KR20030046091A - 부품실장기용 노즐 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품 실장기용 노즐 어셈블리에 관한 것으로서, 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 컴플라이언스를 가지면서, 노즐의 상하 이동시에 노즐의 회전운동을 방지하고 직진도를 유지하여 노즐을 정확히 가이드할 수 있는 메커니즘을 상부가 스핀들 축에 의해 지지되고, 하부에 노즐을 고정하는 노즐홀더와 상기 스핀들 축과 일체가 되고 상기 노즐홀더가 삽입되는 외부가이드 및 상기 노즐홀더에 중앙부가 고정되며, 상기 외부가이드에 외주부가 고정되고, 회전 및 수평강성을 가지는 적어도 하나 이상의 플렉시블디스크를 포함하여, 부품을 기판 상면 높이에 정확히 장착하고 고속 이동시 부품의 손상을 줄일 수 있는 노즐홀더 가이드 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리를 제공한다.

Description

부품 실장기용 노즐 어셈블리{Nozzle assembly of chip mounter}

본 발명은 부품 실장기용 노즐 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 컴플라이언스를 갖도록 하기 위한 노즐홀더 가이드 장치에 관한 것이다.

부품 실장기는 부품을 인쇄회로기판에 실장하는 부품 실장 조립장비의 핵심장비로서, 각종 부품을 부품 공급기로부터 공급받아 인쇄회로기판의 실장위치까지 이송시킨 다음 인쇄회로기판 위에 실장하는 장비이다.

부품 실장기는 실장부품을 공급하는 피더부와, 작업할 인쇄회로기판을 반송하는 컨베이어부와, 피더부로부터 실장부품을 차례로 픽업하여 인쇄회로기판 위에 실장하는 헤드부 등으로 구성된다.

도 1을 참조하면, 종래의 부품 실장기 헤드부에 구비되는 노즐어셈블리(1)는 인쇄회로기판 위에 부품을 실장하기 위하여 끝단에 부품을 흡착하는 노즐(2)과, 상기 노즐을 고정시키는 노즐소켓(3)과, 상기 노즐소켓을 스핀들 축(4)에 고정 유지시키는 노즐홀더(5), 그리고 상기 노즐의 내측에 진공이 형성되어 부품을 흡착할 경우에 완충작용을 하는 노즐스프링(6)을 포함한다.

이 부품 실장기의 노즐 어셈블리(1)는 진공 발생기에 의해 발생된 진공에 의해 부품을 흡착하고, 흡착된 부품이 서보 모터에 의해서 인쇄회로기판의 장착 위치까지 이동되고 나면 진공을 해제함과 동시에 압축 공기를 노즐에 공급함으로써, 공기의 압축력을 이용하여 부품을 인쇄회로기판 상의 장착 위치에 장착시키는 작용을 한다.

이때, 부품 실장기에서 부품을 실장하는 작업을 할 때, 기판의 평탄도 등의 문제로 부품을 기판의 상면 높이에 정확히 장착시키기 어렵고 부품 장착시 부품에 손상을 줄 수 있다. 그리하여 노즐 어셈블리를 설계할 때 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 일정 정도의 컴플라이언스(compliance)를 갖도록 설계한다.

일반적으로 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 컴플라이언스를 갖도록 하기 위하여 스핀들 축이 가이드(guide), 스프링(spring), 벨로스(bellows) 등의 기구로 노즐홀더를 지지하는 방식을 사용한다.

노즐에 컴플라이언스를 주기 위한 가이드로는 홀(hole)에 샤프트(shaft)를 삽입하는 홀-샤프트 방식과 볼스플라인 가이드(ball spline guide) 방식을 주로 사용한다. 하지만, 홀-샤프트 방식은 유격으로 인하여 노즐을 정확하게 가이드하기 어렵고, 핀 등 회전 방지용으로 별도의 기구가 구성되어야 한다. 그리고 볼스플라인 방식은 복잡하고 무게가 증가하게 되므로 고속 이동시 부품에 손상을 가져올 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부품을 기판 상면 높이에 정확히 장착하고 고속 이동시 부품의 손상을 줄이기 위하여, 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 컴플라이언스를 가지면서, 노즐의 상하 이동시에 노즐의 회전운동을 방지하고 직진도를 유지하여, 노즐을 정확히 가이드할 수 있는 노즐홀더 가이드 장치를 포함하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 종래의 부품 실장기용 노즐 어셈블리의 일 예를 도시한 개략도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 노즐 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도,

도 3a는 도 2의 부품 실장기용 노즐 어셈블리의 분해 사시도,

도 3b는 도 2의 부품 실장기용 노즐 어셈블리의 플렉시블디스크를 도시한 평면도,

도 4는 도 2의 부품 실장기용 노즐 어셈블리의 단면 IV-IV를 도시한 단면도.

도 5a, 도 5b, 도 5c는 노즐홀더의 동작원리를 도시한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10...노즐 어셈블리11...스핀들 축

12...노즐 13...노즐홀더

14...외부 가이드15...플렉시블디스크

15a...플렉시블디스크의 디스크15b...플렉시블디스크의 완충용 개구부15c...플렉시블디스크의 중앙부 고정용 구멍 15d...플렉시블디스크의 외주부 고정용 구멍

16...볼트17...벨로스

18...너트19...슬리브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 부품 실장기용 노즐 어셈블리는 상부가 스핀들 축에 의해 지지되고, 하부에 노즐을 고정하는 노즐홀더와; 상기 스핀들 축과 일체가 되고, 상기 노즐홀더가 삽입되는 외부가이드; 및 상기 노즐홀더에 중앙부가 고정되며, 상기 외부가이드에 외주부가 고정되고, 회전 및 수평강성을 가지는 적어도 하나 이상의 플렉시블디스크;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플렉시블디스크가 상기 플렉시블디스크의 디스크 면에 완충용 개구부를 포함하여 디스크의 유연성을 증가시켜 주는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플렉시블디스크가 적어도 하나 이상의 볼트에 의하여 복수열의 구조로 상기 외부가이드에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐홀더 상부의 외곽면과 스핀들 축의 내면 사이에 위치하여, 상기 플렉시블디스크에 초기 압력을 주고 기체를 밀봉시켜 주는 벨로스를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 부품을 장착한 노즐이 상하 이동하는 경우에 회전 운동하는 것을 방지하고 노즐의 직진도를 유지하여 노즐을 정확히 가이드할 수 있는 메커니즘을, 상부가 스핀들 축에 의해 지지되고, 하부에 노즐을 고정하는 노즐홀더와 상기 스핀들 축과 일체가 되고 상기 노즐홀더가 삽입되는 외부가이드 및 상기 노즐홀더에 중앙부가 고정되며, 상기 외부가이드에 외주부가 고정되고, 회전 및 수평강성을 가지는 적어도 하나 이상의 플렉시블디스크를 포함하는 노즐 홀더 가이드 장치를 통하여 구현하였다.

이때, 상기 플렉시블디스크는 1장 또는 여러 장의 얇은 겹으로 이루어져 판 방향으로 유연한 구조를 가지므로 회전 및 수평강성을 가지고, 중앙부가 상기 노즐홀더에 소정의 고정수단에 의하여 고정되고, 상하 표면을 관통하는 외주부 구멍을 통하여 볼트에 의하여 복수열의 구조로 상기 외부가이드에 고정된다. 따라서 상기 노즐이 연직 상향의 힘을 받을 경우 노즐홀더는 회전운동 없이 병진운동만 하게 되고, 디스크의 원주방향으로 거의 무한의 강성을 유지하게 되어 상승운동 과정에서 노즐홀더는 축방향에 대한 회전운동을 할 수 없다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부품 실장기의 노즐 어셈블리를 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 노즐 어셈블리(10)는 상부가 스핀들 축(11)에 의해 지지되고, 하부에 노즐(12)을 고정하는 노즐홀더(13)와 상기 스핀들 축과 일체가 되고, 상기 노즐홀더가 삽입되는 외부가이드(14) 및 상기 노즐홀더에 중앙부가 고정되고, 상기 외부가이드에 외주부가 고정되어 회전 및 수평강성을 가지는 플렉시블디스크(15)를 포함하는 노즐홀더 가이드 장치를 구비한다.

이때, 상기 스핀들 축과 일체가 되는 외부가이드 상부요소(14a), 플렉시블디스크(15), 외부가이드 중간부요소(14b), 플렉시블디스크(15), 그리고 외부가이드하부요소(14c)가 상부에서 하부로 순서대로 적어도 하나 이상의 볼트(16)에 의하여 복수열의 구조로 고정되어 상기 스핀들 축과 일체가 된다.

도 3a를 참조하면, 상기 부품 실장기용 노즐 어셈블리의 분해 사시도를 도시하는데, 스핀들 축(11)이 노즐 헤드 본체에 끼워지고, 외부가이드는 외부가이드 상부요소(14a)가 상기 스핀들 축과 일체가 되고, 외부가이드 중간부요소(14b) 및 외부가이드 하부요소(14c)가 각 요소들 사이에 플렉시블디스크(15)들이 볼트(16)에 의하여 고정될 수 있도록, 상기 볼트에 의하여 결합되어 이루어진다.

또한, 노즐홀더(13)에 상기 플렉시블디스크를 고정하기 위해 너트가 체결될 수 있도록 나사산(13a)이 형성되어 있고, 그 아래에 슬리브가 끼워질 수 있는 가늘고 긴 원통형 부분(13b)이 있다. 그리고 상기 노즐홀더의 하부에 노즐(12)이 끼워져 고정된다.

또한, 상기 노즐홀더 상부에 끼워지는 벨로스, 그 아래에 상기 플렉시블디스크를 고정하기 위하여 상기 노즐홀더에 형성된 나사산에 체결되는 너트(18) 그리고 슬리브(sleeve)(19)가 있다.

도 3b를 참조하면, 플렉시블디스크(15)가 도시되어 있는데, 디스크의 유연성을 증가시켜 주기 위하여 디스크(15a)면에 완충용 개구부(15b)가 형성되고, 상기 플렉시블디스크를 노즐홀더에 고정하기 위한 중앙부 고정용 구멍(15c)과 상기 플렉시블디스크를 외부가이드에 고정하기 위한 외주부 고정용 구멍(15d)이 형성된다.

이때, 상기 볼트가 상기 외주부 고정용 구멍을 관통하여 상기 플렉시블디스크를 상기 외부가이드에 고정하게 되는데, 상기 플렉시블디스크에 하중이 고르게분포되도록 복수개의 구멍을 일정한 간격으로 위치시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 완충용 개구부는 'ㄷ' 모양과 'ㄷ'을 좌우로 뒤집은 모양을 좌우로 각각 배치한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 완충용 개구부와 이웃하는 상기 완충용 개구부들 사이에 얇은 슬릿홈이 형성되어 상기 플렉시블디스크에 더 큰 유연성을 제공할 수 있다. 이때, 상기 슬릿홈으로 인하여 상기 완충용 개구부의 좌, 우 각각의 형상 사이를 이어주는 브리지가 존재하게 된다. 이 경우에는 상기 브리지가 상기 노즐을 포함한 상기 노즐홀더를 지지하여 외력에 대하여 더욱 유연하게 대처할 수 있다.

도 4를 참조하면, 노즐홀더(13) 하단부 턱이 형성된 부분 위에 플렉시블디스크(15)가 중앙부 구멍을 통하여 끼워지고, 상기 플렉시블디스크 위에 슬리브(19)가 상기 노즐홀더 중간부를 따라 끼워지고, 상기 슬리브 위에 플렉시블디스크(15)가 중앙부 구멍을 통하여 끼워지고, 상기 플렉시블디스크 위에 상기 노즐홀더 에 만들어진 나사산을 따라 너트(18)가 체결되어, 플렉시블디스크들이 노즐홀더에 고정된다.

또한, 스핀들 축(11), 외부가이드 상부요소(14a), 플렉시블디스크(15), 외부가이드 중간부요소(14b), 플렉시블디스크(15) 및 외부가이드 하부요소(14c), 각각의 외주부에 구멍이 형성되고, 외부가이드 하부요소(14c)의 구멍에 탭이 형성되어, 적어도 하나 이상의 볼트(16)에 의하여 각 요소에 형성된 구멍을 통하여 복수열의 구조로 각 요소들이 결합되어, 상기 노즐홀더에 고정된 플렉시블디스크들이 외부가이드에 고정된다.

이때, 적어도 하나 이상의 상기 플렉시블디스크를 사용하여 복수 층의 판 스프링 구조로 상기 노즐홀더와 상기 외부가이드를 결합하여, 상기 노즐홀더의 큰 유격에 대해서도 상기 플렉시블디스크가 회전 및 수평 강성을 가질 수 있도록 하였다. 특히 상기 외부가이드에 대한 사이즈의 제한이 있는 경우 이러한 복수층 구조의 플렉시블디스크가 유용하며, 상기 노즐홀더의 상하 방향의 스트로크를 크게 할 수 있다.

또한, 벨로스(17)는 상기 노즐홀더 상부의 외곽면과 상기 스핀들 축의 관통공 내면 사이에 위치하여, 상기 플렉시블디스크에 초기 압력을 주고 노즐 어셈블리에 기체의 밀봉효과를 준다.

도 5a, 도 5b, 도 5c는 노즐홀더의 동작원리를 도시한 개략도이다.

도 5a, 도 5b, 도 5c를 참조하면, 도 5a의 상기 노즐홀더(13)가 도 5b에서와 같이 연직 상향으로 힘을 받는 경우 상기 노즐홀더는 플렉시블디스크(15)의 디스크(15a)가 휘어져 회전 운동 없이 연직 상향으로 병진 운동만 하게 된다. 만일 상기 노즐홀더가 연직 상향운동 과정에서 도 5c와 같이 기울어진다면 상기 디스크가 도 5c와 같이 늘어지거나 짧아져야 한다. 하지만 플렉시블디스크의 특성상 휘어질 수는 있으나 늘어나거나 줄어들 수 없기 때문에 도 5b와 같이 연직 상향운동만 하게 된다. 이때, 디스크 원주방향으로 거의 무한의 강성을 유지하므로 상승운동 과정에서 노즐홀더는 축방향에 대한 회전운동을 할 수 없다. 그리하여 핀이나 스플라인 등의 가이드는 필요 없게 된다.

여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리키는 것으로, 앞서 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 자세한 설명을 생략한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 부품 실장기용 노즐 어셈블리는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

노즐홀더와 외부가이드 사이에 플렉시블디스크를 장착하여, 노즐홀더가 스핀들 축에 대하여 컴플라이언스를 가질 수 있고, 노즐이 기구적으로 상하 유격 운동을 하는 경우에 노즐을 정확하게 가이드할 수 있다.

또한, 플렉시블디스크가 원주방향으로 거의 무한 강성을 유지하게 되어 노즐홀더는 축방향에 대하여 회전운동을 할 수 없게 된다.

또한, 노즐의 회전운동을 방지하면서 직진운동을 동시에 구현할 수 있다.

또한, 기구적으로 상하 유격 운동시 노즐의 직진도를 항상 유지할 수 있어 부품을 기판에 고정밀도로 실장할 수 있다.

또한, 장치가 간단하고 가벼워 노즐의 고속 상하 운동 시에도 부품의 충격을 거의 주지 않는다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 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 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 상부가 스핀들 축에 의해 지지되고, 하부에 노즐을 고정하는 노즐홀더와;

   상기 스핀들 축과 일체가 되고, 상기 노즐홀더가 삽입되는 외부가이드; 및

   상기 노즐홀더에 중앙부가 고정되며, 상기 외부가이드에 외주부가 고정되고, 회전 및 수평강성을 가지는 적어도 하나 이상의 플렉시블디스크;를 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,

   상기 플렉시블디스크가 상기 플렉시블디스크의 디스크면에 완충용 개구부를 포함하여 디스크의 유연성을 증가시켜 주는 것을 특징으로 하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,

   상기 플렉시블디스크가 적어도 하나 이상의 볼트에 의하여 복수열의 구조로 상기 외부가이드에 고정되는 것을 특징으로 하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리.
4. 제1항에 있어서,

   상기 노즐홀더 상부의 외곽면과 스핀들 축의 내면 사이에 위치하여, 상기 플렉시블디스크에 초기 압력을 주고 기체를 밀봉시켜 주는 벨로스를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부품 실장기용 노즐 어셈블리.