(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記機体カバーの待機空間部は、はんだ容器内のクリームはんだに対する温度管理のための温調手段が設けられたものである請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
連結機構を介して着脱可能な前記スキージ装置と前記はんだ供給装置とが共通のガイドレールに組み付けられ、前記はんだ供給装置が前記スキージ装置の駆動機構によって移動する請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のスクリーン印刷機。
【発明を実施するための形態】
【0009】
次に、本発明に係るスクリーン印刷機の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。
図1は、本実施形態のスクリーン印刷機を示した斜視図である。このスクリーン印刷機1は、基板に対してクリームはんだを印刷するものであり、例えば印刷状態を検査する検査機や基板に電子部品の装着を行う部品装着機などと共に基板生産ラインを構成するものである。
【0010】
そのスクリーン印刷機1は、全体が機体カバー2によって覆われ、前面部には跳ね上げ扉になっている上面開閉カバー3と、開き戸になっている前面開閉カバー4とが形成されている。この上面開閉カバー3や前面開閉カバー4を開くことにより、マスク交換などの段取り換えや機内のメンテナンスなどを行うことが可能になっている。また、上面開閉カバー3には、はんだ容器の交換が可能な扉付きの待機ボックス5が形成されている。そして、機体カバー2の幅方向両側面には搬送口6が形成され、スクリーン印刷機1を通って基板生産ラインの上流側から下流側へ基板の搬送が可能になっている。
【0011】
次に、
図2は、スクリーン印刷機1の内部構造を簡易的に示した側面図である。スクリーン印刷機1は、マスクホルダによって機内に取り付けられたマスク20の下を、基板10が機体幅方向(図面を貫く方向)に搬送され、印刷位置に位置決めされた後にクリームはんだが塗布される。そこで、マスク20の下には、基板10を搬送する基板搬送装置11や基板をクランプするためのクランプ装置12などが構成されている。なお、本実施形態では、スクリーン印刷機1の機体前後方向をY軸方向、機体幅方向をX軸方向、そして機体高さ方向をZ軸方向として説明する。
【0012】
基板搬送装置11やクランプ装置12は、昇降装置13に昇降可能に組み付けられている。その昇降装置13は、昇降台21がボールネジ機構22を介して昇降用モータ23に連結され、上下方向に移動可能である。昇降台21上には、支持台25を介して機体前後方向に一対のマスクサポート26が設けられ、その間にクランプ装置12が配置されている。マスクサポート26の上面にはマスク20と接触するマスク支持プレート261が固定されている。一方のマスクサポート26(図面右側)には、ボールネジ機構27が構成され、駆動モータの制御によって他方のマスクサポート26との距離の調整が可能になっている。
【0013】
クランプ装置12は、支持台31に一対のサイドフレーム32が配置され、一方にはボールネジ機構33が構成され、クランプ用モータの回転によって両者の距離調整可能になっている。また、サイドフレーム32の上端部にはクランプ部35が形成され、互いの距離の調整によって基板10が把持できるようになっている。そして、両サイドフレーム32の内側には、コンベアベルトからなる基板搬送装置11が組み付けられ、また当該フレーム間にはバックアップ装置14が設けられている。バックアップ装置14は、バックアップテーブル37に複数のバックアップピン38が取り付けられ、そのバックアップピン38を介して基板10が持ち上げられるようになっている。支持台31やバックアップテーブル37は、各々が駆動モータに連結されて昇降可能な構成となっている。
【0014】
次に、マスク20の上方側にはスキージ装置15およびはんだ供給装置16が設けられている。ここで、
図3は、スクリーン印刷機1の内部であってマスク20の上方側の構造を簡易的に示した平面図である。先ず、スキージ装置15は、
図2に示すように、スキージを備えた一対のスキージヘッド41,42がシリンダによって昇降可能な状態で走行台43に搭載されている。そして、機体幅方向両側のガイドレール45に対し、スキージ装置15が摺動可能に組み付けられている。ガイドレール45は機体前後方向に延びており、スキージ装置15は同方向に移動可能である。また、その同じガイドレール45には、マスク20にクリームはんだを吐出するはんだ供給装置16も摺動可能に組み付けられている。
【0015】
スキージ装置15とはんだ供給装置16は、各々の走行台43や移動台46が2本のガイドレール45に対して摺動可能に架設され、スキージ装置15には、走行台43が自走できるように駆動機構が構成されている。その駆動機構は、例えば駆動モータによって回転するネジ軸をガイドレール45と平行に設け、そこに走行台43に固定されたナットが螺合してボールネジ機構が構成されている。一方、はんだ供給装置16は、その移動台46と走行台43との間に連結機構が設けられ、スキージ装置15の駆動機構によって移動するよう構成されている。ただし、はんだ供給装置16も、スキージ装置15と同様に自走する構造としてもよい。また、各装置を走行させる駆動機構は、駆動モータの回転をプーリやベルトを介して直進運動に変換するなど他の構造であってもよい。
【0016】
連結機構は、移動台46に連結プレート47が固定され(
図3参照)、走行台43にはソレノイド48が固定されている。ソレノイド48は、プランジャが移動方向に対し直交する機体幅方向(X軸方向)に伸縮作動するよう取り付けられ、連結プレート47には、伸長作動時のプランジャが通る貫通孔が形成されている。よって、走行台43と移動台46は、
図3に示すように近接した状態でソレノイド48のプランジャが連結プレート47の貫通孔に対しX軸方向に入れられることで、Y軸方向の移動に対して両者が連結された状態になる。
【0017】
次に、
図4および
図5は、はんだ供給装置16を示した図である。
図4は側面図であり、
図5は待機ボックス5内に入れられた状態の斜視図である。はんだ供給装置16は、はんだ供給ヘッド50が移動台46に対して移動可能な状態で取り付けられている。移動台46には、機体前面側に機体幅方向に延びるガイドレール51が水平に固定され、その下にはガイドレール51と平行なネジ軸52が軸受を介して支持されている。また、移動台46の端部には駆動モータ53が固定され、ネジ軸52に連結されている。
【0018】
はんだ供給ヘッド50は、鉛直に起立した四角い形状のベースプレート55に構成されている。ベースプレート55の背面には、ガイドレール51に対して摺動可能なスライダ56と、ネジ軸52に螺合したナット部57が固定されている。一方、ベースプレート55の前面には、はんだ容器8を上下方向から挟み込んで保持する保持部が形成されている。ベースプレート55の上端部分からは、はんだ供給部58が突き出して形成され、下端部にはベースプレート55に対して着脱可能な受部材59が設けられている。はんだ供給部58には内部にエアパイプが通され、先端部分に形成されたエア注入部581へとつながっている。
【0019】
はんだ容器8は、円柱形状をした容器本体に対して上端と下端部分とにフランジ部801,802が形成されている。そして、容器上端面の中心位置には、下方に突設されたエア注入部581が挿入されるエア注入孔803が形成され、容器下端面には、中心位置にクリームはんだを吐出する吐出孔が形成されている。そして、容器内部には、エア注入孔803から供給された圧縮エアにより内部のクリームはんだが加圧され、下端の吐出孔から一定量ずつ押し出されるようにした吐出構造が構成されている。
【0020】
また、はんだ容器8は、フランジ802の下側に嵌合部804が突き出しており、その嵌合部804がU字形に形成された受部材59の内側に嵌め込まれる。すなわち、受部材59をベースプレート55に対して装着することで、フランジ802がその受部材59に支持され、はんだ容器8が取り付け状態となる。よって、はんだ供給ヘッド50は、作業者が受部材59をベースプレート55から着脱させることにより、はんだ容器8の取り換えが可能になっている。そのため、はんだ容器8内のクリームはんだが無くなった場合には、受部材59の着脱により使用済み容器と新しい補充用はんだ容器との交換が行われる。なお、受部材59の形状を変えることにより、異なる形状のはんだ容器にも対応することが可能になっている。
【0021】
スクリーン印刷機1では、前述したように、機体前面部に設けられた待機ボックス5内において、はんだ容器8の交換が行われるようになっている。その待機ボックス5は、
図3および
図5に示すように、はんだ供給ヘッド50が機体内側から入れられるように形成されている。すなわち、待機ボックス5は、
図5に一点鎖線で示すように立方体形状であるが、機体後方側(機体内側)が、はんだ供給ヘッド50の進入が可能な開口部61となっている。そして、その他の5面によって内部が囲まれている。ただし、はんだ供給ヘッド50が待機ボックス5に入り込むことにより、開口部61もベースプレート55によってほぼ塞がれるような構成となっている。
【0022】
待機ボックス5は、幅方向両側の側面部501と底面部502とが一体に形成され、そこに前面部と上面部とに相当するL字の扉部材62が開閉可能に取り付けられている。扉部材62は、開口部61側に蝶番などによって軸着され、矢印で示すように上方に回動して開くように構成されている。そして、このような形状の待機ボックス5は、
図1に示すように、上面開閉カバー3に対して一体的に形成され、扉部材62である前面部と上面部が突き出るようになっている。ただし、待機ボックス5の取付け構造としては、上面開閉カバー3とは分離して機体本体側に固定するようにした構成であってもよい。
【0023】
スクリーン印刷機1には、全体の駆動を制御する制御装置が搭載され、各装置の駆動部に対して設定された駆動制御が行われるようになっている。制御装置は、コンピュータおよび入出力部を含む制御部や複数の駆動回路などを備えている。そのコンピュータは、CPU、ROM、RAMおよびそれらを接続するバスを含み、入出力部には操作入力装置や各種駆動モータなどが駆動回路を介して接続されている。そして、スクリーン印刷機1で行う各種処理を実行する処理プログラムが格納され、その中には以下に示す、はんだ供給装置16に関するものも含まれている。
【0024】
次に、スクリーン印刷機1の作用について説明する。スクリーン印刷機1では、先ず、基板搬送装置11のコンベアベルトに載せられた基板10が、一対のサイドフレーム32の間に搬入される。そして、バックアップテーブル37が上昇し、バックアップピン38に突き上げられるようにして基板10がコンベアベルトから持ち上げられる。その後、一対のサイドフレーム32の距離が縮められ、クランプ部35によって基板10が挟み込まれる。更に、基板10を保持したクランプ装置12が上昇し、マスク支持プレート261の高さにクランプ部35と基板10の位置が合わせられ、上面の高さが揃えられる。
【0025】
そして、昇降用モータ23の駆動により昇降台21が上昇し、マスク支持プレート261、クランプ部35及び基板10の上面がマスク20の下面に軽く接触する印刷位置で停止する。一方、マスク20の上面側では、クリームはんだがスキージ装置15によってマスク20上でローリングされ、印刷パターン孔へと押し込まれる。これにより、マスク20の下に位置する基板10に対してクリームはんだが塗布され印刷パターンが形成される。
【0026】
マスク20上のクリームはんだは、スキージ装置15が機体前後方向に往復移動し、スキージヘッド41,42が交互に行う1回の印刷ごとにほぼ一定量ずつ使用される。つまり、マスク20上には数回分のクリームはんだが載せられており、所定枚数の基板10に対して印刷が行われると、そのマスク20上のクリームはんだが無くなる。そのため、定期的にはんだ供給装置16からマスク20上にクリームはんだが追加供給される。
【0027】
クリームはんだの供給は、はんだ供給ヘッド50がマスク20上を機体幅方向に移動しながら行われる。それには先ず、ソレノイド48のプランジャが連結プレート47の貫通孔に差し込まれ、はんだ供給装置16の移動台46がスキージ装置15の走行台43と連結され、そのスキージ装置15の駆動機構によって機体前後方向に移動してマスク20の端部に位置決めされる。そして、はんだ供給装置16は、駆動モータ53の回転出力によりはんだ供給ヘッド50が機体幅方向に直線移動し、その間にはんだ容器8内のクリームはんだがマスク20上に吐出される。
【0028】
こうしたクリームはんだの追加供給が繰り返し行われると、そのクリームはんだが消費されて無くなるため、はんだ容器8の交換が必要になる。その際、スクリーン印刷機1では、はんだ容器8の交換が待機ボックス5内で行われる。そのため、供給ヘッド50は、前述したクリームはんだの供給時と同じように、機体前後方向及び機体幅方向へとXY平面上を移動し、
図3および
図5に示すように待機ボックス5内に入れられる。そして、作業者は、扉部材62を開き、中にあるはんだ供給ヘッド50に対して使用済みのはんだ容器8を取り外し、新たなはんだ容器8を装着して再び扉部材62を閉じる。
【0029】
はんだ容器8の交換時期については、マスク20への吐出回数をカウントしたり、供給ヘッド50に残量検知センサを設けるなどして、はんだ容器8内の残量を判定し、スクリーン印刷機1に設置されたシグナルタワーを点滅あるいは警報装置を作動させることにより、作業者への報知が行われる。
【0030】
ところで、はんだ容器8の交換時には、はんだ供給ヘッド50が待機ボックス5内にあることが必要であるが、本実施形態では、交換時以外であってもはんだ供給ヘッド50を待機ボックス5内に入れておくように制御する。つまり、マスク20へクリームはんだを追加供給(吐出)する時以外の通常時であっても、はんだ供給ヘッド50を待機ボックス5内に入れて待機状態とさせるようにする。マスク20へのクリームはんだの追加供給は、例えば数十回の印刷ごとに行われるため、その間はマスク20上に位置している必要はないからである。
【0031】
従って、通常時は、
図3の一点鎖線や
図5に示すように、はんだ供給ヘッド50を待機ボックス5内に入れた状態にして、はんだ供給装置16がスキージ装置15から切り離される。すなわち、ソレノイド48のプランジャが収縮作動して連結プレート47の貫通孔から抜き取られる。そのため、自走できないはんだ供給装置16はそのまま残される一方で、スキージ装置15に対して印刷制御処理が行われる。
【0032】
そして、マスク20へクリームはんだを追加供給する時は、スキージ装置15の走行台43が
図3に一点鎖線で示す待機中のはんだ供給装置16に近接した位置まで移動し、ソレノイド48のプランジャが伸長作動して連結プレート47の貫通孔に挿入されることにより走行台43と移動台46とが連結される。その後、走行台43に牽引されるようにしてはんだ供給装置16が機体前後方向に移動してマスク20上の所定位置に配置され、前述したようにクリームはんだがマスク20に吐出される。
【0033】
以上、本実施形態によれば、はんだ供給ヘッド50を待機ボックス5内に入れた待機状態にすることにより、スクリーン印刷機1を停止させることなくはんだ容器8を交換することができる。待機ボックス5は、扉部材62を開いたときの内部が、側面部501および底面部502そしてベースプレート55によって囲まれており、作業者が誤って機内に手を入れてしまうことを防止できるようになっているからである。そして、はんだ容器8の交換に際してスクリーン印刷機1の駆動を停止しないでよいため、基板の生産効率を上げることができる。
【0034】
このように、待機ボックス5は安全性が考慮されているため、扉部材62を開けたとしても、上面開閉カバー3を開けたときのようにスクリーン印刷機1の駆動は停止しない。この点、はんだ供給ヘッド50が待機ボックス5に無い場合は、ベースプレート55による機内との壁が存在しないことになる。そのため待機ボックス5には、はんだ供給ヘッド50の有無を確認するボックスセンサを設け、ヘッド無し検知信号に従って扉部材62が開かないようにしたロック機構を設けるようにする。これにより、待機ボックス5の取り扱いに関して、より安全性が高まる。更に、ボックスセンサのヘッド有り検知信号に基づき上面開閉カバー3を開けられないようにする。上面開閉カバー3と一体に待機ボックス5が上昇してしまうと、中に入っているはんだ供給ヘッド50との干渉が生じてしまうからである。
【0035】
また、待機ボックス5は、上面開閉カバー3の表面から突き出して形成されているため、前述したように上面開閉カバー3を開けることなく交換作業を行うことができ、更に、スクリーン印刷機1の前に立った作業者は、扉部材62を開けて行う交換作業が行い易くなっている。待機ボックス5は樹脂などで形成されるが、その全体または扉部材62に透明樹脂などを使用することにより、目視によって交換時期を判断できるようにすることも可能である。更に、待機ボックス5の底面部502上に取り出し可能な受け皿を設けることにより、はんだ容器8から落ちるクリームはんだを回収することができ、簡単に清掃を行うことができるようになる。本実施形態では、通常時にはんだ供給ヘッド50が待機ボックス5内にあるため、マスク20やその他の箇所に余分なクリームはんだを落としてしまうことがない。
【0036】
印刷に使用されるクリームはんだは、温度によって粘性が変化して品質に影響を及ぼすことがある。特に、スクリーン印刷機1の機内は駆動モータなどの発熱源が複数存在するため温度が高くなる。この点、本実施形態では、上面開閉カバー3の表面から突き出した待機ボックス5内にはんだ容器8が置かれているため、クリームはんだが機内温度の影響を受け難くなっている。更に好ましい構成としては、
図6に示すように、待機ボックス5に対して小型温調器65を設置する。小型温調器65として例えば空冷ファンを取り付け、待機ボックス5内の温度センサの検出結果を基に小型温調器65を駆動制御し、待機ボックス5内の温度調整を行う。はんだ供給ヘッド50が入った状態の待機ボックス5内はある程度閉じられた状態になっているため、温度管理つまりはんだ容器8内のクリームはんだについて品質管理を適切に行うことができる。
【0037】
また、はんだ容器8の交換時には扉部材62を開閉させるが、開口部61の面積は小さく、しかもベースプレート55によってほぼ塞がれているため、外気の出入りが制限されてスクリーン印刷機1の機内温度変化も起こり難くなっている。その他、スキージ装置15とはんだ供給装置16は、共通のガイドレール45に走行台43と移動台46とが摺動可能に組み付けられているため、移動スペースをコンパクトにすることができる。そして、はんだ供給装置16がスキージ装置15に対し着脱可能であるため、印刷時に分離させておくことにより、走行台43を移動させるための負荷が小さくなることで駆動モータの容量を小さくすることができ、停止精度も向上させることができる。
【0038】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、上面開閉カバー3部分に待機空間部として待機ボックス5を形成したが、スクリーン印刷機の構造に応じて待機空間部の位置や構成は様々な設計が可能である。
また、例えば、前記実施形態では、連結機構として連結プレート47とソレノイド48からなものを示したが、フックを引っ掛けるようなその他の構成であってもよい。