KR20060069423A - 부품 배치 장치, 노즐 교환 장치, 및 노즐의 교환 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 덕트(10)를 갖는 노즐(3) 뿐만 아니라 홀더(2)를 갖는 부품 배치 장치(1)에 관한 것이며, 상기 노즐(3)은 상기 홀더(2)에 연결된다. 상기 노즐(3)은 상기 홀더(2)에 분리가능하게 연결된다. 더욱이, 상기 홀더(2)는 상기 덕트(10)에 연결되는 통로(5)를 갖는다. 상기 홀더(2)에 부착가능하게 연결된 상기 노즐(3)은 노즐 교환 장치에 의해 교환가능하다.

부품 배치 장치, 노즐 교환 장치, 홀더, 노즐, 덕트, 통로

Description

부품 배치 장치, 노즐 교환 장치, 및 노즐의 교환 방법{Component placement device, nozzle exchange device as well as method for the exchange of nozzles}

본 발명은 홀더와 이 홀더에 연결되고 덕트가 제공되는 노즐을 갖는 부품 배치 장치에 관한 것이다.

본 발명은 부가적으로 노즐 교환 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 노즐의 교환 방법에 관한 것이다.

부품 배치에 대한 미국특허 US-A-5,831,504호에 공지된 유사한 조립체에서, 축방향을 따라 연장하는 노즐은 홀더내에 미끄럼방식으로 배치된다. 노즐을 통해 연장하는 덕트에서, 부품이 노즐에 의해 파지되고 기판에 배치됨으로써 진공이 생성된다. 축방향에 평행하게 배향된 비교적 큰 힘이 노즐에 가해지면, 노즐은 부품에 가해진 최대 힘이 제한되도록 홀더내로 미끄러진다.

축방향을 가로질러 방사방향으로 원하지 않는 힘이 노즐에 가해지면, 노즐은 변형되거나 또는 끊어질 것이다. 그러한 공지된 조립체의 부가의 단점은 노즐이 교환될 수 없다는 것이다. 또한, 서로에 대해 이동할 수 있는 노즐과 홀더 사이에서는, 원하지 않는 마모와 손상이 있을 수 있다.

본 발명의 목적은 노즐이 간단한 방식으로 홀더로부터 분리될 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 노즐이 덕트에 동축방향으로(coaxially) 연장하는 통로를 갖는 홀더에 분리가능하게 연결된다는 점에서 본 발명에 따른 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 장치는 다른 크기의 부품들이 다양한 노즐들에 의해 기판에 배치될 수 있도록 다양한 노즐들이 홀더에 분리가능하게 부착될 수 있는 점에서 유리하다. 부품을 파지하기 위해 필요한 진공은 홀더내의 통로와 노즐내의 연결 덕트를 통해 생성될 수 있다. 또한, 노즐이 충돌하는 경우에, 힘이 축방향을 가로질러 방사방향으로 노즐에 가해질 때에, 노즐은 홀더에 대한 최소한의 손상을 회피하도록 홀더로부터 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 실시예는 방사방향으로 노즐에 가해지는 예정된 힘이 초과될 때에, 작동중에 노즐이 덕트의 축방향에 대해 방사방향으로 홀더로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 한다.

그러한 실시예는 장치가 그 주변의 물체와 우연히 충돌하면, 노즐이 방사방향으로 작용하고 충돌에 의한 힘의 결과로서 홀더로부터 분리되는 점에서 양호하다. 따라서, 그러한 충돌의 경우에 전체 장치가 손상되는 것이 아니라, 비교적 값이 싼 노즐만이 장치로부터 분리된다. 더욱이, 장치의 계속적인 사용이 보장되도록 손상된 노즐은 가급적 빨리 교체될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 노즐이 적어도 하나의 자석에 의해 홀더에 분리가능하게 부착될 수 있는 것을 특징으로 한다.

홀더와 노즐은 자석에 의해 간단한 방식으로 서로 연결된다. 더욱이, 자기력은 홀더로부터 노즐을 분리하는데 필요한 힘이 공지되도록 예정될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 홀더와 노즐이 서로 정렬될 수 있는 것을 특징으로 한다.

이들을 정렬함으로써, 노즐의 덕트와 홀더의 통로는 덕트와 통로내에 적절한 진공이 생성될 수 있도록 정확하게 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 실시예는 홀더와 이 홀더 및 노즐내의 세 개의 방사상으로 연장하는 홈들(grooves)이 홀더와 노즐내의 대향 홈들 사이에 배치되는 구(sphere)를 가지고 떨어져서 배치된다는 것을 특징으로 한다.

상기 구에 의해 협력하는 홈들의 결과로, 홀더와 노즐은 비교적 간단하고 빠른 방식으로 서로 정렬될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 홀더와 노즐에서 세 개의 홈들은 120° 떨어져 있다는 것을 특징으로 한다.

홈들이 그렇게 떨어져 있는 결과로, 홀더와 노즐은 다수의 방식으로 함께 결합하고, 따라서 간단한 방식으로 서로 정렬될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 덕트 및/또는 통로가 필터를 가진다는 것을 특징으로 한다.

그러한 실시예는 덕트와 통로내의 진공의 결과로 흡입된 공기가 덕트, 통로, 및 통로에 연결된 진공 펌프가 손상되거나 막히지 않도록 여과된다는 점에서 유리하다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 노즐이 식별 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그러한 실시예의 장점은 다양한 노즐들이 간단히 인식될 수 있다는 것이다. 식별 수단은 예를 들면, 바코드, 도트(dot) 코드, 또는 CCD 카메라 또는 레이저에 의해 인식될 수 있는 영숫자 코드(alphanumeric code) 코드일 수 있다. 영숫자 코드는 노즐이 처음으로 결합될 때에 이용할 수 있는 도움 없이도 사람이 읽을 수 있다는 점에서 유리하다.

예정된 지점에 독특한 섹션을 갖는 각각의 노즐을 제공하는 것이 대안적으로 가능하고, 섹션은 카메라 또는 레이저에 의해 용이하게 결정되고 검증될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예는 노즐이 원주 벽에 홈을 가지는 것을 특징으로 한다.

홀더로부터 분리되는 노즐을 위해, 노즐은 홈들에 의해 집어올려진다.

본 발명에 따른 노즐 교환 장치는 노즐 교환 장치에서 홀더에 분리가능하게 연결된 노즐이 교환될 수 있다는 것을 특징으로 한다.

그러한 노즐 교환 장치는 노즐들을 분리, 저장, 및 그 안에 결합하는 것이 비교적 간단하다는 점에서 유리하다.

본 발명에 따른 방법은 홀더와 분리가능한 노즐을 포함하는 장치가 노즐 교환 장치로 이동되고, 상기 노즐은 홀더로부터 분리되며, 그 후 홀더는 다른 노즐과 결합되는 것을 특징으로 한다.

그러한 방법의 장점은 상기 홀더가 특정 노즐로부터 분리되고, 노즐 교환 장치에 의해 신규 노즐에 비교적 간단한 방식으로 결합될 수 있다는 것이다.

본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는 노즐 교환 장치에서 상기 장치는 넓은 캐비티내에서 축방향으로 이동되고, 그 후 노즐은 축방향 변위를 가로지르는 변위에 의해 넓은 캐비티에 연결하는 좁은 캐비티로 이동되며, 좁은 캐비티에서 노즐은 조여지고, 그 후 노즐은 축방향 변위에 의해 홀더로부터 분리되며, 상기 홀더는 다른 노즐로 이동된다.

그러한 실시예의 장점은 비교적 간단한 자물쇠형(lock-like) 구조(넓은 캐비티와 넓은 캐비티에 연결하는 좁게 감싸는 캐비티)를 가지고 상기 노즐들이 홀더로부터 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 실시예는 노즐상에 위치된 식별 수단이 카메라 또는 레이저에 의해 스캔되고, 그 후 노즐은 식별 수단으로부터 인식되는 것을 특징으로 한다.

그러한 실시예의 장점은 레이저에 의해 식별 수단을 판독함으로써, 식별 수단이 올바른 노즐이 홀더에 부착되었는지를 확인할 수 있도록 노즐의 식별과 검증 목적들 양자를 위해 사용될 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 개념들은 하기 실시예들로부터 명백해지고, 하기 설명된 실시예들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배치 장치의 실시예를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 따른 배치 장치의 다른 노즐들을 개략적으로 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 노즐 교환 장치를 도시한 평면도.

도 4는 도 3에서 라인 I-I를 따라 도시된 노즐 교환 장치의 개략적인 단면도.

도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 배치 장치의 다른 실시예 각각을 도시한 단면도, 저면도, 사시도, 및 정면도.

도면에서 동일한 참조 번호들은 대응하는 부품들을 지시하는데 사용된다.

도 1은 본 발명에 따른 장치(1)를 도시하고, 상기 장치는 예를 들면, SMDs, 볼 그리드 어레이(Ball Grid Arrays; BGAs), CSPs, SOTs, SOPs, SOICs, PLCCs, QFPs 등과 같은 부품들을 배치하는데 적합하다. 상기 장치(1)는 홀더(2)와 노즐(3)을 포함한다. 홀더(2)는 홀더(2)의 축선(4)을 따라 연장하는 통로(5)를 가지며, 상기 통로는 노즐(3)로부터 떨어져서 면하는 측면에 진공 펌프 또는 다른 진공 기구(도시 생략)와 연결된다. 노즐(3)에 면하는 홀더(2)의 측면은 두 개의 자석들(6, 7) 또는 단일 환형(annular) 자석을 포함한다. 더욱이, 홀더(2)의 이러한 측면은 홀더(2)의 원주 둘레에 120°만큼 떨어져서 배열된 세 개의 홈들(grooves)(8)을 갖는다.

노즐(3)은 노즐(3)의 축선(9)을 따라 연장하는 덕트(10)를 포함하며, 이 덕트는 먼지 입자들을 수용할 수 있는 필터(11)를 포함한다. 홀더(2)에 면하는 노즐(3)의 측면은 철과 같은 자기 특성을 가진 재료로 만들어진다. 이러한 측면은 노 즐(3)의 원주 둘레에 120°만큼 떨어져서 배열된 세 개의 홈들(12)을 갖는다.

노즐(3)은 홀더(2)에 분리가능하게 연결될 수 있다. 노즐(3)과 홀더(2)는 자석들(6, 7)에 의해 서로 결합되고, 서로 대향하는 홈들(8, 12)에 의해 서로 정렬되며, 구(spheres)(13)가 이들 홈에 배치된다. 그 후에 홀더(2)의 통로(5)의 축선(4)은 덕트(10)와 통로(5)가 결합 후 통합체를 형성하도록 노즐(3)의 덕트(10)의 축선(9)에 대응한다. 구(13)에 의해 노즐(3)은 올바른 위치(덕트(10)의 축선(9)이 통로(5)의 축선(4)에 대응하는 위치)에서 홀더(2)에 간단히 정렬될 수 있다. 홀더(2)와 노즐(3)은 노즐(3)의 금속 접촉면상에서 작용하는 자석들(6, 7)의 자기력에 의해 함께 유지된다. 덕트(10)의 단부(14)에서 부품을 파지하기 위한 진공은 진공 펌프 또는 다른 진공 시스템에 의해 덕트(10)와 통로(5)내에 생성될 수 있다.

도 2a 내지 도 2b는 다른 종류의 부품들이 최적의 방식으로 파지될 수 있도록 각각 다른 단부(14)를 갖는 노즐들(3', 3")의 두 개의 다른 실시예의 개략적인 단면도를 도시한다. 이들 노즐(3', 3")은 홀더(2)에 분리가능하게 부착될 수 있다. 각각의 노즐(3', 3")은 원주를 따라 연장하는 적어도 하나의 홈(20)을 포함하고, 이들 홈의 기능은 도 3 및 도 4를 참조하면 명백해질 것이다.

덕트(10)의 단부(14)의 표면은 그 중에서도 특히 부품의 질량과 같은 치수들과, 기판 등에 부품을 배치하기 위해 이용가능한 공간에 따라 결정된다. 도 2a에 도시된 노즐(3')은 부품이 더 안정한 방식으로 단부(14)에 부착되도록 표면이 더 크기 때문에, 도 2b에 도시된 노즐(3")보다 큰 부품들을 파지하는데 더욱 적합하다. 노즐(3")은 비교적 작은 부품들을 파지하는데 더욱 적합하다.

도 3은 노즐 교환 장치(30)의 평면도를 도시한다. 노즐 교환 장치(30)는 8개의 교환 요소들(31)을 포함한다. 각각의 교환 요소(31)는 큰 직경의 개구(32)와 더 작은 직경의 연결 개구(33)로 구성되는 슬롯식(slotted) 개구를 갖는다. 각각의 교환 요소(31)는 스프링의 일 단부가 챔버(35)내에 배치되고, 다른 단부가 두 개의 개구들(32, 33) 사이에 위치되는 스프링(34)을 갖는다.

도 4는 교환 요소(31)내에 위치된 노즐(3)의 개략적인 단면도를 도시한다.

노즐 교환 장치(30)의 작동은 이제부터 간략히 설명될 것이다. 노즐(3)을 갖는 홀더(2)는 배치 수단(도시 생략)에 의해 노즐 교환 장치(30)내의 교환 요소(31)위로 이동되고, 그 후 장치(1)는 노즐이 교환 요소(31) 내부에 배치되고 노즐(3)의 홈(20)이 에지(40)와 동일한 높이에 있을 때까지, 개구(32)내의 화살표 P1로 지시된 방향으로 이동된다. 따라서, 장치(1)는 스프링(34)이 탄성력에 반하여 측면으로 가압되는 동안, 가장 작은 직경을 갖는 교환 요소(31)의 개구(33)까지 화살표 P2로 지시된 수평방향으로 이동된다.

수평 배치 후에, 노즐(3)은 반동(rebounded) 스프링(34) 뿐만 아니라, 가장 작은 직경을 갖는 개구(33)의 에지(40)에 의해 둘러싸인다. 스프링(34)은 노즐(3)이 스프링(34)과 교환 요소(31)의 에지(40) 사이에서 단단히 조여지도록 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(3)의 벽(41)에 힘을 가한다.

그리고 나면 노즐(3)에 연결된 홀더(2)는 노즐(3)이 홀더(2)로부터 분리되도록 예를 들면, 홀더(2)의 두 개의 자석들과 노즐(3)의 금속 표면 사이의 연결력(connecting force)을 초과하는 동안에, 화살표 P1의 반대방향인 수직방향으로 상 승한다.

그리고 나면 홀더(2)는 노즐 교환 장치(30)에 배치된 다른 노즐(3) 위로 이동되고, 그 후 홀더(2)는 예를 들면, 자석들(6, 7)에 의해 다른 노즐(3)에 분리가능하게 결합된다. 그리고 나면 장치(1)는 스프링(34)의 장력이 초과하는 동안, 화살표 P2의 반대방향으로 가장 큰 직경을 갖는 개구(32)까지 이동된다. 장치(1)가 가장 큰 직경을 갖는 개구(32)에 오자마자, 배치 장치(1)는 수직방향으로 상승한다.

도 5a 내지 도 5d는 도 1에 도시된 장치(1)에 대부분 대응하는 본 발명에 따른 장치(51)의 다른 실시예를 도시한다. 장치(51)는 홀더(52)와 이에 분리가능하게 결합된 노즐(53)을 포함한다. 홀더(52)는 홀더(2)의 축선(4)을 따라 연장하는 통로(5)를 포함하고, 상기 통로는 노즐(53)로부터 떨어져서 면하는 측면에 진공 시스템과 연결된다. 홀더(52)와 노즐(53)은 환형 자석(6)에 의해 서로 분리가능하게 결합된다. 노즐(53)은 노즐(53)의 축선(9)을 따라 연장하는 덕트(10)를 포함하고, 상기 덕트는 덕트(10)내에 생성된 진공에 의해 부품들을 파지하기 위한 단부(14)에 적합하다. 단부(14)로부터 떨어져서 면하는 측면상에서, 덕트(10)는 홀더(52)로부터 연장하는 돌출부(protrusion)(55)가 있는 깔때기형(funneled) 단부(54)를 갖는다. 돌출부(55) 뿐만 아니라 홀더(52)는 덕트(10)와 연결되는 통로(5)를 갖는다. 노즐(53)에 면하는 측면상의 돌출부(55)는 서브인볼루트(subinvolute) 형상을 적합하게 갖는 베벨식(beveled) 측면(56)을 갖는다. 비교적 큰 힘이 축선(9)에 대해 방사방향으로 노즐(53)에 가해지면, 노즐(53)은 홀더(52)에 대해 경사질 것이며, 베벨식 에지들(56)로 인해 노즐은 손상 없이 홀더(52)로부터 떨어질 것이다. 노즐(53)이 홀더(52)에 부착될 때에, 깔때기형 단부(54)와 함께 돌출부(55)는 노즐(53)과 홀더(52)를 서로에 대해 집중시키는 역할을 한다.

노즐(53)은 원주를 따라 연장하는 홈(20)을 가지며, 상기 홈은 이미 상술된 바와 같이, 예를 들면 노즐 교환 장치(30)에서 간단한 방식으로 홀더(52)로부터 노즐(53)을 제거하는데 적합하다. 홈(20)이 홀더(52)에 비교적 근접해 있으므로, 홀더(52)와 노즐(53)이 화살표 P1로 지시된 방향으로 노즐 교환 장치(30)에 배치될 때에, 노즐(53)이 홀더(52)로부터 조기에 분리되도록 스프링(34)이 옆으로 밀리면, 어떠한 힘도 노즐(53)에 가해지지 않을 것이다. 자석(6)에 의해 노즐(53)에 가해지는 힘은 노즐(53)이 비교적 작은 직경을 갖는 개구(33)에 있는 순간이 되어야 비로소 홀더(52)와 노즐(53)이 간단한 방식으로 분리되도록, 화살표 P1의 반대 방향으로 홀더(52)를 이동시킴으로써 극복될 수 있다.

통로(5)와 덕트(10)는 동축 방식으로 서로 연결될 뿐만 아니라 각지게 연결될 수 있다는 것을 알 수 있다.

진공에 의해 홀더와 노즐을 분리가능하게 연결하는 것이 대안적으로 가능하다.

Claims (15)

1. 홀더(2)와 덕트(10)를 구비하고 상기 홀더(2)에 연결되는 노즐(3)을 포함하는 부품 배치 장치(1)에 있어서,

   상기 노즐(3)은 상기 홀더(2)에 분리가능하게 연결되며, 상기 홀더(2)는 상기 덕트(10)에 연결되는 통로(5)를 갖는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 일단 상기 노즐(3)의 방사방향으로 예정된 힘이 초과하자마자, 작동중에 상기 노즐(3)은 상기 덕트(10)의 축선에 대해 방사방향으로 상기 홀더(2)로부터 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 노즐(3)은 적어도 하나의 자석(6, 7)에 의해 상기 홀더(2)에 분리가능하게 부착될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 홀더(2)와 상기 노즐(3)은 서로 정렬될 수 있는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 홀더(2)와 상기 노즐(3)은 축방향으로 결합하는 요소들을 가지는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 홀더는 상기 노즐(3)의 상기 덕트(10)내로 연장하는 돌출부(protrusion)(55)와, 상기 돌출부(55)를 통해 연장하는 상기 통로(5)를 가지는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 노즐(3)내의 방사상으로 연장하는 적어도 세 개의 홈들(grooves)(8, 12)은 떨어져 있는 반면에, 구(sphere)(13)는 상기 홀더(2)내의 대향 홈들(8, 12)과 상기 노즐(3) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 홀더 및 상기 노즐내에서 세 개의 홈들은 120°떨어져 있는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덕트(10) 및/또는 상기 통로(5)는 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(3)은 식별 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐(3)은 원주 벽에 제공되는 홈(20)을 갖는 것을 특징으로 하는 부품 배치 장치.
12. 노즐 교환 장치(30)에서, 홀더(2)에 분리가능하게 부착된 노즐(3)은 교환될 수 있는 것을 특징으로 하는 노즐 교환 장치.
13. 노즐들을 교환하기 위한 방법에 있어서,

    홀더(2)와 분리가능한 노즐(3)을 포함하는 장치는 노즐 교환 장치(30)로 운반되고, 상기 노즐 교환 장치(30)에서 상기 노즐(3)은 상기 홀더(2)로부터 분리되며, 그 후 상기 홀더(2)는 다른 노즐(3)에 결합되는 것을 특징으로 하는 노즐 교환 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 노즐 교환 장치(30)에서 상기 장치(1)는 넓은 캐비티내에서 축방향으로 이동되고, 그 후 축방향 변위를 가로질러 이동함으로써 상기 노즐은 상기 넓은 캐비티(32)에 연결하는 좁게 둘러싼 캐비티(33)로 운반되며, 좁은 캐비티(33)에서 상기 노즐이 조여지고, 그 후 상기 노즐은 축방향 변위에 의해 상기 홀더로부터 분리되며, 상기 홀더는 다른 노즐에 수용되는 것을 특징으로 하는 노즐 교환 방법.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 노즐에 배치된 식별 수단은 카메라 또는 레이저에 의해 스캔되고, 그 후에 상기 노즐은 상기 식별 수단 때문에 인식되 는 것을 특징으로 하는 노즐 교환 방법.

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