JP6773427B2

JP6773427B2 - スクリーン印刷機

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Publication number: JP6773427B2
Application number: JP2016055480A
Authority: JP
Inventors: 祥史深草; 健人浅岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP2017165080A

Description

本発明は、電子部品を回路基板に装着するために、回路基板にはんだを印刷するスクリーン印刷機に関するものである。

従来、電子部品を回路基板に装着するに当たり、回路基板上にはんだを印刷する方法として、スクリーン印刷が用いられている。スクリーン印刷は、周知のように、印刷対象部位に応じた形状の開口部を形成したスクリーンマスクを回路基板上にセットし、スクリーンマスク上にはんだを供給してスキージを移動させることにより、開口部を介して回路基板上にはんだを印刷するものである。

このようなスクリーン印刷機においては、印刷が終了した後のスキージの上昇時に、スキージに付着したはんだがスクリーンマスク上に落下しないように、スキージに付着するはんだを極力少なくことが重要である。

このために、従来においては、例えば、特許文献１に記載されているように、比例電磁流量調整弁を設け、比例電磁流量調整弁によって印刷終了後のスキージの上昇速度を制御することが行われている。

特開２００８−１１９８５１号公報

しかしながら、特許文献１に記載のものにおいては、比例電磁流量調整弁によって、スキージの上昇速度を自在に調整できる反面、モータを使用した比例電磁流量調整弁によって、コストアップを招く問題があった。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、モータを使用せずに、スキージの昇降速度を適切に制御できるようにしたスクリーン印刷機を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明のスクリーン印刷機は、スクリーンマスク上を移動し、開口部を介して回路基板上にはんだを印刷するスキージを備えたスクリーン印刷機にして、上部室と下部室を備え、前記スキージを前記スクリーンマスクに対して昇降させるエアシリンダと、前記エアシリンダの昇降方向を切替える動作切替バルブと、前記上部室と前記動作切替バルブとを接続する第１エア管路と、前記下部室と前記動作切替バルブとを接続する第２エア管路と、前記第１エア管路および前記第２エア管路の一方のみに並列に配設された２つのスピードコントローラであって、エアの流通量が互いに異なる絞り弁により前記エアシリンダの昇降速度を高速と低速に制御する高速用のスピードコントローラおよび低速用のスピードコントローラと、前記高速用のスピードコントーロラおよび前記低速用のスピードコントローラの一方を有効にする速度切替バルブと、前記動作切替バルブおよび前記速度切替バルブを切替制御する制御装置と、を備えたものである。前記制御装置は、前記スキージの下降時と上昇時の両方において、前記高速用のスピードコントローラの前記絞り弁にエアを流通させることにより前記スキージの昇降速度を高速にする状態と、前記低速用のスピードコントローラの前記絞り弁にエアを流通させることにより前記スキージの昇降速度を低速にする状態とが相互に切り替えられるように前記速度切替バルブを切替制御する。

本発明によれば、印刷が終了した後のスキージの上昇時に、スキージの上昇速度を低速用のスピードコントローラによって低速に制御することができ、スキージへのはんだの付着を抑制することができる。また、スキージがスクリーンマスク上より離間した後は、高速用のスピードコントローラによってスキージの上昇速度を高速に切替えることができるので、スクリーン印刷のサイクルタイムを短縮することが可能となる。

しかも、スキージの速度制御のために、モータを使用せず、安価なソレノイドバルブと２つのスピードコントローラを用いてスキージの上昇速度を低速および高速に切替えることができるので、コスト低減にも有効となる。

本発明の実施の形態を示すスクリーン印刷機の概要図である。スキージ装置の一部を拡大した図である。スキージを昇降するエア回路を示す図である。スキージの動作線図を示す図である。本発明の別の実施形態を示す図である。本発明のさらに別の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、スクリーン印刷機１０を示す。スクリーン印刷機１０は、回路基板１１を紙面と直角なＸ軸方向に搬送する図略の基板搬送装置と、回路基板１１を印刷位置で支持する基板保持装置２０と、スクリーンマスク２１を保持するスクリーンマスク保持装置２２と、スキージ装置２３を備えている。

基板搬送装置は、回路基板の搬送方向に延在する一対のガイドを備え、これらガイドに駆動モータによって駆動されるベルトコンベアを配設したものである。コンベアベルトが循環されることにより、回路基板１１が印刷位置に搬入され、印刷完了後印刷位置より搬出される。

基板保持装置２０は、印刷機本体２５に設けられ、回路基板１１を下方から支持する基板保持部と、回路基板１１を印刷位置にクランプするクランプ部とを備えている。クランプされた回路基板１１は、昇降装置２６によって昇降され、回路基板１１をスクリーンマスク保持装置２２に保持されたスクリーンマスク２１に接近、離間させる。

スクリーンマスク２１には、印刷対象部位の形状に応じた複数の開口部２１ａ（図２参照）が貫通して形成され、矩形のスクリーン枠２７に取付けられている。スクリーンマスク保持装置２２は、スクリーンマスク２１を基板保持装置２０の上方において水平な姿勢で保持する。回路基板１１は、基板保持装置２０の上昇によりスクリーンマスク２１の下面に接触され、下降によりスクリーンマスク２１から離間される。

印刷機本体２５には、一対のスキージユニット３１、３２を備えたスキージ装置２３が支持され、スキージ装置２３によって回路基板１１にはんだ（クリームはんだ）が印刷される。スキージ装置２３は、移動装置３５により、基板保持装置２０およびスクリーンマスク保持装置２２に対してスクリーンマスク２１に平行なＹ軸方向（図１の左右方向）に移動される。移動装置３５は、ガイドレール３６にＹ軸方向に移動可能に案内された移動台３７と、移動台３７を移動する駆動モータ３８および送りねじ装置３９を含む。

移動台３７には、エアシリンダ４１が取付けられている。エアシリンダ４１のピストンロッド４２の下端部には、保持ヘッド４３が取付けられ、保持ヘッド４３は図略のガイドバーに昇降可能に案内されている。保持ヘッド４３には、一対のエアシリンダ４５、４６が移動台３７の移動方向に併設され、これらエアシリンダ４５、４６の各ピストンロッド４７、４８（図２参照）の下端部に、それぞれスキージ保持部材５３、５４（図２参照）を介してスキージ５１、５２が保持されている。各スキージ５１、５２は、長手方向が印刷方向と直交する方向に互いに対向して延在され、かつスクリーンマスク２１に直角な平面に対して下方ほど離間する向きに傾斜されている。

一対のスキージ５１、５２は、エアシリンダ４５、４６により、スクリーンマスク２１に接触する下降位置と、スクリーンマスク２１より一定距離離間した上昇位置との間で昇降される。そして、一方のスキージ５１（５２）が下降位置（印刷位置）に下降された状態においては、他方のスキージ５２（５１）は上昇位置（非印刷位置）に保持される。

回路基板１１へのはんだの印刷は、一対のスキージ５１、５２によって交互に実施される。一対のスキージ５１、５２のうち、印刷時における移動台３７の移動方向の上流側に位置する一方のスキージ、例えば、スキージ５１が印刷位置に下降される。その状態で、スキージ５１がスクリーンマスク２１に沿ってＹ軸方向に移動され、スキージ５１によってスクリーンマスク２１上のはんだを開口部２１ａに押し込み、回路基板１１に印刷する。この際、スキージ５１が所定角度傾斜されているため、スクリーンマスク２１との間にはんだを挟み、はんだをローリングさせつつ移動させ、はんだを回路基板１１に印刷する。

次に、一対のスキージ５１、５２を昇降するエアシリンダ４５、４６にエアを給排するエア回路６０を、図３に基づいて説明する。なお、一対のエアシリンダ４５、４６にエアをそれぞれ給排するエア回路６０は、同じ構成のものであるので、以下においては、スキージ５１を昇降する一方のエアシリンダ４５にエアを給排するエア回路６０について説明し、他方のエアシリンダ４６にエアを給排するエア回路については説明を省略する。

図３において、エアシリンダ４５の上部室４５ａおよび下部室４５ｂには、エア管路６１、６２をがそれぞれ接続され、エア管路６１、６２は、ソレノイドバルブからなる動作切替バルブ６３を介してエア供給源６４に接続されている。下部室４５ｂに接続されたエア管路６２中には、ソレノイドバルブからなる速度切替バルブ６５ならびに高速用および低速用のスピードコントローラ６７、６８が直列に配設され、高速用および低速用のスピードコントローラ６７、６８は、互いに並列に接続されている。動作切替バルブ６３および速度切替バルブ６５は、制御装置７０からの出力信号に基づいて切替制御され、エアシリンダ４５の昇降方向および昇降速度が切替えられる。

スピードコントローラ６７、６８は、周知のように、ハンドルによって調整可能な絞り弁と、一方向のエアの流通のみを許容する逆止弁を並列に組合わせたもので、絞り弁の調整によってエアの流通量を調整し、エアシリンダ４５、４６のスピードをコントロールするものである。従って、一対のスピードコントローラ６７、６８の絞り弁を高速用および低速用に適宜調整することにより、エアシリンダ４５の上昇時の昇降速度を高速と低速に切替えできるようになる。

次に、図４の動作線図を参照しながら、エアシリンダ４５によるスキージ５１の昇降動作について説明する。動作切替バルブ６３および速度切替バルブ６５が、図３に示す状態に保持され、ピストンロッド４７およびスキージ５１が上昇端位置に保持されている状態において、印刷開始指令が発せられると、動作切替バルブ６３の一方のソレノイドが制御装置７０によって励磁され、動作切替バルブ６３が図３の下方向に切替えられる。

これにより、エア供給源６４よりエアが、エア管路６１を介してエアシリンダ４５の上部室４５ａに供給され、ピストンロッド４７およびスキージ５１が下降される。この場合、エアシリンダ４５の下部室４５ｂから排出されるエアはスピードコントローラ６８の逆止弁を介して排出されるため、ピストンロッド４７およびスキージ５１は高速で下降され、スキージ５１がスクリーンマスク２１の上面に当接する下降端位置（印刷位置）に位置決めされる。

その状態で、スキージ５１がスクリーンマスク２１に沿ってＹ軸方向に移動され、スキージ５１によってスクリーンマスク２１上のはんだを開口部２１ａに押し込み、回路基板１１に印刷する。この際、スキージ５１が所定角度傾斜されているため、スクリーンマスク２１との間にはんだを挟み、はんだをローリングさせつつ移動させ、はんだを回路基板１１に印刷する。

スキージ５１が印刷終了位置まで移動され、はんだの印刷が終了すると、制御装置７０によって動作切替バルブ６３の他方のソレノイドが励磁され、動作切替バルブ６３が図３の上方向に切替えられる。これにより、エア供給源６４からのエアが、エア管路６２上の速度切替バルブ６５および低速用スピードコントローラ６８を介してエアシリンダ４５の下部室４５ｂに供給される。その結果、スキージ５１がピストンロッド４７とともに上昇され、スクリーンマスク２１から離間されるが、このときのスキージ５１の上昇速度は、スピードコントローラ６８によって低速に制御される。

これにより、低速で上昇するスキージ５１へのはんだの付着が抑制され、スキージ５１に付着したはんだが、スクリーンマスク２１上あるいはスクリーン印刷機１０内に落下する不具合を抑制できるようになる。

動作切替バルブ６３が切替えられてから、図略のタイマーによって設定された所定時間ｔ１が経過すると、制御装置７０は、速度切替バルブ６５のソレノイドを励磁し、速度切替バルブ６５を図３のＩＩ位置に切替える。かかる速度切替バルブ６５の切替えにより、高速用のスピードコントローラ６７が有効となり、エア供給源６４からのエアが高速用スピードコントローラ６７を介してエアシリンダ４５の下部室４５ｂに供給される。これにより、ピストンロッド４７およびスキージ５１は高速で上昇端位置まで上昇される。

このように、スキージ５１の上昇速度を低速から高速に切替えることにより、はんだがスクリーンマスク２１上に落下する不具合を抑制しながら、スクリーン印刷のサイクルタイムの短縮も可能にすることができる。しかも、スキージ５１の速度制御のために、モータを使用せず、安価なソレノイドバルブ（速度切替バルブ６５）と２つのスピードコントローラ６７、６８を用いて行う構成であるので、コスト低減にも寄与することができる。

図５は、本発明の別の実施の形態を示すもので、所定時間ｔ１経過後に、速度切替バルブ６５を切替えて、スキージ５１の上昇速度を高速に切替えた後、さらに、高速で上昇されるエアシリンダ４５の上昇端位置の少し手前で、速度切替バルブ６５を切替えて、エアシリンダ４５の上昇速度を再び低速に切替え、エアシリンダ４５の上昇端位置での衝撃を緩和するようにしたものである。

このために、図５に示す実施の形態においては、上記した実施の形態と同様に、動作切替バルブ６３が切替えられて所定時間ｔ１が経過した後に、制御装置７０によって速度切替バルブ６５を図３のＩＩ位置に切替えてエアシリンダ４５（スキージ５１）の上昇速度を高速に切替える。さらに、速度切替バルブ６５がＩＩ位置に切替えられてから所定時間ｔ２が経過したとき、すなわち、エアシリンダ４５が上昇端位置の少し手前まで達したときに、制御装置７０によって速度切替バルブ６５を再び図３のＩ位置に切替えて、エアシリンダ４５の上昇速度を再び低速に切替えるようにした。

また、図６は、本発明のさらに別の実施の形態を示すもので、上記したように、印刷を開始するためのスキージ５１の下降時に、スキージ５１がスクリーンマスク２１に接触する際の衝撃を緩和できるようにしたものである。かかる実施の形態においては、図６に示すように、エアシリンダ４５が高速で下降を開始してから所定時間ｔ３が経過した後、すなわち、スキージ５１がスクリーンマスク２１に接触する直前で、制御装置７０によって速度切替バルブ６５を切替えて、スキージ５１の下降速度を高速から低速に切替える。

なお、図６に示す実施の形態においては、エアシリンダ４５の上昇時および下降時ともに、エアシリンダ４５の昇降速度を低速用スピードコントローラ６８によって低速に制御する必要があるため、例えば、エア管路６１にも上記した速度切替バルブ６５と同様な切替バルブによって有効とされる低速用スピードコントローラを設けるか、あるいは、高速用および低速用のスピードコントローラ６７、６８を絞り弁のみとし、エアシリンダ４５上昇時の上昇端近傍および下降時の下降端近傍において、エア供給源６４からのエアが、低速用スピードコントローラ６８の絞り弁をそれぞれ流通するように構成すればよい。

このように、図５、図６に示す実施の形態によれば、エアシリンダ４５が上昇端に達する手前あるいはエアシリンダ４５が下降端に達する手前で、低速用のスピードコントローラ６８を有効にすることにより、エアシリンダ４５の上昇端位置での衝撃を緩和することができるとともに、スキージ５１がスクリーンマスク２１に接触する際の衝撃を緩和することができる。

上記した実施の形態においては、スクリーン印刷機１０は、スキージ５１、５２をスクリーンマスク２１に対して昇降させるエアシリンダ４５、４６と、エアシリンダ４５、４６の昇降方向を切替える動作切替バルブ６３と、動作切替バルブ６３とエアシリンダ４５、４６との間に配設され、エアシリンダ４５、４６の昇降速度を高速と低速に制御する２つのスピードコントローラ６７、６８と、これらスピードコントローラ６７、６８の一方を有効にする速度切替バルブ６５と、動作切替バルブ６３および速度切替バルブ６５を切替制御する制御装置７０とを備える。

これにより、印刷が終了した後のスキージ５１、５２の上昇時に、スキージ５１、５２の上昇速度を低速用のスピードコントローラ６８によって低速に制御することができ、スキージ５１、５２へのはんだの付着を抑制することができる。また、スキージ５１、５２がスクリーンマスク２１上より所定量離間した後は、高速用のスピードコントローラ６７によってスキージ５１、５２の上昇速度を高速に切替えることできるので、スクリーン印刷のサイクルタイムの短縮にも寄与することができる。

しかも、スキージ５１、５２の速度制御のために、モータを使用せず、安価なソレノイドバルブ（速度切替バルブ）６５と２つのスピードコントローラ６７、６８を用いてスキージ５１、５２の上昇速度を低速および高速に切替えることができるので、コスト低減にも有効である。

また、上記した実施の形態によれば、制御装置７０は、スキージ５１、５２の下降時に、スキージ５１、５２がスクリーンマスク２１に当接する直前までは、高速用のスピードコントローラ６７を有効にし、その後は、低速用のスピードコントローラ６８を有効にするように速度切替バルブ６５を切替えるようにした。これにより、印刷開始時のスキージ５１、５２の下降時に、スキージ５１、５２がスクリーンマスク２１に接触する際の衝撃を緩和することができる。

さらに、上記した実施の形態によれば、制御装置７０は、スキージ５１、５２の上昇時に、上昇端近傍において、低速用のスピードコントローラ６７を有効にするように速度切替バルブ６５を切替えるようにした。これにより、スキージ５１、５２の上昇端位置におけるエンドショックを緩和することができる。

上記した実施の形態においては、タイマーによって設定された所定時間ｔ１経過後に、速度切替バルブ６５を切替えて、スキージ５１（５２）の上昇速度を低速から高速に切替える例について述べたが、エアシリンダ４５、４６のストローク量を検出するセンサあるいはスイッチを設け、速度切替バルブ６５の切替えをセンサあるいはスイッチの信号に基づいて行うことも可能である。

また、上記した実施の形態においては、高速用と低速用の２つのスピードコントローラ６７、６８を設けた例について述べたが、必要に応じてスピードコントローラを３つ以上設け、多段階に昇降速度を切替えることも可能である。

以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は上記した実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

１０…スクリーン印刷機、２１…スクリーンマスク、２１ａ…開口部、２３…スキージ装置、４５、４６…エアシリンダ、５１、５２…スキージ、６０…エア回路、６３…動作切替バルブ、６４…エア供給源、６５…速度切替バルブ、６７、６８…スピードコントローラ、７０…制御装置。

Claims

スクリーンマスク上を移動し、開口部を介して回路基板上にはんだを印刷するスキージを備えたスクリーン印刷機にして、
上部室と下部室を備え、前記スキージを前記スクリーンマスクに対して昇降させるエアシリンダと、
前記エアシリンダの昇降方向を切替える動作切替バルブと、
前記上部室と前記動作切替バルブとを接続する第１エア管路と、
前記下部室と前記動作切替バルブとを接続する第２エア管路と、
前記第１エア管路および前記第２エア管路の一方のみに並列に配設された２つのスピードコントローラであって、エアの流通量が互いに異なる絞り弁により前記エアシリンダの昇降速度を高速と低速に制御する高速用のスピードコントローラおよび低速用のスピードコントローラと、
前記高速用のスピードコントーロラおよび前記低速用のスピードコントローラの一方を有効にする速度切替バルブと、
前記動作切替バルブおよび前記速度切替バルブを切替制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記スキージの下降時と上昇時の両方において、前記高速用のスピードコントローラの前記絞り弁にエアを流通させることにより前記スキージの昇降速度を高速にする状態と、前記低速用のスピードコントローラの前記絞り弁にエアを流通させることにより前記スキージの昇降速度を低速にする状態とが相互に切り替えられるように前記速度切替バルブを切替制御する、スクリーン印刷機。
前記制御装置は、印刷完了後の前記スキージの上昇時に、所定時間あるいは所定量上昇する間は、前記エアシリンダの昇降速度を低速に制御する前記低速用のスピードコントローラを有効にし、その後は、前記エアシリンダの昇降速度を高速に制御する前記高速用のスピードコントローラを有効にするように前記速度切替バルブを切替制御する請求項１に記載のスクリーン印刷機。
前記制御装置は、前記スキージの下降時に、前記スキージが前記スクリーンマスクに当接する直前までは、前記高速用のスピードコントローラを有効にし、その後は、前記低速用のスピードコントローラを有効にするように前記速度切替バルブを切替制御する請求項１または請求項２に記載のスクリーン印刷機。
前記制御装置は、前記スキージの上昇時に、上昇端近傍において、前記低速用のスピードコントローラを有効にするように前記速度切替バルブを切替制御する請求項１−３の何れか一項に記載のスクリーン印刷機。