KR100521233B1 - 전기 하위부품 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중앙에 서로 인접한 2개의 평행한 선형 종단 가이드(7)를 가지며, 상기 가이드를 따라 캐리지(8)가 이동가능한, 장치에 관한 것이다. 상기 캐리지는 처리 헤드(10)용 크로스바를 가지며, 상기 크로스바는 캔틸레버로서 외측으로 반대 방향으로 연장된다. 본 발명은 서로 독립적으로 동작 가능한 2개의 분리된 처리부(12)를 제공하며, 이에 따라, 장치의 처리 용량이 증대된다.

Description

전기 하위부품 제조장치 {DEVICE FOR PRODUCING ELECTRICAL SUBASSEMBLIES}

본 발명은 전기 하위부품 제조장치에 관한 것으로, 특히 회로 보드에 전기 소자를 장착하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 예컨대 빔 형상의 2개 이상의 캐리지를 위한 2개의 평행한 선형 종단 가이드가 제공된 섀시를 구비한다. 상기 캐리지는 상기 선형 종단(longitudinal) 가이드상에서 움직일 수 있으며, 각각의 캐리지에는 크로스바가 제공되고, 상기 크로스바는 종단 가이드와 직교하며 상기 하위부품을 위한 하나 이상의 처리 헤드용 횡단(transverse) 가이드를 갖는다.

이러한 유형의 장치가 예를 들면 미국특허번호 제5,002,448호에 개시되어 있다. 이에 따르면, 2개의 빔형 캐리지가 섀시의 2개의 평행한 가이드 레일상에서 안내되고, 각각의 캐리지는 그 일단부에 이중 베어링을 가지며, 상기 이중 베어링은 가이드 레일에 대한 캐리지의 각위치(angular position)를 유지하고 정확한 종단 안내를 보장하는 역할을 한다. 각각의 경우에서, 타측의 단일 베어링은 상기 가이드 레일상에 크로스바를 지지하기 위해 사용된다.

이 경우, 상기 단일 베어링도 안내 특성을 갖지만, 이들은 베어링 시스템의 오버데피니션(overdefinition)을 초래하며 기본적으로 필수적인 것은 아니다. 여기서, 상기 베어링들은, 각각의 경우에서, 제 1 캐리지의 이중 베어링이 일측에 배치되고 다른 캐리지의 단일 베어링은 타측에 배치되는 방식으로 서로 연관되어 있다. 각각의 이중 베어링은 종단 가이드 방향으로 캐리지를 구동하는 구동 유니트에 배속된다. 2개의 크로스바에는 횡단 가이드가 제공되며, 각각의 횡단 가이드상에는, 소자 공급기로부터 수집된 소자들을 회로 보드상에 장착되는 위치로 운반하기 위해, 소자 공급기와 섀시상의 하위부품 처리부 사이로 이동 가능한 3중 장착 헤드가 구비되어 있다.

(예를 들면 미국특허번호 제4,836,111호와 같이) 단일 베어링이 안내 기능을 갖지 않고 단순히 지지 기능만을 갖는다고 가정하면, 각각의 캐리지는 종단 가이드상의 일측에서 안내되어야 한다고 할 수 있다. 따라서, 상기 2개의 캐리지는 자신의 종단 가이드로부터 반대측 종단 가이드쪽으로, 즉 반대 방향으로 돌출된다.

상기 2개의 종단 가이드 사이에 하위부품 장착 위치가 존재하며, 하위부품은 장착되는 동안 움직이지 않도록 고정된다. 상기 2개의 캐리지는 각각의 캐리지가 교대로 회로 보드상에 소자를 장착하고 소자 공급기로부터 소자를 수집하는 방식으로 작동하도록 조절된다.

예를 들면, 유럽특허번호 제0 315 799호에는 회로 보드용 자동 장착 장치가 개시되어 있으며, 상기 장치의 장착 헤드는 예를 들면 12개의 소자를 동시에 픽업할 수 있는 터릿(turret) 헤드로서 설계된다. 미국특허번호 제5,002,448호에 개시된 바와 같이, 각각 터릿 헤드를 가진 2개의 반대 방향으로 배향된 캐리지를 위하여 2개의 종단 가이드를 제공하는 것이 일반적이다. 그러나, 수집 주기는 대체로 장착 주기보다 짧다. 새로운 소자를 수집한 장착 헤드는 다른 헤드가 소자의 장착을 완료할 때까지 대기 위치에 있어야 하고, 이는 장착 속도를 저하시킨다.또한, 영국특허공개번호 제2 173 426호에는 각각의 장착 헤드에 대하여 2개의 평행한 고정식 횡단 가이드를 구비한 장착 장치가 개시되어 있다. 동시에 장착될 2개의 회로 보드가 2개의 좌표 방향으로 변위될 수 있는 X-Y 테이블상의 장착 헤드로부터 소정의 거리에 고정된다. 소자는 테이블의 양측면에서 종단으로 변위가능하도록 장착된 공급 모듈내에 보관된다. 상기 장착 헤드는 소자를 위한 2개의 파지부를 갖고, 소자가 공급 모듈로부터 X-Y 테이블의 중심선까지 운반될 수 있는 방식으로, 2개의 스테이션 사이의 횡단 가이드상에서 선형으로 움직일 수 있으며, 상기 소자는 테이블의 X-Y 변위에 의해 설정되는 위치에서 회로 보드상에 장착될 수 있다. 상기 2개의 파지부 사이의 간격은 중심선과 소자 수집 포인트 사이의 간격과 동일하기 때문에, 하나의 소자가 수집됨과 동시에 다른 소자가 장착될 수 있다. 이런 유형의 장착 시스템은, 접속 레그가 회로 보드의 해당 홀에 삽입됨으로써 테이블이 가속될 때 미끄러짐이 방지되는 배선 소자에 특히 적합하다. 동시에 장착되기 때문에, 2개의 장착 헤드가 동일한 종류의 소자에 배정된다.현대 전자장치에서 사용되는 대부분의 소자는 SMD 소자이며, 접속 레그는 회로 보드의 해당 납땜부상에 편평하게 위치되며, 이는 매우 단순하게 취급될 수 있다. 전술한 터릿 헤드를 이용하면, 예컨대 초당 10개의 소자를 장착할 수 있다. 소자가 회로 보드상에서 미끄러지는 것을 방지하기 위하여, 장착하는 동안 회로 보드는 고정되고 장착 헤드가 움직이는 것이 일반적이다. 영국특허공개번호 제2 173 426호에 따른 변위가능한 테이블은 이러한 조건에 적합하지 않다. 이 특허에서, 장착 헤드의 가동성이 좌표 방향중 하나에서의 위치 결정을 위해 사용되지 않고 단순히 수집 스테이션으로부터 장착 스테이션으로 소자를 운반하기 위해 사용되며, 이는 고정식 터릿 헤드를 구비한 장착 장치의 경우와 유사하다. 따라서, 이들의 동작과 관련하여, 상기 장착 헤드와 횡단 가이드는 인용된 미국특허번호 제5,002,448호에 개시된 장착 헤드와 종단 가이드와 비교될 수 없다.

도 1은 회로 보드를 장착하기 위한 장치의 측면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 평면도이다.

본 발명의 목적은 장치의 장착 용량을 증대시키고, 장치 제조에 필요한 비용을 줄이며, 장치에 대한 접근을 용이하게 하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 제1항에 따른 본 발명에 의해 달성된다.

처리 헤드는 다른 구조일 수 있으며, 따라서, 장착(fitting)뿐 아니라 회로 보드 또는 하위부품의 인두 납땜, 계측, 검사, 테스트를 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들면, 융제(flux), 접착제 또는 땜납 페이스트 도포를 위한 다른 처리 헤드가 제공될 수 있다.

가이드 레일의 중앙 배치와, 예를 들어 빔형태를 갖는 캐리지의 크로스바가 서로 반대 방향을 향하고 있다는 사실로 인하여 장치가 대칭 형태가 되며, 따라서, 2개의 하위부품을 서로 독립적으로 동작시킴과 아울러 처리 헤드가 서로 간섭할 가능성을 배제할 수 있다. 2개의 장착 위치는 공급 모듈의 배치면을 거의 2배로 만들 수 있다. 처리 헤드가 독립적으로 동작한다는 사실로 인하여, 2개의 장착 위치에 다른 종류의 소자가 장착될 수 있으며, 따라서 소자의 종류가 증대될 수 있다. 다른 이점은 2개의 처리부(processing sites)에 대하여 오직 단일의 공통 제어 장치가 필요하다는 것이다.

이는 장치의 처리 용량을 상당히 증대시킬 수 있다. 종단 가이드의 중앙 배치는 외부로부터 장치로의 접근을 상당히 개선하며, 종단 가이드와 평행하게 연장된 소자 공급기를 장치의 외부에 배치할 수 있다. 또한, 종단 가이드의 중앙 배치는 드라이브에 이르는 공급 라인이 모두 중앙에 집중되도록 한다. 2개의 종단 가이드용 부재는 서로를 보강하는 방식으로 구조적으로 서로 연결될 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 실시예가 청구항 제2항 내지 제12항에 기술되어 있다.

청구항 제2항에 개시된 바와 같은 공통 종단 부재로 인하여 소형의 견고한 지지 구조가 만들어지며, 섀시가 경제적으로 제조될 수 있다. 또한, 적당한 무게 중심이 중앙에 위치하게 됨으로써, 진동 거동을 개선하고 섀시의 안정성을 증대시킨다.

청구항 제3항에 개시된 구동 유니트로 인하여, 캐리지 가이드 수단과 구동 유니트가 소형으로 결합될 수 있으며, 무게를 줄이고 견고한 구조를 가질 수 있다.

예를 들면, 청구항 제4항에 개시된 바와 같이 선형인 소자 운반 장치로 인하여, 회로 보드가 1개의 운반 라인을 따라 양 처리부로 안내될 수 있다.

청구항 제5항에 개시된 구조는 장치의 처리 용량을 더욱 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 2개의 종단 가이드가 서로 다른 갯수의 캐리지를 구비할 수도 있다. 또한, 처리 헤드는 다른 기능을 수행할 수 있다. 이러한 방식으로, 여러가지 처리 작업에 적합한 최적의 처리 헤드를 구성할 수 있다.

청구항 제6항 및 제7항에 개시된 장치는 크로스바가 그 자유 단부에서 캔틸레버로서 설계될 수 있음으로써, 안내로 또는 지지로가 필요하지 않다. 이는 장치의 작업 영역에 대한 접근을 개선한다. 또한, 상기 자유 단부와 연관된 장치의 외부에 추가의 소자 매거진 또는 다른 보조 장치와 같은 주변 장치를 배치 할 수도 있다.

청구항 제8항에 개시된 지지로 및 안내로는 위아래로 수직으로 배치되며, 수평 배치된 경우보다 더 작은 설치폭을 필요로 한다. 이에 상응하여 장치의 전체폭이 감소될 수 있다. 또한, 양 종단 가이드의 모든 지지로 및 안내로가 소형의 지지 구조로 더욱 바람직하게 그룹화될 수 있다.

청구항 제9항에 개시된 선형 모터는 스핀들 또는 치형 벨트와 같은 추가 구동 수단이 필요하지 않기 때문에 하나의 종단 가이드에서 다수의 캐리지가 용이하게 사용될 수 있도록 한다. 이러한 유형의 선형 모터는 예를 들면 종단 가이드의 전체 길이로 연장하는 자석 레일과 같은 고정부를 포함한다. 상기 캐리지는 효과면에서 자석 레일과 밀접하게 연관된 전자기적 능동부에 해당되며, 캐리지가 소정 위치로 정확하게 이동할 수 있는 방식으로 구동될 수 있다.

청구항 제10항에 개시된 선형 모터의 구조로 인하여, 캐리지 안내 및 구동 수단은 소형의 공간 절약형 구조로 그룹화된다.

청구항 제11항에 개시된 바와 같이, 종단 가이드의 안내 부재와 선형 모터의 부품들은 특히 바람직한 방식으로 상호 작용한다. 상기 선형 모터의 자기력은 규정된 방식으로 캐리지의 안내 및 지지 부재를 종단 가이드의 지지로 및 안내로에 대하여 유격없이 끌어당기기 위해 사용된다. 따라서, 캐리지의 횡단 안내는 정확한 각도와 수직 위치로 유지될 수 있고, 뒷면에 이르는 가이드 수단을 필요로 하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 종단 가이드만이, 정확한 종단 안내와 섀시에 대한 크로스바의 각위치 유지를 위하여, 예를 들면 레일형태의 안내로와 그에 평행하게 연장된 지지로를 필요로 한다. 상기 자석 레일의 영구 인력은 선형 모터가 스위치 오프된 후에도 종단 가이드상에 캐리지를 안정적으로 유지하기에 충분하다.

청구항 제12항에 개시된 장치로 인하여, 선형 모터의 이동부에 대하여 오직 단일의 고정부만이 필요하다. 이는 예를 들면 간단한 자석 레일로서 설계되며, 종단 부재에 내장됨으로써, 공간을 절약할 수 있다.

이하, 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2 에 따르면, 회로 보드(1)에 전기 소자(2)를 장착하기 위한 장치는 종단 부재(4)를 구비한 섀시를 가지며, 상기 회로 보드(1)와 전기 소자(2)는 조립되어 하위부품(1,2)을 형성하게 된다. 상기 종단 부재(4)에는 수평으로 연장된 종단 가이드(7)의 안내로(5)와 지지로(6)가 위아래로 수직으로 배치되고, 상기 종단 가이드(7)의 안내로(5)와 지지로(6)는 캐리지(8)의 일단부에 배치된 안내 및 지지 부재에 대응한다. 따라서, 이들 안내로(5)와 지지로(6)는 하나 이상의 캐리지(8)를 위한 선형 종단 가이드(7)의 수직 안내 평면을 함께 형성하게 되며, 이에 따라 상기 캐리지(8)는 이 방향으로 수평으로 움직일 수 있고, 상기 안내로(5)에 대해 수직하게 수평으로 연장된 크로스바(9)를 갖는다.

상기 크로스바에는 처리 헤드(10)를 위한 횡단 가이드(상세히 도시되지 않음)가 제공되며, 상기 처리 헤드는 예컨대 터릿 헤드와 같은 장착 헤드로서 설계되고 소자(2)를 파지하기 위하여 별 모양으로 분포된 다수의 흡입 피펫(11)을 갖는다. 상기 처리 헤드(10)의 중앙 작업 영역에는 섀시(3)의 처리부(12)가 배치되어 있으며, 상기 섀시의 처리부(12)는 리프팅 테이블로서 설계되고 처리하고자 하는 회로 보드(1)를 처리 높이로 상승시킨다.

상기 섀시(3)의 전폭에 걸쳐서 종단 가이드(7)에 수직하게 선형 하위부품 운반기(13)가 연장된다. 상기 하위부품 운반기(13)의 양측에는 소자 공급기(14)가 배치되며, 상기 소자 공급기(14)로부터 처리 헤드(10)는 필요한 소자(2)를 수집하여 처리부(12)에 장착된 회로 보드(1)상에 위치시킨다.

상기 종단 부재(4)의 양측에는 종단 가이드(7)가 제공되며, 상기 종단 가이드에서 하나 이상의 또 다른 캐리지(8)가 제 1 캐리지(8)의 반대측에서 안내된다. 이들 2개의 캐리지(8)는 중앙 종단 가이드(7)로부터 반대 방향으로 외측으로 돌출되어 있다. 이에 상응하여, 해당 측부에는 회로 보드(1)에 소자(2)를 장착하기 위한 또 다른 처리부(12)가 존재하며, 상기 하위부품 운반기(13)는 양 처리부 위에서 안내된다. 이는, 예를 들면, 2개의 처리부에서 2개의 처리 헤드(10)를 동시에 동작시킬 수 있도록 하며, 이에 상응하여 장착 속도를 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 장치는 소자 공급기의 수를 배가할 수 있으며, 매우 다양한 종류의 소자가 장치에 공급할 수 있다. 각각의 종단 가이드(7)의 2개의 캐리지(8)에는 처리 헤드(10)가 제공되며, 따라서, 장치의 장착 용량이 더 증대된다. 상기 2개의 장착 헤드는 소자 공급기(14)로부터의 소자(1) 수집과 장착을 번갈아 수행하도록 제어된다.

상기 캐리지(8)를 이동시키기 위한 구동 유니트는 선형 모터(15,16)로서 설계되며, 이 선형 모터는 전자기적으로 능동적인 이동부(15)와 종단 가이드(7)의 전체 길이에 걸쳐 연장하며 중앙 종단 부재(4)내에 수용된 고정형 자석 레일(16)로 구성된다. 상기 종단 가이드(7)의 안내로(5)와 지지로(6)는 공간 절약을 위하여 위아래로 배치된다. 상기 선형 모터(15,16)는 이동부(15)와 자석 레일(16) 사이에 정합된 수직 자기 간극(magnetic gap)을 갖는다. 상기 선형 모터의 간극과 상기 종단 가이드의 상호 접촉면은 연속적인 공통 차단부(interruption)를 형성한다. 이는 캐리지의 안내 및 지지 부재가 선형 모터 부품(15,16)간의 자기 인력에 의해 종단 가이드(7)의 안내로(5) 및 지지로(6)에 대하여 유격없이 끌어당겨지도록 한다.

이 힘이 매우 강하기 때문에, 캐리지의 타단부, 즉 크로스바(9)의 자유 단부는 지지될 필요가 없으며, 따라서 캔틸레버로서 설계될 수 있다. 따라서, 이 측부에서는 지지로가 필요없으며, 이는 장치의 작업 영역에 대한 접근을 개선하게 된다. 상기 선형 모터의 영구 자력은 전원이 스위치 오프된 경우에도 캐리지를 수평으로 유지한다.

삭제

여기서, 모든 캐리지는 동일한 구조이며, 양측에 회전 대칭으로 배치된다. 각각의 캐리지(8)에 구비된 선형 모터는 자석 레일(16)을 공동으로 사용하도록 설계된다.

Claims (12)

1. 회로 보드(1)에 전기 소자(2)를 장착하기 위한 전기 하위부품(1,2) 제조장치로서,

   빔 형상의 2개 이상의 캐리지(8)를 위한 2개의 평행한 선형 종단 가이드(7)가 제공된 섀시(3)를 구비하며, 상기 캐리지(8)는 상기 선형 종단 가이드(7)상에서 움직일 수 있으며, 각각의 캐리지에는 크로스바(9)가 제공되고, 상기 크로스바(9)는 종단 가이드(7)와 직교하며 상기 회로 보드(1)를 위한 하나 이상의 처리 헤드(10)용 횡단 가이드를 가지며, 상기 처리 헤드(10)는 상기 횡단 가이드상에서 이동 가능하고, 상기 캐리지(8)는 단부 영역이 상기 종단 가이드내에서 안내되며, 상기 2개의 크로스바(9)는 각각의 종단 가이드(7)로부터 반대 방향으로 돌출하고, 상기 섀시(3)는 하위 부품(1,2)중 하나 이상의 고정 처리를 위한 2개 이상의 처리부(12)를 갖는, 전기 하위부품 제조장치에 있어서,

   상기 2개의 종단 가이드(7)가 서로 인접하여 배치되고, 상기 2개의 크로스바(9)가 각각 자신의 종단 가이드(7)로부터 인접한 종단 가이드(7)의 반대 방향으로 돌출하며, 상기 2개 이상의 처리부(12)가 상기 종단 가이드(7)의 양측에 제공된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 종단 가이드(7)가 상기 섀시(3)의 공통 종단 부재(4)상에 형성된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캐리지(8)를 이동시키기 위한 구동 유니트가 제공되며, 상기 구동 유니트가 해당 종단 가이드(7)에 구비된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 종단 가이드(7)에 수직하게 정렬된 운반 방향을 갖고, 상기 2개의 처리부(12)에 하위부품을 공급하는 하위부품 운반기(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 2개 이상의 캐리지(8)가 서로 독립적으로 이동가능하며, 상기 종단 가이드(7)상에서 안내되는 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 종단 가이드(7)가 상기 캐리지(8)의 일단부에 배치된 안내 및 지지 부재에 대응하는 하나 이상의 안내로(5) 및 하나 이상의 지지로(6)를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리지(8)의 타단부가 캔틸레버로서 설계된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 종단 가이드(7)의 안내로(5) 및 지지로(6)가, 단면으로 볼 때, 위아래로 수직으로 배치되며, 이에 상응하여 수직으로 정렬된 안내 평면을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 캐리지(8)의 구동 유니트가 선형 모터(15,16)로서 설계되고, 상기 종단 가이드(7)에 구비된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 선형 모터(15,16)가 상기 안내로(5)와 지지로(6) 사이에 배치된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 안내로(5) 및 상기 지지로(6)의 영역에 배치된 선형 모터의 이동부(15)와 고정부(16) 사이에 간극이 존재하며, 상기 간극과 상기 종단 가이드의 가이드 부재들 사이의 상호 접촉면이 연속적인 공통 차단부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 연속적인 고정부(16)가 상기 캐리지(8)의 독립적으로 동작가능한 다수의 선형 모터를 위한 공통 고정식 부재로서 제공되며, 상기 고정부(16)가 섀시(3)의 종단 부재(4)에 견고하게 연결된 것을 특징으로 하는 전기 하위부품 제조장치.