TWI792208B - 工裝真空裝置、吸嘴、成套部件、電路板裝配機及印刷機 - Google Patents

工裝真空裝置、吸嘴、成套部件、電路板裝配機及印刷機 Download PDF

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Abstract

一種用於電路板裝配機(如：印刷機)的工裝真空裝置，該裝置能夠使兩 個不同的真空源連接到工裝上。該工裝真空裝置可以是被配置為位於該機器中的標準工裝台頂部的可改裝裝置，也可以是該機器的組成部分，並且，該工裝真空裝置為正被加工的工件提供工裝支撐表面。另外，還描述了用於相對於工件固定印刷絲網的吸嘴。

Description

工裝真空裝置、吸嘴、成套部件、電路板裝配機及印刷機
本發明涉及一種真空工裝裝置、吸嘴、成套部件、電路板裝配機、工裝塊和印刷機。
工業絲網印刷機通常將導電印刷介質(例如：錫膏、銀膏或導電油墨)施加到平面工件(例如：電路板)上，方法是使用角形刀片或刮板(squeegee)通過印刷絲網(有時被稱為“掩模”或“範本”)中的孔的圖案來施加導電印刷介質。也可使用同樣的機器在工件上印刷某些非導電介質，如：膠水或其他黏合劑。
為了確保高品質的印刷，有必要支撐工件，使得保持工件正確對準的同時，待印刷的表面與印刷絲網平行，一般為水準，工件支撐件能夠承受印刷操作期間施加在其上的壓力，特別是由刮板施加的向下壓力。最簡單的支撐方式是使用平面或壓板，工件可放置在該平面或壓板上。然而，在許多情況下，無法實現這種佈置，特別是在工件的底面之前已經被印刷並配備有元件的情況下(例如：在所謂的“貼片”操作期間)，並且在對工件頂面實施印刷操作期間，該底面需要得到支撐。工件底面上存在元件，這意味著工件不會是平的，並且，在印刷操作期間，如果元件受到“擠壓”，也很容易損壞。應當理解的是：在其它過程期間(例如：在貼片操作期間)，工件也需要得到支撐。為此，使用名為“工裝”的專業支持解決方案，通常，將其安裝在支撐台(也稱為“工裝台”)的平坦上表面上。此外，為了防止在印刷操作期間工件意外移動，有利的是通過工 裝向工件的底面施加真空、部分真空或大氣壓減小的區域(下文中將使用“真空”一詞來表示所有這些佈置)以產生夾緊效應。能夠進行此類真空施加的已知工裝的示例包括專用工裝塊或柔性工裝，其中，例如，通過機加工，使專用工裝塊的上表面具有三維輪廓，該三維輪廓被設計為容納在其上放置的特定印刷電路板(PCB)；柔性工裝通常包括磁性支撐件，例如：銷、柱或壁，可根據需要將這些磁性支撐件放置在磁可滲透的支撐臺上，通過該支撐台提供真空。
圖1示意性地示出了包括標準真空工裝的已知的印刷機1的剖面圖。更詳細地，在印刷機1內設置有工裝台2，該工裝台2具有磁可滲透的上表面(以下稱為“工裝支撐表面7”)，其適於支撐精確製造與定位的工裝4。經由臺式真空入口9將真空源3，例如：文丘裡泵(venturi-pump)或渦輪泵(turbine pump)，連接至工裝台2，從而能夠向工裝台2的工裝支撐表面7施加至少部分真空，進而向工裝4施加至少部分真空，以夾緊其上的工件(未示出)。工裝4位於導軌5之間，如本領域所知，可調整導軌5以適應不同尺寸的工件。印刷絲網6被保持在印刷機1內的工裝4的上方，並且，在使用時，工件位於工裝4上，且位於印刷絲網6的下方，以便刮板(未示出)能夠執行印刷衝程，在該印刷衝程中，導電介質散佈在印刷絲網6的頂部，通過其中的孔被壓到工件上。例如，工裝4可包括為特定工件製造的專用工裝塊，或者，工裝4可包括模組化磁性系統，該模組化磁性系統包括從銷、塊和壁中選擇的多個磁性元件，可根據需要將這些磁性元件放置在工裝台2的表面上，並通過工裝台2和元件之間的磁力吸引將這些磁性元件保持原位。應當注意的是：工件可能位於單個的載體(圖1中未示出)中，通過印刷機協助其平移並密封到工裝4上。可以看出，印刷機1提供了裝配空間和真空源3，在裝配操作(在該示例中是印刷操作)期間，在該裝配空間中放置有工件，工裝支撐表面7位於該裝配空間的較低部，該真空源3用於向裝配空間施加至少部分真空。
隨著元件和用於容納這些元件的電路板的小型化總體趨勢，很明顯地，將特定應用的印刷品質最優化涉及為該應用提供定制的解決方案。此外，本申請還認識到：類似地，通過提供控制施加到(針對特定應用而優化的)工裝的真空的功能，可以提高印刷效率。在本申請中，術語“高真空”和“低真空”涉及由特定真空源產生的真空的相對強度，即：可施加在置於真空源埠上方的板上的壓力或力，而術語“高流量”和“低流量”涉及當埠連接至真空源時單位時間內通過該埠的空氣的相對體積(即：“品質流量”)。
更具體地，已經認識到：由於文丘裡泵能夠以低流量產生相對較高的真空，當可確保板與支撐工裝之間、印刷絲網與工裝之間以及工裝與載體(可將板放置在載體上)之間密封良好時，由文丘裡泵產生的真空由於可實現得較高而非常適於夾持。但是，如果無法保證良好的密封性(例如：如果存在洩漏，或者如果板上有切口)，則文丘裡泵的功效降低。在這種情況下，最好使用渦輪泵作為真空源，與文丘裡泵相比，渦輪泵產生相對較低的真空度，但流量較高。應該理解的是：在許多情況下，很容易就可以預測哪種真空源更適合於某一特定應用。
據申請人所知，所有已知的印刷機均僅有一個用於保持產品的真空源。
因此，本發明的目的在於提供一種工裝解決方案，向工裝施加真空時，該解決方案能夠提供應用中的靈活性。本發明的一個特定目的在於提供一種向工裝選擇性地提供相對高的流量但低真空和/或相對低的流量但高真空的裝置。儘管該裝置也可包括在新機器內，但是，特別地，該裝置可被改裝到現有的印刷機上，以提供該種靈活性。另一個目的在於：利用該裝置，通過使用真空源選擇性地將印刷絲網拉向工件，以改進印刷操作。
根據本發明，該目的是通過提供工裝真空裝置來實現的，該工裝真空裝置可位於支撐台和工裝的中間，該工裝真空裝置適於連接到至少一個真空源。或者，本發明的工裝真空裝置可以是機器的組成或集成部分，即：代替標準支撐台。
如本領域技術人員將會理解的，儘管通篇特別參考印刷機描述了本發明，但是，本發明也適於與其它電路板裝配機(例如：貼片機)一起使用。
根據本發明的第一方面，提供了一種用於電路板裝配機的工裝真空裝置，該電路板裝配機具有組裝空間和第一真空源，在裝配操作期間工件位於該裝配空間中，所述第一真空源用於使用時向裝配空間施加至少部分真空，所述工裝真空裝置包括：第一真空接收埠，所述第一真空接收埠適於與所述第一真空源進行流體連通；第一真空輸出埠，所述第一真空輸出埠與所述第一真空接收埠進行流體連通；腔體，所述腔體具有中空內部；第二真空接收埠，所述第二真空接收埠適於在使用中的第二真空源與所述腔體的所述中空內部之間提供流體連通；以及第二真空輸出埠，所述第二真空輸出埠與所述腔體的所述中空內部是流體連通的，使得使用時可通過所述第二真空源向所述裝配空間施加至少部分真空。
根據本發明的第二方面，提供了一種吸嘴，所述吸嘴用於向元件的底面施加至少部分真空，以在使用時向所述元件施加向下的力，所述吸嘴包括主體、基座、流體導管和墊圈，使用時的所述主體在其上端具有頭部，所述基座佈置在所述使用時的主體的下端，所述流體導管位於所述主體內並在所述頭部開口，使用時所述流體導管可連接至真空源，所述墊圈位於所述頭部，所述墊圈在其遠端提供基本平坦的密封表面以在使用時與所述元件接觸，所述吸嘴在垂直於所述密封表面的方向上是可變形的，使得在施加變形力時所述密封表面和所述基座之間的距離是可變的。
根據本發明的第三方面，提供了一種成套部件，所述成套部件包括根據第一方面所述的工裝真空裝置以及至少一個根據第二方面所述的吸嘴。
根據本發明的第四方面，提供了一種電路板裝配機，所述電路板裝配機包括裝配空間、第一真空源、第二真空源以及第一方面所述的工裝真空裝置，在裝配操作期間工件位於所述裝配空間中，所述第一真空源用於在使用時經由第一真空供應埠向所述裝配空間施加至少部分真空。
根據本發明的第五方面，提供了一種用於在印刷機內支撐工件的工裝塊，使得在印刷操作期間，可使用由範本限定的印刷圖案的印刷介質來印刷支撐在工裝塊上的工件，所述工裝塊包括在使用時垂直朝上的頂面，所述頂面包括：支撐表面，所述支撐表面用於使用時在其支撐工件，所述支撐表面包括工件真空孔，所述工件真空孔用於在使用時向支撐在所述支撐表面上的工件施加至少部分真空；以及範本表面，所述範本表面佈置為與所述支撐表面平行並包括範本真空孔，所述範本真空孔用於在印刷操作期間向範本施加至少部分真空。
根據本發明的第六方面，提供了印刷機，所述印刷機包括第一方面所述的工裝真空裝置，所述工裝真空裝置配有第五方面所述的工裝塊，所述第一真空輸出埠流體連接至所述工件真空孔，所述第二真空輸出埠流體連接至所述範本真空孔。
本發明還提供了一種用於在印刷機內支撐工件的工裝塊，使得在印刷操作期間，可使用由範本限定的印刷圖案的印刷介質來印刷支撐在工裝塊上的工件，所述工裝塊包括：頂面，所述頂面在使用時垂直朝上，所述頂面包括第一孔和第二孔； 第一流體路徑，所述第一流體路徑在所述第一孔和第一入口之間延伸；以及第二流體路徑，所述第二流體路徑在所述第二孔和第二入口之間延伸，所述第一流體路徑和所述第二流體路徑是流體隔離的。
在所附的申請專利範圍中提出了本發明的其它具體方面和特徵。
1、1’:印刷機
2:工裝台
3:(第一)真空源
4:工裝
5:導軌
6:印刷絲網
7:工裝支撐表面
8:第一真空供應埠
9:臺式真空輸入
10:專用工裝
11:塞子
14、14’、14A~14E:工裝真空裝置
15:腔體
16:第二真空源
17:裝置工裝支撐表面
18:第一真空輸出埠
19:第二真空接收埠
20:第一真空接收埠
21:第二真空輸出埠
22:外壁
23:封閉式導管
24:附加的第一真空輸出埠
25:附加的第二真空輸出埠
26:附加的封閉式導管
27:控制器
30:歧管
31、52:管子
32、32A、50:吸嘴
33:基座
34:磁體
35:主體
36:套環
37:波紋管
38:真空入口
41:第一主體部分
42:第二主體部分
43:流體導管
44:墊圈
45:突出部
46:凹槽
47:壓縮彈簧
48:環形凹槽
50:吸嘴
51:固定裝置
52:管子
60:歧管外掛程式
62:載體
64:孔
66:工件
70:工裝塊
71:範本
72:範本張緊框架
73:頂面
74:支撐表面
75:工件真空孔
76:範本接合表面
77:範本真空孔
78:管子
79:第一入口
80:管道
81:第二入口
82:下側
83:工裝塊
84:多孔層
90:工裝塊
91:真空入口
92:支撐表面
93:第一流體路徑
94:支路
95:工件真空孔
96:第二流體路徑
97:範本接合表面
98:範本真空孔
99:導流閥
圖1示意性地示出了已知的印刷機的剖面圖。
圖2示意性地示出了根據本發明一種實施例的改裝有工裝真空裝置的印刷機的剖面圖。
圖3示意性地示出了根據本發明一種實施例的裝配有集成工裝真空裝置的印刷機的剖面圖。
圖4示意性地示出了位於印刷機內的用於支撐模組化磁性工裝的圖2所示的工裝真空裝置的俯視透視圖。
圖5示意性地示出了位於印刷機內的用於支撐專用工裝的圖2所示的工裝真空裝置的俯視透視圖。
圖6至圖8示意性地示出了根據本發明的三個可選實施例的各個工裝真空裝置的剖面圖。
圖9示意性地示出了根據本發明一種實施例的位於印刷機內的工裝真空裝置的俯視透視圖。
圖10示意性地示出了根據本發明的一種實施例的吸嘴的剖視圖。
圖11及圖12示意性地示出了根據本發明另一種實施例的吸嘴分別處於伸出構造和縮回構造時的剖面圖。
圖13示意性地示出了根據本發明又一種實施例的吸嘴的剖視圖。
圖14示意性地示出了根據本發明一種實施例的位於印刷機內的工裝真空裝置的俯視透視圖。
圖15示意性地示出了圖14所示的支撐載體時的工裝真空裝置。
圖16示意性地示出了圖15所示的支撐載體上的工件時的工裝真空裝置。
圖17示意性地示出了圖15所示的工裝真空裝置的側視剖視圖。
圖18示出了各種操作模式的示例性時序圖。
圖19示意性地示出了根據本發明一種實施例的在印刷操作期間工裝塊的剖視圖。
圖20示意性地示出了圖19所示的工裝塊的俯視圖。
圖21示意性地示出了圖20所示的外表面透明的工裝塊的俯視透視圖。
圖22示意性地示出了圖19所示的外表面透明的工裝塊的仰視透視圖。
圖23示意性地示出了工裝塊的備選實施例的俯視圖。
圖24示意性地示出了根據另一個實施例的第一構造中的工裝塊的剖視圖。
圖25示意性地示出了圖24所示的第二構造中的工裝塊的剖視圖。
圖2示意性地示出了如圖1所示的相同印刷機1的剖視圖，根據本發明的一種實施例，該印刷機1現在配備，即：改裝，有工裝真空裝置14。由於圖2中所示的許多元件與圖1中所示的元件相同，因此將省略對這些元件的詳細描述。如圖所示，工裝真空裝置14位於工裝台2的工裝支撐表面7上，並且，該工裝真空裝置14的下表面適於安裝在工裝支撐表面7上，從而，相對於工裝支撐表面7精確地放置該工裝真空裝置。該工裝真空裝置14基本上被構造為中空的盒子，限定具有中空內部的腔體15。在印刷機1上還設置有第二真空源16，該第二真空源16較佳為與真空源3(為清楚起見，以下將其稱為“第一真空源3”)的類型不同。舉例來說，在下文中第一真空源3將被視為具有相對較高的真空和低流量的 操作特性的文丘裡泵，而在下文中第二真空源16將被視為具有相對較低的真空和高流量的操作特性的渦輪泵。通過控制器27(例如：處理器、電腦等)選擇性地操作第一真空源3和第二真空源16。工裝真空裝置14包括第二真空接收埠19，該第二真空接收埠19適於在第二真空源16和腔體15的中空內部之間提供流體連通。第二真空輸出埠21設置在工裝真空裝置14中，設置在所示實施例中的裝置工裝支撐表面17處，該第二真空輸出埠21與腔體15的中空內部是流體連通的。通過這種方式，使用時可通過第二真空源16向所述裝配空間施加至少部分真空。工裝真空裝置14還包括第一真空接收埠20和第一真空輸出埠18，該第一真空接收埠20適於與第一真空供應埠8進行流體連通，該第一真空輸出埠18與第一真空接收埠20進行流體連通。
工裝真空裝置14位於工裝支撐表面7上時，有效地將工裝真空裝置14吸入工裝台中，使得其上表面(即：裝置工裝支撐表面17)為工裝4提供直接支撐。為此，裝置工裝支撐表面17適於在使用時容納工裝4，因此，該裝置工裝支撐表面17包括與工裝支撐表面7類似的特徵。
圖3示意性地示出了根據本發明的又一種實施例的配備有集成工裝真空裝置14’的印刷機1’的剖面圖。在本實施例中，工裝真空裝置14’不是通過放置在現有工裝台的頂部而改裝到印刷機上的，而是構成印刷機1’的工裝台，即：其作為組成部分被內建於印刷機1’內，或者隨後完全取代印刷機1的工裝台，如圖1或圖2所示。工裝真空裝置14’本身與圖2所示的工裝真空裝置14非常相似，但是，此處的第一真空接收埠20適於與所述第一真空源3進行直接的流體連通。
圖4示意性地示出了圖2所示的位於印刷機內的用於支撐模組化磁性工裝4的工裝真空裝置14的俯視透視圖。為了與圖2保持一致，保留了相同的附圖標記。在此，可以更清楚地看到：如圖所示，模組化磁性工裝4包括多個壁元件，在此，該模組化磁性工裝4被磁貼至位於一對導軌5之間的裝置工裝支 撐表面17上，以形成開口的盒狀構造。第一真空輸出埠18和第二真空輸出埠21均通入該盒狀構造的內部，從而，通過對第一真空源(未示出)和第二真空源(未示出)進行適當操作，可從第一真空源、第二真空源或從兩處一起選擇性地向該盒狀構造施加真空。還可以看出：在本實施例中，第二真空接收埠19實際上包括三個物理埠，從而能夠施加更高的總真空度，需要注意的是：在本實施例中，第二真空源是具有相對較高流量的渦輪泵。在其他實施例中，可以根據特定應用的需要選擇埠的數量。
圖5示意性地示出了圖2所示的位於印刷機內的用於支撐專用工裝10的工裝真空裝置14的俯視透視圖。如本領域中眾所周知的，在裝配操作期間，專用工裝10，例如：專門加工成與特定工件匹配的工裝塊，可用於支撐工件。第一真空輸出埠18和第二真空輸出埠21(圖5中不可見)均與專用工裝10的內部進行流體通信，從而，在使用時能夠向被支撐的工件(未示出)的底面施加真空，通過對第一真空源(未示出)和第二真空源(未示出)進行適當操作，可從第一真空源、第二真空源或從兩處一起選擇性地向該處施加真空。
圖6至圖8示意性地示出了根據本發明的三個可選實施例的各個工裝真空裝置的剖面圖。這些裝置之間有許多相似之處，因此，在可能的情況下，相同的元件保留相同的附圖標記。
圖6示意性地示出了與圖2所示最為相似的工裝真空裝置14A，該工裝真空裝置14A具有第一真空接收埠20和第二真空接收埠19，該第一真空接收埠20用於連接至文丘裡泵(未示出)，該第二真空接收埠19用於連接至渦輪泵(未示出)。該工裝真空裝置14A具有盒狀構造，該盒狀構造具有外壁22，該外壁22圍繞並封閉中空的腔體15。在本實施例中，第一真空接收埠20經由封閉式導管23與第一真空輸出埠18流體連接，使得導管23中的流體無法與腔體15中的任何流體混合。第二真空接收埠19經由腔體15與第二真空輸出埠21流體連接。
圖7示意性地示出了與圖6所示相似的工裝真空裝置14B，該工裝真空裝置14B具有第一真空接收埠20和第二真空接收埠19，該第一真空接收埠20用於連接至文丘裡泵(未示出)，該第二真空接收埠19用於連接至渦輪泵(未示出)。在本實施例中，例如，工裝真空裝置14B為第一真空源和第二真空源配置有附加的輸出埠，即：附加的第一真空輸出埠24和附加的第二真空輸出埠25。附加的第一真空輸出埠24經由附加的封閉式導管26流體連接至第一真空接收埠20，使得第一真空接收埠20構成歧管。與第二真空輸出埠21類似，附加的第二真空輸出埠25與腔體15是流體連通的。在可選實施例(未示出)中，根據特定應用的要求，可以設置與各個真空源相關聯的更多或更少的輸出埠。另外，根據特定應用的需要，可以使用可移除的塞子(例如，如示例中所示)選擇性地關閉一個或多個第一真空輸出埠18、24或第二真空輸出埠21、25。
圖8示意性地示出了與圖6所示相似的工裝真空裝置14C，然而，在此，第一真空接收埠20用於連接至文丘裡泵(未示出)，第二真空接收埠19用於連接至渦輪泵(未示出)。第一真空輸出埠18經由腔體15與第一真空接收埠20流體連通，而第二真空輸出埠21經由封閉式導管23與第二真空接收埠19流體連通。在本實施例中，例如，儘管可以設置附加的輸出埠(例如，以如圖7所示的類似方式設置)，但每個真空源僅與單個真空輸出埠(20、21)相關聯。
參考圖7，如前所述，例如，使用與真空接收埠流體連通的歧管，工裝真空裝置的合適的設計可包括多個真空輸出埠。這種設計上的靈活性提供了增強功能的機會，這在使用標準工裝台的現有系統中是不可能實現的。本申請認識到：例如，這種設計可用於改善印刷操作過程中印刷絲網與工件之間的接觸，方法是使用時向元件(在本示例中為印刷絲網)的底面直接施加至少部分真空，以在使用時向印刷絲網施加向下的力，並將印刷絲網向下拉至工件上，並在印刷行程期間將印刷絲網保持在所需的位置。
圖9示意性地示出了根據本發明一種實施例的位於印刷機內的工裝真空裝置14D的俯視透視圖。例如，與圖4所示的佈置類似，在此，工裝真空裝置14D用於支撐位於導軌5之間的模組化磁性工裝4。在此，第一真空源是文丘裡泵(未示出)，其通過封閉式導管和內部歧管(未示出)與第一和第二歧管30流體連接，第一和第二歧管30位於工裝真空裝置14D的相對的兩端，工裝4位於它們之間。第一真空輸出埠18用可拆卸的塞子11密封，以最大限度地向第一和第二歧管30供應真空。每個歧管30經由管子31與多個(本示例中為四個)吸嘴32流體連接。通過磁力吸引，每個吸嘴32被保持在裝置工裝支撐表面17上，因此，可以根據需要將每個吸嘴32定位。吸嘴32具有足夠的高度，以與使用中的印刷絲網(未示出)的底面接觸，並向該處施加至少部分真空。
圖10示意性地示出了圖9所示的吸嘴32的剖面圖。基座33包括磁體34，該磁體34用於將吸嘴32可拆卸地固定至工裝真空裝置14D的磁可滲透的裝置工裝支撐表面17上。基座33支承垂直定向的細長主體35，該主體35固定管子31的端部，管子31在該主體35內形成流體導管。管子31在真空入口38處伸出主體35，使得在使用時管子31可連接至真空源。主體35的頭部或頂部包括套環36，該套環36與波紋管37形式的墊圈接合，該波紋管37可由可彈性變形的材料(例如：塑膠)製成。波紋管37的頂部在其遠端提供基本平坦的密封表面，用於在使用時與印刷絲網接觸。波紋管37在垂直於密封表面的向下的方向上是可變形的，使得在施加變形力時密封表面和基座33之間的距離是可變的。波紋管未如此變形時，吸嘴32的高度被設定為接觸高度，在接觸高度處，吸嘴32的密封表面能夠與印刷絲網(未示出)的底面接觸。經由管子31向吸嘴32的頂部施加真空時，將印刷絲網向下推向待印刷的工件(未示出)，使波紋管37變形和收縮，使得吸嘴32的頂部在整個移動過程中仍保持與印刷絲網接觸。
也可以採用其它構造的吸嘴，仍然允許發生這種變形。圖11和圖12示意性地示出了根據本發明另一種實施例的吸嘴32A分別處於伸出和縮回構造時的剖面圖。在本實施例中，偏置的活塞佈置用於實現這種變形。吸嘴32A的主體包括第一主體部分41和第二主體部分42，所述第一主體部分41具有一體成型的基座，該基座包括磁體34和流體導管43，該流體導管43通過其直徑中心從真空入口38延伸至第一主體部分41的上表面。環形凹槽48圍繞流體導管43。第二主體部分42具有大致呈環形的形狀，並且其尺寸可插入第一主體部分41的圍繞流體導管43的環形凹槽48內。第二主體部分的上端包括呈可彈性變形層的形式的墊圈44，例如，該墊圈由塑性材質的橡膠製成，該墊圈44提供基本平坦的密封表面，用於在使用時與印刷絲網接觸。第一主體部分41和第二主體部分42在垂直於密封表面的方向上是可相對移動的，以使吸嘴32A變形，所述移動包括第二主體部分42在第一主體部分41內的滑動。為了限定相對移動的範圍，第一主體部分41設置有從流體導管43徑向向外突出的突出部45，該突出部45容納在第二主體部分42的凹槽46內。通過比較圖11和圖12可以看出：第一主體部分41和第二主體部分42之間的相對移動範圍通過突出部45與凹槽46的上端和下端的抵接來限定。為了將第二主體部分42推動到伸出位置，在該伸出位置中，密封表面和基座之間的距離是最大的，如圖11所示，在第一主體部分41的環形凹槽48內，在第一主體部分41和第二主體部分42之間設有偏置裝置，此示例中為壓縮彈簧47。本領域技術人員將會認識到：存在許多實現這種活塞佈置的可選方式，圖11和圖12所示的系統僅是示例性的。
圖13示意性地示出了根據本發明的又一種實施例的吸嘴50的剖視圖。在此示例中，吸嘴32與圖10所示的吸嘴相同。但是，與圖9所示的歧管佈置相反，在此示例中，吸嘴32設置有固定裝置51，該固定裝置51適於直接安裝到工裝真空裝置(例如14、14A、14B或14D)的第一真空輸出埠18上。該固定裝置 51在第一真空輸出埠18和管子31之間提供流體連通。在可選實施例中，例如，通過將附加的管子52(如圖13中虛線所示的這樣一根附加的管子52)連接至固定裝置51，附加的吸嘴50可被連接至共用的固定裝置51，使得固定裝置51用作歧管。
如上特別參考圖9所述，印刷操作期間，本發明提供了改善印刷絲網與工件之間的接觸的功能，方法是在使用時向印刷絲網的底面直接施加至少部分真空，以在使用時向印刷絲網施加向下的力，並將其向下拉至工件上，並在印刷行程期間將其保持在所需的位置。在單個實施例中，可使用類似的技術固定不同的元件，在這種情況下用於工件的載體，方法是例如使用參考上述圖10至圖13所描述的至少一個吸嘴直接向載體的底面施加至少部分真空。
圖14示意性地示出了根據本發明一種實施例的位於印刷機內的工裝真空裝置14E的俯視透視圖。例如，與圖4所示的佈置類似，在此，工裝真空裝置14E用於支撐位於導軌5之間的模組化磁性工裝4。在此，第一真空源是文丘裡泵(未示出)，其與第一真空輸出埠18流體連接。渦輪泵(未示出)用作第二真空源，並且經由第二真空接收埠19(在此，為了示例示出四個埠)以及工裝真空裝置14E的內部與第二真空輸出埠21流體連接。歧管外掛程式60被插入第一真空輸出埠18，該第一真空輸出埠18經由各自的管子31連接到至少一個吸嘴32(如圖14中所示，為了示例示出四個吸嘴)。例如，每個吸嘴32與圖10所示的吸嘴大致相似。可以看出：與圖9所示的實施例相反，在此，吸嘴32位於工裝4內。
圖15示意性地示出了圖14所示的工裝真空裝置14E，而載體62被支撐在工裝4和導軌5上。載體62通常形成為用於承載工件的託盤(見圖16)。載體62是根據待承載的工件定制的，但是載體62包括至少一個孔64，該孔是開口的，使載體62的上下表面之間可以進行流體連通。如圖15所示，載體62覆蓋吸嘴32， 並與波紋管37(見圖17)接觸，因此，通過吸嘴32施加至少部分真空時，載體62被向下拉至吸嘴32並通過吸嘴32保持到位。
圖16和圖17示意性地示出了圖15所示的工裝真空裝置，載體62上支撐有工件66(例如：所示的電路板)。特別地，圖17示出了用於第一真空源和第二真空源的流體連通路徑。歧管外掛程式60在第一真空接收埠20和第一真空輸出埠18之間提供隔離的流體路徑，並且，進而在管子31和吸嘴32之間提供隔離的流體路徑。因此，在使用時，第一真空源用於通過吸嘴32保持載體62。可以操作第二真空源以保持工件66，因為由此施加的至少部分真空經由第二真空接收埠19、腔體15、第二真空輸出埠21、工裝4內的空間以及孔64與所示工件66的下面流體連通。
對連接的真空源進行選擇性操作，使得在印刷操作期間提供了廣泛的真空計時制度的可能性。圖18示出了說明五種示例性操作模式的示意性時序圖，頂部顯示單個印刷操作的關鍵時點，側邊顯示模式。如圖所示，印刷操作始於“啟動”處，可將其視為操作員使操作開始的時候，例如：按下印刷機控制器互動式顯示幕上的“印刷”按鈕，則印刷操作開始進行。將待印刷的板移動到與該工裝接觸的位置，可以開始印刷衝程，在該印刷衝程中，使用刮板在印刷絲網的整個表面上散佈導電介質。印刷衝程結束後，將印刷絲網與板分開，然後將已印刷的板移出印刷機。
在所示的示例性模式中：A)假設設置了渦輪泵或類似設備：i)在整個印刷操作過程中，都可以在渦輪泵開啟的情況下進行印刷操作，或者ii)在印刷衝程中，可以關閉渦輪機；B)假設設置了文丘裡泵或類似設備： i)可以在文丘裡泵開啟且工裝與板接觸時進行印刷操作，但在其它時間關閉文丘裡泵，或者ii)也可在印刷衝程期間將其關閉，或者iii)如前所述，如果文丘裡泵用於保持印刷絲網，則文丘裡泵可從工裝接觸板時開啟，直至完成印刷衝程為止，或者iv)如前所述，如果文丘裡泵用於保持載體，則文丘裡泵可在工裝與板接觸時開啟，但在其它時候關閉。
當然，如本領域技術人員所理解的，同樣可以採用其它操作模式。
如前所述，本發明允許在印刷機內靈活地提供真空。圖19至圖22示意性地示出了根據本發明的又一實施例的工裝塊70，特別是與上述工裝真空裝置一起使用時，該工裝塊70可以實現超過標準工裝塊的附加功能。圖19示出了在印刷操作期間工裝塊70的剖視圖，在該印刷操作期間，工裝塊70在印刷機內將基本平坦的工件66支撐在該工裝塊70上。圖20示出了工裝塊70的俯視圖。圖21示出了工裝塊70的俯視透視圖，工裝塊70的外表面是透明的，因此可以看到內部特徵，圖22與圖21類似，但圖22示出了工裝塊70的仰視圖。在印刷操作期間，使用印刷介質以印刷圖案來印刷工件66，該印刷圖案是由保持在範本張緊框架72內的範本71限定的。更清楚地，印刷圖案是由在範本71中形成的孔(未示出)的圖案限定的，這些孔使印刷介質能夠穿過範本並沉積在工件66的上表面上。工裝塊70具有頂面73，該頂面73在工裝塊70的整個寬度延伸，並在使用時垂直朝上。頂面73包括支撐表面74，該支撐表面74用於支撐在其上的工件66。多個工件真空孔75位於支撐表面74內，用於向工件66施加至少部分真空或減小的壓力。頂面73還包括基本平行於支撐表面74佈置的範本接合表面76，該範本接合表面設置有多個範本真空孔77，多個範本真空孔用於在印刷操作期間向範本71施加至少部分真空或減小的壓力。可以看出：在頂面73的凹面內形成支撐 表面74，使得支撐表面74在使用時位於範本接合表面76的下方。此外，支撐表面74及其工件真空孔75位於頂面73的中心區域，並且範本接合表面76及其範本真空孔77位於頂面73的邊界區域，與中心區域相比，邊界區域離頂面73的中心更遠。通過這種構造，在印刷操作期間，工件66位於凹面內，並且範本71的底面能夠在頂面73的至少兩個相對的橫向的“翼”上與範本接合表面76接觸。應當注意的是：在其他實施例(未示出)中，範本接合表面76能夠圍繞支撐表面74的三個或四個側面延伸。
工裝塊70還包括第一流體路徑和第二流體路徑，第一流體路徑是由在工件真空孔75和第一入口79之間延伸的管子78形成的，第二流體路徑是由在範本真空孔77和第二入口81之間延伸的管道80形成的。第一入口79和第二入口81位於工裝塊70的下側82。第一流體路徑和第二流體路徑是流體隔離的。
可以看出：該埠佈置使得工裝塊70能夠與工裝真空裝置14耦合，例如，參考圖2或圖3，如前所述，當工裝塊70位於工裝真空裝置14的頂部時，第一真空輸出埠18進而第一真空接收埠20流體連接至工件真空孔75，並且第二真空輸出埠21進而第二真空接收埠19流體連接至範本真空孔77。
這種類型的工裝塊70可以通過高真空、低流量源(例如：文丘裡泵(未示出))的至少部分真空來固定工件66，同時使用低真空、高流量源(例如：渦輪泵(未示出))的至少部分真空將範本71拉下至工裝塊。應當注意的是：如果未使用工裝真空裝置14，仍可使用相同的真空源將工裝塊70用於同時固定工件66和拉下範本71。
圖23示意性地示出了根據一種可選實施例的與圖19至圖22所示的工裝塊類似的工裝塊83的俯視圖，在該可選實施例中，範本接合表面76的範本真空孔是由容納在範本接合表面76中的多孔層84形成的。每個多孔層84的底面與第二流體路徑(未示出)流體連通，並且進而與第二入口(未示出)流體連通， 使得其以與圖19至圖22所示的工裝塊70類似的方式操作。有利地，經由第二流體路徑施加真空或減小的壓力時，多孔層84是剛性的，以避免變形。
圖24和圖25示出了根據另一種實施例所述的工裝塊90的剖視圖，該工裝塊適合在僅有一個真空源(例如：高流量真空源(未示出))可用的情況下使用。設置了公用的真空入口91，儘管可以根據特定安裝的要求定位該真空入口91，但是，在此，該真空入口91位於工裝塊90的底部。使用時，真空入口91流體連接至單個真空源(未示出)，從而可向真空入口91施加真空或減小的壓力。真空入口91經由第一流體路徑93流體連接至支撐表面92，該支撐表面92位於工裝塊90的頂面。支撐表面92設置為支撐其上的工件(未示出)，並且，如圖所示，該支撐表面92位於工裝塊90的中心區域，與圖19至圖23所示的實施例類似。第一流體路徑93包括多個支路94，每個支路在支撐表面92的相應工件真空孔95處終止。通過這種方式，真空源在真空入口91處施加真空或減小的壓力時，經由第一流體路徑93、分支94和工件真空孔95在該支撐表面92提供真空或減小的壓力，使用時，該工件真空孔95用於將工件(未示出)保持至支撐表面92。在工裝塊91內形成第二流體路徑96，該第二流體路徑96在範本真空孔98和真空入口91之間延伸，所述範本真空孔98在範本接合表面97處開口。與圖19至圖22所示的實施例類似，基本平行於支撐表面92佈置的範本接合表面97設置有多個範本真空孔98，在印刷操作期間，多個範本真空孔98用於向範本(未示出)施加至少部分真空或減小的壓力。在工裝塊90的頂面的凹面中形成支撐表面92，使得支撐表面92使用時位於範本接合表面97的下方。此外，範本接合表面97進而其模版真空孔98位於頂面的邊界區域中，與支撐表面92相比，該邊界區域離頂面的中心更遠。通過這種構造，在印刷操作期間，工件(未示出)位於該凹面內，並且範本的底面能夠在頂面的至少兩個相對的橫向的“翼”上與範本接合表面97接觸。應當注意的是：在其他實施例(未示出)中，範本接合表面97能夠圍繞支撐表面92的三 個或四個側面延伸。在其他實施例中，第二流體路徑96可與多孔層連通，該多孔層與圖23所示的嵌入範本接合表面97的多孔層相似，其上表面包括範本真空孔98。
提供了一種閥系統，可控制該閥系統選擇性地使流體在第一流體路徑93與第二流體路徑96之間流轉，並且可由操作員手動啟用該種控制，或由諸如處理器、程式設計電腦等的控制裝置(未示出)啟用該種控制，如本領域中通常所知的，有利地，該控制還可控制印刷操作。如圖所示，閥系統包括導流閥99，該導流閥99位於第二流體路徑96中，並且，可操作導流閥99在圖24所示的阻塞位置和圖25所示的打開位置之間移動，在阻塞位置時流體沿第二流體路徑96的流動受阻，在打開位置時流體可沿第二流體路徑96流動。容易看出，如果導流閥99處於阻塞位置，則施加到真空入口91的真空或減小的壓力將完全傳遞至工件真空孔95，從而對上面的工件施加最大的工件保持力，且對上面的範本施加為零的範本保持力。導流閥99處於打開位置時，真空或減小的壓力將會傳遞至工件真空孔95(導致向上面的工件施加的工件保持力小於最大的工件保持力)和範本真空孔98(導致向上面的範本施加非零的範本保持力)。有利地，可以控制該導流閥99位於所示的阻塞位置和打開位置之間的整個範圍內，從而可以選擇性地調整工件保持力與範本保持力的比率。
當然，也可以使用其他形式的閥系統，這是本領域技術人員很容易想到的。
上述實施例僅是示例性的，且本發明範圍內的其他可能方案和可選方案對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。例如，圖9示出了利用設置在工裝外部的吸嘴與印刷絲網接合的佈置，而圖14示出了在工裝內設置吸嘴的佈置。可以組合這些佈置，在工裝的內部和外部均設置吸嘴，從而能夠同時與印刷絲網和載體接合。第一真空源和/或第二真空源可包括相對高流量的源(例如： 渦輪泵)，或者第一真空源和/或第二真空源中可包括相對高真空的源(例如：文丘裡泵)。雖然已經特別參考渦輪泵和文丘裡泵對本發明進行了描述，但是這些僅是示例性的，並且，原則上可使用任何真空源。上述塞子、固定裝置(例如：固定裝置51)和歧管外掛程式可被安裝為與第一真空輸出口和第二真空輸出口中的一者或兩者接合。
對於上述工裝塊，可以根據特定的應用，自由選擇工件真空孔和範本真空孔的位置的數量以及在頂面形成的凹面的大小和形狀。在極端情況下，僅需提供一個工件真空孔和範本真空孔。
1:印刷機
2:工裝台
3:(第一)真空源
4:工裝
5:導軌
6:印刷絲網
7:工裝支撐表面
8:第一真空供應埠
9:臺式真空輸入
14:工裝真空裝置
15:腔體
16:第二真空源
17:裝置工裝支撐表面
18:第一真空輸出埠
19:第二真空接收埠
20:第一真空接收埠
21:第二真空輸出埠
27:控制器

Claims (23)

  1. 一種用於電路板裝配機之工裝真空裝置，所述電路板裝配機具有裝配空間和第一真空源，在裝配操作期間，工件位於所述裝配空間中，並且使用時所述第一真空源用於向所述裝配空間施加至少部分真空，所述工裝真空裝置包括：第一真空接收埠，所述第一真空接收埠適於與所述第一真空源進行流體連通；第一真空輸出埠，所述第一真空輸出埠與所述第一真空接收埠是流體連通的；腔體，所述腔體具有中空內部；第二真空接收埠，所述第二真空接收埠適於在使用中的第二真空源和所述腔體的所述中空內部之間提供流體連通；以及第二真空輸出埠，所述第二真空輸出埠與所述腔體的所述中空內部是流體連通的，使得在使用時能通過所述第二真空源向所述裝配空間施加至少部分真空，所述工裝真空裝置具有適於在使用時接收工裝的上表面，所述第一真空輸出埠及所述第二真空輸出埠提供於上表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工裝真空裝置，所述工裝真空裝置包括連接所述第一真空接收埠和所述第一真空輸出埠的密封流體路徑，所述密封流體路徑與所述中空內部是流體隔離的。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之工裝真空裝置，其中，所述第一真空接收埠和所述第一真空輸出埠與所述中空內部是流體連通的。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之工裝真空裝置，所述工裝真空裝置包括歧管，所述歧管具有多個輸出埠，所述多個輸出埠與所述第一真空接收埠是流體連通的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之工裝真空裝置，所述工裝真空裝置用於改裝電路板裝配機，所述電路板裝配機具有裝配空間、工裝支撐表面和第一真空源，在裝配操作期間工件位於所述裝配空間中，所述工裝支撐表面位於所述裝配空間的較低處，所述第一真空源用於使用時經由位於所述工裝支撐表面的第一真空供應埠向所述裝配空間施加至少部分真空；其中，使用時所述工裝真空裝置適於安裝至所述工裝支撐表面上，且所述第一真空接收埠適於與所述第一真空供應埠進行流體連通。
  6. 一種吸嘴，所述吸嘴用於向元件的底面施加至少部分真空以在使用時向所述元件施加向下的力，所述吸嘴包括主體、基座、流體導管和墊圈，使用時所述主體在其上端具有頭部，所述基座使用時佈置在所述主體的下端，所述流體導管位於所述主體內並且在所述頭部開口，使用時所述流體導管能夠連接至真空源，所述墊圈位於所述頭部，所述墊圈在其遠端提供基本平坦的密封表面以用於在使用時與所述元件接觸，所述吸嘴在垂直於所述密封表面的方向上是可變形的以使得施加變形力時所述密封表面和所述基座之間的距離是可變的。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之吸嘴，其中，所述墊圈包括波紋管，所述波紋管在所述垂直於所述密封表面的方向上是可變形的。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之吸嘴，其中，所述主體包括第一主體部分和第二主體部分，所述第一主體部分和第二主體部分在所述垂直於所述密封表面的方向上能相對移動以提供所述變形。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之吸嘴，所述吸嘴包括偏置裝置，所述偏置裝置用於將所述第一主體部分和第二主體部分偏置到伸出位置，在所述伸出位置，所述密封表面和所述基座之間的距離是最大的。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之吸嘴，其中，所述基座是磁性的。
  11. 一種成套部件，所述成套部件包括如申請專利範圍第5項所述之工裝真空裝置以及至少一個如申請專利範圍第6至10項中任一項所述之吸嘴。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之成套部件，所述成套部件包括用於選擇性堵塞所述第一真空輸出埠或所述第二真空輸出埠的塞子。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之成套部件，所述成套部件包括用於選擇性地與所述第一真空輸出埠或所述第二輸出埠接合的歧管外掛程式。
  14. 一種電路板裝配機，包括裝配空間、第一真空源、第二真空源以及如申請專利範圍第1項所述之工裝真空裝置，在裝配操作期間工件位於所述裝配空間中，所述第一真空源用於在使用時向所述裝配空間施加至少部分真空。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之電路板裝配機，其中，所述第一真空源和所述第二真空源分別包括由渦輪泵和文丘裡泵組成的泵組中的一種。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之電路板裝配機，包括如申請專利範圍第6項所述之吸嘴。
  17. 如申請專利範圍第14至15項中任一項所述之電路板裝配機，所述電路板裝配機包括印刷機。
  18. 一種印刷機，所述印刷機包括如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之工裝真空裝置，所述工裝真空裝置裝配一工作塊，所述工作塊用於在印刷機內支撐工件以使得在印刷操作期間能使用由範本限定的印刷圖案的印刷介質來印刷支撐在所述工裝塊上的工件，所述工裝塊包括在使用時垂直朝上的頂面，所述頂面包括：支撐表面，用於使用時在所述支撐表面上支撐工件，所述支撐表面包括工件真空孔，所述工件真空孔用於在使用時向支撐在所述支撐表面上的工件施加至少部分真空；以及範本接合表面，佈置為與所述支撐表面平行並包括範本真空孔，所述範本真空孔用於在印刷操作期間向範本施加至少部分真空；其中，所述第一真空輸出埠流體連接至所述工件真空孔，並且，所述第二真空輸出埠流體連接至所述範本真空孔。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之印刷機，其中，在所述頂面的凹面內形成所述支撐表面，使得使用時所述支撐表面位於所述範本接合表面的下方。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之印刷機，其中，所述工件真空孔位於所述頂面的中心區域，並且所述範本真空孔位於所述頂面的邊界區域，與所述中心區域相比，所述邊界區域離所述頂面的中心更遠。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之印刷機，所述工裝塊包括第一流體路徑和第二流體路徑，所述第一流體路徑在所述工件真空孔和第一入口之間延伸，所述第二流體路徑在所述範本真空孔和第二入口之間延伸，所述第一流體路徑和所述第二流體路徑是流體隔離的。
  22. 如申請專利範圍第18項所述之印刷機，包括第一流體路徑和第二流體路徑，所述第一流體路徑在所述工件真空孔和共用入口之間延伸，所述第二流體路徑在所述範本真空孔和所述共用入口之間延伸。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之印刷機，所述工裝塊包括閥系統，所述閥系統可控制以選擇性地轉移所述第一流體路徑與所述第二流體路徑之間的流體。
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