KR20160076131A - 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다배열 인쇄회로기판의 단자부 모따기를 수행함에 있어 모따기 라인의 자동 정렬 및 모따기 보정량의 미세한 정량 조정을 통해 다배열 인쇄회로기판의 단자부에 대한 모따기 가공이 보다 정밀하고 신속 정확하게 이루어질 수 있도록 하는 한편, 인쇄회로기판의 단자부 패턴이 비직선형(非直線形)을 이루더라도 단자부의 외곽 프로파일에 효과적으로 대응하여 자동으로 모따기 작업이 이루어질 수 있도록 한 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 베드 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 작업다이와; 상기 작업다이 상부 면에 좌·우 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 스테이지와; 상기 스테이지 상면에 놓이는 다배열 인쇄회로기판의 모따기 기준선에 대한 정위치 로딩 여부를 확인할 수 있도록 상기 스테이지 상부에 구비되는 비전 카메라와; 상기 스테이지에 놓인 다배열 인쇄회로기판의 각 단자부 모서리에 접촉하여 모따기를 수행하는 절삭비트를 회전시킬 수 있도록 구비되는 복수 개의 스핀들 유닛과; 상기 작업다이와, 스테이지, 비전 카메라, 스핀들 유닛 및 승강 유닛의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법이 제공된다.

Description

인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법{Device for chamfering printed circuit board and method for controllng the same}

본 발명은 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 모따기 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다배열 인쇄회로기판의 단자부 모따기(chamfering)를 수행함에 있어 모따기 라인의 자동 정렬 및 모따기 보정량의 미세 정량 조정을 통해 다배열 인쇄회로기판의 단자부에 대한 모따기 가공이 보다 정밀하고 신속 정확하게 이루어질 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

오늘날 인쇄회로기판은 컴퓨터 또는 그 주변기구 및 각종 전자제품에 폭넓게 적용된다.

메모리 모듈 기판 등과 같이 컴퓨터나 통신장치 본체의 슬롯에 삽입되어 사용되는 인쇄회로기판의 일측에는 슬롯에 삽입되는 단자부가 형성되어 있는바, 단자부에는 다수의 금속단자가 나란히 형성되어 있어서 기판의 단자부를 본체의 슬롯에 삽입하면 단자부의 각 단자가 슬롯 내측에 형성되어 있는 각각의 대응 단자와 전기

적으로 접속됨으로써 전원을 공급받거나 데이터 신호를 주고받게 된다.

상기 인쇄회로기판이 슬롯에 장착될 때 인쇄회로기판의 단자부가 각진 형상일 경우에는 장착이 원활하지 못하게 될 뿐만 아니라 금속단자가 슬롯의 입력단자와 맞닿으면서 쇼트가 발생하여 고장의 원인이 되기도 하므로 모따기를 해준다.

즉, 인쇄회로기판의 단자부가 본체의 슬롯에 부드럽게 삽입될 수 있도록 하기 위해 단자부에는 모따기부가 형성되는데, 예전에는 일일이 사포를 들고 수작업으로 작업해야하기 때문에 작업속도가 느리고 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대한민국 등록특허 10-0512899호에는 인쇄회로기판의 모따기 장치가 개시되어 있다.

대한민국 등록특허 10-0512899호에 개시된 종래 인쇄회로기판의 모따기 장치는 단자부의 모서리(edge)를 정교하게 모따기 할 수 있을 뿐만 아니라 대량으로 작업할 수 있도록 고안된 것으로서, 그 구성을 살펴보면 크게 베이스부, 승강부, 절삭부, 제어부로 이루어진다.

그리고, 상기 베이스부에는 인쇄회로기판을 전·후 방향으로 왕복이송시키기 위한 구동수단으로 구동모터가 설치되고, 승강부에는 절삭공구를 승강시키기 위해 유압구동장치 및 이에 의해 작동되는 제1에어실린더 및 제2에어실린더가 설치되며, 절삭부에는 절삭공구를 회전시키기 위해 스핀들(spindle) 및 이를 회전시키기 위한 회전장치가 설치된다.

도 1을 참조하면, 다배열 인쇄회로기판(6)이란, 하나의 회로기판 내에 최소 2열부터 다양한 배열 수를 갖고 단위 기판이 배열된 구조를 일컫는 것으로 정의된다.

기존의 인쇄회로기판의 모따기 장치는, 단위 기판이 다배열된 인쇄회로기판(6; Multi Array Printed Circuit Board)의 각 단위 기판(60)의 단자부(600)에 대한 모따기를 위한 장비로서, 단위 기판(60)에 대한 아이솔레이션(isolation)에 앞서 다배열 인쇄회로기판(6)의 각 단위 기판(60)에 대한 단자부(600) 모따기를 동시에 수행하기 위하여 배열 수와 동일한 혹은 그 이상의 스핀들 유닛이 구비된다.

그러나, 상기한 종래 인쇄회로기판의 모따기 장치는, 기본적으로 다수의 절삭공구들이 설치되어서 다배열 인쇄회로기판의 여러 단자부를 단번에 모따기 가공할 수 있는 장점이 있으나, 다음과 같은 기술적 한계 및 문제점을 안고 있다.

먼저, 다배열 인쇄회로기판은 각 회로기판종래의 인쇄회로기판의 모따기 장치는 다배열 인쇄회로기판의 단자부를 모따기 함에 있어, 각 단위 기판의 모따기 량이 일정하게 맞추기가 쉽지 않았으며, 모따기 량을 일정하게 맞추는데 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다.

즉, 다배열 인쇄회로기판은 각 단위 기판이 일정한 피치(P)를 갖도록 배열되는데, 예를 들어, 9 배열로서 피치가 32.2mm로 설계되더라도, 실제 가공하여 나온 제품은 9개의 피치가 모두 설계한 대로 나오지 않아, 단위 기판의 피치가 배열에 따라 서로 다르게 나오는 경우가 있다.

따라서, 각 스핀들의 간격을 32.2mm로 설정해두지만, 모따기 가공을 위하여 스테이지 위에 로딩된 다배열 인쇄회로기판의 각 배열 간의 피치(즉, 단위 기판과 단위 기판 사이의 기준 간격)가 설정해둔 각 스핀들 간격과 맞지 않을 경우, 다배열을 이루는 단위 기판 중 어떤 자리의 단위 기판은 정확하게 모따기가 되고, 어떤 자리의 단위 기판은 지나치게 많은 양이 모따기가 되거나, 모따기 양이 부족하게 되는 등 부정확한 모따기 가공이 이루어지게 되는 것이다.

이 경우, 개별 스핀들의 X축 방향 위치 조정을 통해 스핀들 사이의 간격을 실제 각 단위 기판 간의 피치 값에 맞게 바꾸어 준 다음에 모따기 가공을 수행하게 되는데, 기존에는 스핀들 위치가 틀릴 경우, 스핀들의 위치를 고정하는 잠금볼트를 풀어서 작업자가 감으로 위치 조정을 수행한 후, 다시 모서리 가공을 해보고 실제 피치와 안 맞으면 또 조정하는 방식으로 감각에 의존하여 모따기 양을 맞추기 위한 스핀들 위치 조정을 수행하였다.

따라서, 기존에는 실제 피치에 맞추어 스핀들의 간격을 조정하는데에 많은 시간과 노력이 소요되는 단점이 있으며, 특히 기존에는 미세하게 조정해야하는 스핀들의 위치 조정을 작업자의 감각에 의존함에 따라 조정에 많은 시간과 노력이 소요되고 생산성이 저하되는 단점이 있다.

이러한 문제는 인쇄회로기판의 제조 기술이 발달하면서 하나의 인쇄회로기판 내부에 배열되는 단위 기판의 숫자가 기존에 비해 점점 늘어남에 따라 더욱 부각되는 문제이다.

상기한 문제와 더불어, 기존의 인쇄회로기판 모따기 장치는 모따기 가공에 있어 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

기존의 인쇄회로기판 모따기 장치는, 모따기 가공을 할 인쇄회로기판을 작업다위 위에 위치시킴에 있어서, 내부에 배치된 단위 기판들을 지지하는 지지프레임 상에 형성된 핀홀을 이용하여 인쇄회로기판의 작업 위치를 정렬시킨다.

즉, 인쇄회로기판 모따기 장치의 스테이지에는 가이드핀이 구비되는데, 상기 가이드핀에 인쇄회로기판의 가장자리에 구비된 지지프레임의 핀홀이 일치하도록 삽입하면 정렬이 이루어지게 된다.

그러나, 실질적으로 핀홀의 사이즈 및 위치에 대한 가공 공차로 인해, 가이드핀에 삽입되어 스테이지 위에 안착되는 인쇄회로기판의 위치는 미세하게 변하게 된다.

즉, 인쇄회로기판 제조 공정에서의 핀홀의 가공 오차 및 이에 따른 가이드핀과 핀홀과 정렬 오차 등으로 인해, 같은 조건에서 생산되는 제품군에 속하는 인쇄회로기판이라도 항상 스테이지 위의 동일 위치에 위치하지 못하고, 약간씩 다른 자리에 위치하게 되므로 실질적으로는 정확한 정렬이 이루어지지 못하고 틀어지게 된다.

이에 따라 기존에는 가이드핀 및 핀홀을 이용한 인쇄회로기판의 정렬 수행 후에 모따기 가공을 하게 되면, 정렬 상태에 따라 모따기 량이 너무 커거나, 모따기 량이 부족하게 되는 등의 가공 불량이 발생하는 문제점이 있었다.

부언컨대, 같은 조건에서 생산되는 제품군을 통상 롯트(lot)라 하는데, 동일 롯트에 속하는 인쇄회로기판 간에도 실질적으로 스테이지에서의 정렬 위치가 일치하지 못하고 약간씩 틀리게 되는데, 기존에는 이러한 문제를 고려하지 못한 채 가공을 수행함으로써, 모따기 가공의 가공 정밀도가 떨어지고 제품 수율도 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 인쇄회로기판의 단자부 모따기 장치는 인쇄회로기판의 모따기 장치는 단자부가 일직선을 이루는 구조만을 고려한 구조이므로, 인쇄회로기판의 단자부 가장자리가 일직선을 이루지 않는 형태일 경우에는 모따기가 불가능하다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 10-0512899호(2005.08.30.)

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다배열 인쇄회로기판의 단자부 모따기를 수행함에 있어 모따기 라인의 자동 정렬 및 모따기 보정량의 미세한 정량 조정을 통해 다배열 인쇄회로기판의 단자부에 대한 모따기 가공이 보다 정밀하고 신속 정확하게 이루어질 수 있는 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명은 인쇄회로기판의 단자부 패턴이 다양화되어, 단자부의 두 지점을 연결하는 선이 직선을 이루지 않고 경사면을 갖는 비직선형(非直線形)을 이루더라도 단자부의 외곽 프로파일에 효과적으로 대응하여 자동으로 모따기 작업이 이루어질 수 있도록 한 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데에도 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 베드 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 작업다이와; 상기 작업다이 상부 면에 좌·우 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 스테이지와; 상기 스테이지 상면에 놓이는 다배열 인쇄회로기판의 모따기 기준선에 대한 정위치 로딩 여부를 확인할 수 있도록 상기 스테이지 상부에 구비되는 비전 카메라와; 상기 스테이지에 놓인 다배열 인쇄회로기판의 각 단자부 모서리에 접촉하여 모따기를 수행하는 절삭비트를 회전시킬 수 있도록 구비되는 복수 개의 스핀들 유닛과; 상기 작업다이와, 스테이지, 비전 카메라, 스핀들 유닛 및 승강 유닛의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어 유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치가 제공된다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따르면, 다배열 인쇄회로기판을 스테이지 위에 로딩하는 단계와; 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판과의 X축 방향 위치 편차량을 검출하는 단계와; 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판 사이에 위치 편차가 없을 경우에는 인쇄회로기판의 단자부 모따기 작업을 수행하고, 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판 사이에 위치 편차가 있을 경우에는 위치 편차를 보정할 수 있도록 상기 스테이지를 X축 방향으로 미세 조정하여 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판을 일치시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 모따기 장치의 가공원점 자동정렬 방법이 제공된다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 형태에 따르면, 같은 조건에서 생산된 한 롯트의 다배열 인쇄회로기판 중에서 임의의 다배열 인쇄회로기판 하나를 선택하여 스테이지 위에 로딩하는 단계와; 선택된 인쇄회로기판에 대해 모따기 작업을 수행하는 단계와; 모따기 작업 수행 후, 다배열 인쇄회로기판의 각 단위 기판의 모따기 정도에 따라 스핀들 유닛의 위치를 각 단위 기판 사이의 피치 간격에 맞게 미세 조정하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 인쇄회로기판 모따기 장치의 피치 간격 제어 방법이 제공된다.

그리고, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 형태에 따르면, 다배열 인쇄회로기판을 스테이지 위에 로딩하는 단계와; 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판의 전방측 기준 단자부과의 위치 편차를 검출하는 제1 촬영(1st shot) 단계와; 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판의 후방측 기준 단자부과의 위치 편차를 검출하는 제2 촬영(2nd shot) 단계와; 제1 촬영과 제2촬영에서의 편차 량에 차이가 있을 경우, 제1촬영 및 제2촬영 데이터에 근거하여 다배열 인쇄회로기판의 기울기를 산출하는 단계와; 산출된 기울기 값에 근거하여 기울기 값을 보정할 수 있도록 스테이지 및 작업다이를 베드 좌·우 및 전·후방향으로 이동시키면서 모따기 작업을 수행하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판 모따기 장치의 모따기 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 인쇄회로기판의 모따기 장치 및 그 제어 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명에 따르면 독립적으로 움직일 수 있는 다수의 스핀들을 구비함으로써 완성품의 대량생산이 가능할 뿐만 아니라, 상기 스핀들 사이의 간격을 실제 단위 기판의 피치에 맞도록 셋팅함에 있어 정량으로 미세 조절할 수 있으므로 스핀들 유닛의 간격 셋팅 시간을 줄일 수 있다.

둘째, 본 발명에 따르면 비전카메라를 통해 모따기 기준선과 스테이지 상에 실제 로딩된 인쇄회로기판의 단자부와의 편차를 검출하여, 편차량에 따라 모터 구동을 통해 스테이지를 이동시켜 편차량을 자동으로 보정할 수 있다.

즉, 가공원점을 자동 인식하여 가공원점과의 편차를 자동 보정함에 따라 모따기 가공을 위한 초기 셋팅에 소요되는 시간을 줄임과 아울러 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 따르면, 단자부가 일직선이 아닌 경사면이 구비된 비직선 형태일 경우에도, 모따기 프로그램에 단자부 프로파일에 대응하여 가공에 필요한 각 구간의 좌표를 입력하면, 좌표에 따라 자동으로 스테이지가 X축 또는/및 Y축 방향으로 이동함으로써, 다양한 형태의 단자부를 갖는 인쇄회로기판에 대해서도 정확하고 신속한 단자부 모따기 작업을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명은 비전카메라를 통해 인쇄회로기판의 전방 및 후방의 모따기 기준선과 단자부와의 편차를 검출한 후, 전방 및 후방의 단차부의 편차량이 틀릴 경우, 이를 Y축에 대한 인쇄회로기판의 틸팅(tilting) 량으로 인식하고, 틸팅 량에 맞추어 X축방향으로 스테이지를 이동시키도록 제어함으로써, 틸팅에 대한 보정이 자동수행될 수 있도록 한다.

넷째, 스핀들 사이의 간격을 실제 단위 기판의 피치에 맞도록 셋팅함에 있어 숙련도에 관계없이 손쉽게 정량으로 미세 조절할 수 있도록 하여 생산성 향상에 기여할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따르면, 정량화 및 정밀화가 가능하고, 모따기 가공을 위한 장비 셋팅 시간을 줄일 수 있으며, 가공원점과의 편차 및 모따기 기준라인에 대한 경사에 대해서는 자동 보정이 이루어지면서 모따기 가공이 수행되므로 정확한 모따기 가공이 가능하고 생산성이 향상되는 효과를 얻게 된다.

도 1은 다배열 인쇄회로기판의 개략적 평면도
도 2는 본 발명의 인쇄회로기판 모따기 장치 구성을 개략적으로 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 인쇄회로기판 모따기 장치의 구성 블록도
도 4는 본 발명의 스핀들 유닛의 사시도
도 5는 도 4의 배면 사시도
도 6은 본 발명의 스핀들 유닛의 내부 구조를 보여주는 도 4의 종단면도
도 7은 마이크로미터를 이용한 피치 미세 조정과정을 보여주는 흐름도
도 8은 본 발명의 스테이지 구동부를 나타낸 사시도
도 9의 (가) 내지 (다)는 비전 카메라의 모따기 기준선과 인쇄회로기판 단자부의 위치 관계를 보여주는 모식도
도 10은 비전 카메라에 의한 가공원점 자동 인식 및 조정 과정을 보여주는 흐름도
도 11은 비전 카메라에 의한 틸팅 보정 과정을 보여주는 흐름도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 인쇄회로기판의 모따기 장치는, 베드(B) 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 작업다이(1)와, 상기 작업다이(1) 상부 면에 좌·우 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 스테이지(2)와, 상기 스테이지(2) 상면에 놓이는 다배열 인쇄회로기판(6)의 모따기 기준선에 대한 정위치 로딩 여부를 확인할 수 있도록 상기 스테이지(2) 상부에 구비되는 비전 카메라(3)와, 상기 스테이지(2)에 놓인 다배열 인쇄회로기판(6)의 각 단자부(600) 모서리에 접촉하여 모따기를 수행하는 절삭비트(46)를 회전시킬 수 있도록 구비되는 복수 개의 스핀들 유닛(4)과, 상기 구성요소들, 즉, 작업다이(1)와 스테이지(2)와 비전 카메라(3)와 스핀들 유닛(4) 및 승강 유닛의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어 유닛(5)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 스테이지(2), 비전 카메라(3), 스핀들 유닛(4)은 상기 베드(B)의 좌·우측에 각각 설치된다.

즉, 베드(B) 좌측의 모따기 작업 영역을 제1작업영역, 베드(B) 우측을 모따기 작업 영역을 제2작업영역이라 할 때, 이에 따라 다배열 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)에 대한 모따기 작업이 베드(B) 좌·우측 중 예를 들어 좌측(예: 제1작업영역)에서는 인쇄회로기판의 윗면에 대해 수행되고, 베드(B) 우측(예: 제2작업영역)에서는 다른 인쇄회로기판의 아랫면에 대해 동시에 수행될 수 있으며, 혹은 다배열 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)에 대한 모따기 작업이 베드(B) 좌·우 양측에서 동시에 인쇄회로기판의 윗면에 대해 수행되거나, 인쇄회로기판의 아랫면에 대한 모따기 작업이 동시에 수행될 수도 있다.

한편, 상기 비전 카메라(3)에는 다배열 인쇄회로기판(6)의 정위치 확인을 위한 기준선이 구비된다.

그리고, 상기 베드(B)에는 작업다이(1)를 전·후 방향으로 이동시키는 Y축 방향 구동수단(7)이 구비된다.

상기 Y축 방향 구동수단(7)은, 베드(B) 일측에 고정되는 구동모터(710)와, 상기 구동모터(710)의 동력을 전달받아 회전하도록 설치되는 회전샤프트(720)와, 상기 회전샤프트(720)의 회전 방향에 따라 상기 회전샤프트(720)의 축방향을 따라 전진 또는 후진하도록 설치되며 작업다이(1)에 결합되는 리니어모션블록(730)과, 상기 작업다이(1)의 직선 운동을 안내하도록 베드(B)에 구비되는 가이드레일(740)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 작업다이(1)에는 스테이지(2)를 좌·우 방향으로 이동시키는 X축 방향 구동수단(8)이 구비된다.

상기 X축 방향 구동수단(8)은, 작업다이(1) 일측에 고정되는 구동모터(810)와, 상기 구동모터(810)의 동력을 전달받아 회전하도록 설치되는 회전샤프트(820)와, 상기 회전샤프트(820)의 회전 방향에 따라 상기 회전샤프트(820)의 축방향을 따라 전진 또는 후진하도록 설치되며 상기 스테이지(2)에 결합되는 리니어모션블록(830)과, 상기 작업다이(1)의 직선 운동을 안내하도록 베드(B)에 구비되는 가이드레일(미도시)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 스핀들 유닛(4)은, 베드(B) 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 가이드로드(9)를 따라 슬라이딩 가능하도록 설치되는 스핀들 유닛 베이스(41)와, 상기 스핀들 유닛 베이스(41)에 결합되고, 스핀들 모터(47)가 유격을 가지며 관통할 수 있는 직경의 통공(420)이 형성되며, 스핀들 고정베이스(43)의 회전중심을 제공하는 스핀들 회전축(421)이 설치되는 힌지블록(42)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 스핀들 유닛(4)은, 상기 스핀들 회전축(421)을 중심으로 회동할 수 있도록 설치되며, 스핀들 모터(47)를 지지하는 스핀들 모터 지지부(430) 및, 상기 스핀들 모터 지지부(430)에 결합된 스핀들 모터(47)로부터 동력을 전달받아 회전하는 스핀들(48)이 관통하는 관통공(431)이 구비되는 스핀들 고정베이스(43)를 더 구비한다.

또한, 상기 스핀들 유닛(4)은, 상기 힌지블록(42) 하부에 결합되며, 상기 스핀들 고정베이스(43)가 상기 스핀들 회전축(421)을 중심으로 회동하도록 가압할 수 있는 피치 미세조정기(45)가 설치되는 스핀들 클램프(44)와, 상기 스핀들(48)에 결합되는 절삭비트(46)를 더 포함하여 구성된다.

한편, 상기 스핀들 유닛 베이스(41) 면상에는 가이드로드(9)를 따라 스핀들 유닛(4)이 슬라이딩 가능하도록 중심부에 홀이 형성된 피치 슬라이드 베어링(410)이 구비된다.

그리고, 상기 피치 미세조정기(45)는, 원주에 버니어게이지가 표기된 조작놉(450)과, 상기 조작놉(450)의 회전시 내부의 마이크로미터 나사의 회전각도에 비례하여 전진하는 슬라이더(451)와, 상기 스핀들 고정베이스(43)에 대해 피치 미세조정기(45)가 가압하는 방향 반대 방향으로 탄성복원력을 제공하도록 구비되는 코일스프링 등의 탄성부재(452)를 포함하여 구성된다.

이때, 피치 미세조정기(45)는 조작놉(450)에 표기된 버니어게이지의 확인이 용이하도록 함과 아울러 조작놉(450)의 회전시 슬라이더(451)의 전진에 의한 피치 조정량이 최대화될 수 있도록, 베드(B) 전·후 방향 즉, Y축 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 설치됨이 바람직하다.

상기 피치 미세조정기(45)는 나사의 이동량은 그 회전각에 비례하는 원리를 이용한 대표적인 측정기인 마이크로미터의 구조를 채용한 것으로서, 버니어게이지가 원주에 표기된 조작놉(450)을 돌리면, 조작놉(450)의 회전각에 비례하여 그 내부에 구성되는 너트에 결합된 마이크로미터 나사의 이동에 의해 슬라이더(451)가 전진하게 되는 것으로서, 마이크로미터의 내부 구조는 이미 널리 알려진 것이어서, 당업자라면 충분히 이해가능하므로 내부 구조의 구체적 도시는 생략한다.

한편, 상기 스핀들 클램프(44) 하부에는, 모따기 작업시 인쇄회로기판(6)의 유동이 방지되도록 상기 인쇄회로기판(6)을 탄력적으로 눌러주는 롤러부재(49)가 설치된다.

즉, 회동가능하도록 된 지지바 선단에 롤러부재(49)가 설치되고, 상기 지지바에 대해서는 롤러부재(49)가 아래쪽으로 향하도록 탄성력을 부여하는 탄성부재(452)가 설치된다.

그리고, 본 발명의 다배열 인쇄회로기판 모따기 장치는, 나란히 배열된 복수 개의 스핀들 유닛(4) 전체를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 승강 유닛을 더 구비한다.

이때, 상기 승강 유닛은, 공지의 장치로서, 상기 복수 개의 스핀들 유닛(4) 모두를 관통하여 X축 방향으로 설치된 가이드로드(9)를 지지하는 서포터(support; 미도시)와, 상기 서포터에 결합되어 상기 서포터를 베드(B) 상하 방향으로 이동하도록 하는 구동수단(미도시)을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 구동수단으로서는 상기 피스톤로드가 서포터에 결합되는 공압실린더가 적용될 수 있으며, 기타 전술한 X축 방향 구동수단(8)이나, Y축 방향 구동수단(7)과 동일하게 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 다배열 인쇄회로기판의 모따기 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다배열 인쇄회뢰기판의 모따기 장치는, 피치가 다른 제품군(롯트)의 모따기 가공을 위한 스핀들 유닛(4) 간격 셋팅시, 지그를 이용함으로써 셋팅 시간을 단축할 수 있으며, 특히 숙련자와 비숙련자 간의 장비 셋팅 시간 및 정밀도 차이를 해소할 수 있다.

그리고, 본 발명의 다배열 인쇄회뢰기판의 모따기 장치는, 비전 카메라(3)를 이용해 가공원점을 찾아 X축으로 스테이지(2)가 이동해 항상 같은 지점에서 가공을 시작하여 품질 안정화에 기여할 수 있다.

그리고, 본 발명의 다배열 인쇄회로기판의 모따기 장치는, 인쇄회로기판(6)이 Y 축에 대해 기울어진 경우, 비전 카메라(3)에 의한 측정 데이터를 기준으로 스테이지(2)와 작업다이(1)의 X,Y 축 이동에 의해 가공 시작 지점과 종료 지점의 절삭량이 달라지며, 이에 따라 인쇄회로기판(6)의 Y축에 대한 기울기 보정이 이루어지면서 모따기 가공이 이루어지므로 가공부위의 좌·우 편차가 거의 없어, 품질을 안정화를 도모할 수 있다.

상기한 인쇄회로기판(6)의 단위 기판(60)의 피치 간격 셋팅 작업, 가공원점에 대한 인쇄회로기판(6)의 정렬 작업, 인쇄회로기판(6)의 기울기 보정 작업이 이루어지는 과정에 대해 순차적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 9 및 도 10을 참조하면 본 발명의 인쇄회로기판 모따기 장치의 가공원점 자동 인식 및 정렬 과정은 다음과 같이 수행된다.

먼저, 다배열 인쇄회로기판(6)을 스테이지(2) 위에 로딩하는 단계가 수행된다.

이때, 다배열 인쇄회로기판(6)의 네모서리에 형성된 핀홀(610)은 스테이지(2)에 구비된 가이드핀에 삽입된다.

그리고, 스테이지(2)에 다배열 인쇄회로기판(6)이 로딩되고 나면, 비전 카메라(3)에 의해 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판(6)과의 위치 편차량이 검출된다.

도 9의 (가)는 비전 카메라(3)의 모따기 기준선과 인쇄회로기판(6) 단자부(600)와의 일치 상태를 보여주는 도면이고, 도 9의 (나)는 비전 카메라(3)의 모따기 기준선과 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)와의 비일치 상태로서, 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)가 모따기 기준선을 넘어온 상태를 보여주는 도면이며, 도 9의 (다)는 비전 카메라(3)의 모따기 기준선과 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)와의 비일치 상태로서, 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)가 모따기 기준선에 못 미친 상태를 보여주는 도면이다.

비전 카메라(3)에 검출된 위치 편차량이 도 9의 (가)와 같이 '제로(0)'로 확인될 경우에는 인쇄회로기판(6)의 단자부(600) 모따기 작업을 수행하고, 도 9의 (나) 및 (다)와 같이 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판(6) 사이에 플러스(+) 혹은 마이너스(-)의 위치 편차가 있을 경우에는 위치 편차량을 보정할 수 있도록 상기 스테이지(2)를 X축 방향으로 미세하게 이동시켜 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판(6)을 일치시키게 된다.

한편, 본 발명의 인쇄회로기판 모따기 장치의 스핀들 유닛(4)의 간격 제어 과정은 다음과 같다. 스핀들 유닛(4)의 간격은 다배열 인쇄회로기판(6)의 단위 기판(60) 사이의 피치 간격에 맞게 조절되어야 하므로, 간격 조절이 완료된 상태의 스핀들 유닛(4)의 간격은 단위 기판(60) 사이의 피치 간격을 의미한다.

먼저, 같은 조건에서 생산된 제품군(즉, 동일 롯트 제품)의 다배열 인쇄회로기판(6) 중에서 임의의 다배열 인쇄회로기판 하나를 선택하여 스테이지(2) 위에 로딩한다.

다음, 선택된 인쇄회로기판(6)에 대해 모따기 작업을 수행한다.

그리고, 모따기 작업 수행 후, 다배열 인쇄회로기판(6)의 각 단위 기판(60)의 모따기 정도에 따라 스핀들 유닛(4)의 위치를 각 단위 기판(60) 사이의 피치 간격에 맞게 미세 조정한다.

한편, 도 11을 참조하여, 본 발명의 인쇄회로기판 모따기 장치의 모따기 제어 방법에 있어서, 인쇄회로기판(6)이 Y축에 대해 기울어진 상태에서 모따기 제어가 이루어지는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 다배열 인쇄회로기판(6)이 스테이지(2) 위에 로딩되면, 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판(6)의 전방측 기준 단자부(600)과의 위치 편차를 검출하는 제1 촬영(1st shot)이 이루어진다.

이어, 모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판(6)의 후방측 기준 단자부(600)와의 위치 편차를 검출하는 제2 촬영(2nd shot)이 이루어진다.

이때, 제1 촬영과 제2촬영에서의 편차 량에 차이가 있을 경우, 제어유닛에서는 제1촬영 및 제2촬영 데이터에 근거하여 다배열 인쇄회로기판(6)의 기울기(β)를 산출하게 된다.

그리고 나서, 산출된 기울기 값에 근거하여 기울기 값을 보정할 수 있도록 스테이지(2) 및 작업다이(1)가 베드(B) 좌·우 및 전·후방향으로 이동하면서 모따기 작업이 수행된다.

상기에서 인쇄회로기판(6)의 기울기 산출은, 제1 비전촬영 영상의 기준점과 및 제2비전촬영 영상의 기준점을 연결하는 선과 모따기 기준선과의 사이각을 측정하여 이루어질 수 있다.

이와 같이 제어되는 본 발명의 다배열 인쇄회로기판 모따기 장치는, 작업자의 숙련도에 영향을 받은 요소들을 개선 및 제거할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

즉, 스핀들 유닛(4)의 간격 조정을 마이크로미터 원리가 적용된 피치 미세조정기(45)를 통해 정량화할 수 있고, 가공원점을 비전 카메라(3)가 인식하여 자동 보정하므로 작업을 위한 셋팅(setting)이 빠르게 이루어진다.

또한, 인쇄회로기판(6)의 모따기 기준선에 대한 기울기(slope)도 비전 카메라(3)가 인식하여 스테이지(2) 및 테이블의 전·후 및 좌·우 이동 제어에 의해 자동 보정하면서 모따기 작업이 수행되므로, 정확한 모따기 작업이 수행될 수 있다.

또한, 양면 동시 가공으로 최소 2배열 이상 다수 배열의 모따기 가공이 가능하며, 배열 간 최소 피치도 넓은 범위(예; 피치 31.5mm 부터 75mm)에서 가공 가능하게 된다.

한편, 기존의 인쇄회로기판의 모따기 장치는 단자부(600)가 일직선을 이루는 구조의 모따기 가공에만 적용할 수 있었으나, 본 발명의 인쇄회로기판의 모따기 장치는 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)의 설계 패턴이 다양화되어 단자부(600)가 일직선이 아닌 경사면이 구비된 비직선 형태일 경우에도, 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)의 외곽 프로파일(profile)에 대응하여 X축 및 Y축 방향으로 스테이지(2) 및 작업다이(1)가 자동 제어되어 이동함으로써, 단자부(600)의 외곽 프로파일(profile)에 대응한 모따기 작업이 가능해지므로, 다양한 단자부 패턴을 갖는 인쇄회로기판(6)의 모따기에 적용할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 모따기 장치는 인쇄회로기판(6)의 단자부(600)가 일직선을 이루지 않고 형상이 다양해지더라도 단자부(600)의 프로파일에 효과적으로 대응하여 모따기 작업이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 실시 예로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주를 벗어나지 않는 한 다른 다양한 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술한 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 균등 범위 내에서 변형 및 수정될 수 있음은 물론이다.

B: 베드 1: 작업다이
2: 스테이지 3: 비전 카메라
4: 스핀들 유닛 41: 스핀들 유닛 베이스
410: 피치 슬라이드 베어링 42: 힌지블록
420: 통공 421: 스핀들 회전축
43: 스핀들 고정베이스 430: 스핀들 모터 지지부
431: 관통공 44: 스핀들 클램프
45: 피치 미세조정기 450: 조작놉
451: 슬라이더 452: 탄성부재
46: 절삭비트 47: 스핀들 모터
48: 스핀들 49: 롤러부재
5: 제어 유닛 6: 인쇄회로기판
60: 단위 기판 600: 단자부
610: 핀홀 7: Y축 방향 구동수단
710: 구동모터 720: 회전샤프트
730: 리니어모션블록 740: 가이드레일
8: X축 방향 구동수단 810: 구동모터
820: 회전샤프트 830: 리니어모션블록
9: 가이드로드

Claims (14)

1. 베드 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 작업다이와;
   상기 작업다이 상부 면에 좌·우 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 스테이지와;
   상기 스테이지 상면에 놓이는 다배열 인쇄회로기판의 모따기 기준선에 대한 정위치 로딩 여부를 확인할 수 있도록 상기 스테이지 상부에 구비되는 비전 카메라와;
   상기 스테이지에 놓인 다배열 인쇄회로기판의 각 단자부 모서리에 접촉하여 모따기를 수행하는 절삭비트를 회전시킬 수 있도록 구비되는 복수 개의 스핀들 유닛과;
   상기 작업다이와, 스테이지, 비전 카메라, 스핀들 유닛 및 승강 유닛의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어 유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스테이지, 비전 카메라, 스핀들 유닛 및 스핀들 승강 유닛은 상기 베드의 좌·우측에 각각 별도로 설치되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 비전 카메라에는 다배열 인쇄회로기판의 정위치 확인을 위한 기준선이 구비되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 베드에는 작업다이를 전·후 방향으로 이동시키는 Y축 방향 구동수단이 구비되며,
   상기 Y축 방향 구동수단은,
   베드 일측에 고정되는 구동모터와,
   상기 구동모터의 동력을 전달받아 회전하도록 설치되는 회전샤프트와,
   상기 회전샤프트의 회전 방향에 따라 상기 회전샤프트의 축방향을 따라 전진 또는 후진하도록 설치되며 상기 작업다이에 결합되는 리니어모션블록과,
   상기 작업다이의 직선 운동을 안내하도록 베드에 구비되는 가이드레일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 작업다이에는 스테이지를 좌·우 방향으로 이동시키는 X축 방향 구동수단이 구비되며,
   상기 X축 방향 구동수단은,
   작업다이 일측에 고정되는 구동모터와,
   상기 구동모터의 동력을 전달받아 회전하도록 설치되는 회전샤프트와,
   상기 회전샤프트의 회전 방향에 따라 상기 회전샤프트의 축방향을 따라 전진 또는 후진하도록 설치되며 상기 스테이지에 결합되는 리니어모션블록과,
   상기 작업다이의 직선 운동을 안내하도록 베드에 구비되는 가이드레일을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 스핀들 유닛은,
   베드 상부 면에 전·후 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 가이드로드를 따라 슬라이딩 가능하도록 설치되는 스핀들 유닛 베이스와;
   상기 스핀들 유닛 베이스에 결합되고, 스핀들 모터가 유격을 가지며 관통할 수 있는 직경의 통공이 형성되며, 스핀들 고정베이스의 회전중심을 제공하는 스핀들 회전축이 설치되는 힌지블록과;
   상기 스핀들 회전축을 중심으로 회동할 수 있도록 설치되며, 스핀들 모터를 지지하는 스핀들 모터 지지부 및, 상기 스핀들 모터 지지부에 결합된 스핀들 모터로부터 동력을 전달받아 회전하는 스핀들이 관통하는 관통공이 구비되는 스핀들 고정베이스와;
   상기 힌지블록 하부에 결합되며, 상기 스핀들 고정베이스가 상기 스핀들 회전축을 중심으로 회동하도록 가압할 수 있는 피치 미세조정기가 설치되는 스핀들 클램프와;
   상기 스핀들에 결합되는 절삭비트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 피치 미세조정기는,
   원주에 버니어게이지가 표기된 조작놉과;
   상기 조작놉의 회전시 내부의 마이크로미터 나사의 회전각도에 비례하여 전진하는 슬라이더와;
   상기 스핀들 고정베이스에 대해 피치 미세조정기가 가압하는 방향 반대 방향으로 탄성복원력을 제공하도록 구비되는 탄성부재;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 스핀들 클램프 하부에는,
   모따기 작업시 인쇄회로기판의 유동이 방지되도록 상기 인쇄회로기판을 탄력적으로 눌러주는 롤러부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 스핀들 유닛 전체를 상하 방향으로 이동할 수 있도록 구비되는 승강 유닛이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 승강 유닛은,
    상기 복수 개의 스핀들 유닛을 관통하여 X축 방향으로 설치된 가이드로드를 지지하는 서포터와;
    상기 서포터에 결합되어 상기 서포터를 베드 상하 방향으로 이동하도록 하는 구동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판의 모따기 장치.
11. 다배열 인쇄회로기판을 스테이지 위에 로딩하는 단계와;
    모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판과의 X축 방향 위치 편차량을 검출하는 단계와;
    모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판 사이에 위치 편차가 없을 경우에는 인쇄회로기판의 단자부 모따기 작업을 수행하고, 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판 사이에 위치 편차가 있을 경우에는 위치 편차를 보정할 수 있도록 상기 스테이지를 X축 방향으로 미세 조정하여 모따기 기준선과 다배열 인쇄회로기판을 일치시키는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 인쇄회로기판 모따기 장치의 가공원점 자동정렬 방법.
12. 같은 조건에서 생산된 한 롯트의 다배열 인쇄회로기판 중에서 임의의 다배열 인쇄회로기판 하나를 선택하여 스테이지 위에 로딩하는 단계와;
    선택된 인쇄회로기판에 대해 모따기 작업을 수행하는 단계와;
    모따기 작업 수행 후, 다배열 인쇄회로기판의 각 단위 기판의 모따기 정도에 따라 스핀들 유닛의 위치를 각 단위 기판 사이의 피치 간격에 맞게 미세 조정하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 인쇄회로기판 모따기 장치의 피치 간격 제어 방법.
13. 다배열 인쇄회로기판을 스테이지 위에 로딩하는 단계와;
    모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판의 전방측 기준 단자부과의 위치 편차를 검출하는 제1 촬영(1st shot) 단계와;
    모따기 기준선과 상기 다배열 인쇄회로기판의 후방측 기준 단자부과의 위치 편차를 검출하는 제2 촬영(2nd shot) 단계와;
    제1 촬영과 제2촬영에서의 편차 량에 차이가 있을 경우, 제1촬영 및 제2촬영 데이터에 근거하여 다배열 인쇄회로기판의 기울기를 산출하는 단계와;
    산출된 기울기 값에 근거하여 기울기 값을 보정할 수 있도록 스테이지 및 작업다이를 베드 좌·우 및 전·후방향으로 이동시키면서 모따기 작업을 수행하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 인쇄회로기판 모따기 장치의 모따기 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 기울기 산출은,
    제1 비전촬영 영상의 기준점과 및 제2비전촬영 영상의 기준점을 연결하는 선과 모따기 기준선과의 사이각을 측정하여 이루어짐을 특징으로 하는 인쇄회로기판 모따기 장치의 모따기 제어 방법.

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