KR20160038676A

KR20160038676A - 표면 실장기의 부품 유지 헤드, 이 부품 유지 헤드에서의 센서 위치 결정 방법, 센서 위치 결정 지그

Info

Publication number: KR20160038676A
Application number: KR1020140188650A
Authority: KR
Inventors: 스스무 키타다; 카즈요시 미나미사카
Original assignee: 한화테크윈 주식회사
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-04-07
Also published as: JP6514871B2; JP2016072461A; KR102040944B1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 스핀들과, 상기 스핀들을 그 축선 방향을 따르는 Z 방향으로 승강시키기 위한 승강 부재와, 상기 스핀들의 하단에 설치된 부품 유지 기구와, 상기 부품 유지 기구를 검지하며 상기 승강 부재에 위치 조정 기구를 사이에 두고 연결된 센서를 포함하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드를 제공한다.

Description

표면 실장기의 부품 유지 헤드, 이 부품 유지 헤드에서의 센서 위치 결정 방법, 센서 위치 결정 지그{A component holding head for surface mounter, method for determining position of sensor in the component holding head, and jig for determining position of sensor in the component holding head}

본 발명은, IC칩 등의 부품(전자 부품)을 기판상에 실장하는 표면 실장기에서 부품을 유지하는 부품 유지 기구를 가지는 부품 유지 헤드와, 이 부품 유지 헤드에서의 센서 위치 결정 방법 및 센서 위치 결정 지그를 가진 부품 유지 헤드에 관한 것이다.

일반적으로 표면 실장기는 부품 유지 헤드를 부품 공급부의 상방으로 이동시키고, 거기에서 부품 유지 헤드에 구비된 부품 유지 기구로서의 노즐에 하강상승 동작을 실행시켜 노즐의 하단부에 부품을 진공 흡착하여 픽업하고, 그 다음 부품 유지 헤드를 기판의 상방으로 이동시킨 후, 기판의 상방에서 재차 노즐에 하강상승 동작을 실행시켜 부품을 기판의 소정 좌표 위치에 실장하도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같이 노즐을 하강상승시켜 부품을 픽업할 경우, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 크면 노즐의 하단부가 부품의 상면을 강하게 눌러 부품이 파괴될 위험이 커지고, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 작으면 노즐은 부품의 상면에 착지될 수 없어 부품을 픽업하지 못하게 된다.

또한, 부품을 기판에 실장하는 경우도 동일하다. 즉, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 크면 노즐의 하단부에 흡착된 부품이 기판을 강하게 눌러 부품이 파괴될 위험이 커지고, 노즐의 하강 스트로크가 지나치게 작으면 부품은 기판의 상면에 착지할 수 없어 부품을 실장하지 못하게 된다. 따라서 노즐의 하강 스트로크는 적절히 제어되어야 한다.

노즐의 하강 스트로크를 적절히 제어하기 위한 방법으로서 노즐의 착지를 검지하는 검지 수단(노즐을 검지하는 센서)을 이용한 방법이 일본특허 제3543044호에 개시되어 있다.

그러나 일본특허 제3543044호의 방법으로는, 센서를 노즐마다 설치할 필요가 있다. 즉, 노즐을 복수 구비한 부품 유지 헤드에서는, 센서를 노즐마다 대응시켜 복수 설치할 필요가 있어 설치 스페이스상의 문제가 생기고 또 비용 상승의 요인이 되기도 한다.

이에 대해 본원의 출원인은 일본 특허출원 2013-212220호에서, 노즐이 장착되는 스핀들과 이것을 승강시키는 승강 부재(가압부)를 별도의 부재로서 마련하고 승강 부재측에 센서를 설치한 구성의 부품 유지 헤드를 제안했다. 이 부품 유지 헤드에 의하면, 센서를 노즐마다 대응시켜 여러 개 설치할 필요가 없어진다.

단, 승강 부재에 센서를 설치한 구성으로는, 승강 부재를 부품 유지 헤드의 메인 프레임에 조립할 때, 특히 승강축의 마찰을 억제하는 조정을 실시했을 때에 승강 부재에 위치 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 승강 부재에 위치 어긋남이 발생하면 이에 연동하여 센서의 위치도 어긋나기 때문에 해당 센서로는 노즐(노즐의 위치 변화)을 정확하게 검지할 수 없게 될 우려가 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 표면 실장기의 부품 유지 헤드에서 부품 유지 기구(노즐)를 검지하는 센서의 위치 어긋남을 교정할 수 있도록 함으로써 센서를 원하는 위치에 위치 결정시키는 것을 주된 과제로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 스핀들;과, 상기 스핀들을 그 축선 방향을 따르는 Z 방향으로 승강시키기 위한 승강 부재;와, 상기 스핀들의 하단에 설치된 부품 유지 기구;와, 상기 부품 유지 기구를 검지하며, 상기 승강 부재에 위치 조정 기구를 사이에 두고 연결된 센서를 포함하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드를 제공한다.

여기서, 상기 센서는 광섬유 센서이며, 상기 광섬유 센서는, 그 광축 방향을 조정하기 위한 광축 방향 조정 수단을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위치 조정 기구는, 상기 Z 방향에 수직인 XY 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위치 조정 기구는, 상기 Z 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 위치 조정 기구는, 상기 Z방향에 수직인 XY 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재;와, 상기 Z 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 승강 부재에 상기 XY 방향 위치 조정 부재를 사이에 두고 아암 부재가 연결될 수 있고, 상기 아암 부재에 상기 Z 방향 위치 조정 부재를 사이에 두고 상기 센서가 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 표면 실장기의 부품 유지 헤드에 적용되며, 상기 부품 유지 헤드의 메인 프레임에 설치된 아암 위치 결정 지그에 의해 상기 아암 부재의 XY 방향 위치를 결정하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드에서의 센서 위치 결정 방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 표면 실장기의 부품 유지 헤드에 적용되며, 상기 센서는 광섬유 센서이고, 상기 부품 유지 헤드의 메인 프레임에 대해 위치 결정하기 위한 지그 위치 결정부;와, 상기 스핀들의 위치를 고정시키기 위한 지그 위치 고정부;와, 상기 광섬유 센서의 광축의 목표 위치를 나타내는 목표 위치부;를 포함하는 센서 위치 결정 지그를 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 위치 결정 지그에 적용되며, 상기 지그 위치 결정부를 상기 메인 프레임에 대해 위치 결정하고, 상기 지그 위치 고정부에서 상기 스핀들의 위치를 고정시킨 후에 상기 광섬유 센서의 광축이 상기 목표 위치부에 정합되도록 상기 위치 조정 기구에 의해 상기 광섬유 센서의 위치를 조정하는 센서 위치 결정 방법을 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 부품 유지 기구(노즐)를 검지하는 센서는, 승강 부재에 위치 조정 기구를 사이에 두고 연결되어 있기 때문에 승강 부재에 위치 어긋남이 발생하더라도 위치 조정 기구에 의해 센서의 위치 어긋남을 교정할 수 있고 이로써 센서를 원하는 위치에 위치 결정시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 아암 위치 결정 지그나 센서 위치 결정 지그를 사용하면, 센서 위치 결정을 용이하고 정확하게 행할 수 있고 또한 그 위치 결정을 실제 기기 외에서 행하는 것도 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 전체 구성을 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 부품 유지 헤드에서 스핀들을 Z 방향으로 승강시키는 기구를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c), (d)는 주요부의 사시도이다.
도 3은 도 2의 스핀들을 Z 방향으로 승강시키는 기구에서 승강 부재 주위의 구성을 도시한 설명도이다.
도 4는 도 1의 부품 유지 헤드에서 사용한 광섬유 센서의 주요부를, 그 장착 상태를 포함하여 도시한 사시도이다.
도 5는 도 1의 부품 유지 헤드에서 스핀들의 하단에 장착된 노즐 부분의 단면을 확대 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 노즐이 착지되었을 때의 광섬유 센서의 수광량 변화를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 위치 결정 지그의 사용 상태를 도시한 도면으로서, (a)는 부품 유지 헤드의 배면을 도시한 도면이고, (b)는 그 좌측면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 광섬유 센서의 부착 상태를 도시한 도면으로서, (a)는 부품 보존 유지 헤드의 배면을 도시한 도면이고, (b)는 그 좌측면을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 관한 센서 위치 결정 지그를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 관한 센서 위치 결정 지그의 사용 상태를 도시한 도면으로서, (a)는 부품 보존 유지 헤드의 좌측면을 도시한 도면이고, (b)는 그 저면을 도시한 도면이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 부품 유지 헤드의 전체 구성을 도시한 사시도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 부품 유지 헤드(10)는 로터리 헤드 형식의 부품 유지 헤드로서, 헤드 본체를 구성하는 메인 프레임(20)에 로터리 헤드(40)가 수직축 둘레의 R 방향으로 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 로터리 헤드(40)에는, 그 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개의 스핀들(41)이 배치되고 각 스핀들(41)의 하단에 부품을 흡착 유지하는 부품 유지 기구로서 노즐(42)이 장착되어 있다.

로터리 헤드(40)는, 메인 프레임(20)에 설치된 R서보 모터(21)의 구동에 의해 R 방향으로 회전할 수 있다. 또 각 스핀들(41)은, 메인 프레임(20)에 설치된 T서보 모터(22)의 구동에 의해 각 스핀들(41)의 축선 둘레의 T 방향으로 회전할 수 있다.

또한 메인 프레임(20)에는, 특정 위치에 있는 스핀들(41a)(도 3 참조)을 축선 방향인 Z 방향으로 승강시키기 위한 Z서보 모터(23)가 배치되어 있다. R서보 모터(21)의 구동에 의해 로터리 헤드(40)를 R방향으로 회전시키는 기구, 및 T서보 모터(22)의 구동에 의해 각 스핀들(41)을 T방향으로 회전시키는 기구에 대해서는 주지의 것이므로 여기서 그 설명은 생략하기로 한다. Z서보 모터(23)의 구동에 의해 스핀들(41a)을 승강시키는 기구에 대해서는, 이하 설명하기로 한다.

도 2는, 도 1의 부품 유지 헤드(10)에서 스핀들(41a)을 Z 방향으로 승강시키는 기구를 도시한 도면으로서, (a)는 정면도, (b)는 좌측면도, (c), (d)는 주요부의 사시도이다.

Z서보 모터(23)의 모터축은 볼 나사 기구의 나사축(24)에 연결되어 있고, 이 나사축(24)에 볼 나사 기구의 너트가 장착되어 있다. 또한, 그 너트에 승강 부재(25)가 체결되어 있다.

또 승강 부재(25)에는, 회전 멈춤과 승강 가이드를 위해 상부 스플라인 샤프트(26)가 장착되어 있다. 그리고 이 승강 부재(25)에 가압부(25a)가 일체적으로 연결되어 있다. 따라서 Z서보 모터(23)의 구동에 의해 승강 부재(25)와 함께 가압부(25a)가 Z 방향으로 이동한다.

승강 부재(25) 및 가압부(25a)는 메인 프레임(20)측에 1개만 설치되어 있다. 스핀들(41)을 하강시킬 때에는 가압부(25a)에 대해 스핀들(41)을 상대적으로 이동시킴으로써, 하강시키는 스핀들(41)(상기 특정 위치에 있는 스핀들(41a))을 선택하고 가압부(25a)를 하강시킴으로써 해당 스핀들(41a) 및 그 하단에 장착된 노즐(42)을 하강시킨다.

본 실시예에서는 도 3에 도시한 바와 같이 로터리 헤드(40)를 R 방향으로 회전시킴으로써 가압부(25a)에 대해 스핀들(41)을 상대 이동시켜 하강시킬 스핀들(41)을 가압부(25a) 밑에 위치시킨다. 이어, 가압부(25a)를 하강시켜 가압부(25a)의 바로 밑에 있는 스핀들(41a)을 하강시킨다. 단, 특정 위치에 있는 스핀들(41a)을 선택하여 하강시키는 구성은 전술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스핀들(41)을 그대로 두고 가압부(25a)를 이동시켜 하강시키는 스핀들(41a)을 직접 선택하도록 해도 좋다.

도 2에 도시된 바와 같이, 가압부(25a)가 연결된 승강 부재(25)에는, 어댑터 부재(27)를 사이에 두고 아암 부재(28)의 일부가 연결되고, 이 아암 부재(28)의 단부측에 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고, 노즐을 검지하는 센서로서 광섬유 센서(30)가 연결되어 설치되어 있다.

또한, 아암 부재(28)의 끝단측에는, 승강 부재(25)의 승강에 따른 아암 부재(28)의 승강을 가이드하기 위해 가이드 부재로서 하부 스플라인 샤프트(31)가 장착되어 있다. 이 하부 스플라인 샤프트(31)는 고정 부재(32)를 사이에 두고 메인 프레임(20)에 고정되어 있다.

여기서 상기 어댑터 부재(27)는, 광섬유 센서(30)의 XY 방향의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재이다. 즉, 어댑터 부재(27)는 승강 부재(25)에 대해 Z 방향에 수직인 수평면 내에서 XY 방향으로 위치 조정 가능하게 연결된다. 이로써 어댑터 부재(27)와 일체인 아암 부재(28)의 XY 방향의 위치가 조정될 수 있고, 그 결과, 아암 부재(28)에 연결된 광섬유 센서(30)의 XY 방향의 위치가 조정될 수 있다.

또한, 센서 홀더 부재(29)는 위치 조정 기구로서, 광섬유 센서(30)의 Z 방향으로의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재이다. 즉, 센서 홀더 부재(29)는 아암 부재(28)에 대해 Z 방향으로 위치 조정 가능하게 연결된다. 이로써 센서 홀더 부재(29)에 일체로 연결(유지)된 광섬유 센서(30)의 Z 방향의 위치가 조정된다.

이와 같이 광섬유 센서(30)는, 어댑터 부재(27), 아암 부재(28) 및 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고 승강 부재(25)에 연결되는데, 어댑터 부재(27) 및 센서 홀더 부재(29)에 의한 위치 조정이 이루어진 후에는 승강 부재(25) 및 가압부(25a)와 일체화된다. 따라서 광섬유 센서(30)는, Z서보 모터(23)의 구동에 의해 가압부(25a)가 Z 방향으로 이동하면, 이것과 연동하여 Z 방향으로 이동한다. 즉, 광섬유 센서(30)는, 가압부(25a)의 승강에 의한 스핀들(41a)의 Z 방향의 이동과 동조하여 Z 방향으로 이동한다. 아울러 스핀들(41)은 2개의 코일 스프링으로 이루어진 탄성체(41b)(도 1 참조)에 의해 항상 상방의 초기 위치를 향해 탄성 가압되어 있다.

광섬유 센서(30)는, 발광부 및 수광부가 광섬유나 렌즈와 함께 끼워져 구성된 것으로서, 그 구성 자체는 주지의 것이다. 도 4는, 본 실시예에서 사용한 광섬유 센서(30)의 주요부를, 그 장착 상태를 포함하여 도시한 사시도이다.

전술한 바와 같이, 광섬유 센서(30)는 센서 홀더 부재(29)를 사이에 두고 아암 부재(28)에 연결된다. 그리고 본 실시예의 광섬유 센서(30)는, 그 광축 방향을 조정하기 위한 광축 방향 조정 수단으로서 편심 칼라(30a)를 가진다. 즉, 편심 칼라(30a)는 광섬유 센서(30)의 렌즈(30b)에 장착되어 있으며 이 편심 칼라(30a)를 렌즈(30b)에 대해 회전시킴으로써 광섬유 센서(30)의 광축 방향을 조정한다.

다음으로 광섬유 센서(30)의 센서 기능에 대해 설명하기로 한다.

본 실시예에서 광섬유 센서(30)는, 도 1에 도시한 바와 같이 스핀들(41)의 하단에 장착된 노즐(42)(상기 특정 위치에 있는 노즐(42))의 비스듬한 상방에 배치되어 있다. 그리고 광섬유 센서(30)의 발광부는, 도 5에 확대하여 도시한 노즐(42)의 외주 상면의 반사면(42a)을 향해 비스듬하게 아래쪽으로 광(P)을 조사한다. 그 조사된 광(P)은 반사면(42a)에서 반사되고, 반사된 반사광은 광섬유 센서(30)의 수광부에서 수광된다.

여기서 노즐(42)은, 도 5에 도시한 바와 같이 스핀들(41)의 하단에 코일 스프링(43)(탄성체)을 사이에 두고 장착되어 있다. 따라서 상기 특정 위치에 있는 스핀들(41a)이 하강하다가 노즐(42)이 착지되면, 코일 스프링(43)이 압축되어 상하 방향으로 스핀들(41a)에 대한 노즐(42)의 상대 위치가 변화된다. 구체적으로는 노즐(42)이 스핀들(41a)의 하단 측을 향해 상대적으로 이동한다.

한편 광섬유 센서(30)의 발광부로부터 조사되는 광(P)은, 도 4에 도시한 렌즈(30b)에 의해, 노즐(42)이 착지되어 있지 않은 초기 상태일 때의 반사면(42a)에 초점이 맞춰져 있다. 따라서 노즐(42)이 착지되어 그 상하 방향으로 스핀들(41a)에 대한 노즐(42)의 위치가 변화되면, 반사면(42a)에서 반사되는 반사광의 양이 감소하여, 광섬유 센서(30)의 수광부에서 수광하는 수광량이 감소한다(도 6 참조). 본 실시예에서는 이 수광량의 감소를 광섬유 센서(30)의 센서부(미도시)에서 검지한다. 그리고 센서부는 수광량이 소정량 감소했을 때, 예를 들면 도 6에 도시한 역치 A 이하가 되었을 때에 노즐(42)이 착지되었다고 판단하여 '착지 검지 신호'를 발생시킨다.

여기서, 노즐(42)이 '착지'되었다는 표현은 노즐(42)의 하방으로부터 힘이 작용하였다는 의미이고, 그러한 경우는 부품의 픽업 공정에서 노즐(42)이 아래로 이동하다가 노즐(42)의 하단부가 부품의 상면에 착지되는 경우와, 부품의 실장 공정에서 노즐(42)의 하단부에 흡착 유지된 부품이 기판의 상면에 착지되는 경우에 해당한다.

이상의 구성에서 부품 보존 유지 헤드(10)를 가진 표면 실장기는, 스핀들(41)의 하단에 장착된 노즐(42)에 의해 부품을 부품 공급부로부터 픽업하여 유지하고 프린트 기판상으로 이송하여 프린트 기판상의 소정 위치에 실장한다.

이 부품 픽업 시 및 부품 실장시에는, 도 3에서 설명한 것처럼 가압부(25a)의 바로 아래에 위치시킨 스핀들(41a)의 상부면을 가압부(25a)가 가압하고 그 스핀들(41a)을 Z 방향으로 하강시킨다.

그 후 스핀들(41a) 끝단의 노즐(42)이 착지되면 전술한 바와 같이 코일 스프링(43)이 압축되고 스핀들(41a)에 대한 노즐(42)의 상하 방향의 위치가 변화되어 광섬유 센서(30)의 수광부에서 수광하는 수광량이 감소한다. 그리고 광섬유 센서(30)의 센서부가 착지 검지 신호를 발생시킨다. 이 착지 검지 신호는 표면 실장기의 제어부에 송신된다. 이 제어부가 착지 검지 신호를 수신하면, 가압부(25a)를 하강시키는 Z서보 모터(23)를 정지시킨다. 이로써 노즐(42)의 하강 스트로크가 적절히 제어되어 노즐(42)이 정확하게 착지한다.

다음으로 광섬유 센서(30)의 위치 결정 방법에 대해 설명하기로 한다. 센서의 위치를 조정하기 위한 기구(위치 조정 기구)로는 어댑터 부재(27)와 센서 홀더 부재(29)가 사용되는데, 자세한 내용은 이하에 설명한다.

우선 도 2에 도시한 승강 부재(25)는, 상부 스플라인 샤프트(26)를 기준으로 메인 프레임(20)에 조립된 후 전술한 볼 나사 기구의 너트와 체결된다. 다음으로 승강 부재(25)에, 아암 부재(28)가 어댑터 부재(27)를 사이에 두고 연결된다.

어댑터 부재(27)는 위치 조정 기구로서 XY 방향 위치 조정 부재이다. 아암 부재(28)와 어댑터 부재(27)는 일체이며, 어댑터 부재(27)는 승강 부재(25)에 대해 XY 방향으로 위치 조정 가능하기 때문에 아암 부재(28)의 XY 방향 위치의 조정이 가능하게 되어, 광섬유 센서(30)의 XY 방향 위치의 조정도 수행될 수 있게 된다.

구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같이 아암 위치 결정 지그(50)를 사용하여 아암 부재(28)의 XY 방향 위치를 조정한다. 도 7에서 (a)는 부품 유지 헤드(10)의 배면을 도시한 도면이고, (b)는 그 좌측면을 나타낸 도면이다.

보다 상세하게는, 아암 부재(28)의 일부분은 단차를 가지는데, 이 단차 부분이 센서 홀더 부재(29)를 부착하는 부착부(부착면)(28a)가 되므로, 이 부착부(28a)의 XY 방향 위치가 원하는 위치가 되도록 아암 위치 결정 지그(50)를 사용하여 아암 부재(28)의 XY 방향 위치를 조정한다.

아암 위치 결정 지그(50)는, 그 일단이 메인 프레임(20)에 체결되어 설치되는 체결부(51)와, 타단이 부착부(28a)에 부딪치는 아암 위치 결정부(위치 결정면)(52)를 가진다.

이 아암 위치 결정부(52)에 상기 부착부(28a)가 부딪침으로써 부착부(28a)의 XY 방향 위치가 원하는 위치로 위치 결정된다. 구체적으로는, 도 7(a)에 표시되어 있는 부착부(28a)와 아암 위치 결정부(52)가 부딪힘으로써 부착부(28a)의 X 방향 위치가 위치 결정되고, 도 7(b)에 표시되어 있는 부착부(28a)와 아암 위치 결정부(52)가 부딪힘으로써 부착부(28a)의 Y방향 위치가 위치 결정된다. 즉, 아암 위치 결정 지그(50)는, 그 일단의 체결부(51)가 메인 프레임(20)에 체결 고정되어 위치 결정되기 때문에 전술한 상부 스플라인 샤프트(26), 볼 나사 기구 및 승강 부재(25)의 위치 오차와 상관 없이 아암 부재(28)의 부착부(28a)의 XY 방향 위치를 원하는 위치로 위치 결정할 수 있다. 그리고 이 위치 결정된 위치에서 어댑터 부재(27)를 사이에 두고 아암 부재(28)의 일부를 승강 부재(25)에 연결 고정시킨다.

한편 아암 부재(28)의 끝단 측에는, 도 2에서 설명한 것처럼 하부 스플라인 샤프트(31)가 장착되며, 하부 스플라인 샤프트(31)는 고정 부재(32)를 사이에 두고 메인 프레임(20)에 고정된다. 이 때 고정 부재(32)는, XY 방향의 위치가 조정된 아암 부재(28)에 장착된 하부 스플라인 샤프트(31)의 위치를 따라 메인 프레임(20)에 고정된다.

이상과 같이 아암 부재(28)가, 어댑터 부재(27)를 사이에 두고 승강 부재(25)에 XY 방향으로 위치 조정 가능하게 연결됨으로써, 상부 스플라인 샤프트(26)와 볼 나사 기구의 위치 맞춤과 하부 스플라인 샤프트(31)와 아암 부재(28)의 위치 맞춤이 서로 간섭하지 않는다. 따라서 부드러운 승강 동작뿐만 아니라 정확한 아암 부재(28)의 위치, 즉 정확한 광섬유 센서(30)의 XY 위치 확보도 구현할 수 있다.

계속해서 광섬유 센서(30)의 Z 방향 위치를 결정하는 모습을 설명한다.

구체적으로는, 전술한 요령으로 XY 방향의 위치 결정이 이루어진 아암 부재(28)의 부착부(28a)에 대해, 도 8에 도시한 바와 같이 광섬유 센서(30)를 유지한 센서 홀더 부재(29)를 부착하여 광섬유 센서(30)의 Z 방향 위치를 결정한다. 도 8에서 (a)는 부품 유지 헤드(10)의 배면을 도시한 도면이고, (b)는 그 좌측면을 도시한 도면이다.

이상에 의해 광섬유 센서(30)는 XYZ의 모든 방향에 대해 위치 결정되는데, 본 실시예에서 최종적인 광섬유 센서(30)의 광축(초점 위치)의 조정은 센서 위치 결정 지그(60)를 사용하여 행한다.

도 9는 센서 위치 결정 지그(60)를 도시한 사시도이고, 도 10은 그 사용 상태를 도시한 도면이다. 아울러 도 10에서 (a)는 부품 유지 헤드(10)의 좌측면을 도시한 도면이고, (b)는 그 저면을 도시한 도면을 나타낸다.

센서 위치 결정 지그(60)는, 지그 위치 결정부(61), 지그 위치 고정부(62) 및 목표 위치부(63)를 가진다.

센서 위치 결정 지그(60)를 사용할 때에는 우선 지그 위치 결정부(61)를, 메인 프레임(20)을 구성하는 헤드 설치 플레이트(20a)에 부착된 기준 플레이트(20b)에 부딪침으로써 센서 위치 결정 지그(60)를 메인 프레임(20)에 대해 위치 결정한다. 이어서 지그 위치 고정부(62)를 스핀들(41)의 하단에 끼워 맞춤으로써 스핀들(41)(로터리 헤드(40))의 R 방향 위치를 고정시킨다. 이로써 센서 위치 결정 지그(60) 및 스핀들(41)(로터리 헤드(40))은 XYZ 방향에 대해 위치 결정되고, 이 위치 결정된 상태에서 목표 위치부(63)가 광섬유 센서(30)의 광축(초점 위치)의 목표 위치를 나타낸다.

이 목표 위치부(63)에 광섬유 센서(30)의 광축이 맞춰져 정합되도록 최종적으로 광섬유 센서(30)의 광축을 조정한다. 광섬유 센서(30)의 광축 조정은, 기본적으로는 전술한 어댑터 부재(27) 및 센서 홀더 부재(29)에 의한 XYZ 방향의 위치 조정에 의해 행할 수 있지만, 각 부재가 가진 치수 오차나 광섬유 센서(30) 자체의 제조 오차 등에 의해 광섬유 센서(30)의 광축(초점 위치)이 목표 위치에서 어긋나는 경우가 있다. 이 경우, 도 4에서 설명한 광섬유 센서(30)의 편심 칼라(30a)를 렌즈(30b)에 대해 회전시킴으로써 광섬유 센서(30)를 광축 방향으로 미세 조정한다. 편심 칼라(30a)를 회전시키면 광섬유 센서(30)의 초점 위치가 Z 방향으로도 이동하지만, 이 Z 방향의 이동은 아암 부재(28)에 대해 센서 홀더 부재(29)를 Z 방향으로 재차 조정함으로써 상쇄시킬 수 있다.

여기서 도 9에 도시한 센서 위치 결정 지그(60)에서는 지그 위치 고정부(62)를 3개 마련하였으나, 적어도 1개를 마련하면 된다. 또 전술한 헤드 설치 플레이트(20a)는, 부품 유지 헤드(10)를 표면 실장기의 XY 갠트리의 X축에 부착할 때의 부착면이 된다.

전술한 바와 같이 센서 위치 결정 지그(60)는 로터리 헤드(40)의 R 방향 위치, 즉 R 축을 고정시킨다. 이와 같이 센서 위치 결정 지그(60)를 이용하여 고정된 R 축의 위치를 기준으로 하여 R 축의 원점 조정을 실시함으로써, 전술한 센서 위치 조정에 의해 실제 장치 이외에서 얻어진 목표 위치는, 실제 장치 내에서 별도 교정(calibration)을 했을 때에도 목표 위치로서 확보된다. 또 실제 장치의 조립 현장에서는, R서보 모터(21)의 엔코더 원점 위치를 로터리 헤드(40)의 R축(노즐 인덱스) 원점 위치에 맞춰 R서보 모터(21)측과 로터리 헤드(40)측을 커플링으로 체결한다. 이 때 같이 맞추는 노즐 인덱스의 원점 위치 조정도 센서 위치 결정 지그(60)를 사용하여 행할 수 있기 때문에 조립 현장에서의 원점 조정 위치와 실제 장치상에서의 원점 위치의 오차를 억제할 수 있다. 또한 검출 대상이 되는 노즐(42)의 위치도, 센서 위치 결정 지그(60)를 사용함으로써 실제 장치 내외에서 동등한 위치를 확보할 수 있게 되므로 광섬유 센서(30)의 광량 확인 및 조정도 실제 장치 외에서 실시할 수 있게 된다.

아울러 이상의 실시예에서는 노즐(42)를 검지하는 센서로서 광섬유 센서(30)를 사용하였으나, 자기 센서 등 다른 비접촉 센서를 사용할 수도 있다. 또 본 발명은 로터리 헤드 형식 이외의 부품 유지 헤드에도 적용 가능하다.

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.

본 발명은 부품 실장기의 제조 및 운용에 사용될 수 있다.

10: 부품 유지 헤드 20: 메인 프레임
30: 광섬유 센서 40: 로터리 헤드

Claims

스핀들;
상기 스핀들을 그 축선 방향을 따르는 Z 방향으로 승강시키기 위한 승강 부재;
상기 스핀들의 하단에 설치된 부품 유지 기구; 및
상기 부품 유지 기구를 검지하며, 상기 승강 부재에 위치 조정 기구를 사이에 두고 연결된 센서를 포함하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항에 있어서,
상기 센서는 광섬유 센서이며,
상기 광섬유 센서는, 그 광축 방향을 조정하기 위한 광축 방향 조정 수단을 포함하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항에 있어서,
상기 위치 조정 기구는, 상기 Z 방향에 수직인 XY 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재를 포함한 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항에 있어서,
상기 위치 조정 기구는, 상기 Z 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재를 포함한 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제1항에 있어서,
상기 위치 조정 기구는,
상기 Z방향에 수직인 XY 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 XY 방향 위치 조정 부재; 및
상기 Z 방향으로 상기 센서의 위치를 조정하기 위한 Z 방향 위치 조정 부재를 포함한 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제5항에 있어서,
상기 승강 부재에 상기 XY 방향 위치 조정 부재를 사이에 두고 아암 부재가 연결되고,
상기 아암 부재에 상기 Z 방향 위치 조정 부재를 사이에 두고 상기 센서가 연결되어 있는 표면 실장기의 부품 유지 헤드.
제6항의 표면 실장기의 부품 유지 헤드에 적용되며,
상기 부품 유지 헤드의 메인 프레임에 설치된 아암 위치 결정 지그에 의해 상기 아암 부재의 XY 방향 위치를 결정하는 표면 실장기의 부품 유지 헤드에서의 센서 위치 결정 방법.
제1항의 표면 실장기의 부품 유지 헤드에 적용되며,
상기 센서는 광섬유 센서이고,
상기 부품 유지 헤드의 메인 프레임에 대해 위치 결정하기 위한 지그 위치 결정부;
상기 스핀들의 위치를 고정시키기 위한 지그 위치 고정부; 및
상기 광섬유 센서의 광축의 목표 위치를 나타내는 목표 위치부;를 포함하는 센서 위치 결정 지그.
제8항의 센서 위치 결정 지그에 적용되며,
상기 지그 위치 결정부를 상기 메인 프레임에 대해 위치 결정하고, 상기 지그 위치 고정부에서 상기 스핀들의 위치를 고정시킨 후에 상기 광섬유 센서의 광축이 상기 목표 위치부에 정합되도록 상기 위치 조정 기구에 의해 상기 광섬유 센서의 위치를 조정하는 센서 위치 결정 방법.