an embodiment of the present invention.
Fig. 8A is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle = -1.0 °).
FIG. 8B is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = −0.5) ˚).
FIG. 8C is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = 0.0 °). ).
8D is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light-receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = + 0). 5˚).
FIG. 8E is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = + 1). 0).
FIG. 8F is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = + 1). 5˚).
Fig. 8G is a diagram showing the result of measuring the light reception amount of the optical fiber sensor light-receiving unit by changing the offset angle θ (offset amount d) according to the embodiment of the present invention (offset angle θ = + 2). 0).
FIG. 9 is a diagram plotting the received light amount in each example with respect to the offset angle θ based on the results of FIGS. 8A to 8G.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, duplication description is abbreviate | omitted by using the same code | symbol about the component which has substantially the same structure.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 전체 구성을 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of a component holding head according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 부품 유지 헤드(10)는 로터리 헤드 형식의 부품 유지 헤드로서, 헤드 본체(메인 프레임)(20)에 로터리 헤드(40)가 수직축 둘레의 R 방향으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 로터리 헤드(40)에는, 그 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개의 스핀들(41)이 배치되고 각 스핀들(41)의 하단에 부품을 흡착 유지하는 부품 유지 기구로서 노즐(42)이 장착되어 있다.As shown in FIG. 1, the
로터리 헤드(40)는, 헤드 본체(20)에 설치된 R서보 모터(21)의 구동에 의해 R 방향으로 회전할 수 있다. 또 각 스핀들(41)은, 헤드 본체(20)에 설치된 T서보 모터(22)의 구동에 의해 각 스핀들(41)의 축선 둘레의 T 방향으로 회전할 수 있다.The
또한 헤드 본체(20)에는, 특정 위치에 있는 스핀들(41a)(도 3 참조)을 축선 방향인 Z 방향으로 승강시키기 위한 Z서보 모터(23)가 배치되어 있다. R서보 모터(21)의 구동에 의해 로터리 헤드(40)를 R방향으로 회전시키는 기구, 및 T서보 모터(22)의 구동에 의해 각 스핀들(41)을 T방향으로 회전시키는 기구에 대해서는 주지의 것이므로 여기서 그 설명은 생략하기로 한다. Z서보 모터(23)의 구동에 의해 스핀들(41a)을 승강시키는 기구에 대해서는, 이하 설명하기로 한다.In addition, the head
도 2는, 도 1의 부품 유지 헤드(10)에서 스핀들(41a)을 Z 방향으로 승강시키는 기구를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c), (d)는 주요부의 사시도이다.FIG. 2 is a view showing a mechanism for elevating the
Z서보 모터(23)의 모터축은 볼 나사 기구의 나사축(24)에 연결되어 있고, 이 나사축(24)에 볼 나사 기구의 너트가 장착되어 있다. 또한, 그 너트에 승강 부재(25)가 체결되어 있다. The motor shaft of the
또 승강 부재(25)에는, 회전 멈춤과 승강 가이드를 위해 상부 스플라인 샤프트(26)가 장착되어 있다. 그리고 이 승강 부재(25)에 가압부(25a)가 일체적으로 연결되어 있다. 따라서 Z서보 모터(23)의 구동에 의해 승강 부재(25)와 함께 가압부(25a)가 Z 방향으로 이동한다.Moreover, the
승강 부재(25) 및 가압부(25a)는 헤드 본체(20)측에 1개만 마련되어 있다. 스핀들(41)을 하강시킬 때에는 가압부(25a)에 대해 스핀들(41)을 상대적으로 이동시킴으로써 하강시키는 스핀들(41)(상기 특정 위치에 있는 스핀들(41a))을 선택하고 가압부(25a)를 하강시킴으로써 해당 스핀들(41a) 및 그 하단에 장착된 노즐(42a)을 하강시킨다.Only one lifting
본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이 로터리 헤드(40)를 R 방향으로 회전시킴으로써 가압부(25a)에 대해 스핀들(41)을 상대 이동시켜 하강시킬 스핀들(41)을 가압부(25a) 밑에 위치시킨다. 이어, 가압부(25a)를 하강시켜 가압부(25a)의 바로 밑에 있는 스핀들(41a)을 하강시킨다. 여기서, 특정 위치는 2군데 이상 있어도 좋다. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the
도 2에 도시된 바와 같이, 가압부(25a)가 연결된 승강 부재(25)에는, 어댑터 부재(27)를 사이에 두고 아암 부재(28)의 일부가 연결되고, 이 아암 부재(28)의 끝단측에 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고, 노즐을 검지하는 센서로서 광섬유 센서(30)가 연결되어 있다. As shown in FIG. 2, a part of the
또한, 아암 부재(28)의 끝단측에는, 승강 부재(25)의 승강에 따른 아암 부재(28)의 승강을 가이드하기 위해 하부 스플라인 샤프트(31)가 장착되어 있다. 이 하부 스플라인 샤프트(31)는 고정 부재(32)를 사이에 두고 헤드 본체(20)에 고정되어 있다.In addition, the
여기서 상기 어댑터 부재(27)는, 광섬유 센서(30)의 XY 방향의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재이다. 즉, 어댑터 부재(27)는 승강 부재(25)에 대해 Z 방향에 수직인 수평면 내에서 XY 방향으로 위치 조정 가능하게 연결된다. 이로써 어댑터 부재(27)와 일체인 아암 부재(28)의 XY 방향의 위치가 조정될 수 있고, 그 결과, 아암 부재(28)에 연결된 광섬유 센서(30)의 XY 방향의 위치가 조정될 수 있다.The said
또한, 센서 홀더 부재(29)는, 광섬유 센서(30)의 Z 방향의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재이다. 즉, 센서 홀더 부재(29)는 아암 부재(28)에 대해 Z 방향으로 위치 조정 가능하게 연결된다. 이로써 센서 홀더 부재(29)에 일체로 연결(유지)된 광섬유 센서(30)의 Z 방향의 위치가 조정된다.In addition, the
이와 같이 광섬유 센서(30)는, 어댑터 부재(27), 아암 부재(28) 및 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고 승강 부재(25)에 연결되는데, 어댑터 부재(27) 및 센서 홀더 부재(29)에 의한 위치 조정이 이루어진 후에는 승강 부재(25) 및 가압부(25a)와 일체화된다. 따라서 광섬유 센서(30)는, Z서보 모터(23)의 구동에 의해 가압부(25a)가 Z 방향으로 이동하면, 이것과 연동하여 Z 방향으로 이동한다. 즉, 광섬유 센서(30)는, 가압부(25a)의 승강에 의한 스핀들(41a)의 Z 방향의 이동과 동조하여 Z 방향으로 이동한다. 아울러 스핀들(41)은 2개의 코일 스프링으로 이루어진 탄발체(41b)(도 1 참조)에 의해 항상 상방의 초기 위치를 향해 탄성 가압되어 있다.In this way, the
광섬유 센서(30)는, 발광부 및 수광부가 광섬유나 렌즈와 함께 끼워져 구성된 것으로서, 그 구성 자체는 주지의 것이다. 도 4는, 본 실시예에서 사용한 광섬유 센서(30)의 주요부를, 그 장착 상태를 포함하여 도시한 사시도이다. The
전술한 바와 같이, 광섬유 센서(30)는 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고 아암 부재(28)에 연결된다. 그리고 본 실시예의 광섬유 센서(30)는, 그 광축 방향을 조정하기 위한 광축 방향 조정 수단으로서 편심 칼라(30a)를 가진다. 즉, 편심 칼라(30a)는 광섬유 센서(30)의 렌즈(30b)에 장착되어 있으며 이 편심 칼라(30a)를 렌즈(30b)에 대해 회전시킴으로써 광섬유 센서(30)의 광축 방향을 조정한다.As described above, the
다음으로 광섬유 센서(30)의 센서 기능에 대해 그 기본을 설명하기로 한다.Next, the basic function of the sensor function of the
본 실시예에서 광섬유 센서(30)는, 도 1에 도시한 바와 같이 스핀들(41)의 하단에 장착된 노즐(42)(상기 특정 위치에 있는 노즐(42a))의 비스듬한 상방에 배치되어 있다. 그리고 광섬유 센서(30)의 발광부는, 도 5에 확대하여 도시한 노즐(42a)의 외주 상면의 반사면(42b)을 향해 비스듬하게 아래쪽으로 광(P)을 조사한다. 그 조사된 광(P)은 반사면(42b)에서 반사되고, 반사된 반사광은 광섬유 센서(30)의 수광부에서 수광된다.In this embodiment, the
여기서 노즐(42)은, 도 5에 도시한 바와 같이 스핀들(41)의 하단에 코일 스프링(43)(탄성체)을 사이에 두고 장착되어 있다. 따라서 상기 특정 위치에 있는 스핀들(41a)이 하강하다가 노즐(42a)이 착지되면, 코일 스프링(43)이 압축되어 상하 방향으로 스핀들(41a)에 대한 노즐(42a)의 상대 위치가 변화된다. 구체적으로는 노즐(42a)이 스핀들(41a)의 하단 측을 향해 상대적으로 이동한다.Here, the
한편 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 조사되는 광(P)은, 도 4에 도시한 렌즈(30b)에 의해, 노즐(42a)이 착지되어 있지 않은 초기 상태일 때의 반사면(42b)에 초점이 맞춰져 있다. 따라서 노즐(42a)이 착지되어 그 상하 방향으로 스핀들(41a)에 대한 노즐(42a)의 위치가 변화되면, 반사면(42b)에서 반사되는 반사광의 양이 감소하여, 광섬유 센서(30)의 수광부에서 수광하는 수광량이 감소한다(도 6 참조). 본 실시예에서는 이 수광량의 감소를 광섬유 센서(30)의 센서부(미도시)에서 검지한다. 그리고 센서부는 수광량이 소정량 감소했을 때, 예를 들면 도 6에 도시한 역치 A 이하가 되었을 때에 노즐(42a)이 착지되었다고 판단하여 '착지 검지 신호'를 발생시킨다.On the other hand, the light P irradiated from the light emitting portion of the
여기서, 노즐(42a)이 '착지'되었다는 표현은 노즐(42a)의 하방으로부터 힘이 작용하였다는 의미이고, 그러한 경우는 부품의 픽업 공정에서 노즐(42a)이 아래로 이동하다가 노즐(42a)의 하단부가 부품의 상면에 착지되는 경우와, 부품의 실장 공정에서 노즐(42a)의 하단부에 흡착 유지된 부품이 기판의 상면에 착지되는 경우에 해당한다. Here, the expression that the
다시 도 6을 참조하면, 특정 위치에 있는 노즐(42a)이 착지되기 전의 수광량은, 시간적 순서에 따라 최대한 안정되어 있는 것이 바람직하다.Referring again to FIG. 6, it is preferable that the amount of received light before the
노즐(42a)이 착지되기 전의 수광량의 시간적 변화가 크면 노즐(42a)이 착지되어 있지 않음에도 불구하고 수광량이 역치 A 이하가 되어 실수로 착지 검지 신호를 발하게 되기 때문이다. 또 노즐(42a)이 착지되기 전의 수광량은 최대한 높은 레벨인 것이 바람직하다. 노즐(42a)이 착지되기 전의 수광량이 고레벨이면 역치 A 설정의 자유도가 증가하여 보다 확실하게 노즐(42a)의 착지를 검지할 수 있게 되기 때문이다. This is because if the temporal change in the amount of received light before the
본 발명에서는, 노즐(42a)이 착지되기 전의 수광량을 높은 레벨로 안정시키기 위해 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 조사되는 광의 광축 방향을 특정 방향으로 오프셋시키고 있다.In the present invention, in order to stabilize the light reception amount before the
도 7은, 이 오프셋을 개념적으로 도시한 평면도이다. 동 도면에서 광섬유 센서(30)는, 전술한 요령으로 특정 위치에 도래한 노즐(42a)의 착지를 검지한다. 본 발명에서는, 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 발광되는 광(P)의 광축이, 특정 위치에 있는 노즐(42a)의 수직 방향 중심축(C)상의 반사면(42b)의 위치로부터 로터리 헤드(40)의 회전 방향(R 방향)으로 더 회전한 곳에 위치한 반사면(42b)의 위치를 지향하도록 오프셋되어 광섬유 센서(30)를 배치한다. 바꾸어 말하면, 특정 위치에 있는 노즐(42a)을 검지하는 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 조사되는 광의 광축 방향을, 해당 노즐(42a)의 수직 방향 중심축(C)에서 로터리 헤드의 회전 방향(R 방향)으로 더 회전한 위치로 오프셋 양(d)을 결정하여 오프셋시킨다.7 is a plan view conceptually showing this offset. In the same figure, the
도 8a 내지 도 8g는, 본 실시예의 효과를 검증하기 위한 시험으로서 도 7의 오프셋 양(d)을 변화시켜 광섬유 센서(30)의 수광부의 수광량을 측정한 결과를 도시한다. 시험에서는, 상기 특정 위치를 기준(제로)으로 하여 로터리 헤드의 R 방향의 오프셋 각도(θ)를 변화시킴으로써 상기 특정 위치에서의 오프셋 양(d)을 변화시켰다. 오프셋 각도(θ) 및 오프셋 양(d)의 관계는 하기 표 1와 동일하며, 광섬유 센서(30)의 발광부의 광축 방향이 R 방향 쪽으로 오프셋되는 방향을 플러스(+), R 방향에 반대 되어 오프셋되는 방향을 마이너스(-)로 하였다. 그리고 시험에서는, 표 1 중의 No.A 내지 G의 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))로 설정한 각 예에 대해, 실제 로터리 헤드의 동작을 모방하여 로터리 헤드를 R 방향으로 회전시키고, 노즐이 상기 특정 위치에 도래하기 전의 시점에서부터 상기 특정 위치를 지나칠 때까지의, 광섬유 센서(30)의 수광부의 수광량의 시간 경과에 따른 변화를 측정했다. 표 1 중의 No.A, B, C, D, E, F, G는, 각각 도 8a, 도 8b, 도 8c, 도 8d, 도 8e, 도 8f, 도 8g의 결과에 대응한다.8A to 8G show the results of measuring the light reception amount of the light receiving portion of the
도 8a 내지 도 8g에서, 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))가 플러스, 즉 광섬유 센서(30)의 발광부에서 조사되는 광의 광축 방향이, 노즐의 수직 방향 중심축(C)에서 로터리 헤드의 회전 방향(R 방향)으로 오프셋되어 있으면, 광섬유 센서(30)의 수광부의 수광량의 시간 경과에 따른 변화가 억제되어 수광량이 안정된다는 것을 알 수 있다.8A to 8G, the offset angle θ (offset amount d) is positive, that is, the optical axis direction of the light irradiated from the light emitting portion of the
여기서 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))의 상한은, 광섬유 센서(30)가 노즐을 검지하는 것이라는 전제 조건으로부터 필연적으로 정해진다. 구체적으로는, 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 조사되는 광의 광축 방향이 도 5에서 설명한 노즐(42a)의 반사면(42b)의 범위 내에 있다는 것이 필요 조건이므로, 이 필요 조건으로 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))의 상한은 결정된다. Here, the upper limit of offset angle (theta) (offset amount d) is necessarily determined from the precondition that the
여기서 도 6에서 설명한 역치 A는, 도 8d 내지 도 8g에 도시한 본 실시예에서의 수광량의 시간 경과에 따른 변화에 있어서 수광량의 안정 영역에서의 수광량에 기초하여 설정된다. 수광량의 안정 영역이란, 도 8d 내지 도 8g에서 수광량의 상승 영역 및 하강 영역을 제외한 영역이다. 이와 같이 수광량의 안정 영역에서의 수광량에 기초하여 역치를 설정함으로써 확실한 역치를 설정할 수 있어 광섬유 센서(30)의 검지 정밀도를 향상시킨다.Here, the threshold A described in FIG. 6 is set based on the light reception amount in the stable region of the light reception amount in the change over time of the light reception amount in the present embodiment shown in FIGS. 8D to 8G. The stable region of the light receiving amount is a region excluding the rising region and the falling region of the light receiving amount in FIGS. 8D to 8G. Thus, by setting the threshold value based on the received light amount in the stable region of the received light amount, a certain threshold can be set, thereby improving the detection accuracy of the
도 9는, 도 8a 내지 도 8g의 결과를 토대로 각 예에서의 평균 수광량을 오프셋 각도(θ)에 대해 플롯팅한 것이다. 도 9로 보아, 본 실시예의 경우, 오프셋 각도(θ)가 +1.0˚일 때에 수광량이 최대가 됨과 동시에 오프셋 각도(θ)의 변화에 대한 수광량 변화가 최소가 된다는 것을 알 수 있다. 오프셋 각도(θ)의 변화에 대한 수광량 변화가 작다는 것은, 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))가 오차 등에 의해 다소 바뀌더라도 안정된 수광량을 얻을 수 있다는 것이므로 광섬유 센서(30)의 검지 정밀도 향상, 안정화를 위해 바람직하다. 따라서 본 실시예의 경우, 오프셋 각도(θ)는 +1.0˚가 최적이다. 아울러 최적의 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))의 값은 로터리 헤드의 구성, 치수 등에 따라 바뀌지만, 그 로터리 헤드에서 도 9와 같은 시험을 실시함으로써 구할 수 있다.FIG. 9 plots the average amount of received light in each example with respect to the offset angle θ based on the results of FIGS. 8A to 8G. 9, it can be seen that in the present embodiment, when the offset angle θ is + 1.0 °, the light reception amount becomes maximum and the change in the light reception amount with respect to the change in the offset angle θ becomes minimal. The small change in the received light amount with respect to the change in the offset angle θ means that a stable light received amount can be obtained even if the offset angle θ (offset amount d) changes slightly due to an error or the like, so that the detection accuracy of the
이 오프셋 각도(θ)(오프셋 양(d))의 조정은, 도 2에서 설명한 어댑터 부재(27)(XY 방향 위치 조정 부재) 및 센서 홀더 부재(29)(Z 방향 위치 조정 부재), 및 도 4에서 설명한 편심 칼라(30a)(광축 방향 조정 수단)를 이용하여 행한다.Adjustment of this offset angle (theta) (offset amount d) is carried out by the adapter member 27 (XY-direction positioning member) and sensor holder member 29 (Z-direction positioning member) demonstrated in FIG. This is performed using the
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While aspects of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art. You will understand the point. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.
본 발명은 부품 실장기의 제조 및 운용에 사용될 수 있다. The present invention can be used in the manufacture and operation of component mounters.
10: 부품 유지 헤드 20: 헤드 본체
30: 광섬유 센서 40: 로터리 헤드10: parts retaining head 20: head body
30: optical fiber sensor 40: rotary head
Claims (3)
상기 헤드 본체의 수직축 둘레의 R 방향으로 회전 가능하게 설치되는 로터리 헤드;
상기 로터리 헤드의 원주 방향을 따라 배치된 부품 유지 기구; 및
상기 R 방향으로 회전하여 특정 위치에 있는 상기 부품 유지 기구를 검지하는 반사형의 광 센서;를 포함하고,
상기 광 센서는,
상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 반사면을 향해 광을 조사하는 발광부; 및
상기 반사면에서 반사된 반사광을 수광하는 수광부;를 구비하고,
상기 발광부로부터 조사되는 광의 광축이, 상기 특정 위치에 있는 부품 유지 기구의 수직 방향 중심축상의 위치로부터 상기 R 방향의 회전 방향으로 더 회전한 곳에 위치한 상기 반사면의 위치를 지향하도록 오프셋되어 배치된 표면 실장기의 부품 유지 헤드.Head body;
A rotary head rotatably installed in an R direction around a vertical axis of the head body;
A component holding mechanism disposed along the circumferential direction of the rotary head; And
And a reflective optical sensor rotating in the R direction to detect the component holding mechanism at a specific position.
The optical sensor,
A light emitting portion for irradiating light toward the reflective surface of the component holding mechanism at the specific position; And
And a light receiving unit for receiving the reflected light reflected from the reflective surface.
The optical axis of the light irradiated from the light emitting portion is arranged to be offset so as to direct the position of the reflective surface located further in the rotational direction in the R direction from the position on the vertical central axis of the component holding mechanism at the specific position. Component Retention Head in Surface Mounter.
상기 오프셋의 양은, 상기 오프셋의 양의 변화에 대해 상기 수광부의 수광량 변화가 최소가 되도록 설정되어 있는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.The method of claim 1,
The component holding head of the surface mounter is set such that the amount of the offset is such that the change in the amount of received light of the light receiving portion is minimum with respect to the change in the amount of the offset.
상기 광 센서는, 소정의 역치에 대한 수광량 변화에 의해 상기 부품 유지 기구를 검지하고,
상기 역치는, 상기 수광부에 의한 수광량의 안정 영역에서의 수광량에 기초하여 설정되어 있는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.The method of claim 1,
The optical sensor detects the component holding mechanism by a change in the amount of received light with respect to a predetermined threshold,
The said threshold value is a component holding head of the surface mounter set based on the light reception amount in the stable area of the light reception amount by the said light reception part.
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