用于在生产中校准印刷头压并施用准确印刷压力的方法及设备

申请号 CN200880015776.3 申请日 2008-03-14 公开(公告)号 CN101678671A 公开(公告)日 2010-03-24
申请人 伊利诺斯工具制品有限公司; 发明人 丹尼斯·G.·多伊尔;
摘要 本 发明 涉及一种漏版印刷机(10),其包括: 框架 (12);联接到所述框架的漏版(18);联接到所述框架以在印刷 位置 支撑 基板 的基板 支架 (20);以及印刷头(20),其联接到所述框架,从而使粘性材料沉积并印刷到漏版上。所述印刷头包括 橡胶 刮片组件(36),其包括至少一个橡胶刮片(38、40)以及橡胶刮片移动机构,该机构配置用于从所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相互隔开的升高位置和所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相接合并在所述漏版上施加 力 的降低位置移动所述至少一个橡胶刮片。所述印刷头进一步包括一种装置,其在将所述至少一个橡胶刮片移动到橡胶刮片接合所述漏版并向所述漏版施加力的降低位置时,用于探测与所述至少一个橡胶刮片(38,40)抵抗所述漏版的第一力相关联的第一参考点(A)和与所述至少一个橡胶刮片(38,40)抵抗所述漏版的第二力相关联的第二参考点(B)。
权利要求

1.一种用于将粘性材料印刷到基板上的漏版印刷机,所述漏版印刷机包 括:
框架
联接到所述框架的漏版;
联接到所述框架以在印刷位置支撑基板的基板支架;以及
印刷头,其联接到所述框架,从而使粘性材料沉积并印刷到漏版上,所述 印刷头包括:
橡胶刮片组件,其包括至少一个橡胶刮片以及橡胶刮片移动机构,该 橡胶刮片移动机构配置用于从所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相互隔开的 升高位置和所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相接合并在所述漏版上施加 的降低位置移动所述至少一个橡胶刮片,以及
一种装置,其在将所述至少一个橡胶刮片移动到降低位置时,用于探 测与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第一力相关联的第一参考点和与 所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第二力相关联的第二参考点。
2.根据权利要求1所述的漏版印刷机,其中:
所述橡胶刮片移动机构包括联接到漏版印刷机的所述框架的第一移动部 件,以及联接所述第一移动部件和所述至少一个橡胶刮片的第二移动部件。
3.根据权利要求2所述的漏版印刷机,其中:
所述橡胶刮片移动机构进一步包括,由漏版印刷机的所述框架封装的丝杠 以及固定到所述第一移动部件上并与所述丝杠螺纹接合的引导螺母,从而移动 所述第一和第二移动部件,以在所述升高和降低位置之间移动所述至少一个橡 胶刮片。
4.根据权利要求3所述的漏版印刷机,其中:
所述橡胶刮片移动机构进一步包括压缩弹簧,其被布置在所述丝杠的周围 以在所述第一移动部件和第二移动部件之间提供阻力,按照这种排列,当将所 述至少一个橡胶刮片移动到降低位置抵抗所述漏版时,所述第二移动部件朝向 所述第一移动部件移动,抵抗所述压缩弹簧的阻力。
5.根据权利要求4所述的漏版印刷机,其中:
所述第二移动部件包括橡胶刮片固定器,其将所述至少一个橡胶刮片固定 到所述第二移动部件。
6.根据权利要求4所述的漏版印刷机,其中:
所述装置包括固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的一个上 的标志,以及固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的另一个上的传 感器,所述传感器配置成在将所述至少一个橡胶刮片从所述降低位置移动到施 用力的位置时探测所述标志的至少两个特征。
7.根据权利要求6所述的漏版印刷机,其中:
所述第一和第二参考点与所述标志的至少两个特征相关联。
8.根据权利要求7所述的漏版印刷机,进一步包括:
尺,其替换所述至少一个橡胶刮片,以测量所述尺抵抗所述漏版的力。
9.根据权利要求8所述的漏版印刷机,其中:
当所述传感器探测到所述标志的第一参考点时,以及所述传感器探测到所 述标志的第二参考点时,所述尺测量所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的模 拟力。
10.一种用于将粘性材料印刷到基板上的漏版印刷机,所述漏版印刷机包 括:
框架;
联接到所述框架的漏版;
联接到所述框架以在印刷位置支撑基板的基板支架;以及
印刷头,其联接到所述框架,从而使粘性材料沉积并印刷到漏版上,所述 印刷头包括:
至少一个橡胶刮片,
联接到所述漏版印刷机的框架的第一移动部件,
联接到所述第一移动部件和所述至少一个橡胶刮片的第二移动部件, 所述第一和第二移动部件配置用于从所述至少一个橡胶刮片与所述漏版 相互隔开的升高位置和所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相接合并在所 述漏版上施加力的降低位置移动所述至少一个橡胶刮片,
固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的一个上的标志,以 及
固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的另一个上的传感 器,所述传感器配置用于在移动所述至少一个橡胶刮片时探测所述标志, 所述标志和所述传感器配置用于在将所述至少一个橡胶刮片移动到所述 降低位置时探测与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第一力相关联 的第一参考点和与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第二力相关联 的第二参考点。
11.根据权利要求10所述的漏版印刷机,其中:
所述印刷头进一步包括由漏版印刷机的所述框架封装的丝杠以及固定到 所述第一移动部件上并与所述丝杠螺纹接合的引导螺母,,以移动所述第一 和第二移动部件,从而在所述升高和降低位置之间移动所述至少一个橡胶刮 片。
12.根据权利要求11所述的漏版印刷机,其中:
所述印刷头进一步包括压缩弹簧,其被布置在所述丝杠的周围以在所述第 一移动部件和第二移动部件之间提供阻力。
13.根据权利要求12所述的漏版印刷机,其中:
所述第二移动部件包括橡胶刮片固定器,其将所述至少一个橡胶刮片固定 到所述第二移动部件。
14.根据权利要求12所述的漏版印刷机,其中:
所述装置包括固定到所述第二移动部件上的标志以及固定到所述第一移 动部件上的传感器,所述传感器在将所述第二移动部件朝向所述第一移动部件 移动时,探测所述标志的至少两个特征。
15.根据权利要求14所述的漏版印刷机,其中:
所述第一和第二参考点与所述至少两个标志的特征相关联。
16.根据权利要求15所述的漏版印刷机,进一步包括:
尺,其替换所述至少一个橡胶刮片,以测量所述尺抵抗所述漏版的力。
17.根据权利要求16所述的漏版印刷机,其中:
当所述传感器探测到所述标志的所述第一参考点时,以及当所述传感器探 测到所述标志的所述第二参考点时,所述尺测量所述至少一个橡胶刮片抵抗所 述漏版的模拟力。
18.一种校准抵抗表面的橡胶刮片力的方法,所述方法包括:
沿向下方向移动尺抵抗所述表面;
继续沿向下方向移动所述尺,使其到达第一参考点;
测量所述尺抵抗所述表面的力;
继续沿向下方向移动所述尺,使其到达第二参考点;以及
测量所述尺抵抗所述表面的力。
19.一种在漏版印刷机中校准抵抗漏版的橡胶刮片力的方法,所述方法包 括:
(a)从漏版印刷机中移除漏版;
(b)从漏版印刷机中移除橡胶刮片;
(c)将尺附接到印刷头的底部;
(d)移动所述尺以探测第一位置和第二位置;以及
(e)记录与所述第一位置相关联的力量参数和与所述第二位置相关联的 力量参数。
20.根据权利要求19所述的方法,进一步包括:
(f)将漏版装载进入漏版印刷机;
(g)移除所述尺;
(h)重新将所述橡胶刮片安装到所述漏版印刷机;
(i)移动至少一个橡胶刮片,使其接触所述漏版;
(j)将所述至少一个橡胶刮片移动到第一位置和第二位置;
(k)记录与所述第一位置相关联的力量参数和与所述第二位置相关联的 力量参数;以及
(l)基于第一和第二力量数值的被校准位置和所述第一和第二力量数值 的实际位置的解释,对空间中的所述至少一个橡胶刮片计算并施用预期的印刷 力。
21.一种用于使粘性材料沉积并印刷到漏版上的印刷头,所述印刷头包括:
框架;
至少一个橡胶刮片;
联接到所述框架的第一移动部件;
联接到所述第一移动部件和所述至少一个橡胶刮片的第二移动部件,所述 第一和第二移动部件从所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相互隔开的升高位 置和所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相接合并在所述漏版上施加力的降低 位置移动所述至少一个橡胶刮片;
固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的一个上的标志;以及
固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的另一个上的传感器,所 述传感器在移动所述至少一个橡胶刮片时探测所述标志,所述标志和所述传感 器在将所述至少一个橡胶刮片移动到所述降低位置时,探测与所述至少一个橡 胶刮片抵抗所述漏版的第一力相关联的第一参考点以及与所述至少一个橡胶 刮片抵抗所述漏版的第二力相关联的第二参考点。
22.根据权利要求21所述的印刷头,其中:
所述印刷头进一步包括由所述漏版印刷机的框架封装的丝杠以及固定到 所述第一移动部件上并与所述丝杠螺纹接合的引导螺母,以移动所述第一和第 二移动部件,从而在所述升高和降低位置之间移动所述至少一个橡胶刮片。
23.根据权利要求22所述的印刷头,其中:
所述印刷头进一步包括压缩弹簧,其被布置在所述丝杠的周围以在所述第 一移动部件和第二移动部件之间提供阻力。
24.根据权利要求23所述的印刷头,其中:
所述第二移动部件包括橡胶刮片固定器,其用于将所述至少一个橡胶刮片 固定到所述第二移动部件。
25.根据权利要求23所述的印刷头,其中:
所述装置包括固定到所述第二移动部件上的标志以及固定到所述第一移 动部件上的传感器,所述传感器在将所述至少一个橡胶刮片移动到所述降低位 置时探测所述标志。
26.根据权利要求25所述的印刷头,其中:
所述第一和第二参考点与所述标志的至少两个特征相关联。
27.根据权利要求26所述的印刷头,进一步包括:
尺,其替换所述至少一个橡胶刮片,从而测量所述尺抵抗所述漏版的力。
28.根据权利要求27所述的印刷头,其中:
当所述传感器探测到所述标志的第一参考点时,以及所述传感器探测到所 述标志的第二参考点时,所述尺测量所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的模 拟力。

说明书全文

技术领域

发明总体涉及用于将如焊膏的粘性材料印刷到如印刷电路板的基板上 的方法及设备,进一步涉及用于在生产中校准印刷头压或者漏板上印刷头的 橡胶刮片的力并施用准确印刷压力的方法及设备。

背景技术

在典型的表面安装电路板制造操作中,漏版印刷机(stencil printer)用于 将焊膏印刷到电路板上。广泛地涉及电子基板的电路板具有可以使焊膏沉积在 其上面的衬垫图案或者其他的导电层,并且所述电路板被自动地供给到漏版印 刷机。并且,位于电路板上的一个或多个小孔或者标记,被称为基准 (fiducuals),其可以用于在将焊膏印刷到电路板之前,将电路板与漏版印刷 机的漏版或者网版适当地对齐。在将电路板与漏版对齐时,所述基准作为参考 点。一旦电路板已与印刷机中的漏版对齐,电路板被基板支架,如具有销钉或 者其他工件固定器工作台,升高到漏版,并且相对于漏版被固定。通过将刮 片或者橡胶刮片(squeegee)横移过漏版,迫使焊膏穿过形成在漏版上的孔并 落到电路板上,从而分配焊膏。当橡胶刮片移动跨过漏版时,焊膏趋于在刮片 的前方滚动,其可期望地引起焊膏的混合及剪切,从而获得期望的粘性以促进 网版或者漏版中的孔的填充。焊膏典型地从标准焊膏筒被分配到漏版上。在印 刷操作之后,板被释放,从漏版下降离开,并被传送到印刷电路板装配线中的 另一个站点
如上文所述,在印刷周期中,橡胶刮片被移动越过漏版,以迫使焊膏或者 其他粘性材料穿过形成在漏版中的孔。图1示意性地示出了橡胶刮片与印刷头 的连接。如图所示,橡胶刮片40在某个位置被固定到橡胶刮片固定器64,在 所述位置上,橡胶刮片可以相对于漏版18成一定度地被布置。印刷头包括 第一移动盘54和连接到第一移动盘的第二移动盘56。所述第一移动盘54由 两个线性轴承57固定到印刷头的框架(未显示)上,并且由丝杠58所驱动, 所述丝杠由印刷头中提供的电机(未显示)驱动。按照上述排列,使丝杠与固 定到第一移动盘的引导螺母60螺纹连接,从而沿着由线性轴承57限定的路径 移动第一和第二移动盘54、56。第二移动盘56包括刮片固定器64,以将橡胶 刮片40固定到第二移动盘。如图所示,压缩弹簧62被布置在丝杠58周围, 从而在第一移动盘54和第二移动盘56之间提供阻力。
所述印刷的一个问题在于,如何校准橡胶刮片40接合漏版18的力。特别 是,压缩弹簧62的弹性常数可能不同。同样地,当使用挠性(非刚性)橡胶 刮片时,橡胶刮片的弹性常数可能会影响到刮片与漏版18相接合的力。参考 图1,可以在原始位置(home position)提供传感器52,和/或者相对于印刷头 的框架在第一移动盘54的一段距离处提供传感器52。对于已知的校准方法, 例如,采用校准尺替换橡胶刮片40,通过将第一移动盘54移动已知的距离来 确定刮片抵抗漏版的力,所述距离依赖压缩弹簧62的弹性常数。因此,如果 消费者拥有完全刚性的橡胶刮片,刮片抵抗漏版的力是准确的。当刮片是挠性 的时,或者当压缩弹簧的弹性常数不具有规定公差时,是很难确定刮片抵抗漏 版的力的。

发明内容

本发明的实施例提供了对于如上文所述的漏版支撑组件的改进。
本发明的第一方面涉及一种用于将粘性材料印刷到基板上的漏版印刷机。 所述漏版印刷机包括:框架;联接到所述框架的漏版;联接到所述框架以在印 刷位置支撑基板的基板支架;以及印刷头,所述印刷头联接到所述框架,从而 使粘性材料沉积并印刷到漏版上。所述印刷头包括橡胶刮片组件,所述橡胶刮 片组件包括至少一个橡胶刮片以及橡胶刮片移动机构,该机构配置用于从所述 至少一个橡胶刮片与所述漏版相互隔开的升高位置和所述至少一个橡胶刮片 与所述漏版相接合并在所述漏版上施加力的降低位置移动所述至少一个橡胶 刮片。所述印刷头进一步包括一种装置,其在将所述至少一个橡胶刮片移动到 降低位置时,用于探测与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第一力相关联 的第一参考点和与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第二力相关联的第 二参考点。
所述漏版印刷机的实施例可以进一步包括至少一个橡胶刮片移动机构,所 述橡胶刮片移动机构包括联接到漏版印刷机的所述框架的第一移动部件,以及 联接所述第一移动部件和所述至少一个橡胶刮片的第二移动部件。所述橡胶刮 片移动机构进一步包括由漏版印刷机的所述框架封装的丝杠以及固定到所述 第一移动部件上并与所述丝杠螺纹接合的引导螺母,以移动所述第一和第二移 动部件,从而在所述升高和降低位置之间移动所述至少一个橡胶刮片。所述橡 胶刮片移动机构进一步包括压缩弹簧,其被布置在所述丝杠的周围以在所述第 一移动部件和第二移动部件之间提供阻力。按照这种排列,当将所述至少一个 橡胶刮片移动到降低位置抵抗所述漏版以在所述至少一个橡胶刮片上施加力 时,所述第二移动部件朝向所述第一移动部件移动,抵抗所述压缩弹簧的阻力。 所述第二移动部件包括橡胶刮片固定器,其将所述至少一个橡胶刮片固定到所 述第二移动部件。所述装置包括固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件 中的一个上的标志,以及固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的另 一个上的传感器。当将所述至少一个橡胶刮片从所述降低位置移动到施用力的 位置时,所述传感器探测所述标志的至少两个特征。所述第一和第二参考点与 所述标志的至少两个特征相关联。提供替换所述至少一个橡胶刮片的尺,以测 量所述尺抵抗所述漏版的力。当所述传感器探测到所述标志的第一参考点时, 以及当所述传感器探测到所述标志的第二参考点时,所述尺测量所述至少一个 橡胶刮片抵抗所述漏版的模拟力。
本发明的另一个方面涉及用于将粘性材料印刷到基板上的漏版印刷机。所 述漏版印刷机包括:框架;联接到所述框架的漏版;联接到所述框架以在印刷 位置支撑基板的基板支架;以及印刷头,所述印刷头联接到所述框架,从而使 粘性材料沉积并印刷到漏版上。所述印刷头包括:至少一个橡胶刮片;联接到 所述漏版印刷机的框架的第一移动部件;联接到所述第一移动部件和所述至少 一个橡胶刮片的第二移动部件,所述第一和第二移动部件配置用于从所述至少 一个橡胶刮片与所述漏版相互隔开的升高位置和所述至少一个橡胶刮片与所 述漏版相接合并在所述漏版上施加力的降低位置移动所述至少一个橡胶刮片; 固定到所述第一移动部件和所述第二移动部件中的一个上的标志;以及固定到 所述第一移动部件和所述第二移动部件中的另一个上的传感器。所述传感器配 置用于当移动所述至少一个橡胶刮片时探测所述标志。所述标志和所述传感器 配置用于当将所述至少一个橡胶刮片移动到所述降低位置时探测与所述至少 一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第一力相关联的第一参考点和与所述至少一个 橡胶刮片抵抗所述漏版的第二力相关联的第二参考点。
本发明的另一个方面涉及一种校准抵抗表面的橡胶刮片力的方法,所述方 法包括:沿向下方向移动尺抵抗所述表面;继续沿向下方向移动所述尺,使其 到达第一参考点;测量所述尺抵抗所述表面的力;继续沿向下方向移动所述尺, 使其到达第二参考点;以及测量所述尺抵抗所述表面的力。
本发明的另一个方面涉及一种在漏版印刷机中校准抵抗漏版的橡胶刮片 力的方法。所述方法包括:(a)从漏版印刷机中移除漏版;(b)从漏版印刷机 中移除橡胶刮片;(c)将尺附接到印刷头的底部;(d)移动所述尺以探测第一 位置和第二位置;以及(e)记录与所述第一位置相关联的力量参数和与所述 第二位置相关联的力量参数。所述方法的一个实施例进一步包括:(f)将漏版 装载进入漏版印刷机;(g)移除所述尺;(h)重新将所述橡胶刮片安装到所述 漏版印刷机;(i)移动至少一个橡胶刮片,使其接触所述漏版;(j)将所述至 少一个橡胶刮片移动到第一位置和第二位置;(k)记录与所述第一位置相关联 的力量参数和与所述第二位置相关联的力量参数;以及(l)基于第一和第二 力量数值的被校准位置和所述第一和第二力量数值的实际位置的解释,对空间 中的所述至少一个橡胶刮片计算并施用预期的印刷力。
本发明的另一个方面涉及一种用于将粘性材料沉积并印刷到漏版上的印 刷头。所述印刷头包括:框架;至少一个橡胶刮片;联接到所述框架的第一移 动部件;联接到所述第一移动部件和所述至少一个橡胶刮片的第二移动部件, 所述第一和第二移动部件配置成从所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相互隔 开的升高位置和所述至少一个橡胶刮片与所述漏版相接合并在所述漏版上施 加力的降低位置移动所述至少一个橡胶刮片;固定到所述第一移动部件和所述 第二移动部件中的一个上的标志;以及固定到所述第一移动部件和所述第二移 动部件中的另一个上的传感器。所述传感器配置成当移动所述至少一个橡胶刮 片时探测所述标志。所述标志和所述传感器配置成当移动所述至少一个橡胶刮 片到所述降低位置时探测与所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第一力相 关联的第一参考点以及所述至少一个橡胶刮片抵抗所述漏版的第二力相关联 的第二参考点。
附图说明
附图并不是按照比例描绘的。在附图中,以各种图形说明的每个相同或者 近似相同的部件采用同样的数字进行表示。为了清楚,并不在每个附图中表明 所有部件。在附图中:
图1示出了现有技术中印刷头组件的示意图;
图2示出了根据本发明实施例的漏版印刷机的正面透视图;
图3为图2所示的漏版印刷机的透视图,其示出了根据本发明实施例的印 刷头组件;
图4为图2所示的漏版印刷机的透视图,其中去除了橡胶刮片以更为清楚 地显示印刷头组件的可移动部件;
图5印刷头组件的放大透视图,其中移除了特定部分;
图6示出了印刷头组件的传感器标志的更为放大的透视图;
图7为根据本发明实施例的印刷头组件的橡胶刮片(头或尾)的示意图。

具体实施方式

本发明在其应用中不限于下述说明书中或者附图中所说明或描述的部件 的构造和配置。本发明适用于其他实施方式,并且可以通过各种方式进行实施。 同样,这里所使用的措辞和术语仅出于说明的目的,不应被理解为限制。使用 “包括”、“包含”、“具有”、“含有”、“涉及”等词汇,代表包含列在其后的项 目以及等价物,以及其他的项目。
出于示例的目的,会参考用于将焊膏印刷到电路板上的漏版印刷机说明本 发明的实施例。然而,本领域技术人员可以理解,本发明的实施方式不限于将 焊膏印刷到电路板上的漏版印刷机,还可以用于其它需要分配其他粘性材料, 如胶密封剂的应用装置。此外,根据本发明实施例的漏版印刷机不限于用 于将焊膏印刷到电路板上,还可以用于将其他材料印刷到各种基板。同样,术 语网版和漏版在本文中可以互换从而描述在印刷机中形成要印刷到基板上的 图案的设备。
现在参考附图,特别是参考附图2,根据本发明实施例的漏版印刷机总体 上由10表示。如图所示,漏版印刷机10包括支撑漏版印刷机的零件的框架 12。所述零件部分地包括控制器14、显示器16、漏版18、以及通常由20表 示的配置用于施用焊膏的印刷头组件或者印刷头。这些零件中的每一个可以被 适当地联接到框架12。在一个实施例中,印刷头20被嵌入印刷头架22中, 其使得印刷头在控制器14的控制下沿Y轴方向移动。如下文中将进一步详细 描述的,印刷头20可以被放置在漏版18上方,并且印刷头的头部或尾部橡胶 刮片可以沿z轴方向被下降以与漏版相接触。所述门架随后可以移动越过漏 版,从而允许将焊膏印刷到电路板上。
漏版印刷机10同样可以包括运输系统,其具有用于将电路板传送到漏版 印刷机中的印刷位置的轨道24、26。所述漏版印刷机10具有用于支撑印刷电 路板(或者“基板”)的支撑组件28,如下文中将进一步详细描述的,其升高 并固定印刷电路板,从而使电路板在印刷操作过程中稳固。在特定实施例中, 所述基板支撑组件28可以进一步包括特定基板支撑系统,例如,当电路板在 印刷位置时,被定位在电路板下方的固体支架、多个销钉或者挠性模具。所述 基板支撑系统可以部分地被用于支撑电路板的内部区域以防止电路板在印刷 操作中的挠曲或扭曲。
在一个实施例中,印刷头20可以被配置以从源头接收焊料,该源头可以 是分配器,例如在印刷操作中将焊膏提供到印刷头的焊膏筒。可以替换焊膏筒 而采用其他的焊膏供给方式。在一个实施例中,控制器14可以被配置以采用 具有微软DOS或者windows XP操作系统并且包含控制漏版印刷机10操作的特 定应用软件的个人计算机。控制器14可以与作为用于装配电路板的流水线一 部分的主控制器网络连接。
在一种配置中,漏版印刷机10运行如下。采用传送轨道24、26将电路板 装载到漏版印刷机10。支撑组件28将电路板升高并固定到印刷位置。印刷头 20随后沿z轴方向降低印刷头的橡胶刮片,直到印刷头的橡胶刮片接触漏版 18。印刷头20随后沿y轴方向移动越过漏版18。印刷头20使焊膏沉积穿过 位于漏版18中的孔,并落到电路板上。一旦印刷头已经完全横跨过漏版18, 橡胶刮片被提升离开漏版,并且电路板被下降回到传送轨道24、26上。电路 板从漏版印刷机10被释放并传输,从而使第二电路板可以被装载到漏版印 刷机中。为了印刷第二块电路板,其它橡胶刮片沿z轴方向被降低到与漏版接 触,并且印刷头20沿与用于第一块电路板相反的方向被移动跨过漏版18。
仍然参考附图1,为了在印刷之前使漏版18与电路板对齐,并且为了在 印刷后监视电路板,可以提供成像系统30。在一个实施例中,成像系统30可 以被布置在漏版18和支撑电路板的支撑组件28之间。成像系统30被联接到 成像门架32以移动成像系统。用于移动成像系统30的成像门架32的构造在 焊膏印刷领域是为人熟知的。按照这种排列以使成像系统30可以被定位在位 于漏版18下方和电路板上方的任意位置,从而分别捕捉电路板或者漏版预定 区域的图像。在另一种实施例中,在将成像系统定位在印刷装穴(printing nest)外部时,成像设备可以被定位在漏板和电路板的上方或下方。
现在参考附图2-4,印刷头包括框架34,该框架在印刷头20被安装时变 成了门架22,从而使框架沿印刷方向例如y轴方向移动。特别是,框架34在 其相对的端部被配置成骑在漏版印刷机10的框架12的线性轨道上。这种构造 提供了印刷头门架22的y轴方向移动。框架34支撑通常由36表示的具有一 对橡胶刮片38、40的橡胶刮片组件,并且z轴运动组件被配置以独立地将橡 胶刮片从升高位置移动到降低位置,在所述升高位置橡胶刮片与漏版相互隔 开,在所述降低位置橡胶刮片与漏版相接合。如图3的最佳显示,橡胶刮片组 件36进一步包括用于安装头部橡胶刮片38的头部安装组件42,以及用于安 装尾部橡胶刮片40的尾部安装组件44。头部和尾部橡胶刮片38、40由分别 安装在框架34顶部的电极46、48移动。按照这种排列,从而在采用橡胶刮片 执行印刷冲程时,分别由电极46、48使头部和尾部橡胶刮片38、40沿z轴方 向被独立地下降。橡胶刮片组件36进一步包括用于分别探测头部和尾部橡胶 刮片38、40的原始(即,升高)位置的传感器50、52。
当橡胶刮片38、40中的每一个被下降到漏版18上时,橡胶刮片向漏版上 施加力。这种力适合于执行印刷冲程,从而通过橡胶刮片使焊膏滚动,并且迫 使其穿过形成在漏版中的孔。在通过降低支撑组件28以使漏版18从电路板分 开时,这种焊膏沉积在电路板上。橡胶刮片施加在漏版上的力必须足够于迫使 焊膏(或者其它粘性材料)穿过形成在漏印版中的孔,但是不会太大以损坏漏 版。
现在参考附图5-7,对于橡胶刮片中的每一个,例如尾部橡胶刮片40,橡 胶刮片移动机构被配置以从升高位置和降低位置移动橡胶刮片,在升高位置橡 胶刮片与漏版18相互隔开,在降低位置橡胶刮片与漏版相接合。特别参考图 7(图1中同样显示),橡胶刮片移动机构包括:第一移动部件54,其联接到 由两个线性轴承57联接的印刷头20的框架34;以及第二移动部件56,其通 过两个线性轴承57及相关联的弹簧联接到第一移动部件。丝杠58被封装在框 架34上,该丝杠58由电机中的一个电机如电机48驱动。丝杠58螺纹接合引 导螺母60,该引导螺母固定到第一移动部件54以在升高和降低位置之间移动 第一和第二移动部件。提供防旋转盘61用于防止在驱动丝杠58时组件的旋转。 压缩弹簧62被布置在丝杠58周围,从而在第一移动部件54和第二移动部件 56之间提供阻力。
按照这种排列,从而使电机48沿向下的方向(沿线性轴承57)驱动第一 移动部件54。这导致第一和第二移动部件54、56的移动被移动到一起。只要 橡胶刮片40接触漏版18,压缩弹簧62开始压缩,导致移动部件54、56彼此 移动靠近,从而向橡胶刮片施加印刷力。在印刷力的应用下,压缩弹簧62提 供了对于第一和第二移动部件54、56朝向彼此的移动的阻力。如图3所示, 橡胶刮片固定器64被配置以将橡胶刮片40固定到第二移动部件56上。
如上文所述,传感器50、52提供用于在头部和尾部橡胶刮片38、40的原 始位置探测头部和尾部橡胶刮片38、40的位置。为了校准橡胶刮片例如尾部 橡胶刮片40抵抗漏版18的力,提供了一种设备,其用于在橡胶刮片移动到降 低位置时,探测与橡胶刮片抵抗漏版的第一力相关联的第一参考点以及与橡胶 刮片抵抗漏版的第二力相关联的第二参考点。特别是,所述设备包括固定到第 二移动部件56的标志66以及固定到第一移动部件54的传感器68。当然,所 述排列可以使标志66固定到第一移动部件54并将传感器68固定到第二移动 部件56。当移动橡胶刮片以跟踪位于第一和第二移动部件54、56之间的至少 两点的距离时,所述传感器68检测所述标志66。现在特别参考附图5、6,所 述标志66由弯曲金属制成,并且被配置以在形成于传感器68之中的槽中移动。 通过固件如机械螺栓,所述标志66和传感器68可以被分别固定到其第一和 第二移动部件。
现在参考附图7,所述第一和第二参考点A、B与标志66相关联。对于与 参考点A、B相关联的特定力的校准或者确定如下。为了校准特定橡胶刮片38 或者40抵抗漏版18的接合力的校准,校准程序的第一步骤是使用力/校准尺 70替换橡胶刮片,所述力/校准尺用于通过将尺移动到降低位置来测量橡胶刮 片抵抗漏版的力。同样,漏版被从漏版印刷机中移除。所述尺70被降低,直 到其触摸到刚性表面,如工作台或者模具顶72。所述橡胶刮片移动机构继续 以已知的增长降低尺70。在每个已知的增长,该尺70记录力量值,该值由控 制器14存储在配置具有橡胶刮片力校准程序的处理器中。被记录的值的示例 如下:
运动步骤            力
0                   0
1000                1lb
2000                2lbs
3000                3lbs
50,000              50lbs
接下来,橡胶刮片固定器64返回到升高或者开始位置(在动作的步骤0)。 尺70被降低直到标志66的“A”边,其对应于图7中的参考点A,首先触发 传感器68。这个力被记录并储存在控制器14的处理器中。该尺70进一步降 低,直到标志66的“B”边,其对应于图7中的参考点B,触发传感器68。这 个力被记录并存储在控制器14中。结果是,被存储的力与线性并重复的压缩 弹簧62的压缩水平相对应。
然后,操作者移除尺70并将橡胶刮片40安装到刮片固定器64上。橡胶 刮片40被降低直到触摸到漏印板18,以确定零参考点。橡胶刮片进一步降低, 直到探测到标志66的“A”和“B”边。将这些位置与上面确定的参考点A和 B相比较,从而计算用于特定橡胶刮片的印刷力的曲线。在另一个实施例中, 这两个处理步骤可以被合并为一个处理。特别是,所述系统可以配置用于在零 位置开始,并向下驱动已知的增长,通过过渡点A和B。用于全部增长和过渡 点的力量值被记录,从而用于未来的参考。
在特定实施例中,标志66可以表现为被安装到第二移动部件56的固定部 分的金属标志。在一些实施例中,标志66包括两个小切口,例如约1毫米大 小,这两个小切口用于触发传感器68。这些切口可以对应于上述“A”和“B” 边。传感器68可以表现为安装到第一移动部件的浮动部分的光学干扰类型的 传感器。
如讨论过的,印刷头的校准可以表现为两个分离操作。在漏板印刷机的运 送之前执行校准程序,从而在不安装橡胶刮片的情况下表征橡胶刮片头组件。 这种校准程序生成校准数据,该校准数据会反映由橡胶刮片施加到漏印板上的 力的线性关系。第二操作是使用者启动的橡胶刮片力修正操作。在一个实施例 中,这是全自动的修正操作,其可以在橡胶刮片被操作者安装或者更换后被完 成。
对于现有的漏板印刷机,为了获得两个橡胶刮片上恒定的、可重复的印刷 力数据,操作者需要为头部刮片和尾部刮片设置不同的力。施用的力量存在区 别的原因是,橡胶刮片的柔性以及印刷头的非线性配置。一旦刮片被附接在漏 板印刷机上,橡胶刮片弹簧柔性补偿校准被引入橡胶刮片头组件中。这种引入 的柔性补偿校准可能需要额外的修正步骤,使用者可以在橡胶刮片被安装或者 更换时运行该步骤(完全自动)。一旦操作者运行橡胶刮片柔性修正程序,收 集到的数据可能被投射到制造数据上,从而生成修正后的橡胶刮片头z轴的位 移,以获得在漏印板上的预期力。
在一个实施例中,z轴的印刷力可以位于0lbs和44lbs(0kg和20kg) 之间,具有0.1lb(0kg)的软件设定分辨率。例如,对于标准的橡胶刮片以 及开环(open-loop)印刷头,印刷力可重复性可以等于约+/-1lb(0.45kg)。 可以抓取任意数目的数据点来获取跨越并超过1mm间隙的橡胶刮片的力的准 确特征,从而获得预期的分辨率和力量。
例如,下述方法可以用于获取预期的数值。如果确定机械系统是线性的, 则可以采用这种方法。下面,假设下列位置(Posn)以及力已经被校准:
CalValue1-Pos1(0mm=Force0lbs)
CalValue2-Pos2(1mm=Force4lbs)
CalValue3-Pos3(2mm=Force10lbs)
CalValue4-Pos4(3mm=Force20lbs)
CalValue5-Pos5(4mm=Force44lbs)
如果系统需要使用7lbs的力,可以采用下列分析以确定要移动到的被插 入的位置:
第一,所述系统必须定位于所需的力落入上述校准数值的位置。在这个示 例中,力落入CalValue2和CalValue3之间。然后,系统可以采用下列等式:
被插入的位置=Posn+((力(Pos n+1)-力(pos n))/所需的力)    (1)
其中n=2
因此,对于这个给出的例子,被插入的位置等于1.857mm,其是由执行下 列计算导出的:1mm+((10-4)/7)=1.857mm。
对于误差系数,控制器可以确定在第一过渡点处即“A”位置的期望力, 以及在第二过渡点处即“B”位置的期望力。例如,对于位置“A”,最小/最大 力可以在1lb和5lbs之间。因此,任意大于或者小于这个数量的力会被考 虑为错误,在此会立即通知操作者并且中断校准测试。
如上文所述,采用外部力尺,如尺70,可以手动校准印刷头。力的测量 (或者压力,如果采用压力传感器的话)可以在特定橡胶刮片头沿z轴方向的 位移处获取。通过这种信息,可以在下降的位移与读出自力计量仪的力之间建 立映射。所述校准处理会被分成两个阶段。第一阶段在所述标志上定位被称为 “A”和“B”位置的第一和第二过度点。这些位置在两个位置设立了准确的力, 从而设立线性补偿曲线,用于在后续印刷处理中施用柔性补偿。校准处理的第 二阶段包括,在用于印刷头的所需的被校准范围内,在固定距离间隔压低橡胶 刮片头,并读取施用在每个间隔的力。
第一阶段由测试传感器的状态开始,所述传感器必须处于关闭位置以开始 处理。如果传感器不处于关闭位置,操作者可能会沿z轴方向过度地推低橡胶 刮片,或者会产生需要处理的一个机械问题。在校准开始前,橡胶刮片施加于 漏印板上的下压力需要非常小甚至不存在。然后,所选定的橡胶刮片在控制器 的操作下按照2mm/sec(开始过程移动)的推速被移动,直到探测到“A”位 置。一旦检测到,传感器会从“关闭”位置转换为“开始”位置。
随后,0.25mm的向下的z轴移动会移动进入1mm的间隙区域以搜索“B” 位置。探测“B”位置的处理采用与探测位置“A”相同的方法。用于“B”位 置点的数值同样被记录。在未看到过渡的情况,系统会通过搜索软件界限以错 误跳出。一旦“A”和“B”位置均被找到,橡胶刮片会停留在零力量位置,从 而使跨越所述标志的间隔力的校准能够开始。
通过驱动尺下降固定间隔,第二阶段在第一步骤的结尾开始。行进的范围 包括预设数目的点,这些点跨过“A”和“B”位置。在每个间隔,显示在力计 量仪上的所述力会由操作者输入。
因此,橡胶刮片的校准处理的第一阶段可以总结如下:
(a)启动漏版印刷机;
(b)从漏版印刷机移除漏版;
(c)移除附接的橡胶刮片;
(d)将印刷头定位在基板支架中央的上方;
(e)将力尺附接到印刷头的底部;
(f)打开并设置力尺;
(g)缓慢地向上推动基板支架,直到其与力尺相接触;
(h)将力尺调零;
(i)在行程的整个范围内输入预期数目的校准间隔;
(j)开始序列;
(k)移动力尺以探测位于标志上的“A”位置和“B”位置,并使力尺返 回到其零力量位置;
(l)当橡胶刮片头被驱动下降穿过每个间隔时,输入力量数值;
(m)在最后一个间隔,升高橡胶刮片头;以及
(n)将力和位置数据保存到控制器的处理器。
无论何时,当橡胶刮片被更换时,操作者有机会调节橡胶刮片,从而为了 特定的橡胶刮片确定橡胶刮片接触漏版的z轴高度点。作为这种操作的一部 分,系统会为橡胶刮片的柔性进行自动调节
可能存在一些情况,漏版印刷机被配置而使一些模具与柔性程序不兼容。 在这些情况下,可以配置漏版印刷机,从而使柔性补偿程序不会自动发生一如 果希望,操作者会被提示以执行程序。在操作者不希望执行柔性补偿程序时, 漏版印刷机可以被配置以在不通过执行柔性补偿程序以提供精度的情况下执 行操作。特别是,在显示器上会向操作者提供选项“自动橡胶刮片力修正”。 当该选项被选择时,系统会警告操作者确认两个橡胶刮片均被安装,并且漏版 已被加载。可以警告操作者,被加载的橡胶刮片必须能够处理特定的力,如直 到25lbs的力。
在柔性校准处理的自动或者手动实例中,橡胶刮片的校准处理的第二阶段 可以总结如下:
(a)漏版被装载入漏版印刷机中;
(b)两个橡胶刮片均被重新安装;
(c)操作者将橡胶刮片头移动到漏版中央的上方;
(d)像在这种特定印刷处理过程中一样,基板支架(以及印刷电路板) 被移动到位于漏版下方的印刷位置;
(e)头部(或者尾部)橡胶刮片被选择;
(f)所述橡胶刮片被移动到原始位置;
(g)头部橡胶刮片被降低到印刷高度,即,使头部橡胶刮片与漏版相接 处;
(h)头部橡胶刮片被向下驱动(降低)进入漏版,直到传感器探测到标 志的“A”位置,并为这个过渡点自动地记录橡胶刮片z轴高度;
(i)头部橡胶刮片会继续被向下驱动进入漏版,直到传感器探测到标志 的“B”位置,并为这个过渡点自动地记录橡胶刮片z轴高度;
(j)头部刮片数据被存储进入控制器的处理器的数据库;以及
(k)这种处理被重复用于尾部(或者头部)橡胶刮片。
在每次使用者启动的橡胶刮片力修正程序被执行后,橡胶刮片力修正系数 会被计算并存储在数据库中。由于在下一次相同的橡胶刮片被用于特定产品 时,修正系数可能是相同的,所以修正系数同样会被存储在工艺文件中。为头 部和尾部橡胶刮片记录修正数值。当需要橡胶刮片力时,会采用修正系数来测 量制造校准数据,从而确定力位移数值。
尽管说明了本发明的至少一个实施例的多个方面,需要理解的是,本领域 技术人员会容易地想到各种变化、修改及改进。这种变化、修改和改进是作为 公开的一部分,并且在本发明范围之内的。相应地,上述说明及附图仅用于示 例。例如,这里所描述的参数可以被修改以适应不同的印刷处理的需求。相应 地,前述说明书和附图仅用于说明。
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