CN107718878B - 用于丝网印刷机和模板印刷机的测量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于丝网印刷机和模板印刷机的测量一种装置和一种方法，其能实现快速、简单且可靠地测定偏差和最终印刷机的机器性能值，用以相对于印模准确地定向布线支座。与此并行地，应能实现检测在所印刷的面上的力‑时间‑变化曲线的和可选地共同的分析处理。借助于设置在印刷平面下方的测量装置用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，基于：所述测量装置借助于摄像单元在印刷周期的过程中和/或在印刷周期结束时与在贴靠在测量板上的印模上的对应的参考标志有关地检测在设置在印刷对象的位置中的测量板上的至少两个标志并且在标志和对应的参考标志之间分别测定沿X方向和Y方向的偏差。

Description

用于丝网印刷机和模板印刷机的测量装置和方法

技术领域

本发明涉及用于丝网印刷机和模板印刷机的一种测量方法和一种所属的测量装置。本发明特别是用于使用在丝网印刷机和模板印刷机中设置用于保证质量。

为了自动化地制造经布线支座

利用印刷介质、例如焊膏印刷布线支座、例如印刷电路板是有重要意义的。在此重要的是，印刷介质精确地施加在布线支座上的正确部位上。借助于印模、如印刷丝网或印刷模板和在其上运动的刮板进行印刷，该刮板将印刷介质挤压穿过设置在印模中的开口并且因此施加在布线支座上。

本发明规定：设置在印模和机台之间的测量装置设置有至少一个摄像单元，用以检测布线支座或取代布线支座设置的测量板相对于印模的位置。

背景技术

在利用丝网印刷机或模板印刷机印刷时，印刷介质、优选焊膏涂覆在用作印刷对象的布线支座、例如印刷电路板上。为此，薄的金属模板或丝网作为印模定位在布线支座上。在印模上设有具有确定的流变性能的印刷介质。借助于通过印模而运动的刮板，将压力施加到印刷介质上。这对于印刷介质能实现流动穿过印模的孔隙/开口并且润湿布线支座上的相应的面。

在印刷时重要的是，印刷介质在所有为此规定的部位上的准确的量以高位置准确性施加。印刷时的错误导致后果和不能用的布线支座或者说产品。为了测量印刷准确性，通常印刷多个布线支座并且分别检测所施加的印刷介质在测量机中的位置。通过对测量机的结果进行统计学分析处理可以测定机器性能值。同样能够测定校正值或修正值，这些校正值或修正值可以供机器控制装置使用并且因此能用于修正印刷过程。

此外，已知CeTaQ公司的一种力测量装置。利用该装置可以在印刷工艺期间测定作用到印模上的刮板力。因此，可以通过多次印刷记录和分析力-时间-变化曲线。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种测量方法和一种测量装置，该测量方法和该测量装置能实现快速、简单且可靠地测定偏差和最终印刷机的机器性能值，用以相对于印模准确地定向布线支座。与此并行地，应能检测在所印刷的面上的力-时间-变化曲线和可选地共同地分析处理。

为此，本发明提出一种用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，该测量方法借助于设置在印刷平面下方的测量装置实施，其中，所述测量装置借助于摄像单元与在贴靠在设置在印刷对象的位置中的对象上的印模上的参考标志有关地检测在对象上的至少两个标志并且在所述标志和所述参考标志之间分别测定沿X方向和Y方向的偏差，其特征在于，设置在印刷对象的位置中的所述对象是测量板并且使借助于所述摄像单元检测的在所述测量板上的至少两个标志与在所述印模上的参考标志相对应并且在印刷周期的过程中和/或在印刷周期结束时检测所述至少两个标志和所述参考标志并且分别测定沿X方向和Y方向的偏差并且在印刷周期期间测定刮板力。

本发明涉及一种用于借助于测量装置确定丝网印刷机和模板印刷机、特别是印刷电路板印刷机的准确性的测量方法。为此，测量装置安装印刷平面下方、优选安装在印模和机台之间。

本发明的解决方案在于，所述测量装置在一个印刷周期的过程中和/或在一个印刷周期结束时检测在设置在印刷对象的位置中的、优选设置在布线支座容纳部中的测量板上的至少两个标志以及在贴靠在测量板上的印模上的与所述标志对应的参考标志。在所述标志和所述对应的参考标志之间分别测定偏差。

通过在印刷周期期间检测标志以及对应的参考标志可以在印刷之前、期间和之后确定布线支座相对于印模的之后的位置。因此，可检测在印刷期间的位置改变。迄今为止，在传统测量方法中，借助于测量机仅可以确定印刷的最终位置。因此，利用已发现的测量方法能在较短时间内实现详细的错误分析。

光学的测量装置、例如优选摄像系统在印刷的过程期间在不同部位上检测取代布线支座设置的测量板的标志和在印模上的相配的对应的参考标志。所述印刷与实际印刷的区别仅在于，省去印刷介质的使用。因此，印刷过程包括在印刷时重要的所有流程。这特别是提升布线支座或降低印模和在印模上沿不同方向的水平的刮板运动以及印模与布线支座松脱。通过摄像系统的远心的光学器件也可以检测和分析处理布线支座的运动过程。测定在标志和对应的参考标志之间的偏差。所述偏差供进一步处理使用，以便最终测定机器性能值和/或用于印刷机的校正值或修正值。

通过在也在生产期间存在的条件下进行测量，可以测定偏差，如其也在印刷布线支座时出现。因此，可以借助于所测定的偏差最终在生产条件下测定机器性能值或修正值。在这里，可以检测对印刷结果有影响的所有可能的错误来源。

通过所提供的方法可以省去对印刷电路板或测量板进行耗费地多次印刷和在测量机中测量所述测量板的印刷结果。

根据所述方法的一个有利的扩展方案，在印刷周期期间，测定竖直作用到所述测量板上的刮板力。所检测的刮板力施加到印模上并且因此施加到测量板上并且由此也施加到测量装置上。同样可以通过适当的测量模块测定印刷速度、亦即刮板运动的速度。通过时间上与印刷周期相配地检测偏差和刮板力以及印刷速度可以测定它们对印刷结果的影响。通过改变刮板力和印刷速度最终可以测定具有符合质量要求的印刷结果的刮板力或印刷速度范围。

按照所述测量方法的一个有利的扩展方案，多次重复用于测定偏差和可选地刮板力和/或印刷速度的工艺步骤，将所测定的偏差在其大小和方向方面进行分析处理并且测定用于相应的丝网印刷机或模板印刷机的相应的机器性能值(Cm和Cmk)、沿X方向、Y方向的和/或在扭转角度方面的校正值和/或相应的修正值。所测定的值能用于印刷工艺的质量评定。所测定的值同样可以用于改进机器方向。因此，所测定的值例如可以传递给印刷机的机器控制装置。通过重复包括印刷工艺步骤的测量，分别测定一定数量的偏差，可以对这些偏差进行统计学分析处理。所述方法在印刷条件下实施。因此，接近生产地测量偏差并且因此相应地测定对于印刷布线支座重要的修正值。

根据所述方法的一个扩展方案，也根据实际的印刷条件改变所述条件。例如改变刮板方向。同样，刮板力和/或印刷速度可以有目的地改变。可选地，根据改变的印刷条件检测所测定的偏差。偏差的分析处理包括测定平均值和标准偏差，可选地根据不同的印刷条件测定。在标准偏差过大时，例如可以推断出印刷机的错误。

偏差的分析处理能实现对由印刷机引起的系统错误的检测。由偏差确定相应的机器性能值、沿X方向和Y方向的以及在扭转角度方面的校正值或修正值。数据的分析处理例如由受过训练的专业人员进行。同样可以借助于软件或者说由软件辅助支持地进行数据的分析处理。

根据本发明的一个有利的扩展方案，将所测定的修正值传递给机器控制装置。修正值能实现：通过机器控制装置修正布线支座或者说印模的初始位置并且因此消除错误。因此，修正值对所有要制造的产品起作用。

以这种方式，能够简化对设备的校正并且降低为此必需的用于设立印刷机的时间耗费。结果是可再现的。特别是构造为玻璃测量板的布线支座复制品的使用能实现快速地测定修正值和因此准确且可再现的印刷结果。

此外，本发明任务通过提供一种用于丝网印刷机或模板印刷机的测量装置得以解决，该测量装置用于根据本发明的方法，其特征在于，所述测量装置设置在印刷平面下方并且包括至少一个用于检测测量板的和印刷机的贴靠在测量板上的印模的位置的摄像单元，其中，为了检测测量板的位置，所述测量板设有标志并且所述印模设有分别与所述标志对应的参考标志，其中，所述测量装置构造为板形的布线支座容纳部、同时构造用于支撑所述测量装置的布线支座容纳部，并且所述测量装置整合到力测量板中，其中，所述测量板支承在所述力测量板上并且在所述力测量板中设置有用于测定刮板力的力传感器。

本发明涉及一种用于丝网印刷机或模板印刷机的测量装置，该测量装置特别是设置用于利用印刷介质，例如焊膏印刷布线支座、例如印刷电路板。所述测量装置设置在印刷平面下方、例如设置在机台上。本发明的构思在于，所述测量装置包括至少一个摄像系统。所述摄像系统设置用于通过在测量板上的标志检测取代布线支座设置的测量板相对于贴靠到测量板上的印刷模板的位置，所述印刷模板设有与所述标志对应的参考标志。相应地，所述测量装置设置在布线支座的位置的下方，例如作为布线支座容纳部，该布线支座容纳部同时用作布线支座支撑部。所述测量装置包括至少一个用于检测测量板和印刷模板相对于彼此的位置摄像单元。为了位置检测，所述测量板设有标志并且所述印刷模板设有分别与所述标志对应的参考标志。

测量板的标志的位置和印刷模板的与此对应的参考标志的位置能实现测量板和印刷模板相对于彼此的位置确定。因此，可以确定能用于所述方法的偏差，这些偏差最终能实现对用于模板印刷机的机器性能值、校正值和/或修正值的测定。

按照所述测量装置的一个有利的扩展方案，所述测量板由透明材料制成。所述测量板优选构造为玻璃测量板。此外规定，所述印模通过高精确的测量板金属模板代替。备选地，所述印刷模板可以通过由透明材料制成的相应的印刷模板代替，所述相应的印刷模板优选由玻璃制成。借助于透明材料，所述标志和参考标志优选可以圆环形地、但同样也十字线状地或通过孔施加或者说加工。透明材料能实现光透射并且因此简化光学地检测所述标志和从摄像单元的角度看处于后面的参考标志。

按照本发明的一个有利的扩展方案，所述摄像单元包括棱镜单元或镜。棱镜单元或镜能实现摄像单元的检测平面偏转90度。因此，摄像单元的结构高度可以明显降低并且相应地摄像系统例如可以整合到板形的测量装置中。

根据本发明的一个有利的构造方案，所述摄像单元通过由马达驱动的移动装置可水平移动地构造。通过摄像系统或者说可水平地移动的摄像系统可以依次通过一个摄像机检测多对标志和参考标志。以这种方式，可以扫描并且因此测量在之后印刷的不同区域中的多个标志对。因此，在附加的时间耗费不重要的情况下显著降低成本。同样也能够通过使用多个标志对可选地降低重复所述测量方法用于校正模板印刷机的次数。因此，同样可以可选地节省摄像系统。

即使印刷电路板很小，则也可以较简单地检测多个隔开小间距的标志对。

按照所述测量装置的一个构造方案，所述测量装置整合到板形的印刷电路板支撑部中、特别是整合到力测量板中，其中，所述测量板支承在所述力测量板上并且在所述力测量板中设置有用于测定刮板力的力传感器，该刮板力作用到印模上并且因此作用到测量板上并且最终作用到力测量板上的。整合到已知的力测量板中实现测量装置的紧凑的结构方式，此时并行地检测不同的重要的数据。测量数据可以利用测量装置检测并且通过一个共同的接口读取。所述力测量板也包括布线支座容纳部，该布线支座容纳部在这里也用作测量板容纳部。

同时，力测量板能实现在印刷过程期间检测作用到测量板上的刮板力。因此，可以检测在印刷区域上的刮板力并且以位移-时间-曲线图的形式示出。基于此，可以可选地测定修正值并且传递给机器控制装置。以这种方式，保证将印刷介质均匀地涂覆到布线支座的规定的区域上。

按照本发明的一个有利的扩展方案，在所述力测量板中设置有至少一个压力开关。

优选相对于彼此沿刮板的运动方向隔开间距的压力开关能实现：检测和在分析处理数据时考虑以及可选地修正刮板速度。

根据本发明的一个构造方案，测量装置将修正值供印刷机的机器控制装置使用并且因此实现自动地校正定向准确性、刮板力和刮板速度。

附图说明

本发明的其他细节、特征和优点由对实施例的以下说明参考附图得出。附图中：

图1示出包括经整合的摄像系统的测量装置的透视图，该测量装置作为力测量板，

图2示出包括经整合的摄像系统的测量装置的透视性内视图，

图3示出玻璃测量板，该玻璃测量板包括处于其后面的印刷模板，

图4示出力测量板的侧剖图，该力测量板包括光学的测量装置和处于其上的玻璃测量板以及处于该玻璃测量板后面的印刷模板，并且

图5示出测量方法的流程图。

具体实施方式

图1示出整合在力测量板14中的测量装置1的透光图，该测量装置包括两个摄像单元2，用以在丝网印刷机或模板印刷机(未示出)中使用。

原则上有利的是，测量装置1可整合在构造成板形的布线支座容纳部4b中。为了能够利用组件同时也确定刮板压力，光学的测量装置2整合在用作布线支座支撑部4b的力测量板14中。

在力测量板14中在盖板20和基板21之间装入用于测定刮板力的力传感器15(在图1中未示出)。光学的测量装置2包括两个设置在测量装置1中的摄像单元2。为此，在测量装置1的盖板20中设置有相应的开口22，所述开口能实现光学地检测处于该测量装置之上的玻璃测量板(在图1中未示出)的标志3a至3c(在图1中未示出)和在设置在玻璃测量板5的上方的印刷模板-测量板11(在图1中未示出)上的参考标志6a至6c(在图1中未示出)。取代玻璃测量板5也可以设置有印刷电路板4a(在图1中未示出)。测量装置1的盖板20中的开口22构造成缝隙状的，因为在这里规定摄像单元2进行移动，用于检测多对标志3a至3c和对应的参考标志6a至6c。此外，力传感器15整合到测量装置1中。这些力传感器15检测力增大并且因此可以作为压力开关同时测定刮板25的运动(印刷速度)的平均速度(在图1中未示出)。

图2示出由图1已知的测量装置1的透光性内视图。两个摄像单元2整合到测量装置1中。测量装置1包括基板21，在该基板上设置有摄像单元2。为了测量刮板力，分别在各角上放置力传感器15。在摄像机2的光学器件的前面设置有棱镜单元12，该棱镜单元能实现将相应的摄像机2的视域偏转90度。因此，水平定向的摄像机2能实现光学地检测在玻璃测量板5(未示出)上的设置在力测量板14上方的标志3a至3c(在图2中未示出)和在设置在其后面的印刷模板7(未示出)或者说印刷模板-测量板11(未示出)上的参考标志6a至6c(未示出)。在此，摄像单元2可移动地设置在基板21上。通过经由齿带23与摄像单元2耦联的驱动马达24，所述摄像单元可以水平地移动。因此，摄像机2可以在不同的测量部位上检测多对标志3a至3c和参考标志6a至6c。因此，可以节省摄像技术和/或可以通过多个标志对提高测量的准确性和安全性。可选地，因此也可以为布线支座4a的不同区域配设改变的修正值。

在图3中示出玻璃测量板5，该玻璃测量板具有处于其后面的印模7(不可见)。在透视的玻璃测量板5上环形地喷涂标志3a至3c。在处于其后面的印模7上施加通过玻璃测量板5透光的参考标志6a至6c。在这里，参考标志6a至6c作为孔加工到印刷模板中。在这里，由摄像机2(未示出)检测具有标志3b和与此对应的参考标志6b的摄像图像26。通过分析处理摄像图像26可以检测和分析处理标志3b与参考标志沿竖直方向8y和水平方向8x的偏差8x、8y。在这里，偏差8x、8y作为标志3b和参考标志6b的中线的偏差8x、8y的量度给出。通过多个摄像机2或者移动一个摄像机2可以检测和随后分析处理所有对标志3a至3c和对应的参考标志6a至6c。

图4示出测量装置1的侧剖图，该测量装置包括摄像系统2和处于其上的玻璃测量板5以及处于该玻璃测量板后面的构造为印刷模板7的印模7，所述玻璃测量板设有所喷涂的标志3，所述印模具有与标志3对应的参考标志6。摄像机2检测标志3和与此对应的参考标志6的摄像图像。参考标志6作为印刷模板7中的孔3实现，光穿过该孔落下。印刷模板7也可以通过优选透明的具有所喷涂的参考标志6的印刷模板-测量板11代替。也用作布线支座支撑部4b和力测量板14的测量装置1的任务在于，容纳与基板22连接的摄像机2。为了使摄像机2的视域偏转90度，在摄像机2的前面设置有棱镜单元12。因此，水平定向的摄像机2可以检测在玻璃测量板5上的标志3和在印刷模板7或者说印刷模板-测量板11上的处于该玻璃测量板后面的参考标志6。为了检测摄像图像26，在测量装置1的盖板20中设置有透光的开口22。测量装置1最终用于测定印刷模板7或者说印刷模板-测量板11和玻璃测量板5沿X方向和Y方向相对于彼此的位置的偏差。在这里，偏差8作为标志3和参考标志6的中线的偏差8的量度给出。摄像机2在整个印刷过程中起作用，从而检测在刮板25的不同位置中的位置偏差8。优选地，对于刮板25的两个运动方向检测位置偏差8。刮板25通过在印刷模板7上的摩擦对于两个运动方向产生可能不同的偏差8，因此可以考虑，其方法是，在印刷器件对要印刷的布线支座4a、例如印刷电路板4a进行位置修正。

在图5中示出测量方法的流程图。在开始时，通过提升测量板5或降低印刷模板7将测量板5和印刷模板7聚在一起I。随后，通过摄像系统与印刷周期并行地检测A标志3和参考标志6。附加地，可以借助于测量装置确定C刮板力和/或印刷速度。分析处理单元实行确定B标志对沿X方向和Y方向的偏差。紧接着，重复D印刷周期、特别是刮板运动，可选地此时改变刮板力和/或印刷速度。因此，与此并行地重复方法步骤A和B以及可选C。然后，刮板25沿相反方向运动。检测A标志对和确定B偏差同样这样长时间地重复D，直至足够用于统计学分析处理的偏差数据量可供使用。测量周期也可以包括将测量板5和印刷模板7分开和重新聚在一起I。紧接着，例如通过测定用于各个标志对沿X方向和Y方向的偏差的分布来分析处理E偏差。

由此，一方面可以推断出：数据分布是否在可靠的范围内运动。此外，分析处理能实现对机器性能值(Cm、Cmk)的测定F，用以评定印刷工艺的质量。

超过可靠的数据范围能够给出技术故障的提示。如果数据在可靠的范围内运动，则另一方面可以确定G修正值。修正值根据标志对沿X值、Y值的位置和可选地旋转角度进行换算。修正值可以作为补偿值传递H给印刷机的机器控制装置。通过在非常接近印刷条件的条件下测定偏差来确定修正值，这些修正值能够补偿印刷模板和印刷电路板的定向的偏差。为此，修正值可选地通过机器控制装置传输给印刷机的校准装置。

附图标记列表

A 与印刷周期(刮板运动)并行地检测标志和参考标志

B 确定标志对沿X方向和Y方向的偏差

C (与印刷周期并行地)测定刮板力和/或印刷速度

D 重复A、B和/或C，可选地此时改变刮板力和/或印刷速度

E 分析处理

F 测定机器性能值(Cm、Cmk)

G 测定沿X方向和Y方向的校正值和/或修正值

H 将修正值传递给机器控制装置

I 将测量板和印刷模板聚在一起

1 测量装置

2 摄像单元、摄像机、光学的测量装置

3a至3c 标志、孔

4a 印刷对象、布线支座、印刷电路板

4b 印刷对象容纳部、布线支座容纳部、布线支座支撑部

5 测量板、玻璃测量板

6a至6c 参考标志

7 印模、印刷模板

8、8x、8y 偏差、位置偏差

10 修正值

11 测量板金属模板、印刷模板-测量板、玻璃板模板

12 棱镜

13 移动方向

14 力测量板

15 力传感器

20 盖板

21 基板

22 开口

23 齿带

24 驱动马达

25 刮板

26 摄像图像

Claims (14)

1.用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，该测量方法借助于设置在印刷平面下方的测量装置(1)实施，其中，所述测量装置(1)借助于摄像单元(2)对设置在印刷对象的位置中的对象上的至少两个标志(3a至3c)与贴靠在所述对象上的印模(7)上的参考标志(6a至6c)有关地进行检测(A)，所述标志(3a至3c)分别与所述参考标志(6a至6c)相对应，并且所述测量装置(1)在所述标志(3a至3c)和所述参考标志(6a至6c)之间分别测定(B)沿X方向和Y方向的偏差(8x、8y)，其特征在于，设置在印刷对象的位置中的所述对象是测量板(5)并且使借助于所述摄像单元(2)检测的在所述测量板(5)上的至少两个标志(3a至3c)与在所述印模(7)上的参考标志(6a至6c)相对应，并且在印刷周期的过程中和/或在印刷周期结束时检测(A)所述至少两个标志(3a至3c)和所述参考标志(6a至6c)并且分别测定(B)沿X方向和Y方向的偏差(8x、8y)。

2.按照权利要求1所述的用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，其特征在于，在印刷周期期间测定(C)刮板力和/或印刷速度。

3.按照权利要求1或2所述的用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，其特征在于，多次重复(D)用于测定偏差(8)和/或用于测定刮板力和/或印刷速度的工艺步骤，将所测定的偏差(8x、8y)在其大小和方向方面进行分析处理(E)，并且测定(F)用于模板印刷机的相应的机器性能值、测定(G)沿X方向和Y方向的和/或在扭转角度方面的校正值或修正值(10)。

4.按照权利要求3所述的用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，其特征在于，重复(D)用于测定偏差(8x、8y)的工艺步骤，有目的地改变刮板(25)的运动方向和/或刮板力和/或印刷速度。

5.按照权利要求3所述的用于丝网印刷机和模板印刷机的测量方法，其特征在于，将所测定的修正值(10)传递(H)给机器控制装置。

6.用于丝网印刷机和模板印刷机的测量装置，该测量装置用于实施按照权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量装置(1)设置在印刷平面下方并且包括至少一个用于检测测量板(5)的和印刷机的贴靠在测量板(5)上的印模(7)的位置的摄像系统，为了检测测量板(5)的位置，所述测量板设有标志(3a至3c)并且所述印模(7)设有分别与所述标志(3a至3c)相对应的参考标志(6a至6c)，所述测量装置(1)构造为板形的布线支座容纳部(4b)、同时构造用于支撑所述测量装置的布线支座容纳部，并且所述测量装置整合到力测量板(14)中，所述测量板(5)支承在所述力测量板(14)上并且在所述力测量板(14)中设置有用于测定刮板力的力传感器(15)。

7.按照权利要求6所述的测量装置，其特征在于，所述测量板(5)由透明材料制成；和/或所述印模(7)通过高精确的测量板金属模板(11)或由透明材料制成的模板(11)代替。

8.按照权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述测量板(5)构造为玻璃测量板。

9.按照权利要求7或8所述的测量装置，其特征在于，所述模板(11)由玻璃制成。

10.按照权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，相应的摄像系统包括棱镜单元(12)。

11.按照权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，相应的摄像系统包括镜。

12.按照权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，相应的摄像系统通过由马达驱动的移动装置(13)可水平移动地构造。

13.按照权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，在所述测量装置(1)中设置有至少一个压力开关/压力传感器。

14.按照权利要求6或7所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置(1)与印刷机的机器控制装置耦联。

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