JP5651226B1 - 基板の端面をクリーニングする装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の表裏面に対する端面をクリーニングする装置を提供する。【解決手段】装置1は、前面22に基板5の端面5aが通過する溝24が形成されたガイド部27を含むガイドユニット21と、ガイド部27の後面23により先端51の位置が制御されるブラシ50とを有する。溝24はガイド部27を貫通する開口25を含み、開口25を介してブラシ50の先端51が溝24を通過する基板5の端面5aに接する。ガイドユニット21は、ブラシ50の少なくとも先端51を収納する凹部70と、凹部70から塵埃を吸引する吸引口73とを含む。【選択図】 図1

Description

本発明は、基板の端面をクリーニングする装置に関するものである。
特許文献1には、基板の両面から塵埃を除去する作業を従来よりも短時間で行える装置を提供することが記載されている。特許文献1の装置は、基板搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される基板を挟むように上下に配置された一対の回転ブラシローラであって、基板の搬送方向と交差する方向にそれぞれ延びる一対の回転ブラシローラとを有する。搬送手段は、基板を搬送するための第1のコンベアであって、一対の回転ブラシローラよりも上流側に配置された第1のコンベアと、基板を搬送するための第2のコンベアであって、一対の回転ブラシローラよりも下流側に配置された第2のコンベアとを備える。第1のコンベアと第2のコンベアとは、一対の回転ブラシローラが基板に接触可能な隙間をあけて配置されている。
特開2010−207687号公報
引用文献1に記載された装置は、基板の表裏面をクリーニングするのに適している。さらに、基板の表裏面に対する端面をクリーニングする装置が求められている。
本発明の一形態は、前面に基板の端面が通過する溝が形成されたガイド部を含むガイドユニットと、ガイド部の後面に先端が当たることにより先端の位置が制御されるブラシとを有し、溝はガイド部を貫通する開口を含み、開口を介してブラシの先端が溝を通過する基板の端面に接する装置である。ガイド部の後面により先端の位置が制御されるブラシにより、溝に開いた開口を介して、溝を通過する基板の端面をクリーニングできる。したがって、溝に沿って基板の端面を通過および支持させながら、ブラシにより、基板の表面または裏面に搭載された回路や回路素子に影響を与え難い状態で、基板の端面から塵埃などの不要物を除去できる。
ガイドユニットは、ブラシの少なくとも先端を収納する凹部と、凹部から塵埃を吸引する吸引口とを含むことが望ましい。凹部によりブラシに除去された塵埃が拡散するのを抑制し、吸引口から塵埃を回収または除去できる。
ガイドユニットは、凹部内のガイド部の後面に吸引口に繋がる溝を含むことがさらに好ましい。ブラシの先端に付いた塵埃などを裏面の溝を介して吸引口から回収または除去できる。このため、基板に塵埃が再付着することを抑制できる。
ブラシは回転するもの、前後、上下、左右に移動するものであってもよい。回転軸は、ガイド部の後面に平行なものであってもよい。ガイド部の後面に対して垂直な回転軸を含むブラシは、ガイド部の溝を通過する基板の端面に対して上下異なる方向から接するので基板の端面を効率よくクリーニングできる。回転軸がガイド部の後面または前面に対して平行なブラシは、回転軸の位置を制御することによりブラシの先端の位置を制御できる。これに対し、回転軸がガイド部の後面に垂直なブラシは、回転軸の位置が制御できず、ブラシの先端の位置を制御し難い。この装置においては、ブラシの先端の位置をガイド部の後面に当てたり、押し付けたりすることにより制御できる。また、クリーニングの経過によりブラシの先端が摩耗する場合でも、ブラシの先端の位置をガイド部の後面を基準に制御できる。このため、ガイド部の溝を通過する基板の端面にブラシの先端を安定して接触させることができ、安定したクリーニング効果が得られる。
ガイドユニットは、ガイド部の基板の端面が通過する溝の裏面(後面)から回転軸方向に突き出た支持部であって、ブラシの先端側の中央部分の凹んだ部分が挿入された状態で回転軸の周りにブラシが回転する支持部を含むことが望ましい。回転ブラシの位置をさらに安定して制御できる。回転ブラシの典型的なものは、回転丸型ブラシである。
このクリーニング装置は、さらに、ブラシをガイド部の後面に向けて加圧するユニットと、ブラシの先端をガイド部の後面から離した状態でブラシの位置を固定するユニットとを有することが望ましい。基板の端面のクリーニングが必要なときは、ブラシをガイド部の後面に向けて加圧することによりブラシの先端の位置をガイド部の後面により制御できる。また、基板の端面のクリーニングが不要なときは、固定するユニットによりブラシが基板の端面に接触しない状態で退避できる。
このクリーニング装置は、基板の両端面が通過する位置に、表面の溝が向かい合うように配置された複数のガイドユニットと、複数のガイドユニットのガイド部の後面により先端の位置が制御されるように配置された複数のブラシとを有することが望ましい。さらに、クリーニング装置は、複数のガイドユニットのガイド部前面の溝を両端がそれぞれ通過するように基板を搬送するユニットを有することが望ましい。基板を搬送しながら両端を同時にクリーニングできる。
基板クリーニング装置の概略構成を示す図。 端面クリーニング装置のガイドブロックおよびブラシの近傍の構成を拡大して示す断面図であり、図2(a)は図1のIIa、図2(b)は図1のIIb断面図、図2(c)はブラシを後方に退避させた様子を示す図1のIIa断面図。 端面クリーニング装置の基板の通路に沿った構成を示す平面図。 ガイドブロックの下部ブロックの概略構成を示す斜視図。 下部ブロックの構成を示す図であり、図5(a)は正面図、図5(b)は水平方向の断面図、図5(c)は背面図、図5(d)は側面図、図5(e)は縦方向の断面図、図5(f)は中心からずれた位置における縦方向の断面図。 ガイドユニットのガイド部にブラシをセットして基板の端面をクリーニングする様子を示す断面図であり、図6(a)はガイド部の凹部にブラシをセットする様子を示す図、図6(b)は凹部にブラシの先端をセットした様子を示す図、図6(c)は基板の端面をクリーニングしている様子を示す図。 ブラシの異なる例を示す図であり、図7(a)は先端を本体に接着固定したブラシを示す図、図7(b)は先端を本体に埋め込んだブラシを示す図。
図1に、基板クリーニング装置10の概略構成を示している。この基板クリーニング装置10は、基板5を搬送するラインの途中に設置可能な装置であり、搬送中の基板(プリント配線板)5の表裏面、両端面をクリーニングすることができる。基板クリーニング装置10は、ハウジング11と、ハウジング11の内部に配置された端面クリーニング装置20と、両面クリーニング装置30とを含む。基板5は、ハウジング11の入力ポート12から端面クリーニング装置20、両面クリーニング装置30を通過して出力ポート13から排出される。両面クリーニング装置30は、基板5の表面2および下面(裏面)3をそれぞれクリーニングするためのクリーニングローラー31および32と、基板5を搬送するコンベア33とを含む。
端面クリーニング装置(端面クリーナ)20は、基板5の一方の端面5aの近傍を支持して導くガイドブロック(ガイドユニット)21と、ガイドブロック21に端面5aが沿って移動するように導くコンベアユニット40とを含む。ガイドブロック21は、前面(表面)22に、基板5の端面5aが通過する溝24が形成されている。端面クリーニング装置20は、ガイドブロック21により先端51の位置が制御されるブラシ50をさらに有する。溝24はガイドブロック21を貫通して開いた開口25を含み、開口25を介してブラシ50の先端51が溝24を通過する基板5の端面5aに接し、端面5aをクリーニングする。
コンベアユニット40は、溝24の前後で基板5の端を上下で挟んで移動するローラ41aおよび41b、42aおよび42bと、これらのローラ41aから42bを駆動するモーター44と、駆動ベルト45とを含む。モーター44の位置、駆動ベルト45のアレンジはさまざまであり、本例に限定されない。ガイドブロック21は、下部のローラ41bおよび42bと溝24とを含む下部ブロック21aと、上部のローラ41aおよび42aを支持する上部ブロック21bとを含む。
端面クリーニング装置20は、さらに、ブラシ50により基板5から除去された塵埃をガイドブロック21から吸引除去するためのポンプ(真空ポンプ)61と、吸引ホース62とを含む。
図2に、端面クリーニング装置20のガイドブロック21およびブラシ50の近傍の構成を拡大して縦方向の断面により示している。図3に、端面クリーニング装置20の基板5の通路に沿った構成を平面図により示している。端面クリーニング装置20は、一対のガイドブロック21が、搬送路を通過する基板5の両端面5aおよび5bをクリーニングするように対峙(対面)して配置され、それぞれのガイドブロック21にはクリーニング用のブラシ50が装着されている。端面クリーニング装置20は、さらに、それらガイドブロック21およびブラシ50を支持するプレート65と、プレート65同士の距離を調整できる適当な接続機構66とを含む。端面クリーニング装置20の左右の構成は共通するので、具体的な構成は、主に左側に示したガイドブロック21を中心に説明する。
端面クリーニング装置20は、プレート(台盤)65の上に配置された、ガイドブロック21と、ガイドブロック21に装着されるブラシ50と、ブラシ50を回転するモーター56と、モーター56およびブラシ50を支持する支持プレート80と、支持プレート80を介してブラシ50をガイドブロック21の方向に加圧するバネ(加圧ユニット)82と、支持プレート80の位置をガイドブロック21から離した位置で固定する退避ユニット85とを含む。加圧ユニット82はバネに限らず、他の弾性的な力を付与する機構や、エアーシリンダーなどの加圧機構であってもよい。
図2(a)および(b)、および図3に示すように、ローラ41aおよび41b、42aおよび42bを含む基板搬送ユニット(コンベアユニット)40により、端面クリーニング装置20において基板5が搬送路(移動経路、移動路、通路)9を搬送され、搬送された基板5は両端面5aおよび5bが両側のガイドブロック21の前面22に設けられた溝24を通過する。ガイドブロック21には裏側からブラシ50が挿入され、溝24の方向に支持プレート80を介してバネ82により加圧された状態で中心軸(回転軸)55を中心に回転する。溝24はガイドブロック21の前方の壁を貫通する開口25を含み、開口25から基板5の方向に突き出たブラシ50の先端51が回転しながら両端面5aおよび5bに当たり、基板5の両端面5aおよび5bをクリーニングする。
図2(c)に示すように、端面5aおよび5bのクリーニングが不要なときは、退避ユニット85により支持プレート80を介してブラシ50をガイドブロック21の後方に退避する。退避ユニット85は支持プレート80側に設けられたピン85aと、台盤プレート65の側に設けられた突起85bとを含み、ピン85aを台盤プレート65の上のガイドブロック21から離れた位置の突起85bに引っかけることにより支持プレート80をガイドブロック21から離れた位置に固定できる。支持プレート80をガイドブロック21から離した状態で、ブラシ50を交換したり、基板5の種類や汚れなどの状態に応じてブラシ50の種類を交換したりすることができる。
図4に、ガイドブロック21の下部ブロック21aを抜き出して斜視図により概略構成を示している。図5に、下部ブロック21aの正面図(a)、水平方向の断面図(b)、背面図(c)、側面図(d)、縦方向の断面図(e)、および、中心からずれた位置における縦方向の断面図(f)を示している。
下部ブロック21aは、全体が凸字型のブロックであり、前面(表面)22の中央部分が基板5の通路9の方向(前方)に突き出たガイド部27となっている。ガイド部27は、通路9を挟むように突き出たガイド壁29aおよび29bを含む。下側のガイド壁29aの上端28aおよび上側のガイド壁29bの下端28bは基板5が通過する通路9を挟んで対称な形状であり、上端28aおよび下端28bにより、ガイド部27の前面(表面)22aに基板5の端部(端面)5aが通過する溝24が形成されている。溝24は、両端24bおよび24cが中心24aに対して上下方向に広く、中心24aには通路9の方向に沿って延びた平坦な部分24fが形成されている。
溝24の中心24aの幅(高さ)h1は、2〜6mm程度が好ましく、2〜4mm程度がさらに好ましい。また、中心部の平坦な部分24fの長さは10〜30mm程度が好ましく、15〜25mm程度がさらに好ましい。さらに、両端24bおよび24cは、中心部の平坦な部分24fからの開き角θが30〜80度であることが望ましく、40〜70度であることがさらに望ましい。
上側のガイド壁29bおよび下側のガイド壁29aは、溝24の中央部分からガイド部27の後面(裏面、背面)23の方向に突き出た突起71により接続されている。本例のガイド壁29aおよび29bは、下部ブロック21aの前面22が突き出たものであり、下部ブロック21aと一体になっている。上側のガイド壁29bおよび下側のガイド壁29aが、裏面側に突き出た突起71により一体となったプレートをガイド部27のユニットとして提供し、ガイドブロック21に取り付けることも可能である。
下部ブロック21aのガイド部27、すなわち、ガイド壁29aおよび29bの裏側(後側)は円筒状の凹部70となっており、凹部70には、クリーニング用のブラシ50が、その先端51が凹部70の底面、すなわち、ガイド部27の後面23に当たるように収納される。ガイド壁29aおよび29bにより形成される溝24は、ガイド部27を貫通し、凹部70に向かって開いた開口25を含む。ブラシ50の先端51は開口25から溝24の内部に突き出て、溝24を通過する基板5の端面5aに当たりクリーニングする。ガイド部27の開口25は、溝24の中心の突起71を除き、円筒状の凹部70の内部で、溝24と同じ形状になるように設けられている。
具体的には、下部ブロック21aの前面22のうち、ガイド部27のガイド壁29aおよび29bの前面22aが、基板5が通過する溝24の上面となる。一方、下部ブロック21aの表面22のうちの他の部分の表面22bが、溝24の下面(底面)に対応する表面となっている。ブラシ50の先端51が当たり、先端51の位置を制御するガイド壁29aおよび29bの後面23は、溝24の底面となる前面22bより基板の通路9の側に位置し、ブラシ50の先端51は、溝24の底面22bから通路9の側に突き出る。このため、ブラシ50の先端51は、ガイド部27のガイド壁29aおよび29bの後面23に位置が制御された状態で溝24を通過する基板5の端面5aに当たり、端面5aをクリーニングする。この例では、下部ブロック21aの他の部分に対してガイド部27を前面に突き出して溝24を形成しているが、溝24の形状および形成の仕方はこれに限らない。下部ブロック21aの前面に溝24を形成してもよく、下部ブロック21aをガイド部27のみで形成してもよい。
溝24の幅(上面22aと下面22bとの距離)W1は1〜5mm程度が好ましく、2〜4mm程度がさらに好ましい。ガイド壁29aおよび29bの裏面23と溝の下面22bとの距離W2は0.5〜2mm程度が好ましく、0.5〜1.5mm程度であることがさらに好ましい。
下部ブロック21aは、さらに、凹部70の下面に開いた吸引孔73を含む。吸引孔73は、吸引ホース62と接続され、ブラシ50により凹部70に持ち込まれた塵埃を外部に排出する。この例では、吸引孔73は、凹部70の後面23の側から下側に延びている。ブラシ50は、溝24に入る基板5を下側に抑える向きに回転し、基板5の先端が溝24の内部でばたつくのを防止する。したがって、ブラシ50により掻き取られた塵埃は、まず下側に排出され、吸引孔73を通して排出される。このため、基板5に対する塵埃の再付着を抑制できる。
下部ブロック21aは、さらに、円筒状の凹部70の底面になるガイド部27の後面(裏面)23に半径方向に延び、吸引孔73に繋がる、深さ0.5〜2mm程度の排出用の溝74を含む。ブラシ50の先端51は、ガイド部27の後面23に当たりながら回転し、排出用の溝74に達すると先端51が排出用の溝74の中でフリーになり、先端51に付いた塵埃が排出用の溝74に放出される。端面クリーニング用には腰の強いブラシ50が使用されることが多いので、先端51が後面23に当たった状態から排出用の溝74でフリーになると塵埃は放出されやすく、さらに排出用の溝74は吸引され負圧になりやすいので放出された塵埃は直ちに回収される。
下部ブロック21aは、さらに、円筒状の凹部70の底面になる後面23の開口25の上下に沿って広がった深さW3が0.5〜2mm程度の凹み75を含む。ブラシ50の先端51は、ガイド部27の後面23に当たりながら回転し、凹み75に達すると先端51がフリーになり、ガイド部27を貫通する開口25から先端51が基板5の側に突出する。したがって、ブラシ50の先端51が、基板5の端面5aに対してほぼ垂直に突き出た(伸びた)状態であたり、基板5から塵埃を除去しやすい。また、開口25の前後でブラシ50の先端51がガイド部27に当接しない、または当接し難い状態で回転する。このため、ブラシ50の先端51に付いた塵埃が再付着し難く、ブラシ50で掻き取った塵埃を回収し易い。
下部ブロック21aは、さらに、下側のローラ41bおよび42bを支持し、下部ブロック21aの裏側から駆動するシャフト(不図示)を挿入するための貫通孔79を含む。
下部ブロック21aの円筒状の凹部70に装着されるブラシ50は、図4に示すように回転丸型ブラシであり、回転軸55が凹部70の底面であるガイド部27の後面23に垂直になるようにセットされる。ブラシ50の先端51は、ナイロン、アクリル等の樹脂製の無数の毛で構成されており、全体が円筒状に纏められている。先端51の中心部分52は空洞となっており、凹部70の底面(後面)23から後方に突き出た突起71に中心部分52を位置合わせすることにより、突起71がブラシ50の回転軸55の方向に延びた支持部となる。このため、ブラシ50は凹部70の内部において、より安定した状態で回転する。
この例においては、突起71が、基板5が通過する溝24の中心部に対応する位置に設けられており、ブラシ50は、基板5の端部5aを中心として回転する。したがって、溝24の導入側の開口25と、排出側の開口25とで上下逆向きにブラシ50の先端51が基板5の端部5aに当たり、上下双方から基板5の端部5aをクリーニングする。上述したように、基板5の先端のばたつきを抑えるために、導入方向の開口25においては基板5に対しブラシ50の先端51が上から下に当たるようにブラシ50を回転することが望ましい。このため、基板5の排出側の開口25においては、ブラシ50の先端51は、端部5aに下から上に当たるように回転する。ブラシ50の回転軸55は、溝24の中心から前後および上下にシフトしていてもよい。
図6に、ガイドユニット21のガイド部27にブラシ50をセットして基板5の端面5aをクリーニングする様子を拡大して示している。図6(a)に示すように、ガイド部27の前面22aには基板5の端面5aが通過する溝24が設けられており、ガイド部27の後方にはブラシ50の先端51を収納する円筒状の凹部70が設けられている。図6(b)に示すように、凹部70にブラシ50の先端51をセットすると、先端51は、ガイド部27の後壁(後面)23に当たり、先端51の位置が制御された状態で先端51が溝24に突き出る。図6(c)に示すように、ブラシ50が回転し、溝24を通過する基板5の端面5aをクリーニングする。
ブラシ50はバネ82により後壁23に向けて加圧されており、クリーニングすることにより先端51が摩耗してブラシ50の長さが変化しても、一定の押し当て量が維持される。このため、ブラシ50は、摩耗した先端51が後壁23に当たるように位置が制御され、常にブラシ50の先端51は所定の長さだけ溝24の内部に突き出た状態で回転し、基板5の端面5aをクリーニングする。
ブラシ50の先端51はガイド部27の後壁23に当たり位置が精度よく制御される。このため、先端51が溝24に突出する量(長さ)を精度よく制御でき、また、機械的に先端51の位置が決まるので、ブラシ50の先端51が基板5に接触する長さおよび位置の精度は極めて高く信頼性が高い。このため、毛が固めのブラシ50を用いても、基板5に損傷を与えたり、基板5の上の回路や回路要素に損傷を与える可能性はほとんどない。また、固めのブラシ50を使用することにより、先端51が後壁23に当たることで先端51の位置が制御されるので、先端51の位置精度は向上する。このため、この端面クリーニング装置20においては、塵埃のみならず、固めのブラシ50を用いることにより基板切断等によって生じたバリの除去にも対応できる。
さらに、凹部70には後面23の中央、すなわち、溝24から後方に突き出た突起71が設けられており、丸型ブラシ50の中央部分(中心部分)52が凹み、突起71が挿入されるようになっている。したがって、ブラシ50の先端51は、中央部分52が突起71にガイドされながら回転する。このため、ブラシ50は、回転軸55を中心として、先端51も含めて安定して回転する。したがって、基板5に損傷が発生する可能性をさらに低減できる。
また、後面23の開口25の上下には深さW3の凹み75が設けられており、先端(毛先)51がフリーになり、立った状態で基板5の端面5aに当たる。したがって、先端51で端面5aを掃くようにクリーニングでき、塵埃の除去効率を向上できる。凹み75の深さW3は、溝24に先端51が突き出る長さW2と同等であることが望ましい。
ブラシ50の先端51を収納する凹部70には、吸引溝(排出用の溝)74および吸引溝74に繋がった吸引孔73が設けられている。したがって、ブラシ50により掻き取られた塵埃は、これらの吸引機構により凹部70から排出され、基板5への再付着を抑制できる。また、塵埃が基板5の表面2または裏面3に再付着しても、端面クリーニング装置20の下流に配置された両面クリーニング装置30により除去できる。したがって、端面クリーニング装置20は、両面クリーニング装置30の上流に配置することが望ましい。
図7に、端面クリーニング装置20に装着可能なブラシ50の異なる例のいくつかを示している。ブラシ50は、図7(a)に示すように先端(毛の部分)51を本体53に接着固定したものであってもよく、図7(b)に示すように先端51を本体53に埋め込んだものであってもよい。先端51の材質は、ワイヤブラシのような強度の高い固いものであってもよく、刷毛、布などの柔らかいものであってもよい。ブラシ50の交換は、図2(c)に示したように、ブラシ50を退避した状態で簡単に行うことができる。また、強度あるいは硬度の異なるブラシを備えた端面クリーニング装置20を基板5の搬送方向に順番に並べて基板の端面をクリーニングしてもよい。
以上に説明したように、この基板クリーニング装置10は、搬送中の基板5の両面をクリーニングする両面クリーニング装置30の上流に端面クリーニング装置20を含む。したがって、基板5を搬送させながら、基板5の両面に加え、両端面(サイド面)5aおよび5bの塵埃を除去できる。
なお、上記では、基板クリーニング装置10に内蔵された端面クリーニング装置20を例に説明しているが、端面クリーニング装置20は、ガイドブロック21を中心に、複数のローラを含む搬送ユニット、ブラシ50などがユニット化されており、基板を搬送するコンベアなどの既存の設備に後付けすることも容易である。
10 基板クリーニング装置
20 端面クリーニング装置
21 ガイドユニット
40 コンベアユニット
50 ブラシ

Claims (9)

  1. 前面に基板の端面が通過する溝が形成されたガイド部を含むガイドユニットと、
    前記ガイド部の後面に先端が当たることにより前記先端の位置が制御されるブラシとを有し、
    前記溝は前記ガイド部を貫通する開口を含み、前記開口を介して前記ブラシの先端が前記溝を通過する基板の端面に接する装置。
  2. 請求項1において、前記ガイドユニットは、前記ブラシの少なくとも先端を収納する凹部と、
    前記凹部から塵埃を吸引する吸引口とを含む、装置。
  3. 請求項2において、前記ガイドユニットは、前記凹部内の前記ガイド部の後面に前記吸引口に繋がる溝を含む、装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、前記ブラシは前記ガイド部の後面に対して垂直な回転軸を含む、装置。
  5. 請求項4において、前記ガイドユニットは、前記ガイド部の基板の端面が通過する前記溝から前記回転軸方向に突き出た支持部であって、前記ブラシの先端側の中央部分の凹んだ部分が挿入された状態で前記回転軸の周りに前記ブラシが回転する支持部を含む、装置。
  6. 請求項4または5において、前記ブラシは、回転丸型ブラシである、装置。
  7. 請求項1ないし6のいずれかにおいて、前記ブラシを前記ガイド部の後面に向けて加圧するユニットと、
    前記ブラシの先端を前記ガイド部の後面から離した状態で前記ブラシの位置を固定するユニットとを有する装置。
  8. 請求項1ないし7のいずれかにおいて、基板の両端面が通過する位置に、前記前面の溝が向かい合うように配置された複数の前記ガイドユニットと、前記複数のガイドユニットの前記ガイド部の後面により先端の位置が制御されるように配置された複数の前記ブラシとを有する装置。
  9. 請求項8において、前記複数のガイドユニットの前記ガイド部の前記前面の溝を両端がそれぞれ通過するように基板を搬送するユニットを有する装置。
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