KR102041340B1

KR102041340B1 - 겐트리 모듈

Info

Publication number: KR102041340B1
Application number: KR1020140139196A
Authority: KR
Inventors: 강영구; 이선재
Original assignee: 한화정밀기계 주식회사
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2019-11-27
Also published as: CN105848424B; KR20160044319A; CN105848424A

Abstract

겐트리 모듈이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈은, 리니어 모터를 이용한 부품 실장기의 양단 지지형 겐트리 모듈에 있어서, 부품을 픽업하여 인쇄 회로 기판에 실장하는 헤드가 장착되는 프레임; 상기 프레임을 양측에서 지지하며, 각각 홀을 구비하는 양측 지지대; 상기 양측 지지대에 구비된 홀들을 통과하여 상기 프레임을 지지하는 인장 유닛; 및 상기 양측 지지대의 외측에서, 상기 인장 유닛에 초기 인장력을 제공하도록 상기 양측 지지대의 외측에 노출된 인장 유닛의 양단을 고정하는 인장력 제공 유닛을 포함한다.

Description

겐트리 모듈{Gantry module}

본 발명은 겐트리 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레임의 굽힘 열 변형을 저감하기 위한 겐트리 모듈에 관한 것이다.

최근 기술의 급속한 발전에 따른 전기, 전자 제품의 소형화 추세는 전자 부품의 고집적화, 초소형화를 가속화시키고 있으며, 고밀도, 초소형의 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 표면실장기술(SMT, Surface Mount Technology)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일반적으로, 칩마운터(Chipmounter)와 같은 부품실장기는 각종 전자 부품을 공급받아 인쇄회로기판(PCB)의 실장 위치까지 이송시킨 다음에 인쇄회로기판에 부품을 실장하는 작업을 수행한다.

이러한 칩마운터와 같은 부품실장기는 부품을 공급하는 부품 공급 장치, 인쇄회로기판을 이송시키는 컨베이어, 스핀들 노즐들을 구비하여 부품 공급 장치로부터 부품을 픽업하여 인쇄회로기판에 실장하는 헤드, 그리고 헤드를 수직 또는 수평 방향으로 이동시키는 겐트리(Gantry) 모듈 등으로 구성된다.

도 1은 종래 겐트리 모듈의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 종래 겐트리 모듈의 열 변형을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면 종래 겐트리 모듈(10)은 헤드(110)가 장착되는 프레임(100), 헤드(110)가 X축으로 이동하도록 구동력을 제공하는 X축 구동부(미도시), X축 구동부에 의해 이동되는 헤드(110)에 이동 경로를 제공하는 X축 가이드 부재(120), 프레임(100)을 양단에서 지지하는 양측 지지대(140), 양측 지지대(140)에 연결되어 프레임(100)을 Y축으로 이동하도록 구동력을 제공하는 Y축 구동부(150) 및 Y축 구동부(150)에 의해 이동되는 프레임(100) 에 이동 경로를 제공하는 Y축 가이드 부재(160)를 포함한다.

이 때, 프레임(100)과 양측 지지대(140)는 경량화를 위해 알루미늄 소재로 제작하는 것이 보편적이나, X축 및 Y축 가이드 부재(120, 160)와 영구 자석 베이스(130)는 충분한 강도 확보를 위해 스틸(steel) 소재를 이용한다.

따라서, X축 및 Y축 구동부(150)의 운전 중 상당한 열이 발생되어 프레임(100)에 전달됨에 따라 프레임(100) 고정 조건 및 장착 부품들 간의 열 팽창 계수와 크기의 차이로 인해 도 2와 같이 프레임(100)이 구부러지는 형태로 변형하는 바이메탈 효과가 발생하고, 이 굽힘 변형으로 인해 부품 실장기의 장착 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.

이 같은 문제점을 해결하기 위해 종래에는 도 3과 같이 바이메탈 효과를 제거하기 위해 프레임(100)에 보강재(170)를 덧붙이는 방법이 있었으나 열 변형 저감에 큰 효과가 없었다.

또한, 프레임(100)의 소재를 열 변형이 적은 신소재나 복합 소재로 제작하는 방법도 있었으나 고가의 소재와 제작 비용으로 인해 원가를 크게 상승시켜 효용성 측면에 문제가 있었다.

따라서, 프레임(100)의 굽힘 열 변형을 최소하면서도 원가를 절감하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

한국등록특허 KR 0,152,879 (1998.06.30)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 굽힘 열 변형을 최소화하여 부품 실장기의 장착 정밀도를 향상시킴과 동시에 원가를 절감하는 겐트리 모듈을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈은, 리니어 모터를 이용한 부품 실장기의 양단 지지형 겐트리 모듈에 있어서, 부품을 픽업하여 인쇄 회로 기판에 실장하는 헤드가 장착되는 프레임; 상기 프레임을 양측에서 지지하며, 각각 홀을 구비하는 양측 지지대; 상기 양측 지지대에 구비된 홀들을 통과하여 상기 프레임을 지지하는 인장 유닛; 및 상기 양측 지지대의 외측에서, 상기 인장 유닛에 초기 인장력을 제공하도록 상기 양측 지지대의 외측에 노출된 인장 유닛의 양단을 고정하는 인장력 제공 유닛을 포함한다.

또한, 상기 인장 유닛은, 상기 프레임의 내부를 관통할 수 있다.

또한, 상기 양측 지지대의 홀들은, 상기 양측 지지대의 외곽에 인접하여 구비될 수 있다.

또한, 상기 인장력 제공 유닛은, 상기 인장 유닛에 나사 결합되고, 상기 나사 결합되는 회전량에 따라 상기 인장 유닛에 제공하는 상기 초기 인장력을 조정할 수 있다.

또한, 상기 인장 유닛은, 양단에 나사 산이 형성되고, 상기 인장력 제공 유닛은, 상기 나사 산에 결합되는 회전량에 따라 상기 인장 유닛에 제공되는 상기 초기 인장력을 조정하는 인장 너트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 인장 유닛을 상기 양측 지지대에 고정시키는 고정 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 겐트리 모듈에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

본 발명에 따르면, 굽힘 열 변형을 최소화하여 부품 실장기의 장착 정밀도를 향상시킴과 동시에 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 종래 겐트리 모듈의 사시도이다.
도 2 및 도 3은 종래 겐트리 모듈의 열 변형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈의 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 A 부분의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈 일부의 단면도이다.
도 7은 종래 겐트리 모듈과 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈에 따른 열 변형 분포 비교 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외에 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈 일부의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 A 부분의 확대도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈 일부의 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)은 프레임(210), 양측 지지대(222, 226), 인장 유닛(230), 인장력 제공 유닛(240), 고정 부재(250)를 포함하나, 이외 추가적인 구성을 배제하지 않는다.

프레임(210)은 부품을 픽업하여 인쇄 회로 기판에 실장하는 헤드(205)가 장착되며, 제품의 경량화를 위해 알루미늄 소재로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않고 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자가 적용 가능한 모든 소재로 형성될 수 있다.

양측 지지대(222, 226)는 프레임(210)을 양측에서 지지하고 각 지지대(222, 226)는 홀(224)을 포함하여, 후술하는 인장 유닛(230)을 지지할 수 있다.

이 때, 양측 지지대(222, 226) 역시 경량화를 위해 알루미늄 소재로 제작될 수 있으나 프레임(210)을 양측에서 지지할 수 있다면 이에 제한되지 않고 다양한 소재로 제작될 수 있다.

또한, 홀(224)들을 통과한 인장 유닛(230)의 위치를 결정하고 지지할 수 있다면 인장 유닛(230)이 통과되는 홀(224)들의 크기 및 위치 등은 제한되지 않는다.

인장 유닛(230)은 양측 지지대(222, 226)에 구비된 홀(224)들을 통과하여 프레임(210)을 지지한다.

일반적으로, 경량화를 위해 프레임(210)은 속이 빈 형태를 갖는 것이 일반적이므로, 인장 유닛(230)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 프레임(210)의 내부를 관통하여 위치할 수 있다.

따라서, 프레임(210)의 외부에 인장 유닛(230)이 위치하는 것에 비해 미관상 수려하고 타 부품과 간섭을 방지할 수 있으며 기존 제품에 대한 설계 변경을 최소화하여 적용 가능하다.

다만, 이에 제한되지 않고 프레임(210)의 상측이나 하측 및 측면의 빈 공간에 위치할 수도 있다.

또한, 인장 유닛(230)은 도시된 바와 같이 봉 또는 와이어 형태일 수 있으나, 후술하는 인장력 제공 유닛(240)에 의해 초기 인장력(F)을 제공받아 프레임(210)의 열 변형을 저감시킬 수 있다면 이에 제한되지 않고 다양하게 변경될 수 있다.

인장력 제공 유닛(240)은 양측 지지대(222, 226)의 외측에서, 인장 유닛(230)에 초기 인장력(F)을 제공하도록 양측 지지대(222, 226)의 외측에 노출된 인장 유닛(230)의 양단을 고정한다.

이 때, 인장력 제공 유닛(240)은 프레임(210) 및 양측 지지대(222, 226)에 결합되는 인장 유닛(230)과 동축 위치에 놓여서 회전할 수 있다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 인장 유닛(230)에 초기 인장력(F)이 제공됨으로써 프레임(210)의 굽힘 열 변형을 억제할 수 있다.

또한, 모터에 의해 발생되어 프레임(210)에 전달되는 열이 증가함에 따라 인장력 제공 유닛(240)에 의해 인장 유닛(230)에 가해지는 인장력(F)도 증가하므로 열 변형에 대한 저항력을 증가시키고 온도 변화에 따른 유연한 대응이 가능하다.

더불어, 외부에 별도의 보강재를 부착하거나 열 변형이 적은 소재를 도입하는 것에 비해 상대적으로 적은 공간을 차지하여 공간 효율성을 향상시키고 제작 및 조립에 소용되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

고정 부재(250)는 인장 유닛(230)을 양측 지지대(222, 226)에 고정시켜 인장력 제공 유닛(240)이 인장 유닛(230)에 초기 인장력(F)을 용이하게 제공할 수 있게 한다.

예를 들어, 고정 부재(250)를 통해 양측 지지대(222, 226)에 구비된 홀(224)들을 통과하는 인장 유닛(230) 중 양측 지지대(222, 226)의 외측에 노출된 인장 유닛(230)의 양단의 위치를 결정할 수 있고, 인장력 제공 유닛(240)이 위치 결정된 인장 유닛(230)의 양단을 양측에서 가압함으로써 인장 유닛(230)에 초기 인장력(F)을 제공할 수 있다.

다만, 인장 유닛(230)이 양측 지지대(222, 226)에서 움직이지 않도록 고정시킬 수 있다면, 고정 부재(250)의 형상이나 크기 등은 제한되지 않는다.

더불어, 인장력 제공 유닛(240)이 인장 유닛(230)을 가압하여 인장 유닛(230)에 초기 인장력(F)을 제공할 뿐만 아니라, 인장 유닛(230)을 양측 지지대(222, 226)에 고정할 수 있다면, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)은 고정 부재(250)를 제외하고 실시 가능하다.

도 7은 종래 겐트리 모듈과 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈에 따른 열 변형 분포 비교 그래프이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)의 굽힘 열 변형 그래프(g1)는 종래 겐트리 모듈(10)의 굽힘 열 변형 그래프(g2)에 비해 열 변형 편차가 약 75% 가량 감소됨을 알 수 있다.

예를 들어, 종래 기술에 따른 겐트리 모듈(10)의 프레임(100)의 중앙 영역은 양단 영역에 비해 -20μm의 변위가 생긴 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)의 프레임(210)의 중앙 영역은 양단 영역에 비해 -5μm의 변위가 생겼으므로, 약 75%가량 열 변형 편차가 줄어 들었음을 알 수 있다.

여기에서, location 1과 location 5는 프레임(100, 210)의 양단 영역을 의미하고 location3은 프레임(100, 210)의 중앙 영역을 의미한다. 또한, displacement는 프레임(100, 210)의 각 위치(location)가 변하는 변위를 나타내는 것으로써 모든 위치에서 displacement 0인 경우에는 프레임(100, 210)이 변형 없이 평행함을 의미한다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)을 통해 초기 인장력(F)을 제공함으로써 프레임(210)의 굽힘 열 변형을 감소시킬 수 있으므로 부품 실장기의 장착 정밀도를 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)의 양측 지지대(222, 226)에 구비된 홀(224)들은 인장 유닛(230)이 프레임(210)의 내부를 관통하여 위치하는 경우 양측 지지대(222, 226)의 외곽에 인접하여 형성될 수 있다.

예를 들어, 홀(223)들은 프레임(210)이 맞닿는 양측 지지대(222, 226) 중 최상부, 최하부, 최우측부, 최좌측부 또는 모서리에 인접하여 형성될 수 있다.

일반적으로 프레임(210)의 중앙 영역보다 외면에 인접하는 영역일수록 굽힘 열 변형이 많이 일어나므로, 양측 지지대(222, 226)의 외곽에 인접하여 형성되는 홀(224)들을 통과하는 인장 유닛(230)을 통해 프레임(210)의 열 변형 방지 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)의 인장력 제공 유닛(240)은 인장 유닛(230)에 나사 결합될 수 있다. 이 때, 상기 나사 결합되는 회전량에 따라 인장 유닛(230)에 제공하는 초기 인장력(F)을 조정할 수 있으므로, 가변 가능한 초기 인장력(F)을 통하여 열 변형 저감률을 사용자가 원하는대로 조정할 수 있다.

예를 들어, 인장 유닛(230)은 양측 지지대(222, 226)의 외측으로 돌출된 양단에 나사 산이 형성될 수 있고, 인장력 제공 유닛(240)은 나사 산에 결합되는 회전량에 따라 인장 유닛(230)에 제공되는 초기 인장력(F)을 조정하는 인장 너트를 포함할 수 있다.

다만, 나사 산과 너트 형태의 나사 결합뿐만 아니라 다양한 형태의 나사 결합이 적용 가능하며, 인장 유닛(230)에 제공되는 초기 인장력(F)을 조절할 수 있다면 인장 유닛(230)의 양단과 인장력 제공 유닛(230)의 결합은 나사 결합 이외 본 발명의 기술분야에서 통상의 기술자가 적용 가능한 다양한 결합을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)의 인장 유닛(230), 인장력 제공 유닛(240) 및/또는 고정 부재(250)는 복수개가 배치될 수도 있다.

예를 들어, 복수의 인장 유닛(230)이 프레임(210)의 내부를 관통하여 배치되고 이에 대응되는 복수의 인장력 제공 유닛(240)과 복수의 고정 부재(250)가 복수의 인장 유닛(230)에 결합되어 프레임(210)의 굽힘 열 변형 방지 효과를 높일 수 있다.

또한, 일부의 인장 유닛(230)은 프레임의 내부를 관통하고 나머지 인장 유닛(230)이 프레임의 외부에 접하여 배치될 수도 있고, 복수의 인장 유닛(230)이 모두 프레임의 외부에 접하여 배치될 수도 있으나, 복수의 인장 유닛(230)을 통해 굽힘 열 변형 방지 효과를 높일 수 있다면 이에 제한되지 않는다.

더불어, 미리 프레임(210)의 열 변형 분포를 확인 후, 가장 열 변형이 많이 일어나는 프레임(210)의 일부 영역들에만 인장 유닛(230)을 설치할 수도 있다.

다만, 프레임(210)의 열 변형 분포를 미리 확인하기 어려운 경우에는 프레임(210)에 복수의 인장 유닛(230)을 설치하고, 복수의 인장 유닛(230)이 설치된 프레임(210)에 대한 열 변형 시험을 통해 얻어진 데이터를 이용해 각 인장 유닛(230)에 가해지는 초기 인장력(F)을 조절할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 겐트리 모듈(20)을 통해 다양한 초기 인장력(F)을 프레임(210)에 가함으로써 프레임(210)의 굽힘 열 변형 방지 효과를 높일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

20: 겐트리 모듈
205: 헤드
230: 인장 유닛
240: 인장력 제공 유닛
250: 고정 부재

Claims

리니어 모터를 이용한 부품 실장기의 양단 지지형 겐트리 모듈에 있어서,
부품을 픽업하여 인쇄 회로 기판에 실장하는 헤드가 장착되는 프레임;
상기 프레임을 양측에서 지지하며, 각각 홀을 구비하는 양측 지지대;
상기 양측 지지대에 구비된 홀들을 통과하여 상기 프레임을 지지하는 인장 유닛; 및
상기 양측 지지대의 외측에서, 상기 인장 유닛에 초기 인장력을 제공하도록 상기 양측 지지대의 외측에 노출된 인장 유닛의 양단을 고정하는 인장력 제공 유닛을 포함하되,
상기 인장 유닛은,
상기 프레임과 상기 리니어 모터의 사이에 설치되며, 상기 프레임의 내부를 관통하는, 겐트리 모듈.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 양측 지지대의 홀들은,
상기 양측 지지대의 외곽에 인접하여 구비되는, 겐트리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 인장력 제공 유닛은,
상기 인장 유닛에 나사 결합되고, 상기 나사 결합되는 회전량에 따라 상기 인장 유닛에 제공하는 상기 초기 인장력을 조정하는, 겐트리 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 인장 유닛은,
양단에 나사 산이 형성되고,
상기 인장력 제공 유닛은,
상기 나사 산에 결합되는 회전량에 따라 상기 인장 유닛에 제공되는 상기 초기 인장력을 조정하는 인장 너트를 포함하는, 겐트리 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 인장 유닛을 상기 양측 지지대에 고정시키는 고정 부재를 더 포함하는, 겐트리 모듈.