KR0151738B1 - 투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칩형 전자부품을 폭 조정이 가능한 투 헤드에 의해 동시 흡,장착할 수 있도록 한 투 헤드(Two Head)간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter)에 관한 것으로, 특히, 메인 프레임(1)상의 XY 직교로봇(2)에 설치되는 한쌍의 헤드에 의해 회로기판에 칩을 흡,장착하는 칩 마운터에 있어서, 두 헤드(I₁),(I₂)간의 폭 조정이 가능토록 구성된 헤드 유니트(13)와, 위치결정이 완료된 회로기판(8)을 회전시킬 수 있도록 구성된 회로기판 위치결정 유니트(6)와에 의해 전자부품(칩)을 동시에 흡,장착할 수 있도록 구성하여서 된 것이다.

Description

투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터

제1도는 종래의 칩 마운터의 칩 흡,장착을 보인 설명도.

제2도는 본 발명의 구성을 보인 발췌 사시도.

제3도는 본 발명에 의해 칩을 흡,장착하는 상태를 설명하기 위한 설명도.

제4도는 본 발명의 투 헤드 유니트의 구성도.

제5도 및 제6도는 본 발명에 의한 장착위치 산출도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 메인프레임 2 : XY직교로봇

6 : 회로기판 위치결정 유니트 8 : 회로기판

14 : 헤드폭 이동용 모터 15 : 회로기판 위치결정 유니트 회전부

151 : 롤러 153 : 커플링부

16 : 서보모터 I₁,I₂: 헤드

㉮ : 나선 구동축 ㉯ : 풀리

㉰ : 노즐 축 이동용 모터 ㉱ : 타이밍 벨트

㉲ : 나선축 ㉳ : 노즐

㉴ : θ축 모터

본 발명은 회로기판 상에 칩형의 전자부품을 장착하기 위한 투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter)에 관한 것으로, 특히, 칩형 전자부품을 폭 조정이 가능한 투 헤드에 의해 동시 흡,장착할 수 있도록 한 투 헤드(Two Head)간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter)에 관한 것이다.

종래 일반적인 칩 마운터는, 제1도에서 도시된 바와 같이 두 개의 헤드(I₁),(I₂)와 이 헤드들을 이동시키는 X-Y 테이블 그리고 칩을 공급하는 공급장치부(H), 위치결정 유니트(u)와 위치결정 핀(P)을 가지며 회로기판을 고정시켜주는 회로기판(PCB) 위치결정부(U), 회로기판 위치결정부(U)에 회로기판을 로딩, 언로딩 시켜주는 기준 레일(R) 및 이동(가변) 레일(r)로 조합 구성되어 있다.

장착공정은 먼저, 회로기판이 레일(R), (r)을 통하여 회로기판 위치결정부(U)에 로딩되게 된다.

이후, 회로기판 위치결정부(U)는 회로기판의 위치를 결정하여 고정시킨다.

회로기판의 위치결정이 완료되게 되면, 프로그램에서 기 지정된 흡착위치①에 헤드(I₁)를 이동시켜 한 개의 칩을 흡착토록 한다.

이후, 기 지정된 흡착위치 ②에 헤드(I₂)를 이동시켜 두 개의 칩을 흡착토록 한다.

이렇게 하여 칩의 흡착이 이루어지면, 기 지정된 장착위치⑤에 헤드(I₁)를 이동시켜 한 개의 칩을 장착하고 이어서 기 지정된 장착위치⑥에 헤드(I₂)를 이동시켜 나머지 칩을 장착시킴으로써 그 흡,장착행정이 완료되게 된다.

그러나, 상기에서와 같이 작동되는 종래의 기술수단의 것에 있어서는, 두 개의 헤드(I₁),(I₂)가 고정되어 개별 흡착 및 개별장착을 행할 수 밖에 없음에 따라 장착시간의 과다소요와 장착효율의 저하현상을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 전술한 바와 같이 종래의 제반 결점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 투 헤드의 동시 흡,장착수단에 의해 장착시간을 현격히 단축할 수 있으며 장착효율의 극대화를 기할 수 있는 투 헤드(Two Head)간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter)를 제공하고자 함에 목적이 있다.

이같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 요소로서는, 개별 흡,장착을 동시 흡,장착으로 실행키 위해 헤드 폭을 자동조절할 수 있도록 두 개의 헤드(I₁),(I₂)와 서보 모터(16) 및 나선 구동축(가)으로 구성된 투 헤드 유니트(13)와, 지정된 위치로 투 헤드 유니트(13)를 이동시킬 수 있는 X-Y테이블(2)과 로더(4)로부터 회로기판(8)을 공급받아 고정시킬 수 있는 회로기판 위치결정 유니트(6)와, 칩의 동시 장착시 회로기판 위치결정 유니트(6)를 회전시킬 수 있는 회전부(15) 및 서보모터(16)에 의해서,

흡착시; 프로그램에서 기 지정된 한 개의 스테이지①로 X-Y 테이블이 헤드 유니트를 이동시킴과 동시에 기 지정된 흡착점(F₁),(F₂)에 맞게 헤드 폭 이동용 모터를 회전시켜 헤드의 폭을 맞춤과 동시에 흡착하고,

장착시; 프로그램에서 기 지정된 두 개의 장착점②의 (P₁),(P₂)에서 (P₁)을 중심으로 (P₂)의 상대거리 및 각도(θ)를 산출하여, 산출거리와 일치하도록 두 헤드(I₁),(I₂)의 폭을 맞춤과 동시에 산출각도만큼 회로기판 위치결정 유니트(6)를 반대방향(-θ)으로 회전시키고, 이 회전에 따른 장착점의 좌표를 계산하여 그 좌표 중간위치에 두 헤드의 중앙을 X-Y 테이블을 이용, 일치되게 하며, 이때, 회로기판 위치결정 유니트가 회전하면서 칩부품의 장착방향과 회로기판 패턴방향이 θ만큼 틀어짐 현상을 보정하기 위해 두 헤드의 θ축 회전모터를 이용하여 칩부품의 장착방향을 -θ만큼 회전시켜 장착방향을 맞추고 장착할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

메인 프레임(1) 상부에, 프로그램에서 기 지정된 위치로 헤드를 이동시켜주는 X-Y 테이블인 XY직교로봇(2)이 프레임(3)에 의해 지지되게 설치되어 있다.

상기 XY직교로봇(2)의 직하부 일측에는 회로기판 위치결정부에 회로기판(8)을 투입시키는 경로인 로더(4)가 설치되고, 타측에는 회로기판 위치결정부에 회로기판(8)을 배출시키는 경로인 언로더(5)가 각각 설치 구성되어 있다.

그리고, 메인베이스(1)의 중앙부에는 회로기판(8) 고정용인 회로기판 위치결정 유니트(6)가 설치되어 있으며, 이 유니트(6) 전방에는 칩(장착부품)을 헤드에 의해 흡착할 수 있도록 공급하는 부품공급부(9)가 구성되어 있다.

한편, 상기 직교로봇(2)에는, 칩 장착시의 장착방향(θ)을 조정할 수 있도록 각각의 헤드모터를 가지는 부품장착용 헤드(I₁),(I₂)가 투 헤드 형태로 설치되어 있다.

상기의 로더(4) 및 언로더(5)에는 회로기판 위치결정 유니트(6)에 회로기판(8)을 로딩, 언로딩하기 위해 전,후진 동작되는 실린더(11),(11') 및 회전, 정지기능을 하는 구동용 모터(12)가 설치 구성되어 있다.

또한 부품장착용 헤드(I₁),(I₂)는 상호 폭(간격)이 최소치를 이룰 수 있도록 이동부㉵보다 안쪽으로 노즐 축을 구성하여 동시 흡착 가능한 레인 간격을 갖도록 한 투 헤드 유니트(13)에 설치되어 있다.

상기, 투 헤드 유니트(13)는 모터로부터의 회전운동을 노즐의 상하운동으로 전환시키는 나선축㉲을 가지며 노즐의 높이를 알 수 있도록 서보모터로 구성된 노즐 축 이동용 모터㉰와; 칩의 장착방향에 따라 회전하는 θ축 모터㉴와; 칩 흡착에 용이하도록 초정밀 가공된 노즐㉳로 조합 구성되어 있다.

그리고, 상기의 투 헤드 유니트(13) 측방에는 헤드폭 이동용 모터(14)가 설치되어 있으며, 모터의 회전에 따라 두 헤드의 폭이 조정(벌어짐과 좁혀짐)될 수 있도록 나선방향이 각기 다른 나선 구동축㉮과 두 개의 나선축㉲을 풀리㉯에 의해 상호 역 방향으로 설치 구성되어 있다.

또한, 회로기판 위치결정 유니트(6) 하부에는 이의 회전이 원활하도록 하는 롤러(151)와 회로기판 위치결정 유니트 회전용 서보모터(16)와 모터의 회전운동을 전달하는 커플링 부(153)가 구성되어 있다.

도면 중 미설명부호 10은 회로기판을 안정되게 고정시키기 위한 회로기판 위치결정 핀을 나타낸 것이다.

이와 같은 구성으로 된 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 회로기판(8)이 로더(4)를 통하여 회로기판 위치결정 유니트(6)로 들어오면 회로기판(8)의 위치결정(고정)을 실시한다.

이후, 프로그램에서 기 지정된 값에 따라 각 (I₁),(I₂)의 노즐을 체인지한다(칩부품에 알맞은 노즐을 사용키 위함).

이후, 기 지정된 스테이지의 흡착점 F₁, F₂의 중간위치를 구한다.

이렇게 하여 구한 중간위치로 두 헤드(I₁),(I₂)의 중앙과 위치하도록 XY테이블을 이용하여 헤드를 이동시키고, 이와 동시에 두 흡착점 F₁, F₂간의 폭과 두 헤드(I₁),(I2)간의 폭이 일치하도록 헤드 이동용 모터(14)를 회전시켜 두 헤드(I₁),(I₂)의 간격을 조정한다.

상기 동작과 동시에 부품공급부(9)는 기 지정된 흡착점의 부품을 공급한다.

부품공급 동작이 완료되면 칩부품을 동시에 흡착키 위해 각각의 헤드(I₁),(I₂)는 노즐 축 이동용 모터㉰를 회전시켜 두 헤드(I₁),(I₂)를 하강시키고, 칩 부품을 동시에 흡착한다(제4도 참조).

흡착이 완료되면 노즐 축 이동용 모터㉰를 회전시켜 두 헤드(I₁),(I₂)를 동시에 상승시킨다.

상승이 완료되면 장착위치②의 P1과 P2에서, 장착점 P1을 중심으로 P1에 대한 P2의 상대거리를 산출하고, 헤드 이동용 모터㉰를 회전시켜 산출된 거리와 두 헤드의 폭을 일치시킨다.

이와 동시에 장착점②의 P1을 중심으로 P1에 대한 P2의 상대각도를 산출(산출한 각도를 θ이라고 칭함)한 다음 두 헤드축의 축이동 방향(X축의 축이동 방향과 동일함)과 장착점②의 P1과 P2가 평행이 되도록 서보모터(16)를 -θ만큼 회전시킨다.

상기의 회전에 따라 부품이 장착될 좌표가 이동되는데 이때의 좌표값 P1과 P2는 제6도에서와 같다.

즉, 최종 장착 좌표를 P1'과 P2'라고 할 때 P1'의 두 점 좌표 x1', y1'는,

x1' = (-xa)cosθ + (-ya)sinθ +xa

y1' = (xa)sinθ + (-ya)cosθ + ya

가 되고,

P2'의 두 점 좌표 x2', y2'는,

x2' = (-xa)cosθ + (-ya)sinθ + xa

y2' = (xa)sinθ + (-ya)cosθ + ya

가 된다.

상기에서 구한 두 장착점의 중간위치에 두 헤드(I₁),(I₂)의 중앙이 일치하도록 회로기판(8)이 회전함과 동시에 XY테이블을 움직여 두 헤드(I₁),(I₂)를 이동시킨다.

이후, 회로기판(8)이 회전하면 칩을 장착할 방향과 회로기판(8)의 패턴방향이 상호 다르므로 회로기판 위치결정 유니트(6)의 회전과 동시에 두 헤드(I₁),(I₂)의 회전용 모터㉴를 이용 두 헤드를 -θ만큼 회전시킨다.

상기의 동작이 완료되면 동시 장착할 수 있는 상태가 되므로 두 헤드의 하강용 모터㉴를 이용하여 동시에 하강시킨다.

이후, 상기 동작이 완료되면 두 헤드의 진공을 파괴하여 노즐㉳에 붙어있는 두 개의 칩부품을 동시에 탈착시켜서 동시 장착을 시킨다.

상기 동작이 완료되면 두 헤드(I₁),(I₂)는 헤드 상승용 모터㉰를 회전시켜 상승시킨다.

상기 동작이 완료됨에 따라 1사이클 행정이 완료되게 되는 것이다.

한편, 칩부품을 동시 흡장착시키기 위해, 다음 흡착 포인트③의 F3, F4로 헤드(I₁),(I₂)를 이동시키고 전술한 1사이클 행정을 반복 수행시켜 장착이 완료되면 언로더(5)를 가지는 언로딩 장치를 이용하여 회로기판(8)을 반출시킨다.

따라서, 두 흡착 포인트 F1, F2의 칩부품의 동시 흡착이 가능하고 장착점인 두점 P1, P2에 동시 장착이 가능해질 수 있게 되는 것이다.

상기 과정에서 두 헤드간의 폭 조정과 회로기판 위치결정 유니트의 회전 그리고 XY테이블의 이동 및 두 헤드의 θ축 회전동작을 동시에 행함이 바람직함을 밝혀둔다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명 투 헤드간의 폭조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터에 의하면, 헤드가 흡착지점으로 이동하여 두 개의 칩을 동시 흡착한 다음 장착지점으로 이동하여 동시 장착을 행할 수 있음으로써 장착시간의 단축은 물론, 장착효율의 극대화 효과가 기대된다.

Claims (3)

1. 메인 프레임(1)상의 XY직교로봇(2)에 설치되는 한쌍의 헤드에 의해 회로기판에 칩을 흡,장착하는 칩 마운터에 있어서, 두 헤드(I₁),(I₂)간의 폭 조정이 가능토록 구성된 투 헤드 유니트(13)와, 위치 결정이 완료된 회로기판(8)을 회전시킬 수 있도록 구성된 회로기판 위치 유니트(6)와에 의해 전자부품(칩)을 동시에 흡,장착할 수 있도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter).
2. 제1항에 있어서, 상기 투 헤드 유니트(13)는; 헤드폭 이동용 모터(14)의 회전에 따라 헤드(I₁),(I₂)간의 폭(간격)이 조정될 수 있도록 나선방향이 각각 다르게 풀리㉯에 의해 고정설치된 나선 구동축㉮과, 이 나선 구동축㉮에 안내 이동되며 노즐축의 승,하강을 위한 노즐축 이동용 모터㉰와를 타이밍 벨트㉱로 연결시킨 나선축㉲ 및 이 나선축㉲에 의해 승,하강 자재토록 설치된 노즐㉳ 제어용 요축 모터㉴로 구성되어짐을 특징으로 하는 투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter).
3. 제1항에 있어서, 상기 회로기판 위치결정 유니트(6)는; 유니트(6)의 회전을 원활하도록 하는 롤러(151)와 서보모터(16)로부터의 회동력을 전달하는 커플링부(153)를 가지는 회로기판 위치결정 유니트 회전부(15)로 이루어짐을 특징으로 하는 투 헤드간의 폭 조정 및 회로기판 회전형 칩 마운터(Chip Mounter).