KR20190051827A

KR20190051827A - 스텐실과 워크피스의 평면 정렬

Info

Publication number: KR20190051827A
Application number: KR1020180132798A
Authority: KR
Inventors: 마이클 웨스트레이크; 조지 베어험; 리차드 코크람; 시몬 스튜어트 파페; 찰스 헨리 톤즈; 데이비드 앤드류 퍼기
Original assignee: 에이에스엠 어셈블리 시스템스 싱가포르 피티이 리미티드
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2019-05-15
Also published as: JP2019084828A; KR102215683B1; GB201718374D0; TW201918686A; EP3480015B1; CN109910426B; GB2568243A; TWI676782B; JP6876667B2; CN109910426A; US20190134975A1; EP3480015A1; US10994527B2

Abstract

워크피스 인쇄 기계를 위한 정렬 시스템은 스텐실 지지체 및 워크피스 지지체, 및 두 수평축을 중심으로 하는 스텐실 지지체 및 워크피스 지지체의 상대 회전을 실행하도록 배열된 적어도 2개의 액튜에이터를 가지는 평면성 제어 메커니즘을 포함한다.

Description

스텐실과 워크피스의 평면 정렬{PLANARITY ALIGNMENT OF STENCILS AND WORKPIECES}

본 발명은 정렬 시스템, 클램프 조립체, 인쇄 기계 및 평면 워크피스(planar workpiece)를 인쇄하기 위한 방법에 관한 것이다.

산업용 스크린 인쇄 기계는 전형적으로 각진 블레이드 또는 고무 롤러(squeegee)를 사용하여 스텐실을 통해 매체(땜납 페이스트)를 도포하는 것에 의해 회로 기판과 같은 평면 워크피스 상에 땜납 페이스트 또는 전도성 잉크와 같은 인쇄 매체를 도포한다. 스텐실이 워크피스와 정확하게 정렬되는 것을 보장하도록, 워크피스의 평면(일반적으로 X-Y 평면으로 인용되고, 대체로 수평인)에서, 스텐실 및 워크피스에 제공되는 마커의 상대적 위치가 측정되고 이어서 정렬된다. 하나 이상의 카메라가 마킹들의 위치를 광학적으로 측정하도록 사용될 수 있다.

전형적으로, 스텐실과 워크피스는 그런 다음 워크피스에 대해 그 위에 지지되는 스텐실을 이동시키도록 스텐실 지지체 상에서 작용하는 액튜에이터들에 의해 X-Y 평면에 정렬된다. 요구되는 이동 범위는 선행 광학 측정에 의해 결정된다. 이러한 정렬은 일반적으로 2-자유도를 사용하여 단일 X-Y 평면 위에서 일어난다. 이어서, 워크피스에 대해 수직 방향(종래에는 Z-축을 따른 이동으로 인용됨)으로 스텐실과 워크피스 사이의 상대 이동을 실행하는 것에 의해 스텐실이 워크피스와 접촉(또는 거의 접촉)된다.

이러한 기능을 제공하는 공지된 정렬 시스템(1)이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 여기에서, 시스템(1)은 X-Y 평면 상으로 내려 보면서 위로부터 도시되며, X, Y 및 Z-축 방향이 명확하게 도시된다. 스텐실 지지체(2)는 스텐실(3)을 X-Y 평면에서 그 위에서 지지하기 위하여 제공된다. 스텐실은 사용시에 워크피스가 지지되는 워크피스 지지체(4) 위에 가로 놓이도록 배치된다. X-Y 평면에서, 스텐실(3) 및 워크피스의 의 상대 위치는 카메라 시스템(도시되지 않음)에 의해 광학적으로 결정된다. 스텐실 지지체(2)가 X-Y 평면에서, 그리고 인쇄 기계에 대해 병진 이동 및 회전적으로 이동될 수 있도록, 3개의 액튜에이터가 스텐실 지지체(2)와 기계적으로 협동하도록 인쇄 기계 상에 고정식으로 장착된다. 2개의 정렬 액튜에이터(7, 8)는 ± Y-방향으로 이동시키기 위하여 스텐실 지지체(2)를 추진시키도록 스텐실 지지체(2)의 측면 영역들에서 작용한다. 다른 정렬 액튜에이터(9)는 ± X-방향으로 이동시키기 위하여 스텐실 지지체(2)를 추진시키도록 스텐실 지지체(2)의 상대적 중심 영역에서 작용한다. 액튜에이터(9)가 자체적으로 활성화되면, 스텐실 지지체(2)는 Y-축을 따라 병진되는 한편, 양 액튜에이터(7 및 8)가 동시에 활성화되면 X-축을 따라서 병진될 수 있다는 것을 알 수 있다. 스텐실 지지체(2)의 회전 또는 조합된 회전 및 병진은 액튜에이터(7, 8 및 9)들의 조합을 선택적으로 활성화시키는 것에 의해 달성될 수 있다. 정렬 액튜에이터(7, 8, 9)들 모두는 인쇄 기계 상에, 예를 들어, 인쇄 기계의 정적 구조물 또는 프레임 상에 장착되는 것에 의해 고정된 위치에서 홀딩된다.

이러한 시스템에서, 스텐실 지지체가 워크피스 지지체에 상대적으로 이동하도록 작동되는 반면에, 다른 시스템에서, 액튜에이터들은 상대 이동을 달성하도록 워크피스 지지체에 직접 작용할 수 있다.

정렬 후에, 인쇄 매체는, 스텐실의 상부 표면 상에 매체를 증착시키고 X-Y 평면에 또는 이에 평행하게 상부 표면을 가로질러 고무 롤러를 스위핑하고 스텐실의 구멍들을 통해 인쇄 매체를 가압하는 것에 의해 스텐실을 통해 워크피스에 도포된다. 이어서, 워크피스와 스텐실은 분리된다.

광범위한 연구를 통해 스텐실과 워크피스 사이의 분리 각도의 제어는 인쇄 품질을 제어하는데 중요하다는 사실이 밝혀졌다. 그러나, 공지된 인쇄 기계가 초기 기계 제조 단계 이외에 또는 후속 수동 교정 동안 평면 정렬 오류를 자동으로 보정 할 능력을 가지지 않는다는 점에서 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하고, 산업 스크린 인쇄 기계 내에서 워크피스에 인쇄 스텐실들의 다중 평면 정렬(3-자유도로)을 달성하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따라서, 본 발명의 이러한 목적은 스텐실이 워크피스와 평행하게 또는 사전 결정된 각도로 있도록 X 및 Y-축을 중심으로 스텐실 지지체를 선택적으로 회전시키는데 효과적인 평면성 제어 메커니즘(planarity control mechanism)을 제공하는 것에 의해 달성된다.

이러한 목적은, 정렬 동안 스텐실 지지체의 회전 및 병진 이동을 허용하고 정렬될 때 X, Y 및 Z-축을 따르는 국부 이동을 방지하도록 스텐실 지지체를 클램핑할 수 있는 클램프 조립체의 제공에 의해 본 발명에 따라서 또한 달성된다.

본 발명의 제1 양태에 따라서, 워크피스 인쇄 기계를 위한 정렬 시스템이 제공되며, 상기 정렬 시스템은:

사용시에 실질적으로 평면인 스텐실을 지지하기 위한 스텐실 지지체,

사용시에, 직교하는 X 및 Y-축을 포함하는 평면으로서 한정되는 X-Y 평면에서 평면 워크피스를 지지하기 위한 워크피스 지지체, 및

상기 X 및 Y-축 중 적어도 하나를 중심으로 상기 스텐실 지지체 및 상기 워크피스 지지체의 상대 회전을 실행하도록 배열된 액튜에이터를 포함하는 평면성 제어 메커니즘을 포함한다.

본 발명의 제2 양태에 따라서, 클램프 조립체가 제공되며, 상기 클램프 조립체는:

그 사이에서 강성 구조물을 클램프하기 위한 제1 및 제2 상호 대향 클램핑 표면들, 및

상기 제1 클램핑 표면이 장착되며, 제1 클램핑 해제 상태와 제2 클램핑 상태 사이에서 상기 클램프 조립체를 스위칭하도록 작동하는 클램핑 액튜에이터로서, 클램핑된 상태에서 상기 강성 구조물이 상기 제1 및 제2 클램핑 표면들 사이에서 클램핑되고, 상기 스위칭이 상기 제2 클램핑 표면을 향하여 클램핑 축을 따라서 상기 제1 클램핑 표면을 이동시키는 상기 클램핑 액튜에이터에 의해 실행되는, 상기 클램핑 액튜에이터를 포함하며,

상기 제1 및 제2 클램핑 표면들 중 적어도 하나는 베어링을 포함하여서, 상기 강성 구조물은 상기 클램프 조립체가 상기 제1 클램핑 해제 상태에 있을 때 상기 베어링을 통해 상기 클램핑 표면에 대해 이동 가능하다.

본 발명의 제3 양태에 따라서, 제1 양태의 정렬 시스템을 포함하는 인쇄 기계가 제공된다.

본 발명의 제4 양태에 따라서, 도전성 매체로 평면 워크피스를 인쇄하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:

i) X-Y 평면에서 평면 워크피스를 지지하기 위한 워크피스 지지체, 및 실질적으로 평면인 스텐실을 지지하는 스텐실 지지체를 가지는 인쇄 기계를 제공하는 단계,

ⅱ) 상기 스텐실을 상기 스텐실 지지체에 적재하는 단계,

ⅲ) 상기 X-Y 평면에 대한 상기 스텐실의 복수의 지점들의 거리를 측정하는 단계,

iv) 상기 스텐실이 상기 X-Y 평면에 대해 요구되는 배향에 도달할 때까지 X 및 Y-축들 중 적어도 하나를 중심으로 상기 워크피스 지지체에 대해 상기 스텐실 지지체를 회전시키는 단계,

v) 상기 스텐실 아래에 위치되도록 상기 워크피스를 상기 워크피스 지지체에 적재하는 단계, 및

vi) 상기 스텐실을 통해 상기 워크피스 상에 전도성 매체를 인쇄하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 단계 i)는 제3 양태에 따른 인쇄 기계를 제공하는 단계를 포함한다.

유익하게, 상기 방법은 상기 워크피스 또는 워크피스 지지체의 기준 위치를 측정하는 것에 의해 상기 인쇄 기계를 교정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특정 양태 및 특징은 첨부된 청구항들에 제시되어 있다.

본 발명은 첨부된 도면(축척으로 도시되지 않음)들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 공지된 정렬 시스템을 위로부터 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정렬 시스템을 위로부터 개략적으로 도시한 도면;
도 3a 내지 도 3c는 양의 Y-방향을 따라서 바라본 정면도로부터, 본 발명에 따른 평면 정렬 공정의 단계들의 순서를 개략적으로 도시한 도면;
도 4a 내지 도 4c는 X-방향을 따라서 바라본 측면도로부터, 도 3a 내지 도 3c의 단계들의 순서를 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고정식 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면;
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면; 및
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프를 개략적으로 도시한 도면.

본 발명의 실시예에 따른 정렬 시스템(10)이 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 정렬 시스템(10)은 인쇄 기계(도시되지 않음) 내에 장착되는데 적합하며, 인쇄 기계는 워크피스 지지체(4)를 포함하는 인쇄 기계의 많은 구성 요소가 장착되는 고정 지지 구조물을 포함한다. 도시된 정렬 시스템(10)은 도 1의 시스템과 많은 유사점을 가지며, 그래서 적절한 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 특히, 워크피스 지지체(4) 및 X-Y 평면에서 정렬을 결정하기 위한 카메라 시스템이 또한 도시된 시스템에 존재한다. 한가지 차이점은 X-Y 평면 정렬 액튜에이터(7', 8', 9')들이 도 1의 설정에 대해 재배열되어서, 단일 정렬 액튜에이터(7')는 ± X-방향으로 이동시키기 위하여 스텐실 지지체(14)를 추진하도록 상대적으로 스텐실 지지체(14)의 중앙에 위치된다. 다른 2개의 정렬 액튜에이터(8', 9')는 ± Y-방향으로 이동시키기 위하여 스텐실 지지체(14)을 추진하도록 스텐실 지지체(14)의 측면 영역들에서 작용한다. 액튜에이터(7')가 자체적으로 활성화되면, 스텐실 지지체(14)는 X-축을 따라서 인쇄 기계 구조물에 대해 병진될 것이지만, 두 액튜에이터(8' 및 9')가 동시에 활성화되면 Y-축을 따라서 병진될 수 있다는 것을 알 수 있다. 스텐실 지지체(14)의 회전, 또는 조합된 회전 및 병진은 액튜에이터(7', 8' 및 9')들의 조합을 선택적으로 활성화시키는 것에 의해 달성될 수 있다.

본 정렬 시스템(10)과 함께, X 및 Y-축 모두를 중심으로 하는, 스텐실(3)을 X-Y 평면으로 지지하기 위한 스텐실 지지체(14)와 워크피스 지지체(4)의 상대 회전을 선택적으로 가능하게 하기 위하여 평면성 제어 메커니즘이 추가로 제공된다. 이러한 실시예에서, 스텐실 지지체(14)는, 스텐실 지지체(14) 주위에 위치되고 이에 통합된 3개의 이격된 정렬 클램프(11, 12, 13)에 의해 X 및 Y-축들을 중심으로 선택적으로 회전될 수 있도록 정렬 프레임으로서 작용하는데 적합하다. 이를 위해, 인쇄 기계의 구조는 이로부터 돌출되는 각각의 돌기(도 5 참조)를 구비하며, 돌기들은 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 각각의 정렬 클램프(11, 12, 13)와 기계적으로 협동한다. 이러한 실시예에서, 정렬 클램프(11, 12)들은 Z-축을 따라서 국부적 거리를 변화시키기 위해 돌기들에 대해 스텐실 지지체(14)를 이동(즉 들어올리는)시킬 수 있는 가동성 정렬 클램프들이지만, 정렬 클램프(13)는 고정 클램프, 즉, 스텐실 지지체(14)와, 선회 지점으로서 작용하는 돌기 사이에 이동을 실행할 수 없다. 다른 실시예에서, 정렬 클램프(13)는 또한 이동할 수 있다. 고정 및 가동성 정렬 클램프들은 다음에 더욱 상세하게 기술된다.

한 쌍의 전방 측정 센서(5) 및 한 쌍의 후방 측정 센서(6)가 스텐실 지지체(14) 위에 제공된다. 이러한 것들은 다음에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 스텐실 지지체(14) 상에 장착된 스텐실의 Z-방향으로의 위치를 결정하는데 효과적이다.

전술한 바와 같이, 이러한 실시예에서, 스텐실 지지체(14)가 정렬 프레임으로서 작용하지만, 워크피스 지지체(4)는 인쇄 기계의 구조물에 대해 공간적으로 고정된 채로 있다. 다른 실시예(도시되지 않음)들에서, 워크피스 지지체가 동일하게 정렬 프레임으로서 작용하는데 적합할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이러한 경우에, 워크피스 지지체가 X 및 Y-축 주위로 정렬되고 필요에 따라 클램핑될 수 있는 반면에, 스텐실 지지체는 인쇄 기계 구조물에 대해 공간적으로 고정된 채로 있다.

도 3a 내지 도 3c는 정면으로부터, 즉 양의 Y-방향으로부터 바라본 도 2의 장치를 사용하여 스텐실(3)과 워크피스를 정렬하기 위한 평면 정렬 공정에서의 일련의 단계들을 개략적으로 도시한다. 유사하게, 도 4a 내지 도 4c는 이러한 동일한 순서를 개략적으로 도시하지만 측면도로부터 취한, 즉 X-방향을 따라서 바라본 것이다. 그러므로, 도 3a 내지 도 4c의 비교는 오정렬의 직교 구성 요소들이 어떻게 보정될 수 있는지를 도시한다. 명료성을 위해, 도 3a 내지 도 4c 모두는 X 및 Y-정렬 액튜에이터들을 생략한다. 의심의 여지를 피하기 위해, X-Y 평면 내에서의 정렬은 도 1에 도시된 종래 기술의 시스템에서 공지된 것과 유사한 방식으로 이러한 액튜에이터들에 의해 달성된다.

도 3a 및 도 4a는 워크피스 지지체(4) 상에 워크피스가 아직 적재되지 않고 스텐실이 아직 스텐실 지지체(14) 상에 적재되지 않는 초기 단계를 도시한다. 정렬 클램프(11, 12 및 13)들은 인쇄 기기에 대해 스텐실 지지체(14)를 적소에서 확고하게 유지하도록 스텐실 지지체를 정렬 클램프들이 클램핑하는 클램핑된 상태에 있도록 유발된다. 클램핑 메커니즘에 대한 자세한 내용은 아래에 나와 있다. 그 상부 표면이 X-Y 평면을 한정하는 워크피스 지지체(4)는 측정 센서(5 및 6)들에 의해 만들어진 초기 교정 측정을 위한 데이텀(datum)으로서 작용한다. 후속 측정은 그런 다음 워크피스 지지체(4)의 결정된 위치에 기초하여 보정될 수 있다. 측정 센서(5 및 6)들이 거리를 측정하는데 효과적이어야 하며, 이를 달성하기 위해 이용될 수 있는 다양한 기술이 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 도 3a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 각각의 측정 센서는 레이저 광을 하향 방출하고 반사된 광을 검출하는 레이저 디바이스이다. 본 발명은 그렇게 제한되지 않으며, 예를 들어 초음파 또는 용량성 시스템과 같은 다른 측정 시스템이 사용될 수 있다.

도 3b 및 도 4c는 평면 워크피스(15)가 X-Y 평면에서 지지되도록 워크피스 지지체(4) 상에 적재되고 스텐실(3)이 스텐실 지지체(14)에 적재된 후속 단계를 도시한다. 실제로, 당업계에 공지된 바와 같이, 스텐실(3)은 프레임이 스텐실 지지체(14) 상에 접촉하여 놓여있는 상태로, DEK의 VectorGuard® 프레임 시스템과 같은 주변 직사각형 스텐실 프레임(16) 내에서 인장하에 유지된다.

도 3b로부터, 이 예에서 스텐실(3)은 X-방향을 따라서 워크피스(15)와 오정렬되고, 즉 X = 0 위치에서, 스텐실(3)과 워크피스(15) 사이의 거리가 거리(X = n(n> 0))보다 작다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 스텐실 프레임을 통해 누출되는 접착제 또는 휘어져 손상된 프레임과 같은, 스텐실 프레임(16)의 아래에 점착된 이물질과 같은 이러한 오정렬의 다양한 원인이 있을 수 있다. 도 3b에서, 오정렬의 대표적인 원인은 스텐실 프레임(16)과 스텐실 지지체(14) 사이에 위치된 임의의 물체로서 도면 부호 17로 도시된다. 유사하게, 도 4b는 이러한 예에서, 스텐실(3)이 Y-방향을 따라서 워크피스(15)와 오정렬되고, 즉 Y = 0 위치에서, 스텐실(3)과 워크피스(15) 사이의 거리가 거리(Y = n(n> 0))보다 크다. 그러므로, 이러한 경우에, 최대 오정렬은 정렬 클램프(11) 부근에서 발생한다. 오정렬의 범위는 전방 및 후방 측정 센서(5, 6)들에 의해 취해진 측정치를 비교하는 것에 의해 결정된다. 측정 센서(5, 6)들이 X 및 Y-방향 모두로 이격되어 있기 때문에, X 및 Y-축들 모두에 대한 스텐실(3)의 평면성이 결정될 수 있다.

오정렬을 위한 보정을 수행하기 위해, 정렬 클램프(11, 12, 13)들은 스텐실 지지체(14)가 인쇄 기계에 대해 이동 가능한 클램핑 해제 상태로 스위칭하도록 유발된다.

도 3c 및 도 4c는 오정렬에 대한 보정 후의 후속 단계를 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 경우에, 정렬 클램프(11 및 12)들 모두는 X-축을 중심으로 스텐실 지지체(14) 및 워크피스 지지체(4)의 상대 회전을 유발하도록 아래로(즉, 음의 Z-방향으로) 이동하도록 유발되고, 고정식 정렬 클램프(13)는 선회 지점으로서 작용한다. 이러한 것은 측정 센서(5, 6)들에 의해 결정된 바와 같이 Y-축 방향을 따르는 오정렬을 보정하는 역할을 한다. 추가적으로, 정렬 클램프(11)는 Y-축을 중심으로 하는 스텐실 지지체(14) 및 워크피스 지지체(4)의 상대 회전을 유발하고, 그러므로 X-축 방향을 따른 오정렬을 보정하도록 정렬 클램프(12)보다 더욱 아래로 이동하도록 유발되었다. 보정 후에, 이러한 경우에, 스텐실(3)은 워크피스(15)에 실질적으로 평행하게 놓이도록 유발되고, 후속 인쇄 공정이 수행될 준비가 된다. 측정 센서(5, 6)들은 워크피스(15)와 스텐실(3)의 정렬이 요구된 바와 같다는 확인을 얻고, 필요하면 수정이 만들어지도록 사용될 수 있다. X-Y 평면 내에서의 정렬은 이러한 평면 정렬 공정 전, 후 또는 동안 발생할 수 있다. 모든 정렬 단계 후에, 정렬 클램프(11, 12, 13)들은 인쇄 기계에 대하여 적소에서 견고하게 스텐실 지지체를 고정하도록 스텐실 지지체(14)를 클램핑한다.

전술한 바와 같이, 일부 실시예(도시되지 않음)에서, 고정식 정렬 클램프(13)는 예를 들어 정렬 클램프(11, 12)와 유사한 형태를 취하는 가동성 정렬 클램프로 대체될 수 있다. 이러한 정렬은 원하는 평탄성 정렬을 실행하도록 스텐실 지지체(14) 및 워크피스 지지부(4)의 상대 회전을 동등하게 실행할 수 있으며; 실제로 더욱 큰 회전 정도가 가능하다. 아울러, 이러한 구성은 스텐실 지지체(15)와 워크피스 지지체(4) 사이의 Z-방향으로의 거리가 필요에 따라 조정될 수 있다는 이점을 가진다. 그러나, 이러한 이점은 결과적으로 장치의 복잡성에서의 증가 및 필요한 추가 공간에 의해 적어도 부분적으로 상쇄된다.

일부 예에서, 스텐실과 워크피스의 최적 배열이 평행하지 않을 수 있다는 것을 유의하여야 한다. 예를 들어, 스텐실과 워크피스 평면들을 약간 평행하지 않도록 설정하는 것에 의해, 인쇄 공정 후의 워크피스와 스텐실의 분리가 제어된 방식으로 실행될 수 있다. 특정 예로서, 정렬은 전방으로부터 후방(양의 Y-방향) 또는 측 방향(양 또는 음의 X-방향)으로 분리가 일어나도록 설정될 수 있다. 또한, 정렬은 스텐실과 워크피스의 분리 동안 조정될 수 있어서, 인쇄는 평행한 스텐실 및 워크피스로 수행될 수 있지만, 완전한 제어가 후속 분리에 걸쳐서 얻어진다.

당업자는 정렬 클램프(11, 12, 13)들이 3가지 기능을 수행한다는 것을 상기 설명으로부터 알 수 있을 것이다:

i) X-Y 정렬 동안, 즉 정렬 클램프(11, 12 및 13)들이 클램핑 해제된 상태에 있는 동안 정렬 프레임(이 실시예에서, 스텐실 지지체(14))이 X-Y 평면에서 자유롭게 이동하는 것을 허용하는 것;

ⅱ) 클램핑 해제 상태에 있는 동안 X 및 Y-축을 중심으로 정렬 프레임을 선택적으로 회전시키도록 정렬 프레임에 작용하는 것; 및

ⅲ) 모든 축에 대해 요구되는 바와 같이 정렬될 때 스텐실 지지체(14)가 견고하게 클램핑되는 클램프 상태를 실행하는 것.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프(20)의 형태를 하는 클램프 조립체를 개략적으로 도시한다. 정렬 클램프(20)는 인쇄 기계 구조물의 일부분 상으로 클램핑하도록 배열된다. 도시된 바와 같이, 구조물은 각각의 정렬 클램프와의 기계적인 협동을 위해 제공된 복수의 강성 돌출 돌기(21)를 구비한다. 각각의 돌출 돌기(21)는 X-Y 평면에 평행한 평면에 놓이는 플레이트의 형태를 취한다. 정렬 클램프(20)의 상부 부분은 돌기(21) 위에 위치되고, 정렬 클램프(20)의 하부 부분은 상부 부분과 일직선으로 위치되도록 돌기(21) 아래에 위치된다. 상부 부분은 선형 위치 설정 또는 평면성 액튜에이터(22)를 포함하며, 액튜에이터의 출력부는, 돌기(21)의 상부 표면 상에 놓이고 또한 상부 클램핑 표면으로서 작용하는 볼 트랜스퍼 베어링(23)에 기계적으로 연결된다. 평면성 액튜에이터(22)는 외부면, 이 경우에 돌기(21)의 상부 표면에 대해 이에 응답하여 정렬 프레임, 즉 이 경우에 스텐실 지지체(14)를 이동시키도록 작동한다. 하부 부분은 선형 클램핑 액튜에이터(24)를 포함하고, 선형 클램핑 액튜에이터의 출력부는 선형 가이드(26)를 통해 클램핑 축을 따라서 마찰 클램핑 요소(25)에 기계적으로 연결된다. 마찰 클램핑 요소(25)는 본 실시예에서는 돔형 표면을 가지는 돌출부로서 도시되어 있으며, 그러나, 마찰 클램핑 요소(25)는 각도적으로 순응하는 표면의 다른 형태를 대안적으로 포함할 수 있다. 마찰 클램핑 요소(25)는 하부 클램핑 표면으로서 작용한다. 각도적으로 순응하는 표면의 사용은 돌기(21)가 클램핑 축에 대해 경사진 각도로 클램핑되는 것을 가능하게 한다.

이 실시예에서, 정렬 클램프(20)는 스텐실 지지체(14)에 통합되고, 그 일부만이 도 5에 도시되어서, 스텐실 지지체(14)는 정렬 클램프(20)의 요크로서 작용한다. 클램핑 액튜에이터(24) 및 평면성 액튜에이터(22)는, 인쇄 기계에 또는 이로부터 원격으로 제공되며 측정 센서(5, 6)들(도 2 참조)로부터 측정 정보를 수신하는데 적합한 컴퓨터, 프로세서 등과 같은 별도의 제어 수단(도시되지 않음)에 의해 제어된다.

정렬 동안, 스텐실 지지체(14)가 인쇄 기계에 적재될 때, 각각의 정렬 클램프는 클램핑 해제 상태로 스위칭된다. 이러한 상태에서, 각각의 정렬 클램프의 볼 트랜스퍼 베어링(23)은 돌기(21) 상에 놓이고 그 위에서 자유롭게 구르며, 그러므로 스텐실 지지체(14)가 X-Y 평면에 정렬되는 것을 가능하게 한다. 스텐실 지지체(14)의 평면성은, 측정 센서로부터 수신된 출력에 의존하여 제어 수단에 의해 결정된 바와 같이, 요구되는 위치가 도달될 때까지 Z-축을 따라서 스텐실 지지체(14)를 상승 또는 하강시키도록 평면성 액튜에이터(22)를 작동시키는 것에 의해 정렬된다. 스텐실 지지체(14)의 클램핑은 그런 다음 클램핑된 상태로 스위칭하는 것에 의해 수행된다. 이를 실행하도록, 클램핑 액튜에이터(24)는 스텐실 지지체(14)의 평면에 수직인 클램핑 축을 따라 마찰 클램핑 요소(25)를 상향 이동시키도록 작동되며, 이러한 이동은 선형 가이드(26)에 의해 안내된다. 돌기(21)가 마찰 클램핑 요소(25)와 볼 트랜스퍼 베어링(23) 사이에 단단히 클램핑될 때까지, 상향 이동은 계속된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고정식 정렬 클램프(30)를 개략적으로 도시한다. 이러한 정렬 클램프(30)는 도 5의 가동성 정렬 클램프(20)와 공통인 많은 부분을 가지며, 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 고정식 정렬 클램프(30)의 하부 부분은 가동성 정렬 클램프(20)의 하부 부분과 동일하다. 여기에서, 평면성 액튜에이터가 제공되지 않더라도, 대신에, 볼 트랜스퍼 베어링(23)은 고정 너트(31) 상에 장착된다.

이러한 고정식 정렬 클램프(30)를 이용하여, 가동성 정렬 클램프(20)와 동일한 방식으로 클램핑이 실행되어서, 클램핑 액튜에이터(24)는 돌기(21)가 마찰 클램핑 요소(25)와 볼 트랜스퍼 베어링(23) 사이에 클램핑되도록 작동된다. 이러한 배열에 의해, 고정식 정렬 클램프(30)는 스텐실 지지체(14)를 위한 선회 지점으로서 효과적으로 작용한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프(40)를 개략적으로 도시한다. 이러한 정렬 클램프(40)는 도 5의 가동성 정렬 클램프(20)와 공통인 많은 부분을 가지며, 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 정렬 클램프(40)는 마찰 클램핑 요소(25)가 그 위에 마찰재가 제공된 발 부분(42)을 지니는 볼 조인트(41)의 형태를 하는 회전 가능한 요소로 대체된다는 점에서 전술한 정렬 클램프(20)와 다르다. 이러한 정렬 클램프(40)는 전술한 정렬 클램프(20)와 동일한 방식으로 작동된다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프(50)를 개략적으로 도시한다. 이러한 정렬 클램프(50)는 도 5의 가동성 정렬 클램프(20)와 공통인 많은 부분을 가지며, 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 명료성을 위해, 스텐실 지지체(14)는 도면으로부터 생략된다. 클램핑을 돕기 위해, 마찰 재료가 클램핑 액튜에이터(24)의 상부 결합면에 가해질 수 있다. 이러한 정렬 클램프(50)에 의해, 클램핑 액튜에이터(24)는 돌기(21)의 하부 표면 상에 직접 작용하도록 배열된다. 클램핑을 돕도록, 마찰재가 클램핑 액튜에이터(24)의 상부 결합 표면에 도포될 수 있다. 정렬 클램프(50)의 상부 부분은 클램핑 액튜에이터(24)의 스위블 요소, 즉 스위블 조인트(52)를 통해 장착된 에어 베어링(51)을 포함한다. 선형 가이드(53)는 작동 동안 스텐실 지지체를 정확하게 들어올리도록 에어 베어링(51) 및 스위블 조인트(52) 배열을 안내하도록 제공된다. 클램핑을 돕기 위해, 마찰재가 에어 베어링(51)의 하부 결합 표면에 도포될 수 있다. 이러한 스위블 장착의 사용은 돌기가 클램핑 축에 대해 경사진 각도로 유지되도록 클램핑되는 것을 가능하게 한다.

정렬 클램프(50)의 작동은 도 5 및 도 7을 참조하여 앞서 설명된 것과 동일하다. 이 실시예에서, 정렬 클램프(50)의 상부 부분이 마찰식 클램핑 요소 또는 볼 조인트를 포함하지 않고, 에어 베어링(51)에 의해 제공되는 저마찰이 필요한 이동을 허용한다는 것을 유의하여야 한다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프(60)를 개략적으로 도시한다. 이러한 정렬 클램프(60)는 도 8의 가동성 정렬 클램프(50)와 공통인 많은 부분을 가지며, 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 명료성을 위해, 스텐실 지지체(14)는 도면으로부터 생략된다. 이러한 실시예에서, 정렬 클램프(50)의 선형 가이드(53)는 스위블 조인트(52)와 평면형 액튜에이터(22)를 기계적으로 연결하는 정밀 가이드(61)의 사용에 의해 대체된다. 예를 들어 볼 스플라인을 포함할 수 있는 정밀 가이드(61)는 외부 가이드 구조에 대한 필요성없이 에어 베어링(51)의 이동을 정확하게 안내한다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가동성 정렬 클램프(70)를 개략적으로 도시한다. 도 10에서, 돌기(21)가 회전된 상태로 도시되어 있다는 것을 유의하여야 한다. 이러한 정렬 클램프(70)는 도 5의 가동성 정렬 클램프(20)와 공통인 많은 부분을 가지며, 도면 부호는 적절한 경우에 유지된다. 명료성을 위해, 스텐실 지지체(14)는 도면에서 생략된다. 정렬 클램프(70)의 상부 부분은 평면성 액튜에이터(22)의 출력부에 기계적으로 연결된 볼 트랜스퍼 베어링(71)을 포함한다. 정렬 클램프(70)의 하부 부분은 돌기(21)의 회전을 가능하게 하기 위해 콜릿 배열(collet arrangement)의 형태를 하는 회전 가능한 요소를 포함한다. 클램핑 액튜에이터(24)는 꼭지잘린 원추형 돌출부의 형태를 취하는 콜릿 확장기(74)에 기계적으로 연결된다. 이러한 것은 콜릿 확장기(74)를 수용하도록 크기화되는 한편 그 사이의 상대 이동을 허용하는 꼭지잘린 원추형 오목부를 가지는 실린더의 형태를 취하는 스위블 콜릿(72)과 협력한다. 스위블 콜릿(72)은 사용시에 돌기(21)의 하부 표면과 접촉하는 마찰판(73)을 그 말단부에 지닌다.

전술한 실시예들은 단지 예시적인 것이며, 본 발명의 범위 내의 다른 가능성 및 대안이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 상술된 실시예는 스텐실 지지체 아래에 위치된 클램핑 액튜에이터를 도시하고, 평면성 액튜에이터는 스텐실 지지체 위에 위치된다. 평면성 액튜에이터가 스텐실 지지체 아래에 위치되고 클램핑 액튜에이터가 그 위에 위치되도록 이러한 배열이 뒤집힐 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

전술한 실시예는 선형 액튜에이터의 사용을 개시한다. 대안적으로, Z-축을 따르는 이동을 유발하는 액튜에이터의 다른 형태가 사용될 수 있다. 예를 들어, 수평 이동이 종래에 공지된 바와 같은 캠 배열 또는 쐐기, 가위 메커니즘 또는 전기 드라이버를 사용하여 수직 이동으로 변환되는 "Z-리프트" 배열이 선형 액튜에이터를 대체할 수 있다.

액튜에이터 작동의 선형성은 Z-방향으로의 이동의 성분이 생성되는 한 필수적인 것은 아니어서, 선형 액튜에이터는 대신 곡선 베어링을 통해 구동될 수 있다.

전술한 실시예들은 정렬 프레임 주위에 이격된 평면성 액튜에이터를 각각 포함하는 복수의 정렬 클램프가 제공되는 정렬 시스템들을 개시한다. 대신에 단일의 선형 액튜에이터가 Z-축을 따라서 정렬 프레임을 위한 2개의 이격된 결합 표면을 차례로 지지하는 공통 부재를 구동하는 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 공통 부재는 2개의 결합 표면의 상대 높이, 그러므로 정렬 프레임의 회전을 제어하도록 제2 액튜에이터에 의해 구동, 예를 들어 회전될 수 있다.

전술한 바와 같이, 전술한 특정 실시예에서, 정렬 프레임은 스텐실 지지체를 포함한다. 그러나, 동등하게, 정렬 프레임은 워크피스 지지체를 포함하여, 스텐실 지지체 및 워크피스 지지체의 상대 회전을 제공할 수 있다.

4개의 측정 센서 대신에 제1 위치에서 판독값을 취하고 그런 다음 제2 위치로 이동하고 제2 측정값을 취하는 하나 또는 2개의 가동성 센서를 사용할 수 있다. 이러한 실시예에서, 각각의 측정 센서는 워크피스 지지체 위에서 이에 대해 상대적으로 움직일 수 있는 갠트리에 장착될 수 있다.

전술한 실시예에서, 인쇄 기계는 워크피스 지지체의 기준 위치를 측정하는 것에 의해 교정되어서, 이러한 것은 데이텀으로서 사용된다. 대안적으로, 워크피스의 기준 위치는 이러한 방식으로 측정되고 사용될 수 있다.

1 : 공지된 정렬 시스템 2 : 스텐실 지지체
3 : 스텐실 4 : 워크피스 지지체
5 : 전방 측정 센서 6 : 후방 측정 센서
7, 8 : X-정렬 액튜에이터 9 : Y-정렬 액튜에이터
7' : X-정렬 액튜에이터 8', 9' : Y-정렬 액튜에이터
10 : 정렬 시스템 11, 12, 13 : Z-정렬 클램프
14 : 스텐실 지지체 15 : 워크피스
16 : 스텐실 프레임 17 : 오정렬 원인
20, 40, 50, 60, 70 : 가동성 정렬 클램프 21 : 돌기
22 : 평면성 액튜에이터 23 : 볼 트랜스퍼 베어링
24 : 클램핑 액튜에이터 25 : 마찰 클램핑 요소
26 : 선형 가이드 30 : 고정식 정렬 클램프
31 : 고정 너트 41 : 볼 조인트
51 : 에어 베어링 52 : 스위블 조인트
53 : 선형 가이드 54 : 마찰재
61 : 정밀 가이드 71 : 볼 트랜스퍼 베어링
72 : 스위블 콜릿 73 : 마찰 플레이트
74 : 콜릿 확장기

Claims

워크피스 인쇄 기계를 위한 정렬 시스템으로서,
사용시에 실질적으로 평면인 스텐실을 지지하기 위한 스텐실 지지체;
사용시에, 직교하는 X 및 Y-축들을 포함하는 평면으로서 한정되는 X-Y 평면에서 평면 워크피스를 지지하기 위한 워크피스 지지체; 및
상기 X 및 Y-축들 중 적어도 하나를 중심으로 하는 상기 스텐실 지지체 및 상기 워크피스 지지체의 상대 회전을 실행하도록 배열되는 액튜에이터를 포함하는 평면성 제어 메커니즘을 포함하는, 정렬 시스템.
제1항에 있어서, 상기 평면성 제어 메커니즘은 상기 X 및 Y-축들 모두를 중심으로 하는 상기 스텐실 지지체 및 상기 워크피스 지지체의 상대 회전을 실행하도록 배열되는 적어도 2개의 액튜에이터를 포함하는, 정렬 시스템.
제2항에 있어서, 제1 및 제2 가동성 정렬 클램프들을 포함하며, 상기 제1 및 제2 가동성 정렬 클램프들의 각각은 정렬 프레임 상의 각각의 제1 및 제2 이격된 위치에 위치되는 각각의 액튜에이터를 포함하는, 정렬 시스템.
제3항에 있어서, 고정식 정렬 클램프가 상기 정렬 프레임을 위한 선회부로서 작용하도록 상기 정렬 프레임의 제3 위치에 위치된 상기 고정식 정렬 클램프를 포함하는, 정렬 시스템.
제3항에 있어서, 상기 정렬 프레임 상의 제3 위치에 위치된 제3 가동성 정렬 클램프를 포함하는, 정렬 시스템.
제1항에 있어서, 상기 X-Y 평면 내에서 상기 정렬 프레임을 이동시키기 위하여 상기 정렬 프레임과 기계적 협동하는 X-Y 정렬 메커니즘을 추가로 포함하는, 정렬 시스템.
제6항에 있어서, 각각의 고정식 또는 가동성 정렬 클램프는 각각의 베어링을 포함하며, 상기 고정식 또는 가동성 정렬 클램프는 사용시에 상기 X-Y 평면에서 상기 정렬 프레임의 이동을 가능하게 하도록 상기 각각의 베어링을 통해 각각의 외부 표면과 기계적으로 협동하는, 정렬 시스템.
제7항에 있어서, 각각의 액튜에이터는 각각의 외부 표면에 대해 이에 응답하여 상기 정렬 프레임을 이동시키도록 작동하는, 정렬 시스템.
제7항에 있어서, 각각의 고정식 또는 가동성 정렬 클램프는 각각의 외부 표면에 상기 고정식 또는 가동성 정렬 클램프를 클램핑하도록 작동 가능한 클램핑 액튜에이터를 포함하는, 정렬 시스템.
제3항에 있어서, 상기 정렬 프레임은 상기 스텐실 지지체를 포함하는, 정렬 시스템.
제3항에 있어서, 상기 정렬 프레임은 상기 워크피스 지지체를 포함하는, 정렬 시스템.
클램프 조립체로서,
강성 구조물을 그 사이에 클램핑하기 위한 제1 및 제2 상호 대향 클램핑 표면들, 및
상기 제1 클램핑 표면이 장착되며, 제1 클램핑 해제 상태와 제2 클램핑 상태 사이에서 상기 클램프 조립체를 스위칭하도록 작동하는 클램핑 액튜에이터로서, 클램핑된 상태에서 상기 강성 구조물이 상기 제1 및 제2 클램핑 표면들 사이에서 클램핑되고, 상기 스위칭이 상기 클램핑 액튜에이터에 의해 실행되어 상기 제2 클램핑 표면을 향하여 클램핑 축을 따라서 상기 제1 클램핑 표면을 이동시키는 상기 클램핑 액튜에이터를 포함하며,
상기 제1 및 제2 클램핑 표면들 중 적어도 하나는 베어링을 포함하여서, 상기 강성 구조물은 상기 클램프 조립체가 상기 제1 클램핑 해제 상태에 있을 때 상기 베어링을 통해 상기 클램핑 표면에 대해 이동 가능한, 클램프 조립체.
제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2 클램핑 표면들 중 하나는 베어링을 포함하며, 제1 및 제2 클램핑 표면들 중 다른 하나는 돔 또는 스위블 마찰 요소를 포함하여서, 상기 강성 구조물은 상기 클램핑 축에 대해 경사진 각도로 유지되도록 상기 클램핑 축을 따라서 클램핑될 수 있는, 클램프 조립체.
제12항에 있어서, 상기 클램핑 축을 따라서, 상기 제2 클램핑 표면에 대해 상기 클램프 조립체의 부분을 이동시키기 위하여 상기 제2 클램핑 표면에 기계적으로 연결된 위치 설정 액튜에이터, 선택적으로 선형 액튜에이터를 포함하며; 상기 클램프 조립체는 선택적으로 곡선 베어링, 및 사용시에 상기 곡선 베어링을 구동하기 위한 선형 액튜에이터를 포함하는, 클램프 조립체.
제3항에 있어서, 상기 평면성 제어 메커니즘은 제14항의 클램프 조립체를 포함하며, 상기 클램프 조립체의 위치 설정 액튜에이터는 상기 정렬 프레임의 회전을 실행하도록 배열되는, 정렬 시스템.
제1항의 정렬 시스템을 포함하는 인쇄 기계.
제16항에 있어서, 지지 구조물을 포함하며, 상기 지지 구조물은 상기 지지 구조물로부터 돌출하는 복수의 돌기를 포함하며, 상기 평면성 제어 메커니즘은 상기 돌기들을 통해 상기 지지 구조물과 기계적으로 협동하는, 인쇄 기계.
제16항에 있어서, 상기 스텐실이 상기 스텐실 지지체에 의해 지지될 때 상기 X-Y 평면에 대한 상기 스텐실의 복수의 지점의 거리를 측정하기 위한 센서 장치를 추가로 포함하는, 인쇄 기계.
도전성 매체로 평면 워크피스를 인쇄하는 방법으로서,
i) X-Y 평면에서 평면 워크피스를 지지하기 위한 워크피스 지지체, 및 실질적으로 평면인 스텐실을 지지하는 스텐실 지지체를 가지는 인쇄 기계를 제공하는 단계,
ⅱ) 스텐실을 상기 스텐실 지지체에 적재하는 단계,
ⅲ) 상기 X-Y 평면에 대한 상기 스텐실의 복수의 지점들의 거리를 측정하는 단계,
iv) 상기 스텐실이 상기 X-Y 평면에 대해 요구되는 배향에 도달할 때까지 X 및 Y-축들 중 적어도 하나를 중심으로 상기 워크피스 지지체에 대해 상기 스텐실 지지체를 회전시키는 단계,
v) 상기 스텐실 아래에 위치되도록 워크피스를 상기 워크피스 지지체에 적재하는 단계, 및
vi) 상기 스텐실을 통해 상기 워크피스 상에 전도성 매체를 인쇄하는 단계를 포함하는, 방법.
제19항에 있어서, 상기 단계 i)는 제16항에 따른 인쇄 기계를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.