KR100348400B1 - 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치에 관한 것으로, 부품을 집어 인쇄회로기판으로 실장하기 위해 일단에 노즐이 조립된 샤프트가 내측에 장착된 다수의 헤드와, 다수의 헤드의 일측 상단에 장착되고 직접 직선 운동력을 발생하기 위해 고정자와 가동자를 구비한 선형전동기와, 선형전동기의 가동자의 평면에 일체로 형성된 래크와, 다수의 헤드의 내측에 장착된 샤프트의 일측에 장착되고 래크와 치차 결합됨과 아룰러 노즐의 부품 집는 위치를 보정하기 위해 샤프트를 회전시켜 샤프트의 타측단에 조립된 노즐을 미세하게 회전시키는 피니언으로 구성하여 마모에 의한 백래쉬를 제거하고 노즐회전장치를 용이하게 조립할 수 있도록 함에 있다.

Description

표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치{Nozzle Rotating Apparatus of Module Head in Surface Mounting Device}
본 발명은 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치에 관한 것으로, 특히 표면실장용 전기, 전자부품을 집어 인쇄회로기판에 고속으로 실장하는 표면실장장치의 모듈헤드에서 부품을 집는 위치에 오류가 발생시 이를 보정하기 위해 노즐을 회전시키는 장치에 관한 것이다.
표면실장장치는 X-Y 갠트리(gantry), 이송장치, 모듈헤드(module head) 및 비젼(vision)장치로 구성된다. 이송장치는 표면실장장치의 작업위치로 표면실장용 전기, 전자부품(이하, 부품으로 칭함)이 실장될 인쇄회로기판을 이송시키기 위해 사용된다. 작업 위치로 이송된 인쇄회로기판으로 부품을 집어 이송시키기 위해 모듈헤드가 사용된다. 모듈헤드는 X-Y 갠트리에 조립 장착되어 X-Y축 방향으로 이동하여 부품을 인쇄회로기판에 실장하게 된다.
모듈헤드가 인쇄회로기판으로 부품을 실장하기 위해 부품을 노즐로 집게 되며, 노즐이 집은 부품의 위치를 비젼장치가 감지한다. 비젼장치는 노즐이 집은 부품의 위치 오류를 감지하고, 집는 위치가 잘못 집은 경우 다음 부품을 집는 위치를 보정하기 위해 노즐을 미세하게 회전시키게 된다. 노즐을 미세하게 회전시켜 부품의 집는 위치를 보정하기 위한 종래의 노즐회전장치를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈헤드의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 종래의 노즐회전장치가 적용된 모듈헤드의 측면도이다. 도시된 바와 같이 모듈헤드는 크게 다수의 헤드(10)와 노즐회전장치(1)로 구성된다. 다수의 헤드(10)는 각각 샤프트(11), 수직이동장치(12) 및 공기개폐장치(13)로 구성되며, 노즐회전장치(1)는 회전 전동기(1a) 및 복수의 타이밍 벨트(timing belt)(1b)로 구성된다.
헤드(10)의 샤프트(11)는 수직이동장치(12)에 의해 수직방향으로 이동하여 부품을 집게 된다. 수직이동장치(12)는 도 1 내지 도 2에 도시되지 않은 래크와 피니언(rack and pinion)으로 구성되며, 래크가 샤프트(11)에 고정 조립되어 래크의 이동에 의해 수직방향으로 이동하여 부품을 집게 된다. 수직이동장치(12)에 의해 수직 방향으로 이동하는 샤프트(11)는 일측단에 노즐(11a)이 조립되며 중단에는 안내핀(11b)이 설치되어 샤프트(11)의 수직 이동시 좌,우로 회전되는 것을 방지하게 된다.
공기개폐밸브(13)를 통해 노즐(11a)로 공기를 주입 내지는 배기시키는 과정을 통해 샤프트(11a)의 일측단에 조립되는 노즐(11a)을 이용해 부품을 집고 놓는 동작을 하게 된다. 노즐(11a)이 부품을 집게 되면 이 상태를 비젼장치(도시 않음)에서 부품의 집은 위치를 감지하여 위치 오류를 판별하게 된다. 노즐(11a)이 부품을 잘못 집은 경우 이를 보정하기 위해 샤프트(11)를 미세하게 회전시키면 이에 연동되어 노즐(11a)이 미세하게 회전하게 되고, 노즐(11a)의 미세 회전에 의해 부품 집는 위치를 보정하게 된다.
부품의 집는 위치를 보정하게 하기 위해 노즐(11a)을 미세하게 회전시키는 종래의 노즐회전장치(1)는 회전 전동기(1a)에서 발생된 회전력을 회전중심축(1c)에 조립된 복수의 타이밍 벨트(1b)로 각각 전달하고, 타이밍 벨트(1b)는 치차 결합된각각의 샤프트(11)에 조립된 기어(도시 않음)로 회전 전동기(1a)에서 발생된 회전력을 전달하게 된다. 타이밍 벨트(1b)를 통해 회전력을 각각 전달받은 샤프트(11)에 각각 조립된 기어의 회전에 의해 샤프트(11)가 회전하고, 샤프트(11)의 회전에 의해 노즐(11a)이 미세하게 회전하게 된다.
노즐을 미세하게 회전시켜 부품의 집는 위치를 보정하는 종래의 노즐회전장치는 무재질인 타이밍 벨트를 사용함으로 마모등이 발생되는 경우 이와 이사이가 오차가 발생될 수 있으며 이로 인해 백래쉬(backlash)가 발생될 수 있고 이로 인해 노즐회전장치의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 부품을 집어 인쇄회로기판에 고속으로 실장하는 표면실장장치의 모듈헤드에서 샤프트를 미세하게 회전시켜 부품의 집는 노즐 위치 오류를 보정시 백래쉬를 제거하고 조립이 용이한 노즐회전장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈헤드의 정 면도,
도 2는 도 1에 도시된 종래의 노즐회전장치가 적용된 모듈헤드의 측 면도,
도 3은 본 발명에 의한 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈 헤드의 정면도,
도 4는 도 3에 도시된 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈헤 드의 측면도,
도 5는 도 4에 도시된 노즐회전장치의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10: 헤드 11: 샤프트
11a: 노즐 12: 수직이동장치
13: 공기개폐장치 20: 선형전동기
21: 고정자 22: 가동자
23: 래크 30: 피니언
본 발명의 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치는 부품을 집어 인쇄회로기판으로 실장하기 위해 일단에 노즐이 조립된 샤프트가 내측에 장착된 다수의 헤드; 다수의 헤드의 일측 상단에 장착되고 직접 직선 운동력을 발생하기 위해 고정자와 가동자를 구비한 선형전동기; 선형전동기의 가동자의 평면에 일체로 형성된 래크; 및 다수의 헤드의 내측에 장착된 샤프트의 일측에 장착되고 래크와 치차 결합됨과 아룰러 노즐의 부품 집는 위치를 보정하기 위해 샤프트를 회전시켜 샤프트의 타측단에 조립된 노즐을 미세하게 회전시키는 피니언으로 구성됨을 특징으로 한다.
선형전동기는 편평한 선형전동기가 사용되며, 피니언은 다수의 헤드의 내측에 장착된 샤프트의 수와 동일한 개수로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부도 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈헤드의 정면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 노즐회전장치가 적용된 표면실장장치의 모듈헤 드의 측면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 노즐회전장치의 사시도이다. 도시된 바와 같이, 부품(도시 않음)을 집어 인쇄회로기판(도시 않음)으로 실장하기 위해 일단에 노즐(11a)이 조립된 샤프트(11)가 내측에 장착된 다수의 헤드(10)와, 다수의 헤드(10)의 일측 상단에 장착되고 직접 직선 운동력을 발생하기 위해 고정자(21)와 가동자(22)를 구비한 선형전동기(20)와, 선형전동기(20)의 가동자(21)의 평면에 일체로 형성된 래크(23)와, 다수의 헤드(10)의 내측에 장착된 샤프트(11)의 일측에 장착되고 래크(23)와 치차 결합됨과 아룰러 노즐(11a)의 부품 집는 위치를 보정하기 위해 샤프트(11)를 회전시켜 샤프트(11)의 타측단에 조립된 노즐(11a)을 미세하게 회전시키는 피니언(30)으로 구성된다.
본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 노즐회전장치가 적용된 모듈헤드는 다수의 헤드(10)로 구성되며, 각각의 헤드(10)는 샤프트(11), 수직이동장치(12) 및 공기개폐밸브(13)로 구성된다. 샤프트(11)의 헤드(10)의 내측에 조립되며, 샤프트(11)의 타측단에는 노즐(11a)이 조립된다. 노즐(11a)을 이용해 헤드(10)가 부품을 집기 위해 수직이동장치(12)가 사용된다.
본 발명에서는 수직이동장치(12)가 원통형 선형전동기(도시 않음)가 작용된 예를 들어 설명하겠다. 원통형 선형전동기가 적용된 수직이동장치(12)는 고정자와 가동자(도시 않음)로 구성되며, 고정자의 내측에는 조립된 가동자에 샤프트(11)가고정 조립된다. 원통형 선형전동기의 가동자가 상,하 수직방향으로 이동하게 되면 가동자에 조립된 샤프트(11)가 수직방향으로 운동하게 되며 이 운동에 의해 샤프트(11)의 타측단에 조립된 노즐(11a)이 부품을 집고 놓게 된다.
노즐(11a)이 부품을 집고 놓기 위해 공기의 개폐가 요구되며 이를 조정하기 위해 헤드(10)의 중단에 공기개폐밸브(13)가 설치된다. 공기개폐밸브(13)는 노즐(11a)로 공기를 주입 내지는 배기시키게 되며, 이 과정을 통해 샤프트(11a)의 일측단에 조립되는 노즐(11a)이부품을 집고 놓는 동작을 하게 된다. 노즐(11a)이 부품을 집게 되면 이 상태를 비젼장치(도시 않음)에서 부품의 집은 위치를 감지하여 위치 오류를 판별하게 된다. 노즐(11a)이 부품을 잘못 집은 경우 이를 보정하기 위해 샤프트(11)를 미세하게 회전시키기 위해 본 발명의 노즐회전장치가 사용된다.
본 발명의 노즐회전장치는 크게 고정자(21)와 가동자(22)를 구비한 선형전동기(20), 가동자(22)에 일체로 형성된 래크(23) 및 샤프트(11)의 일측단에 조립되는 피니언(30)으로 구성된다. 선형전동기(20)는 다수의 헤드(10)의 일측 상단에 장착된다. 다수의 헤드(10)의 일측 상단에 장착된 선형전동기(20)는 편평현 선형전동기가 사용되며 선형전동기(20: 이하 편평형 선형전동기로 칭함)의 고정자(21)에는 다수의 영구자석(21a)이 구비되며, 가동자(22)에는 코일블럭(coil block)(22a)이 구비된다.
코일블럭(22a)이 구비된 가동자(22)의 평면에는 래크(23)가 일체로 형성된다. 래크(23)는 가동자(22)의 길이 방향으로 형성되며, 래크(22)와 치차 결합되기 위한 피니언(30)은 샤프트(11)의 일측단에 장착된다. 샤프트(11)의 일측단에 장착된 피니언(30)은 다수의 헤드(10)의 내측에 장착되는 샤프트(11)의 수와 동일한 개수로 구성된다. 샤프트(11)의 수와 동일한 개수로 구성되는 피니언(30)은 각 샤프트(11)의 원주면에 고정되도록 장착되어 가동자(22)의 평면에 일체로 형성된 래크(23)와 치차 결합된다.
래크(23)와 치차 결합된 피니언(30)을 회전시켜 샤프트(11)를 회전시키고 샤프트(11)의 회전에 의해 샤프트(11)의 타측단에 조립된 노즐(11a)을 미세하게 회전시키기 위해 편평형 선형전동기(20)가 직선운동을 실시하게 된다. 편평형 선형전동기(20)를 직접적인 직선운동을 시키기 위해 가동자(22)에 구비된 코일블럭(22a)으로 전류를 공급한다. 공급된 전류가 코일블럭(22a)을 흐르게 되면 전류의 흐름과 수직방향으로 고정자(21)에 구비된 다수의 영구자석(21a)에 자계가 발생되어 가동자(22)가 고정자(21)를 따라 직접적인 직선운동을 실시하게 된다.
고정자(21)에 따라 가동자(22)가 직접적인 직선 운동을 하게 되며, 가동자(22)의 평면에 일체로 형성된 래크(23)가 가동자(22)의 직선 운동에 의해 직선 운동을 실시하게 된다. 래크(23)가 직선 운동을 하게 되면 래크(23)와 치자 결합된 피니언(30)이 회전하게 된다. 피니언(30)은 래크(23)의 직선 운동을 회전운동을 변환시켜 샤프트(11)로 전달하게 된다.
피니언(30)에 의해 샤프트(11)가 회전하게 되면 샤프트(11)의 타측단에 조립된 노즐(11a)이 회전하게 된다. 노즐(11a)의 회전은 샤프트(11)의 수직 방향으로 운동시 좌,우 방햐으로 회전되지 않도록 수직 방향으로 안내하는 안내핀(11b)에 의해 미세하게 회전하게 된다. 노즐(11a)의 미세한 회전에 의해 부품을 잘못 집은 경우 부품의 집는 위치를 보정하게 된다.
이상과 같이 부품의 집는 위치를 보정하기 위해 노즐을 미세하게 회전시키는 경우 편평형 선형전동기, 래크와 피니언을 이용하여 회전시킴으로써 노즐의 회전을 정밀하게 조정할 수 있으며 이의 마모에 의한 백래쉬를 제거할 수 있고 가동자의 평면에 래크를 일체로 형성함으로써 노즐회전장치의 조립이 용이할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 표면실장장치에서 부품의 집는 위치를 보정하기 위해 노즐을 미세하게 회전시키는 노즐회전장치를 편평형 선형전동기, 래크와 피니언을 이용하여 구성함으로써 이의 마모에 의한 백래쉬를 제거할 수 있고 가동자의 평면에 래크를 일체로 형성함으로써 모듈헤드에 노즐회전장치를 용이하게 조립할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

  1. 표면실장장치에서 부품을 집는 위치를 보정하기 위해 노즐을 미세하게 회전시키는 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치에 있어서,
    상기 부품을 집어 인쇄회로기판에 실장하기 위해 일단에 노즐이 조립된 샤프트가 그 내측에 장착된 다수의 헤드;
    상기 다수의 헤드의 일측 상단에 장착되고 직접 직선 운동력을 발생하기 위해 고정자와 가동자를 구비한 편평한 선형전동기;
    상기 선형전동기의 가동자의 평면에 일체로 형성된 래크; 및
    상기 헤드의 내측에 장착된 샤프트의 일측에 장착되어 상기 래크와 치차 결합되는 피니언으로 구성되며,
    상기 헤드의 노즐이 부품을 잘못 집은 경우, 상기 피니언은 샤프트를 회전시켜 샤프트의 타측단에 장착된 노즐을 회전시킬 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 피니언은 상기 다수의 헤드의 내측에 장착된 샤프트의 수와 동일한 개수로 구성됨을 특징으로 하는 표면실장장치의 모듈헤드의 노즐회전장치.
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