KR20080111204A - 마이크로 드릴 이송용 툴 포드 - Google Patents

마이크로 드릴 이송용 툴 포드 Download PDF

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Abstract

PCB 제조작업에서 마이크로드릴을 팔렛트에서 PCB 제작기계로 이송하는 이송장치에 사용되는 툴 포드가 개시된다. 본 발명의 툴 포드는, 마이크로드릴을 움켜잡을 수 있도록, 하나이상의 세로방향의 틈을 가지는 원기둥형상의 부재인 그립부(110); 및 상기 그립부를 하부에서 지지하며, 상기 툴 포드를 상기 이송장치에 연결하는 몸체(120)를 포함하고, 상기 그립부의 내주면은 상기 그립부의 입구에서 내부로 진행할수록 역테이퍼링된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 마이크로드릴을 보다 단단하고 보다 정확하게 움켜잡을 수 있는 툴 포드가 제공된다.

Description

마이크로 드릴 이송용 툴 포드{Tool pod for transferring microdrill}
도 1은 PCB 제작에서 툴 포드의 역할을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 포드(100)를 나타내는 도면이다.
도 3은 툴 포드(100)의 상세단면도이다.
도 4는 그립부(110)의 상세한 규격을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 5b 는 본 발명의 효과를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 6d 는 본 발명에 따른 툴 포드의 실제품 및 마이크로드릴을 나타내는 도면이다.
본 발명은 툴 포드(tool pod)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 툴 포드가 마이크로드릴을 움켜잡는 면적을 최대화함으로써 보다 안정적으로 마이크로드릴을 이송할 수 있는 툴 포드에 관한 것이다.
도 1은 PCB 제작에서 툴 포드의 역할을 나타내는 도면이다.
PCB 제작에는 다양한 크기의 마이크로드릴(2)이 사용된다. 마이크로 드릴(2)은 수 mm 의 직경을 가지는 드릴로서 PCB 제작시에 기판에 구멍을 뚫기 위한 드릴 이다. PCB 는 PCB 제작기계(machine, 미도시)에 의해 자동으로 제작되며, PCB 제작기계에는 하나이상의 스핀들(4)이 설치되고 이 스핀들(4)에는 설계자가 원하는 직경의 마이크로 드릴(2)이 선택된 후 회전됨으로써 PCB 에 구멍을 뚫는 작업이 수행된다.
이를 위해, 팔레트(pallet, 1)에는 다양한 크기의 마이크로 드릴(2)이 고정되어 있다. 그 후 툴 포드(3)가 전단부에 설치된 이송장치(미도시)가 팔레트(1)에 접근하여 툴포드(3)를 팔레트(1)에 전진시킴으로써 마이크로 드릴(2)의 전단부가 툴포드(3)의 내부에 진입하도록 하여 마이크로드릴(2)을 이송장치에 고정시킨다. 그 후, 툴 포드(3)를 PCB 제작기계의 스핀들(4)로 이동시킴으로써 스핀들(4)의 전단의 콜렛트(collet, 5)에 마이크로 드릴(2)을 장착한다. 즉, 툴 포드(3)는 마이크로 드릴(2)을 파렛트(1)로부터 뽑아내어 PCB 제작기계의 스핀들(4)의 코렛트(5)에 장착하는데 사용되는 고정장치이다.
이러한 툴 포드의 역할로 인해, 툴 포드(3)에 마이크로 드릴(2)이 정확하게 수직으로 고정된 후 코렛트(5)로 이동되지 않으면, 코렛트(5)에도 정확하게 수직으로 장착되기가 어렵다. 정확하게 수직으로 장착되지 않은 마이크로 드릴(2)은 PCB 제작기계의 에러를 발생시킬 뿐 아니라, 스핀들(4)의 회전 시에 코렛트(5)의 파손을 발생시키기도 한다. 일반적으로 코렛트는 10~20만원전후의 고가이기 때문에, 이러한 비용은 PCB 제조비용에 막대한 손실을 초래한다.
따라서, 마이크로드릴(2)을 보다 정확하게 수직으로 고정시킬 수 있는 구조를 가진 툴 포드(3)에 대한 PCB 제조 업계의 요구가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 마이크로드릴을 보다 단단하고 보다 정확하게 고정시킬 수 있는 툴 포드를 제공하고자한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은, PCB 제조작업에서 마이크로드릴을 팔렛트에서 PCB 제작기계로 이송하는 이송장치에 사용되는 툴 포드에 있어서, 마이크로드릴을 움켜잡을 수 있도록, 하나이상의 세로방향의 틈을 가지는 원기둥형상의 부재인 그립부(110); 및 상기 그립부를 하부에서 지지하며, 상기 툴 포드를 상기 이송장치에 연결하는 몸체(120)를 포함하고, 상기 그립부의 내주면은 상기 그립부의 입구에서 내부로 진행할수록 역테이퍼링된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 그립부의 내주면의 입구부분은 입구로 향할수록 테이퍼링된 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 툴 포드는 스프링형상으로서 상기 몸체의 내부에서 상기 그립부의 하단을 지지하는 탄성부(130)를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 그립부의 내주면의 말단에는 원심방향으로 돌출된 형상의 진행방지턱이 형성된다.
일 실시예에서, 상기 역테이퍼링된 각도는 0.5 내지 1.0도 인 것이 바람직하고, 상기 테이퍼링된 각도는 35도 내지 45도 인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 툴 포드(100)를 나타내는 도면이고, 도 3은 툴 포드(100)의 상세단면도이다.
툴 포드(100)는 그립부(110), 몸체(120) 및 탄성부(130)를 포함한다.
그립부(110)는 하나이상의 세로방향의 틈(113)을 가지는 원기둥 형상의 부재로서, 마이크로드릴(10)의 고정부(12)를 에워싸서 움켜잡는 역할을 한다. 틈(113)은 마이크로드릴이 삽입되었을 때 그립부(110)가 소정의 폭만큼 적절히 벌어질 수 있게 하는 탄성을 제공하기 위함이다.
일 실시예에서, 그립부(110)는 탄성을 제공할 수 있도록 금속성재료로 형성되고, 바람직하게는 구리로 형성된다. 그립부(110)의 하부는 몸체(120)에 고정되어 있다. 마이크로드릴(10)이 그립부(110)에 고정될 때는 마이크로드릴(10)의 전반부(130)가 그립부(110)의 삽입공(112)으로 향하도록 하는 상태에서 삽입된다.
일 실시예에서, 그립부(110)의 내주면(116)의 내부방향측 말단에는 진행방지턱(114)이 형성되어 있다. 진행방지턱(114)은 내주면(116)의 일부가 마이크로드릴(10)의 고정부(12)보다 작은 직경을 형성하도록 원심방향으로 돌출된 형상이다.
본 발명에서, 그립부(110)의 내주면(116)은 그립부(110)의 내부로 진행할수록 역태이퍼링(anti-tapering)되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 그립부(110)의 내주면(116)은 그립부(110)의 입구에서 내부로 진행할수록 내주면의 직경이 증가하는 형상이다. 이러한 역태이퍼링 구조는 마이크로드릴(10)이 삽입될 때 그립부(110)가 마이크로드릴(10)의 고정부(12)와 닿는 면적을 최대화함으로써 마이크로 드릴(10)이 보다 정확하게 수직으로 그리고 보다 단단하게 그립부(110)에 고정되게 한다. 이 효과에 대해서는 도 5a 내지 5b에서 보다 상세히 설명한다.
일 실시예에서, 그립부(110)의 내주면(116)의 입구부분(118)은 입구로 향할수록 벌어지는 형태로 테이퍼링(tapering)되어 있는 것을 특징으로 한다. 진입유격을 제공함으로써 마이크로드릴(10)의 고정부(12)가 그립부(110)의 내부로 보다 용이하게 진입할 수 있도록 하기 위함이다.
몸체(120)는 그립부(110)를 하부에서 지지하는 역할을 한다. 마이크로드릴의 이송작업에서, 몸체(120)는 툴 포드(100)를 이송장치(미도시)에 고정시키는 부분이다. 몸체(120)의 형상은 그립부(110)와 동일하게 원기둥형상이거나 이송장치(미도시)의 형상에 따라서 다양하게 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 도 3에 나타난 바와 같이, 툴 포드(100)는 탄성부(130)를 추가적으로 포함한다.
탄성부(130)는 스프링형상으로 몸체(120)의 내부에서 그립부(110)의 하단을 지지한다. 탄성부(130)는 그립부(110)가 마이크로드릴(10)의 고정부(12)를 용이하게 움켜잡을 수 있도록 그립부(110)에 탄성을 제공한다. 즉, 그립부(110)는 마이크로드릴(10)이 그립부(110)의 삽입공(112)에 삽입될 때 탄성을 가지고 삽입되게 함으로써, 혹시 발생하지 모를 이송장치의 무리한 힘에 의해 마이크로드릴(10) 혹은 그립부(110)가 파손되는 것을 방지한다. 또한, 탄성부(130)는 탄성에 의해 마이크로드릴(10)의 진입각도의 오차를 어느 정도 허용함으로써 이송장치의 위치제어의 부정확에 따른 그립부(110)와 마이크로드릴(10)의 충돌 혹은 이에 의한 파손을 방 지할 수 있다.
탄성부(130)가 추가되는 경우에는, 몸체(120)에는 그립부(110)가 삽입되기 위한 연결공(124)이 형성되며, 그립부(110)는 연결공(124)을 통해 몸체(120)내부에서 탄성부(130)에 의해 지지되며 고정된다.
도 4는 그립부(110)의 보다 상세한 규격을 나타내는 도면이다.
마이크로드릴(10)이 그립부(110)에 정확하게 수직으로 고정되게 하기 위해, 마이크로드릴(10)의 고정부(12)의 직경인 드릴직경 w4 은 그립부(110)의 최종직경 w2 와 동일한 것이 바람직하다. 본 발명에서 그립부(110)의 내주면(116)은 역태이퍼링되어 있기 때문에, 그립부(110)의 그립직경 w1 은 그립부(110)의 최종직경 w2 보다 작다.
또한, 마이크로드릴의 고정부(12)의 초기 진입을 용이하게 하기 위해 그립부(110)의 내주면(116)의 입구부분(118)은 입구로 향할수록 벌어지는 형태로 테이퍼링(tapering)되어 있기 때문에, 그립부(110)의 진입직경 w3 은 진입직경 w1 및 최종직경 w2 보다 크다.
이러한 형상적 특징에 의해, 그립부(110)의 입구의 테이퍼링각 b 및 그립부(110)의 내주면의 역테이퍼링각 a 이 형성된다. 테이퍼링각 b 는 마이크로드릴의 진입을 용이하기 위해 입구가 어느 정도 벌어져야함을 결정하는 각도이고, 역테이퍼링각도 a 는 진입한 마이크로드릴을 보다 단단하게 고정하기 위해 그립부(110)의 내주면이 어느 정도 역테이퍼링되어야함을 결정하는 각도이다.
그립부(110)의 입구로부터 진행방지턱(114)까지의 길이를 나타내는 그립부의 길이 l2 는 그립부(110)의 내주면(116)의 길이 l1 보다 크다. 그립부(110)의 입구부분이 테이퍼링 되어 있기 때문이다. 즉 테이퍼링된 부분(도 3의 118)은 그립의 완료 후에는 마이크로드릴(10)의 고정부(12)와 더 이상 접촉하지 않는다. 아래 표 1은 업계에 대표적인 사용가능한 마이크로드릴 및 그립부의 규격을 나타내는 표이다.
[표 1]
명칭 규격
w1, 그립부의 그립직경 7.5 + 0.00 mm 7.5 - 0.03~0.04 mm
w2, 그립부의 최종직경 7.5 mm
w3, 그립부의 진입직경 7.5 + 0.05~0.15 mm
w4, 마이크로드릴의 고정부의 드릴직경 7.5 mm
a, 역테이퍼링각도 0.5~1.0도
b, 테이퍼링각도 35~45도
l1, 내주면의 길이 4.5 ~ 6.5 mm
l2, 그립부의 길이 10~11 mm
상기 표 1 에 나타난 바와 같이, 본 출원인은 일반적으로 사용되고 있는 마이크로드릴의 고정부의 직경에 대해서는 역테이퍼링된 각도는 0.5~1.0도의 범위가 바람직한 것을 실험을 통해 알수 있었다. 이 범위보다 작으면 역테이퍼링에 의한 접촉면적증가효과가 발생되지 않기 때문이며, 이 범위보다 크면 마이크로드릴의 진입이 용이하지 않기 때문이다.
또한 본 출원인은 마찬가지로 테이퍼링된 각도는 35~45도의 범위가 바람직하다. 너무 크거나 작으면 마이크로드릴의 진입이 용이하지 않기 때문이다.
도 5a 내지 5b 는 본 발명의 효과를 나타내는 도면이다.
도 5a는 종래의 툴 포드(520)에 마이크로드릴을 고정시켰을 때의 상태도이고, 도 5b 는 본 발명의 툴 포드(510)에 마이크로드릴을 고정시켰을 때의 상태도이 다.
도 5a 에 나타난 바와 같이, 종래의 툴 포드(520)에 마이크로 드릴(10)을 끼웠을 때는 툴 포드(520)에 마이크로드릴의 고정부(12)가 삽입됨에 따라 툴 포드의 그립부가 벌어지게 되어, 실제로 마이크로드릴의 고정부(12)의 외측면과 툴 포드의 그립부의 내주면(526)이 접촉하는 부분 B 의 면적은 아주 좁다. 왜냐하면, 종래의 툴 포드는 툴 포드의 그립부의 탄성을 이용하여 마이크로드릴을 고정하는 구조이고, 이를 위해 그립부가 마이크로드릴의 고정부를 고정시킬 수 있도록 그립부의 직경이 마이크로드릴의 고정부의 직경보다 조금 작게 형성되기 때문이다.
즉, 종래의 툴 포드(520)의 그립부의 내주면은 역테이퍼링되어 있지 않기 때문에, 마이크로드릴을 삽입하지 전 상태에서는 그립부가 고정부(12)에 대해 수직이며 내주면(526)이 마이크로드릴에 대해 평행한 상태이지만, 삽입후 상태는 오른쪽 그림처럼 벌어지게 된다(이러하게 벌어지지 않는 구조이면 그립부는 마이크로드릴을 적절히 움켜잡을 수 없다). 이러한 벌어지는 구조에 의해, 마이크로드릴의 고정부(12)와 툴 포드의 내주면(526)은 도 5a 의 오른쪽 그림처럼 접촉하는 면 B 이 아주 작다.
이에 비해, 도 5b를 참조하면, 본 발명의 툴 포드(510)의 그립부의 내주면(516)은 역테이퍼링되어 있기 때문에, 마이크로드릴을 삽입하지 전 상태에서는 그립부가 고정부(12)에 대해 오히려 그 단면이 입구가 좁은 사다리꼴의 구조이지만, 삽입후 상태는 도 5b의 오른쪽 그림처럼 입구가 벌이지게 되어 결국 그립부의 내주면(516)은 마이크로드릴의 고정부(12)에 대해 수직하고 평행하게 된다. 이러한 벌어진 후의 상태가 수직이 되는 구조에 의해, 마이크로드릴의 고정부(12)와 툴 포드의 내주면(516)의 접촉면 A 는 도 5b 의 오른쪽 그림과 같이 매우 커진다. 접촉면 A가 접촉면 B 보다 크므로, 본 발명에 따른 툴 포드(510)가 종래의 툴 포드(520)에 비해 훨씬 단단하게 훨씬 좀더 정확한 수직형상으로 마이크로 드릴(10)을 움켜잡을 수 있게 된다.
즉, 그립부(110)의 역테이퍼링된 구조는 마이크로드릴이 툴 포드에 삽입된 후의 구조를 예상하여 툴 포드의 내주면(516)을 마이크로드릴의 고정부(12)와 평행하도록 형성함으로써, 내주면(516)과 고정부(12)의 접촉면을 최대화한다.
도 6a 내지 6d 는 본 발명에 따른 툴 포드의 실제품 및 마이크로드릴을 나타내는 도면이다.
본 출원인은 본 발명에 따른 툴 포드의 시제품을 수회 제작하였으며, PCB 제조시 이송장치에 직접 적용시켜보았다. 그 결과, 마이크로드릴이 이송장치 즉 이송장치의 툴 포드에 고정될 때, 종래의 툴 포드보다 보다 정확히 탑재됨으로써 툴 포드가 스핀들에 이동한 후 스핀들가동시 마이크로드릴 혹은 콜렛트의 파손이 현저하게 감소됨을 알 수 있었다. 종래의 툴 포드에 의하면, 본 출원인이 실험한 실험군의 이송장치에서 월평균 10여개의 콜렛트가 파손되던 경우에 본 발명을 적용시킨 결과, 월평균 1~2 개 정도밖에 파손되지 않았다. 콜렛트는 1개당 16만원정도의 고가임을 감안할 때 본 발명에 의해 PCB 제조업계의 비용감소는 매우 크다고 할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 툴 포드의 그립부가 역테이퍼링된 구조로 되어 있기 때문에, 마이크로드릴을 보다 단단하게 그리고 보다 수직형상으로 움켜잡을 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 그립부의 입구가 테이퍼링되어 있기 때문에, 마이크로드릴이 그립부로 보다 용이하게 진입할 수 있다.

Claims (6)

  1. PCB 제조작업에서 마이크로드릴을 팔렛트에서 PCB 제작기계로 이송하는 이송장치에 사용되는 툴 포드에 있어서,
    마이크로드릴을 움켜잡을 수 있도록, 하나이상의 세로방향의 틈을 가지는 원기둥형상의 부재인 그립부(110); 및
    상기 그립부를 하부에서 지지하며, 상기 툴 포드를 상기 이송장치에 연결하는 몸체(120)를 포함하고,
    상기 그립부의 내주면은 상기 그립부의 입구에서 내부로 진행할수록 역테이퍼링된 것을 특징으로 하는 툴 포드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 그립부의 내주면의 입구부분은 입구로 향할수록 테이퍼링된 것을 특징으로 하는 툴 포드.
  3. 제 1 항에 있어서, 스프링형상으로서 상기 몸체의 내부에서 상기 그립부의 하단을 지지하는 탄성부(130)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 툴 포드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 그립부의 내주면의 말단에는 원심방향으로 돌출된 형상의 진행방지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 툴 포드.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 역테이퍼링된 각도는 0.5 내지 1.0도 인 것을 특징으로 하는 툴 포드.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼링된 각도는 35도 내지 45도 인 것을 특징으로 하는 툴 포드.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210252610A1 (en) * 2020-02-14 2021-08-19 Ivoclar Vivadent Ag Clamping Device For A Tool On A Machine Tool

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