KR930006039Y1 - 소형전자부품 탑재장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

소형전자부품 탑재장치

제1도 내지 제7도는 본 고안장치의 구성 및 작용을 보인 것으로, 제1도 및 제2도는 전체 개략평면도 및 정면도.

제3도는 흡착헤드 및 부품공급장치부 구성도.

제4도 내지 제6도는 흡착헤드의 구성 및 작용을 보인 단면도로서, 제4도는 흡착헤드의 노즐이 부품을 흡착하는 위치에서 하강한 상태를 보인 단면도.

제5도는 흡착헤드의 노즐이 부품을 흡착하여 상승한 상태를 보인 단면도.

제6도는 흡착헤드에 흡착된 부품을 센터링하는 상태를 보인 단면도.

제7도는 흡착헤드의 노즐부 상세도.

제8도는 공기공급부의 구성도.

제9도는 본 고안 장치의 동작 흐름도.

제10a, b도는 종래 소형전자부품을 인쇄회로기판에 결합하는 작업을 설명하기 위한 단면도.

제11도는 종래 탑재장치의 흡착헤드 구성을 보인 종단면도.

제12a, b도는 동상의 요구구성을 보인 확대단면도 및 저면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : XY테이블 2 : 전후방향

3 : 가이더 4 : 슬라이더

5 : 지지블록 6 : 구동모터

7 : 스크류봉 8 : 좌우방향 이송부

9 : 구몽모터 10 : 스크류봉

11 : 헤드 이송블록 12 : 헤드

13 : 헤드본체 14 : 실린더

15 : 실린더튜브 16 : 피스턴

17 : 피스턴로드 18 : 실린더커버

19 : 베어링 21, 22, 23 : 공기유통공

24 : 풀리 25 : 공기공급부

26 : 핑거플레이트 27 : 핑거바

28 : 핑거 29 : 핑거 구동링크

30 : 인장스프링 31 : 노즐

32 : 노즐가이더 33 : 경사면

34 : 가이드부시 35 : 핀

36 : 스프링 37 : 부시

38 : 삽입흠 39 : 장공

40 : 지지간 41 : 지지관

42 : 핀 43 : 스프링

44 : 가이드봉 45 : 지지관

46 : 푸트 47 : 부셔

48 : 래치트 휠 49, 50 : 클로오

51 : 스토퍼 52 : 절개홈

53 : 걸림턱 54 : 삽입홈

55, 55 : 스프링 56 : 지지링

57 : 보울 58 : 와셔

59 : 공기주입용 블록 60 : 밀봉용 블록

A : 부품공급장치 B : 컨베이어

본 고안은 소형전자부품 탑재장치에 관한 것으로, 특히 소형전자부품을 인쇄회로기판에 원하는 각도로 자동적으로 장착할 수 있도록 한 소형전자부품 탑재장치에 관한 것이다.

종래에는 제10a도에 도시한 바와같이 인쇄회로기판(101)에 작은 구멍(102)를 뚫고 그곳에 전자부품(103)의 다리(104)를 끼워 넣은 후 뒷면에서 납땜(105)하는 정방식이 주로 이용되었다.

그러나 근래 표면실장부품(표면실장부품 : surface mounting component)의 출현으로 전자부품이 소형, 소량화되고 전체적인 인쇄 회로기판(PCB)의 크기가 작아지면서 고정방법도 달라지게 되었다.

이 표면실장부품의 장착기법은 제1b도와 같이 인쇄회로기판(201)상에 접착제를 도포하거나 납을 페이스트(paste,202)상태로 놓고, 표면실장부품부품(203)을 그위에 올려 고정하는 것이다.

그러므로 표면실장기술(surface mountion techmology)의 문제점을 취급하는 전자부품이 작기 때문에(예를 들어 JC는 리드사이가 0.5mm임)사람손으로는 조립할 수 없다는 것이다.

따라서 상기와 같이 작은 전자부품(표면실장부품)을 인쇄회로기판상에 장착하기 위해서는 탑재장치가 필요하다.

제11도 및 제12도는 종래 탑재장치에 이용되는 흡착헤드의 일실시형태를 보인 것으로 이에 도시한 바와같이 본체(201)에 공기 유동공(211,212,213)을 형성하고 제1-제5부재(214,215,216,217,218)가 동심이 되도록 하여 제3부재(216)는 상하운동을 하지 않고 제1,제2부재(214,215)는 부품을 잡고 놓기 위한 상하운동이 피스턴(220)에 의해 이루어지도록 되어 있고 제4,제5부재(217,218)는 스프링(221)으로 가동편(209)이 운동할 수 있도록 상하운동하며 가동편(209)은 중심조절부재(233)를 이용 전자부품(222)를 센터링(centering)하고 풀리(224)로 회전하도록 되어 있다.

이러한 흡착헤드는 공기유동공(212)을 통해 압축공기가 공급되면 피스턴(220)에 의하여 제1,제2부재(214,215)와 노즐(225)등이 밑으로 내려가고 노즐(225)이 전자부품(222)에 닿으면 공기유동공(211)을 통하여 진공이 발생하여 전자부품(222)이 흡착되고 공기 유동공(213)에 공기를 주입하게 되면 피스턴(22)에 의하여 제1,제1부재(214,215)와 노즐(225)이 위로 이동하게 되며, 제4, 제5부재(217,218)가 스프링(211)의 영향으로 가동편(209)을 밑으로 누르게 되고 이에 따라 전자부품(222)을 센터링하게 된다.

그후 흡착헤드가 설정된 위치(인쇄회로기판위)로 이동한후 공기 유동공(212)에 다시 공기가 주입되면서 진공이 제거되어 노즐(225)에 흡착되어 있던 부품이 장착된다.

그러나 상기한 바와같은 종래의 부품 탑재장치의 흡착헤드는 본체(21)에 여러 구멍을 뚫어 공기를 공급 및 배기시키고 로테이션(rotation)장치와 상하이동용 실린더가 별개의 장치로 되어 있어 구성이 대형화되고 복잡하게 되는 걸함이 있었다.

또한 센터링 유니트는 5-6개 부품이 동심도가 높지 않으면 전자부품(222)를 센터링하지 못하는 스프링과 부시의 복잡한 구조로 되어 있으며 거의 모든 부품의 동심도가 요구되어 가공 및 조립에 어려움이 많은 결함이 있었다.

즉, 종래의 장치는 각도조정부와 상하이동부의 위치차이에 의한 문제점으로서 몸체부분의 구조가 매우 복잡하고, 압축공기 공급을 위한 복잡한 공기통로가 필요하며 공기누설의 염려가 있을 뿐아니라 가공, 조립이 어려운 것이었으며, 센터링 부분의 구조 복잡성에 따른 문제점으로서 동심도를 요구하는 부품의 수가 많고 구조가 복잡하여 가공, 조립이 어려운 것이었다.

본 고안은 상기한 바와같은 종래의 결함을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 표면실장부품 장착용 장치(표면실장 마운터의 헤드부분)의 장착각도 조정부와 상하 이동장치(공압실린더)를 동축상으로 일치시키면서 구조를 간단히하여 가공, 조립성을 편리하게 함과 아울러 동작의 확실성을 도모하도록 하고, 공기누설의 난이성을 해결하며, 간단한 구조의 스프링을 이용하여 센터링(centering)부분의 복잡성, 동심도 요구에 대한 가공의 어려움, 조립의 난이성을 해결하도록 하기 위한 것인바, 이러한 본 고안은 첨부도면 제1도 내지 제9도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안에 의한 표면실장장치의 전체구성을 보인 개략도평면도이고, 제2도는 정면도로서 이에 도시한 바와같이, 전후방향 이송부(2)와 좌우방향 이송부(8)로 구성된 XY테이블(1)에 헤드(12)를 장착하고, 전후부에 부품공급장치(A)를 설치하며, 중간부에 인쇄회로기판 공급용 컨베이어(B)를 설치한 구성으로 되어 있다.

상기 전후방향 이송부(2)는 가이더(3)를 양쪽에 설치하여 슬라이더(4)가 전후로 이송할 수 있도록 설치하고, 슬라이더(4)의 일단부에 고정한 지지블록(5)에 구동모터(6)의 동력으로 회전하는 스크류봉(7)을 나사맞춤한 구성으로 되어있다.

상기 좌우방향 이송부(8)는 상기 지지블록(5)에 고정한 구동모터(9)에 직결한 스크류봉(10)에 헤드이송블록(11)을 나사맞춤하여 헤드이송블록(11)이 스크류봉(10)과 슬라이더(4)에 지지되어 좌우 이송되도록 하고, 헤드이송블록(11)에 헤드(12)를 부착한 구성으로 되어 있다.

제3도는 본 고안 장치의 요부인 흡착헤드와 부품공급장치부를 보인 것으로, 제4도 내지 제6도는 본 고안의 요부인 흡착헤드를 보인 것으로 이에 도시한 바와 같이, 헤드본체(13)의 피슬로드(17)와 함께 승강작동하는 푸트(46)가 푸셔(47)를 주기적으로 눌러 주도록 되어 있고, 푸셔(47)가 한번식 눌릴때 마다 클로오(50)가 도면에서 시계방향으로 회전하였다가 푸트(46)가 상승하여 푸셔(47)가 상승될 때 클로오(50)가 스프링에 의하여 회동복귀하면서 래치트휠(48)을 일정 피치씩 반시계방향으로 회전시키게 되며, 이에 따라 부품(10)을 일정 피치씩 앞(제2도의 화살표방향)으로 전진하여 공급되고, 이때 클로오(49)는 래치트휠(48)이 시계방향으로 회동하지 않도록 한다.

제4도 내지 제6도는 본 고안 장치의 흡착헤드부 상세 구성도로서 이에 도시한 바와같이, 헤드본체(13)에 공압실린더(14)가 베어링(19)으로 지지되어 회전가능하게 설치되어 있다.

상기 공압실린더(14)는 헤드본체(13) 내측에 설치되는 실린더튜브(15)와 피스턴(16) 및 피스턴로드(17)와 실린더튜브(15)의 상하단부에 고정되는 실린더커버(18)로 구성되고 이 실린더(14)의 상하실린더커버(18)와 헤드본체(13)의 내주면 사이에 상하 베어링(19)이 삽입되어 있다.

도면중 미설명 부호 20은 헤드커버를 보인 것이다.

상기 실린더(14)의 실린더커버(18)에는 풀리(24)가 고정되어 있어 그 폴리(24)에 벨트(도시되지 않음)로 전달되는 동력에 의해 실린더(14)가 회전하도록 되어 있다.

상기 피스턴로드(17)에는 세개의 공기유통공(21,22,23)이 형성되어 공기유통공(21)은 진공용으로 이용되고, 공기유통공(22)에는 실린더상승용, 공기유통공(23)에는 실린더 하강용 압축공기를 주입하도록 되어 있다.

상기 피스톤로드(17)의 상단부에는 회전에 대한 공기주입을 위하여 특수 설계된 공기공급부(25)가 부착되어 있으며, 피스턴로드(17)의 공기공급부(25) 바로 하측에는 하한점(下限点) 스토퍼(15)가 고정되어 있다.

부품파지부분은 핑거(28), 핑거구동링크(29), 스프링(30), 노즐(31), 노즐가이더(32), 핑거구동링크(29)의 구동을 위한 가이드부시(34), 가이드부시(34)와 노즐(31)을 차동구동하기 위한 핀(35), 스프링(36), 부시(37)로 구성되어 있다.

상기 헤드본체(13)의 하단부에 핑거플레이트(26)가 위치하고 노하부에 핑거바(27)가 위치하며, 이들헤드본체(13), 핑거플레이트(26) 및 핑거바(27)는 일연체로 고정결합되어 있다.

상기 피스턴히드(17)의 하측부에 형성된 삽입흠(38)에 노즐가이더(32)가 삽입되어 핀(34)으로 결합되고, 그 핀(34)은 피스턴로드(17)의 주벽에 형성한 장공(39)에 유동가능하게 삽입되어 있다.

상기 노즐가이더(32)의 외측으로 부시(37)가 삽입되고 하측에 가이드부시(34)가 고정되며 부시(37)와 가이드부시(347)사이에 스프링(36)이 삽입되어 있다.

상기 피스턴로드(17)에는 지지간(40)이 고정되고 그 지지간(40)에 지지관(41)이 고정되어 있어 피스턴로드(17)와 지지관(41)이 함께 승강하도록 되어 있으며, 그 지지관(41)의 단부에 상기 푸트(46)가 핀(42)과 스프링(43)을 개재하여 결합되어 있다.

상기 헤드본체(13)의 하부일측에는 가이드봉(44)이 고정되고 그 가이브동(44)에 지지관(45)이 기워져 안내 운동하도록 되어 있다.

상기 핑거바(27)에는 상기 노즐가이더(32)에 고정된 핀(35)이 이동될 수 있도록 절개흠(52)이 형성되고, 핀(35)이 걸리게 되는 걸림턱(53)이 형성되어 있으며, 또한 핑거바(27)의 주벽에는 상기 지지간(40)이 이동될 수 있도록 절개흠(도시되지 않음)이 형성되어 있다.

상기 핑거바(27)의 하단부에 상기 핑거구동링크(29)의 상단부가 축착되고 그 하단부에 핑거(28)가 고정되어 있으며, 상기 핑거구동링크(29)는 인장스프링(30)으로 서로 오무라드는 방향으로 연결되어 있다.

제7도는 노즐부의 구성 상세도로서 이에 도시한 바와같이 노즐(31)의 하단부에 형성한 삽입흠(54)에 스프링(55)과 노즐(31)이 삽입되고, 그 외측에 스프링(55 )을 개재하여 지지링(56)이 삽입되며, 노즐(31)과 지지링(56) 사이에 보울(57)이 삽입된 구성으로 노즐(31)이 결합, 분리가능하도록 되어 있다.

도면에서 58은 와셔이다.

상기 노즐(31)은 사용부품에 따라 그 크기가 정해지며 부품의 크기 혹은 노즐(31)의 손상에 따라 고체할 필요가 있다.

제7도와 같이 조립된 상태에서 지지링(56)은 스프링(55')에 의해 항상 하향으로 탄력지지되어 있으며, 지지링(56)에 밀려 보울(57)은 노즐(31)의 흠(31A)안쪽으로 들어가 있다.

이러한 상태에서 노즐(31)을 교체할대에는 지지랑(56)을 위로 밀어 올리면 보울(57)이 지지링(56)의 경사면 (56a)을 타고 밖으로 나오면 노즐(31)을 로킹하고 있던 것이 해제된다.

동시에 스프링(55)에 의해 노즐(31)은 아래로 튀어나온다.

제8도는 공기공급부의 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 스피드콘트룰러(speed controller) 부착용 원터치(one touch)공기주입기를 공기주입용 블록(59)에 부착하여 어떠한 회전각도에서도 공기 흡입이 가능하도록 하였다.

공기밀봉은 각 공기 주입용 블록(59) 마다 아랫방향 시일을 하고 윗방향 시일은 다음 블록에서 하며, 원터치 부착 블록 3개와 한쌍의 밀봉용 블록(60)을 보울트로 강하게 밀착시켜 회전이 가능하며서 공기주입을 가능하게 하였다.

도면에서 61은 시일(seal)을 보인 것이다.

제9도는 본 고안에 의한 장치의 동작 흐름도를 보인 것이다.

상기한 바와같은 본 고안의 흡착헤드(12)는 XY테이블(1)에 장착되어 다수의 부품공급위치, 다수의 부품장착위치로 위치결정이 가능하게 되고 풀리(24)와 각도조정용 서어보 모터에 의해 필요한 각도를 얻을 수 있게 된다.

이하, 상기한 바와같은 본 고안의 작용효과를 설명한다.

최초로 본 고안의 흡착헤드(12)는 XY테이블(1)(제1도 및 제2도 참조)에 의해 제3도의 부품공급위치로 이동한 후 상하구동용 실린더(14)에 의해서 제4도와 같이 피스턴로드(17)가 하강하고, 그 하단부에 부착되어 있는 핀(35), 스프링(36), 부시(37)에 의해 노즐 가이드(32), 링크(29), 구동용가이드부시(34), 노즐(31)등이 하강하면서 가이드부시(34)의 경사면(33)과 인장스프링(30)의 상호작용에 의해 핑거구동용 링크(29)가 벌어져 노즐(31)만이 부품에 접촉하여 진공력을 이용하여 부품을 공급받는다. 그리고 이때 노즐(31)등이 하강하면서 피스턴로드(17)에 고정되어 있는 부품공급장치구동용링크(29)가 하강하고 이 링크(29)에 연결된 지지관(41), 푸트(46)등 이 부품공급장치에 구비되어 있는 푸셔(47)를 눌러 부품공급의 준비를 하게 된다.

공급된 부품위로 헤드의 위치결정이 끝나면 제4도의 상태에서 진공용 유통공(21)에 진공흡착력이 인가되어 부품을 흡착하고, 실린더상승용 유통공(22)에 압축공기가 투입되어 피스턴로드(17)가 제5도와 같이 상승한다. 이때 노즐(31)과 가이드부시(34)를 차동구동시키기 위한 핀(35)이 작용하여 먼저 노즐(31)부를 상승시켜 일정 위치를 유지하면서 다음으로 가이드부시(34)가 함께 상승하면서 제6도와 같이 가이드부시(34)의 경사면(33)과 인장스프링(30)의 상호작용에 의해 핑거구동용 링크(29)가 오무라지는 방향으로 이동하여 4개의 핑거(28)가 각각 2개씩 연결된 인장스프링(30)에 의해 정사각형 또는 직사각형의 소형전자부(P)을 실린더 피스턴로드(17)의 중심축상에 센터링하면서 파지한다.

이때 부품공급이 정상적으로 이루어지지 않으면 진공발생기에 설치되어 있는 스위치에 의해 감지되고 상기한 작업내용을 반복하여 정상적인 부품공급을 도모한다.

부품공급이 정상적으로 이루어졌을때 헤드(12)는 XY테이블(1)에 의해 인쇄회로기판의 부품조립위치로 이동하게 되며 동시에 벨트풀리(24)가 회전하여 원하는 장착각도를 얻는다.

위치결정이 완료된 후에는 실린더 하강용 공기유통공(23)에 압축공기가 투입되어 피스턴로드(17)가 하강하고(제5도 참조), 이에 연결된 핀(35)이 먼저 가이드부시(34)를 밑으로 구동하여 가이드부시(34)의 경사면(33)에 의해 핑거구동링크(29)가 벌어지면서 4개의 핑거(28)가 부품에서 멀어지고 노즐(31)에 인가되어 진공력에 의해 부품이 흡착되고 계속적인 피스턴로드(17)의 하강에 의해서 노즐(31)부가 하강하여(제4도 참조), 이미 접착제 또는 페이스트 상태의 납이 도포되어 있는 인쇄회로기판의 부품장착위치에 부품(P)을 위치시키고, 위치결정이 완료되면 진공용 유통공(21)에 위치시키고, 위치결졍이 완료되면 진공용 유통공(21)에 인가되어 있던 진공력이 해제되어 부품장착이 완료된다.

부품장착이 끝나면 실린더 상승용 유통공(22)에 압축공기가 투입되어 피스턴로드(17)가 상승하게 되고 노즐(31), 가이드부시(34), 푸셔지지간(40), 푸셔구동용링크(29), 푸트(46)들이 상승하여 원위치로 복귀하여(제3도 참조), 1싸이클의 작업을 완료한다.

복수개의 부품을 장착하는 경우에는 위의 작업내용을 반복하여 실시하게 되고 1개의 인쇄회로기판에 작업이 완료되면 인쇄회로기판 구동용 컨베이어(B)에 의해 작업완료된 인쇄회로기판이 배출되고 새로운 인쇄회로기판을 공급받아 작업을 계속한다.

이상에서 설명한 바와같은 본 고안의 장치는 표면실장부품 마운터 헤드부의 각도 조정부와 상하 이동부를 일치시켜 종래 기술의 문제점인 구조의 복잡성, 공기의 누설, 가공, 조립의 난이성을 해소하고, 더욱이 센터링 부분의 복잡성, 동심도 요구에 의한 가공의 어려움, 조립의 난이성을 해결하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. XY테이블(1)과, XY테이블(1)상에 인쇄회로기판을 공급하는 컨베이터(B)와, XY테이블(1)양측부에 배치되는 부품공급장치(A)와, XY테이블(1)상에서 전후방향이송부(2)와 좌우방향이송부(8)에 의해서 XY방향으로 이송가능하게 설치되는 흡착헤드(12)와, 흡착헤드(12)의 동작을 제어하는 제어부를 구비하며, 상기 흡착헤드(12)는 실린더(14)에 피스턴(16)과 피스턴로드(17)를 승강가능함과 동시에 회전가능하게 설치하고, 피스턴로드(17)의 상단부에는 벨트풀리(24)를 고정하며 피스턴로드(17)의 하단부에는 노즐(31)을 결합하여, 회전각도 조정부와 상하운동부가 동일축상에 일치하도록 구성한 것에 있어서, 상기 흡착헤드(12)의 피스턴로드(17)의 하측부 삽입흠(38)에는 상단부에 핀(35)이 결합되는 노즐가이더(32)를 삽입하고, 그 외측에 부시(37), 스프링(36), 및 경사면(33)이 구비된 가이드부시(34)를 삽입하며, 상기 노즐가이더(32)의 하단부에 노즐(31)을 결합하는 한편, 헤드본체(13)의 하단부에 고정된 핑거바(27)의 하단부에는 핑거(8)가 하단부에 고정되고 상기 가이드부시(34)의 경사면(33)과 접동되는 복수개 핑거 구동링크(29)의 상단부를 축착하여, 인장스프링(30)으로 연결하여, 노즐(31)의 승강에 따라 핑거구동링크(29)가 개폐되어 품을 센터링하도록 구성함을 특징으로 하는 소형전자부품 탑재장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐(31)의 하단붕 형성한 삽입흠(54)에 스프링(55)과 노즐(31)을 삽입하고, 그 외측에 스프링(55 )을 개재하여 지지링(56)을 삽입하며, 노즐(31)과 지지링(56)사이에 보올(57)을 삽입하여, 노즐(31)을 교환가능하도록 구성함을 특징으로 하는 소형전자부품 탑재장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피스턴로드(17)에 지지간(40)을 고정하고, 그 지지간(40)에 지지관(41)을 고정하며 지지관(40)의 단부에는 부품공급장치구동용 푸트(46)을 결합하여 구성함을 특징으로 하는 소형전잡품 탑재장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 흡착헤드(12)는 실린더튜브(15)의 상하단부에 실린더커버(18)가 고정되고 그 상하 실린더커버(18)의 외주면과 헤드본체(13)의 내주면 사이에 베어링(19)을 각각 고정하여 실린더(17)가 회전하도록 구성한 것임을 특징으로 하는 소형전자부품 탑재장치.