KR20140086923A - 부품 실장 장치 - Google Patents

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KR20140086923A
KR20140086923A KR1020137017029A KR20137017029A KR20140086923A KR 20140086923 A KR20140086923 A KR 20140086923A KR 1020137017029 A KR1020137017029 A KR 1020137017029A KR 20137017029 A KR20137017029 A KR 20137017029A KR 20140086923 A KR20140086923 A KR 20140086923A
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KR1020137017029A
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쇼조 가도타
아키라 야마다
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파나소닉 주식회사
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Abstract

본 발명의 부품 실장 장치에 있어서, 노즐(20a)에 의해 흡착된 부품(4)을 상하 반전시키는 반전 헤드(20)는, 수직 이동 가능한 이동 베이스(21d)에 마련된 평판형의 베이스(31)와, 이 베이스(31)에 마련된 복수의 베어링(32)에 의해 원호형의 외주(41a)가 지지되어 수평면 내에서 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재(33), 그리고 이 노즐 홀더 지지 부재(33)에 의해 수평축(CX) 둘레로 회전 가능하도록 지지되고 측면에 노즐(20a)을 유지한 노즐 홀더(34)를 포함한다.

Description

부품 실장 장치{COMPONENT MOUNTING APPARATUS}
본 발명은 반전 헤드에 의해 상하 반전된(또는 반전된) 부품을 장착 헤드에 의해 수취하고, 수취한 부품을 기판에 장착하는 부품 실장 장치에 관한 것이다.
장착 헤드에 의해 부품을 기판에 장착하는 부품 실장 장치 중 일부는, 장착 헤드가 반전 헤드에 의해 상하 반전된 부품을 수취하고, 수취한 부품을 기판에 장착하도록 구성된다. 예컨대, 액정 패널의 주변 영역에 구동 회로와 같은 부품을 장착하는 액정 패널 제조 장치가 알려져 있다. 이러한 부품 실장 장치에 마련된 반전 헤드는, 일반적으로 수직으로 연장된 샤프트형의 부재의 하단에 부착된 노즐을 구비한다. 또한, 노즐에 의해 흡착된 부품이 수직 이동 및 수직축 둘레로 요동하도록, 노즐이 부착된 샤프트형 부재를 수직 이동시키고 그 수직축 둘레로 요동시키는 기구가 샤프트형 부재의 주변에 장착된다.(예컨대, 특허문헌 1 참조).
부품 실장 장치 중에는, 장착 헤드의 이동 시에 발생하는 위치 결정 오차를 배제하기 위해 장착 헤드가 공간적으로 고정되고, 이 공간적으로 고정된 장착 헤드의 하방에 부품 장착 대상 부위가 되는 기판 상의 전극이 위치하도록 기판을 이동시키며, 상하 반전된 부품이 부품 장착 대상 부위의 상방 위치(즉, 장착 헤드의 하방 위치)에 오도록 반전 헤드가 이동하는 타입인 것도 있다. 이러한 타입의 부품 실장 장치의 경우에 있어서는, 반전 헤드가 기판과 장착 헤드 사이의 공간에 진입하여, 상하 반전된 부품을 장착 헤드에 전달한다. 반전 헤드가 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로부터 퇴거한 후에, 부품을 수취한 장착 헤드는 부품을 하강시켜, 이 하강시킨 부품을 부품 장착 대상 부위에 장착한다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2000-68327호 공보
그러나, 상기 구성의 부품 실장 장치에 있어서, 반전 헤드가 기판 및 장착 헤드와 간섭하는 일없이, 상하 반전된 부품을 기판 상의 부품 장착 대상 부위의 상방 위치(즉, 장착 헤드의 하방 위치)에 위치시킬 수 있도록 하기 위해서, 기판과 장착 헤드 사이의 거리는, 반전 헤드의 노즐의 치수뿐만 아니라 노즐이 부착되는 샤프트형 부재와 샤프트형 부재를 수직 이동 및 회전시키는 기구를 포함하는 반전 헤드 전체의 치수보다 큰 값으로 설정해야만 한다. 부품의 장착 작업시에 요구되는 부품의 하강 스트로크가 그만큼 길어져, 장치 전체의 대형화를 초래하고 부품 장착에 있어서 정밀도를 저하시킬 수 있다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 장착 헤드가 부품을 기판 상에 장착할 때에 요구되는 부품의 하강 스트로크를 짧게 하여, 부품 전체를 콤팩트하게 하고, 부품 장착에 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있는 부품 실장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 부품 실장 장치는, 기판을 위치 결정하는 기판 위치 결정부와, 부품 공급 위치에 공급된 부품을 노즐에 의해 상방으로부터 흡착하고 부품을 상하 반전시키고, 상하 반전된 상기 부품을 기판 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상기 기판 상의 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동시키는 반전 헤드와, 상기 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동된 상기 부품을 상기 반전 헤드로부터 수취하며, 상기 반전 헤드가 상기 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로부터 퇴거한 후에 상기 부품을 하강시켜 상기 부품 장착 대상 부위에 상기 부품을 장착하는 장착 헤드를 포함하는 부품 실장 장치로서, 상기 반전 헤드는 수직 이동 가능한 이동 부재에 마련된 평판형의 베이스와, 상기 베이스에 마련된 복수의 베어링에 의해 원호형의 외주가 지지되고 상기 베이스에 대하여 수평면 내에서 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재와, 상기 노즐 홀더 지지 부재에 의해 그 양단이 지지되어 수평 방향으로 연장되고, 수평축 둘레로 회전 가능하며 그 측면에 상기 노즐을 유지하는 노즐 홀더와, 상기 노즐 홀더를 수평축 둘레로 회전시켜 상기 노즐의 방향을 상하 전환시키는 회전 구동부와, 상기 노즐 홀더 지지 부재를 상기 베이스에 대하여 수평면 내에서 요동시켜 상방 또는 하방을 향한 상기 노즐의 수평면 내에서의 방향을 변화시키는 요동 구동부를 포함한다.
본 발명의 부품 실장 장치는, 전술한 부품 실장 장치이며, 상기 노즐 홀더는 상기 노즐 홀더 지지 부재에 의해 그 양단이 지지되어 수평 방향으로 연장되고, 그 내부에 진공로가 형성된 노즐 베이스와, 상기 노즐을 상기 노즐 베이스의 상기 측면에 맞물림으로써 상기 노즐 내의 진공로와 상기 노즐 베이스 내의 진공로를 상호 연통시키는 노즐 맞물림 부재와, 외측으로부터 상기 노즐 베이스의 양단에 슬라이딩 가능하게 부착되어 상기 노즐 맞물림 부재를 상기 노즐 베이스에 고정하는 한쌍의 고정 부재를 포함한다.
본 발명에서, 노즐에 의해 흡착한 부품을 상하 반전시키는 반전 헤드는, 수직 이동 가능한 부재인 이동 베이스에 마련된 평판형의 베이스와, 이 베이스에 마련된 복수의 베어링이 원호형의 외주를 지지함으로써, 수평면 내에서 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재와, 이 노즐 홀더 지지 부재에 의해 지지되어 수평축 둘레로 회전 가능하고 측면에 노즐을 유지하는 노즐 홀더로 구성된다. 노즐 홀더를 수직 이동시키는 기구와 노즐 홀더를 수직축 둘레로 요동시키는 기구가, 노즐 홀더의 상하 영역에 존재하지 않기 때문에, 노즐 홀더의 상하 영역을 개방 상태로 할 수 있다. 이에 의해, 상하 반전된 부품을 기판 상의 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동시킬 때에, 반전 헤드가 기판 및 장착 헤드와 간섭하는 것을 피하기 위해 요구되는 기판과 장착 헤드 사이의 거리를 작게 설정할 수 있다. 이에 의해, 장착 헤드가 부품을 기판에 장착할 때에 요구되는 부품의 하강 스트로크를 짧게 하여, 부품 실장 장치 전체를 콤팩트하게 하고, 부품 장착에 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 (a) 평면도, (b) 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반전 헤드의 (a) 평면도, (b) 정면도, (c) 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 부품 실장 장치에 마련되는 반전 헤드의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반전 헤드의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반전 헤드를 구성하는 노즐 홀더의 (a) 사시도, (b) 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 따른 노즐 홀더의 (a) 측단면도, (b) 분해 측단면도이다.
도 7의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 노즐 홀더의 측면도이다.
도 8의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 반전 헤드의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 제어 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 10의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시형태에 따른 부품 실장 장치의 반전 헤드에 의해 상하 반전된 부품을 장착 헤드에 전달하는 상황을 도시하는 도면이다.
이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1의 (a), (b)에 도시하는 부품 실장 장치(1)는, 공정 흐름에 있어서 상류 측에 있으며 부품 실장 장치(1)에 인접한 다른 장치로부터 전달된 기판(2)을 수취하고, 수취된 기판(2)을 위치 결정하며, 기판(2)의 각각의 가장자리를 따라 정렬된 각각의 전극(3)에 부품(4)을 장착하고, 공정 흐름에 있어서 하류 측에 있으며 부품 실장 장치(1)에 인접하는 다른 장치로 기판(2)을 전달하는 부품 장착 동작을 반복하는 장치이다. 기판 반입부(12), 기판 반출부(13), 기판 위치 결정부(14), 백업 스테이지(15), 트레이 공급부(16), 트레이 회수부(17), 트레이 이동 기구(18), 반전 헤드(20), 반전 헤드 이동 기구(21), 인식 카메라(22), 장착 헤드(23) 및 제어 장치(24)가 벤치(11) 상에 배치된다. 설명의 편의상, 기판(2)의 이동 방향[도 1의 (a)에서 화살표 A로 나타내는 방향]을 X축 방향, X축 방향과 직교하는 수평면 방향을 Y축 방향, 수직 방향을 Z축 방향으로 한다. 또한, Y축 방향을 전후 방향으로 하고, 전후 방향에 있어서 도시하지 않는 오퍼레이터가 작업을 실행하는 일측(도 1의 우측)을 전방, 전후 방향에 있어서 다른 측[도 1의 (a), (b)의 좌측]을 후방으로 한다. 또한, X축 방향을 좌우 방향으로 하여, 상류 공정 장치가 마련되는 일측[오퍼레이터에서 보아 우측이며, 도 1의 (a)에서 상측]을 우측으로 하고, 하류 공정 장치가 마련되는 다른 측[오퍼레이터에서 보아 좌측이며, 도 1의 (a)에서 하측]을 좌측으로 한다.
도 1의 (a)에 있어서, 기판 반입부(12)와 기판 반출부(13) 각각은, X축 방향을 따라 연장된 반출입 기구로 구성되고, 벤치(11) 상의 후방 영역에서 X축 방향을 따라 대향하여 배치된다. 본 실시형태에서, 벤치(11)의 우단에 기판 반입부(12)가 배치되고, 벤치(11)의 좌단에 기판 반출부(13)가 배치된다.
기판 위치 결정부(14)는 벤치(11) 상의 기판 반입부(12)와 기판 반출부(13) 사이의 영역에 위치되고, 기판(2)을 유지하는 기판 유지 테이블(14a)과, 기판(2)을 유지한 기판 유지 테이블(14a)을 수평 및 수직 이동시키는 기판 유지 테이블 구동부(14b)로 구성된다. 백업 스테이지(15)는 벤치(11) 상의 기판 위치 결정부(14)의 앞쪽의 전방 영역에 위치되어, X축 방향으로 연장된다.
기판 위치 결정부(14)는 기판 유지 테이블 구동부(14b)에 의해 기판(2)을 유지한 기판 유지 테이블(14a)을 이동시키고, 기판(2)의 이동 및 위치를 결정한다. 이때에, 기판(2)의 가장자리를 따라 설정된 부품 장착 대상 부위인 전극(3)의 열이 X축 방향으로 배열되도록 기판(2)의 방향을 조정한 후, 전극(3)의 열을 백업 스테이지(15)의 상방에 위치시킨다.
도 1의 (a)에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 전극(3)의 복수열은 기판(2)의 하나의 장변의 가장자리를 따라 정렬되고, 또한 전극(3)의 복수열은 기판(2)의 하나의 단변의 가장자리를 따라 정렬된다. 그러므로, 기판(2)의 하나의 장변의 가장자리를 따라 정렬된 전극(3)의 열이 백업 스테이지(15)의 상방 위치에 위치되도록, 기판 위치 결정부(14)가 동작하여, 기판(2)의 위치를 결정한다. 상기 장변을 따라 부품(4)을 장착한 후, 기판(2)의 하나의 단변의 가장자리를 따라 정렬된 전극(3)의 열이 백업 스테이지(15)의 상방 위치에 위치되도록 기판 유지 테이블(14a)을 90도 회전시킴으로써, 기판 위치 결정부(14)가 동작하여 기판(2)의 위치를 결정한다.
도 1의 (a) 및 (b)에 있어서, 각각의 트레이 공급부(16) 및 트레이 회수부(17)는, 복수의 트레이 저장 캐비닛으로 구성된다. 각각의 트레이 저장 캐비닛은, 복수의 트레이(TR)를 상하로 쌓아 적층하여 저장하고 트레이(TR)를 하방으로부터 출납할 수 있다. 트레이 공급부(16)에는 부품(4)이 수용되는 트레이(TR)[부품(4)이 취출되기 전의 트레이]가 저장된다. 트레이 회수부(17)에는 부품(4)이 수납되지 않은 트레이(TR)[부품(4)이 취출된 후의 트레이]가 저장된다.
도 1의 (a) 및 (b)에 있어서, 트레이 이동 기구(18)는, 벤치(11)의 전방 영역에 위치되어 Y축 방향을 따라 연장되는 Y축 테이블(18a), X축 방향으로 연장되고 Y축 테이블(18a) 상을 Y축 방향으로 이동하는 X축 테이블(18b), X축 테이블(18b) 상을 X축 방향으로 이동하며 상부 패널이 수직 이동이 가능한 Z축 테이블(18c) 및 Z축 테이블(18c)의 상부 패널에 부착된 트레이 지지부(18d)로 구성된다. 트레이 공급부(16)로부터 트레이(TR)를 취출하고 트레이 회수부(17)에 트레이(TR)를 저장하기 위해 트레이 지지부(18d)는 도시하지 않는 트레이 파지 기구를 갖는다. 트레이 이동 기구(18)는, Y축 테이블(18a)에 대한 X축 테이블(18b)의 이동, X축 테이블(18b)에 대한 Z축 테이블(18c)의 이동 및 Z축 테이블(18c)의 상부 패널의 수직 이동을 조합함으로써, 트레이 지지부(18d)를 3차원으로 이동시키고, 트레이 공급부(16)의 하방으로부터 트레이(TR)를 취출하며, 취출한 트레이(TR)를 정해진 부품 공급 위치[후술하는 반전 헤드(20)의 흡입에 의해 부품(4)을 흡착하는 도 1의 (b) 위치]로 이동시키는 동작[부품(4)의 공급 동작]과, 부품 공급 위치에서 부품(4)의 취출이 종료된 반전 헤드(20)로부터 비어 있는 트레이(TR)를 트레이 회수부(17)에 저장하는 동작을 실행한다.
반전 헤드(20)는 트레이 이동 기구(18)에 의해, 부품 공급 위치에 위치된 트레이(TR)의 내부로부터 부품(4)을 노즐(20a)에 의해 흡착한 후, 하방과 상방 사이에서 노즐(20a)의 방향을 전환함으로써, 부품(4)을 상하 반전시킨다. 반전 헤드(20)는 수평면 내에서 상방 또는 하방을 향한 노즐(20a)을 요동시킬 수 있고, 수평면 내에서 상하 반전된 부품(4)의 방향을 정렬시킬 수 있다(상세하게는 후술함).
벤치(11)의 중앙부에는 X축 방향으로 연장되는 갠트리형 스테이지(21a)가 위치된다. 반전 헤드 이동 기구(21)는, Y축 방향으로 연장되고 갠트리형 스테이지(21a)의 하방을 X축 방향을 따라 이동 가능한 Y 스테이지(21b), Z축 방향으로 연장되고 Y 스테이지(21b) 상을 Y축 방향으로 이동 가능한 Z 스테이지(21c) 및 Z 스테이지(21c)를 따라 수직 이동 가능하도록 마련된 이동 베이스(21d)로 구성된다. 이동 베이스(21d)에는 반전 헤드(20)가 부착된다. 반전 헤드 이동 기구(21)는, Z 스테이지(21c)에 대한 이동 베이스(21d)의 수직 이동과 Y축 방향으로의 Z 스테이지(21c)의 이동을 조합함으로써 반전 헤드(20)를 이동시킨다.
인식 카메라(22)의 촬상 시야는 하방을 향하고 있으며, 인식 카메라(22)는 촬상 광축이 부품 공급 위치를 통과하도록 위치된다. 인식 카메라(22)는 부품 공급 위치에 위치된 부품(4)의 이미지, 또는 부품 공급 위치로부터 흡착되어 반전 헤드(20)에 의해 상하 반전된 부품(4)의 이미지를 상방으로부터 촬상한다.
장착 헤드(23)는 백업 스테이지(15)의 상방 위치에서 갠트리형 스테이지(21a)에 고정된다(따라서, 장착 헤드는 공간적으로 고정된다). 장착 헤드(23)는 수직 이동 가능한 형태로 하방으로 연장된 노즐형의 부품 장착부(23a)를 갖는다. 반전 헤드(20)에 의해 상하 반전되고 부품 장착부(23a)에 의해 수취된 부품(4)을, 부품 장착부(23a)의 하강 동작에 의해 백업 스테이지(15) 상의 기판(2)의 전극(3)에 부착한다. 장착 헤드(23)는 백업 스테이지(15)의 상방 위치에 고정된다. 그러므로, 부품(4)의 장착점은 장착 헤드(23)에 마련된 부품 장착부(23a)의 하방 스트로크의 최하점과 실질적으로 일치된다.
또한, 상하 반전된 부품(4)을 장착 헤드(23)에 전달할 때에, 반전 헤드(20)는 장착 헤드(23)의 전방 위치로부터 수평 방향(후방 방향)으로 이동하여, 기판 위치 결정부(14)에 의해 위치 결정된 기판(2)과 장착 헤드(23) 사이의 영역에 들어가게 된다.
이하에, 부품 실장 장치(1)에 마련되는 반전 헤드(20)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2의 (a), (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 반전 헤드(20)는, 반전 헤드 이동 기구(21)에 있어서 수직 이동 가능한 이동 베이스(21d)의 측방으로 돌출하도록 마련된 평판형의 베이스(31), 베이스(31)의 하측에 마련된 복수의 베어링(32), 이들 복수의 베어링(32)에 의해 외주가 부분적으로 지지되고 베이스(31)의 하방의 수평면 내에서 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재(33), 노즐 홀더 지지 부재(33)에 의해 양단이 지지되고 수평 방향으로 연장되며, 수평축(CX) 둘레로 회전 가능하고, 측면에 노즐(20a)을 유지한 노즐 홀더(34)를 포함한다.
도 3 및 도 4에 있어서, 노즐 홀더 지지 부재(33)는, 평면에서 보아, 전체적으로 원판 형상을 갖는 부재로 구성된다. 노즐 홀더 지지 부재(33)의 외주의 일부 위치에는 3개의 돌출부(41)가 마련된다. 3개의 돌출부(41)의 원호형의 외주(41a)는 원판의 중앙에 설정된 요동 중심(P)을 중심으로 하는 가상적인 원의 일부를 형성한다. 베이스(31)의 하측에 위치된 복수의 베어링(32)은, 노즐 홀더 지지 부재(33)의 3개의 돌출부(41)의 원호형의 외주(41a)를 접하여 지지한다. 노즐 홀더 지지 부재(33)는 그 중앙에 설정된 요동 중심(P) 둘레로 베이스(31)에 대하여 수평면 내에서 요동할 수 있다.
구체적으로, 노즐 홀더 지지 부재(33)는, 베이스(31)에 마련된 복수의 베어링(32)에 의해 원호형의 외주(41a)가 지지되면서 수평면 내에서 베이스(31)에 대하여 요동 가능하도록 구성된다.
도 5의 (a), (b) 및 도 6의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 상기 요동 중심(P)을 포함하는 노즐 홀더 지지 부재(33)의 중앙 영역에는 절개(42)가 형성된다. 한쌍의 아암(43)이 노즐 홀더 지지 부재(33)로부터 수평면 방향으로 연장되어, 상기 아암 사이에 절개(42)가 놓여진다. 한쌍의 아암(43)에는 한쌍의 베어링(44)[도 2의 (b) 참조]이 수용되고, 노즐 홀더(34)의 양단은 한쌍의 베어링(44)에 의해 수평 자세로 지지된다.
구체적으로, 노즐 홀더(34)는, 노즐 홀더 지지 부재(33)에 의해 그 양단이 지지되고, 노즐 홀더 지지 부재(33)에 마련된 절개(42)의 내부를 수평 방향으로 가로지르도록 연장되며, 수평축(CX)을 둘레로 회전 가능하고, 그 측면에 노즐(20a)을 유지하도록 구성된다.
도 5의 (a) 및 (b)에 있어서, 노즐 홀더(34)는, 수평 방향으로 연장되고 노즐 홀더 지지 부재(33)에 마련된 한쌍의 베어링(44)에 의해 양단에 회전 가능하게 지지되는 노즐 베이스(51), 압축 스프링 부재(52), 노즐 맞물림 부재(53) 및 한쌍의 고정 부재(54)를 포함한다. 또한, 노즐 베이스(51)는, 수평 방향으로 연장되고 직육면체형으로 된 베이스 본체(61)와, 베이스 본체(61)의 각각의 단부로부터 외측으로 연장된 2개의 원통형의 베이스 본체 지지부(62)를 갖는다.
도 5의 (a), (b)에 있어서, 노즐(20a)은, 수평으로 연장된 직육면체 형상으로 형성되며 노즐 홀더(34)로부터 외측으로 돌출한 볼록부(63)를 갖는 노즐 본체(64)와, 노즐 홀더(34)의 내측을 향하여 연장되어 노즐 본체(64)로부터 돌출한 원통형부(65)를 포함한다. 노즐 본체(64)에는 슬릿형의 부품 흡착구(66)가 형성된다. 노즐 맞물림 부재(53)는 가로로 긴 평판형으로 된 직사각형 부재로 형성되고, 노즐(20a)의 볼록부(63)를 관통시킬 수 있는 크기의 개구부(53a)를 갖는다.
도 5의 (b) 및 도 6의 (b)에 있어서, 직사각형 오목부(67)와, 직사각형 오목부(67) 내에 위치된 원통형 오목부(68)가 베이스 본체(61)의 하나의 측면에 마련된다. 원통형 오목부(68) 내에는 노즐(20a)의 원통형부(65)가 수용되고, 직사각형 오목부(67)에는 노즐 본체(64)가 수용되며, 원통형부(65)를 원통형 오목부(68)에 수용시킨 노즐(20a)의 볼록부(63)가 개구부(53a)를 관통한다. 각각의 고정 부재(54)는 그 중앙부에 노즐 베이스(51)의 각각의 단부[베이스 본체 지지부(62)]가 관통하는 관통 구멍(54a)을 가지며, 각각의 고정 부재(54)의 상하의 단부에는 한쌍의 클로(claw)(54b)가 마련되고, 관통 구멍(54a)이 상하의 단부 사이에 놓여진다.
압축 스프링 부재(52)가 삽입된 노즐(20a)의 원통형부(65)가 원통형 오목부(68) 내에 수용된다. 노즐(20a)의 볼록부(63)가 노즐 맞물림 부재(53)를 그 개구부(53a)로부터 관통하도록, 노즐 맞물림 부재(53)가 베이스 본체(61)에 부착된다. 그 후, 고정 부재(54)가 외측으로부터 노즐 베이스(51)의 양단부에 슬라이딩 가능하게 부착된다. 각각의 고정 부재(54)의 한쌍의 클로(54b)는, 노즐 맞물림 부재(53)의 양단부에 형성된 맞물림 오목부(53b)[도 5의 (b)]와 베이스 본체(61)의 양단부에 형성된 맞물림 오목부(61a)[도 5의 (b)]에 맞물려져, 노즐 맞물림 부재(53)와 노즐 베이스(51)가 서로 연결된다. 이때, 관통 구멍(54a)의 내면에 마련된 O링(54c)이 베이스 본체 지지부(62)에 형성된 홈부(62a)에 맞물려짐으로써, 각각의 고정 부재(54)는 노즐 베이스(51)에 고정된다[도 6의 (b)→도 6의 (a)]. 따라서, 노즐(20a)이 노즐 베이스(51)에 고정된다[도 5의 (a)].
도 6의 (a), (b)에 있어서, 노즐(20a)의 내부에는 노즐 내 진공로(71)가 형성되며, 이 노즐 내 진공로(71)의 일단이 부품 흡착구(66)에 개구되고, 타단이 원통형부(65)의 측면에 개구된다. 또한, 노즐 베이스(51)의 내부에는 노즐 베이스 내 진공로(72)가 형성된다. 노즐 베이스 내 진공로(72)는 베이스 본체(61)의 내부에 마련되며 일단이 원통형 오목부(68) 내로 개구되는 노즐 베이스 내 제1 진공로(72a)와, 한쪽의 베이스 본체 지지부(62)에 마련되며 노즐 베이스 내 제1 진공로(72a)와 서로 연결되는 노즐 베이스 내 제2 진공로(72b)로 구성된다.
노즐(20a)이 노즐 베이스(51)에 부착된 상태에서, 노즐 내 진공로(71)는 노즐 베이스 내 진공로(72)와 상호 연통된다[도 6의 (a)]. 노즐 베이스(51)에 마련되는 2개의 베이스 본체 지지부(62) 중 노즐 베이스 내 제2 진공로(72b)가 마련되는 측[즉, 도 6의 (a), (b)에 도시된 좌측의 베이스 본체 지지부(62)]에, 도시하지 않은 진공압 공급 장치로부터 연장된 진공압 공급 관로(73)가 접속된다. 이에 의해, 노즐(20a)이 노즐 베이스(51)에 부착된 상태에서, 노즐(20a)은 노즐 내 진공로(71) 및 노즐 베이스 내 진공로(72)를 통해 진공압 공급 관로(73)에 연결된다. 진공압 공급 장치로부터 진공압 공급 관로(73)에 진공압을 공급함으로써, 노즐 내 진공로(71) 내에 진공압을 발생시켜 노즐(20a)이 부품(4)을 흡착할 수 있다.
본 실시형태의 부품 실장 장치(1)에 마련되는 반전 헤드(20)의 노즐 홀더(34)는, 노즐 베이스(51), 노즐 맞물림 부재(53) 및 한쌍의 고정 부재(54)를 갖는다. 즉, 노즐 베이스(51)의 양단이 지지되어, 노즐 홀더 지지 부재(33)에 의해 수평 방향으로 연장되고, 진공로[노즐 베이스 내 진공로(72)]가 노즐 베이스(51) 내에 형성된다. 노즐 맞물림 부재(53)가 노즐 베이스(51)의 측면에서 노즐(20a)에 맞물림으로써, 노즐(20a)[노즐 내 진공로(71)]을 노즐 베이스 내 진공로(72)에 상호 연통시킨다. 한쌍의 고정 부재(54)가 노즐 베이스(51)의 양단을 외측으로부터 슬라이딩 가능하게 맞춰짐으로써, 노즐 맞물림 부재(53)가 노즐 베이스(51)에 고정된다. 상기한 바와 같이, 노즐 베이스(51)의 양단부에 외측으로부터 부착되는 한쌍의 고정 부재(54)에 의해 노즐 베이스(51)에 고정되도록 노즐 맞물림 부재(53)가 구성된다. 그러므로 노즐 맞물림 부재(53)를 노즐 베이스(51)에 부착하는 데에 나사를 필요로 하지 않는다.
도 2의 (a), (c), 도 3 및 도 4에 있어서, 브래킷(81)이 노즐 홀더 지지 부재(33)의 전방에 마련되어 전방으로 연장된다. 브래킷(81)의 상면에는 반전 모터(82)가 장착된다. 반전 모터(82)의 구동축(82a)에는 구동 풀리(83)가 부착된다. 또한, 종동 풀리(84)가 노즐 홀더(34)의 일측[즉, 노즐 베이스 내 제2 진공로(72b)가 마련된 노즐 홀더(34) 측에 대향하는 측]의 베이스 본체 지지부(62)에 부착된다. 구동 풀리(83)와 종동 풀리(84) 사이에는 전동 벨트(85)가 걸쳐진다. 반전 모터(82)의 구동축(82a)이 회전하면, 구동 풀리(83), 전동 벨트(85) 및 종동 풀리(84)를 거쳐 노즐 홀더(34)가 수평축(CX) 둘레로 회전한다. 이에 따라, 노즐(20a)의 방향이 상하 전환된다[도 7의 (a)→도 7의 (b) 혹은 도 7의 (b)→도 7의 (a)].
상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 반전 모터(82), 구동 풀리(83), 종동 풀리(84) 및 전동 벨트(85)로 구성되는 기구는, 노즐 홀더(34)를 수평축(CX) 둘레로 회전시킴으로써 노즐(20a)의 방향을 상하 반전시키는 회전 구동부(86)의 역할을 한다.
도 2의 (a), (b), (c), 도 3 및 도 4에 있어서, 베이스(31)의 상면에는 요동 모터(91)가 장착된다. 요동 모터(91)의 구동축(91a)은 베이스(31)를 두께 방향으로 관통하여 하방으로 연장된다. 구동축(91a)의 선단에는 노즐 홀더 지지 부재(33)의 하측에 위치하고 수평 방향으로 연장되는 요동 구동 아암(92)의 일단이 부착된다. 요동 구동 아암(92)의 타단에는 수직으로 연장되는 홈부(92a)가 형성된다. 홈부(92a)는 노즐 홀더 지지 부재(33)의 하측면으로부터 하방으로 연장되는 핀 부재(93)에 맞물려진다. 이에 따라, 요동 모터(91)의 구동축(91a)이 회전하면, 요동 구동 아암(92)이 구동축(91a)을 중심으로 요동함으로써, 요동 구동 아암(92)의 단부에 형성된 홈부(92a)와 맞물려지는 핀 부재(93)에 의해, 노즐 홀더 지지 부재(33)가 요동 중심(P)을 중심으로 수평면 내에서 요동한다[도 8의 (a)→도 8의 (b)].
상방 또는 하방을 향하는 노즐(20a)의 중심 위치는, 평면에서 보아, 노즐 홀더 지지 부재(33)의 요동 중심(P)의 위치와 일치된다. 노즐 홀더 지지 부재(33)를 수평면 내에서 요동시킴으로써, 수평면 내에서의 상방 또는 하방을 향하는 노즐(20a)의 방향을 변화시킬 수 있다. 도 8의 (b)는, 도 8의 (a)의 상태에서 요동 모터(91)를 작동시켜, 요동 구동 아암(92)을 평면에서 보아 시계 방향으로 요동[화살표 R1 참조]시킴으로써, 노즐 홀더 지지 부재(33)를 평면에서 보아 반시계 방향으로 요동[화살표 R2 참조]시킨 경우의 예를 도시한다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 요동 모터(91), 요동 구동 아암(92) 및 핀 부재(93)는, 노즐 홀더 지지 부재(33)를 베이스(31)에 대하여 수평면 내에서 요동시켜 상방 또는 하방을 향하는 노즐(20a)의 방향을 수평면 내에서 변화시키는 요동 구동부(94)의 역할을 한다.
이러한 구성을 갖는 부품 실장 장치(1)에 있어서, 기판 반입부(12), 기판 반출부(13), 기판 위치 결정부(14), 트레이 이동 기구(18), 반전 헤드(20), 반전 헤드 이동 기구(21) 및 장착 헤드(23)의 동작을 제어 장치(24)가 제어한다. 또한, 인식 카메라(22)에 의한 촬상 동작 및 인식 카메라(22)에 의해 얻어진 화상 데이터에 기초한 화상 인식도 제어 장치(24)가 제어한다(도 9 참조).
공정 흐름에 있어서 부품 실장 장치(1)에 인접한 다른 상류 공정 장치로부터 기판 반입부(12)로의 기판(2)의 전달을 검출하면, 제어 장치(24)는 기판 반입부(12)와 기판 위치 결정부(14)의 동작을 제어함으로써, 기판(2)을 기판 반입부(12)로부터 기판 위치 결정부(14)로 이동시킨다.
기판(2)을 기판 반입부(12)로부터 기판 위치 결정부(14)로 이동시킨 후, 제어 장치(24)는 기판 위치 결정부(14)의 동작을 제어함으로써 기판(2)을 수평면 내에서 이동시키고, 이에 의해 기판(2)의 하나의 장변을 따라 정렬된 전극(3)의 열이 백업 스테이지(15)의 상방 위치에서 X축 방향으로 배열하여 위치되도록 기판(2)의 위치를 결정한다. 이제부터 부품(4)이 장착되려고 하는 부품 장착 대상 부위에 상당하는 전극(3)은, 부품(4)이 장착되어지는 장착 헤드(23)의 바로 아래의 장착점에 위치된다.
기판(2)의 위치를 결정한 후, 제어 장치(24)는 트레이 이동 기구(18)의 동작을 제어함으로써, 트레이 공급부(16)로부터 트레이(TR)를 취출하고, 부품 공급 위치에서 취출한 트레이(TR)의 위치를 결정한다.
부품 공급 위치에 대한 트레이(TR)의 위치를 결정한 후, 제어 장치(24)는 반전 헤드 이동 기구(21)의 동작을 제어함으로써, 노즐(20a)이 하방으로 반전되어 유지되어 있는 반전 헤드(20)를 트레이 공급부(16)의 상방 위치로 이동시킨다. 반전 헤드 이동 기구(21)의 동작이 제어되어 이동 베이스(21d)를 하강시킴으로써, 부품 공급 위치에 공급된 트레이(TR)의 부품(4)을 상방으로부터 접촉하는 방식으로 반전 헤드(20)의 노즐(20a)에 흡착시킨다.
반전 헤드(20)가 트레이(TR)로부터 부품(4)을 흡착한 후, 제어 장치(24)는 회전 구동부(86)의 동작을 제어함으로써, 노즐(20a)의 방향을 하방으로부터 상방으로 전환하여, 부품(4)을 상하 반전시킨다. 인식 카메라(22)가 상하 반전된 부품(4)의 화상을 촬상하여 화상 인식함으로써, 상하 반전된 부품(4)의 중심의 기준 위치로부터의 위치 어긋남량을 검출한다. 여기서는 부품(4)이 반전 헤드(20)에 의해 상하 반전된 상태로 부품(4)의 화상이 인식되지만, 트레이 이동 기구(18)에 의해 부품 공급 위치에 위치 결정된 트레이(TR)로부터 반전 헤드(20)가 부품(4)을 흡착하기 전에, 인식 카메라(22)가 부품(4)의 화상을 촬상할 수도 있다.
반전 헤드(20)에 의해 상하 반전된 부품(4)의 기준 위치로부터의 위치 어긋남량을 검출한 후, 제어 장치(24)는 부품(4)이 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위인 전극(3)의 상방 위치[또는 장착 헤드(23)의 하방 위치]에 위치되도록 반전 헤드(20)를 이동시킨다[도 10의 (a)→도 10의 (b)]. 이때에, 인식 카메라(22)의 촬상 동작에 의해 검출된, 전극(3)의 기준 위치에 대하여 부품(4)의 위치 어긋남이 없어지도록 반전 헤드(20)의 이동 위치를 결정한다. 또한, 요동 구동부(94)의 작동을 제어함으로써, 정규 방향이 되도록 수평면 내에서의 노즐(20a)의 방향을 변화시킨다.
반전된 부품(4)이 전극(3)의 상방 위치[장착 헤드(23)의 하방 위치]에 오도록 반전 헤드(20)를 이동시키는 과정에서, 반전 헤드(20)는 노즐 홀더(34)를 수직 이동시키기 위한 기구[즉, 본 실시형태에서 이동 베이스(21d)를 수직 이동시키는 기구]와 수직축의 둘레로 노즐 홀더(34)를 요동시키는 기구[즉, 요동 구동부(94)]가 노즐 홀더(34)의 상하의 영역에는 존재하지 않는 상태, 다시 말하면, 노즐 홀더(34)의 상하의 영역은 개방 상태로 되어 있다. 그러므로, 상하 반전된 부품(4)을 기판(2) 상의 전극(3)(부품 장착 대상 부위)의 상방 위치로 이동시킬 때에, 반전 헤드(20)가 기판(2)과 장착 헤드(23)의 간섭을 피하기 위해 필요한 기판(2)과 장착 헤드(23) 사이의 거리(L)[도 10의 (a)]는, 노즐 홀더(34)의 두께에 적절한 클리어런스를 합한 것과 거의 마찬가지이다.
부품(4)을 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위인 전극(3)의 상방 위치에 이동시킨 후, 제어 장치(24)는 반전 헤드 이동 기구(21)의 작동을 제어함으로써, 반전 헤드(20)를 상승시킨다. 또한, 노즐(20a)에 의해 흡착된 부품(4)을 장착 헤드(23)의 부품 장착부(23a)에 하방으로부터 접촉[또는, 장착 헤드(23)의 부품 장착부(23a)를 하강시킴으로써, 부품 장착부(23a)를 노즐(20a)에 의해 흡착된 부품(4)에 상방으로부터 접촉]시켜, 반전 헤드(20)로부터 장착 헤드(23)로의 부품(4)의 전달을 행한다.
반전 헤드(20)로부터 장착 헤드(23)로 부품(4)이 전달된 후, 제어 장치(24)는 반전 헤드 이동 기구(21)의 작동을 제어하여, 전방 방향으로 반전 헤드(20)를 이동시키고, 기판(2)과 장착 헤드(23) 사이의 영역으로부터 노즐 홀더(34)를 퇴거시킨다. 기판(2)과 장착 헤드(23) 사이의 영역으로부터 노즐 홀더(34)를 퇴거시킨 후, 제어 장치(24)는 장착 헤드(23)의 부품 장착부(23a)를 하방 이동시킴으로써, 부품 장착부(23a)에 의해 흡착되어 있던 부품(4)을 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위인 전극(3)에 상방으로부터 압박하여 장착한다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 부품 실장 장치(1)에 있어서, 반전 헤드(20)는, 부품 공급 위치에 공급된 부품(4)을 노즐(20a)에 의해 상방으로부터 흡착하여 부품(4)을 상하 반전시키고, 이 상하 반전시킨 부품(4)을 기판 위치 결정부(14)에 의해 위치 결정된 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위[전극(3)]의 상방 위치로 이동시키는 기능을 갖는다. 장착 헤드(23)는, 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동된 부품(4)을 반전 헤드(20)로부터 수취하고, 반전 헤드(20)가 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로부터 퇴거한 후에 부품(4)을 하강시켜 부품 장착 대상 부위에 부품(4)을 장착하는 기능을 갖는다.
상기한 방식으로, 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위인 전극(3)에 부품(4)을 장착한 후, 제어 장치(24)는 장착 헤드(23)의 부품 장착부(23a)를 상승시키고, 새로운 부품 장착 대상 부위인 전극(3)이 부품(4)의 장착점[장착 헤드(23)의 하방에 위치]에 위치되도록 기판(2)을 이동시킨다. 반전 헤드(20)가 다음 부품(4)을 흡착한 후, 새로운 부품 장착 대상 부위인 전극(3)에 부품(4)이 장착된다.
하나의 장변을 따라 정렬된 전극(3)에 부품(4)의 장착이 종료된 후, 제어 장치(24)는 기판 위치 결정부(14)의 작동을 제어함으로써, 기판(2)을 90도 회전시킨다. 이후에, 제어 장치(24)는 하나의 단변을 따라 정렬된 전극(3)에 대하여 동일한 순서로 부품(4)의 장착을 행한다. 하나의 단변을 따라 정렬된 전극(3)에 대한 부품(4)의 장착이 종료된 후, 기판 위치 결정부(14)의 작동을 제어함으로써, 부품(4)의 장착이 종료한 기판(2)을 기판 반출부(13)에 전달한다. 이어서, 제어 장치(24)는 기판 반출부(13)의 작동을 제어함으로써, 공정 흐름을 따라 부품 실장 장치(1)에 인접한 다른 하류 장치에 반출한다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 부품 실장 장치(1)에서는, 반전 헤드(20)가 수직 이동이 가능한 부재인 이동 베이스(21d)에 마련된 평판형의 베이스(31), 이 베이스(31)에 마련된 복수의 베어링(32)에 의해 원호형의 외주(41a)에 지지되어 수평면 내에서 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재(33) 및 이 노즐 홀더 지지 부재(33)에 의해 지지되어 수평축(CX)을 둘레로 회전 가능하며 측면에 노즐(20a)을 유지하는 노즐 홀더(34)로 구성된다. 노즐 홀더(34)를 수직 이동 및 수직축 둘레로 요동시키는 기구는, 노즐 홀더(34)의 상하 영역에는 존재하지 않기 때문에, 노즐 홀더(34)의 상하 영역을 개방 상태로 할 수 있다. 따라서, 상하 반전된 부품(4)을 기판(2) 상의 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동시킬 때에, 반전 헤드(20)가 기판(2)과 장착 헤드(23)의 간섭을 피하기 위해 요구되는 기판(2)과 장착 헤드(23) 사이의 거리(L)를 작게 설정할 수 있다. 이에 의해, 장착 헤드(23)가 부품(4)을 기판(2)에 장착할 때에 요구되는 부품(4)의 하강 스트로크를 짧게 하여, 부품 실장 장치(1) 전체를 콤팩트하게 하고, 부품(4)의 장착에 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 반전 헤드(20)는, 노즐(20a)을 노즐 베이스(51)의 측면에 맞물림으로써, 노즐(20a) 내에 형성된 진공로와 노즐 베이스(51) 내에 형성된 진공로[노즐 베이스 내 진공로(72)]를 상호 연통시키는 노즐 맞물림 부재(53)가, 외측으로부터 노즐 베이스(51)의 양단에 부착되는 한쌍의 고정 부재(54)에 의해 노즐 베이스(51)에 고정되도록 구성된다. 따라서, 노즐 베이스(51)에 대한 노즐 맞물림 부재(53)의 부착에 나사를 필요로 하지 않기 때문에, 나사의 삽입에 요구되는 치수를 고려할 필요가 없다. 그러므로, 노즐 베이스(51)의 높이 방향의 치수를 그만큼 작게 할 수 있기 때문에, 상기 거리(L)를 보다 작게 설정할 수 있다. 또한, 장착 헤드(23)가 부품(4)을 기판(2)에 장착할 때의 부품(4)의 하강 스트로크를 더욱 짧게 함으로써, 부품(4)의 장착에 있어서 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다.
본 출원은, 2011년 11월 8일 출원된 일본 특허 출원(제2011-244231)에 기초하며, 그 내용은 본원에 참조로서 인용되었다.
산업상의 이용 가능성
장착 헤드가 부품을 기판에 장착할 때 요구되는 부품의 하강 스트로크를 짧게 함으로써, 전체의 크기를 최소화하고, 부품의 장착에 있어서 정밀도를 향상시킬 수 있는 부품 실장 장치를 제공한다.
1 : 부품 실장 장치 2 : 기판
3 : 전극(부품 장착 대상 부위) 4 : 부품
14 : 기판 위치 결정부 20 : 반전 헤드
20a : 노즐 21d : 이동 베이스(이동 부재)
23 : 장착 헤드 31 : 베이스
32 : 베어링 33 : 노즐 홀더 지지 부재
34 : 노즐 홀더 41a : 원호형의 외주
51 : 노즐 베이스 53 : 노즐 맞물림 부재
54 : 고정 부재 72 : 노즐 베이스 내 진공로(진공로)
86 : 회전 구동부 94 : 요동 구동부
CX : 수평축

Claims (2)

  1. 기판을 위치 결정하는 기판 위치 결정부;
    부품 공급 위치에 공급된 부품을 노즐에 의해 상방으로부터 흡착하고, 상기 부품을 상하 반전시키고, 상하 반전시킨 상기 부품을 상기 기판 위치 결정부에 의해 위치 결정된 상기 기판 상의 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동시키는 반전 헤드; 및
    상기 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로 이동시킨 상기 부품을 상기 반전 헤드로부터 수취하며, 상기 반전 헤드가 상기 부품 장착 대상 부위의 상방 위치로부터 퇴거한 후에 상기 부품을 하강시켜, 상기 부품 장착 대상 부위에 상기 부품을 장착하는 장착 헤드
    를 포함하는 부품 실장 장치로서, 상기 반전 헤드는,
    수직 이동 가능한 이동 부재에 마련된 평판형의 베이스와,
    상기 베이스에 마련된 복수의 베어링에 의해 원호형의 외주가 지지되고, 상기 베이스에 대하여 수평면 내에서의 요동 가능한 노즐 홀더 지지 부재와,
    상기 노즐 홀더 지지 부재에 의해 그 양단이 지지되어 수평 방향으로 연장되고, 수평축 둘레로 회전 가능하며, 그 측면에 상기 노즐을 유지하는 노즐 홀더와,
    상기 노즐 홀더를 수평축 둘레로 회전시켜, 상기 노즐의 방향을 상하 전환시키는 회전 구동부, 그리고
    상기 노즐 홀더 지지 부재를 상기 베이스에 대하여 상기 수평면 내에서 요동시켜, 상방/하방을 향한 상기 노즐의 상기 수평면 내에서의 방향을 변화시키는 요동 구동부
    를 포함하는 것인 부품 실장 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐 홀더는,
    상기 노즐 홀더 지지 부재에 의해 그 양단이 지지되어 수평 방향으로 연장되고, 그 내부에 진공로가 형성된 노즐 베이스와,
    상기 노즐을 상기 노즐 베이스의 측면에 맞물림으로써, 상기 노즐 내의 상기 진공로와 상기 노즐 베이스 내의 상기 진공로를 상호 연통시키는 노즐 맞물림 부재, 그리고
    외측으로부터 상기 노즐 베이스의 양단에 슬라이딩 가능하게 부착되어, 상기 노즐 맞물림 부재를 상기 노즐 베이스에 고정하는 한쌍의 고정 부재
    를 포함하는 것인 부품 실장 장치.
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