JP7460737B2 - スクリーン印刷機 - Google Patents

Description

本発明は、機内での作業を行う作業者がスキージに付着したクリームはんだに触れないようにするスクリーン印刷機に関する。

スクリーン印刷機では、搬送装置によって搬入された基板が保持されマスク下の印刷位置へと配置された後、スキージによってマスクの上側からクリームはんだが印刷パターン（貫通孔）を通して基板に印刷される。その際、クリームはんだはスキージによってマスク上でローリングしながら印刷パターンに押し込まれることとなるが、使用後のスキージにはクリームはんだが付着して残り、そのクリームはんだがつらら状に垂れたり、更には滴り落ちてしまうことになる。そうすると、機内での段取り替えやメンテナンスの際にクリームはんだが作業者に着いてしまう。クリームはんだが作業者に付着しないようにするには、スキージに付着したクリームはんだを除去しなければならないが、除去作業は非常に煩わしく、スキージを装着したスキージホルダの取り外しなども必要になる。

特開平０６－２１０８２７号公報

例えば、下記特許文献１には、スキージの下方をシリンダによって移動可能な受け板が設けられ、スキージから落下する塗布剤を受け止められるようにしたスクリーン印刷機が開示されている。しかしながら、特許文献１の受け板構造は、シリンダなどの駆動手段を使用して受け板を出し入れするものであるため構造が複雑になってしまい、コストアップにもなってしまう。しかも、受け板はスキージから落ちてくるクリームはんだを下方で受けるものであるため、クリームはんだが着いたスキージと作業者との接触を回避するようには構成されていない。つまり、機内での作業を行う作業者にとって、クリームはんだが付着してしまうことに関して問題解決にはならない。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、スキージに付着したクリームはんだに作業者が触れないようにするスクリーン印刷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、複数の貫通孔からなる印刷パターンが形成されたマスクの下側に配置された基板に対してクリームはんだの印刷を行うものであり、前記マスクの上方で水平に延びたネジ軸と、前記ネジ軸を移動可能であり、前記マスクの上側で前記クリームはんだをスキージによってローリングさせるスキージ装置と、移動用モータにより前記スキージ装置とは単独で前記ネジ軸を移動可能であり、前記マスク上のクリームはんだを回収するための第１はんだ回収装置と、前記スキージ装置および前記第１はんだ回収装置と同時に前記ネジ軸を移動する第２はんだ回収装置と、前記第１はんだ回収装置および前記第２はんだ回収装置のいずれか一方に設けられ、前記スキージに付着し前記スキージから滴り落ちたクリームはんだを受け取る受け部材と、を有し、前記移動用モータは、前記第１はんだ回収装置を前記スキージ装置に近接させて、前記スキージ装置に備えられたスキージを前記第１はんだ回収装置で覆うものである。

本発明のスクリーン印刷によれば、マスク上側でクリームはんだがスキージによってローリングされ、マスク下側の基板に印刷が行われ、繰り返し行われるその印刷処理によってスキージにクリームはんだが付着するものの、スキージカバーがスキージを側面側から下面側にかけて囲むことにより、スキージに付着したクリームはんだに作業者が触れないようにすることができる。

スクリーン印刷機の第１実施形態の内部構造を簡易的に示した図である。 スキージカバーを装着したスキージヘッドを示した斜視図である。 スキージカバーを装着したスキージヘッドの長手方向側面図である。 スキージカバーを示した斜視図である。 スキージ装置の変形例を簡易的に示した側面図である。 スキージ装置の他の変形例を簡易的に示した側面図である。 スクリーン印刷機の第２実施形態の内部構造を簡易的に示した図である。 スクリーン印刷機の第２実施形態の内部構造を簡易的に示した図である。

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の内部構造を簡易的に示した図である。スクリーン印刷機１は、基板１０に対して電子部品を実装する部品実装機の前工程をなすものとして構成されている。そのスクリーン印刷機１には、基板搬送装置３やスキージ装置４、基板を把持するクランプ装置５および、基板を上下方向に位置決めする不図示の昇降装置などが備えられている。そして、スクリーン印刷機全体を制御する制御装置が搭載され、各装置の駆動部に対する所定の制御が行われるようになっている。

スクリーン印刷機１は、基板搬送装置３によって基板１０の搬入および搬出が行われるが、その基板搬送装置３は、基板１０の両サイドを支持する一対のコンベアベルト１１によって構成され、図１の図面を貫く方向（機体幅方向）に基板１０が送られるようになっている。その基板搬送装置３は、基板１０を保持するクランプ装置５に設けられ、不図示の昇降装置によって昇降可能な構成になっている。クランプ装置５は、テーブル１２の前後にサイドフレーム１３，１４が対になって配置され、一方のサイドフレーム１４には内部の固定ナットにネジ軸が螺合したボールネジ機構が構成され、不図示のクランプ用モータの回転によってサイドフレーム１３との距離が調整可能になっている。

サイドフレーム１３，１４の上端部にはクランプ部１５が形成され、互いの距離によって基板１０が把持できるようになる。そうしたサイドフレーム１３，１４には、クランプ部１５の下側にコンベアベルト１１が組み付けられ、サイドフレーム１３，１４の間に基板１０を搬送する基板搬送装置３が構成されている。また、サイドフレーム１３，１４の間にはバックアップ機構が設けられている。バックアップ機構は、基板１０に実装される電子部品を避けるように複数のバックアップピン１８がバックアップテーブル１７に取り付けられ、そのバックアップテーブル１７がガイドロッド１９によって支持され、バックアップ用昇降装置によって昇降可能な構成になっている。そして、バックアップ機構を含むクランプ装置５全体も不図示の昇降装置によって昇降可能な構成になっている。

クランプ装置５の上方には、複数の微小な貫通孔からなる印刷パターンが形成されたマスク８が設置されている。マスク８は、矩形のフレーム８０１に対して張った状態で取り付けられ、マスクホルダを介して機内に設置されている。そして、マスク８の上方には、クリームはんだを塗り延ばすためのスキージ装置４が設けられている。スキージ装置４は、スキージ３２を備えた一対のスキージヘッド２１，２２が各々に用意されたシリンダ２３のピストンロッド下端に固定され、昇降可能な状態で吊り下げられている。

２つのシリンダ２３は１つの走行台２５に搭載され、その走行台２５は、図面横方向（機体前後方向）に架設されたガイドロッド２６に対して摺動可能に組み付けられ、水平方向に直線移動が可能な構成になっている。また、スクリーン印刷機１には、ガイドロッド２６と平行な不図示のネジ軸が回転自在な状態で架設され、駆動モータによって回転が与えられるようになっている。走行台２５は、内部の固定ナットとネジ軸とによってボールネジ機構が構成され、駆動モータの制御によりガイドロッド２６に沿った移動が可能になっている。

以上のような構成のスクリーン印刷機１では、コンベアベルト１１の駆動によってサイドフレーム１３，１４の間に基板１０が搬入されると、バックアップテーブル１７が上昇し、バックアップピン１８に突き上げられるようにして基板１０がコンベアベルト１１から持ち上げられる。そして、サイドフレーム１４が移動することにより、一対のサイドフレーム１３，１４のクランプ部１５によって基板１０が挟み込まれて把持され、基板１０を保持した状態のクランプ装置５全体が上昇することにより、マスク８の直下に位置した基板１０に対して印刷が可能な状態になる。

その後、マスク８の上側では、供給されたクリームはんだがスキージ装置４によってマスク８上でローリングしながら印刷パターンへの押し込みが行われる。スクリーン印刷機１では、往復する走行台２５の移動方向に従って該当するスキージヘッド２１，２２の一方がシリンダ２３の駆動により下降し、そのスキージ３２によってクリームはんだが塗り延ばしされる。これにより、印刷パターンを通ってマスク８の下に位置する基板１０にクリームはんだが印刷される。

こうして基板１０に印刷されるクリームはんだは粘性を有する。そのため、繰り返し行われる印刷処理によってスキージ３２にクリームはんだが付着し、そのスキージ３２が上昇したときにはクリームはんだが垂れてしまう。作業者は、生産内容の変更にともなってバックアップピン１８の段取り替えなどを行う必要があり、そうした場合には機内に手を入れて作業を行うことになる。しかし、そのままでは前記課題でも述べたように、スキージ３２から垂れているクリームはんだに作業者が触れてしまうほか、気を付けていても滴下したクリームはんだが作業者に着いてしまう。そこで、本実施形態のスクリーン印刷機１は、スキージ３２に付着したクリームはんだに作業者が触れたりすることなく作業が行えるように、着脱可能なスキージカバー２８が設けられている。

図１は、図面左側がスクリーン印刷機１の前方側になる。作業者は、その機体前方側に立ち、開閉カバーを開けて体を入れるようにして作業することとなる。従って、スキージカバー２８は、スキージヘッド２１に対して図面左側すなわち作業者の立ち位置である機体前方側に取り付けられるようになっている。ここで、図２は、スキージヘッド２１，２２を示した斜視図であり、取り付けられたスキージカバー２８が一点鎖線で示されている。また、図３は、スキージヘッド２１，２２の長手方向側面図であり、スキージカバー２８が図２のＡ－Ａ断面で示されている。そして、図４は、スキージカバー２８の一例を具体的に示した斜視図である。

先ず、一対のスキージヘッド２１，２２は、同じように構成され、走行台２５の移動方向である機体前後方向に対称的に配置されている。スキージヘッド２１，２２は、機体幅方向の寸法が長い棒状のベース３１に対して、帯状の板材であるスキージ３２が下方に突き出すようにして取り付けられている。その際、互いのスキージ３２は、向かい合う方向すなわち各々の進行方向に前傾した姿勢で固定されている。そして、スキージヘッド２１，２２は、ベース３１の上面にＬ字型のフック３３が固定され、シリンダに２３のピストンロッド下端に固定された連結部材２４（図１参照）に対し、フック３３を介して着脱できるようになっている。また、ベース３１には長手方向にレール３５が固定され、クリームはんだがはみ出さないようにするペーストドクター３６が両側から挿入されボルト締めされている。

ところで、ベース３１の上面両端部にはガイドブロック３７が固定され、そこにはスキージ３２と一体に形成された略扇形の揺動部材３８が嵌め込まれている。揺動部材３８は、ガイドブロック３７に対して円弧部分を摺動させることにより、スキージ３２についてその下端を中心に揺動させた傾斜角度の調整を可能にするものである。また、ガイドブロック３７には揺動部材３８を拘束するためのネジ付きの締結部材３９が設けられ、ネジの締め付けによってスキージ３２の傾斜角度が調整可能になっている。

次に、スキージカバー２８は、図３に示すように、スキージヘッド２１，２２を上方から側方そして下方にかけて囲むように形成されている。薄板によって形成されたスキージカバー２８は、図４に示すように、スキージヘッド２１の２ヵ所にあるガイドブロック３７に合わせて幅方向に２つの取付け部４１が形成され、更に傾斜した側面部４２や下側の受け部４３が形成されている。

取付け部４１は、水平な面の先端にＵ字形に切り欠かれた引掛け部４５が形成され、垂直な面の内側にはマグネット４６が固定されている。一方、スキージヘッド２１の締結部材３９は、ツマミ３９１とネジ部３９３との間に首部３９２があり、その首部３９２には環状の引掛け溝３９５が形成されている。よって、スキージカバー２８は、その引掛け部４５が引掛け溝３９５に嵌め込まれ、このときマグネット４６が金属製のガイドブロック３７に吸着される。スキージカバー２８は、こうしたスキージヘッド２１に対して引掛け部４５による引っ掛かりと、マグネット４６による吸着力によって図２及び図３に示す取り付け状態が維持されるようになっている。

スキージカバー２８は、幅方向に２箇所ある取付け部４１の間が側面部４２にかけて大きく切り欠かれ、取り付けの際に作業者によってスキージヘッド２１が目視できるようにした開口部４７が形成されている。そして、傾斜した側面部４２の先には、取り付けた時にスキージ３２の真下に水平な状態で配置されるように受け部４３が形成されている。その受け部４３は、塵取りのようにクリームはんだをすくい取り易くするため、先端部分に傾斜したテーパ部４８が形成されている。また、スキージカバー２８の幅方向の両縁には、薄板で形成されたカバー形状の剛性確保やクリームはんだが横にこぼれ落ちないようにするための壁部４９が形成されている。

こうしたスキージカバー２８は、普段はスクリーン印刷機１から外されて保管されているが、段取り替えやメンテナンスなどのような作業を行う場合にスキージヘッド２１へ取り付けられる。装着されたスキージカバー２８は、作業者側からスキージヘッド２１，２２を囲むため、スキージ３２にクリームはんだが付着していたとしても、機内に手を入れて作業を行う作業者がクリームはんだに触れないようにすることができる。また、滴り落ちたクリームはんだが作業者に着かないように受け取ることができる。よって、機内の作業環境が向上し、作業者は垂れたり滴り落ちるクリームはんだに煩わされることなく作業を進めることができる。また、これまでは段取り替え前にクリームはんだをスキージ３２から取り除く作業が行われていたが、その除去作業を省くことによりスクリーン印刷機１のダウンタイムを短くすることが可能になる。

スキージカバー２８の装着は、スキージカバー２８の引掛け部４５をスキージヘッド２１の引掛け溝３９５に嵌め込み、マグネット４６をガイドブロック３７に吸着させればよく、簡単な取り扱いによって装着することができ、取り外しに関しても同じく簡単に行うことができる。また、取り付けの際は、引掛け部４５を引掛け溝３９５に合わせればよいため作業者にとって見やすく位置決めが非常に簡単である。そして、スキージカバー２８に大きな開口部４７が形成されているため、スキージ３２の先端部分（テーパ部４８）を確認しながら、垂れているクリームはんだをすくい取るようにして装着することもできる。なお、スクリーン印刷機１には、スキージカバー２８に対するインターロックセンサを設けることが好ましい。スキージヘッド２１に装着したままではスクリーン印刷機１の駆動部が作動しないようにすることができ、スキージカバー２８の取り忘れを防止することができるからである。

ところで、スキージカバー２８は、前述したように作業者によるクリームはんだとの接触を防止するものとして機能するが、更に搬送用カバーとしての利用にも応用することが可能である。図５は、そうしたスキージカバーの利用を示したスキージ装置の変形例を簡易的に示した側面図である。このスキージ装置５０は、前記実施例と同様に、機体前後方向に移動可能な走行台５１に対して２つのシリンダ５２が搭載され、スキージ５３を備えた一対のスキージヘッド５５，５６が各々のシリンダ５２から下方に延びるピストンロッドに固定されている。

そして、スキージ装置５０には、スキージヘッド５５，５６に対してそれぞれ機体前後方向（図面左右方向）に突き出すように昇降プレート５７が水平に固定され、そこには更に、昇降方向である垂直方向に起立したサイドシャフト５８が固定されている。一方、走行台５１にも機体前後方向に突き出すように支持ブロック５９が水平に固定され、そこに嵌め込まれたブシュ６１を通してサイドシャフト５８が貫通している。２本のサイドシャフト５８には、スキージカバー２８０の引掛け部（図４に記載の「引掛け部４５」を参照）が嵌まり込む環状の引掛け溝６３，６４が上下２箇所に形成されている。なお、このスキージカバー２８０は、図４に示すスキージカバー２８とほぼ同様の形状で形成されているが、２本のサイドシャフト５８に引掛けられるように、取付け部４１０の水平な面とそこに切り欠かれたＵ字形の引掛け部の寸法を長くした変更が加えられている。

よって、スキージ装置５０は、走行台５１の進行方向に従って該当するスキージヘッド５５又は５６が下降し、そのスキージ５３によってクリームはんだが塗り延ばしされる。スキージヘッド５５，５６が昇降する場合は、それぞれの昇降プレート５７とサイドシャフト５８が一体となって昇降する。こうした印刷処理のときにはスキージカバー２８がスキージ装置５０から外されているが、段取り替えやメンテナンスなど機内での作業が行われる場合に装着される。装着時には図示するようにスキージヘッド５５，５６は上昇位置にあり、スキージカバー２８は、取付け部４１０の引掛け部が一点鎖線で示すように下側に位置する２箇所の引掛け溝６３に嵌め込まれ、マグネット４６が昇降プレート５７の下面に固定された金属製のブロック６５に吸着される。

更にスキージカバー２８０は、実線で示すように取り付けることも可能である。すなわち、取付け部４１０の引掛け部が上側に位置する２箇所の引掛け溝６４に嵌め込まれ、マグネット４６が金属製の支持ブロック５９に吸着される。こうした第２の取り付け状態では、サイドシャフト５８の下降が制限されることによりスキージヘッド５５，５６の下降も制限され、スキージ装置５０の動きが止められることとなる。よって、本実施例ではスキージカバー２８０を２パターンで装着することができ、下方の引掛け溝６３に引掛けた場合には、作業者がスキージ５３に付着したクリームはんだに触れることなく機内での作業を進めることができる。また、上方の引掛け溝６４に引掛けた場合には、スクリーン印刷機を搬送あるいは移動させる際にスキージカバー２８０がスキージ装置５０の状態を安定させることができる。

次に、スキージカバー２８は、そのほかにもクリームはんだの回収プレートとして利用することが可能である。図６は、そうしたスキージカバーの利用を示したスキージ装置の他の変形例を簡易的に示した側面図であり、（Ａ）～（Ｅ）にはんだ回収工程が段階的に示されている。このスキージ装置７０は、前記実施例と同様に、機体前後方向に移動可能な走行台５１に対して２つのシリンダ５２が搭載され、スキージ５３を備えた一対のスキージヘッド５５，５６が各シリンダ５２から下方に延びるピストンロッドに固定されている。そして、機体前方側に位置するスキージヘッド５５にカバー用シリンダ７１が水平な姿勢で固定され、そのピストンロッドが機体前方（図面左側）に向けて突き出し、先端部分にスキージカバー２８が着脱可能な状態で取り付けられている。

通常時のスキージ装置７０は、スキージカバー２８が外され、前述したようにスキージ５３によってクリームはんだをマスク８上で塗り延ばしする印刷処理が行われる。一方、スクリーン印刷機について段取り替えやメンテナンスなどを行う場合には、スキージカバー２８がカバー用シリンダ７１に取り付けられる。そのため、図６（Ａ）に示すように、スキージカバー２８によってスキージヘッド５５，５６が囲まれ、作業者による機内での作業が行い易くなる。

更に本実施形態では、交換するマスク８上にクリームはんだが残っているような場合には、スキージ装置７０によってクリームはんだ１００の回収を行うことができる。そこでは先ず、図６（Ｂ）に示すように、カバー用シリンダ７１が伸長した状態でスキージヘッド５５とスキージカバー２８が一体になって下降する。スキージカバー２８には上下方向に長い長孔が形成され、そこにカバー用シリンダ７１のピストンロッドが連結されている。従って、図６（Ｂ）から（Ｃ）に示すようにスキージカバー２８が下降してマスク８に接した後、図示しない長孔の遊びの範囲内でスキージヘッド５５が下降するため、マスク８を撓ませることなくスキージカバー２８を密着させることができる。

次に、スキージ装置７０は、図６（Ｃ）に示すように、カバー用シリンダ７１が伸長した状態でスキージカバー２８がマスク８に接する位置まで下降する。そして、スキージヘッド５６側が下降してクリームはんだ１００に対してスキージ５３が配置される。その後、図６（Ｄ）に示すように、カバー用シリンダ７１が収縮してスキージ５３に支えられたクリームはんだ１００がスキージカバー２８の上に載せられる。そして、図６（Ｅ）に示すように、両方のシリンダ５２が収縮してスキージヘッド５５，５６及びスキージカバー２８が上昇することで、マスク８上に残るクリームはんだ１００が回収できる。

続いて、スクリーン印刷機の第２実施形態について説明する。図７は、第２実施形態のスクリーン印刷機の内部構造を簡易的に示した図である。このスクリーン印刷機８０は、マスク８１の下方に基板装置８２，８３が２箇所に設けられ、マスク８１上ではクリームはんだを回収可能にした構成を有するものである。基板装置８２，８３は、基板の搬入及び搬出や基板の保持並びに昇降による位置決めを行うものでる。一方、マスク８１の上方には、前記実施形態と同様にスキージ装置８４が設けられ、一対のスキージ８４１，８４２が昇降可能に構成されている。そして、スキージ装置８４を機体前後方向（図面横方向）から挟むようにして、第１はんだ回収装置８５と第２はんだ回収装置８６とが設けられている。

スキージ装置８４、第１はんだ回収装置８５および第２はんだ回収装置８６は、共通のネジ軸８７が各々の内部ナットに螺合し、駆動モータ８８の回転によって機体前後方向に同時に移動するよう構成されている。また、スキージ装置８４と第１はんだ回収装置８５に関しては、それぞれが移動用モータ８４３，８５３を備え、回転伝達機構８４５，８５５を介して内部ナットに回転を与えることで、単独での移動が可能になっている。更に、第１はんだ回収装置８５および第２はんだ回収装置８６は、内蔵のシリンダによって回収プレート９１，９２が昇降可能に取り付けられている。

機体後方側の回収プレート９２は、テーパ付きの板材によって形成されたものであるが、機体前方側の回収プレート９１は、図４に示すスキージカバー２８と同様な形状で形成されている。すなわち、スキージ８４１，８４２（詳しくはスキージヘッド）を機体前方側から囲むことができるように形成され、図４に示す下側の受け部４３やテーパ部４８が回収プレート９２と同様に、はんだ回収機能を果たすようになっている。

よって、このスクリーン印刷機８０では、クリームはんだを一方向にローリングさせる印刷処理の際、印刷の前後においてクリームはんだが回収プレート９１，９２上に載せられる。従って、印刷時のスキージ８４１，８４２は、先ず回収プレート９１，９２へ当てるようにしてマスク８１には接触しないように下降することとなる。そのため、下から支持しなくてもマスク８１の撓みを抑制することが可能になる。また、印刷終了時にはスキージ８４２が回収プレート９１に乗り上げるため、時間を待たずに直ちに基板を下降させることが可能になる。

回収プレート９１は、こうしたはんだ回収機能のほかにも図８に示すように、第１はんだ回収装置８５をスキージ装置８４に近接させ、回収プレート９１を上昇させることにより、スキージ８４１，８４２を覆うことができる。よって、第１実施形態と同様に、スキージカバーとなった回収プレート９１によって、作業者がスキージ８４１，８４２に付着したクリームはんだに触れることなく機内での作業を進めることができる。

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、スキージカバー２８の引掛け構造としてＵ字形の引掛け部４５を環状の引掛け溝３９５などに嵌め込むようにしたが、スキージカバー２８の装着時の姿勢を維持できるようなものであればその他の構成であってもよい。
また、スキージカバーの形状も図４に示すものに限定されるわけではない。

１…スクリーン印刷機 ４…スキージ装置 ５…クランプ装置 ８…マスク １０…基板 ２１，２２…スキージヘッド ２３…シリンダ ２５…走行台 ２８…スキージカバー ３７…ガイドブロック ３９…締結部材 ４１…取付け部 ４２…側面部 ４３…受け部 ４５…引掛け部 ４６…マグネット ４７…開口部 ４８…テーパ部 ３９５…引掛け溝

Claims (2)

1. 複数の貫通孔からなる印刷パターンが形成されたマスクの下側に配置された基板に対してクリームはんだの印刷を行うスクリーン印刷機において、
   前記マスクの上方で水平に延びたネジ軸と、
   前記ネジ軸を移動可能であり、前記マスクの上側で前記クリームはんだをスキージによってローリングさせるスキージ装置と、
   移動用モータにより前記スキージ装置とは単独で前記ネジ軸を移動可能であり、前記マスク上のクリームはんだを回収するための第１はんだ回収装置と、
   前記スキージ装置および前記第１はんだ回収装置と同時に前記ネジ軸を移動する第２はんだ回収装置と、
   前記第１はんだ回収装置および前記第２はんだ回収装置のいずれか一方に設けられ、前記スキージに付着し前記スキージから滴り落ちたクリームはんだを受け取る受け部材と、
   を有し、
   前記移動用モータは、前記第１はんだ回収装置を前記スキージ装置に近接させて、前記スキージ装置に備えられたスキージを前記第１はんだ回収装置で覆うスクリーン印刷機。
2. 前記第１はんだ回収装置と前記第２はんだ回収装置とは、前記スキージ装置を印刷方向において挟むように配置された請求項１に記載のスクリーン印刷機。

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