KR20150057923A - A working machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계에 관한 것이다.The present invention relates to a work machine in which a work head moves along a guide beam.
작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계의 일례로서, IC 칩 등의 전자 부품을 프린트 기판 상에 실장하는 전자 부품 실장 장치를 들 수 있다.An example of a working machine in which a work head moves along a guide beam is an electronic component mounting apparatus for mounting an electronic part such as an IC chip on a printed board.
전자 부품 실장 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 노즐을 구비한 실장 헤드(100)를 작업 헤드로서 가진다. The electronic component mounting apparatus has, as a work head, a mounting
실장 헤드(100)는 가이드 빔으로서의 X 방향 빔(200)을 따라 X 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 또한, X 방향 빔(200)은, 이것과 직교하여 X 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍(2개)의 Y 방향 빔(300)사이에 걸쳐지도록 설치되는데, Y 방향 빔(300)에 Y 방향을 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. The
이와 같이 X 방향 빔(200)과 Y 방향 빔(300)의 조합에 의해, 실장 헤드(100)는 수평면 내에서 X 방향 및 Y 방향으로 자유롭게 이동 가능하다. 그리고, 실장 헤드(100)는 X 방향 및 Y 방향의 이동의 조합에 의해 부품 공급부(미도시)로 이동하여 그 노즐에 의해 전자 부품을 흡착하고, 또 실장 위치로 반송되어 온 프린트 기판(미도시) 상의 소정 위치로 이동하여 그 프린트 기판 상의 소정 위치에 전자 부품을 실장한다.By combining the
이러한 전자 부품 실장 장치를 구동시키려면 실장 헤드(100) 등에 전력을 공급할 필요가 있다. 종래 실장 헤드(100)로의 전력 공급은 케이블을 이용하여 외부 전원으로부터 공급되고 있었고, 이 때, 실장 헤드(100)의 X 방향의 가동 범위를 커버하기 위해 케이블이나 슬립 링 등의 직접 급전(給電) 수단이 이동 가능하도록 케이블 베어(CABLEVEYOR)(등록상표)(210)가 설치되어 있었다(예를 들면, 일본특허공개공보 2008-243839호 참조).To drive such an electronic component mounting apparatus, it is necessary to supply power to the mounting
그러나, 이들 전력 공급 방법으로는 마모나 단선을 완전히 없앨 수는 없고, 실장 헤드마다 케이블 베어(등록상표)를 설치하는 경우는 실장 헤드의 X-Y 방향에의 가동 범위를 제한하는 요인이 되었다. 따라서, 실장 효율을 향상시키기 위해 1개의 X 방향 빔에 복수의 실장 헤드를 탑재하고자 해도 각 실장 헤드의 가동 범위를 충분히 확보할 수 없었고, 현실적으로는 1개의 X 방향 빔에 복수의 실장 헤드를 탑재하기는 어려웠다.However, these power supply methods can not completely eliminate wear and disconnection. In the case where cable bear (registered trademark) is provided for each mounting head, the operating range of the mounting head in the X-Y direction is limited. Therefore, even if a plurality of mounting heads are mounted on one X-direction beam in order to improve the mounting efficiency, it is not possible to sufficiently secure the movable range of each mounting head. In actuality, mounting a plurality of mounting heads on one X- Was difficult.
이러한 전력 공급상 문제는 전자 부품 실장 장치에 한정되지 않고, 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계에 공통된 문제이다. 따라서, 최근에는 작업 기계에 비접촉 급전 기구를 적용하는 시도가 이루어져 왔는데, 일례로 일본특허공개공보 2013-62924호에는 비접촉 급전 장치가 개시되어 있다.This power supply problem is not limited to the electronic component mounting apparatus, but is a problem common to the work machine in which the work head moves along the guide beam. Therefore, in recent years, an attempt has been made to apply a noncontact feeding mechanism to a working machine. For example, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-62924 discloses a noncontact feeding device.
즉, 일본특허공개공보 2013-62924호의 비접촉 급전 장치는, 복수 매의 원판상의 송전 전극과, 이 송전 전극과 대략 동일 직경으로 형성된 1개의 수전 전극을 구비하고 있고, 송전 전극은 작업 헤드인 부품 채취 헤드의 이동 방향으로 연속하지 않은 상태로 간격을 두고 설치되어 있다. 그러나, 송전 전극이 작업 헤드의 이동 방향으로 연속하지 않기 때문에, 작업 헤드가 이동할 때에 송전 전극이 설치되지 않은 영역에서는 전력 전송 효율이 저하되어 안정된 전력 전송을 행할 수 없었다.That is, in the non-contact power feeding device of Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2013-62924, there are provided a plurality of disk-shaped power transmission electrodes and one power reception electrode formed with substantially the same diameter as the power transmission electrode, And are spaced apart from each other in a non-continuous manner in the moving direction of the head. However, since the power transmission electrode is not continuous in the moving direction of the working head, the power transmission efficiency is lowered in a region where the power transmission electrode is not provided when the working head moves, and stable power transmission can not be performed.
본 발명의 일 측면에 따르면, 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계에 있어서, 작업 헤드에의 전력 전송을 비접촉으로 안정적으로 행할 수 있도록 하는 것을 주된 과제로 한다.According to one aspect of the present invention, in a work machine in which a work head moves along a guide beam, it is a principal object to enable power transmission to a work head in a noncontact manner and stably.
본 발명의 일 측면에 따르면, 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계에 있어서, 상기 가이드 빔에 송전 전극이 설치되고, 상기 작업 헤드에 상기 송전 전극과 대향하는 수전 전극이 설치되고, 상기 송전 전극으로부터 상기 수전 전극으로 전계 결합 방식에 의해 전력이 전송되고, 상기 송전 전극은 상기 가이드 빔을 따라 연속하여 설치된 작업 기계를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a work machine in which a work head moves along a guide beam, wherein a power transmission electrode is provided in the guide beam, an electricity reception electrode facing the power transmission electrode is provided in the work head, Electric power is transmitted from the electrode to the power receiving electrode by an electric field coupling method, and the power feeding electrode is provided continuously along the guide beam.
여기서, 상기 송전 전극 및 상기 수전 전극은 서로 중첩된 형상으로 대향하도록 배치될 수 있는데, 그렇게 되면 상기 송전 전극 및 상기 수전 전극은 전계 결합 용량을 늘릴 수 있게 된다.Here, the power transmission electrode and the power reception electrode may be disposed so as to face each other in a superimposed manner, so that the power transmission electrode and the power reception electrode can increase the electric field coupling capacity.
여기서, 상기 송전 전극은 상기 가이드 빔에 일체로 설치될 수 있다.Here, the power transmission electrode may be integrally formed with the guide beam.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가이드 빔을 따라 연속하여 설치된 송전 전극으로부터 작업 헤드측에 설치한 수전 전극으로, 전계 결합 방식에 의해 전력을 전송한다. 즉, 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하여도 항상 송전 전극과 수전 전극이 대향하게 되므로, 작업 헤드로의 전력 전송을 비접촉으로 안정적으로 행할 수 있다.According to an aspect of the present invention, electric power is transmitted by electric field coupling from a power supply electrode continuously provided along a guide beam to a power reception electrode provided on the work head side. In other words, even when the working head moves along the guide beam, the power transmission electrode and the power receiving electrode always face each other, so that power transmission to the working head can be stably performed without contact.
또한, 송전 전극 및 수전 전극이 서로 중첩된 형상으로 대향하도록 배치되면 전계 결합 방식으로 유효하게 작용하는 전극의 면적을 크게 할 수 있으므로, 컴팩트한 형상으로 대용량 전력을 전송할 수 있다.In addition, when the power transmission electrode and the power reception electrode are arranged so as to face each other in an overlapped manner, the area of the electrode effectively acting in the electric field coupling manner can be increased, and thus a large capacity power can be transmitted in a compact shape.
또, 송전 전극을 가이드 빔에 일체로 설치하면, 독립적으로 송전 전극을 설치하는 경우에 비해 장치의 소형화가 가능하게 된다. 또한, 일반적으로 작업 헤드를 가이드하는 가이드 빔은 작업 헤드 측과의 위치 관계에 있어서 높은 정밀도로 조립되어 있다. 따라서, 가이드 빔에 송전 전극을 일체로 설치하면, 송전 전극과 수전 전극의 전극간 거리(갭)를 높은 정밀도로 유지할 수 있다. 그렇게 되면, 전극간 거리를 작게 하는 것이 용이해져 전계 결합 방식에 의한 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.Further, when the power transmission electrodes are integrally provided with the guide beams, the size of the apparatus can be reduced as compared with the case where the power transmission electrodes are provided independently. Generally, the guide beams for guiding the work head are assembled with high precision in the positional relationship with the work head side. Therefore, when the power transmission electrode is integrally provided in the guide beam, the distance (gap) between the power transmission electrode and the power reception electrode can be maintained with high accuracy. In this case, it is easy to reduce the distance between the electrodes, and the electric power transmission efficiency by the electric field coupling method can be improved.
도 1은 종래의 전자 부품 실장 장치의 기본 구성을 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 부품 실장 장치의 기본 구성을 도시한 개념도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 관한 작업 헤드에 전력을 전송하기 위한 구성의 일례를 개념적으로 도시한 설명도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 전력 전송계의 등가 회로를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 관한 도면으로서, 송전 전극을 가이드 빔에 일체로 설치한 예를 개념적으로 도시한 도면이다.1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a conventional electronic component mounting apparatus.
2 is a conceptual diagram showing a basic configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams conceptually showing an example of a configuration for transmitting power to a workhead according to an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a schematic diagram showing an equivalent circuit of a power transmission system according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a diagram according to a modification of the embodiment of the present invention, conceptually showing an example in which the power transmission electrode is integrally provided with a guide beam. Fig.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for constituent elements having substantially the same configuration, and redundant description is omitted.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 전자 부품 실장 장치의 기본 구성을 도시한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram showing a basic configuration of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 전자 부품 실장 장치(1)는 작업 기계의 예로 들었는데, 전자 부품 실장 장치(1)는 전자 부품을 흡착하고 프린트 기판 상에 실장하기 위한 작업 헤드로서 실장 헤드(10)를 가진다.The electronic
실장 헤드(10)에는, 1개 또는 복수개의 노즐(11)이 Z 방향으로 이동 가능하게, 즉 상하 이동 가능하게 설치되어 있다.In the
도 2의 전자 부품 실장 장치(1)는, 직선형상의 가이드 빔으로서의 하나의 X 방향 빔(20)에 3개의 실장 헤드(10)가 각각 X 방향 빔(20)을 따라 X 방향으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 이들 3개의 실장 헤드(10)의 각 구성은, 복수개의 노즐을 구비한 로터리식 또는 리니어식, 혹은 1개의 노즐을 구비한 것 등 공지의 것으로 할 수 있으며, 3개의 실장 헤드(10)는 복수 종류의 조합 또는 3개 모두 동일한 종류로 할 수 있다. The electronic
이들 실장 헤드(10)는, X 방향 빔(20)을 따라 인접하는 실장 헤드와의 충돌 및 간섭을 피하면서 공지의 최적화된 프로그램에 의해 자유자재로 이동한다.These
X 방향 빔(20)은, 이와 직교하여 X 방향으로 소정의 간격을 두고 배치된 한 쌍(2개)의 Y 방향 빔(30) 사이에 걸쳐짐과 동시에, Y방향 빔(30)에 Y 방향을 따라 이동 가능하도록 설치되어 있다. The
이와 같이 X 방향 빔(20)과 Y 방향 빔(30)의 조합에 의해, 실장 헤드(10)는 수평면 내에서 X 방향 및 Y 방향으로 자유자재로 이동 가능하다. 그리고, 실장 헤드(10)는 X 방향 및 Y 방향의 이동 조합에 의해 부품 공급부(미도시)로 이동하여 그 노즐(11)에 의해 전자 부품을 흡착하고, 또 실장 위치로 반송되어 온 프린트 기판(미도시) 상의 소정 위치로 이동하여 그 프린트 기판 상의 소정 위치에 전자 부품을 실장한다.The combination of the
또, 도 2에서는 X 방향 빔(20)을 1개만 나타내지만, 도 1에 도시된 바와 같이 한 쌍(2개)의 X 방향 빔(20)을 Y 방향 빔(30)사이에 걸치도록 하고, 각 X 방향 빔(20)에 1개 또는 복수개의 실장 헤드(10)를 설치할 수도 있다. 또한, 도 2에서는 하나의 X 방향 빔(20)에 3개의 실장 헤드(10)를 설치한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명에서는 직선형상의 가이드 빔으로서의 하나의 X 방향 빔(20)에 1개 또는 복수개의 실장 헤드(10)를 X 방향 빔(20)을 따라 X 방향으로 이동 가능하게 설치할 수 있다. 또, Y 방향 빔(30)의 개수도 2개(한 쌍)에 한정되지 않고, 1개로 할 수도 있다. 이 경우, 구조의 보강을 위해 한쪽에 가이드 레일에 의한 받침을 설치하는 등 여러 가지 형태를 추가할 수 있다.Although only one
도 3a 및 도 3b는, 본 실시예에 있어서 실장 헤드(10)에 전력을 전송하기 위한 구성의 일례를 개념적으로 도시한 설명도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, X 방향 빔(20) 측에 한 쌍의 송전 전극(21)이 X 방향 빔(20)을 따라 연속하여 설치되고, 실장 헤드(10) 측에 송전 전극(21)과 대향하는 한 쌍의 수전 전극(12)이 설치되어 있다. 그리고, 전력은 송전 전극(21)으로부터 수전 전극(12)으로 전계 결합 방식에 의해 전송된다. 3A and 3B are explanatory diagrams conceptually showing an example of a configuration for transferring power to the mounting
도 3a의 전력 전송계는 도 4에 도시된 등가 회로로 나타낼 수 있다. 즉, 송전 전극(21)과 수전 전극(12)의 전계 결합에 의해, 전력이 송전 전극(21)으로부터 수전 전극(12)으로 전송되고, 그 전력에 의해 실장 헤드(10)가 구동된다.The power transmission system of FIG. 3A can be represented by the equivalent circuit shown in FIG. That is, electric power is transmitted from the
한편, 도 3b에 도시된 바와 같이, 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)은 서로 중첩된 형상으로 나란히 포개어져 대향하도록 배치된다. 구체적으로 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)은 각각 빗살 형상으로 형성되고, 이들이 서로 끼워져 맞물리도록 배치된다. 이와 같이 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)을 빗살 형상으로 형성하는 것 이외에도 톱니 형상이나 물결 형상으로 형성하여 서로 맞물리도록 배치될 수도 있다. 요컨대 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)이 서로 중첩되고 포개진 형상으로 대향되도록 배치되면 된다. 이러한 구성을 취함으로써, 전계 결합 방식으로 유효하게 작용하는 전극 면적을 크게 할 수 있으므로, 컴팩트한 형상으로 대용량 전력을 전송할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 3B, the
또한, 도 3a 및 도 3b의 예에서는 빗살 형상(중첩된 형상)으로 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)이 수평 방향으로 배치되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 송전 전극(21) 및 수전 전극(12)은 수직 방향으로 배치되어도 된다. 단, 수직 방향으로 배치하면, 대향하는 송전 전극(21)과 수전 전극(12)의 사이에 이물질이 낙하하여 좁아지기 쉬워지므로, 도 3a 및 도 3b의 예와 같이 수평 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.In the example of FIGS. 3A and 3B, the
본 실시예에서는 송전 전극(21)을 X 방향 빔(20)과 독립적으로 설치하였지만, 송전 전극(21)은 X 방향 빔(20)에 일체로 설치될 수도 있는데, 이하 자세히 설명한다.Although the
도 5는 그 일례를 개념적으로 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예의 변형예에 관한 도면으로서, 송전 전극(21')을 X 방향 빔(20)에 일체로 설치한 예를 개념적으로 도시한 도면이다.5 is a cross-sectional view conceptually showing an example thereof. Fig. 5 is a diagram related to a modification of the embodiment of the present invention, conceptually showing an example in which the power transmission electrodes 21 'are integrally provided in the
도 5의 예에서는, 실장 헤드(10)는 원통형 베어링(13a)을 갖는 리니어 가이드(13)를 개재하여 X 방향 빔(20)에 그 길이 방향(X 방향)을 따라 이동 가능하게 설치되어 있다. 즉, 실장 헤드(10)는 X 방향 빔(20)과 항상 일정한 간격을 유지하면서 X 방향으로 자유자재로 이동한다. 여기서, 리니어 가이드(13)의 구성은 도 5의 예에 한정되지 않고, 여러 가지 형태로 구성될 수 있다.In the example of Fig. 5, the mounting
또한, X 방향 빔(20)의 리니어 가이드(13)와의 대향면 측에는 X 방향 빔(20)과 일체로 송전 전극(21')이 설치되고, 실장 헤드(10)와 일체로 설치되어 있는 리니어 가이드(13)에 수전 전극(12')이 설치되어 송전 전극(21')에 대향되도록 배치된다. A
도 5에 도시된 바와 같이 송전 전극(21')을 X 방향 빔(20)에 일체적으로 설치하면, 독립적으로 송전 전극(21)을 설치하는 경우(도 3a 및 도 3b 참조)에 비해 장치의 소형화가 가능하게 된다.As shown in Fig. 5, when the power transmission electrodes 21 'are integrally provided in the
또한, 원래 도 5의 리니어 가이드(13)는 X 방향 빔(20)에 대해 수십μm 이하의 오차로 조립되어 있으므로, 송전 전극(21')을 X 방향 빔(20)에 일체적으로 설치하고 수전 전극(12')을 리니어 가이드(13)에 일체로 설치하게 되면, 송전 전극(21')과 수전 전극(12')의 전극간 거리(갭)를 높은 정밀도로 유지할 수 있다. 그렇다면, 전극간 거리를 작게 하는 것이 용이해지고 전계 결합 방식에 의한 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.Since the
본 발명의 일 측면들은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, You will understand the point. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
본 발명은 전자 부품 실장 장치뿐만 아니라 용접 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 용접 장치 등 작업 헤드가 가이드 빔을 따라 이동하는 작업 기계에 적용 가능하다.The present invention is applicable not only to an electronic component mounting apparatus but also to a work machine in which a work head moves along a guide beam, such as a welding apparatus in which a welding head moves along a guide beam.
10: 실장 헤드(작업 헤드)
11: 노즐
12, 12': 수전 전극
13: 리니어 가이드
20: X 방향 빔(가이드 빔)
21, 21': 송전 전극
30: Y 방향 빔10: mounting head (work head) 11: nozzle
12, 12 ': receiving electrode 13: linear guide
20: X direction beam (guide beam) 21, 21 ': transmission electrode
30: Y-direction beam
Claims (3)
상기 가이드 빔에 송전 전극이 설치되고, 상기 작업 헤드에 상기 송전 전극과 대향하는 수전 전극이 설치되고,
상기 송전 전극으로부터 상기 수전 전극으로 전계 결합 방식에 의해 전력이 전송되고, 상기 송전 전극은 상기 가이드 빔을 따라 연속하여 설치된 작업 기계. A work machine in which a work head moves along a guide beam,
A power transmission electrode is provided in the guide beam, an electricity reception electrode facing the power transmission electrode is provided in the work head,
Wherein power is transmitted from the power transmission electrode to the power reception electrode by an electric field coupling method, and the power transmission electrode is continuously provided along the guide beam.
상기 송전 전극 및 상기 수전 전극은 서로 중첩된 형상으로 대향하도록 배치되는 작업 기계.The method according to claim 1,
Wherein the power transmission electrode and the power reception electrode are disposed so as to oppose each other in an overlapped shape.
상기 송전 전극은 상기 가이드 빔에 일체로 설치된 작업 기계.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the power transmission electrode is integrally formed with the guide beam.
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