KR20050084905A

KR20050084905A - 툴 교환장치 및 툴

Info

Publication number: KR20050084905A
Application number: KR1020057007570A
Authority: KR
Inventors: 간지 하타; 쇼리키 나리타
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-08-29
Also published as: JP2004188554A; TW200417441A; KR100992700B1; JP4313031B2; CN100336638C; US7452315B2; WO2004054761A1; US20080058186A1; US7306551B2; CN1723100A; US20060270539A1; TWI229627B

Abstract

툴(1)의 본체부(2) 양측에, 수직의 규제면(6)과 수평의 결합면(7)을 갖는 단면 L 자형의 단부(5a, 5b)를 설치하고, 교환용 툴(1)을 재치하여 지지하는 지지부(11)의 일측에, 한쪽 단부(5a)의 결합면(7)에 대향하고 또한 단면(12a)이 규제면(6)에 접촉하는 제 1 결합 돌출편(12)을 갖는 제 1 결합 부재(13)를 설치하며, 지지부(11)의 타측에, 중간부가 다른 쪽 단부(5b)의 결합면(7)에 대향하고 또한 양측부의 단면(14a)이 상기 단부(5b)의 양측 위치에서 본체부(2)의 외주부에 접촉하는 제 2 결합 돌출편(14)을 갖는 제 2 결합 부재(15)를 설치하고, 상기 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)를 상기 단부(5a, 5b)에 대한 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동시킨다.

Description

툴 교환장치 및 툴{TOOL EXCHANGE DEVICE AND TOOL}

본 발명은, 전자부품 실장장치의 부품 취출 헤드나 실장 헤드 등, 각종 작업용 헤드에 장착되는 툴(tool)을 교환하기 위한 툴 교환장치와 그 툴에 관한 것이다.

전자부품 실장장치는, 부품 공급부에서 부품 취출 헤드와 실장 헤드로 전자부품을 지지시키고, 실장 헤드로 기판의 소정위치에 실장하도록 구성되는 동시에, 이들 헤드에는, 전자부품을 지지시키는 툴이 교환가능하게 장착되며, 전자부품의 형상이나 크기에 따라서 그것에 적합한 흡착노즐을 갖는 툴로 교환할 수 있도록 이루어져 있다. 또한, 이 툴 교환을 능률적으로 행할 수 있도록 하기 위해, 헤드의 이동가능 범위에 각종 툴을 지지시킨 툴 교환장치를 설치하여, 그 지지부에 지지되어 있는 소정의 적합한 툴과 임의로 교환할 수 있도록 구성된 것이 일본국 특개 2001-191288호 공보에 기재되어 있는 것을 일례로 하여, 이미 알려져 있다.

종래의 이 종류의 툴 교환장치의 일례를, 도 8, 도 9를 참조하여 설명하면, 툴(41)은, 도 8에 도시한 바와 같이, 그 본체부(42)의 상부에 헤드(H)(도 9 참조)에 의해 파지(把持;grasp)되는 파지부(grasping section)(43)를 갖는 동시에 하부에 흡착노즐 등의 작용부(44)(도 9 참조)를 가지며, 이 툴(41)을 헤드(H)와의 사이에서 착탈하기 위해, 본체부(42)의 직경방향 양측으로 사각형의 결합 날개편(45)이 돌출 설치되어 있다.

툴 교환장치(50)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 툴(41)의 본체부(42)를 재치하여 지지시키는 지지부(51)가 설치되고, 이 지지부(51)에 작용부(44)를 수용하는 동시에 툴(41)의 위치결정을 하는 결합 오목부(52)가 형성되며, 지지부(51)의 양측으로 돌출된 결합 날개편(45)에 상방에서 결합되는 결합 부재(53)가 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동가능하게 설치되어 있다.

그리고, 헤드(H)에 장착된 툴(41)을 교환할 때에는, 지지부(51)의 비어 있는 부분의 바로 위에 헤드(H)를 위치결정하여, 그 부분의 결합 부재(53)를 퇴피 위치로 이동시켜서 헤드(H)를 하강시키고, 툴(41)의 작용부(44)를 결합 오목부(52) 내에 결합수용하여 본체부(42)를 지지부(51)에 재치하며, 결합 부재(53)를 결합 위치로 이동시킨 후, 헤드(H)를 상승시킴으로써 헤드(H)로부터 툴(41)을 제거하고, 다음에 헤드(H)를 장착할 툴(41)의 바로 위에 위치결정하여 하강함으로써, 헤드(H)에 파지부(43)를 파지시키고, 결합 부재(53)를 퇴피 위치로 이동시킨 후, 헤드(H)를 상승시킴으로써 툴 교환이 종료한다.

그런데, 상기한 바와 같은 툴 교환장치(50)를 구비한 전자부품 실장장치에서는, 그 툴(41)의 본체부(42)의 양측에 크게 결합 날개편(45)이 돌출 설치되어 있으므로, 도 10에 도시한 바와 같이, 툴(41)을 장착한 헤드(H)로 전자부품 P를 지지시킨 후, 헤드(H)를 그 축심 C1 주위로 회전시키는 동시에 헤드(H)를 임의의 축심 C2 주위로 선회동작시킬 경우에, 툴(41)의 본체부(42)로부터 돌출하는 결합 날개편(45)의 선단 끝부분의 회전반경 R 내에 다른 부재가 존재하면 간섭할 우려가 있고, 그 때문에 헤드(H)의 주위에 큰 스페이스를 두고 다른 부재나 각종 장치를 설치할 필요가 있으며, 컴팩트한 배치 구성에 지장을 초래하는 동시에 툴 교환장치(50) 자체의 구성도 대형화된다는 문제가 있다.

또한, 지지부(51)에서의 툴(41)의 위치결정을 결합 오목부(52)에 대한 작용부(44)의 결합에 의해서 행하고 있고, 또한 그 결합 간극은 비교적 크게 설정하지 않으면 원활하게 결합할 수 없으므로, 툴(41)의 위치결정 정밀도를 높게 할 수 없고, 그 때문에 교환동작 시에 툴(41)의 위치인식을 행하면서 동작을 행할 필요가 있으며, 그 결과, 툴 교환의 택트 타임(tact time)을 짧게 할 수 없고, 종합적인 실장속도의 고속화에 지장을 초래한다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기 종래의 문제점을 감안하여, 툴을 장착한 헤드가 임의의 방향으로 회전하는 경우에도 헤드 주위의 배치 구성의 컴팩트화를 도모할 수 있으며, 또한 툴의 위치결정 정밀도가 높고, 짧은 택트 타임으로 툴을 교환할 수 있는 툴 교환장치 및 툴을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 툴 교환장치의 일실시예에서 채용한 툴의 사시도,

도 2A ~ 도 2B는 동일한 실시예에서의 툴 교환장치의 개략 구성을 나타내고, 도 2A는 주로 툴을 나타내는 평면도, 도 2B는 종단 정면도,

도 3은 동일한 실시예에서의 구체적인 구성예의 평면도,

도 4는 도 3에 도시한 동일한 실시예에서의 구체적인 구성예의 정면도,

도 5는 도 4의 V-V 화살 표시 단면도,

도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ 화살 표시 단면도,

도 7은 도 4의 Ⅶ-Ⅶ 화살 표시 단면도,

도 8은 종래예의 툴의 사시도,

도 9는 종래예의 툴 교환장치의 개략적인 구성을 나타내는 종단 정면도,

도 10은 종래예의 문제점의 설명도이다.

본 발명의 툴 교환장치는, 툴의 본체부 양측에, 직경방향으로 대향하고 또한 서로 평행한 수직의 규제면과 그 하단으로부터 직경방향 외측을 향하는 수평의 결합면을 갖는 단면 L 자형의 단부를 설치하고, 교환용 툴을 재치하여 지지시키는 지지부의 일측에, 한쪽 단부의 결합면에 대향하고 또한 단면이 규제면에 접촉하는 제 1 결합 돌출편을 갖는 제 1 결합 부재를 설치하고, 지지부의 타측에, 중간부가 다른 쪽 단부의 결합면에 대향하고 또한 양측부의 단면이 단부의 양측 위치에서 본체부의 외주부에 접촉하는 제 2 결합 돌출편을 갖는 제 2 결합 부재를 설치하여, 제 1, 제 2 결합 부재를 단부에 대한 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 이동수단을 설치한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 툴의 본체부 양측에 단면 L 자형의 단부를 설치하는 것만으로, 본체부로부터 돌출하는 부분을 설치할 필요가 없으므로, 툴을 장착한 헤드가 임의의 방향으로 회전하는 경우에도 헤드 주위에 큰 간섭 회피 공간을 확보할 필요가 없어서, 배치 구성의 컴팩트화 및 툴 교환장치 자체의 소형화를 도모할 수 있으며, 또한 툴의 위치결정이, 제 1 결합 돌출편의 단면과 규제면의 결합점과, 제 2 결합 돌출편의 양측부의 단면과 본체부의 단부 양측의 외주부의 한쌍의 결합점의 합계 3점으로 이루어지므로, 툴의 위치결정 정밀도가 높고, 헤드를 위치결정한 후 바로 하강하여 교환동작을 행할 수 있으며, 툴 교환을 짧은 택트 타임으로 할 수 있다.

또한, 이동수단은, 제 1, 제 2 결합 부재를 각각 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동가능하게 지지하는 이동 가이드와, 제 1, 제 2 결합 부재를 각각 결합 위치로 향해 이동하는 힘을 인가하는 가압수단과, 제 1, 제 2 결합 부재에 설치된 결합 롤러에 결합될 수 있는 쐐기부재와, 쐐기부재의 이동수단을 구비하고, 제 1 결합 부재의 가압수단의 가압력을 제 2 결합 부재의 가압수단의 가압력보다도 크게 설정된 것으로 하면, 제 1 결합 부재로 툴의 위치결정의 기준위치를 설정하고, 제 2 결합 부재로 툴의 위치 규제를 행하는 동시에, 이동수단에 의한 쐐기부재의 이동으로 제 1 과 제 2 결합 부재를 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동시킬 수 있으므로, 고정밀도의 위치결정을 확보하면서 간단한 구성으로 결합·결합 해제 동작을 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 툴은, 평면 형상이 대략 원형인 본체부의 상부에 헤드에 의한 파지부를 설치하고, 하부에 작용부를 설치한 전자부품 실장장치의 툴로서, 본체부의 양측에, 직경방향에 대향하고 또한 서로 평행한 수직의 규제면과 그 하단으로부터 직경방향 외측을 향하는 수평의 결합면을 갖는 단면 L 자형의 단부를 갖는 커팅부를 설치한 것이고, 상기 효과를 발휘할 수 있다.

이하, 본 발명의 툴 교환장치의 일실시예에 대하여, 도 1 ~ 도 7을 참조하여 설명한다.

본 실시예의 툴 교환장치에 이용하는 툴(1)은, 도 1 및 도 2A에 도시한 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형인 본체부(2)의 상부에 헤드에 의한 파지부(3)가 설치되고, 하부에 흡착노즐 등의 작용부(4)가 설치되어 있다. 본체부(2)의 양측에, 직경방향에 대향하고 또한 서로 평행한 수직의 규제면(6)과, 그 하단으로부터 직경방향 외측을 향하는 수평의 결합면(7)을 갖는 단면 L 자형의 단부(5a, 5b)를 갖는 커팅부(8a, 8b)가 형성되어 있다.

툴 교환장치(10)는, 도 2A ~ 도 2B에 도시한 바와 같이, 교환용 툴(1)을 재치하여 지지시키는 지지부(11)의 상면에, 툴(1)의 작용부(4)를 수용하는 수용 오목부(16)가 형성되고, 본체부(2)가 지지부(11)의 상면에 재치되어 지지되도록 구성되어 있다. 이 지지부(11)의 일측에, 한쪽 단부(5a)의 결합면(7)에 대향하고 또한 단면(12a)이 규제면(6)에 접촉하는 제 1 결합 돌출편(12)을 갖는 제 1 결합 부재(13)가 설치되고, 지지부(11)의 타측에, 중간부가 다른 쪽 단부(5b)의 결합면(7)에 대향하고 또한 양측부의 단면(14a)이 단부(5b)의 양측 위치에서 본체부(2)의 외주부에 접촉하는 제 2 결합 돌출편(14)을 갖는 제 2 결합 부재(15)가 설치되어 있다. 이들 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)는, 실선으로 나타낸 바와 같이 단부(5a, 5b)에 대하여 결합한 위치와, 가상선으로 나타낸 바와 같이 단부(5a, 5b)로부터 퇴피한 위치 사이에서 이동가능하게 구성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 툴(1)의 본체부(2) 양측에 단면 L 자형의 단부(5a, 5b)를 설치하며, 본체부(2)로부터 돌출되는 부분을 설치하고 있지 않으므로, 헤드가 툴(1)을 장착한 상태에서 임의의 방향으로 회전하는 경우에도 헤드 주위에 큰 간섭 회피 공간을 확보할 필요가 없으며, 배치 구성의 컴팩트화를 도모할 수 있는 동시에, 툴 교환장치(10) 자체의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 도 2A에 도시한 바와 같이, 툴(1)의 위치결정이, 제 1 결합 돌출편(12)의 단면(12a)과 단부(5a)의 규제면(6)의 결합점 A와, 제 2 결합 돌출편(14)의 양측부의 단면(14a)과 본체부(2)의 단부(5b)의 양측의 외주부의 한쌍의 결합점 B, C의 합계 3점의 결합점 A, B, C로 이루어지므로, 고정밀도로 툴(1)의 위치결정을 할 수 있다.

또한, 헤드(H)(도 4 참조)에 대한 툴(1)의 교환 시에는, 교환할 툴(1)이 장착된 헤드(H)를, 지지부(11)의 비어 있는 부분의 바로 위로 위치결정하고, 그 부분의 제 1 및 제 2 결합 부재(13, 15)를 퇴피 위치로 이동시킨 후 헤드(H)를 하강시켜서, 툴(1)의 작용부(4)를 수용 오목부(16) 내에 수용하여 본체부(2)를 지지부(11)의 상면 상에 재치하고, 그 후 제 1 및 제 2 결합 부재(13, 15)를 결합 위치로 이동시키고, 이어서 헤드(H)를 상승시킴으로써 헤드(H)로부터 툴(1)을 제거할 수 있으며, 다음에, 장착할 툴(1)의 바로 위에 헤드를 위치결정하여 하강함으로써, 헤드(H)에 파지부(3)를 파지시키고, 제 1 및 제 2 결합 부재(13, 15)를 퇴피 위치로 이동시킨 후, 헤드(H)를 상승시킴으로써 툴 교환이 종료한다. 이 툴 교환 시에, 상기한 바와 같이 툴(1)이 높은 정밀도로 위치결정이 되어 있으므로, 헤드(H)를 툴(1)의 바로 위에 위치결정한 후 바로 하강시켜서 툴(1)의 교환동작을 행할 수 있으며, 툴 교환을 짧은 택트 타임으로 할 수 있다.

다음에, 도 3 ~ 도 7을 참조하여, 2개의 툴(1)을 지지할 수 있도록 구성한 툴 교환장치(10)의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다. 또한, 실제의 전자부품 실장장치의 툴 교환부에서는, 이 툴 교환장치(10)가 복수 병렬로 설치되어, 다수의 툴(1)과 교환가능하게 구성된다.

도 3 ~ 도 7에서, 지지부(11)는, 평면에서 봐서 직사각형으로, 단면이 대략 T 자형의 블록으로 구성되고, 지지 브래킷(bracket)(17) 상에 설치되어 있다. 지지부(11)의 상면에는, 길이방향으로 적당히 간격을 두고 툴(1)의 작용부(4)를 수용하기 위한 2개의 사각형의 수용 오목부(16)가 형성되어, 툴(1)의 본체부(2)를 그 상면 상에 재치하여 지지하도록 구성되어 있다.

제 1 결합 부재(13)는, 지지부(11)에 관통 형성된 결합 구멍(18)에 결합되는 동시에 고정 링(19a, 19b)에 의해 고정된 리니어 베어링(20)에 의해 이동가능하게 지지된 한쌍의 이동축(21a, 21b)의 일단에 고정나사(13a)에 의해 연결되어 고정되고, 제 2 결합 부재(15)도, 동일하게 지지부(11)에 관통 형성된 결합 구멍(18)에 결합되어 고정 링(19a, 19b)에 의해 고정된 리니어 베어링(20)에 의해 이동 가능하게 지지된 한쌍의 이동축(22a, 22b)의 타단에 고정나사(15a)에 의해 연결되어 고정되어 있다. 이들 이동축(이동 가이드라고도 함)(21a, 21b, 22a, 22b)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 지지부(11)의 길이방향의 일측에 21a, 22a가, 타측에 21b, 22b가 이 순서대로 적당히 간격을 두고 배치되어 있다.

그리고, 이동축(21a, 21b)의 타단에 고정한 링(23)과 리니어 베어링(20) 사이에 제 1 압축 스프링(24)이 설치되어, 도 7에 도시한 바와 같이, 제 1 결합 부재(13)를 실선으로 나타내는 결합 위치로 향해 이동하는 힘을 인가하도록 구성되어 있다. 또한, 이동축(22a, 22b)의 일단에 고정한 링(25)과 리니어 베어링(20) 사이에 제 2 압축 스프링(26)이 설치되어, 도 5에 도시한 바와 같이, 제 2 결합 부재(15)를 실선으로 나타내는 결합 위치로 향해 이동하는 힘을 인가하도록 구성되어 있다. 제 1 압축 스프링(24)의 스프링 정수는, 제 2 압축 스프링(26)의 스프링 정수보다 크게 설정되어, 제 1 결합 부재(13)가 기준위치를 규제하고, 제 2 결합 부재(15)가 툴(1)의 본체부(2)를 기준 위치로 향해 규제하도록 구성되어 있다.

지지부(11) 및 결합 부재(13, 15)의 길이방향의 중앙 위치에서, 도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 결합 부재(13)와 제 2 결합 부재(15)에 각각 결합 롤러(27a, 27b)가 설치되고, 또한 상단에 이들 결합 롤러(27a, 27b)에 결합될 수 있는 원추형의 쐐기(cuneus)부(29)가 형성된 조작축(28a, 28b)이 설치되고, 이들 조작축(28a, 28b)을 상방으로 이동시키면, 쐐기부(29)에 의해 결합 롤러(27a, 27b)가 눌러져서, 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)가 제 1, 제 2 압축 스프링(24, 26)의 가압력에 대항하여 퇴피 위치로 이동하도록 구성되어 있다. 조작축(28a, 28b)은, 지지 브래킷(17)을 관통하는 동시에 그 관통부에 배치된 베어링(30)에 의해 상하 이동 가능하게 지지되고, 또한 이동수단(31)(도 4 참조)에 의해 상하 구동 가능하게 구성되어 있다.

이상의 구성에 의하면, 제 1 결합 부재(13)로 툴(1)의 본체부(2)의 위치결정의 기준위치를 설정하고, 제 2 결합 부재(15)로 본체부(2)의 위치 규제를 행하는 동시에, 이동수단(31)으로 상단에 쐐기부(29)를 갖는 조작축(28a, 28b)을 승강 동작시킴으로써, 제 1 결합 부재(13)와 제 2 결합 부재(15)를 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동시킬 수 있으므로, 고정밀도의 위치결정을 확보하면서 간단한 구성으로 결합·결합 해제 동작을 행할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 툴의 본체부 양측에 단면 L 자형의 단부를 설치하는 것만으로, 툴의 본체부로부터 돌출하는 부분을 설치할 필요가 없고, 툴을 장착한 헤드가 임의의 방향으로 회전하는 경우에도 헤드 주위에 큰 간섭 회피 공간을 확보할 필요가 없으므로, 배치 구성의 컴팩트화를 도모하는 데 적합하다. 또한, 툴의 위치 결정이, 제 1 결합 돌출편의 단면과 규제면의 결합점과, 제 2 결합 돌출편의 양측부의 단면과 본체부의 단부 양측의 외주부의 한쌍의 결합점의 합계 3점으로 이루어지므로, 툴의 위치결정 정밀도가 높고, 헤드를 위치결정한 후 즉시 하강하여 교환동작을 행할 수 있으므로, 툴의 교환을 짧은 택트 타임으로 실현하는 데에도 적합하다.

Claims

툴(1)의 본체부(2) 양측에, 직경방향에 대향하고, 또한 서로 평행한 수직의 규제면(6)과 그 하단으로부터 직경방향 외측으로 향하는 수평의 결합면(7)을 갖는 단면 L 자형의 단부(5a, 5b)를 설치하고,

교환용 툴(1)을 재치하여 지지하는 지지부(11)의 일측에, 한쪽 단부(5a)의 결합면(7)에 대향하고 또한 단면(12a)이 규제면(6)에 접촉하는 제 1 결합 돌출편(12)을 갖는 제 1 결합 부재(13)를 설치하며,

상기 지지부(11)의 타측에, 중간부가 다른 쪽 단부(5b)의 결합면(7)에 대향하고 또한 양측부의 단면(14a)이 상기 단부(5b)의 양측 위치에서 본체부(2)의 외주부에 접촉하는 제 2 결합 돌출편(14)을 갖는 제 2 결합 부재(15)를 설치하고,

상기 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)를 상기 단부(5a, 5b)에 대한 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동시키는 이동수단을 설치한 것을 특징으로 하는 툴 교환장치.
제 1 항에 있어서,

상기 이동수단은,

상기 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)를 각각 결합 위치와 퇴피 위치 사이에서 이동가능하게 지지하는 이동 가이드(21a, 21b, 22a, 22b)와,

상기 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)를 각각 결합 위치로 향해 이동하는 힘을 인가하는 가압수단(24, 26)과,

상기 제 1, 제 2 결합 부재(13, 15)에 설치된 결합 롤러(27a, 27b)에 결합될 수 있는 쐐기부재(29)와,

상기 쐐기부재(29)의 이동수단(31)을 구비하고,

상기 제 1 결합 부재(13)의 가압수단(24)의 가압력은 상기 제 2 결합 부재(15)의 가압수단(26)의 가압력보다도 크게 설정한 것을 특징으로 하는 툴 교환장치.
평면형상이 대략 원형인 본체부(2)의 상부에 헤드(H)에 의한 파지부(3)를 설치하고, 하부에 작용부(4)를 설치한 전자부품 실장장치의 툴(1)로서,

상기 본체부(2)의 양측에, 직경방향에 대향하고 또한 서로 평행한 수직의 규제면(6)과 그 하단으로부터 직경방향 외측으로 향하는 수평의 결합면(7)을 갖는 단면 L 자형의 단부(5a, 5b)를 갖는 커팅부(8a, 8b)를 설치한 것을 특징으로 하는 툴.