JP6892560B2 - クランプレールユニット - Google Patents

Description

本発明は、基板を幅方向から押えるサイドクランプと、基板を幅方向に加えて幅方向端部を上から支えるトップクランプとの切り換えが可能なクランプレールユニットに関する。

基板を幅方向に押え込んで保持するクランプ部材は、例えば、下記特許文献１に記載のスクリーン印刷機を構成する基板保持装置に使用されている。同文献には水平な姿勢の基板を幅方向から押えて保持するサイドクランプだけではなく、基板端部を上からも支持するトップクランプを可能にした基板保持装置が開示されている。トップクランプでは、下から持ち上げられた基板の端部が位置決め板に当てられる。その位置決め板は、上下方向と水平方向との移動を可能にする駆動機構に組み付けられ、基板をクランプするクランプユニットに対し、サイドクランプに対応した外側の退避位置と、トップクランプに対応した上部のクランプ位置との間を移動するよう構成されている。

また、下記特許文献２の基板保持装置にも、２つのタイプのクランプが可能な構成が開示されている。同文献の基板保持装置は、一対のクランプ片が同じ高さに配置され、互いの距離を調整するよう相対的に移動し、搬入された基板を保持する構成がとられている。一対のクランプ片には、トップクランプを実行するための押圧板がそれぞれ平行に配置され、各々の押圧板は、ロータリーシリンダの回転が平行リンクを介して伝達されるよう構成されている。そのため、押圧板は、サイドクランプ時にはマスクなどと干渉しないようにクランプ片の外側の退避位置に移動し、トップクランプ時にはクランプ片に乗り上げて基板の幅方向端部を上から押え込む押圧位置へと移動するようになっている。

特開平１０−２９６９４８号公報 特開２００１−３８８７５号公報

前記従来例は、トップクランプを行うための位置決め板および押圧板が、外側からクランプ片を乗り上げるようにした構造がとられている。そのため、前記特許文献１の位置決め板は、上下方向の移動を可能にする第１シリンダと水平方向の移動を可能にする第２シリンダとが連結部材によって一体になるよう構成され、トップクランプを可能にするための構造が大型化してしまっていた。また、前記特許文献２の押圧板は、クランプ片の外側から大きく移動して、クランプ片の上に重なる略Ｌ字型に屈曲した大きな部材であるため、やはりトップクランプを行うための構造が大型化してしまっていた。しかし、こうした基板保持装置が組み込まれるスクリーン印刷機などは、年々その構造が複雑になる一方で小型化の要求が高まっている。そのため、トップクランプを可能とする基板保持装置の小型化が望まれている。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、トップクランプ用のプレートを備えたクランプレールユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるクランプレールユニットは、基板に対して幅方向に当てられるサイドクランプ面および上面に開口した収納部を備えるクランプレールと、前記クランプレールの収納部に収納されるトップクランプ用プレートと、前記トップクランプ用プレートを中間リンクとして等長の駆動リンクと従動リンクが軸着された平行リンク機構と、前記駆動リンクを揺動させる駆動機構と、前記クランプレールの下面側に固定される支持部材とを有し、前記クランプレール及び前記支持部材をベース部材とし、当該ベース部材に対して前記駆動機構および前記平行リンク機構を構成する固定リンクが取り付けられるものである。

前記構成によれば、基板に対して幅方向からクランプレールのサイドクランプ面を当てるサイドクランプと、基板に対してサイドクランプ面を当てつつトップクランプ用プレートを基板の幅方向端部に上から支えるようにしたトップクランプを行うことが可能であり、そのサイドクランプ時には、クランプレールの収納部にトップクランプ用プレートが収納され、トップクランプ時には、クランプレールと一体的に形成された駆動機構や平行リンク機構を介してトップクランプ用プレートが移動する。

スクリーン印刷機の内部構造を簡略化して示した図である。 一対のクランプレールユニットによって基板を保持したサイドクランプ状態の斜視図である。 一対のクランプレールユニットによって基板を保持したトップクランプ状態の斜視図である。 トップクランプ装置を示したサイドクランプ状態の斜視図である。 トップクランプ装置を示したトップクランプ状態の斜視図である。 サイドクランプ状態であるトップクランプ装置の側面を示すクランプレールユニットの一部断面図である。 トップクランプ状態であるトップクランプ装置の側面を示すクランプレールユニットの一部断面図である。

次に、本発明に係るクランプレールユニット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。スクリーン印刷機や基板実装機などにおいては、位置決めされた基板に対してクリームはんだを塗布する印刷や、電子部品を搭載する部品実装などの所定の作業が行われる。そのような各作業で基板を保持する基板保持装置には、基板を押え込む部品としてクランプレールユニットが使用される。本実施形態では、スクリーン印刷機を例に挙げて、その基板保持装置に組み込まれたクランプレールユニットについて説明する。図１は、スクリーン印刷機の内部構造を簡略化して示した図であり、基板の搬送方向である機体幅方向から示したものである。

スクリーン印刷機１は、機体幅方向（図面を貫く方向）の両側面に搬送口が形成され、基板１０の搬入および搬出が行われる。機内に送られた基板１０は、マスク２０の下側に位置決めされ、マスク２０の印刷パターン孔を通されたクリームはんだが塗布される。そうしたスクリーン印刷機１は、機内上部側にマスクホルダ３が設けられ、そこに印刷パターン孔を有するマスク２０が保持される。マスク２０の上方側にはスキージ装置４が設けられ、走行台４１に対して一対のスキージが昇降可能な状態で搭載されている。走行台４１は、ガイドロッド４２に対して摺動可能に組み付けられ、ネジ軸４３からなるボールネジ機構を介して駆動モータによる機体前後方向（図面左右方向）の移動が可能となっている。

一方、マスク２０の下方側には、基板１０を搬送させる基板搬送装置５、基板１０を幅方向からクランプする基板保持装置６、そして基板１０をクランプ位置へと上下させるバックアップ装置７などが昇降装置８に組み付けられている。昇降装置８は、鉛直方向のガイドレール１１に対して昇降台１２が摺動可能に取り付けられている。昇降台１２は、ボールネジ機構１３を介して昇降用モータ１４に連結され、上下方向の移動が可能となっている。その昇降台１２上には支持台１５が搭載され、支持台１５は、補正装置によってＸ−Ｙ平面上のＸ方向及びＹ方向とθ方向の位置調整が可能となっている。

支持台１５には、機体前後方向に一対のマスクサポート２１が設けられ、その上端部には支持プレート２１１が固定されている。図面右側のマスクサポート２１にボールネジ機構２２が設けられ、駆動モータによって図面左側に位置するマスクサポート２１との距離の調整が可能となっている。そして、一対のマスクサポート２１の間には、基板１０を保持する基板保持装置６が設けられている。基板保持装置６は、基板１０の搬送方向と直行する機体前後方向に一対のサイドフレーム２５があり、支持台２３上に組み付けられている。図面右側のサイドフレーム２５にボールネジ機構２６が構成され、駆動モータによって図面左側に位置するサイドフレーム２５との距離の調整が可能となっている。

一対のサイドフレーム２５は、上端部にクランプレールユニット２７が取り付けられ、クランプレールユニット２７同士の距離が近づくことにより、基板１０を幅方向から押え込んだ保持が可能になっている。そして、サイドフレーム２５の内側には、コンベアベルト２８からなる基板搬送装置５が組み付けられ、更に一対のサイドフレーム２５の間には、基板１０を下側から支持するバックアップ装置７が設けられている。

バックアップ装置７は、複数のバックアップピン３２を備えたバックアップテーブル３１がボールネジ機構を介して支持され、バックアップ用モータ３４によって昇降するよう構成されている。また、基板保持装置６の支持台２３は、ボールネジ機構を介して支持され、昇降用モータ３３によって昇降するよう構成されている。そして、スクリーン印刷機１には制御装置９が搭載され、基板１０に対する印刷を実行するための印刷制御プログラムが格納され、各装置に対する所定の駆動制御が行われるようになっている。

次に、スクリーン印刷機１における基板１０への印刷は、基板搬送装置５によって基板保持装置６に基板１０が搬送され、バックアップ装置７のバックアップテーブル３１が上昇し、バックアップピン３２によって基板１０がコンベアベルト２８から持ち上げられる。そして、基板１０は、基板保持装置６の一対のクランプレールユニット２７によって保持される。基板保持装置６は、基板１０を保持したまま昇降用モータ３３の駆動によって上昇し、マスク支持プレート２１１に対して位置決めされる。つまり、マスク支持プレート２１１の上面に、クランプレールユニット２７および基板１０の各上面が揃えられる。

その後、昇降用モータ１４の駆動により昇降台１２が上昇し、マスク支持プレート２１１、クランプレールユニット２７及び基板１０がマスク２０の下面に接する印刷位置に位置決めされる。マスク２０の上面側では、スキージ装置４によってクリームはんだがローリングされ、そのクリームはんだがマスク２０の印刷パターン孔を通って基板１０に塗布される。そして、昇降用モータ３３の駆動により基板１０を所定速度で下降させる版離れにより、その基板１０に対して印刷パターンに従った印刷が行われる。

以上、スクリーン印刷機１について簡単に説明したが、次に基板保持装置６を構成するクランプレールユニット２７について説明する。このクランプレールユニット２７は、基板１０を横方向から押えるサイドクランプだけではなく、反ってしまうような薄い基板１０であっても安定して保持することができるように、基板端部を上から支えるトップクランプを可能にするものである。ここで、図２及び図３は、一対のクランプレールユニット２７によって基板１０（１０Ａ，１０Ｂ）を保持した状態の斜視図であり、特に、図２にはサイドクランプ状態が、図３にはトップクランプ状態が示されている。

クランプレールユニット２７は、長尺な短冊形状の板材であるクランプレール５１を有し、同じく長尺な短冊形状の板材である支持部材５２が下側から直交方向に突き当てた状態で固定されている。クランプレール５１は、基板１０が突き当てられるサイドクランプ面５１１が鉛直な面となるように形成されている。また、クランプレール５１には、上面５１３側に開口する収納部５１２が形成され（図６参照）、その開口部を塞ぐようにして短冊形状のトップクランプ用プレート５３が設けられている。

ところで、クランプレール５１は、図２に示すサイドクランプによる印刷の場合、その上面５１３がマスク２０の下面に接することとなる。その際、収納部５１２へ収納された状態のトップクランプ用プレート５３は上面５１３の一部となるため、トップクランプ用プレート５３の上面が上面５１３と同一の高さであるか、それ以下である必要がある。本実施形態では、収納部５１２の開口部周縁に、トップクランプ用プレート５３の厚さに対応した深さの段差５１４が形成され、その段差５１４に端部を当てて収納されたトップクランプ用プレート５３が上面５１３と同じ高さの面になるように構成されている。

一方、基板端部が反り上がってしまうような場合には、図３に示すように、基板１０Ｂの幅方向端部をトップクランプ用プレート５３によって上から支えながら、一対のサイドクランプ面５１１によって幅方向から押え込むトップクランプが行われる。そこで、クランプレールユニット２７には、トップクランプ用プレート５３をサイドクランプとトップクランプのいずれかに切り換えるためのトップクランプ装置が設けられている。図４及び図５は、トップクランプ装置を示した斜視図であり、図６及び図７は、トップクランプ装置の側面を示すクランプレールユニットの一部断面図である。そして、図４及び図６は、図２に示すサイドクランプ時の状態が示され、図５及び図７は、図３に示すトップクランプ時の状態が示されている。なお、図６は、図２のＡ−Ａ矢視断面部分が示され、図７は、図３のＢ−Ｂ矢視断面部分が示されている。

トップクランプ装置５０は、トップクランプ用プレート５３を動作させるための駆動源としてエアシリンダ５５が使用される。そのエアシリンダ５５は、ブラケット５６に固定されて一体となり、支持部材５２に対してブラケット５６をネジ止めすることよって取り付けられる。エアシリンダ５５は、ピストンロッド５５１がブラケット５６から突き出しており、その先端部にブロック５７が固定されている。ブロック５７の両側部にはリンク５８の一端部が軸着され、リンク５８の他端部には回転軸５９が固定され、エアシリンダ５５の伸縮作動を回転軸５９の回転運動に変換するクランク機構が構成されている。

回転軸５９は、トップクランプ用プレート５３の長手方向に平行であり、その両端部が固定ブロック６１に回転可能に支持されている。２つの固定ブロック６１は、トップクランプ用プレート５３の長手方向の端部に配置され、支持部材５２に対して固定されている。回転軸５９は、この固定ブロック６１を貫通し、外側に突き出した端部に駆動リンク６３の一端部が固定されている。よって、エアシリンダ５５の伸縮作動がリンク５８の揺動とともに回転軸５９の回転となり、更にその回転軸５９の回転によって駆動リンク６３が揺動するよう構成されている。

駆動リンク６３は、長さが等しい従動リンク６４とともに、固定ブロック６１を固定リンクとし、トップクランプ用プレート５３を中間リンクとした平行リンク機構が構成されている。従動リンク６４の一端部は固定ブロック６１に対して回転可能に軸着され、その回転軸を支点とした揺動が可能となっている。また、トップクランプ用プレート５３の裏面には、補強ブロック６５が貼り付けられるようにして一体に形成され、駆動リンク６３と従動リンク６４の揺動端部側がその補強ブロック６５に対して回転可能に軸着されている。

補強ブロック６５側における駆動リンク６３と従動リンク６４の回転軸の間隔は、固定ブロック６１側の両回転軸の間隔と等しくなっており、前述したように平行リンク機構が構成されている。そして、この平行リンク機構は、トップクランプ用プレート５３の長手方向両端部に対称的に構成されている。従って、エアシリンダ５５の伸縮作動によって回転軸５９が回転することにより、長手方向両端部の平行リンク機構によってトップクランプ用プレート５３の切り換え動作が行われるようになっている。

クランプレールユニット２７は、一体になったクランプレール５１と支持部材５２をベース部材とし、トップクランプ装置５０が一つの装置として、そのままベース部材へと組み付けられるようになっている。トップクランプ装置５０の組み付けは、クランプレール５１の上面５１３側から収納部５１２へと挿入される。その際、エアシリンダ５５が干渉しないように、収納部５１２はエアシリンダ５５の進入部分が拡張して形成され、トップクランプ用プレート５３と同様に上面５１３との高さを揃えるようにした蓋部材６６が着脱できるようになっている。

このように本実施形態のクランプレールユニット２７は、クランプレール５１にトップクランプ装置５０が一体に構成されたものであり、図１に示すスクリーン印刷機１において、基板保持装置６を構成する一対のサイドフレーム２５に対して組み付けられる。そして、前述したように基板１０に対して印刷を行う場合には、その基板１０が一対のクランプレールユニット２７によって幅方向から押え込まれて保持される。

その際、図２に示すサイドクランプでは、図４及び図６に示すように、エアシリンダ５５は収縮状態であって、駆動リンク６３および従動リンク６４はサイドクランプ面５１１とは反対側に傾き、トップクランプ用プレート５３は、クランプレール５１の収納部５１２内に収められている。従って、図２に示すようにサイドクランプによって基板１０Ａを保持した場合には、クランプレール５１、トップクランプ用プレート５３および基板１０Ａの上面が揃えられ、その状態でマスク２０の下面に接する印刷位置に位置決めされる。

一方、図３に示すように、薄肉の基板１０Ｂに対するトップクランプでは、図５及び図７に示すように、エアシリンダ５５によってクランプレールユニット２７の状態が切り換えられる。すなわち、エアシリンダ５５の伸長作動によりピストンロッド５５１が突き上げられ、ブロック５７に軸着されたリンク５８を介して回転軸５９に対して回転が与えられる。そして、回転軸５９の回転を受けた駆動リンク６３が、ピストンロッド５５１のストロークに応じて所定角度だけ揺動する。

このとき、中間リンクとして機能するトップクランプ用プレート５３は、駆動リンク６３と従動リンク６４とが同期して同じ角度だけ揺動することにより、図７に一点鎖線で示すように水平な状態を保って移動をする。駆動リンク６３と従動リンク６４は、鉛直な姿勢となる位置を超えて反対のサイドクランプ面５１１側に揺動するため、トップクランプ用プレート５３は、僅かに上下動しながら移動することになる。よって、トップクランプ用プレート５３は、収納部５１２から抜け出してサイドクランプ面５１１の上端部に乗り上げるようにして位置決めされる。このときトップクランプ用プレート５３は、サイドクランプ面５１１から一部が突き出している。

そこで、スクリーン印刷機１に搬送された基板１０Ｂに反りが生じていたとしても、バックアップピン３２によって持ち上げられた基板１０Ｂは、反りによって高くなった幅方向端部がトップクランプ用プレート５３に当たって相対的に押え付けられる。そのため、クランプ位置では基板１０Ｂの反りは矯正され、平面状態となった基板１０Ｂが幅方向の両側からサイドクランプ面５１１が当てられて保持される。一方で、クランプレールユニット２７をトップクランプからサイドクランプに戻す場合には、エアシリンダ５５の収縮作動によりピストンロッド５５１が下降し、平行リンク機構を介してトップクランプ用プレート５３が移動して収納部５１２内に収納される。

本実施形態のクランプレールユニット２７は、クランプレール５１に対して上面側の収納部５１２内にトップクランプ用プレート５３が収められ、裏面側にはエアシリンダ５５や平行リンク機構などが組み付けられ、全体がコンパクトに構成されている。よって、クランプレールユニット２７を組み付けるために大きなスペースを必要とせず、クランプ状態の切り換えが可能な基板保持装置６の小型化に寄与する。また、クランプレールユニット２７は、クランプ状態の切り換えに際してトップクランプ用プレート５３の動作範囲が狭いため、マスクサポート２１などの基板保持装置６周辺の構成もコンパクトにすることができる。更に、クランプレールユニット２７は、クランプレール５１に各部材が一体的に構成されているため、クランプレール５１だけの従来例と同様に組み付け作業も簡単である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、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、エアシリンダ５５の回転運動をクランク機構によって回転軸５９の回転運動に変換させる駆動機構としたが、ロータリーアクチュエータの回転出力を、ギヤを介して回転軸５９に伝達するようにした構成であってもよい。

１…スクリーン印刷機 ４…スキージ装置 ５…基板搬送装置 ６…基板保持装置 ７…バックアップ装置 ８…昇降装置 １０…基板 ２５…サイドフレーム ２７…クランプレールユニット ５０…トップクランプ装置 ５１…クランプレール ５２…支持部材 ５３…トップクランプ用プレート ５５…エアシリンダ ５６…ブラケット ５８…リンク ５９…回転軸 ６１…固定ブロック ６３…駆動リンク ６４…従動リンク ６５…補強ブロック ５１１…サイドクランプ面 ５１２…収納部 ５１３…上面

Claims (3)

1. 基板に対して幅方向に当てられるサイドクランプ面および上面に開口した収納部を備えるクランプレールと、
   前記クランプレールの収納部に収納されるトップクランプ用プレートと、
   前記トップクランプ用プレートを中間リンクとして等長の駆動リンクと従動リンクが軸着された平行リンク機構と、
   前記駆動リンクを揺動させる駆動機構と、
   前記クランプレールの下面側に固定される支持部材とを有し、
   前記クランプレール及び前記支持部材をベース部材とし、当該ベース部材に対して前記駆動機構および前記平行リンク機構を構成する固定リンクが取り付けられるクランプレールユニット。
2. 前記平行リンク機構は、前記トップクランプ用プレートの長手方向両端部に設けられ、当該両端部の前記固定リンクに対する前記駆動リンクの軸部が共通する一本の回転軸であり、
   前記駆動機構は、前記回転軸に対しクランク機構を介してシリンダのピストンロッドが連結されたものである請求項１に記載のクランプレールユニット。
3. 前記トップクランプ用プレート、前記平行リンク機構および前記駆動機構が一つのトップクランプ装置として、前記ベース部材に組み付けられる請求項１または請求項２に記載のクランプレールユニット。
   

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