KR101886300B1 - 전자부품 실장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 전자부품이나 기판의 손상을 방지하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 헤드(106)에 고정된 본체부(60)와, 본체부에서 승강동작을 행하는 승강체(14)와, 승강체를 승강시키는 승강기구(20)와, 흡착노즐을 하단부에 유지시키는 중공의 노즐 샤프트(30)와, 스플라인 너트(55)를 통해 노즐 샤프트를 회동시키는 회동기구(50)와, 흡착노즐이 받는 상방으로의 하중을 검출하는 하중검출부(40)와, 하중검출에 의해 하중을 제어하는 동작제어부(70)를 구비하며, 승강기구와 회동기구가 본체부에 지지되고, 노즐 샤프트의 상단부가 상기 본체부의 상부로부터 돌출되어 구비되고, 하중검출부가 승강체 또는 본체부에 지지되는 것을 특징으로 한다.

Description

전자부품 실장장치{ELECTRONIC COMPONENT MOUNTING APPARATUS}

본 발명은, 흡착노즐에 의한 가압력을 제어하는 전자부품 실장장치에 관한 것이다.

종래의 전자부품 실장장치는, 전자부품을 흡착하는 콜릿(collet(노즐)과, 콜릿을 회동시키는 회동기구과, 회동기구를 내장하는 케이스와, 케이스를 상하이동 가능하게 지지하는 가이드와, 케이스를 상하이동시키는 볼나사기구를 헤드에 탑재하고, 회동기구와 콜릿이 케이스 내부에서 상하이동 가능하게 지지되는 동시에 회동기구로부터 수평방향으로 연장되어 나온 돌기부를 통해 로드 셀에 의해 콜릿 하강시의 전자부품에 대한 가압력을 검출한다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

이러한 전자부품 실장장치는, 전자부품 흡착상태인 콜릿을 볼나사기구에 의해 하강시켜, 하방에 있는 기판에 전자부품을 통해 콜릿의 선단부가 접촉하면, 케이스에 대해 콜릿과 회동기구가 상승하여, 돌기부를 통해 로드 셀이 가압되어, 콜릿 선단부에 있어서의 기판에 대한 가압력이 검출된다. 그리고, 미리 정해진 소정의 가압력이 검출되면, 콜릿으로부터 전자부품을 해방하는 동시에 하강을 정지하고, 콜릿을 상승시킨다. 이에 따라, 소정의 가압력으로 기판에 대한 전자부품의 실장작업을 행한다.

또한, 다른 전자부품 실장장치는, 전자부품을 흡착하는 흡착노즐과, 흡착노즐의 상하이동을 허용하면서 유지시키는 노즐 유지체와, 노즐 유지체를 흡착노즐을 중심으로 하여 회동가능하게 지지하는 지지 프레임과, 지지 프레임을 상하이동 가능하게 지지하는 본체 프레임과, 지지 프레임을 상하이동시키는 볼나사기구와, 노즐 유지체의 상단부에 고정상태로 구비된 스플라인 축을 통해 흡착노즐 및 노즐 유지체에 회동동작을 부여하는 회동기구와, 노즐 유지체에 설치되는 동시에 흡착노즐의 상방으로의 가압력을 검출하는 로드 셀과, 지지 프레임에 설치되는 동시에 스플라인 축을 통해 흡착노즐을 상하이동시키는 보이스 코일 모터를 구비하고 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조).

상기 전자부품 실장장치는, 전자부품 흡착상태인 흡착노즐을 볼나사기구에 의해 하강시켜, 하방에 있는 기판에 전자부품을 통해 흡착노즐의 선단부가 접촉하면, 흡착노즐이 상승하여 로드 셀이 가압되어, 흡착노즐 선단부에 있어서의 기판에 대한 가압력이 검출된다. 그리고, 미리 정해진 소정의 가압력을 소정 시간 유지하도록 보이스 코일 모터를 제어하고, 이후, 흡착노즐로부터 전자부품을 해방시키는 동시에 볼나사기구에 의해 흡착노즐을 상승시킨다. 이에 따라, 소정의 가압력으로 기판에 대한 전자부품의 실장작업을 행한다.

일본 특허공개공보 제2001-127081호 일본 특허공개공보 제2004-158743호

그러나, 상기 특허문헌 1의 전자부품 실장장치는, 콜릿이 회동기구와 일체가 되어 하강을 하기 때문에, 총 중량이 커짐으로써 응답성이 감소되어, 전자부품의 기판에 대한 가압의 제어가 어려워진다는 문제가 있었다.

또한, 특허문헌 2의 전자부품 실장장치는, 스플라인 축을 이용함으로써 회동기구를 흡착노즐과 분리하여, 가압제어시에 흡착노즐과 노즐 유지체만을 상승시킴으로써, 가동중량을 감소시키고, 응답성이 높은 제어를 실현가능하도록 하고 있으나, 하중검출기가 흡착노즐의 상단부에 배치되어 있고, 또한 흡착노즐과 동심(同心)으로 그 상방에 회동기구가 배치되어 있기 때문에, 흡착노즐을 장치의 상단부까지 인출해낼 수 없었다. 이 때문에, 흡착노즐에 흡인원으로의 접속을 위한 호스가 측방으로 연장되어 나와, 특허문헌 1과 같이, 흡착노즐의 회동범위가 제한되었다.

또한, 노즐 유지체에 구비된 로드 셀의 배선도 노즐 유지체의 외측으로 인출되기 때문에, 이러한 배선도 흡착노즐의 회동범위를 제한하는 원인이 되었다.

본 발명은, 흡착노즐의 상하이동시의 응답성을 향상시키고, 흡착노즐을 보다 광범위하게 회동가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 전자부품의 공급부와 기판의 유지부 사이를 이동가능한 헤드에 설치된 흡착노즐에 의해 전자부품을 흡착하여, 상기 기판에 상기 전자부품을 탑재하는 전자부품 실장장치이며, 상기 헤드에 고정된 본체부와, 상기 본체부에 대해 승강가능하게 지지된 승강체와, 상기 승강체에 승강동작을 부여하는 승강기구와, 상기 흡착노즐을 하단부에 유지시키고, 상단부가 흡기원(吸氣源)에 접속되는 중공의 노즐 샤프트와, 상기 노즐 샤프트에 스플라인(spline) 홈이 형성되는 동시에 스플라인 너트를 통해 상기 노즐 샤프트에 회동동작을 부여하는 회동기구와, 상기 흡착노즐이 받는 상방으로의 하중을 검출하는 하중검출부와, 상기 하중검출부가 미리 정해진 소정의 하중을 검출할 때까지 상기 승강체를 하강시켜서 상기 공급부로부터 전자부품을 흡착하는 제어를 행하는 동작제어부를 구비한 전자부품 실장장치로서, 상기 승강기구와 상기 회동기구가 상기 본체부에 지지되고, 상기 노즐 샤프트의 상단부가 상기 본체부의 상부로부터 돌출된 상태로 구비되고, 상기 하중검출부가 상기 승강체 또는 상기 본체부에 지지되는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 상기 하중검출부는, 상기 승강체에 설치되는 동시에, 상기 노즐 샤프트를 관통시킨 상태로 회전가능하게 유지하는 중공유지부와, 상기 중공유지부를 상기 승강체에 연결하는 연결부와, 상기 연결부의 왜곡을 검출하는 왜곡검출소자를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 상기 승강기구의 구동원과 상기 구동원으로부터 상기 승강체에 승강동작을 전달하는 전달부재를 가지며, 상기 하중검출부는, 상기 승강기구의 구동원 또는 상기 전달부재를 지지하는 부위의 왜곡을 검출하는 왜곡검출소자를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 상기 승강체는, 상기 승강기구로부터의 승강동작입력부와, 상기 노즐 샤프트의 지지부로 분할구성되는 동시에, 상기 지지부와 상기 승강동작입력부의 각각의 서로 마주보는 부위를 서로 가까이 끌어당기는 힘을 부여하는 탄성체가 설치되고, 상기 지지부가 상기 승강동작입력부에 대해 상측에 배치되는 동시에, 상기 하중검출부는, 상기 지지부와 상기 승강동작입력부의 서로 마주보는 부위의 상호간의 가압력을 검출하는 압력검출소자를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재된 발명과 동일한 구성을 구비하는 동시에, 상기 승강체는, 상기 승강기구로부터의 승강동작입력부와, 상기 노즐 샤프트의 지지부로 분할구성되고, 상기 하중검출부는, 상기 승강동작입력부가 상측이고 상기 지지부가 하측이 되는 서로 마주보는 부위의 상호간의 가압력을 검출하는 압력검출소자를 가지는 것을 특징으로 한다.

청구항 1에 기재된 발명은, 승강기구와 회동기구가 모두 본체부에 지지되어 있기 때문에, 승강체에 회동기구가 탑재되어 있는 경우에 비해 경량화가 가능하고, 흡착노즐의 하강에 의한 전자부품의 하중의 부가 제어가 용이해지며, 높은 정밀도로 하중을 가하는 것이 가능해진다. 따라서, 흡착노즐의 상하이동시의 응답성이 향상된다. 또한, 노즐 샤프트가 중공이며, 그 상단부가 본체부의 상부로부터 돌출된 상태로 구비되어 있기 때문에, 노즐 샤프트의 상단부를 흡기원과 접속할 수 있고, 측방으로 접속튜브 등을 연장시킬 필요가 없어, 흡착노즐의 회동이 제한받지 않게 되므로, 회동가능각도를 확대하는 것이 가능해진다.

또한, 하중검출부가 승강체 또는 본체부에 지지되어 있으므로, 흡착노즐의 회동시에 하중검출부는 회동을 하지 않고, 따라서, 하중검출부의 배선 등에 의해 흡착노즐의 회동이 제한받지 않게 되며, 이러한 면에서도 회동가능각도를 확대하는 것이 가능해진다. 또한, 하중검출부의 배선전류를 전달하기 위한 가동접점구조 등도 불필요하도록 할 수 있다.

청구항 2에 기재된 발명은, 하중검출부가, 노즐 샤프트를 관통시킨 중공유지부에 연결된 연결부의 왜곡을 검출하므로, 노즐 샤프트를 본체부가 상하로 관통하는 배치로 하더라도 하중검출부가 방해가 되지 않으며, 더욱이, 노즐 샤프트 주위에서 하중을 검출하므로, 흡착노즐 및 노즐 샤프트에 가해지는 하중을 보다 정확하게 검출하는 것이 가능해진다.

청구항 3에 기재된 발명은, 하중검출부가 승강기구의 구동원 또는 전달부재의 지지부위의 왜곡을 검출하므로, 하중검출부를 노즐 샤프트로부터 떨어져서 배치할 수 있어, 노즐 샤프트가 본체부를 상하로 관통하도록 배치한 경우라도 하중검출부가 방해가 되지 않으며, 또한, 하중검출부를 본체부에 설치하므로, 노즐 샤프트와 함께 회동하거나 승강하거나 하지 않으므로, 그 배선이 승강체의 승강동작에 방해가 되지 않으며, 또한, 승강동작에 대응하는 배선구조가 불필요하도록 할 수 있다.

청구항 4에 기재된 발명은, 압력검출소자가 승강동작입력부와 지지부 사이에 배치되는 동시에 지지부가 승강동작입력부에 대해 상측에 배치되어 있으므로, 흡착노즐의 하강에 의해 하방에 접촉했을 때, 지지부가 상승하여 승강동작입력부와 지지부의 간격이 벌어지게 되어, 접촉시의 하중이 지나치게 커짐으로써 압력검출소자가 파괴되는 것을 효과적으로 회피할 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명은, 하중검출부가 승강동작입력부와 지지부의 서로 마주보는 부위의 상호간의 가압력을 검출하므로, 승강동작입력부와 지지부 사이에 압력검출소자를 끼움으로써 하중검출이 가능해지고, 구조의 간략화 및 구성부품수의 감소를 도모하는 것이 가능해진다.

도 1은 제 1 실시형태에 있어서의 전자부품 실장장치의 사시도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 있어서의 흡착노즐의 노즐구동장치의 측단면도이다.
도 3은 하중검출부의 중심선을 따른 단면도이다.
도 4의 (a)는 하중검출부에 있어서의 로드 셀의 부분만을 나타낸 평면도이고, (b)는 사시도이다.
도 5는 전자부품 실장장치의 제어 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 6은 전자부품이 기판에 탑재될 때의 흡착노즐의 구동제어를 나타낸 플로우 챠트이다.
도 7은 전자부품이 기판에 탑재될 때의 흡착노즐의 구동제어를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 8은 제 1 실시형태에 따른 노즐구동장치의 다른 예의 부분단면도이다.
도 9는 제 1 실시형태에 따른 노즐구동장치의 또 다른 예의 부분단면도이다.
도 10은 제 2 실시형태에 따른 노즐구동장치의 측단면도이다.
도 11은 하중검출부의 평면도이다.
도 12는 제 3 실시형태에 따른 노즐구동장치의 다른 예의 측단면도이다.
도 13은 제 3 실시형태에 따른 노즐구동장치의 측단면도이다.
도 14는 하중검출부의 확대단면도로서, (A)는 연결부끼리 근접된 상태를 나타낸 것이고, (B)는 연결부끼리 이격된 상태를 나타낸 것이다.
도 15는 제 3 실시형태에 있어서의 하중검출부의 검출량과 흡착노즐 하강량 간의 관계를 나타낸 선도이다.
도 16은 제 3 실시형태에 있어서의 하중검출부의 다른 예의 확대단면도이다.
도 17은 제 3 실시형태에 있어서의 하중검출부의 또 다른 예의 확대단면도이다.
도 18은 제 4 실시형태에 따른 노즐구동장치의 측단면도이다.
도 19는 제 4 실시형태에 있어서의 하중검출부의 사시도이다.
도 20은 제 4 실시형태에 따른 노즐구동장치의 다른 예의 측단면도이다.

(제 1 실시형태 : 전체 구성)

본 발명의 제 1 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 전자부품 실장장치(100)의 사시도이다. 이하에서는, 도시하는 바와 같이, 수평면에서 서로 직교하는 두 방향을 각각 기판반송방향인 X축 방향과 기판반송방향과 직교되는 방향인 Y축 방향이라 하고, 이들에 직교하는 연직방향을 Z축 방향이라 하기로 한다.

전자부품 실장장치(100)는, 기판에 각종 전자부품의 탑재를 행하는 것으로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 탑재되는 전자부품을 공급하는 복수의 전자부품 피더(101) 및 복수의 전자부품 피더(101)를 나란히 유지시키는 피더 뱅크(102)로 이루어진 2세트의 부품공급부와, X축 방향으로 기판을 반송하는 기판반송수단(103)과, 상기 기판반송수단(103)에 의한 기판 반송 경로의 도중에 설치된 기판에 대한 전자부품 탑재작업을 행하기 위한 기판유지부(104)와, 복수(본 예에서는 3개)의 흡착노즐(12)을 각각 승강가능하게 유지하는 노즐구동장치(10)와, 각 노즐구동장치(10)가 고정되어 전자부품을 유지하는 헤드(106)와, 헤드(106)를 2세트의 부품공급부와 기판유지부(104)를 포함한 작업영역 내의 임의의 위치로 구동반송하는 헤드이동기구로서의 Ｘ-Y 갠트리(gantry; 107)와, 헤드(106)에 탑재되어, 기판의 촬상을 행하는 복수의 촬상수단으로서의 기판인식 카메라(108)와, 피더 뱅크(102) 근방에서 수직상방으로 시선을 향하여 흡착노즐(12)에 흡착된 전자부품(C)을 하방으로부터 촬상하는 부품인식 카메라(120)와, 도 5에 나타낸 상기 각 구성의 동작을 제어하는 동작제어수단(70)을 구비하고 있다.

이러한 전자부품 실장장치(100)의 동작제어수단(70)은, 전자부품 피더(101)의 전자부품 전달부(101a)로부터 각 흡착노즐(12)에 전자부품을 흡착시킨다. 또한, 동작제어수단(70)은, 각 흡착노즐(12)에 흡착된 전자부품을 부품인식 카메라(120)로 촬상하여 얻어진 촬상 화상 데이터로부터 화상처리를 하여 노즐 선단부에 대한 전자부품의 위치 및 노즐의 중심선을 중심으로 하는 각도를 구하여, 기판에 대한 흡착노즐(12)의 위치 결정의 보정 및 흡착노즐(12)을 회전시켜 전자부품의 각도를 보정함으로써, 전자부품의 실장제어를 행한다.

(흡착노즐의 노즐구동장치)

도 2는 흡착노즐(12)의 노즐구동장치(10)의 측단면도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 흡착노즐(12)의 노즐구동장치(10)는, 헤드(106)에 고정 지지된 본체부로서의 본체 프레임(60)과, 전자부품(C)을 그 선단부에서 흡착하는 흡착노즐(12)을 유지하는 노즐홀더(31)와, 상기 노즐홀더(31)를 통해 하단부에서 흡착노즐(12)을 유지하는 노즐 샤프트(30)와, 상하이동 가능하게 본체 프레임(60)에 지지된 승강체로서의 가동 브래킷(14)과, 가동 브래킷(14)을 상하방향으로 구동하는 승강기구(20)와, 흡착노즐(12)에 부여되는 하중을 검출하는 하중검출부(40)와, Z축 방향을 따른 중심선 둘레로 흡착노즐(12)의 회전각도를 조절하는 회동기구(50)와, 상기 각 구성의 동작을 제어하는 동작제어수단(70)을 구비하고 있다. 이하에서는 각 부분에 대해 상세히 설명한다.

(본체 프레임)

본체 프레임(60)은, 헤드(106)에 고정되는 배면판(61)과, 배면판(61)의 상부로부터 Y축 방향을 따라 연장되어 나온 제 1 및 제 2 연장지지부(62, 63)와, 배면판(61)의 하부에 설치되어 가동 브래킷(14)을 Z축 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이드 가이드(64)를 구비하고 있다.

배면판(61)은 X-Z평면을 따른 평판으로서, 그 일방의 면이 헤드(106)에 고정되고, 타방의 면에 제 1 및 제 2 연장지지부(62, 63)와 리니어 가이드(64)가 설치되어 있다.

제 1 연장부(62)는, X-Y평면을 따른 판형상이며 승강기구(20)를 지지하고 있다.

제 2 연장부(63)는, X-Y평면을 따른 판형상이며 회동기구(50)를 지지하고 있다. 또한, 상기 제 2 연장부(63)는, 제 1 연장부(62)의 바로 하측에 위치하고 있다.

(가동 브래킷)

가동 브래킷(14)은, 배면판(61)의 하부에 설치된 리니어 가이드(64)에 대해 가동 블록(14a)을 통해 상하로 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 상기 가동 브래킷(14)은, 제 1 연장부(62)에 설치된 승강기구(20)에 의해 상하방향으로 구동된다.

(승강기구)

승강기구(20)는, 본체 프레임(60)의 제 1 연장지지부(62)에 있어서 하방으로 출력축을 향한 상태로 설치된 회전구동식의 Z축 모터(21)(승강구동원)와, 그 회전각도량을 검출하는 인코더(22)(도 5 참조)와, Z축 모터(21)의 출력축에 커플링(26)을 통해 연결되어, 상하방향을 따른 상태로 회전가능하게 본체 프레임(60)에 지지된 전달부재로서의 볼나사 샤프트(23)와, 상기 볼나사 샤프트(23)에 의해 상하이동이 부여되는 볼나사 너트(24)를 가지고 있다.

볼나사 샤프트(23)는 Z축 모터(21)의 출력축에 동심으로 연결되어, Z축 방향을 따른 상태로 하방으로 늘어뜨려지는 동시에, 제 2 연장지지부(63)에 의해 베어링(25)을 통해 회전가능하게 지지되어 있다.

볼나사 너트(24)는, 가동 브래킷(14)에 고정되어 있으며, Z축 모터(21)의 회전구동에 의해 회전각도량에 따라 가동 브래킷(14)을 상하이동시키는 동시에 Z축 방향의 위치결정을 행한다. 또한, 상기 인코더(22)는, 그 검출신호가 동작제어수단(70)으로 출력되고, 동작제어수단(70)이 이에 근거하여 가동 브래킷(14)의 현재 위치를 인식하여 Z축 모터(21)의 동작을 제어하는 것을 가능하게 하고 있다.

(노즐 샤프트)

흡착노즐(12)은, 하단부가 끝이 가늘게 형성된 관형상체로서, 그 선단부를 전자부품(C)을 향하도록 한 상태에서 흡착유지가 이루어진다.

노즐 샤프트(30)는, 하단부에 노즐홀더(31)를 가지며, 상기 노즐홀더(31)를 통해 흡착노즐(12)을 유지한다. 또한, 상기 노즐 샤프트(30)는, 내부가 전체 길이에 걸쳐 중공이며, 노즐 샤프트(30)의 상단부에는, 흡인원이 되는 흡인 펌프나 이젝터 등과 접속하기 위한 호스의 조인트(32)가 설치되어 있다. 즉, 상기 노즐 샤프트(30)는, 상단부의 호스 조인트(32)로부터 흡인원에 의한 흡인이 이루어지면, 하단부에 구비된 흡착노즐(12)에 의한 흡인을 가능하게 한다.

또한, 상기 노즐 샤프트(30)는, 그 상부의 외주면(外周面)에 스플라인 홈이 형성되어 있고, 해당 노즐 샤프트(30)의 상부가 제 1 및 제 2 연장지지부(62, 63)에 의해 회전가능하게 지지된 후술하는 스플라인 너트(55)를 관통한 상태로 끼움결합되어 있다.

또한, 노즐 샤프트(30)의 하부는, 가동 브래킷(14)에 부착된 하중검출부(40)에 의해 가동 브래킷(14)에 대해 Z축 둘레로 회전가능하게 지지되어 있다. 참고로, 하중검출부(40)에 의한 노즐 샤프트(30)의 지지상태에 대해서는 후에 상세히 기술하기로 한다.

이러한 구조에 의해, 노즐 샤프트(30)는, 가동 브래킷(14)과 함께 상하이동을 하게 되는데, 그 상부는 스플라인 너트(55)에 의해 지지되어 있으므로, 그 상하이동은 저해되지 않게 되어 있다.

참고로, 노즐 샤프트(30)는, 실제로는, 그 상측 절반은 외주면에 스플라인 홈이 형성된 내부가 중공인 스플라인 샤프트이고, 그 하측 절반은 스플라인 홈이 형성되지 않은 내부가 중공인 관형상체로서, 이들은 커플링(35)에 의해 일체적으로 연결되어 있다.

또한, 노즐 샤프트(30)의 상단부는, 가동 브래킷(14)이 가동범위에 있어서의 최저위치까지 하강한 경우에도, 본체 프레임(60)의 상단면보다 상방으로 돌출하도록 부착되어 있다. 이에 따라, 노즐 샤프트(30)의 상단부의 조인트(32)에 부착된 호스는, 항상 본체 프레임(60)의 상방에 위치하는 상태가 유지되어, 노즐 샤프트(30)가 회동을 하더라도, 이에 따라 회동하는 호스가 주위의 다른 구성과 간섭할 가능성이 충분히 감소되어, 흡착노즐(12)의 회동각도범위를 제한할 필요가 배제된다.

(회동기구)

회동기구(50)는, 제 2 연장지지부(63)에 있어서 상방으로 출력축을 향한 상태로 설치된 θ축 모터(51)(회전구동원)와, 그 회동각도의 원점위치를 검출하는 원점 센서(52)(도 5 참조)와, θ축 모터(51)의 출력축에 설치된 풀리(53)로부터 타이밍 벨트(54)를 통해 연결된 스플라인 너트(55)를 구비하고 있다.

스플라인 너트(55)는, 전술한 바와 같이, 제 1 연장지지부(62)와 제 2 연장지지부(63) 사이에서 Z축 둘레로 회전가능하게 지지되어 있으며, 노즐 샤프트(30)가 삽입되면, 서로의 스플라인 홈이 끼움결합되고, 이것이 Z축 둘레로 동시 회전을 하게 된다.

또한, 상기 스플라인 너트(55)는, 그 외주면이 타이밍 벨트(54)의 풀리가 되어, θ축 모터(51)의 구동에 의해 회동동작이 부여되며, 노즐 샤프트(30)에도 회동을 전달한다.

즉, 노즐 샤프트(30)는, 회동기구(50)에 의해 회동이 이루어질 때에는, 하중검출부(40)에 의해 그 회동이 허용되고, 승강기구(20)에 의해 상하이동이 이루어질 때에는, 스플라인 너트(55)에 의해 상하이동이 허용된다. 이에 따라, 노즐 샤프트(30)는, 가동 브래킷(14)에 지지되어 상하이동을 하면서 회동을 하는 것도 가능해진다.

또한, 원점 센서(52)는 원점 검색시에 θ축 모터(51)의 출력축의 원점위치를 동작제어수단(70)으로 출력하고, 이에 근거하여 동작제어수단(70)은 θ축 모터(51)에 소정 각도량의 회전을 발생시키도록 회전구동을 제어할 수 있도록 하고 있다. 그 결과, θ축 모터(51)의 출력축으로부터 스플라인 너트(55), 노즐 샤프트(30)를 통해 흡착노즐(12)의 회전구동이 이루어져, 흡착노즐(12)의 선단부에 흡착유지된 전자부품(C)의 방향을 조절하는 것이 가능하다.

(하중검출부)

다음으로, 하중검출부(40) 및 가동 브래킷(14)에 있어서의 노즐 샤프트(30)의 지지상태에 대해 설명한다.

도 3은 하중검출부(40)의 중심선을 따른 단면도이며, 도 4의 (a)는 하중검출부(40)에 있어서의 로드 셀의 부분만을 나타낸 평면도이고, 도 4의 (b)는 사시도이다. 상기 하중검출부(40)는, 노즐 샤프트(30)를 관통시킨 상태에서 내부의 베어링(47)에 의해 회전가능하게 유지하는 원통형상의 중공유지부(41)와 상기 중공유지부(41)를 가동 브래킷(14)에 연결하는 복수의 연결부로서의 연결아암부(42)와 연결아암부(42)의 왜곡을 검출하는 왜곡검출소자로서의 왜곡 게이지(43)로 이루어지는 로드 셀(44)과, 로드 셀(44)의 상측에 스페이서(45)를 통해 구비된 스토퍼(46)를 구비하고 있다.

이에 대해, 노즐 샤프트(30)는, 그 길이방향에 있어서의 대략 중간위치에 설치된 플랜지형상의 단부(段部; 33)가 베어링(47)의 내륜에 하방으로부터 접촉하고, 원통형상의 칼라(34)를 통해 커플링(35)이 상방으로부터 베어링(47)의 내륜을 체결하고 있다. 이에 따라, 노즐 샤프트(30)는, 베어링(47)을 상하에 끼워 넣은 상태를 형성하여, 로드 셀(44)에 대해 Z축 둘레로 회전이 허용되면서도 Z축 방향에 대해서는 고정된 상태로 유지되어 있다.

참고로, 노즐 샤프트(30)는, 로드 셀(44)의 하방에서, 스트로크 로터리 베어링(36)에 의해 가동 브래킷(14)에 지지되어 있으며, 상기 가동 브래킷(14)에 대해 Z축 둘레의 회동과 Z축 방향을 따른 직동(直動)이 허용된 상태로 되어 있다.

로드 셀(44)의 연결아암부(42)는 중공유지부(41)에 2개가 설치되어 있으며, 각 연결아암부(42)는 중공유지부(41)를 중심으로 하여 도 4의 (a)에 있어서의 상하방향으로 각각 1개씩 연장되어 나와 있다. 그리고, 각 연결아암부(42)는, 그 연장단부에 있어서, 스페이서(45) 및 스토퍼(46)와 함께 가동 브래킷(14)의 상면에 고정나사(도시 생략)에 의해 고정되어 있다.

그리고, 각 연결아암부(42)는, 중공유지부(41)와 일체적으로 형성되어 있으며, 상기 각 연결아암부(42)가 휨으로써, 가동 브래킷(14)에 대해 중공유지부(41)가 Z축 방향(상하방향)으로 요동하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 각 연결아암부(42)는, 연장부의 중간위치의 상면에 두 개씩 왜곡 게이지(43)가 점착상태로 구비되어 있으며, 각 왜곡 게이지(43)는, 중공유지부(41)가 Z축 방향을 따라 요동했을 때 그 동작량에 따른 검출출력을 동작제어수단(70)에 행하도록 되어 있다.

스토퍼(46)는, 연결아암부(42)보다 강성이 높은 소재로 형성되는 동시에, 중공유지부(41)의 상단면에 대해 스페이서(45)의 두께에 따른 거리만큼 떨어져서 설치되어 있다.

그리고, 흡착노즐(12) 및 노즐 샤프트(30)가 상방으로 밀어올려졌을 때, 중공유지부(41)의 상단면이 스토퍼(46)에 접촉하여, 그 이상의 상방 이동을 규제한다.

즉, 상기 전자부품 실장장치(100)에서는, 흡착노즐(12)에 의해 전자부품(C)이 기판에 가하는 최대 가압하중을 50N으로 설정하고 있으며, 상기 최대 가압하중 50N으로 흡착노즐(12)이 하방으로 가압했을 때 중공유지부(41)에 발생하는 상방 이동량과 동등해지도록 스페이서(45)의 두께가 설정되어 있다.

이에 따라, 스토퍼(46)에 의해 각 연결아암부(42)에는 최대 가압하중에 따른 휨량밖에 생기지 않도록 규제되어, 각 왜곡 게이지에 지나치게 큰 부하가 생기지 않게 된다. 또한, 스토퍼(46)에 의해, 각 연결아암부(42)의 과잉된 휨을 규제하여, 파괴를 방지할 수 있다.

(전자부품 실장장치의 제어 시스템)

도 5는 전자부품 실장장치(100)의 제어 시스템을 나타낸 블록도이다. 전자부품 실장장치(100)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전자부품 실장장치(100)의 각 부분의 동작을 제어하는 동작제어수단(70)을 구비하며, 상기 동작제어수단(70)에는, 헤드(106)를 X축 방향과 Y축 방향으로 이동시키는 Ｘ-Y 갠트리(107)의 X축 모터(121) 및 Y축 모터(122)와, 흡착노즐(12)을 상하이동시키는 Z축 모터(21)와, 흡착노즐(12)을 회동시키는 θ축 모터(51)가, 각각 구동회로(121a, 122a, 21a, 51a)를 통해 접속되어 있다.

또한, 동작제어수단(70)에는, 인터페이스(71)를 통해, Z축 모터(21)의 인코더(22)와, θ축 모터(51)의 원점 센서(52)와, 하중검출부(40)의 왜곡 게이지(43)와, 기판인식 카메라(108) 및 부품인식 카메라(120)의 촬상 화상으로부터 기판 및 전자부품의 위치 인식 등을 행하는 화상인식장치(123)가 접속되어 있다.

참고로, Z축 모터(21), θ축 모터, 인코더(22), 원점 센서(52), 왜곡 게이지(43)는, 실제로는 복수 개가 탑재되어 있지만, 도 5에서는 각각 하나씩만 도시하기로 한다.

동작제어수단(70)은, 흡착노즐(12)의 노즐구동장치(10)에 대해 후술하는 각종 제어를 행하는 제어 프로그램이 기억된 ROM(72)과, 제어 프로그램에 따라 각종 구성을 집중 제어하는 CPU(73)와, CPU(73)의 처리 데이터를 격납하는 작업영역으로서 기능하는 RAM(74)과, 처리 데이터나 설정 데이터를 보존하는 데이터 메모리(75)를 구비하고 있다.

(흡착노즐의 구동제어방법)

다음으로는, 전자부품(C)이 기판에 탑재될 때 CPU(73)가 실행하는 흡착노즐(12)의 구동제어방법에 대해, 도 6의 플로우 챠트 및 도 7의 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 이것은, CPU(73)가 ROM(72)에 격납된 소정의 프로그램을 실행함으로써 이루어지는 처리이다.

참고로, 여기서는, 흡착노즐(12)이 전자부품(C)을 흡착하고, θ축 모터(51)에 의해 흡착노즐(12)의 선단부에 흡착된 전자부품(C)의 방향이 이미 조절되어, 기판의 탑재위치에 헤드(106)가 반송된 상태로 있는 것을 전제로 한다. 또한, 이 제어는, 하나의 흡착노즐(12)에 대한 구동제어이며, 복수의 흡착을 할 때에는, 각 흡착노즐(12) 마다 하기의 제어를 순서대로 실행한다.

우선, CPU(73)는, Z축 모터(21)를 구동시켜, 흡착노즐(12)의 선단부를 헤드(106) 반송시의 높이(Z4)(도 7의 ①)로부터 기판 상면(이하, '탑재면'이라 함)에 가까운 높이(Z3)까지 고속으로 하강시킨다(단계 S1 : 도 7의 ②). 참고로, 높이(Z3)는, 탑재면(Z0)에 근접한 높이지만 흡착노즐(12)의 하단부가 전자부품(C)에 닿을 일이 없는 높이로 설정되어 있다. 또한, 이러한 상태에 있어서의 왜곡 게이지(43)에 의한 검출하중은 L0로 되어 있다.

이후, 흡착노즐(12)의 동작이 안정되는 것을 기다려(도 7의 ③), Z축 모터(21)의 게인(gain)을 저속의 하중제어모드로 전환하여 저속하강을 시작한다(단계 S3 : 도 7의 ④).

그리고, CPU(73)는, 흡착노즐(12)에 흡착된 전자부품(C)이 탑재면에 도달함에 따라 왜곡 게이지(43)에 의한 검출하중이 L0로부터 상승하는지의 여부를 감시한다(단계 S5 : 도 7의 ⑤).

그리고, 전자부품(C)이 탑재면에 도달되었음이 검출되면(도 7의 ⑥, 높이 (Z1)(전자부품(C)이 탑재면에 접촉했을 때의 높이)), 하강을 계속하고(단계 S7), 또한, 목표하중(왜곡 게이지 출력(L1))에 검출하중이 도달했는지를 감시한다(단계 S9).

그리고, 검출하중이 목표하중(왜곡 게이지 출력(L1))에 도달되었음이 검출되면 Z축 모터(21)를 정지하고, 가동 브래킷(14)을 그 높이로 유지시키는 동시에 소정 가압시간의 시간측정을 시작한다(단계 S11 : 도 7의 ⑦ 및 도 7의 ⑧).

그리고, 미리 설정된 가압시간(T1)의 경과가 검출되면(단계 S13 : 도 7의 ⑨ 및 도 7의 ⑩), Z축 모터(21)를 구동하여 흡착노즐(12)을 높이(Z2)까지 상승시킨다(단계 S15 : 도 7의 ⑪).

참고로, 높이(Z2)는, 탑재면(Z0)보다 약간 상방이며 높이(Z3)보다 낮은 위치로 되어 있지만, Z3와 동일한 높이로 해도 된다.

Z축 모터(21)를 일시정지한 후, Z축 모터(21)의 게인을 고속의 통상 모드로 전환하여 높이(Z4)까지 고속상승을 행하고(단계 S17 : 도 7의 ⑫), 흡착노즐의 구동제어를 종료한다.

(제 1 실시형태에 있어서의 효과)

상기 전자부품 실장장치(100)는, 승강기구(20)와 회동기구(50)가 모두 본체 프레임(60)에 지지되어 있기 때문에, 가동 브래킷(14)에 회동기구(50)를 탑재하는 경우와 달리, 승강동작을 행하는 구성의 경량화를 도모할 수 있어, 흡착노즐(12)의 하강에 의한 전자부품(C)의 하중의 부가 제어가 용이해지며, 높은 정밀도로 하중을 가하는 것이 가능해진다.

또한, 노즐 샤프트(30)를 중공으로 하고, 그 상단부를 본체 프레임(60)의 상부로부터 돌출된 상태로 구비하였기 때문에, 흡기원과의 접속을 행하는 튜브 등의 배관이 노즐 샤프트(30)와 함께 회동을 한 경우에도, 주위와의 간섭을 회피하는 것이 용이하여, 흡착노즐(12)의 회동가능각도를 확대시키는 것이 가능해진다.

더욱이, 하중검출부(40)가 가동 브래킷(14)에 설치되어 있으므로, 흡착노즐(12)의 회동시에 하중검출부(40)도 회동하지 않아, 왜곡 게이지(43)의 배선 등에 의해 흡착노즐(12)의 회동이 제한받지 않게 되며, 이러한 면에서도 회동가능각도를 확대시키는 것이 가능해진다.

또한, 하중검출부(40)는, 노즐 샤프트(30)를 관통시킨 중공유지부(41)에 연결된 연결아암부(42)의 왜곡을 검출하는 왜곡 게이지(43)를 가지므로, 노즐 샤프트(30)를 본체 프레임(60)의 상방까지 연장시킬 때, 하중검출부(40)가 방해가 되지 않으며, 또한, 노즐 샤프트(30)의 주위에서 하중을 검출하므로, 흡착노즐(12) 및 노즐 샤프트(30)에 가해지는 하중을 보다 정확히 검출하는 것이 가능해진다.

(제 1 실시형태의 다른 예)

참고로, 전술한 전자부품 실장장치(100)에서는, 하중검출부(40)를 가동 브래킷(14)의 상부에 탑재하는 경우를 예시하였지만, 그 배치는 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 도 8에 나타낸 바와 같이, 하중검출부(40)를 가동 브래킷(14)의 하부에 구비해도 좋다. 상기 하중검출부(40)는 전술한 하중검출부(40)와 동일구조의 것이다. 이 경우, 노즐 샤프트(30)의 단부(33)는 하단부 근방에 형성되며, 이것에 의해 하중검출부(40)의 베어링(47)을 유지한다. 또한, 베어링(47)을 상방으로부터 유지하는 칼라와 커플링은 도시가 생략되어 있다.

또한, 전술한 전자부품 실장장치(100)에서는, 노즐 샤프트(30)를 헤드(106)의 근방에 배치하고, 승강기구(20)를 헤드(106)로부터 먼 곳에 배치하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라, 도 9에 나타낸 바와 같이, 노즐 샤프트(30)를 헤드(106)로부터 먼 곳에 배치하고, 승강기구(20)를 헤드(106)의 근방에 배치해도 된다(도 9에서는 승강기구(20)의 볼나사 샤프트(23)와 볼나사 너트(24)만 도시함). 또한, 이와 마찬가지로, 회동기구(50)의 배치도 변경해도 좋다.

또한, 전자부품 실장장치(100)에서는, 가동 브래킷(14)에 있어서 스트로크 로터리 베어링(36)에 의해 노즐 샤프트(30)를 회동 및 상하이동 가능하게 지지하고 있지만, 예컨대, 하중검출부(40)에 있어서 하중부가시에 발생하는 Z축 방향의 변위가 충분히 작을 경우에는, 스트로크 로터리 베어링(36) 대신에, 통상의 볼 베어링에 의해 노즐 샤프트(30)를 지지하고, 그 내륜과 외륜의 덜거덕거림에 의해 노즐 샤프트(30)의 Z축 방향의 변위를 허용하는 구성으로 해도 된다.

(제 2 실시형태)

본 발명의 제 2 실시형태인 노즐구동장치(10A)에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제 2 실시형태는, 노즐구동장치(10A)에 특징을 가지며, 나머지 구성은 전술한 전자부품 실장장치(100)와 동일하기 때문에, 주로 노즐구동장치(10A)에 대해 설명하기로 한다. 또한, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 10은 노즐구동장치(10A)의 측단면도이고, 도 11은 하중검출부(40A)의 평면도이다.

상기 노즐구동장치(10A)는, 하중검출부(40A)를 가동 브래킷(14A)이 아니라, 본체 프레임(60)에 설치한 점에서 노즐구동장치(10)와 상이하다.

즉, 본체 프레임(60)의 제 2 연장지지부(63)에 있어서, 베어링(25)의 주위 4군데에 대해 대략 부채형상으로 관통구멍(41A)을 형성함으로써, 베어링(25)과 그 주위 부분을 사방에서 지지하는 네 개의 빔 구조부(42A)를 형성하고, 상기 각 빔 구조부(42A)의 상면 및 하면에 각각 왜곡 게이지(43A)를 점착상태로 구비함으로써, 하중검출부(40A)를 구성하고 있다.

또한, 하중검출부(40A)를 본체 프레임(60)측에 설치함으로써, 가동 브래킷(14A)에서는, 노즐 샤프트(30)를 Z축 방향으로 요동가능하게 지지할 필요가 없기 때문에, 스트로크 로터리 베어링(36)이 아니라, 통상의 볼 베어링(36A, 36A)에 의해 지지하여, Z축 방향으로 요동은 생기지 않지만, Z축 둘레로 회동가능하게 지지하는 구조로 하고 있다.

상기의 구성에 의해, 노즐구동장치(10A)는, 전자부품(C)을 흡착한 상태로 흡착노즐(12)을 기판을 향해 하강시켜, 전자부품(C)이 기판에 도달하면, 그 반력(反力)에 의해, 노즐 샤프트(30), 가동 브래킷(14A), 볼나사 너트(24), 볼나사 샤프트(23)를 통해 베어링(25) 및 제 2 연장지지부(63)에 있어서의 그 주위의 지지부가 상방으로 가압된다. 이에 따라, 각 빔 구조부(42A)에 왜곡이 생기고, 각 왜곡 게이지(43A)의 검출에 의해, 기판에 대한 가압하중을 구하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 노즐구동장치(10A)에 대한 동작 제어는, 전술한 도 6의 플로우 챠트와 도 7의 타이밍 차트에 근거한 처리와 동일한 처리에 의해 실행가능하다.

(제 2 실시형태에 있어서의 효과)

상기 노즐구동장치(10A)는, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 효과를 가지는 동시에, 하중검출부(40A)가 승강기구(20)의 볼나사 샤프트(23)의 지지부위의 왜곡을 검출하므로, 하중검출부(40A)를 노즐 샤프트(30)로부터 떨어져서 배치할 수 있어, 노즐 샤프트(30)가 본체 프레임(60)을 상하로 관통하도록 배치했을 경우에, 하중검출부(40A)가 그 배치에 방해되지 않는다.

더욱이, 하중검출부(40A)를 본체 프레임(60)에 설치하므로, 노즐 샤프트(30)와 함께 회동하거나 승강하거나 하지 않으므로, 하중검출부(40A)의 각 왜곡 게이지(43A)의 배선이 승강체의 승강동작에 방해가 되지 않으며, 또한, 승강동작에 대응하는 배선구조가 불필요해지도록 할 수 있다.

(제 2 실시형태의 다른 예)

또한, 전술한 노즐구동장치(10A)에서는, 하중검출부(40A)를 제 2 연장지지부(63)에 있어서의 베어링(25) 주위에 설치하는 경우를 예시하였지만, 그 배치는 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 도 12에 나타낸 바와 같이, 베어링(25)보다 제 2 연장지지부(63)에 있어서의 그 근본측(배면판(61)측)의 위치에 하중검출부(40A)를 설치해도 된다.

예컨대, 베어링(25)보다 제 2 연장지지부(63)에 있어서의 그 근본측의 일부에 대해, Z축 방향의 두께가 얇아지도록 X축 방향으로 관통구멍(41A)을 뚫어 설치하여, 두께가 얇은 빔 구조부(42A)를 형성하고, 그 상면과 하면에 2군데씩 왜곡 게이지(43A)를 점착상태로 구비하여 하중검출부(40A)를 구성해도 된다.

또한, 제 2 연장지지부(63)가 볼나사 샤프트(23)를 지지하지 않고, 가압시의 반력이 Z축 모터(21)까지 전해지는 지지구조인 경우에는, 도 12의 Ｓ1의 위치에 도 11과 동일한 구조의 하중검출부(40A)를 형성해도 된다. 혹은, Z축 모터(21)보다 제 1 연장지지부(62)에 있어서의 그 근본측(배면판(61)측)의 위치(S2)에 도 12와 동일한 구조의 하중검출부(40A)를 형성해도 된다.

(제 3 실시형태)

본 발명의 제 3 실시형태인 노즐구동장치(10B)에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제 3 실시형태는, 노즐구동장치(10B)에 특징을 가지며, 나머지 구성은 전술한 전자부품 실장장치(100)와 동일하기 때문에, 주로 노즐구동장치(10B)에 대해 설명하기로 한다. 또한, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 13은 노즐구동장치(10B)의 측단면도이고, 도 14는 하중검출부(40B)의 확대단면도이다.

상기 노즐구동장치(10B)는, 가동 브래킷(14B)을 승강기구(20)로부터의 승강동작입력부(141B)와 노즐 샤프트(30)의 지지부(142B)로 분할구성하고, 서로의 연결부에 있어서 지지부(142B)를 승강동작입력부(141B)의 상방에 배치하고, 상기 지지부(142B)와 승강동작입력부(141B)의 각각의 서로 마주보는 부위를 서로 가까이 끌어당기는 탄성체로서의 인장스프링(143B)을 설치하고, 이들의 서로 마주보는 부위 사이에 하중검출부(40B)를 설치한 것을 특징으로 한다.

상기의 전제에 따라, 가동 브래킷(14B)은, 승강동작입력부(141B)와 노즐 샤프트(30)의 지지부(142B)로 이분할되어, 승강동작입력부(141B)에는, 승강기구(20)의 볼나사 너트(24)가 구비되고, 지지부(142B)에는, 노즐 샤프트(30)가 두 개의 볼 베어링(36B, 36B)에 의해 Z축 둘레로 회동가능하게 구비된다.

또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 승강동작입력부(141B)와 지지부(142B)의 연결부(144B, 145B)는, Z축 방향에 대해 중합되는 배치로 되어 있고, 서로 마주보는 대향면이 형성되어 있다.

그리고, 승강동작입력부(141B)의 연결부(144B)는, 지지부(142B)의 연결부(145B)의 하측에 배치되어 있다.

또한, 각각의 연결부(144B, 145B)에는, Z축 방향을 따른 연결 핀(146B, 147B)이 서로 상대측을 향해 연장된 상태로 구비되어 있으며, 각 연결부(144B, 145B)에는 상대측의 연결 핀(147B, 146B)을 삽입가능한 스러스트 칼라(148B, 149B; thrust collar)가 구비되어 있다.

이에 따라, 승강동작입력부(141B)의 연결부(144B)와 지지부(142B)의 연결부(145B)는, 서로 Z축 방향을 따른 상대이동이 가능하게 되어 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 승강동작입력부(141B)의 연결부(144B)와 지지부(142B)의 연결부(145B)는, 인장스프링(143B)에 의해 연결되어 있어, 서로의 대향면이 항상 근접하는 방향으로 장력을 받고 있는 상태에 있다.

그리고, 지지부(142B)의 연결부(145B)측의 대향면 상에는, 연결부(144Ｂ)측의 대향면과의 접촉압력을 검출하는 하중검출부(40B)로서의 로드 셀(압력검출소자)이 구비되어 있어, 가동 브래킷(14B)에 외력이 가해지고 있지 않은 상태에서는, 인장스프링에 의해, 항상 일정한 가압력을 받아 이를 검출한 상태에 있다(도 14의 (A)).

여기서, 흡착노즐(12)에 의한 전자부품(C)에 부여하는 최대 설정하중을 50N으로 한 경우, 인장스프링(143B)은 최대 설정하중보다 약간 큰 가압하중을 발생시키는 것(예컨대 60N)이 사용된다.

흡착노즐(12)의 하강에 의한 기판에 대한 전자부품(C)의 가압시에는, 인장스프링(143B)에 저항하여 연결부(144B)와 연결부(145B)가, 서로 이격되는 방향으로 작용하므로, 흡착노즐(12)의 밀어넣기가 진행되면, 도 15에 나타낸 바와 같이, 하중검출부(40B)에 의한 검출출력은, 인장스프링(143B)의 하중인 60N으로부터 서서히 감소하게 된다. 인장스프링(143B)의 하중을 초과하는 하중이 될 때까지 흡착노즐(12)이 밀어넣어지면, 도 14의 (B)와 같이 연결부(144B)와 연결부(145B)가 서로 이격되어, 하중 검출이 불가능해지는데, 최대 설정하중보다 큰 인장하중을 가지는 인장스프링(143B)이 선택되어 있으므로, 통상의 전자부품 실장동작시에는 그러한 사태가 발생하지 않는다.

참고로, 상기 노즐구동장치(10B)에 대한 동작제어는, 전술한 도 6의 플로우 챠트와 도 7의 타이밍 차트에 근거한 처리와 동일한 처리에 의해 실행하는 것이 가능하다.

(제 3 실시형태에 있어서의 효과)

상기 노즐구동장치(10B)는, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 효과를 가지는 동시에, 하중검출부(40B)가 승강동작입력부(141B)와 지지부(142B) 사이에 배치되므로, 흡착노즐(12)의 하강에 의해 전자부품(C)이 기판에 접촉하였을 때, 지지부(142B)가 상승하여 승강동작입력부(141B)와 지지부(142B)의 간격이 벌어지게 되어, 접촉시의 하중이 지나치게 커짐으로써 하중검출부(40B)가 파괴되는 것을 효과적으로 회피하는 것이 가능하다.

(제 3 실시형태의 다른 예)

참고로, 전술한 가동 브래킷(14B)의 승강동작입력부(141B)와 지지부(142B)의 연결부(144B, 145B)는, 도 16의 (A)에 나타낸 바와 같이, X축 방향을 따른 축에 의한 힌지(150B)에 의해 서로 회동가능하게 연결하는 동시에, 서로의 대향면이 서로 끌어당기도록 인장스프링(143B)을 설치하는 구성으로 해도 된다. 그리고, 접촉/분리가능한 대향면 중 어느 일방에 하중검출부(40B)를 타방의 대향면을 향해 구비해도 된다. 이 경우, 도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이, 하중검출부(40B)가 타방의 대향면으로부터 분리되지 않도록, 최대 설정하중으로 가압한 경우라도 하중검출부(40B)와 타방의 대향면이 분리되지 않는 하중의 인장스프링(143B)을 선정할 필요가 있다.

또한, 전술한 가동 브래킷(14B)의 승강동작입력부(141B)와 지지부(142B)의 연결부(144B, 145B)는, 도 17의 (A)에 나타낸 바와 같이, 4절 링크기구를 구성하는 평행하면서도 동일한 길이의 두 개의 링크체(151B, 152B)에 의해 연결하는 동시에, 서로의 대향면이 서로 끌어당기도록 인장스프링(143B)을 설치하는 구성으로 해도 된다. 그리고, 접촉/분리가능한 대향면 중 어느 일방에 하중검출부(40B)를 타방의 대향면을 향해 구비해도 된다. 이 경우에도, 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이, 하중검출부(40B)가 타방의 대향면으로부터 분리되지 않도록, 최대 설정하중으로 가압한 경우라도 하중검출부(40B)와 타방의 대향면이 멀어지지 않는 하중의 인장스프링(143B)을 선정할 필요가 있다.

(제 4 실시형태)

본 발명의 제 4 실시형태인 노즐구동장치(10C)에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제 4 실시형태는, 노즐구동장치(10C)에 특징을 가지며, 나머지 구성은 전술한 전자부품 실장장치(100)와 동일하기 때문에, 주로 노즐구동장치(10C)에 대해 설명하기로 한다. 또한, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 18은 노즐구동장치(10C)의 측단면도이고, 도 19는 하중검출부(40C)의 평면도이다.

상기 노즐구동장치(10C)는, 가동 브래킷(14C)을 승강기구(20)로부터의 승강동작입력부(141C)와 노즐 샤프트(30)의 지지부(142C)로 분할구성하고, 지지부(142C)를 승강동작입력부(141C)의 하방에 배치하고, 상기 지지부(142C)와 승강동작입력부(141C)의 각각의 서로 마주보는 부위의 사이에 하중검출부(40B)를 설치하고, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C)를 하중검출부(40C)에 의해 연결한 것을 특징으로 한다.

상기 전제에 따라, 가동 브래킷(14C)은, 승강동작입력부(141C)와 노즐 샤프트(30)의 지지부(142C)로 이분할되어, 승강동작입력부(141C)에는, 승강기구(20)의 볼나사 너트(24)가 구비되고, 지지부(142C)에는, 노즐 샤프트(30)가 두 개의 볼 베어링(36C, 36C)에 의해 Z축 둘레로 회동가능하게 구비된다.

또한, 노즐 샤프트(30)는, 지지부(142C)와 승강동작입력부(141C)에 동심으로 형성된 관통구멍을 통해 동시에 관통배치된다.

또한, 승강동작입력부(141C)의 하면과 지지부(142C)의 상면이 서로 마주보고, 이들 대향면을 하중검출부(40C)가 연결하도록 부착되어 있다.

하중검출부(40C)는, 대략 직육면체 형상인 기립왜곡체(41C)와, 기립왜곡체(41C)에 X축 방향을 따라 관통구멍을 형성함으로써 그 상면부와 하면부를 두께가 얇은 상태로 하고, 그 상면과 하면의 두께가 얇은 부분에 있어서의 Y축 방향을 따라 대칭으로 각각 두 개씩 설치된 왜곡 게이지(43C)로 이루어지는 로드 셀이다. 기립왜곡체(41C)에는, 상면의 중앙부에 하면까지 관통하는 노즐 샤프트(30)의 삽입통과구멍(44C)이 형성되어 있다.

이러한 하중검출부(40C)는, 상면중앙부로부터 Z축 방향을 따른 방향으로 하중을 받으면, 각 왜곡 게이지(43C)가 하중에 따른 검출출력을 행하여, 하중을 검출하는 것이 가능하게 되어 있다.

그리고, 기립왜곡체(41C)의 상면중앙부는 승강동작입력부(141C)의 하면에 고정상태로 구비되고, 기립왜곡체(41C)의 하면 중앙부는 지지부(142C)의 상면에 고정상태로 구비되어, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C)를 연결하고 있다.

이에 따라, 흡착노즐(12)이 전자부품(C)을 흡착한 상태로 하강하여, 기판을 가압하면, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C) 사이에서 기립왜곡체(41C)가 가압되고, 가압하중에 따라 각 왜곡 게이지(43C)가 검출출력을 행하여, 전자부품(C)에 의한 가압 하중을 검출하는 것이 가능하도록 되어 있다.

참고로, 상기 노즐구동장치(10C)에 대한 동작제어는, 전술한 도 6의 플로우 챠트와 도 7의 타이밍 차트에 근거한 처리와 동일한 처리에 의해 실행하는 것이 가능하다.

(제 4 실시형태에 있어서의 효과)

상기 노즐구동장치(10C)는, 전술한 노즐구동장치(10)와 동일한 효과를 가지는 동시에, 하중검출부(40C)가 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C)의 서로 마주보는 부위의 상호간의 가압력을 검출하므로, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C) 사이에 하중검출부(40C)의 기립왜곡체(41C)를 끼움으로써 하중검출이 가능해지므로, 구조의 간략화 및 구성부품수의 감소를 도모할 수 있게 된다.

또한, 기립왜곡체(41C)에는, X-Y평면에 있어서의 중앙부에 삽입통과구멍(44C)을 형성하여, 노즐 샤프트(30)를 삽입통과시켜 하중검출부(40C)를 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C) 사이에 배치하였으므로, 흡착노즐(12)에 가해지는 하중을 그 바로 상방의 위치에서 검출할 수 있어, 보다 높은 정밀도의 검출이 가능해진다.

(제 4 실시형태의 다른 예)

참고로, 전술한 하중검출부(40C)는, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C) 사이에서 노즐 샤프트(30)가 관통하는 배치로 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 도 20에 나타낸 바와 같이, 승강동작입력부(141C)와 지지부(142C) 사이이면서, 노즐 샤프트(30)를 회피한 배치로 해도 된다.

이 경우, 기립왜곡체(41C)에 삽입통과구멍(44C)을 형성할 필요가 없고, 또한, 하중검출부(40C)의 부착에 있어서, 노즐 샤프트(30)의 중심선에 맞추어 위치결정하는 등의 필요도 없어지므로, 구성의 간이화 및 생산성 향상을 도모할 수 있게 된다.

10, 10A, 10B, 10C : 노즐구동장치
12 : 흡착노즐
14, 14A, 14B, 14C : 가동 브래킷(승강체)
20 : 승강기구
23 : 볼나사 샤프트(전달부재)
24 : 볼나사 너트
30 : 노즐 샤프트
40, 40A, 40C : 하중검출부
40B : 하중검출부(압력검출소자)
41 : 중공유지부
41A : 관통구멍
41C : 기립왜곡체
42 : 연결아암부(연결부)
42A : 빔 구조부
43, 43A : 왜곡 게이지(왜곡검출소자)
43C : 왜곡 게이지(압력검출소자)
44 : 로드 셀
50 : 회동기구
55 : 스플라인 너트
60 : 본체 프레임(본체 프레임)
70 : 동작제어수단
100 : 전자부품 실장장치
106 : 헤드
141B, 141C : 승강동작입력부
142B, 142C : 지지부
143B : 스프링(탄성체)
144B, 145B : 연결부
C : 전자부품

Claims (5)

1. 전자부품의 공급부(101·102)와 기판의 유지부(104) 사이를 이동가능한 헤드(106)에 설치된 흡착노즐(12)에 의해 전자부품을 흡착하여, 상기 기판에 상기 전자부품을 탑재하는 전자부품 실장장치(100)이며,
   상기 헤드에 고정된 본체부(60)와,
   상기 본체부에 대해 승강가능하게 지지된 승강체(14)와,
   상기 승강체에 승강동작을 부여하는 승강기구(20)와,
   상기 승강기구의 구동원(21)과 상기 구동원으로부터 상기 승강체에 승강동작을 전달하는 전달부재(23)와,
   상기 흡착노즐을 하단부에 유지시키고, 상단부가 흡기원(吸氣源)에 접속되는 중공의 노즐 샤프트(30)와,
   상기 노즐 샤프트에 스플라인(spline) 홈이 형성되는 동시에 스플라인 너트(55)를 통해 상기 노즐 샤프트에 회동동작을 부여하는 회동기구(50)와,
   상기 흡착노즐이 받는 상방으로의 하중을 검출하는 하중검출부(40)와,
   상기 하중검출부가 미리 정해진 소정의 하중을 검출할 때까지 상기 승강체를 하강시켜서 상기 공급부로부터 전자부품을 흡착하는 제어를 행하는 동작제어부(70)를 구비한 전자부품 실장장치로서,
   상기 승강기구와 상기 회동기구가 상기 본체부에 지지되고,
   상기 노즐 샤프트의 상단부가 상기 본체부의 상부로부터 돌출된 상태로 구비되며,
   상기 하중검출부가 상기 승강체 또는 상기 본체부에 지지되는 한편,
   상기 하중검출부는,
   상기 승강체에 설치되는 동시에, 상기 노즐 샤프트를 관통시킨 상태로 회전가능하게 유지하는 중공유지부(41)와, 상기 중공유지부를 상기 승강체에 연결하는 연결부(42)와, 상기 연결부의 왜곡을 검출하는 왜곡검출소자(43)를 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
2. 전자부품의 공급부(101·102)와 기판의 유지부(104) 사이를 이동가능한 헤드(106)에 설치된 흡착노즐(12)에 의해 전자부품을 흡착하여, 상기 기판에 상기 전자부품을 탑재하는 전자부품 실장장치(100)이며,
   상기 헤드에 고정된 본체부(60)와,
   상기 본체부에 대해 승강가능하게 지지된 승강체(14)와,
   상기 승강체에 승강동작을 부여하는 승강기구(20)와,
   상기 흡착노즐을 하단부에 유지시키고, 상단부가 흡기원에 접속되는 중공의 노즐 샤프트(30)와,
   상기 노즐 샤프트에 스플라인 홈이 형성되는 동시에 스플라인 너트(55)를 통해 상기 노즐 샤프트에 회동동작을 부여하는 회동기구(50)와,
   상기 흡착노즐이 받는 상방으로의 하중을 검출하는 하중검출부(40)와,
   상기 하중검출부가 미리 정해진 소정의 하중을 검출할 때까지 상기 승강체를 하강시켜서 상기 공급부로부터 전자부품을 흡착하는 제어를 행하는 동작제어부(70)를 구비한 전자부품 실장장치로서,
   상기 승강기구와 상기 회동기구가 상기 본체부에 지지되고,
   상기 노즐 샤프트의 상단부가 상기 본체부의 상부로부터 돌출된 상태로 구비되며,
   상기 하중검출부가 상기 승강체 또는 상기 본체부에 지지되는 한편,
   상기 승강기구의 구동원(21)과 상기 구동원으로부터 상기 승강체에 승강동작을 전달하는 전달부재(23)를 갖고,
   상기 하중검출부는, 상기 승강기구의 구동원 또는 상기 전달부재를 지지하는 부위의 왜곡을 검출하는 왜곡검출소자(43)를 갖는 것을 특징으로 하는 전자부품 실장장치.
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