KR20050019114A - 진공흡착장치 및 흡착확인센서 - Google Patents

진공흡착장치 및 흡착확인센서

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Abstract

본 발명은 진공흡착장치 및 흡착확인센서에 관한 것으로서, 공기흡인통로(4A, 4B)에 가스 유동센서를 포함하는 흡착확인센서(1)가 구비된다. 흡착확인센서(1)는 흡착 노즐(2)의 공기흡입구(33)로부터 흡인된 공기의 유량을 측정한다. 흡착 노즐(2)에의 부품흡착여부는 측정 결과에 근거하여 검출된다.

Description

진공흡착장치 및 흡착확인센서{VACUUM PICK AND PLACE DEVICE AND PICK AND PLACE CONFIRMING SENSOR}
본 발명은 진공흡착장치 및 흡착확인센서에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 진공을 이용하여 공기를 흡착 노즐의 공기흡입구로부터 흡인하여 공기흡입구를 갖는 흡착부에 부품을 흡착할 때에 흡착부에의 부품의 흡착여부를 검출하는 진공흡착장치 및 흡착확인센서에 관한 것이다.
일반적으로, 전자부품과 같은 작은 부품을 운반할 때에는, 진공을 이용하여 흡착 노즐에 부품을 흡착하는 진공흡착장치가 사용된다. 이러한 유형의 진공흡착장치에서는, 공기흡입구를 가지는 흡착부가 흡착 노즐에 형성된다. 이젝터(ejector) 또는 진공펌프와 같은 진공발생장치에 의해 발생된 진공에 의해 공기가 공기흡입구로부터 흡인된다. 따라서, 부품은 흡착 노즐의 흡착부에 흡착된다.
상기 진공흡착장치에서는, 테입 피더(tape feeder)와 같은 부품 공급장치로부터 원하는 부품이 흡착되었는지 아닌지, 또는 흡착된 부품이 인쇄회로기판상의 부품장착위치로 운반되는 도중에 떨어지지 않았는지를 검사하여, 부품의 흡착여부를 결정한다. 부품이 흡착되지 않았다면, 이에 대처하는 공정, 즉 동일한 부품의 재흡착이나 경고와 같은 오류 공정이 즉시 수행되어야 한다.
종래 기술에 따르면, 흡착 노즐에의 부품의 흡착여부를 확인할 때, 흡착 노즐 이후의 공기흡인통로 내의 공기 압력을 압력센서에 의해 측정한다. 부품의 흡착여부는 압력센서에 의해 측정된 압력값의 변화에 근거하여 결정된다.
이러한 부품의 흡착여부의 결정은 다음의 사실을 활용한다. 부품이 흡착 노즐에 흡착된다면, 부품이 전혀 흡착되지 않은 경우, 즉 공기흡입구가 개방된 경우와 비교할 때, 공기흡입구로부터의 공기흡입량이 감소하고 공기흡인통로 내의 공기 압력이 감소한다.
실제에 있어서, 공기흡입구가 개방될 때의 공기흡인통로 내의 압력을 나타내는 기준 압력이 미리 설정된다. 흡착여부는 흡착하는 작업 중에 압력센서에 의해 실제 측정된 공기흡인통로 내의 측정 압력값이 기준 압력값에 도달하는지 아닌지를 근거로 결정된다.
진공흡착장치에서는, 부품의 크기가 작아짐에 따라 흡착 노즐의 공기흡입구의 채널 단면적이 감소하는 경향이 있다.
예를 들어, 휴대전화 또는 전자식 카메라와 같은 정밀 전자장치에서, 장치의 크기와 무게를 줄이기 위해서는, 인쇄회로기판의 크기가 작아져야만 한다. 저항기 또는 커패시터와 같은 칩 부품으로서는, 크기가 1.0 ㎜ ×0.5 ㎜ 또는 0.6 ㎜ ×0.3 ㎜인 매우 작은 칩 부품이 사용된다.
이러한 부품을 흡착하기 위하여, 채널 단면적이 0.2 ㎜ 또는 0.1 ㎜인 작은 공기흡입구를 갖는 흡착 노즐을 사용하여야 한다.
그러나, 흡착 노즐의 공기흡입구의 채널 단면적이 부품의 크기 축소에 따라 작아지면, 작은 공기흡입구를 통과하는 공기의 유량이 감소한다. 이에 따라, 상기 기준 압력값과 측정 압력값의 차이가 매우 작게 된다. 압력센서로써 압력변화를 검출하는 종래의 방법으로는, 부품의 흡착여부를 정확하게 결정할 수 없다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡착장치의 외관을 도시하는 도면들이다.
도 2는 흡착 노즐을 도시하는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 흡착확인센서의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 유동센서의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 흡착확인센서로부터의 출력을 도시한 출력파형 차트이다.
도 6은 흡착 노즐의 동작 특성을 설명하는 그래프이다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 흡착 노즐의 공기흡입구의 채널 단면적이 작은 경우에도 부품의 흡착여부를 확실하게 검출할 수 있는 진공흡착장치 및 흡착확인센서를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 진공흡착장치는, 공기흡입구를 갖는 흡착부를 포함하는 흡착 노즐과; 진공을 발생시키며 이 진공을 이용하여 흡착 노즐의 공기흡입구로부터 공기를 흡인하여 부품을 흡착부에 흡착하는 진공발생장치와; 흡착 노즐의 공기흡입구로부터 흡인되는 공기의 유량 변화에 근거하여 흡착부에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 흡착확인센서와; 진공을 이용한 흡착 노즐로부터의 공기 흡입을 제어하는 밸브; 및 흡착 노즐, 흡착확인센서, 밸브, 및 진공발생장치를 상호 연결하는 공기흡인통로를 포함하여 이루어진다.
흡착확인센서로는, 가스 채널에 배치된 베이스와, 베이스 표면에 박막으로 형성된 히터와, 베이스 표면에 박막으로 형성된 다수의 온도센서, 및 온도센서에 의해 측정되는 히터 부근의 온도분포에 근거하여 가스 유량을 측정하는 검출수단을 포함하는 것이 사용될 수 있다.
흡착확인센서로, 밸브와 흡착 노즐 사이의 공기흡인통로에서 측정된 공기 유량 변화를 검출하는 유동센서, 및 유동센서로부터의 출력에 근거하여 흡착부에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 검출수단을 포함하는 것이 사용될 수도 있다. 특히, 공기흡인통로 중 흡착 노즐 부근에 있는 부분에서 측정된 공기 유량의 변화를 검출할 수 있다.
흡착 노즐은, 진공 공급원을 공유함으로써 대응하는 공기흡입구를 통하여 공기를 흡인하는 다수의 흡착 노즐을 포함하여, 여러 부품들을 흡착할 수 있다. 흡착확인센서가 각각의 흡착 노즐에 대하여 제공될 수 있다.
흡착 노즐로는, 그 일 개방 단부에 구비되고 공기가 통과하여 흡인되는 공기흡입구를 포함하는 것이 사용될 수 있다.
흡착 노즐로, 진공에 의해 공기흡입구를 통해 흡인되는 공기의 유속이 음속으로 되는 공기흡인공을 포함하는 것이 사용될 수도 있다. 다른 방법으로는, 흡착 노즐로, 진공에 의해 공기흡입구를 통해 흡인되는 공기의 유속이 음속으로 되는 크기의 채널 단면적을 가지며, 흡착부에의 부품의 흡착상태에 따라 공기흡입구의 개구면적이 변화하는 공기흡인공을 포함하는 것이 사용될 수도 있다.
흡착 노즐은, 공기흡입구와 통해 있고 공기흡입구를 통해 흡인된 공기를 진공발생장치에 연결 및 접촉된 흡착 노즐의 노즐 내부 챔버로 안내하는 공기흡인공을 더 포함할 수 있다. 진공발생장치는, 공기흡인공의 상류측 단부에서의 압력이 실질적으로 하류측 단부에서의 압력의 두 배 이상이 되도록 하는 진공을 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따른 흡착확인센서는 공기 유량의 변화를 검출하는 유동센서, 및 유동센서로부터의 출력에 근거하여 전기신호를 출력하는 검출수단을 포함한다.
유동센서는 가스 채널에 배치된 베이스와, 베이스 표면에 박막으로 형성된 히터, 및 베이스 표면에 박막으로 형성된 온도센서를 포함할 수 있다. 검출수단은 온도센서에 의해 측정된 히터 부근의 온도분포에 근거하여 가스 유량을 측정할 수 있다.
검출수단은, 진공흡착장치의 흡착 노즐로부터의 공기흡입을 제어하는 밸브와 흡착 노즐과의 사이의 공기흡인통로에서 측정된 공기 유량의 변화에 근거하여 흡착 노즐의 흡착부에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력할 수 있다.
검출수단은, 공기흡인통로 중 흡착 노즐 부근에 있는 부분에서 측정된 공기 유량의 변화에 근거하여 흡착부에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력할 수도 있다.
검출수단은, 진공흡착장치의 흡착 노즐의 공기흡입구를 일 개방 단부로서 포함하며, 공기흡입구를 통해 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 공기흡인공을 통하여 흡인된 공기의 유량 변화에 근거하여 공기흡입구에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력할 수도 있다.
검출수단은, 진공흡착장치의 흡착 노즐의 공기흡입구를 일 개방 단부로서 포함하고, 공기흡입구를 통해 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 크기의 채널 단면적을 가지며, 흡착 노즐의 흡착부에의 부품 흡착상태에 따라 공기흡입구의 개구면적이 변화하는 공기흡인공을 통하여 흡인된 공기의 유량 변화에 근거하여 공기흡입구에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력할 수도 있다.
공기흡인통로에 연결되는 연결부가 또한 구비된다.
유동센서가 장착 및 고정되는 기판이 구비된다.
온도센서는 가스 유동방향의 상류측에 배치되는 상류측 온도센서와, 하류측에 배치되는 하류측 온도센서, 및 베이스의 상류측 근방에 배치되는 주위온도센서를 더욱 포함한다.
베이스는 중앙부에 공동(空洞)을 가지며, 온도센서와 베이스를 서로 열적으로 절연시키는 격막이 또한 상기 공동에 구비된다.
본 발명의 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공흡착장치의 외관을 도시하는 도면들로서, 도 1a는 정면도이고, 도 1b는 측면도이다. 도 2는 흡착 노즐의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b는 칩 부품을 인쇄회로기판에 조립하는 마운터(mounter) 장치에 사용되는 진공흡착장치의 일례를 도시한다. 다수의 흡착 노즐이 일직선상에 배치된 모듈식(X-Y형식) 마운터 장치에 사용되는 진공흡착장치에 대해 일례로써 아래에서 설명한다. 본 발명은 다수의 흡착 노즐이 원주상에 배열된 회전식 마운터 장치에도 유사하게 적용가능하다.
본 발명에 따른 진공흡착장치는 흡착확인센서(1), 흡착 노즐(2), 공기흡인통로(4A 내지 4C), 밸브(5), 파이프(6), 진공발생장치(7), 및 헤드유닛(head unit)(9)을 가진다.
다수(본 실시예에서는 다섯 개)의 흡착 노즐(2)이 헤드유닛(9)의 저면에 등간격으로 탈착가능하게 부착되어, 흡착 노즐(2)의 선단에 형성된 노즐부(3)의 상승 동작과 축으로서 노즐부(3)의 수직방향을 중심으로 하는 노즐부(3)의 회전 동작을 제어한다. 흡착 노즐(2)의 평면상 위치(X-Y 위치)에 관해서는, 예를 들어, 헤드유닛(9) 자체가 마운터 장치의 X-Y 이동장치(도시되지 않음)에 의해 원하는 위치로 운반된다.
흡착 노즐들(2)은 공기흡인통로(4A), 흡착확인센서(1), 공기흡인통로(4B), 밸브(5) 및 공기흡인통로(4C)를 통해 파이프(6)에 공통적으로 연결되며, 진공발생장치(7)에 의해 발생된 진공을 공유하여 부품을 흡착한다.
각 밸브(5)는 진공/대기압의 대응 흡착 노즐(2)로의 공급을 제어하여, 부품의 흡착/방출을 제어한다. 각 흡착확인센서(1)는, 가스 유량계를 포함하며, 흡착 노즐(2)로부터 흡인된 공기의 유량에 근거하여 흡착 노즐(2)에의 부품의 흡착여부를 검출하는 센서이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 각 흡착 노즐(2)은 내부 챔버(24)를 갖는 원통형 노즐 본체(26)를 주요부로 하여 이루어진다. 내부 챔버(24)에 연결 및 접촉된 구멍(22)을 가지는 원통형 홀더부(21)가 노즐 본체(26)와 일체가 되도록 흡착 노즐(2)의 하단에 형성되어 있다.
각 노즐부(3)는 노즐 내부 챔버(36)를 가지는 원통으로 형성되고, 홀더부(21)의 구멍(22)에 끼워지고 수직으로 이동가능하게 지지되는 끼움부(31), 및 끼움부(31)의 하단에 형성된 원통형 선단부(32)와 일체로 형성된다.
선단부(32)는 하단에 공기흡입구(33)가 있는 흡착부(34)를 가진다. 흡착부(34)는 부품을 흡착한다. 공기흡인공(35)이 선단부(32)에 형성된다. 공기흡인공(35)은 그 일 개방 단부로서 공기흡입구(33)를 가진다. 공기흡인공(35)의 타 개방 단부는 진공발생장치(7)와 연결 및 접촉된 노즐 내부 챔버(36)로 통해 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡착확인센서에 대해 도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 흡착확인센서의 구조를 나타내는 도면들이며, 도 3a는 외관을 나타내는 도면이고, 도 3b는 정면단면도이다. 도 4a 및 도 4b는 흡착확인센서에 사용되는 유동센서의 구조를 나타내는 도면들로서, 도 4a는 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A 선 단면도이다.
흡착확인센서(1)는 전체적으로 직육면체 형상이다. 공기가 통과하여 흐르는 채널(12)이 플라스틱 레진제의 성형품으로 이루어진 케이스(10) 내에 형성된다. 채널(12) 내에서 흐르는 공기의 유량을 측정하는 유동센서(14)가 채널(12) 내에 배치된다.
채널(12)의 유입구와 유출구는 케이스(10)의 길이방향으로 서로 대향하는 각각의 측면들(17A, 17B)에 형성된다. 공기흡인통로(4A, 4B)에 연결될 연결부(11A, 11B)가 측면들(17A, 17B)에 각각 구비된다.
유동센서(14)는 기판(13)의 채널(12) 측에 장착되어 고정된다. 기판(13)의 아래쪽, 즉 유동센서가 장착되지 않은 쪽에는, 채널(12) 내의 공기의 유량을 측정하는 유동센서(14)를 제어하고, 흡착 노즐(2)에의 부품의 흡착여부를 나타내는 전기신호(1A)를 배선(16)으로부터 출력하는 검출회로(15)(검출기)가 장착된다. 말하자면, 기판(13)은 채널의 벽을 형성한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 유동센서(14)는, 히터(61), 상류측 온도센서(62), 하류측 온도센서(63), 주위온도센서(64) 및 전극(60)을, 실리콘 칩과 같은 재료를 주재료로 하여 만들어진 베이스(20)의 표면상에 백금 등의 패턴을 이용하여 박막으로서 형성하고, 상기 박막을 절연막 층(52)으로 덮음으로써 얻어진다.
히터(61)는 베이스(50)의 중앙에 배치된다. 상류측 온도센서(62)는 가스 유동방향의 상류측에 배치된다. 하류측 온도센서(63)는 반대쪽의 하류측에 배치된다. 주위온도센서(64)는 베이스(50)의 상류측 부근에 배치된다.
베이스(50)의 중앙부에서, 베이스 재료의 일부가 비등방성(anisotropic) 에칭과 같은 공정에 의해 제거되어 공동(오목한 공간)(54)을 형성한다. 히터(61), 상류측 온도센서(62) 및 하류측 온도센서(63)는 베이스(50)로부터 열적으로 절연된 격막(51) 위에 형성된다. 다수의 통기공(53)이 격막(51)에 형성되어 격막(51)의 두께 방향으로 연장됨으로써, 공기가 공동(54) 안으로도 유입된다.
유동센서(14)는 다음과 같은 원리로 작동한다. 공기의 온도가 주위온도센서(64)에 의해 측정된 공기 온도보다 소정의 온도만큼 더 높아지도록 공기를 히터(61)로 가열한다. 공기의 온도분포가 상류측 온도센서(62)와 하류측 온도센서(63)에 의해 측정되어 공기 유량을 측정한다.
공기가 움직이지 않을 때, 상류측 온도센서(62)와 하류측 온도센서(63)에 의해 얻어진 온도분포는 축대칭이다. 공기가 유동할 때에는, 이러한 대칭이 깨지고, 하류측 온도센서(63)에 의해 얻어진 온도가 상류측 온도센서(62)에 의해 얻어진 온도보다 더 높게 된다. 이 온도차이가 브릿지 회로에 의해 검출되어, 공기의 열전도율과 같은 물리적 값들에 근거하여 공기 유량(질량 유량)을 얻는다.
이러한 유동센서(14)에 의해, 센서 자체의 크기가 감소될 수 있다. 각각의 온도 센서와 베이스는 격막 구조에 의해 서로로부터 열적으로 절연되어 있다. 따라서, 주위 온도에 의한 악영향을 받지 않으면서 고감도 및 높은 응답속도를 얻을 수 있다. 또한, 전력 소비도 감소될 수 있다.
그러므로, 흡착 노즐(2)에의 부품의 흡착여부에 따른 흡입 공기의 미소한 유량 변화가 단시간 내에 정확하게 검출될 수 있다.
본 발명에 따른 진공흡착장치의 작동을 도 5a, 도 5b 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 진공흡착장치의 흡착확인센서(1)로부터의 출력을 나타낸 출력파형 차트(실제 측정값)이다. 도 6은 흡착 노즐의 동작 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
밸브(5)가 진공발생장치(7) 측으로 절환되면, 진공발생장치(7)에 의해 발생되는 진공 때문에 공기가 노즐부(3)의 공기흡입구(33)를 통해 흡인되고, 공기흡인공(35)과 노즐 내부 챔버(36)를 통하여 내부 챔버(24)로 안내된다.
그 후에, 공기는 노즐 본체(26)의 측벽에 형성된 구멍(25)을 통하여 공기흡인통로(4A)를 향해 흘러, 흡착확인센서(1)로 들어간다. 공기 유량이 흡착확인센서(1)에 의해 측정되고, 공기는 공기흡인통로(4B), 밸브(5), 공기흡인통로(4C) 및 파이프(6)를 통해 진공발생장치(7)에 도달한다. 따라서, 흡착 노즐(2)의 공기흡입구(33) 바로 아래에 위치된 부품이 흡착부(34)에 흡착된다.
밸브(5)가 대기압 측으로 절환되면, 공기흡입구(33)로부터의 공기흡입이 정지되고, 흡착부(34)에 흡착된 부품이 방출된다.
흡착 노즐(2)에 부품이 흡착되지 않은 개방상태에서는, 도 5b의 측정 유량값(71)에 의해 나타낸 바와 같이, 비교적 다량의 공기가 공기흡입구(33)를 통해 흡인된다. 따라서, 흡착확인센서(1)로부터의 출력이 높은 출력전압을 나타낸다. 부품이 흡착된 상태에서는, 부품이 공기흡입구(33)의 개구면적을 감소시켜서, 공기흡입구(33)를 통해 흡인되는 공기의 양이 감소된다. 따라서, 흡착확인센서(1)로부터의 출력이 낮은 출력전압을 나타낸다.
그러므로, 부품의 흡착여부는 방출상태와 흡착상태간의 출력전압 차이에 근거하여 결정될 수 있다.
통상적으로, 대기압은 날씨, 기온 또는 고도에 따라 달라진다. 진공발생장치(7)에 의해 발생된 진공은 장치의 구조적 요인 때문에 양과 음의 편차를 포함한다. 더욱이, 도 1a에 도시된 바와 같이, 하나의 진공이 다수의 흡착 노즐에 의해 공유된다면, 진공은 다른 흡착 노즐이 작동할 때 변화하게 된다.
따라서, 압력센서를 이용하여 측정되는 흡착 노즐의 유출구측 공기압이 종래의 경우에서처럼 측정될 때, 측정 결과는 상술한 바와 같은 다양한 종류의 외란에 의해 직접적으로 악영향을 받는다. 특히, 작은 채널 단면적을 갖는 흡착 노즐이 사용될 때에는, 흡착 노즐에서의 압력강하가 크며, 이에 따라 부품의 흡착여부에 따른 압력 차이가 작아지는 경향이 있다. 이러한 경향에 외란이 보태져 S/N비를 떨어뜨린다. 결과적으로, 부품의 흡착여부는 정확하게 결정될 수 없게 된다.
외란의 영향을 배제하기 위해서, 필요한 경우 측정을 위한 기준 압력값이 조정될 수 있다. 이 경우, 조정작업이 필요하게 되며, 이는 마운터 장치의 작업효율을 감소시킨다.
이에 반하여, 본 발명은 상술한 바와 같은 흡착 노즐(2)의 특성에 주목한다. 부품의 흡착여부는 흡착 노즐(2)로부터 흡인되는 공기의 질량 유량을 측정함으로써 검출된다.
칩 부품을 인쇄회로기판에 장착하는 마운터 장치에 사용되는 진공흡착장치에서는, 흡착 노즐(2)의 공기흡인공(35)(공기흡입구(33))의 채널 단면적이 작다. 원하는 부품 흡착력을 얻기 위해서, 대기압과 충분히 차이가 나는 진공을 발생시키는 진공발생장치(7)에 의해 공기가 흡인된다. 부품이 흡착되지 않은 방출상태에서는, 흡착 노즐(2)의 공기흡인공(35)에서의 공기 유속은 일정한 속도 즉, 음속(대기온도가 20℃일 때 344 ㎧)이다.
일반적으로, 공기통로의 유출구측 압력(Pout)에 대한 유입구측 압력(Pin)의 압력비(Pin/Pout)(절대압력비)가 소정 값, 즉 대략 2 이상의 값을 가질 때, 공기통로에서의 유량이 도 6에 도시된 바와 같이 음속과 동등한 소정의 속도임이 알려져 있다. 이러한 공기통로는 음속 노즐로 불린다.
마운터 장치에 사용되는 진공흡착장치의 흡착 노즐(2)에서는, 부품 흡착에 필요한 충분한 진공 덕분에, 공기흡인공(35)이 매우 좁고 충분한 압력비가 형성된다. 따라서, 공기흡인공(35)은 공기 유속이 음속인 포화구간에서 사용된다. 달리 말하면, 진공이 변화하는 경우에도, 상기 압력비가 유지될 때에는, 공기흡인공(35) 내의 공기 유속은 일정하다.
따라서 질량 유량은 더 이상 압력과 상관없게 된다. 진공발생장치 또는 일렬로 배치된 흡착 노즐의 작동에 의해 초래되는, 즉 압력 변동에 의해 초래되는 외란에 의한 악영향을 받지 않고서 유량 신호로서는 높은 S/N비를 얻을 수 있다.
질량 유량은 개구면적과 음속의 곱으로부터 얻어지므로, 질량 유량은 개구면적에 좌우된다. 개구면적은 부품의 흡착여부에 따라 달라진다. 질량 유량이 검출된다면, 개구면적의 변화, 즉 부품의 흡착여부가 질량 유량의 크기로부터 정확하게 결정될 수 있다. 따라서, 방출상태 또한 정확히 결정될 수 있다. 그러므로, 부품흡착여부 결정은 흡착된 부품의 자세에 의해 별로 악영향을 받지 않으며, 흡착부가 3차원적 구조를 가지고 부품이 비스듬하게 흡착되는 흡착 헤드의 경우에도 부품흡착여부 결정은 잘 이루어질 수 있다.
상기 설명에서는, 전자부품과 같은 작은 부품을 흡착하는 흡착 노즐에 대해 설명하였다. 다른 물건을 진공에 의해 흡착하려 할 때에는, 방출 상태에서 공기 유속이 일정한 속도(음속)가 되는 채널 단면적 또는 상술한 압력비가 얻어질 수 있는 채널 단면적을 갖는 공기흡인공을 가지는 것이 흡착 노즐로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 도 2에서는, 흡착 노즐(2)의 선단부(34)에 형성된 공기흡인공(35)이 상류측 단부로부터 하류측 단부까지 거의 일정한 형상을 가지며 상술한 채널 단면적을 갖는다.
이것을 상술한 음속 노즐의 원리에 근거하여 엄밀하게 표현하겠다. 공기흡인공(35)은, 공기흡입구(33)에서 상기 채널 단면적을 가지고 또한 공기흡입구(33)에서의 채널 단면적이 공기흡입구(33) 이후 파이프(6) 이전의 공기 채널에서 가장 좁은 것인 한 만족스럽다.
이것을 진공 측면에서 설명한다. 흡착 노즐(2)의 공기흡인공(35)의 두 단부들에서의 압력의 비가 두 배 이상이 되는 진공이 사용될 수 있다. 공기흡인공(35)의 하류측 단부에서의 압력은 실제 측정될 수도 있고, 또는 노즐 내부 챔버(36)나 내부 챔버(24) 또는 공기흡인통로(4A)에서 측정된 압력과, 압력측정위치에서 공기흡인공(35)의 하류측 단부까지의 압력구배로부터 추정될 수도 있다.
상술한 도 5a 및 도 5b는 채널 단면적이 φ0.2인 공기흡입구(33)(공기흡인공(35))를 가지는 흡착 노즐(2)이 사용될 때 얻어지는 출력전압을 나타낸다. 비교를 위해서, 압력센서가 사용될 때 얻어지는 출력전압이 도시되어 있다.
압력센서는 마운터 장치에서 널리 사용되는 진공발생장치(7)의 진공출력(약 30 ㎪의 절대압력)에 대응하는 측정범위를 가지는 일반적인 것이다. 도 5a 및 도 5b는 방출 상태에서 두 경우의 출력전압을 나타낸다. 부품흡착 전후 사이의 출력차이는 공기 유량 센서의 출력특성(71)에서보다 압력센서의 출력특성(72)에서 더 작다.
출력차이가 원래 작다는 사실에 더하여, 상술한 외란 때문에 출력특성이 변동하여 S/N비를 감소시킨다. 따라서, 기준 압력값(74)에 대한 여유가 유지될 수 없으며, 압력센서를 사용하여 부품흡착여부를 결정하기가 곤란하다.
이와는 대조적으로, 공기 유량으로는, 일정 정도의 출력차이가 얻어질 수 있고, 상술한 외란은 실질적으로 아무런 영향이 없으므로, 높은 S/N비가 얻어질 수 있다. 따라서, 기준 유량값(73)에 대하여 충분한 여유가 유지될 수 있고, 부품흡착여부가 정확하게 결정될 수 있다.
흡착확인센서(1)의 배치위치와 관련해서는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 흡착 노즐(2)과 밸브(5)를 서로 연결하는 공기흡인통로(4A 또는 4B)상에 흡착확인센서(1)가 위치되는 한, 어디에 배치되는지에 상관없이, 흡착확인센서(1)는 흡착 노즐(2)로부터 흡인되는 공기의 유량을 측정할 수 있다.
공기의 유동에는 비록 짧은 시간이나마 시간이 걸린다. 흡착확인센서(1)가 흡착 노즐(2) 근방, 공기흡인통로(4A) 및 공기흡인통로(4B) 근방에 배치된다면, 부품흡착여부 검출시의 시간지연이 감소될 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 공기흡입구를 갖는 흡착부를 포함하는 흡착 노즐이 제공된다. 진공을 이용하여 흡착 노즐의 공기흡입구로부터 공기를 흡입하여 부품을 흡착부에 흡착할 때에, 흡착확인센서가 사용되어 흡착 노즐의 공기흡입구로부터 흡인되는 공기의 유량 변화에 근거하여 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력한다. 채널 단면적이 작은 공기흡입구를 가진 흡착 노즐이 사용될 때조차도, 부품의 흡착여부는 압력센서를 사용하여 이를 검출하는 종래의 경우보다 더 확실하게 검출될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공흡착장치 및 흡착확인센서는 전자부품과 같은 작은 부품의 운반에 적합하며, 흡착부에의 부품흡착여부를 검출하는데 특히 적합하다.

Claims (20)

  1. 공기흡입구를 갖는 흡착부를 포함하며 공기흡입구로부터 공기를 흡인하여 부품을 상기 흡착부에 흡착시키는 흡착 노즐;
    상기 흡착 노즐에의 흡착을 위한 진공을 공급하는 진공공급장치; 및
    공기흡입구로부터 흡인된 공기의 유량 변화에 근거하여 상기 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 흡착확인센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착확인센서가
    가스 채널에 배치된 베이스;
    상기 베이스의 표면에 박막으로서 형성된 히터;
    상기 베이스의 상기 표면에 박막으로서 형성된 다수의 온도센서; 및
    상기 온도센서에 의해 측정되는 상기 히터 부근의 온도분포에 근거하여 가스 유량을 측정하는 검출수단을 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  3. 제1항에 있어서,
    진공을 이용한 상기 흡착 노즐로부터의 공기 흡입을 제어하는 밸브; 및
    상기 흡착 노즐, 흡착확인센서, 밸브 및 진공공급장치를 서로 연결하는 공기흡인통로를 더욱 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 흡착확인센서가
    상기 밸브와 흡착 노즐 사이의 상기 공기흡인통로에서 측정된 공기 유량의 변화를 검출하는 유동센서; 및
    상기 유동센서로부터의 출력에 근거하여 상기 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 검출수단을 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유동센서가 상기 공기흡인통로 중 상기 흡착 노즐 부근에 있는 부분에서 측정되는 공기 유량의 변화를 검출함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 노즐이, 진공을 공유함으로써 공기흡입구를 통해 공기를 흡인하는 다수의 흡착 노즐을 포함하여, 여러 부품들을 흡착하고,
    상기 흡착확인센서가 상기 흡착 노즐 각각에 대해 제공되는 것을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 노즐이, 그 일 개방 단부에 제공되고 공기가 통과하여 흡인되는 공기흡입구를 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 흡착 노즐이, 진공에 의해 공기흡입구를 통해 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 공기흡인공을 더욱 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 흡착 노즐이, 진공에 의해 공기흡입구를 통해 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 크기의 채널 단면적을 가지며, 공기흡입구의 개구면적이 상기 흡착부에의 부품의 흡착상태에 따라 변화하는 공기흡인공을 더욱 포함함을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 흡착 노즐이, 공기흡입구와 통해 있고, 공기흡입구를 통해 흡인된 공기를 상기 진공공급장치와 연결 및 접촉된 상기 흡착 노즐의 노즐 내부 챔버로 안내하는 공기흡인공을 더욱 포함하고,
    상기 진공공급장치가, 공기흡인공의 상류측 단부에서의 압력이 하류측 단부에서의 압력의 거의 두 배 이상이 되도록 하는 진공을 발생시키는 것을 특징으로 하는 진공흡착장치.
  11. 부품이 흡착 노즐의 공기흡입구에 흡착될 때 공기흡입구를 통해 흡인되는 공기의 유량 변화를 검출하는 유동센서; 및
    상기 유동센서로부터의 출력에 근거하여 상기 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 검출수단을 포함함을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 유동센서가, 가스 채널에 배치된 베이스, 상기 베이스의 표면에 박막으로서 형성된 히터, 및 상기 베이스의 상기 표면에 박막으로서 형성된 온도센서를 포함하고,
    상기 검출수단이, 상기 온도센서에 의해 측정되는 상기 히터 부근의 온도분포에 근거하여 가스 유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 검출수단이, 진공흡착장치의 흡착 노즐로부터의 공기 흡입을 제어하는 밸브와 상기 흡착 노즐 사이의 공기흡인통로에서 측정된 공기 유량의 변화에 근거하여 상기 흡착 노즐의 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 검출수단이, 상기 공기흡인통로 중 상기 흡착 노즐 부근에 있는 부분에서 측정된 공기 유량의 변화에 근거하여 상기 흡착부에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 검출수단이, 진공흡착장치의 흡착 노즐의 공기흡입구를 일 개방 단부로서 포함하며 공기흡입구를 통해 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 공기흡인공을 통해 흡인된 공기의 유량 변화에 근거하여 상기 공기흡입구에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 검출수단이, 진공흡착장치의 흡착 노즐의 공기흡입구를 일 개방 단부로서 포함하고, 공기흡입구를 통하여 흡인된 공기의 유속이 음속으로 되는 크기의 채널 단면적을 가지며, 상기 흡착 노즐의 흡착부에의 부품흡착상태에 따라 공기흡입구의 개구면적이 변화하는 공기흡인공을 통해 흡인된 공기의 유량 변화에 근거하여 상기 공기흡입구에의 부품흡착여부를 나타내는 전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 공기흡인통로에 연결되는 연결부를 더욱 포함함을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 유동센서가 장착 및 고정되며, 채널의 벽을 형성하는 기판을 더욱 포함함을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  19. 제12항에 있어서, 상기 온도센서가
    가스 유동방향의 상류측에 배치되는 상류측 온도센서;
    하류측에 배치되는 하류측 온도센서; 및
    상기 베이스의 상류측 근방에 배치되는 주위온도센서를 포함함을 특징으로 하는 흡착확인센서.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 베이스가 중앙부에 공동(空洞)을 가지며,
    상기 온도센서와 베이스를 서로 열적으로 절연시키는 격막이 또한 상기 공동에 구비됨을 특징으로 하는 흡착확인센서.
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