特許 6986630 サイドクランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6986630

(24)【登録日】2021年12月1日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】サイドクランプ装置

(51)【国際特許分類】

   H05K 13/04 20060101AFI20211213BHJP

   H05K 3/12 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H05K13/04 P

   H05K3/12 610R

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-520891(P2020-520891)

(86)(22)【出願日】2018年5月22日

(86)【国際出願番号】JP2018019578

(87)【国際公開番号】WO2019224897

(87)【国際公開日】20191128

【審査請求日】2020年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000237271

【氏名又は名称】株式会社ＦＵＪＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100125737

【弁理士】

【氏名又は名称】廣田 昭博

(72)【発明者】

【氏名】深草 祥史

【審査官】 小川 悟史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３２６４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３１１４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０４４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６８４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｈ０５Ｋ ３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方を可動させて基板を幅方向に保持する一対のクランプ部材と、
前記一対のクランプ部材のうち可動する可動側クランプ部材を移動方向に摺動可能に支持する可動側支持部材と、
駆動モータの出力によって前記可動側支持部材を移動させる駆動機構と、
前記可動側支持部材と前記可動側クランプ部材との間に組み付けられ、前記可動側クランプ部材を、前記一対のクランプ部材が近づく方向に付勢する付勢部材と、
前記付勢部材の変位量を検出することにより、前記可動側クランプ部材が前記基板に当たった後に、一定のクランプ力が発生する位置まで可動側支持部材が到達したことを検出するためのセンサと、
前記センサの検出信号に基づいて、前記一定のクランプ力が発生する位置から前記可動側支持部材をさらに移動させ前記可動側支持部材を所定の位置で停止させる制御装置と、
を有するサイドクランプ装置。

【請求項2】

前記付勢部材はコイルばねであり、前記センサは、前記可動側クランプ部材が基板に当てられた位置を基準に、前記コイルばねのばね定数に応じて設定された当該コイルばね
の変位量を検出するものである請求項１に記載のサイドクランプ装置。

【請求項3】

前記付勢部材は、前記可動側支持部材に固定されたブラケットを介して前記可動側クランプ部材との間に連結され、前記センサは、前記ブラケットに取り付けられたフォトセンサであり、前記可動側クランプ部材には、前記フォトセンサが検出するセンサドッグが取り付けられた請求項１または請求項２に記載のサイドクランプ装置。

【請求項4】

前記駆動機構は、直進可能な前記可動側支持部材に固定されたナットに対し、前記駆動モータに連結されたネジ軸が螺合したボールネジにより構成されたものである請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のサイドクランプ装置

【請求項5】

前記可動側クランプ部材は、前記可動側支持部材の上に低摺動プレートを介して組み付けられた請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のサイドクランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板を幅方向に保持するサイドクランプ装置に関し、特に、適切なクランプ力によって基板を保持するサイドクランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリーン印刷機や基板実装機などにおいては、位置決めされた基板に対してクリームはんだを塗布する印刷や、電子部品を搭載する部品実装など所定の作業が行われる。そうした基板の位置決めには、基板を幅方向に保持するサイドクランプ装置が用いられている。下記特許文献１には、そのサイドクランプ装置の一例が開示されている。従来例であるそのサイドクランプ装置は、可動プレートの移動量データが予め設定され、基板を保持する際、そのデータ内から選択された移動量に基づき、基板に対する可動プレートの当接に関する制御が行われるようになっている。

【0003】

具体的には、設定された移動量データの中から条件にあったものが記憶装置から読み出され、可動プレートが移動することによって固定プレート側との距離が近づく。移動する可動プレート側では、スライドブロックが基板に当たって移動が規制されると、その位置から固定ブロックのみが移動することとなる。そのため、可動プレート側においてスライドブロックに当たっている遮光板が回動し、その状態が基板位置決めセンサによって検出される。そして、可動プレートが移動量データに従って移動し、その固定ブロックと固定プレート側の固定ブロックとの間で基板が保持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−３２６４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前記従来例のサイドクランプ装置は、予め設定された移動量データに基づいて可動プレート、つまり基板を反対の固定プレート側へと押し付ける固定ブロックの移動量が制御されている。しかし、その移動量データは、可動プレートの移動量を基板の幅サイズに応じて可変させるものであるため、個々の基板に生じる微妙な差に対応して調整できるようなものではなかった。また、従来例では、パルスモータの回転出力がボールネジを介してリニアガイドの直線運動に変化され、設定された段階的（三段階）なクランプ力によって基板が保持される。しかし、基板を保持するクランプ力をモータ出力によって調節する従来技術では、基板を保持している間、常にモータのトルクコントロールが必要であった。

【0006】

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、適切なクランプ力によって基板を保持するサイドクランプ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様におけるサイドクランプ装置は、少なくとも一方を可動させて基板を幅方向に保持する一対のクランプ部材と、前記一対のクランプ部材のうち可動する可動側クランプ部材を移動方向に摺動可能に支持する可動側支持部材と、駆動モータの出力によって前記可動側支持部材を移動させる駆動機構と、前記可動側支持部材と前記可動側クランプ部材との間に組み付けられ、前記可動側クランプ部材を、前記一対のクランプ部材が近づく方向に付勢する付勢部材と、前記付勢部材の変位量を検出することにより、前記可動側クランプ部材が前記基板に当たった後に、一定のクランプ力が発生する位置まで可動側支持部材が到達したことを検出するためのセンサと、前記センサの検出信号に基づいて、前記一定のクランプ力が発生する位置から前記可動側支持部材をさらに移動させ前記可動側支持部材を所定の位置で停止させる制御装置とを有する。

【発明の効果】

【0008】

前記構成によれば、一対のクランプ部材の少なくとも一方を可動させて基板を幅方向に保持する場合には、駆動モータの出力によって可動側支持部材が移動し、基板に当てられた可動側クランプ部材は、その移動方向において可動側支持部に対して相対的に摺動する。そのため、駆動モータの出力は直接可動側クランプ部材には伝わらず、付勢部材を介して伝えられることとなる。その付勢部材は、一対のクランプ部材が近づく方向に変位して付勢力を発生させるため、センサがその変位量を検出することにより、制御装置によって可動側支持部材の移動が所定の位置で止められる。そして、可動側クランプ部材側に作用する付勢部材の付勢力により、一対のクランプ部材に挟まれた基板が適切なクランプ力によって保持される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】スクリーン印刷機の内部構造を簡易的に示した図である。

【図2】サイドクランプ装置の一実施形態を示した図である。

【図3】サイドクランプ装置による基板クランプ時の一部拡大図である。

【図4】サイドクランプ装置の可動側摺動部材を示した図である。

【図5】スクリーン印刷機の制御システムを簡易的に示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、本発明に係るサイドクランプ装置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。本実施形態では、スクリーン印刷機に組み込まれたサイドクランプ装置を例に挙げて説明する。図１は、そうしたスクリーン印刷機の内部構造を簡易的に示した図であり、基板の搬送方向である機体幅方向から示されている。このスクリーン印刷機１は、基板１０に対してクリームはんだを印刷するものであり、図示する内部構造全体が機体カバーによって覆われている。機体カバーには機体幅方向の両側面に搬送口が形成され、基板の搬入および搬出が行われるようになっている。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、機体高さ方向をＺ軸方向、機体幅方向をＸ軸方向として説明する。

【0011】

スクリーン印刷機１は、機内に設置されたマスク２０の下に基板１０が搬送され、マスク２０の上面側から印刷パターン孔をクリームはんだが通り、下側の基板１０に塗布されて印刷パターンが形成される。そのため、機内上部側には機体幅方向に一対のマスクホルダ３が組み付けられ、そこにマスク２０が保持されるようになっている。そして、マスクホルダ３の下方側には、基板１０を機体幅方向に搬入及び搬出させる基板搬送装置５、基板１０を機体前後方向にクランプするためのサイドクランプ装置６、基板１０をクランプ位置へと上下させるバックアップ装置７などが昇降装置８に組み付けられている。

【0012】

昇降装置８は、垂直なガイドレール１１に沿って摺動する昇降台１２を備え、その昇降台１２がボールネジ１３を介して昇降用モータ１４に連結されている。昇降台１２の上には、支持台１５を介して基板搬送装置５やサイドクランプ装置６などが搭載されている。支持台１５には機体前後方向（Ｙ軸方向）に一対のマスクサポート２１が設けられ、それぞれ脚体上面にマスク２０に接触するマスク支持プレート２１１が固定されている。図面右側のマスクサポート２１にはボールネジ２２が構成され、マスクサポート用モータ２４（図５参照）によって図面左側のマスクサポート２１との距離の調整が可能となっている。

【0013】

そうした一対のマスクサポート２１の間には、サイドクランプ装置６が設けられている。図２は、サイドクランプ装置６をより具体的に示した図である。サイドクランプ装置６は、基板１０の搬送方向と直行する機体前後方向（Ｙ軸方向）に基準側サイドフレーム３１と可動側サイドフレーム３２とが、対向するようにして支持台２３上に組み付けられている。基準側サイドフレーム３１が固定されているのに対し、可動側サイドフレーム３２は、Ｙ軸方向に移動可能な構成を有し、基準側サイドフレーム３１との距離の調整が可能になっている。

【0014】

基準側サイドフレーム３１は、上端部に基板１０の幅方向端部に当てられる基準側クランプ部材３３が設けられ、可動側サイドフレーム３２の上端部にも、基板１０の反対側から幅方向端部に当てられる可動側クランプ部材３４が設けられている。また、基準側サイドフレーム３１は一部材であるのに対し、可動側サイドフレーム３２は、可動側支持部材３２１と可動側摺動部材３２２が上下に重ねられるようにして構成され、その間には厚さ２ｍｍ程度の低摺動プレート３５が挟まれている。よって、可動側サイドフレーム３２は、可動側クランプ部材３４を備えた可動側摺動部材３２２が可動側支持部材３２１に対し相対的に摺動可能な構成となっている。

【0015】

可動側支持部材３２１は、不図示のガイドレールによってＹ軸方向に移動可能な状態で組み付けられ、同方向への移動を可能にする駆動機構が設けられている。具体的には、可動側支持部材３２１に形成された貫通孔にボールナット３６が嵌め込まれ、そのボールナット３６に対してネジ軸３７が螺合している。ネジ軸３７は、中心線がＹ軸と平行になるように配置され、カップリング３８を介して基板クランプ用モータ３９の回転軸と連結されている。また、可動側サイドフレーム３２は、基板クランプ用モータ３９の出力が可動側クランプ部材３４に対して直接伝わることがなく、その間に付勢部材であるコイルばね４１が介在している。

【0016】

可動側サイドフレーム３２は、可動側支持部材３２１にブラケット４２が固定され、そのブラケット４２と可動側摺動部材３２２との間に、コイルばね４１がＹ軸方向に取り付けられている。ブラケット４２は、基準側サイドフレーム３１の反対側に取り付けられ、Ｌ字形の一部が上方の可動側摺動部材３２２側にまで延びてコイルバネ４１が連結されている。また、ブラケット４２の上端部にはフォトセンサ４３が固定され、可動側クランプ部材３４にはセンサドッグ４４が取り付けられている。このフォトセンサ４３とセンサドッグ４４は、可動側支持部材３２１と可動側摺動部材３２２のＹ軸方向との相対的な移動（ズレ）に伴う、コイルばね４１の一定の変位量を検出するように設置されている。

【0017】

可動側支持部材３２１と可動側摺動部材３２２とのズレは、可動側クランプ部材３４が基板１０に当てられることにより生じる。そして、可動側支持部材３２１と可動側摺動部材３２２とにズレが生じている場合には、コイルばね４１が荷重を受けて押し縮められた状態である。サイドクランプ装置６は、この押し縮められたコイルばね４１のバネ力を、基板１０を挟んで保持するための力（クランプ力）として使用するものである。従って、コイルばね４１の変位量を検出するフォトセンサ４３とセンサドッグ４４は、コイルばね４１による一定のバネ力が発生する位置を検出するものである。

【0018】

例えば、本実施形態では、ばね定数をＫ（Ｎ／ｍｍ）のコイルばね４１が使用され、フォトセンサ４３とセンサドッグ４４との間隔Ｌは０．１ｍｍに設定されている。よって、図３に示すように、コイルばね４１が押し縮められてフォトセンサ４３から検出信号が発信される状態では、基板１０に対するクランプ力Ｆは０．１Ｋ（Ｎ）となる。サイドクランプ装置６では、この状態を基準側クランプ部材３３と可動側クランプ部材３４とが基板１０を保持する最小のクランプ力とした制御が行われる。つまり、それ以上のクランプ力が必要な場合には、更にＳｍｍだけコイルばね４１を押し縮めることにより（０．１＋Ｓ）Ｋ（Ｎ）のクランプ力を発生させることができるようになっている。

【0019】

次に、サイドクランプ装置６は、コイルばね４１の微小な変化によってクランプ力を調整するようにしているため、可動側摺動部材３２２が正しい姿勢であることが必要とされる。そこで、可動側支持部材３２１との摺動抵抗を小さくするため、前述したように低摺動プレート３５が挟まれている。また、可動側摺動部材３２２には、図４に示すように、幅方向（Ｘ軸方向）の両端部にそれぞれ２つの突起４５が形成され、Ｙ軸方向に沿って溝が形成されたガイド部材４６内に挿入されている。

【0020】

続いて、図１に戻り、基準側サイドフレーム３１と可動側サイドフレーム３２の内側には、コンベアベルト２８からなる基板搬送装置５が組み付けられ、基板１０を支持するバックアップ装置７が設けられている。バックアップ装置７は、複数のバックアップピン２５を備えたバックアップテーブル２６がボールネジを介して支持され、バックアップ用モータ２７によって昇降するよう構成されている。サイドクランプ装置６の支持台２３は、ボールネジを介して支持され、昇降用モータ２９によって昇降するよう構成されている。サイドクランプ装置６やバックアップ装置７を支持する支持台１５は、昇降台１２に対してＸ−Ｙ平面上のＸ方向及びＹ方向とθ方向に位置調整が可能な構成となっている。つまり、作業位置に搬送されて保持された基板１０に対してマスク２０との間の位置調整を行う補正装置が構成されている。

【0021】

一方、機体上部側に位置するスキージ装置４は、走行台５１に対して一対のスキージが昇降可能な状態で搭載されている。走行台５１は、ガイドロッド５２に対して摺動可能に組み付けられ、ガイドロッド５２と平行なネジ軸５３からなるボールネジを介して、スキージ用モータ５４（図５参照）の駆動により機体前後方向の直線移動が可能となっている。

【0022】

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９が搭載され、各装置の駆動部に対して駆動制御が行われるようになっている。図５は、スクリーン印刷機１の制御システムを簡易的に示したブロック図である。制御装置９は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、不揮発性メモリ６４がバスラインを介して接続され、Ｉ／Ｏポート６５を介してスクリーン印刷機１を構成する各装置のモータ、サイドクランプ装置６のフォトセンサ４３などが接続されている。また、スクリーン印刷機１には、データ入力や作業内容などの表示が可能なタッチパネル型の操作表示装置５８が取り付けられＩ／Ｏポート６５に接続されている。

【0023】

制御装置９のＣＰＵ６１は、制御装置全体を統括制御するものであり、ＲＯＭ６２には、ＣＰＵ６１が実行するシステムプログラムや制御パラメータ等が格納され、ＲＡＭ６３には、一時的な計算データや表示データ等が格納される。また、不揮発性メモリ６４には、サイドクランプ装置６におけるクランプ力を設定し、その設定値に従って基板１０のクランプを実行するためのサイドクランププログラム６４１などが格納されている。そして、操作表示装置５８では、このサイドクランププログラム６４１に従ったクランプ力の設定入力が可能になっている。

【0024】

ところで、基板１０を保持するためのクランプ力は、基板１０の大きさや厚さなどの条件によって異なるものである。例えば、基板１０の厚さ寸法が小さい場合に、クランプ力が必要以上に大きければ、その基板１０を撓ませてしまう。一方、基板１０の厚さ寸法が大きい場合にクランプ力が十分でなければ、自重によって基板１０がずれてしまうことがある。また、同じ種類であっても個々の基板１０において微妙な違いが生じることがあり、適切なクランプ力が微妙に異なることになる。そこで、適切なクランプ力によって基板１０を保持するための制御設定が行われる。

【0025】

操作表示装置５８にはクランプ力設定画面が表示され、例えば、作業者によって対象となる基板１０のサイズなどが基板データとして入力される。また、コイルばね４１のバネ定数や基板１０の寸法に対応するクランプ力Ｆｎに関するデータは予め制御装置９に格納されている。このような各データから基板１０を保持する際のクランプ力が求められる。そして、そのクランプ力に応じて、Ｆｎ＝（０．１＋Ｓ）Ｋ（Ｎ）の式からコイルばね４１を押し縮めるためのクランプ設定値Ｓ（ｍｍ）の値が算出される。

【0026】

スクリーン印刷機１では、先ず、コンベアベルト２８によって基板１０が搬送され、バックアップ用モータ２７の駆動によりバックアップテーブル２６が上昇し、バックアップピン２５によって基板１０がコンベアベルト２８から持ち上げられる。そして、基板クランプ用モータ３９の駆動により可動側サイドフレーム３２が移動し、基準側クランプ部材３３と可動側クランプ部材３４によって基板１０が挟み込まれて保持される。

【0027】

基板１０のクランプ時には、基板クランプ用モータ３９が駆動し、その回転がボールネジを介して可動側支持部材３２１のＹ軸方向の移動に変換され、可動側サイドフレーム３２が基準側サイドフレーム３１へと近づく。そして、基板１０には幅方向一方から可動側クランプ部材３４が当てられ、反対側の基準側クランプ部材３３との間で基板１０が挟み込まれる。更に、基板１０によって移動が規制された可動側摺動部材３２２に対して、可動側支持部材３２１が移動することにより、コイルばね４１が押し縮められてそのバネ力が基板１０を保持するためのクランプ力として作用する。

【0028】

フォトセンサ４３からは、センサドッグ４４を検知した検出信号が制御装置９へと送信される。このとき基準側クランプ部材３３と可動側クランプ部材３４によって基板１０を保持するクランプ力は最小である。そして、サイドクランププログラム６４１によって算出されたクランプ設定値Ｓに従って可動側支持部材３２１の移動および位置決め制御が行われる。すなわち、より強いクランプ力で基板１０を保持する場合には、可動側支持部材３２１がクランプ設定値Ｓ（ｍｍ）に応じて基準側サイドフレーム３１へと近づく方向に移動し、更にコイルばね４１が押し縮められる。

【0029】

サイドクランプ装置６によって基板１０が保持されると、次に、昇降用モータ２９の駆動によってマスク支持プレート２１１の高さに基準側クランプ部材３３、可動側クランプ部材３４および基板１０が合わせられ、各々の上面が揃えられる。そして、不図示のカメラによって基板１０とマスク２０に付された各々のマークが撮像され、基板１０とマスク２０に関してＸ，Ｙ，θ方向の相対的位置の位置ズレ量が算出され、支持台１５に構成されている補正装置によって位置ズレ補正が行われる。

【0030】

その後、昇降用モータ１４の駆動により昇降台１２が上昇し、基板１０が基板移動高さにまで突き上げられ、マスク２０に対して基板１０が位置決めされる。そして、スキージ装置４によってマスク２０が基板１０に押し付けられ、ローリングされたクリームはんだがマスク２０の印刷パターン孔へと押し込まれる。その後、昇降用モータ２９の駆動により基板１０を所定速度で下降させる版離れが行われ、印刷パターンに従ってクリームはんだが基板１０に印刷される。

【0031】

よって、本実施形態では、操作表示装置５８のクランプ力設定画面から所定の値を入力することにより、厚さ寸法の違いなど基板１０の種類に従ったクランプ力を簡単に設定することができる。更に、サイドクランプ装置６は、個々の基板１０に応じて適切なクランプ力によって保持することが可能となっている。例えば、ある基板１０に寸法誤差があったとしても、可動側クランプ部材３４が当たる位置に関係なく最小のクランプ力を発生させ、その保持状態からランプ設定値Ｓに従った力が加えられるため、個々の基板１０の違いに関係なく一定のクランプ力で保持することができる。

【0032】

また、サイドクランプ装置６は、付勢部材であるコイルばね４１のばね力によって基板１０を保持することができる。そして、付勢部材をコイルばね４１としたことにより、そのばね定数と変位量に基づいてクランプ力を調整することができるため、従来例のように基板クランプ用モータ３９によるトルクコントロールをする必要がなくなる。更に、基板１０に対する最小のクランプ力は、フォトセンサ４３がセンサドッグ４４を検知する位置によって容易に変更することができる。

【0033】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、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、前記実施形態では一方を基準側サイドフレーム３１として固定構造とし、他方を移動可能な可動側サイドフレーム３２としているが、両方を可動側サイドフレーム３２として構成するようにしてもよい。
また、前記実施形態ではコイルばね４１を使用しているが、付勢部材として他のばね部材や、ばねのほかにゴム部材などを使用するようにしてもよい。
更に、前記実施形態では、スクリーン印刷機に組み込まれたサイドクランプ装置を説明したが、基板実装機などにもサイドクランプ装置は使用可能である。

【符号の説明】

【0034】

１…スクリーン印刷機 ６…サイドクランプ装置 １０…基板 ３１…基準側サイドフレーム ３２…可動側サイドフレーム ３３…基準側クランプ部材 ３４…可動側クランプ部材 ３５…低摺動プレート ３６…ボールナット ３７…ネジ軸 ３９…基板クランプ用モータ ４１…コイルばね ４２…ブラケット ４３…フォトセンサ ４４…センサドッグ ３２１…可動側支持部材 ３２２…可動側摺動部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】