KR20110065872A - 개선된 호밍 구조를 갖는 전동 피더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 피더에서의 호밍 구조에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 전동 피더에 설치된 구동 모터의 호밍을 효율적으로 수행하기 위한 구조를 갖는 전동 피더에 관한 것이다.

본 발명에서는, 모터와; 상기 모터의 구동력을 전달하기 위한 기어열과; 상기 기어열과 연결된 스프라켓을 포함하고, 상기 모터의 회전각의 제어주기를 이용하여 호밍하는 것을 특징으로 하는 피더가 제시된다.

본 발명에 따르면, 모터에 Z상이나 앱솔루트 엔코더를 설치한 것과 같이 효과적으로 호밍 반복 정도를 제거할 수 있다.

피더, 호밍, SMT

Description

개선된 호밍 구조를 갖는 전동 피더{ Feeder including advanced homing structure }

본 발명은 전동 피더에서의 호밍 구조에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 전동 피더에 설치된 구동 모터의 호밍을 효율적으로 수행하기 위한 구조를 갖는 전동 피더에 관한 것이다.

SMT(Surface Mounting Technology) 실장기에서 헤드부가 부품을 픽업(pick up)할 수 있도록 픽업위치로 부품을 이송하는 장치를 피더(feeder)라고 한다.

전동 모터로 구동하는 피더에서 스텝 모터 또는 Z상이 없거나 앱솔루트(absolute) 엔코더가 장착되지 않는 모터의 경우 파워가 Off된 상태에서 On이 되면 센서를 이용하여 호밍(homing)을 하게 된다.

호밍이란 모터를 구동하여 정밀기기의 위치를 제어함에 있어서 모터의 현재의 위치를 확인하여 설정된 모터의 기준 위치로 이동하기 위한 것을 말한다.

이때, 호밍했을 때의 모터의 설정된 기준 위치의 반복 정도(호밍 반복 정도)는 픽업위치의 전후진 방향의 반복 정도(Y방향 반복 정도)에 영향을 미치게 된다.

이러한 피더의 픽업 위치의 반복 정도는 이송부품이 점점 작아지는 추세로 인하여 장비의 MTBF(Meantime between failure:평균무고장시간)와 부품버림율에 직접적인 영향을 미치므로 피더의 주요 기능에 해당한다.

또한, 장비의 가동 효율을 높이기 위하여 여러 노즐로 다수의 부품을 동시에 픽업하는 경우가 많은데 이때 피더별 Y방향의 반복 정도가 중요하다.

이러한 Y방향의 반복 정도는 픽업위치의 중심값과 범위로 구성된다.

최근에는 장비의 소형화와 피더 슬롯의 장착수의 증대 요구에 따라 피더의 피더 폭이 점점 더 줄어들고 있기 때문에 모터에 Z상의 설치가 공간적으로 부족하고 또한 제조 원가 경쟁에 의하여 앱솔루트 엔코더를 장착하는 것이 어려워졌다.

이러한 현실이 반영되어 구동원을 Z상이 없는 모터를 사용하고 기어열을 이용하여 동력을 전달하는 피더에 있어서 호밍을 위해 설정된 모터의 기준 위치의 반복 정도가 절대 Y방향의 반복 정도에 대한 주요 인자가 되었으며 이를 개선할 수 있는 방안이 모색되기에 이르렀다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 Z상 또는 앱솔루트 엔코더가 설치되지 않은 모터의 호밍을 위한 기준 위치 반복정도를 없애줌으로써 픽업 위치의 전후진 방향의 반복 정도를 줄여주기 위한 호밍 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서, 본 발명에서는,

모터와; 상기 모터의 구동력을 전달하기 위한 기어열과; 상기 기어열과 연결된 스프라켓을 포함하고, 상기 모터의 회전각의 제어주기를 이용하여 호밍하는 것을 특징으로 하는 피더가 제시되고,

한편, 상기 피더는 상기 모터의 회전각의 제어주기의 시작점을 호밍 기준점으로 설정하여 호밍하는 것을 특징으로 하고,

한편, 상기 피더는 호밍에 필요한 모터의 위치각도값을 검출하기 위한 검출수단을 더 포함하고, 상기 검출수단에 의해 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값의 검출범위에 인접한 제어주기의 시작점을 호밍 기준점으로 하여 호밍하는 것을 특징으로 하고,

한편, 상기 검출수단에 의해 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값의 검출 범위가 상기 모터의 하나의 제어주기 각도보다 작게 분포하도록 구성된 것을 특징으로 하고,

한편,상기 피더는, 모터와 스프라켓 사이에 위치한 기어열을 통해 모터의 구동력을 스프라켓으로 전달하고, 하나의 부품을 이송하기 위한 스프라켓의 부품이송각도에 기어열비를 곱한 값이 모터의 제어주기 각도의 정수배가 되는 것을 특징으로 하고,

한편, 상기 검출수단은,

스프라켓이 체결된 회전축에 함께 체결되고, 둘레에 다수의 돌출구가 형성되어 있는 홈센서도그와; 메인 바디에 고정되고, 상기 홈센서도그의 돌출구를 감지하는 홈센서를 포함하고, 상기 홈센서도그의 각 돌출구에 대하여 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값이 상기 검출범위에 분포하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, Z상 또는 앱솔루트 엔코더가 설치되지 않은 모터의 호밍을 위한 기준 위치 반복정도를 없애줌으로써 픽업 위치의 전후진 방향의 반복 정도를 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

일반적으로 모터축단(Input단)이 아닌 아웃풋(Output)단에 홈 센서를 설치할 경우 기어열 누적 공차, 홈 센서의 분해능과 홈센서 기구 공차로 인하여 호밍 반복 정도가 좋은 결과를 보여주지 않는다.

호밍 반복 정도의 개선을 위하여는 이러한 공차를 제거할 수 있는 방법을 찾는 것이 과제이다.

BLDC의 경우 모터 내부의 영구 자석의 극수쌍(Pole pair)에 따라 모터의 1회전시 모터의 영구 자석 극수 쌍 만큼 제어 주기를 발생하며, 제어적으로 Hall소자에 의해 모터가 어느 제어주기에 위치하는지는 알 수 없지만 제어 주기내에서 어느 각도에 위치하는지는 알 수 있다.

예를 들면, 제1 주기내 10도에 위치하는 경우와 제2 주기내 10도에 위치하는 경우 모두 어느 주기에 위치하는지(즉, 제1 주기에 위치하는지, 제2 주기에 위치하는지)는 알 수 없으나, 두 경우 모두 주기 시작점으로부터 10도에 위치하는지는 알 수 있다.

스텝모터의 경우도 마찬가지이다. 풀 스텝(Full step)인 경우 제어의 4상을 1사이클로 동작하고 하프 스텝(half step)인 경우 제어 8상을 1사이클로 동작을 한다.

이때 제어적으로 어느 사이클에 위치하는지는 알 수 없지만 1사이클내의 상의 위치는 알 수 있다.

그런데, 보통 모터에 Z상이나 앱솔루트 엔코더를 설치하는 것은 모터에 설정된 기준 시작 위치를 인식하여 항상 동일한 위치에서 구동을 시작함으로써 호밍의 반복 정도를 제거하여 호밍의 반복 정도가 Y방향의 정도에 영향을 주지 않기 위함이다.

이러한 Z상이나 앱솔루트 엔코더의 설치 없이도 호밍의 반복 정도를 없애기 위하여는 다음과 같은 구성이 필요하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 호밍 반복 정도를 없애기 위한 피더의 구동부 구조이다.

도면에서 알 수 있듯이, 모터(10)와, 모터의 회전력을 전달하기 위한 모터 피니언(20)과, 모터 피니언으로부터 회전력을 전달받는 모터 기어(30)와, 모터 기어와 체결되어 모터 기어의 회전력을 아웃풋 기어에 전달하는 아웃풋 피니언(40)과, 아웃풋 피니언으로부터 회전력을 전달받기 위한 아웃풋 기어(50)와, 아웃풋 기어와 체결되어 아웃풋 기어의 회전에 의해 부품 공급 테이프의 측단부의 구멍에 삽입되어 있는 스프라켓의 치(601)가 회전함으로써 부품을 공급하는 스프라켓(60)을 포함한다.

아웃풋단의 축(90)에는 아웃풋 기어(50)와 스프라켓(60)외에도 홈 센서 도그(70)가 더 체결되고, 상기 홈 센서 도그(70)의 돌출구(701)를 검출하기 위한 홈 센서(80)가 메인 바디에 고정되게 체결되어 있다.

홈센서(80)는 상기 돌출구(701)가 검출영역(801)에 위치하는 것을 검출함으로써 돌출구를 검출하게 된다.

모터 구동시에 모터 피니언, 모터 기어, 아웃풋 피니언, 아웃풋 기어로 구성된 기어열을 통하여 스프라켓으로 동력이 전달되고 스프라켓과 체결된 홈 센서 도그가 회전되어 홈 센서 도그의 돌출구가 홈 센서에 의해 검출됨으로써 해당 돌출구에 대한 모터의 위치가 제어적으로 검출된다.

본 발명에 따라 호밍 반복 정도를 제거하기 위하여는 다음을 만족하여야 한 다.

1. 하나의 부품을 이송하고자 하는 스프라켓의 회전 각도(이하에서는 '부품이송각도'라 한다)에 구동 기어열비를 곱한 값이 모터의 제어주기 각도의 정수배가 되게 한다.

2. 스프라켓(또는 아웃풋단 축)의 1회전시 홈 센서와 홈 센서 도그에 의해 검출된 홈 센서 도그의 돌출구의 개수는 360도를 부품이송각도로 나눈 수와 같게 한다.

3. 파워가 ON된 후 호밍을 위한 모터의 현재 위치를 파악하기 위해 모터가 1회전 범위내에서 회전함에 따라 기어열에 의해 연결된 홈 센서 도그가 회전을 시작한 후 홈센서에 의해 첫번째로 검출되는 돌출구에 대한 모터의 위치 각도 값은 모든 돌출구에 대하여 어떤 범위 내에 있을 것이며, 그 범위가 모터의 하나의 제어 주기 범위보다 작게 분포하게 한다.

즉, 1번 돌출구에 대한 위치 각도값, 2번 돌출구에 대한 위치각도값,..., N번 돌출구(N개의 돌출구로 형성된 홈센서도그의 경우)에 대한 위치각도값의 범위가 하나의 제어 주기 범위보다 작은 각도로 분포하게 한다.

이렇게 설정된 모터 구동 구조에서 스프라켓 1회전시 홈 센서와 홈 센서 도그를 이용한 돌출구의 검출 개수는 스프라켓의 치의 개수와 동일한 것이 일반적이나 홈 센서 도그의 취부 위치 조건에 따라 조절될 수 있다.

또한, 홈센서도그의 각 돌출구 간의 사이각은 모터의 1회전에 의해 회전하는 회전각이 된다.

도 2는 모터의 제어 주기와 홈 센서에 의해 검출되는 모터의 위치 각도값의 검출 범위를 설명하는 도면이다.

도 2는 자석의 극수 쌍이 4개인 BLDC의 경우를 나타내고 있다.

도면에서 알 수 있듯이, 자석의 극수 쌍이 4개이면 제어주기의 수도 4개가 된다. 만약, 자석의 극수 쌍이 8개이면 제어 주기의 수도 8개가 될 것이다.

파워가 ON된 후 모터의 현재 위치를 파악하기 위하여 모터를 구동하여 스프라켓이 회전하였을 경우 홈센서도그의 각 돌출구에 대하여 검출된 모터의 위치 각도값의 검출범위는 도 2의 아래 그림에서와 같이 모터의 하나의 제어 주기보다 작게 분포하게 된다.

이때, 피더의 호밍 방식을 검출된 위치 각도값의 범위에 인접한 시작점(위의 예에서 180도 지점)을 호밍 위치라고 설정하면 스프라켓의 어느 치에 대하여 호밍 동작을 하더라도 호밍 동작을 완료한 지점은 설정된 모터 시작 기준점과 동일하게 되어 호밍의 반복 정도는 0이 되게 된다.

도 3은 본 발명에 따라 호밍 반복 정도가 제거된 경우를 설명하는 도면이다.

(a)는 호밍 반복 정도가 제거되지 않은 일반적인 경우를 나타내는 것이고, (b)는 본 발명에 따라 호밍 반복 정도가 제거된 경우를 나타낸 것으로서, (a)경우에 호밍 반복 정도에 의해 절대 Y방향의 반복 정도가 (b)의 경우보다 심함을 알 수 있다.

(a)의 경우 스프라켓의 어느 치에 대하여도 호밍 동작 완료 지점이 동일하지 않을 경우에 나타나는 제어 곡선의 이동에 따라 그 이동 폭 만큼 호밍 반복 정도가 발생하고 그에 의해 절대 Y 방향의 반복 정도가 (b)의 경우보다 커지게 됨을 알 수 있다.

따라서, 호밍을 위해 각 돌출구에 대하여 검출되는 모터의 위치 각도값의 범위가 모터의 하나의 제어 주기보다 작게 분포하게 하고, 인접한 제어주기의 시작점을 호밍 완료점으로 설정하면 모터에 Z상이나 앱솔루트 엔코더를 설치한 것과 같이 효과적으로 호밍 반복 정도를 제거할 수 있다.

즉, 모터의 제어주기나 제어 사이클을 이용하면 효과적으로 호밍 반복 정도를 제거할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호범위가 위 실시예에 한정되는 것은 아니고, 후술하는 특허청구범위에 기재된 것에 의하여 정하여진다.

본 발명은 SMT 분야에서 부품실장기의 피더에 사용되는 모터의 호밍 반복 정도를 개선하기 위한 것으로서, SMT관련 산업에 유용하게 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동 피더의 구동 구조를 나타내는 도면이다.

도 2는 모터의 제어 주기와 홈 센서에 의해 검출되는 모터의 위치 각도값의 검출 범위를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명에 따라 호밍 반복 정도가 제거된 경우를 설명하는 도면이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

10 : 모터 20 : 모터 피니언

30 : 모터 기어 40 : 아웃풋 피니언

50 : 아웃풋 기어 60 : 스프라켓

70 : 홈센서 도그 80 : 홈센서

Claims (6)

1. 모터와;

   상기 모터의 구동력을 전달하기 위한 기어열과;

   상기 기어열과 연결된 스프라켓을 포함하고,

   상기 모터의 회전각의 제어주기를 이용하여 호밍하는 것을 특징으로 하는 피더.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 피더는 상기 모터의 회전각의 제어주기의 시작점을 호밍 기준점으로 설정하여 호밍하는 것을 특징으로 하는 피더.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 피더는 호밍에 필요한 모터의 위치각도값을 검출하기 위한 검출수단을 더 포함하고,

   상기 검출수단에 의해 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값의 검출범위에 인접한 제어주기의 시작점을 호밍 기준점으로 하여 호밍하는 것을 특징으로 하는 피더.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 검출수단에 의해 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값의 검출 범위가 상기 모터의 하나의 제어주기 각도보다 작게 분포하도록 구성된 것을 특징으로 하는 피더.
5. 청구항 3 또는 4에 있어서,

   상기 피더는,

   모터와 스프라켓 사이에 위치한 기어열을 통해 모터의 구동력을 스프라켓으로 전달하고,

   하나의 부품을 이송하기 위한 스프라켓의 부품이송각도에 기어열비를 곱한 값이 모터의 제어주기 각도의 정수배가 되는 것을 특징으로 하는 피더.
6. 청구항 3 또는 4에 있어서,

   상기 검출수단은,

   스프라켓이 체결된 회전축에 함께 체결되고, 둘레에 다수의 돌출구가 형성되어 있는 홈센서도그와;

   메인 바디에 고정되고, 상기 홈센서도그의 돌출구를 감지하는 홈센서를 포함하고,

   상기 홈센서도그의 각 돌출구에 대하여 검출된 호밍에 필요한 모터의 위치각도값이 상기 검출범위에 분포하는 것을 특징으로 하는 피더.

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