JP2018075756A - スクリーン印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】部材同士の干渉判定を行うスクリーン印刷機を提供する。【解決手段】間隔調整が可能な一対のマスク受け部材によってマスク２０を幅方向から保持するマスク保持装置２と、マスクにクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、基板を搬送する搬送装置と、マスク２０に対して基板を上下方向に位置決めする昇降装置と、クリーニングヘッド２５を昇降部材により昇降させてクリーニングペーパをマスクの下面に押し当てた状態で拭き取り清掃するクリーニング装置と、各装置の駆動を制御する制御装置とを有し、クリーニング装置の昇降部材には、その出力状態を検出する検出手段が設けられ、検出手段の検出信号に基づき、制御装置によってクリーニングヘッド２５とマスク受け部材との干渉判定が行われるスクリーン印刷機。【選択図】図６

Description

本発明は、部材同士の干渉判定が可能なスクリーン印刷機に関する。

スクリーン印刷機では、マスクに形成された印刷パターン（パターン孔）を通して回路基板にクリームはんだが印刷される。その際、マスクに対して上面からスキージによってクリームはんだが塗り延ばされるため、そのクリームはんだがパターン孔を通してマスク下面に回り込んでしまい汚れとなる。そして、この汚れは印刷に際して回路基板に付着するなどして品質を低下させる原因になるため、スクリーン印刷機には汚れの除去を行うクリーニング装置が搭載されている。

ところで、基板には様々なサイズのものがあり、マスクに関しても基板に対応したサイズのものが用意されている。そのため、基板保持装置やマスク保持装置およびクリーニング装置などは、それぞれの対応部品がサイズに応じて組み替えられるようになっている。この点について、下記特許文献１には、マスク保持装置におけるマスクの交換に関する開示がある。具体的には、マスクサイズに応じて位置の変更が可能なマスクホルダについて、マスクサイズの変更をホルダ位置検出ユニットによって検出可能にした構成が記載されている。

特開２００６−００７６２５号公報

マスクのサイズ変更は基板のサイズ変更に伴って行われるが、基板のサイズ変更が行われた場合には、クリーニング装置のクリーニングヘッドのサイズ変更も行われる。各装置にはサイズに応じた交換部品の組み合わせがあり、それぞれのサイズが対応していない場合には、駆動時に部品同士の干渉が生じてしまうからである。この点、前記従来例では、マスクサイズに応じた印刷準備作業の実行指示が行われるようになっている。すなわち、作業者に確認を促すための注意メッセージが表示部に表示される。しかしながら、実際には段取り替えを行ったクリーニングヘッドが作業者のミスによって適切なサイズでない場合があり得る。また、その注意メッセージを見落としてしまいクリーニングヘッドの交換が行われないまま印刷作業が実行されることが起こり得る。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、部材同士の干渉判定を行うスクリーン印刷機を提供することを目的とする。

本発明に係るスクリーン印刷機は、間隔調整が可能な一対のマスク受け部材によってマスクを幅方向から保持するマスク保持装置と、前記マスクに対して上方からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、前記マスクに対して前記基板を上下方向に位置決めする昇降装置と、クリーニングヘッドを昇降部材により昇降させてクリーニングペーパを前記マスクの下面に押し当てた状態で拭き取り清掃するクリーニング装置と、前記各装置の駆動を制御する制御装置とを有し、前記クリーニング装置の昇降部材には、その出力状態を検出する検出手段が設けられ、前記検出手段の検出信号に基づき、前記制御装置によって前記クリーニングヘッドとマスク受け部材との干渉判定が行われる。

前記開示の構成によれば、クリーニング装置を検査駆動させ、クリーニングヘッドをクリーニングペーパがマスクの下面に押し当てられる位置まで上昇させ場合に、検出手段からの検出信号によって、正しくクリーニングヘッドが上昇しているか否か、つまり他の部材とクリーニングヘッドが干渉しているか否かについての干渉判定が行われる。

スクリーン印刷機の一実施形態を示した斜視図である。 スクリーン印刷機の内部を簡易的に示した側面図である。 大きいサイズのマスクを保持した状態のマスクホルダを示した斜視図である。 小さいサイズのマスクを保持した状態のマスクホルダを示した斜視図である。 前面開閉カバーの裏側に配置されたクリーニング装置を示した斜視図である。 マスクホルダとクリーニング装置の一部を簡略化して示した図である。 第２参考例の実施状況を示した簡略図である。 第３参考例の実施状況を示した簡略図である。

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り、上面開閉カバーが開いた状態が示されている。また、図２は、スクリーン印刷機の内部を簡易的に示した側面図である。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回路基板生産ラインを構成するものである。

そうしたスクリーン印刷機１は、機内に設置されたマスクの下に基板が搬送され、マスク上面から印刷パターン（貫通孔）を通して下側の基板にクリームはんだが塗布される。そこで、スクリーン印刷機１の機内上部側には、機体幅方向に対になるように配置されたマスクホルダ２があり、マスク枠に固定されたマスクが保持されるようになっている。そして、マスクホルダ２の上にはスキージ装置３が設置され、機体前後方向に移動可能な状態で取り付けられている。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（基板の搬送方向）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。

マスクホルダ２の下には、基板を搬送するとともに所定の位置で基板を保持するための基板用テーブル５が設置されている。基板用テーブル５は、基板を機体幅方向に搬入及び搬出させる基板搬送装置と、基板を機体前後方向にクランプするためのクランプ装置、そして基板をクランプ位置やマスク下へと上下方向に位置決めする昇降装置などによって構成されている。

次に、図３及び図４は、そのマスクホルダ２を示した斜視図である。本実施形態では、複数サイズの基板に対応して、マスク２０にも複数サイズのものが用意されており、図３は大きいサイズのマスク２０Ｌを保持した状態が示され、図４には小さいサイズのマスク２０Ｓを保持した状態が示されている。

機体幅方向（Ｘ軸方向）に位置する一対のマスクホルダ２は、所定の間隔をおいて配置された一対の脚体１１に対して取り付けられ、対称的に構成されている。マスクホルダ２は、脚体１１上面の２か所にガイドブロック１２が固定され、それぞれ棒状のスライダ１３が摺動可能に組み付けられ、さらに２本のスライダ１３にマスク受け１５が固定されている。従って、スクリーン印刷機１のマスクホルダ２は、作業者によってマスク２０の大きさに応じて一対のマスク受け１５の間隔が調整できるようになっている。

マスク受け１５は、Ｌ字形の板状部材であり、マスク枠２０２が載る水平部分が向かい合うようにして配置されている。また、各々のマスク受け１５には２個ずつのマスククランプシリンダ（エアシリンダ）１６が取り付けられ、下方に伸張作動するピストンロッドの押え付けにより、マスク枠２０２がマスク受け１５に保持されるようになっている。なお、本実施形態のマスクホルダ２は、マスク受け１５を長尺な一つの部材として構成したものであるが、マスククランプシリンダ１６の下方箇所だけに配置する短尺なマスク受けであってもよい。

続いて、図５は、前面開閉カバーの裏側に配置されたクリーニング装置を示した斜視図である。スクリーン印刷機１は、図１に示すように全体が本体カバー４によって覆われ、上面開閉カバー４０１と前面開閉カバー４０２とが開閉可能になっている。クリーニング装置６は、その前面開閉カバー４０２の裏側が退避箇所になっている。このクリーニング装置６は、矢印で示すようにスクリーン印刷機１の前後方向に往復移動することにより、クリーニングペーパ２１によってマスクの汚れを下面側から拭き取るようにしたものである。印刷の繰返しによりマスクの下面が汚れ、あるいはパターン孔にはんだが残って品質を低下させてしまうからである。そのため、定期的にクリーニング装置６によりマスクの清掃が行われる。

クリーニング装置６は、使用前のクリーニングペーパ２１が第１ローラ２３から巻き出され、拭き取りを行って使用済みとなった部分が第２ローラ２４によって巻き取られるように構成されている。第１ローラ２３と第２ローラ２４とは平行に回転支持されており、両者にまたがって巻かれたクリーニングペーパ２１の下には、クリーニングヘッド２５が配置されている。クリーニングヘッド２５は、クリーニング用シリンダ２６（エアシリンダ）によって昇降可能なものであり、クリーニングペーパ２１をマスク下面に押し当てるためのものである。

よって、クリーニングヘッド２５の上昇により、第１ローラ２３と第２ローラ２４との間のクリーニングペーパ２１がマスクの下面に押し当てられ、その状態でクリーニング装置６が往復移動することにより、マスクの汚れが拭き取られるようになっている。そうしたクリーニングペーパ２１には、マスクに直接当たる拭き取り部分に対し、溶剤供給装置９よって溶剤が塗布される。溶剤供給装置９は、前面開閉カバー４０２に組み付けられており、クリーニングペーパ２１に対する溶剤の塗布は、前面開閉カバー４０２に接近したクリーニング装置６の退避箇所で行われる。

ところで、基板には様々なサイズがあるため、スクリーン印刷機１では、製造対象となる基板の大きさに合わせて、クランプ装置やマスクホルダ２などについて段取り替えが行われる。マスクホルダ２の段取り替えではサイズの異なるマスクの交換が行われる。例えば、大きいマスク２０Ｌから小さいマスク２０Ｓへの交換は、図３から図４に示すように、作業者によって一対のマスク受け１５について間隔を狭める調整が行われる。スライダ１３には目盛りが付けてあるため、ガイドブロック１２を基準にした位置合わせによりマスク２０Ｌからマスク２０Ｓの大きさに合わせたマスク受け１５の移動が行われる。

そして、マスク２０の交換が行われた場合には、クリーニング装置６のクリーニングヘッド２５についても交換が行われる。クリーニングヘッド２５を小さいサイズのものに交換すべきところ、サイズの大きいクリーニングヘッド２５のままでは、距離の縮まった一対のマスク受け１５に端部が当たってしまい、マスクの拭き取りができなくなってしまうからである。そこで、本実施形態では、作業者による交換のし忘れに対応すべく、クリーニングヘッド２５とマスク受け１５との干渉判定が行われる構成が採られている。

ここで図６は、マスクホルダ２とクリーニング装置６の一部を簡略化して示した図である。クリーニング装置６は、上方に突き出したクリーニング用シリンダ２６のピストンロッドに対してクリーニングヘッド２５が取り付けられている。クリーニング用シリンダ２６の昇降ストロークはクリーニングヘッド２５のサイズに関わらず常に一定である。マスクはサイズに関わらず常に同じ高さにクランプされているからである。そこで、本実施形態では、クリーニング用シリンダ２６にシリンダセンサ２７が取り付けられ、出力時のピストン位置が検出できるようになっている。具体的には、マスク２０の下面にクリーニングペーパ２１が押し当てられるときのクリーニング用シリンダ２６のストロークが検出できるように構成されている。

そのシリンダセンサ２７は、スクリーン印刷機１の制御装置に接続されている。そこで、段取り替えの後には、制御装置によりクリーニング装置６に対する検査駆動制御が行われる。その検査駆動によりクリーニング用シリンダ２６が伸長作動してクリーニングヘッド２５が上昇すれば、シリンダセンサ２７からの検知信号が制御装置に送信される。しかし、クリーニング用シリンダ２６を伸長作動させたにも関わらず、シリンダセンサ２７からの検知信号がなければ、本来のストロークが得られなかったことになる。つまり、図６において一点鎖線で示すように、シリンダヘッド２５のサイズが大きいため、その端部がマスク受け１５に当たってしまっている状態である。

そこで、シリンダセンサ２７からの検知信号がなければ、制御装置により本体カバー４から延びたシグナルタワー８が点滅表示され、或いはブザーや音声などにより作業者への報知が行われる。そこで、クリーニングヘッド２５の誤りに気が付いた作業者により取り替えが行われる。こうしたシリンダセンサ２７による干渉判定は、マスク受け１５のある位置でクリーニング用シリンダ２６が伸長作動して行われる。そのため、図３に示すような長尺なマスク受け１５の場合には、クリーニング装置６が図５に示す前面開閉カバー４０２裏の退避位置から最も近い端部下まで移動して行われる。一方で、短尺なマスク受けによって構成されている場合は、そのマスク受けはマスククランプシリンダ１６の下方にしかないため、クリーニング装置６はその位置まで移動して行われる。

続いて、クリーニングヘッド２５とマスク受けとの干渉判定について別の参考例を説明する。先ず、第１参考例について説明する。図５に示すように、スクリーン印刷機１には、クリーニング装置６に対して溶剤供給装置９が前面開閉カバー４０２の裏側に固定されている。溶剤供給装置９は、支持プレート３１にガイドレール３２が水平に固定され、そのガイドレール３２にはノズルを備えた走行台３３が移動可能な状態で取り付けられている。通常時の走行台３３は、最長のクリーニングヘッド２５に対応した幅広のクリーニングペーパ２１に溶剤を塗布することができるように、図示するようにガイドレール３２の最端部に位置している。そこで、本参考例では、その走行台３３に、最長サイズのクリーニングヘッド２５の端部を検出するヘッド用センサ３５が取り付けられている。

一方、マスクホルダ２は、図３および図４に示すように、脚体１１に対してＸ軸方向に平行なアーム４１が固定され、そこに認識マークが下端面に付された確認用ロッド４２が垂直に取り付けられている。確認用ロッド４２の下端面の認識マークはカメラ４５（図２参照）によって撮像され、画像処理されるものである。ただ、カメラ４５の撮像データから確認用ロッド４２の有無が認識できればよいため、認識マークは必ずしも必要ではない。そして、マスク受け１５には遮蔽板４３がＸ軸方向に平行な状態で固定されている。この遮蔽板４３は、サイズの小さいマスク２０Ｓに対応してマスク受け１５が移動した場合に、確認用ロッド４２をカメラ４５から隠すようにしたものである。

そこで、図３から図４に示すように、大きいマスク２０Ｌから小さいマスク２０Ｓへとサイズ変更が行われた場合には、一対のマスク受け１５について間隔を狭める調整が行われる。このとき、定位置にある確認用ロッド４２に対する撮像位置へカメラ４５が移動し、そこで撮像されたカメラ４５の撮像データが制御装置へと送られて画像処理が行われる。そして、確認用ロッド４２の認識マークが撮像されているか否かによってマスク受け１５の位置が特定される。

従って、マスク２０Ｓへの交換が行われた場合には、一対のマスク受け１５の距離が狭められ、カメラ４５では認識マークが撮像されないため、マスク受け１５の位置が内側に移動したことが確認される。そこで、例えばヘッド用センサ３５によって最長のクリーニングヘッド２５の装着が検出された場合、そのままクリーニング装置６を駆動させると、間隔の狭い一対のマスク受け１５に大きいサイズのクリーニングヘッド２５の端部が当たってしまう。そこで、制御装置によりシグナルタワー８が点滅表示され、或いはブザーや音声などにより作業者への報知が行われる。

次に、第２参考例について説明する。図７は、第２参考例の実施状況を示した簡略図である。基板やマスク２０にはそれぞれ基板マークやマスクマークが付されている。これらはカメラ４５によって撮像され、その撮像データに基づいて基板やマスク２０の取り付け状態などの判定が行われる。そのため、取り付け状態の判定を行う際、図示するように、マスク２０に対してマスククランプシリンダ１６によるクランプを解除させた状態で、クリーニング用シリンダ２６を伸長作動させてクリーニングヘッド２５を上昇させる。

マスク２０は、上からの押え付けがないためクリーニングヘッド２５によって持ち上げられ、マスク受け１５から浮いた状態になる。そして、マスク２０が持ち上げられた状態では、カメラの焦点がずれてしまいマスクマークが適切に撮像できないため、制御装置ではマスク２０の取り付け状態に対してエラー判定が行われる。しかし、この状態はクリーニングヘッド２５に関してみれば、マスク受け１５と干渉しない適正サイズのものであるということである。

一方で、一対のマスク受け１５の間隔が狭くなっているにも関わらず、最長のクリーニングヘッド２５が装着されているような場合は、図６において一点鎖線で示すように、上昇したクリーニングヘッド２５はマスク受け１５に当たってしまう。そのため、マスク２０はマスク受け１５に搭載されたままであり、カメラ４５によってマスクマークが適切に撮像される。しかし、これはクリーニングヘッド２５に関してみれば、マスク受け１５と干渉している状態であるため、制御装置ではエラー判定が行われ、シグナルタワー８が点滅表示され、或いはブザーや音声などにより作業者への報知が行われる。

次に、第３参考例について説明する。図８は、第３参考例の実施状況を示した簡略図であり、機体幅方向から見た図である。スクリーン印刷機１のスキージ装置３は、スキージヘッド５１がシリンダ５２によって昇降可能な状態で取り付けられている。そして、そのスキージ装置３にはロードセルなどのセンサが搭載されている。そこで、スキージヘッド５１をマスク２０の上面に接触させる一方、クリーニング用シリンダ２６を伸長作動させ、同じ位置で上昇させたクリーニングヘッド２５をマスク２０の下面に当てる。

このときマスク２０において僅かでも上方に変形が生じると、ロードセルから荷重検知信号が制御装置へと送信される。この検知信号はクリーニングヘッド２５がマスク受け１５と干渉しない適正サイズのものであることを示すものである。一方、一対のマスク受け１５の間隔が狭くなっているにも関わらず、最長のクリーニングヘッド２５の装着が検出された場合には、図６において一点鎖線で示すように、クリーニングヘッド２５がマスク受け１５に当たってしまい、マスク２０に接触することはない。このとき、ロードセルから荷重検知信号が制御装置へと送信されることはないため、制御装置では干渉と判定されてシグナルタワー８が点滅表示され、或いはブザーや音声などにより作業者への報知が行われる。

そのほかの参考例としては、クリーニング装置６にクリーニングペーパの巻取りを検出するペーパ送りセンサが設けられている。そこで、クリーニング装置６をクリーニングペーパがマスク受け１５の端部に引っ掛かる位置まで移動させてクリーニングヘッド２５を上昇させる。そこでクリーニングペーパがマスク受け１５の端部に引っ掛かった場合、つまりクリーニングヘッド２５が長い場合には、クリーニングペーパ２１が送られることがない。従って、ペーパ送りセンサからの信号により制御装置ではマスクの取り付けエラーと判定され、シグナルタワー８が点滅表示され、或いはブザーや音声などにより作業者への報知が行われる。

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、クリーニング装置６の昇降部材であるクリーニング用シリンダ２６に取り付けたシリンダセンサ２７により出力状態を検出するようにしたがクリーニングヘッド２５の位置を直接検出することで昇降部材の出力状態を検出するようにしたものであってもよい。

１…スクリーン印刷機 ２…マスクホルダ ３…スキージ装置 ５…基板用テーブル ６…クリーニング装置 １５…マスク受け １６…マスククランプシリンダ ２０…マスク ２５…クリーニングヘッド ２６…クリーニング用シリンダ ２７…シリンダセンサ

Claims (3)

1. 間隔調整が可能な一対のマスク受け部材によってマスクを幅方向から保持するマスク保持装置と、
   前記マスクに対して上方からクリームはんだを塗り延ばすスキージ装置と、
   前記マスクの下に基板を搬送する搬送装置と、
   前記マスクに対して前記基板を上下方向に位置決めする昇降装置と、
   クリーニングヘッドを昇降部材により昇降させてクリーニングペーパを前記マスクの下面に押し当てた状態で拭き取り清掃するクリーニング装置と、
   前記各装置の駆動を制御する制御装置とを有し、
   前記クリーニング装置の昇降部材には、その出力状態を検出する検出手段が設けられ、前記検出手段の検出信号に基づき、前記制御装置によって前記クリーニングヘッドとマスク受け部材との干渉判定が行われるスクリーン印刷機。
2. 前記昇降部材は、エアシリンダであり、前記検出手段は、前記マスクの下面に前記クリーニングペーパを押し当てる前記クリーニングヘッドの高さに対応した出力状態を検出するシリンダセンサである請求項１に記載のスクリーン印刷機。
3. 前記マスク保持装置は、マスク受け部材に載せられた前記マスクのマスク枠を上から押圧するマスククランプシリンダを有し、
   前記クリーニング装置は、拭き取り方向に前記クリーニングヘッドを移動させる走行機構を有し、
   前記制御装置は、前記クリーニングヘッドを前記マスククランプシリンダに対応する位置で上昇させ、前記検出手段による前記クリーニングヘッドとマスク受け部材との干渉判定を行う請求項１又は請求項２に記載のスクリーン印刷機。
   
   
   

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