KR20140077810A

KR20140077810A - 표면 실장기의 부품 유지 헤드

Info

Publication number: KR20140077810A
Application number: KR1020130009456A
Authority: KR
Inventors: 스스무 키타다
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2014-06-24
Also published as: JP6236201B2; JP2014120567A; KR101783989B1

Abstract

표면 실장기의 부품 유지 헤드는, 섀프트의 상부에 제1 탄성체가 장착됨과 동시에, 제1 탄성체의 하단을 지지하는 탄성체 지지 부재와 제1 탄성체의 상단을 유지하는 탄성체 유지 부재가 설치되고, 탄성체 유지 부재는 섀프트에 고정되며, 탄성체 지지 부재는 섀프트 하우징과의 사이에 장착된 제2 탄성체에 의해 아래쪽으로부터 지지되고, 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 헤드 본체로부터 이격된다.

Description

표면 실장기의 부품 유지 헤드{Parts pickup head for chip mounting apparatus}

실시예들은 집적회로칩(integrated circuit chip; IC chip) 등의 부품을 기판 상에 실장하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부품을 유지하는 부품 유지 헤드에 관한 것이다.

표면 실장기는 노즐 등의 부품 유지구를 갖는 부품 유지 헤드을 이용하여 부품 공급부에서 부품을 픽업하고, 픽업한 상태로 부품을 유지하여 기판 상으로 이송한 후 기판 상의 소정 위치에 실장하는 기능을 수행한다.

이러한 부품 유지 헤드로서는, 그 헤드 본체에 복수의 섀프트가 각각 축선 방향에 따른 Z방향(상하 방향)으로 이동 가능하면서 축선 둘레의 T방향으로 회전 가능하게 장착되고, 섀프트의 하단에 노즐 등의 부품 유지구가 장착된 구성을 갖는 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개공보 제2010-157635호). 그리고 섀프트를 축선 방향에 따른 Z방향(상하 방향)으로 이동 가능하면서 축선 둘레의 T방향으로 회전 가능하게 하는 기구로서는, 전형적으로 볼 스플라인 기구가 알려져 있다(예를 들면, 일본 특허공개공보 제2002-370186호). 한편, 본 발명자는 볼 스플라인 기구를 대신하는 기구를 일본 특원출원 제2011-285821호에서 제안하였다.

도 4는 본 발명자가 제안한 일본 특원출원 제2011-285821호의 기구를 구비한 부품 유지 헤드의 주요부를 나타내는 개략 단면도이다. 표면 실장기의 부품 유지 헤드의 헤드 본체(100)에 중공형상의 섀프트 하우징(200)이 장착되고, 섀프트 하우징(200)에 섀프트(300)가 장착되며, 섀프트(300)의 선단에 부품 유지구로서 노즐(400)이 장착되어 있다. 또한 도 4의 부품 유지 헤드는 로터리식으로, 원주형상의 헤드 본체(100)의 외주를 따라 복수의 섀프트가 배치되고, 헤드 본체(100)는 그 축선 둘레의 R방향으로 회전한다.

섀프트(300)는 중공형상의 섀프트 하우징(200)을 관통하고, 섀프트 하우징(200)에 대해 축선 방향에 따른 Z방향(상하 방향)으로 이동 가능하지만, 축선 둘레의 T방향으로는 회전 불가능하도록 설치되어 있다.

섀프트 하우징(200)은 헤드 본체(100)에 대해 상하 방향(Z방향)으로는 이동 불가능하지만, 섀프트(300)의 축선 둘레의 T방향으로는 회전 가능하게 되도록 상하 2개소의 베어링(210)을 개재하여 장착되어 있다. 섀프트 하우징(200)을 섀프트(300)의 축선 둘레의 T방향으로 회전시키기 위해, 섀프트 하우징(200)의 외주에 기어(220)가 설치되어 있다. 이 기어(220)에 도시하지 않은 구동 모터에 연결된 구동 기어를 맞물리게 하여 구동 기어를 회전시킴으로써, 섀프트 하우징(200)은 헤드 본체(100)에 대해 섀프트(300)의 축선 둘레의 T방향으로 회전한다. 이에 의해, 섀프트(300)도 섀프트 하우징(200)과 일체가 되어 축선 둘레의 T방향으로 회전한다.

섀프트 하우징(200)으로부터 위쪽으로 돌출되는 섀프트(300)의 상부 외주를 둘러싸도록 코일 스프링(500)이 배치되어 있다. 코일 스프링(500)의 하단은 헤드 본체(100)에 고정된 스프링 베이스(510)에 지지되고, 코일 스프링(500)의 상단은 스프링 홀더(520)에 유지되어 있다. 스프링 홀더(520)는 베어링(530)을 개재하여 섀프트(300)의 외주를 둘러싸도록 장착되어 있다.

이러한 구성에 의해, 코일 스프링(500)은 섀프트(300)에 이를 위쪽으로 이동시키는 방향의 힘을 작용시킨다. 따라서 섀프트(300)는 항상 그 상한 위치에 탄성 바이어스되어 있다. 섀프트(300)를 하강시킬 때는, 섀프트(300)의 상단에 고정된 섀프트 헤드(310)의 위쪽에 위치하는 가압 부재(600)를 누른다. 이에 의해, 섀프트(300)가 코일 스프링(500)의 탄성력에 저항하여 하강한다.

그런데 도 4의 구성에 있어서, 코일 스프링(500)의 하단은 헤드 본체(100)에 고정된 스프링 베이스(510)에 지지되어 있으므로, 코일 스프링(500)은 섀프트(300)의 축선 둘레의 T방향으로는 회전하지 않는다. 따라서 섀프트(300)의 T방향의 회전을 가능하게 하기 위해, 코일 스프링(500)의 상단을 유지하는 스프링 홀더(520)와 섀프트(300)의 사이에 베어링(530)을 개재시킬 필요가 있고, 그만큼 부품의 개수가 증가하여 비용 상승이 된다.

또한 베어링(530)에는 코일 스프링(500)에 따른 예압(상측 방향을 향하는 힘)이 작용하므로, 섀프트(300)가 T방향으로 회전할 때에 베어링(530)과 섀프트(300)(섀프트 헤드(310))의 사이에 마찰 저항이 생긴다. 이 때문에, 섀프트(300)를 T방향으로 회전시키는 구동 모터의 구동력을 크게 할 필요가 있어 구동 모터가 대형화되어 버린다.

또한 헤드 본체(100)가 R방향으로 회전할 때에는 상기의 마찰 저항에 의해 섀프트(300)가 T방향으로 따라 다니며, 섀프트(300)의 T방향의 위치 정밀도가 저하되는 문제가 생긴다.

또한 상술한 여러 가지 문제는, 본 발명자가 제안한 상기 기구를 구비한 도 4의 부품 유지 헤드에 고유한 문제가 아니라 볼 스플라인 기구를 이용한 부품 유지 헤드에도 생길 수 있는 문제이다.

일본 특허공개공보 제2010-157635호(2010.07.15) 일본 특허공개공보 제2002-370186호(2002.01.16)

실시예들의 목적은 헤드 본체에 대해 섀프트를 상하 방향으로 이동시키는 표면 실장기의 부품 유지 헤드에서, 섀프트를 상측 방향으로 탄성 바이어스하는 예압에 따른 마찰 저항의 영향을 최소화하는 데 있다.

일 실시예에 관한 표면 실장기의 부품 유지 헤드는, 헤드 본체에 섀프트 하우징이 상하 이동 불가능하면서 상하 방향으로 향하는 중심축에 대해 회전 가능하게 장착되고, 섀프트 하우징에 섀프트가 상하 이동 가능하면서 중심축에 대해 회전 불가능하게 장착되며, 섀프트의 하단에 부품을 유지하는 부품 유지구가 장착되는 표면 실장기의 부품 유지 헤드로서, 섀프트의 상부에 제1 탄성체가 장착됨과 동시에, 제1 탄성체의 하단을 지지하는 탄성체 지지 부재와 제1 탄성체의 상단을 유지하는 탄성체 유지 부재가 설치되고, 탄성체 유지 부재는 섀프트에 고정되며, 탄성체 지지 부재는 섀프트 하우징과의 사이에 장착된 제2 탄성체에 의해 아래쪽으로부터 지지되고, 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 헤드 본체로부터 이격된다.

탄성체 지지 부재의 아래쪽에 헤드 본체에 설치된 지지부가 위치할 수 있으며, 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 탄성체 지지 부재와 지지부가 이격될 수 있고, 섀프트를 아래쪽으로 이동시켰을 때에 탄성체 지지 부재와 지지부가 접촉할 수 있다.

섀프트 하우징은 헤드 본체에 설치된 하우징 지지부에 의해 아래쪽으로부터 지지될 수 있다.

제1 탄성체 및 제2 탄성체는 압축 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 표면 실장기의 부품 유지 헤드는, 섀프트를 상측 방향으로 예압하는 제1 탄성체의 상단을 유지하는 탄성체 유지 부재 및 해당 제1 탄성체의 하단을 유지하는 탄성체 지지 부재가 모두 헤드 본체와 분리되어 있고, 제1 탄성체는 섀프트(섀프트 하우징)와 함께 섀프트의 중심축을 중심으로 회전한다. 따라서 제1 탄성체와 섀프트의 사이에 베어링을 설치할 필요가 없어서 부품의 개수를 줄일 수 있다.

또한 제1 탄성체의 하단을 유지하는 탄성체 지지 부재는 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 헤드 본체와 접촉하지 않고 독립되어 있으므로, 이 상태로 섀프트를 섀프트의 중심축을 중심으로 T방향으로 회전시키면 제1 탄성체에 기인하는 마찰 저항은 생기지 않고, 섀프트를 섀프트의 중심축을 중심으로 T방향으로 회전시키는 구동 모터를 소형화할 수 있다.

또한 이 상태로 헤드 본체를 섀프트의 중심축을 중심으로 R방향으로 회전시키는 경우에도 헤드 본체측과 섀프트측의 사이에는 제1 탄성체에 기인하는 마찰 저항은 없으므로, 섀프트가 T방향으로 따라 다니는 일은 없다. 따라서 섀프트의 T방향의 위치 정밀도의 저하를 초래하지 않고 헤드 본체의 R방향 회전과 섀프트의 T방향 회전의 동작을 병행하여 행할 수 있으며 고효율화와 고정밀도화를 양립할 수 있다.

또한 섀프트를 아래쪽으로 이동시켰을 때에 탄성체 지지 부재와 헤드 본체측의 지지부가 접촉하도록 구성하면, 섀프트 하강시의 제1 탄성체의 반력의 일부를 헤드 본체측에서 받을 수 있다. 이에 의해, 섀프트 하우징에 과대한 반력이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 예를 들면 섀프트 하우징을 아래쪽으로부터 지지하는 하우징 지지부의 강성을 작게 하여 간소화할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 주요부를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 부품 유지 헤드의 섀프트와 섀프트 하우징의 조립 부분을 A방향에서 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1의 부품 유지 헤드의 섀프트를 하강시킨 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명자가 이전에 제안한 부품 유지 헤드의 주요부를 나타내는 개략 단면도이다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 표면 실장기의 부품 유지 헤드의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 설명 중에 사용되는 '및/또는'의 표현은 관련 요소들의 하나 또는 요소들의 조합을 의미한다.

도 1은 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 주요부를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 도 1의 부품 유지 헤드의 섀프트와 섀프트 하우징의 조립 부분을 A방향에서 도시한 개략도이며, 도 3은 도 1의 부품 유지 헤드의 섀프트를 하강시킨 상태를 나타내고, 도 4는 본 발명자가 이전에 제안한 부품 유지 헤드의 주요부를 나타내는 개략 단면도이다.

표면 실장기의 부품 유지 헤드의 헤드 본체(10)에 중공형상의 섀프트 하우징(20)이 장착되고, 섀프트 하우징(20)에 섀프트(30)가 장착되며, 섀프트(30)의 선단에 부품 유지구로서 노즐(40)이 장착되어 있다. 또한 도 1의 부품 유지 헤드는 로터리식이며, 원주형상의 헤드 본체(10)의 외주를 따라 복수의 섀프트가 배치되고 헤드 본체(10)는 중심축에 대해 R방향으로 회전한다.

섀프트(30)는 중공형상의 섀프트 하우징(20)을 관통하고, 섀프트 하우징(20)에 대해 섀프트(30)의 중심축의 연장 방향인 Z방향(상하 방향)으로 이동 가능하지만, 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 T방향으로는 회전 불가능하게 장착되어 있다. 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 섀프트(30)에는 한 쌍의 베어링(31)이 고정되고, 이 한 쌍의 베어링(31)은 섀프트 하우징(20)의 상부에 설치한 한 쌍의 가이드 홈(23)에 삽입된다. 이에 의해, 섀프트(30)는 가이드 홈(23)의 범위 내에서 섀프트 하우징(20)에 대해 상하 방향(Z방향)으로 이동 가능하다.

한편, 섀프트(30)는 섀프트 하우징(20)에 대해 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 회전할 수 없다. 즉, 섀프트(30)는 섀프트 하우징(20)이 섀프트 하우징(20)의 중심축에 대해 회전하였을 때에, 섀프트 하우징(20)과 일체가 되어 섀프트 하우징(20)의 중심축에 대해 회전한다.

섀프트 하우징(20)은 헤드 본체(10)에 대해 상하 방향(Z방향)으로는 이동 불가능하지만, 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 T방향으로 회전 가능하도록 상하 2개의 베어링(21)을 개재하여 섀프트(30)와 결합된다. 또한 섀프트 하우징(20)의 하단은 헤드 본체(10)에 설치된 하우징 지지부(11)에 의해 지지된다.

섀프트 하우징(20)을 섀프트(30)의 중심축에 대해 T방향으로 회전시키기 위해, 섀프트 하우징(20)의 외주에 기어(22)가 설치되어 있다. 이 기어(22)에 도시하지 않은 구동 모터에 연결된 구동 기어를 맞물리게 하여 구동 기어를 회전시킴으로써, 섀프트 하우징(20)은 헤드 본체(10)에 대해 섀프트(30)의 중심축을 기준으로 T방향으로 회전한다. 이에 의해, 섀프트(30)도 섀프트 하우징(20)과 일체가 되어 섀프트(30)의 중심축을 기준으로 T방향으로 회전한다.

섀프트 하우징(20)으로부터 위쪽으로 돌출되는 섀프트(300)의 상부 외주를 둘러싸도록 압축 코일 스프링으로 이루어지는 제1 탄성체(50)가 배치되어 있다. 제1 탄성체(50)의 하단은 탄성체 지지 부재(51)에 지지되고, 제1 탄성체(50)의 상단은 탄성체 유지 부재(52)에 유지되어 있다. 탄성체 지지 부재(51)는, 섀프트 하우징(20)의 상면과의 사이에 장착된 압축 코일 스프링으로 이루어지는 제2 탄성체(53)에 의해 아래쪽으로부터 지지되어 있다. 한편, 탄성체 유지 부재(52)는 섀프트(30)에 고정되어 있다.

이러한 구성에 의해, 제1 탄성체(50) 및 제2 탄성체(53)는 섀프트(30)에 이를 위쪽으로 이동시키는 방향의 힘을 작용시킨다. 따라서 섀프트(30)는 항상 그 상한의 위치를 향해 탄성 바이어스되어 있다. 섀프트(30)를 하강시킬 때는 섀프트(30)의 상단에 고정된 섀프트 헤드(32)의 위쪽에 위치하는 가압 부재(60)를 누른다. 이에 의해, 섀프트(30)가 제1 탄성체(50) 및 제2 탄성체(53)의 탄성력에 저항하여 하강한다(도 3).

여기서, 도 1에 도시된 바와 같이 섀프트(30)를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서 제1 탄성체(50)의 하단을 지지하는 탄성체 지지 부재(51)는 제1 탄성체(50) 및 제2 탄성체(53)의 탄성력(스프링 상수)이나 자연 길이 등을 조정함으로써 헤드 본체(10)측의 지지부(12)와 이격되도록 배치되어 있다. 또한 이 상태에서는 제1 탄성체(50)에 따른 반력과 제2 탄성체(53)에 따른 반력은 균형을 이룬다.

이와 같이, 섀프트(30)를 상측 방향으로 예압하는 제1 탄성체(50)의 상단을 유지하는 탄성체 유지 부재(52) 및 해당 제1 탄성체(50)의 하단을 유지하는 탄성체 지지 부재(51)는 모두 헤드 본체(10)와 분리되어 있고, 제1 탄성체(50)는 섀프트(30)(섀프트 하우징(20))와 함께 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 회전한다. 따라서 제1 탄성체(50)와 섀프트(30)의 사이에 베어링을 개재시킬 필요가 없어서 부품의 개수를 줄일 수 있다.

또한 제1 탄성체(50)의 하단을 유지하는 탄성체 지지 부재(51)는, 도 1에 도시된 바와 같이 섀프트(30)를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 헤드 본체(10)와 접촉하지 않고 독립되어 있으므로, 이 상태로 섀프트(30)(섀프트 하우징(20))를 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 T방향으로 회전시키면 제1 탄성체(50)에 기인하는 마찰 저항은 생기지 않고, 섀프트(30)(섀프트 하우징(20))를 섀프트(30)의 중심축을 중심으로 T방향으로 회전시키는 구동 모터를 소형화할 수 있다. 또한 이 상태로 헤드 본체(10)를 중심축에 대해 R방향으로 회전시켰다고 해도, 헤드 본체(10)측과 섀프트(30)의 사이에는 제1 탄성체(50)에 기인하는 마찰 저항은 없으므로, 섀프트(30)가 T방향으로 따라 다니는 일은 없다. 따라서 섀프트(30)의 T방향의 위치 정밀도의 저하를 초래하지 않고 헤드 본체(10)의 R방향 회전과 섀프트(30)의 T방향 회전의 동작을 병행하여 행할 수 있으며 고효율화와 고정밀도화를 양립할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 가압 부재(60)를 눌러 섀프트(30)를 아래쪽으로 이동시킨 상태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이 탄성체 지지 부재(51)는 헤드 본체(10)측의 지지부(12)와 접촉한다. 이에 의해, 섀프트(30) 하강시의 제1 탄성체(50)의 반력의 일부를 헤드 본체(10)측의 지지부(12)에서 받을 수 있으므로, 섀프트 하우징(20)에 과대한 반력이 작용하는 것을 방지할 수 있고, 섀프트 하우징(20)을 아래쪽으로부터 지지하는 하우징 지지부(11)의 강성을 작게 하여 간소화할 수 있다. 예를 들면, 도 3의 상태로 제1 탄성체(50)의 반력이 10N이고 제2 탄성체(53)의 반력이 4N으로 탄성체 지지 부재(51)가 헤드 본체(10)측의 지지부(12)와 접촉하는 경우, 지지부(12)에서 6N의 반력을 받으므로, 하우징 지지부(11)에서는 4N만의 반력을 받으면 된다.

또한 이상의 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 섀프트 하우징(20)의 가이드 홈(23)에 섀프트(30)의 베어링(31)을 끼워 넣음으로써, 섀프트 하우징(30)에 대해 섀프트(30)를 상하 이동 가능하면서 섀프트(30)의 중심축에 대해서는 회전 불가능하게 장착하였지만, 섀프트 하우징에 대해 섀프트를 상하 이동 가능하면서 상하 방향의 축선 둘레에 회전 불가능하게 장착할 수 있는 기구이면 도 2의 기구에는 한정되지 않고, 예를 들면 볼 스플라인 기구를 사용할 수도 있다. 이 경우, 스플라인 너트가 본 발명에서 말하는 섀프트 하우징, 스플라인 섀프트가 본 발명에서 말하는 섀프트에 대응하게 된다.

상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 헤드 본체 31: 베어링
11: 하우징 지지부 32: 섀프트 헤드
12: 지지부 40: 노즐
20: 섀프트 하우징 50: 제1 탄성체
21: 베어링 51: 탄성체 지지 부재
22: 기어 52: 탄성체 유지 부재
23: 가이드 홈 53: 제2 탄성체
30: 섀프트 60: 가압 부재

Claims

헤드 본체에 섀프트 하우징이 상하 이동 불가능하면서 상하 방향으로 향하는 중심축에 대해 회전 가능하게 장착되고, 상기 섀프트 하우징에 섀프트가 상하 이동 가능하면서 상기 중심축에 대해 회전 불가능하게 장착되며, 상기 섀프트의 하단에 부품을 유지하는 부품 유지구가 장착되는 표면 실장기의 부품 유지 헤드로서,
상기 섀프트의 상부에 제1 탄성체가 장착됨과 동시에, 상기 제1 탄성체의 하단을 지지하는 탄성체 지지 부재와 상기 제1 탄성체의 상단을 유지하는 탄성체 유지 부재가 설치되고,
상기 탄성체 유지 부재는 상기 섀프트에 고정되며,
상기 탄성체 지지 부재는 상기 섀프트 하우징과의 사이에 장착된 제2 탄성체에 의해 아래쪽으로부터 지지되고, 상기 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 상기 헤드 본체로부터 이격되는, 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항에 있어서,
상기 탄성체 지지 부재의 아래쪽에 상기 헤드 본체에 설치된 지지부가 위치하고, 상기 섀프트를 아래쪽으로 이동시키는 가압력이 작용하지 않은 상태에서는 상기 탄성체 지지 부재와 상기 지지부가 이격되며, 상기 섀프트를 아래쪽으로 이동시켰을 때에 상기 탄성체 지지 부재와 상기 지지부가 접촉하는, 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 섀프트 하우징이 상기 헤드 본체에 설치된 하우징 지지부에 의해 아래쪽으로부터 지지되어 있는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제3항에 있어서,
상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체가 압축 코일 스프링으로 이루어지는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.