KR20030050976A - 부품 실장기용 흡착헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부품 실장기용 흡착헤드에 관한 것이다. 이는 프레임에 대하여 회전가능하도록 지지되고 다수의 수직구멍이 형성된 원통형태의 노즐홀더와; 상기 각 수직구멍에 승강가능하도록 끼워지는 것으로, 그 하단부로 부품을 흡착할 수 있도록 외부의 진공펌프와 연결되는 공기통로가 내부 형성된 흡착노즐과; 상기 각 흡착노즐의 상단부에 설치되며 그 일측면에 캠팔로워를 갖는 지지블록과; 상기 노즐홀더의 상부에 노즐홀더에 대하여 회전가능하도록 설치되는 링형부재로서, 그 상면이 상기 캠팔로워를 상부로 지지하되 회전시 상기 캠팔로워의 승강운동이 일어나도록 상면에 만곡면이 형성된 캠링과; 상기 캠링을 회전시키는 제 1모터와; 하단이 상기 노즐홀더에 연결되고 연직상부로 연장된 중공회전축과; 상기 프레임에 설치되며 상기 중공회전축을 회전시키는 제 2모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 하나의 노즐홀더에 동일한 크기의 다수의 흡착노즐을 구비하고 모든 흡착노즐이 선회하며 흡착에 사용될 수 있도록 하여 특히 신속한 실장을 수행할 수 있고, 경우에 따라 임의의 흡착노즐을 상부로 이동 고정시켜 흡착에 참여하지 않도록 할 수 도 있어 흡착노즐간의 간격보다 큰 부품도 용이하게 흡착할 수 있다는 효과가 있다.

Description

부품 실장기용 흡착헤드{Suction head for chip mounter}

본 발명은 부품 실장기용 흡착헤드에 관한 것이다.

각종 전자 기기의 고집적화, 고기능화 및, 소형 경량화의 요구에 따라 보다 신속하고 정확한 실장 성능을 가진 부품 실장 장치들의 개발이 이루어지고 있다. 부품 실장장치의 성능은 여러 가지 인자에 의해서 좌우된다고 하겠으나, 특히 부품을 흡착하는 흡착노즐을 필요 위치에 얼마나 신속 정확하게 위치시키는가와 밀접한 관계가 있다. 흡착노즐을 필요 위치에 신속 정확하게 위치시키기 위해서 흡착노즐이 설치된 헤드의 크기 및 무게를 감소시키는 추세이고, 또한 흡착 수단을 신속 정확하게 이송시키기 위한 많은 방법과 장치들이 개발되고 있다.

통상적으로 헤드에서는 흡착노즐의 승강운동과 회전운동이 동시에 이루어지는데, 이러한 승강 및 회전운동을 위하여 타이밍벨트나 기어 또는 볼 스크류 등을사용하여 왔다. 즉, 부품을 기판에 실장하기 위하여 헤드에 설치된 흡착노즐을 상하 방향 승강시키거나 회전을 시키는데 있어서 모터로부터 발생하는 동력을 타이밍 벨트나 기어, 또는 볼 스크류등과 같은 전동수단을 흡착노즐에 직접 연결함으로써 부품 실장을 수행하도록 구성되었다.

한편 상기 헤드에는 그 종류에 따라 여러 개의 흡착노즐을 하나의 홀더에 장착한 로타리식 헤드도 있다. 상기 로타리식 헤드는 하나의 노즐홀더에 다양한 크기의 여러 흡착노즐을 채용한 것이다. 상기 로타리식헤드는 시스템의 정지 없이 부품의 크기와 형상에 따른 흡착노즐의 교환을 할 수 있게 구성되어 여러 개의 노즐홀더가 필요한 부품실장장치에서는 유용하게 사용할 수 있지만, 그 크기가 크고 무거워 고속실장장치로서는 그 효율이 좋지 않다. 또한 하나의 노즐홀더에 필요한 흡착노즐 이외에는 사용하지 않으므로 전체 시스템의 무게를 가중시키는 문제도 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 하나의 노즐홀더에 동일한 크기의 다수의 흡착노즐을 구비하고 모든 흡착노즐이 선회하며 흡착에 사용될 수 있도록 하여 특히 신속한 실장을 수행할 수 있고, 경우에 따라 임의의 흡착노즐을 상부로 이동 고정시켜 흡착에 참여하지 않도록 할 수 도 있어 흡착노즐간의 간격보다 큰 부품도 용이하게 흡착할 수 있도록 구성된 부품실장기용 흡착헤드를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드를 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드에서의 흡착노즐에 대한 레버의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드에 적용되는 흡착노즐의 승강수단을 도시한 사시도.

도 4는 상기 흡착헤드의 지지디스크에 대한 레버의 장착구조를 설명하기 위하여 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10:프레임 12:노즐홀더

14:흡착노즐 16:벨트풀리

18:캠링 20:제 1모터

22:벨트 24:제 3모터

26:제 2모터 28:중공회전축

30:피니언 32:랙

34:노즐홀더브라켓 36:레버

38:지지핀 40:걸림후크

42:지지블록 44:캠팔로워(cam follower)

46:걸림턱 48:상면

50:만곡면 52:지지디스크

54:샤프트관통구멍 56:회전축관통구멍

58:레버장착홈 62:가이드샤프트

63:승강가이더 65:공기통로

68:노즐부 70:중공지지블록

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 프레임에 대하여 회전가능하도록지지되고 다수의 수직구멍이 형성된 원통형태의 노즐홀더와; 상기 각 수직구멍에 승강가능하도록 끼워지는 것으로, 그 하단부로 부품을 흡착할 수 있도록 외부의 진공펌프와 연결되는 공기통로가 내부 형성된 흡착노즐과; 상기 각 흡착노즐의 상단부에 설치되며 그 일측면에 캠팔로워를 갖는 지지블록과; 상기 노즐홀더의 상부에 노즐홀더에 대하여 회전가능하도록 설치되는 링형부재로서, 그 상면이 상기 캠팔로워를 상부로 지지하되 회전시 상기 캠팔로워의 승강운동이 일어나도록 상면에 만곡면이 형성된 캠링과; 상기 캠링을 회전시키는 제 1모터와; 하단이 상기 노즐홀더에 연결되고 연직상부로 연장된 중공회전축과; 상기 프레임에 설치되며 상기 중공회전축을 회전시키는 제 2모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지블록의 측부에는 상기 지지블록을 상부로 지지함으로써 상기 캠팔로워가 캠링으로부터 이격되도록 하여 캠링이 회전하더라도 흡착노즐이 상하 운동하지 않도록 하는 고정수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 지지블록에는 걸림턱이 돌출형성되고, 상기 고정수단은 상기 캠링의 상부에 설치되며 상기 각 지지블록의 걸림턱을 상부로 걸어 지지하는 지지부인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지부재는 그 하단에 상기 걸림턱을 걸어올리는 걸림후크를 갖는 레버인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐홀더를 승강시키기 위한 것으로서, 상기 중공축을 내부로 통과시키되 중공축을 회전가능하도록 지지하고 길이방향으로는 고정된 중공지지블록과; 상기 중공지지블록의 일측에 수직으로 고정된 랙과; 상기 프레임에 고정되고그 구동축에 상기 랙과 치합하는 피니언을 갖는 제 3모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드는, 프레임(10)과, 상기 프레임(10)의 하측부에 회전가능하도록 구비되며 그 내부에는 다수의 흡착노즐(14)이 수직으로 끼워져 있는 노즐홀더(12)와, 상기 노즐홀더(12)를 회전시키는 제 1모터(20)와, 상기 노즐홀더(12)에 그 하단이 고정되고 연직상부로 연장된 중공회전축(28)과, 상기 프레임(10)에 고정된 상태로 상기 중공회전축(28)을 축회전시키는 제 2모터(26)를 포함하여 구성된다.

상기 노즐홀더(12)의 상부에는 상기 중공회전축(28)을 내부로 통과시키는 중공지지블록(70)이 구비된다. 상기 중공회전축(28)은 중공지지블록(70)의 내부에서 축회전 가능하다. 또한 중공지지블록(70)은 중공회전축(28)의 길이방향으로는 고정되어 상하로 이동하지 못하고 그 자리에서 회전만 가능하다.

상기 중공지지블록(70)의 측부에는 노즐홀더브라켓(34)이 고정되어 있다. 또한 상기 노즐홀더브라켓(34)에는 랙(32)이 수직으로 고정되어 있다. 상기 랙(32)은 후술하는 피니언(30)과 치합하는 것으로서 피니언(30)의 회전에 의해 승강하여 상기 중공지지블록(70)을 승강시킨다.

또한 상기 프레임(10)에는 상기 노즐홀더(12)를 승강시키는 제 3모터(24)가 고정되어 있다. 상기 제 3모터(24)는 그 구동축에 상기 랙(32)에 치합하는 피니언(30)을 갖는다. 따라서 제 3모터(24)가 동작하면 그 회전력이 랙(32)을 통하여 중공회전축(28)을 거쳐 노즐홀더(12)에 전달되어 노즐홀더(12)의 승강이 이루어진다.

상기 노즐홀더(12)는 원통의 형태를 취하며 그 회전중심을 기준으로 여섯 개의 수직구멍(미도시)이 대칭을 이루며 등간격으로 관통형성되어 있다. 상기 노즐홀더(12)는 프레임(10)에 대해 축회전 및 승강운동이 가능하다.

상기 노즐홀더(12)의 축회전은 상기 제 2모터(26)에 의해 이루어지고 승강운동은 제 3모터(24)에 의해 이루어진다.

상기 노즐홀더(12)의 상부에는 벨트풀리(16) 및 캠링(18)이 구비된다. 상기 벨트풀리(16) 및 캠링(18)은 도 3에 도시한 바와 같이 서로에 대해 고정되어 있으며 동일한 회전중심축을 갖는다.

상기 벨트풀리(16)는 타이밍벨트(22)가 감기는 풀리로서 그 외주에 이(teeth)가 형성되어 있다. 상기 벨트풀리(16)는 노즐홀더(12)에 고정되어 있지 않아 노즐홀더(12)에 대해 상대운동이 가능하다. 즉, 노즐홀더(12)가 고정된 상태로 벨트풀리(16)의 회전이 자유롭다.

상기 캠링(18)은 일정두께의 벽을 갖는 원통링으로서 그 두께가 이루는 상면(도 3의 48)은 수평을 이루며 한군데가 하부로 오목하게 함몰되어 만곡면(도 3의 50)을 이룬다. 상기 상면(48)은 후술하는 캠팔로워(44)가 접하는 면으로서 캠팔로워(44)를 상부로 지지한다.

상기 캠링(18)의 상부에는 지지디스크(52)가 구비된다. 상기 지지디스크(52)는 중공회전축(28)을 그 중심으로 통과시키며 노즐홀더(12)의 회전 및 승강시 동시에 움직인다. 상기 지지디스크(52)에는 중앙부를 중심으로 여섯 개의 샤프트관통구멍(도 4의 54)이 등각으로 형성되어 후술할 가이드샤프트(도 3의 62)를 상부로 통과시킨다.

상기 지지디스크(52)의 상부에는 상기한 중공지지블록(70)이 구비되어 있다.

상기 중공회전축(28)은 속이 빈 샤프트로서 상기한 바와같이 그 하단부가 상기 노즐홀더(12)에 고정되어 있고 연직 상부로 연장되면서 상기 벨트풀리(16)와 캠링(18)과 지지디스크(52)와 중공지지블록(70)을 관통한 후 상기 제 2모터(26)에 고정된다. 상기 중공샤프트(28)는 그 외주면이 상기 벨트풀리(16) 및 캠링(18)과 접하지 않아 중공회전축(28)이 축회전 할 경우 상기 노즐홀더(12)와 지지디스크(52)만 회전하게 된다.

상기 제 1모터(20)는 프레임(10)에 고정되며 그 구동축과 상기 벨트풀리(16)의 사이에는 벨트(22)가 연결된다. 따라서 상기 제 1모터(20)가 작동하면 상기 벨트풀리(16) 및 캠링(18)이 회전하게 된다.

상기 제 3모터(24)도 프레임(10)에 고정되어 있으며 그 구동축에는 피니언(30)이 고정되어 있다. 상기 피니언(30)은 노즐홀더브라켓(34)의 랙(32)에 치합되어 결국 제 2모터(24)가 구동하면 노즐홀더브라켓(34) 및 노즐홀더(12)와 지지디스크(52)가 승강한다.

도면부호 63은 프레임(10)에 고정된 승강가이더로서 상기 랙(32)의 승강운동을 가이드한다.

한편, 상기 노즐홀더(12)의 내부에 수직으로 설치되는 흡착노즐(14)은 그 하단부로 해당 부품을 흡착하여 올리는 공지의 것으로서 내부에는 공기통로(도 2의 65)가 형성되어 있다.

상기 흡착노즐(14)은 도 2에 도시한 바와같이 공기통로(65)가 내부 형성된 노즐부(68)와, 상기 노즐부(68)의 상단부에 고정되는 지지블록(42)과, 상기 지지블록(42)의 상부에 고정되는 가이드샤프트(62)를 포함하여 구성된다.

상기 흡착노즐(14)의 구성은 도 2를 통해 자세히 후술된다.

상기 흡착노즐(14)에 있어서, 하측의 노즐부(68)는 상기 노즐홀더(12)를 수직으로 관통하고, 상기 지지블록(42)은 캠링(18)의 내부 공간에 해당하는 위치에서 캠링(18)의 내주면에 접하며, 가이드샤프트(62)는 지지디스크(52)의 샤프트관통구멍(도 4의 54)에 삽입되어, 각 흡착노즐(14)의 하단부 및 상단부는 노즐홀더(12) 및 지지디스크(52)에 의해 그 승강운동이 가이드된다.

한편, 상기 지지디스크(52)에는 레버(36)가 구비된다. 상기 레버(36)는 각 흡착노즐(14)에 일대일 대응하며 흡착노즐(14)을 상부로 들어올린 상태로 그 자리에 임시 고정시키는 것이다. 이에 대한 동작은 도 2를 통해 후술된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드에서의 흡착노즐에 대한 레버의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

기본적으로 상기 레버는 흡착하고자 하는 부품의 넓이가 이웃하는 흡착노즐간의 간격보다 클 경우 흡착에 방해되는 흡착노즐을 아예 상부로 이동시켜 임시로 고정시키기 위한 것이다.

상기한 바와같이 흡착노즐(14)은 그 내부에 공기통로(65)가 형성되어 있는 노즐부(68)와, 상기 노즐부(68)의 상단에 고정되는 지지블록(42)과, 상기 지지블록(42)의 상부에 고정되며 수직으로 연장된 가이드샤프트(62)로 이루어진다.

상기 가이드샤프트(62)는 수직으로 연장된 봉으로서 지지디스크(52)의 샤프트관통구멍(도 4의 54)에 끼워져 승강운동시 가이드되는 부위이다.

상기 지지블록(42)은 상하로 연장된 사각기둥으로서 그 외측면에는 캠팔로워(44) 및 걸림턱(46)이 마련되어 있다. 상기 캠팔로워(44)는 롤러 형태를 취하는 부재로서 지지블록(42)에 대해 회전가능하다. 아울러 상기 걸림턱(46)은 상기 캠팔로워(44)의 상측부에 형성된 돌출부로서 후술할 걸림후크(40)에 의해 화살표 f방향으로 지지된다.

한편, 상기 레버(36)는 그 중앙부가 핀(38)에 의해 관통되며 지지디스크(52)의 레버장착홈(도 4의 58)에 설치된다. 상기 레버(36)는 상기 핀(38)을 중심으로 화살표 a방향으로 회동가능하며 그 하단부에는 걸림후크(40)가 고정되어 있다. 상기 걸림후크(40)는 레버(36)의 회동운동에 따라 상기 걸림턱(46)을 걸어 지지함으로써 흡착노즐(14)이 하강하지 못하도록 한다.

상기 걸림후크(40)로 걸림턱(46)을 걸어 올리기 위해서는 일단 상기 지지블록(42)을 상부로 들어올려 상기 걸림턱(46)이 걸림후크(40)의 상부에 위치하도록 한 후 레버(36)를 회동시키면 된다.

상기 걸림후크(40)에 의해 상부에 임시 고정되어 있는 흡착노즐(14)이 부품실장에 다시 필요할 경우에는 상기 걸림턱(46)으로부터 걸림후크(40)를 분리시켜 흡착노즐(14)이 자중에 의해 하부로 이동하여 캠팔로워(44)가 캠링(18)의 상면(48)에 지지되도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부품 실장기용 흡착헤드에 적용되는 흡착노즐의 승강수단인 캠링을 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 캠링(18)은 벨트풀리(16)의 상부에 고정되어 있다. 상기 벨트풀리(16)는 도 1에 도시한 바와같이 벨트(22)가 걸리는 풀리로서 벨트의 구동에 따라 화살표 c방향으로 회전한다.

상기 캠링(18)은 일정두께를 갖는 링형부재로서 상기 벨트풀리(16)와 동일한 회전중심축을 갖는다. 상기 캠링(18)의 벽면이 이루는 두께면 즉, 상면(48)은 캠팔로워(44)를 지지하는 면으로서 일측에 만곡면(50)를 갖는다.

상기 만곡면(50)는 평평한 상면(48)의 일부를 함몰시켜 오목하게 형성한 것으로서, 상기 캠팔로워(44)가 상기 만곡면(50)를 통과하는 동안 하강한 후 상승하도록 한다. 상기한 바와 같이 상기 흡착노즐(14)은 노즐홀더(12)에 대해 승강운동만 가능하므로 노즐홀더(12)에 대해 캠링(18)이 회전하면 상기 흡착노즐(14)은 상기 만곡면(50)을 통과하는 동안 하강한 후 상승하는 것이다. 즉 상기 만곡면(50)을 통과하는 동안 하부로 하강하여 부품을 흡착한 후 그 상태로 상승할 수 있는 것이다.

이 때 상기 지지블록(42) 상부에 고정되어 있는 가이드샤프트(62)는캠링(18)의 상부에 구비되어 있는 지지디스크(52)의 노즐관통구멍(도 4의 54)에 끼워져 그 수직운동이 가이드된다.

도 4는 상기 흡착헤드의 지지디스크에 대한 레버의 장착구조를 설명하기 위하여 도시한 도면으로서 상기 도 1의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

도시한 바와같이, 지지디스크(52)의 테두리부에 여섯 개의 레버장착홈(58)이 형성되어 있다. 상기 레버장착홈(58)은 각 샤프트관통구멍(54)에 대응하여 샤프트관통구멍(54)의 외측에 형성되어 있다.

상기 레버장착홈(52)의 내부에는 상기한 레버(36)가 구비되어 있다. 상기 레버(36)는 그 중앙부가 지지핀(38)에 의해 레버장착홈(52)의 내부에서 지지되므로 그 상단부를 화살표 e방향으로 회동시킴에 따라 하단부의 걸림후크(도 2의 40)가 걸림턱(도 3의 46)을 걸 수 있다.

결국 상기와 같이 이루어지는 본 발명의 부품 실장기용 흡착헤드는 상기 제 2모터(26)를 회전시켜 해당 흡착노즐(14)을 원하는 위치에 위치시키고 상기 캠링(18)을 회전시켜 흡착노즐로 하여금 부품을 들어올리거나 내려놓도록 구성되어 있는 것이다.

특히 흡착공정중 흡착할 부품의 크기에 비해 흡착노즐간의 간격이 좁을 경우, 방해가 되는 흡착노즐을 상부로 올려 임시 고정시킴으로써 부품과 흡착노즐간의 충돌 없이 실장이 가능하도록 한다. 또한 상기 제 3모터(24)를 구동하여 노즐홀더(12)를 통째로 들어올릴 수 도 있어 기판에 대한 노즐홀더(12)의 위치를 적절히 유지시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 부품실장기용 흡착헤드는, 상호 근접 설치되어 있는 다수의 흡착노즐 중 작업여건에 따라 방해가 되는 흡착노즐을 상부로 올려 임시 고정시킴으로써 흡착할 부품의 크기가 상호 이웃하는 흡착노즐 간의 간격보다 클 경우라 하더라도 부품과 노즐간의 충돌이 발생하지 않아 정확한 흡착을 할 수 있다.

Claims (5)

1. 프레임에 대하여 회전가능하도록 지지되고 다수의 수직구멍이 형성된 원통형태의 노즐홀더와;

   상기 각 수직구멍에 승강가능하도록 끼워지는 것으로, 그 하단부로 부품을 흡착할 수 있도록 외부의 진공펌프와 연결되는 공기통로가 내부 형성된 흡착노즐과;

   상기 각 흡착노즐의 상단부에 설치되며 그 일측면에 캠팔로워를 갖는 지지블록과;

   상기 노즐홀더의 상부에 노즐홀더에 대하여 회전가능하도록 설치되는 링형부재로서, 그 상면이 상기 캠팔로워를 상부로 지지하되 회전시 상기 캠팔로워의 승강운동이 일어나도록 상면에 만곡면이 형성된 캠링과;

   상기 캠링을 회전시키는 제 1모터와;

   하단이 상기 노즐홀더에 연결되고 연직상부로 연장된 중공회전축과;

   상기 프레임에 설치되며 상기 중공회전축을 회전시키는 제 2모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 흡착헤드.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지블록의 측부에는 상기 지지블록을 상부로 지지함으로써 상기 캠팔로워가 캠링으로부터 이격되도록 하여 캠링이 회전하더라도 흡착노즐이 상하 운동하지 않도록 하는 고정수단이 구비된 것을 특징으로 하는 부품실장기용 흡착헤드.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 지지블록에는 걸림턱이 돌출형성되고, 상기 고정수단은 상기 캠링의 상부에 설치되며 상기 각 지지블록의 걸림턱을 상부로 걸어 지지하는 지지부인 것을 특징으로 하는 부품실장기용 흡착헤드.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 지지부재는 그 하단에 상기 걸림턱을 걸어올리는 걸림후크를 갖는 레버인 것을 특징으로 하는 부품실장기용 흡착헤드.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐홀더를 승강시키기 위한 것으로서, 상기 중공축을 내부로 통과시키되 중공축을 회전가능하도록 지지하고 길이방향으로는 고정된 중공지지블록과;

   상기 중공지지블록의 일측에 수직으로 고정된 랙과;

   상기 프레임에 고정되고 그 구동축에 상기 랙과 치합하는 피니언을 갖는 제 3모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품실장기용 흡착헤드.