JP3660386B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は塗布剤の塗布装置に係り、特に、例えばプリント基板等に接着剤等を自動塗布する塗布装置における塗布剤の塗布量の補正技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７に、プリント基板１に対してＩＣチップ等の電子部品２を実装して所定機能を有するプリント配線板を自動生産するプロセスを示す。
【０００３】
図７において、印刷・半田ペースト装置１００において、プリント基板１には配線パターン印刷が形成され、ハンダペーストがスクリーン印刷される。次に、接着剤塗布装置２００において、プリント基板１に次の工程でマウントされるべき電子部品２の配置位置に対応する箇所に接着剤３が塗布される。次に、マウント装置３００において、プリント基板１の接着剤塗布位置にＩＣチップ、コンデンサ、抵抗等の電子部品２がマウントされる。その後、半田付け装置４００において加熱処理され、プリント基板１上に電子部品２がはんだ付けされることになる。
【０００４】
上述したプリント基板の生産工程の接着剤塗布工程において、接着剤の塗布にはシリンジ４が用いられる。シリンジ４は筒体状を有し、内部に接着剤３が充填されている。接着剤の塗布に際しては、シリンジ４の上端から一定圧力の空気を圧入し、その圧力によりシリンジ４の下端に取付けられた吐出ノズル５から接着剤を吐出し、プリント基板１上の所望位置への塗布を行う。この接着剤３の塗布量（または塗布された塗布剤の直径）は、空気の圧力の大きさと圧入時間で決まる。塗布位置の調整はＸＹテーブル６のＸ方向およびＹ方向の移動調整により行われる。
【０００５】
ところで、プリント基板上に塗布された接着剤の塗布径（塗布量）は、シリンジ４内の接着剤８の量の減少に伴って、減少するという特性を有する。これは、シリンジ４内の空気量の増大に伴って内部空気が弾性体として作用し、圧入空気の圧力が本来の値よりも低下することに起因する。そのため、何回かの塗布（ショット）ごとに塗布径を計測し、与えられた目標値に適合するよう補正する必要がある。
【０００６】
塗布径の補正に際しては、正確な計測を行うために、試し打ちに先立って、まず吐出ノズル５の先端に付着する不要な接着剤を除去することが行われる。この除去作業を捨て打ちといい、ＸＹテーブル６の近傍に設けられた捨打ち板７に塗布動作をして行われる。
【０００７】
捨て打ちが終了すると、補正データ生成のための試し打ちが行われる。試し打ちは、捨打ち板７（あるいは、プリント基板上の端部）に対して本塗布動作と同じ条件で数回（例えば、３回）行われる。この試し打ちは、これから塗布しようとする接着剤８の直径（以下塗布径という）を本塗布前に事前に確認するための動作であるから、本来はプリント基板の生産時間に含まれない動作である。試し打ちに際しては、塗布された接着剤３の塗布径を光学的に認識して計測される。
【０００８】
計測の結果、接着剤の塗布径が許容範囲に入っていれば、そのまま塗布生産運転に戻り、同じ塗布条件でプリント基板１に対して塗布作業を行う。しかし、接着剤の塗布径が許容範囲に入っていなければ、塗布径の補正データを算出し、前記塗布条件にその塗布径の補正データを加味して生産運転を行う。
【０００９】
なお、この種の塗布装置としては、特開平６−１６９１５９号公報に開示されたものが知られている。この公知の塗布装置では、塗布径の補正をした後にその補正した塗布径が所定の塗布径になっているかを再確認してから、実際の塗布工程に移るようにしている。また、公知の塗布装置では、塗布径の補正をするための補正時間（塗布径）を算出する補正式（算出式）が開示されている。この補正式は、塗布時間ｔに対する塗布径Ｘを求める式であり、図７に示すように塗布時間ｔの２次式あるいは３次式で表される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の塗布装置では、この補正式の係数（Ａ，Ｂ，ＣあるいはＤ）は、吐出ノズルの種類（開口径、シリンジ先端のストッパとの突出高さのギャップ等の形状情報）毎にＲＯＭ等の記憶手段に設定されていた。しかし、補正式の係数は、吐出ノズルの種類以外にも使用する接着剤の種類（粘性）によっても値が異なってくる。そこで従来では接着剤の種類に変更があった場合、係数データが格納されているＲＯＭを新たに使用する接着剤の種類に合った係数が記憶されているＲＯＭに交換しなければならず、使用する接着剤の種類が変わる度にＲＯＭの交換を余儀なくされるという不都合があった。
【００１１】
本発明の目的は、吐出ノズルの種類および接着剤の種類の双方に応じて塗布径の補正のための係数を簡単に設定変更し得る塗布装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、塗布データに従って容器内に充填された塗布剤を当該容器内に圧力流体を供給することにより前記容器に取付けられた吐出ノズルから吐出させて対象物に塗布する塗布装置において、予め定められた塗布剤の直径に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布径補正データを生成する塗布径補正演算手段と、前記吐出ノズルの種類と塗布剤の種類との組み合わせに応じた補正係数データを格納する記憶手段と、使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類とに関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して前記塗布径補正演算手段の前記補正式に与える制御手段とをとを備えて構成される。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、塗布データに従って容器内に充填された塗布剤を当該容器内に一定の圧力流体を所定時間供給することにより前記容器に取付けられた吐出ノズルから所定量の塗布剤を吐出させ、対象物に所定直径の塗布剤を塗布する塗布装置において、予め定められた塗布剤の直径に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布時間補正データを生成する塗布時間補正演算手段と、前記吐出ノズルの種類と塗布剤の種類との組み合わせに応じた補正係数データを格納する記憶手段と、使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類とに関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して前記塗布時間補正演算手段の前記補正式に与える制御手段とを備えて構成される。
【００１４】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、記憶手段には、前記吐出ノズルの種類と塗布剤の種類に応じた補正係数データが格納されている。制御手段は、使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類に関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して塗布径補正演算手段の前記補正式に与える。塗布径補正演算手段は、予め定められた塗布剤の直径に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布径補正データを生成する。この補正データは実塗布動作の制御に反映される。その結果、接着剤の種類の変更が生じても、使用する吐出ノズルと接着剤の組み合わせに応じた適正な補正係数を設定することができ、接着剤の塗布品質を常に適性かつ高品質に維持することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、記憶手段には、吐出ノズルの種類と塗布剤の種類に応じた補正係数データが格納されている。制御手段は、使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類に関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して前記塗布時間補正演算手段の前記補正式に与える。塗布時間補正演算手段は、予め定められた塗布剤の直径に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布時間補正データを生成する。この補正データは実塗布動作の制御に反映される。
【００１６】
その結果、接着剤の種類の変更が生じても、使用する吐出ノズルと接着剤の組み合わせに応じた適正な補正係数を設定することができ、従って適正な塗布時間の補正が可能となり、接着剤の塗布品質を常に適性かつ高品質に維持することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
(I) 塗布装置および制御系の構成
図１に、本発明に係る塗布装置および制御系の実施例を示す。
【００１８】
図１において、塗布対象物であるプリント基板１は、ＸＹテーブル６に搭載される。ＸＹテーブル６は、モータＭ１によりＸ方向に移動し、モータＭ２によりＹ方向に移動する。ＸＹテーブル６の近傍には、接着剤３の捨打ち板７が配置されている。
【００１９】
ＸＹテーブル６の上方には、計４本のシリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。これらのシリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃの各吐出ノズル５，５ａ，５ｂ，５ｃの口径と本数はそれぞれ異なり、例えばシリンジ４ａの吐出ノズル５ａは２本設けられている。各シリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃ内には接着剤３が充填されている。シリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃの上端部は、空気供給用のポンプＰに接続されており、シリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃ内に圧力空気が導入され、導入された空気圧により接着剤３が各吐出ノズル５，５ａ，５ｂ，５ｃから吐出されるようになっている。シリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃは、矢印Ｚで示すように昇降したり矢印θで示すように回転可能になっている。これらのＸＹテーブル６の動作、空気供給用のポンプＰの動作、シリンジ４，４ａ，４ｂ，４ｃの動作等は制御装置３０によって統括的に制御される。または、ポンプＰから各シリンジへの通路に切替弁を設け、この切替弁を制御するようにしてもよい。
【００２０】
制御装置３０は、演算制御部３２と減算器３４を有している。減算器３４は目標値設定部３６と塗布径の検出用の撮像装置としてのＣＣＤカメラ３８に接続されており、減算器３４は目標値設定部３６で設定された塗布径の目標値ＸＯからＣＣＤカメラ３８および塗布径検出部３７で検出された塗布径の検出値ＸＡを減算し、その差分ＸＳを演算部３２に与えるようになっている。演算制御部３２は、このその差分ＸＳに基づいて、駆動部４０に信号を与えて空気ポンプＰを駆動し、シリンジ４に供給する圧力空気の供給時間（塗布時間）の調整を行う。
【００２１】
または、検出値ＸＡより後述する理論式より算出される塗布時間ＴＡおよび目標値Ｘ０を、該理論式より算出される塗布時間Ｔ０を用いて、補正すべき塗布時間を算出するようにしてもよい。
【００２２】
ＣＣＤカメラ３８は、プリント基板１に試し打ちされた接着剤３の画像を取り込んで接着剤３の塗布径を検出したり、捨打ち板７上の接着剤３の画像を取り込んで接着剤３の塗布径を検出するためのものである。この接着剤３の試し打ちは、プリント基板１の所定枚数に一回あるいは規模の大きいプリント基板の場合は一枚のプリント基板に塗布した所定ショット数毎に行う。
【００２３】
演算制御部３２はＣＰＵ（中央処理装置）であり、演算制御部３２はメモリとしてのＲＡＭ１５と固定メモリとしてのＲＯＭ１６に接続されている。ＲＡＭ１５は塗布順序を示す塗布ステップ毎に設定された塗布動作に関するＮＣ（数値制御）データ等の各種データを記憶している。ＲＯＭ１６は塗布動作に関する各種プログラムを記憶している。
【００２４】
演算制御部３２は、インターフェース２２を介して図１のモータＭ１，Ｍ２、ＣＣＤカメラ３８、タッチパネルスイッチ２４、表示装置であるＣＲＴ２５、そして操作部１８に接続されている。操作部１８は、始動キー１９、作動キー２０、停止キー２１を有している。
(II)接着剤の塗布プロセス
次に、図３を参照して、接着剤３の塗布プロセスについて説明する。
【００２５】
図３に示すように、塗布プロセスは、大別して準備段階と実塗布段階に分けられ、準備段階はさらに塗布データ設定段階と塗布データの修正段階に細分化される。この塗布プロセスの制御は、制御装置３０のＲＯＭ１６に設定された制御プログラムにより実行される。
【００２６】
図３に示すように、実塗布動作に先立って、塗布径の補正式に用いられる補正係数の設定が行われる（ステップＳ１）。塗布径の補正式は次式で与えられる。
【００２７】
【数１】

ここに、Ｘ：塗布径、Ａ、Ｂ、Ｃ：補正係数、ｔ：塗布時間である。
上式からわかるように、塗布径Ｘは塗布時間ｔの２次関数で表される。この特性は、吐出ノズルの形状すなわちノズルの開口径、ノズルの速報に突設されたストッパピン（図示せず）との間隔（ギャップ）の違いと、接着剤の粘性に基づく。
【００２８】
補正係数Ａ、Ｂ、Ｃの変動パラメータは、吐出ノズルの種類（形状）と使用する接着剤の粘度であり、塗布径を常に一定の値に維持するためには、吐出ノズルの種類と使用する接着剤の粘度に応じて適正な補正係数Ａ、Ｂ、Ｃを適用する必要がある。この点に関し、従来では吐出ノズルの種類のみの補正係数が用意され、接着剤が変更される度にＲＯＭの交換が余儀なくされていたことは先に述べた通りである。
【００２９】
本発明においては、図６に示すように、吐出ノズルの種類と使用する接着剤の粘度に対応する適正な補正係数Ａ、Ｂ、Ｃは予め補正係数テーブルＴとして記憶手段であるＲＡＭ１５に記憶されている。
【００３０】
図６に示すように、補正テーブルＴの縦の欄には４本の吐出ノズル５，５ａ，５ｂ，５ｃを示し、横の欄には補正係数Ａ，Ｂ，Ｃごとの複数種類（本実施例では３種類）の接着剤イロハを示している。この補正テーブルＴでは、使用するノズルの種類（種類）と使用する接着剤の種類（粘度）との組み合わせごとに補正係数Ａ，Ｂ，Ｃが予め設定されている。
【００３１】
例えば、吐出ノズル５ａを用いて接着剤ロを塗布する場合には、上記２次の補正式の係数Ａは『Ａ５ａロ』、係数Ｂは『Ｂ５ａロ』、そして係数Ｃは『Ｃ５ａロ』というようになる。
【００３２】
このように、吐出ノズルと接着剤に応じた補正係数をＲＡＭ１５に記憶しておくことにより、塗布装置のユーザは接着剤の変更に際してＲＯＭの変更の必要がなくなり、迅速に新たな接着剤での生産に入ることができ、生産性の工場が可能となるのである。
【００３３】
制御部３０は、ＲＡＭ１５に予め記憶されている補正テーブルＴから、使用する吐出ノズルの種類と接着剤３の種類の組み合わせに応じて必要とする係数（Ａ，Ｂ，Ｃ）を読みだして上記２次の補正式を得る。この補正式を用いることにより、次の段階で、使用する吐出ノズルの種類と接着剤３の種類の組み合わせに合うように塗布径を補正することができる。
【００３４】
次に、ＲＡＭ１５に記憶されている塗布データを読出して塗布データを設定する（図３のステップＳ２）。塗布データの一例を図５に示す。この塗布データに従ってプリント基板１に対して接着剤３を塗布する。図５の塗布データは、例えば、ＸＹテーブル６のＸ座標、Ｙ座標、および塗布条件データＤ−ＮＯを含んでいる。
【００３５】
図５に示す塗布条件データは、各種の吐出ノズルの種類（吐出口の径や本数およびストッパピンとノズルとの高さの差が変わる）、空気圧のゲージＧの値（ゲージＧ毎に設定される空気圧が変わる）、塗布時間（所望の塗布径を得るために必要な空気圧を加える時間）、そして塗布径（塗布したい接着剤の直径）等の値を有するテーブルデータである。なお、補正式Ｘの係数の設定と塗布データの設定は、図３に示すデータ設定工程にて行われる。
【００３６】
次に、図１のシリンジ４の吐出ノズル５から、捨打ち板７に対して接着剤３の捨て打ちおよび試し打ちを行う（図３のステップＳ３，Ｓ４）。
【００３７】
そして、図１のＣＣＤカメラ３８が、その捨打ち板７上の接着剤３の塗布径を画像を取り込んで、その取り込んだ塗布径ＸＡを計測して（図３のステップＳ５）、この塗布径ＸＡを比較器３４に送る。比較器３４は、塗布径の目標値ＸＯと検出した塗布径ＸＡの差分ＸＳを、制御装置３０の演算制御部部３２に送る。演算制御部３２は、この差分ＸＳに基づいて塗布データの補正を行う（図３のステップＳ６）。
【００３８】
図１の演算制御部３２は、ＣＣＤカメラ３８でその塗布径を認識して確認することによりその補正結果を確認し、補正結果が良好で塗布径が所定の許容範囲内であれば、実際のプリント基板１に対する接着剤３の塗布をする（図３のステップＳ７，Ｓ８）。つまり、図１のＣＣＤカメラ３８で認識した接着剤３の塗布径が所定の塗布径のデータと異なる場合（許容範囲よりも小さくあるいは大きくなっている）には、補正式を用いて塗布時間Ｘを変更し目的の塗布径に近づける。
【００３９】
図４に、塗布径Ｘと塗布作業時間ｔの関係を示すが、この図からわかるように時間の経過とともに塗布径Ｘが減少していく。塗布径Ｘは、図１の接着剤３を上から見た直径である。図４において、適宜ある時間間隔で塗布径Ｘの補正を行うことにより、参照値ｒｅｆを中心とする塗布径Ｘの許容範囲Ｒにおいて塗布径Ｘを維持することができる。
【００４０】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形をすることができる。例えば、塗布剤として接着剤を例に挙げ、対象物としてプリント基板を挙げているが、これに限らず本発明は他の種類の塗布剤をプリント基板以外の対象物に塗布ことも含む。
【００４１】
また、上述した補正式Ｘ（塗布径）は補正時間（塗布時間）ｔに関する２次式で表されているが、下記の数式で示すように補正時間（塗布時間）ｔに関する３次式で表す場合もある。
【００４２】
【数２】

この場合には、係数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、吐出ノズルの種類と接着剤の種類の組み合わせでそれぞれ予め設定されていて、これらの係数が図６と同様な補正テーブルとしてＲＡＭ１５に記憶される。
【００４３】
また、塗布径に限らず、塗布面積と塗布時間、さらには塗布量と塗布時間の関係も同様な補正式に表すことができ、ノズルの種類と接着剤の種類の組合わせでその係数を記憶することが有効である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、請求項１に記載の発明によれば、接着剤の変更が生じても、使用する吐出ノズルと接着剤の組み合わせに応じた適正な補正係数を設定し、塗布時間補正演算手段の補正式に与えることができ、接着剤の塗布品質を常に適性かつ高品質に維持することができる。
【００４５】
請求項２に記載の発明によれば、接着剤の変更が生じても、使用する吐出ノズルと接着剤の組み合わせに応じた適正な補正係数を設定し、塗布時間補正演算手段の補正式に与えることができ、従って適正な塗布時間の補正が可能となり、接着剤の塗布品質を常に適性かつ高品質に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の制御系を示すブロック図である。
【図２】本発明の制御装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】塗布プロセスの例を示すフローチャートである。
【図４】塗布径と塗布時間の関係を示す特性図である。
【図５】塗布データおよび塗布データ条件の一例を示す図である。
【図６】補正係数の補正テーブルの例を示す説明図である。
【図７】プリント配線板の生産プロセスを示す概要図である。
【符号の説明】
１ プリント基板（対象物）
３ 接着剤（塗布剤）
４ シリンジ（容器）
１５ ＲＡＭ（記憶手段）
Ｘ 塗布径

Claims (2)

1. 塗布データに従って容器内に充填された塗布剤を当該容器内に圧力流体を供給することにより前記容器に取付けられた吐出ノズルから吐出させて対象物に塗布する塗布装置において、
   予め定められた塗布剤の塗布量に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布径補正データを生成する塗布径補正演算手段と、
   前記吐出ノズルの種類と塗布剤の種類との組み合わせに応じた補正係数データを格納する記憶手段と、
   使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類とに関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して前記塗布径補正演算手段の前記補正式に与える制御手段とを備えたことを特徴とする塗布装置。
2. 塗布データに従って容器内に充填された塗布剤を当該容器内に一定の圧力流体を所定時間供給することにより前記容器に取付けられた吐出ノズルから所定量の塗布剤を吐出させ、対象物に所定直径の塗布剤を塗布する塗布装置において、
   予め定められた塗布剤の直径に関する補正式に基づいて前記塗布データに対する塗布時間補正データを生成する塗布時間補正演算手段と、
   前記吐出ノズルの種類と塗布剤の種類との組み合わせに応じた補正係数データを格納する記憶手段と、
   使用する吐出ノズルの種類と塗布剤の種類とに関する設定入力データに対応する補正係数データを前記記憶手段から読出して前記塗布時間補正演算手段の前記補正式に与える制御手段とを備えたことを特徴とする塗布装置。

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