JP3732673B2 - Paste applicator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペースト収納筒の先端に設けられるノズルからプリント回路基板等上にはんだペーストを連続的に吐出するペースト塗布機に係わり、特に、はんだペーストの塗布処理を適正かつ迅速に行い、生産性を向上させたペースト塗布機に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プリント基板の電子回路は抵抗、コンデンサ等の様々な電子部品から構成されており、電子部品の種類により電子回路のパターン形状も異なり、それに電子部品を固着するために必要なはんだペーストの単位時間当たりの量(吐出量)も異なっている。これに対して、従来のペースト塗布機では、吐出されるはんだペーストの吐出量は、吐出圧力(塗布圧力)により決定され、その吐出圧力の設定は正圧源に接続されているレギュレータにより行い、設定された吐出圧力の圧縮空気を電磁弁を介してペースト収納筒に供給し、ペースト収納筒の先端に設けたノズルから基板上にはんだペーストを吐出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のペースト塗布機では、ペースト収納筒内部の圧力がレギュレータで設定された吐出圧力(以下、設定圧力という)に到達するまでに僅かであるが時間を要し、特に設定圧力が低圧から高圧になる場合、つまり設定圧力の差が大きい場合には、ペースト収納筒内の圧力が設定圧力に到達するまでの到達時間が長くなってしまう。そのため、プリント基板上ではんだペーストの所要量(以下、所要量という)が少ない電子部品と所要量が多い電子部品が混在しているような場合、所要量が少ない電子部品のパターンにはんだペーストを吐出した直後に所要量が多い電子部品のパターンにはんだペーストを吐出した時、急激に吐出量が変化し、なおかつ高速で断続的に吐出を行うため、ペースト収納筒内の圧力がはんだペーストの所要量に相当する吐出圧力に到達しないまま吐出されてしまい、所望の塗布形状が得られないという問題があった。
従来、このような問題を解決するために、はんだペーストの吐出(塗布)はペースト収納筒内の圧力を設定圧力まで到達させてから行う必要があることから、はんだペーストの吐出はペースト収納筒内の圧力が確実に設定圧力に到達してから行うようにしている。ペースト収納筒内の圧力が大気圧から最大設定圧力に到達するまでの最大到達時間にさらに余裕時間を加えた設定圧力待機時間を設定していた。しかし、この設定圧力待機時間には前記の余裕時間が含まれるため、吐出(塗布)回数が増加するにつれて余裕時間分が増加し、その分、生産に要する時間が増加し、生産効率を低下させるという問題があった。
【0004】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、はんだペーストの塗布処理を適正かつ迅速に行うことにより、生産効率を向上させるとともに、所望の塗布形状が得られるペースト塗布機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために、次のような手段を採用した。
【0006】
ペースト収納筒を備え、このペースト収納筒の先端部に設けたノズルを複数の電子部品を固着する基板に対向させ、この基板上の該電子部品を固着する位置毎にはんだペーストを塗布するペースト塗布機において、電子部品の各パターンに必要なペースト吐出量に応じた設定圧力値が予め記憶されている記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記設定圧力値から前記基板上に固着する電子部品のパターンに対する設定圧力値を選択する選択手段と、前記ペースト収納筒に選択された前記設定圧力値の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、前記ペースト収納筒内でのペースト吐出圧力を検知する検知手段とを備え、この検知手段によって検知された前記ペースト吐出圧力が前記選択された設定圧力値に達した時、前記ペーストの塗布を開始することを特徴とする。
【0007】
また、請求項1に記載のペースト塗布機において、前記検知手段によって検知された前記ペースト吐出圧力が前記選択された設定圧力値に達した時から所定時間、前記ペーストの塗布を行うことを特徴とする。
【0008】
また、請求項2に記載のペースト塗布機において、前記ペーストの塗布を、前記ノズルと前記基板を水平方向または垂直方向に相対移動させて行うことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図1から図5を用いて説明する。
【0010】
図1は、本実施形態に係るペースト塗布機を示す斜視図である。
【0011】
同図において、100はペースト塗布機、1は架台、2はX軸テーブル、3,5,10,18はサーボモータ、4はY軸テーブル、6は基板吸着台、7はプリント基板、8は支持フレーム、9はZ軸テーブル、11は保持アーム、12はペースト収納筒、13はノズル、14は制御装置、15はデータ入力装置、17はモニタ、19は外部記憶装置である。
【0012】
ペースト塗布機100の架台1上には、X軸テーブル2が設けられ、サーボモータ3により、X軸テーブル2上に設置されたY軸テーブル4が矢印で示すX軸方向に駆動される。また、Y軸テーブル4のサーボモータ5により、その上に設置された基板吸着台6が矢印で示すY軸方向に駆動される。プリント基板7は、基板吸着台6に真空吸着され得るようになっており、基板吸着台6の下には基板吸着台6を所定の方向に回転させるサーボモータ18が設けられている。また、架台1に設置された支持フレーム8にはZ軸テーブル9が支持され、Z軸テーブル9のサーボモータ10により、保持アーム11で保持されたペースト収納筒12が矢印で示すZ軸方向に駆動される。ペースト収納筒12の下端部には、ノズル13が設けられている。
【0013】
図2は、図1に示すペースト塗布機における制御系統および空圧系統を示すブロック図である。なお、同図において、図1に示す符号と同符号の箇所は同じ箇所を示す。
【0014】
ここで、制御装置14は、マイクロコンピュータ(以下、マイクロコンという)14aと、外部インターフェース14bと、モータコントローラ14cと、サーボモータ3,5,10,18の各ドライバ14ca〜14cdと、サーボモータ3,5,10,18のそれぞれのエンコーダ14c1〜14c4と、D/A変換器14dと、A/D変換器14eとから構成され、また、空圧回路30は、正圧源31と、レギュレータ32と、D/A変換器14dからの出力で図示していないリレーをON,OFFさせることにより開閉される電磁弁33と、ペースト収納筒12内の圧縮空気圧を測定する圧力検出センサ34と、配管35とから構成される。Pはノズル13から吐出されプリント基板7の表面に塗布されたはんだペーストである。
【0015】
マイクロコン14aは、図示していない主演算部やはんだペーストの塗布などの各種の処理を行うソフト処理プログラムが格納されたROMと、主演算部での処理結果や外部インターフェース14bおよびモータコントローラ14cからの入力データを格納するRAMと、外部インターフェース14bおよびモータコントローラ14cとデータをやりとりする入出力部などを備えている。
【0016】
データ入力装置15は塗布に関する設定値などのデータの入力ためのものであり、モニタ17はペースト塗布機100における設定値や運転状況などを表示するためのものであり、また、外部記憶装置19はペースト塗布機100の電源立ち上げ時にマイクロコン14aのRAMに格納する各種設定値を記憶しているものである。
ここで、制御装置14からの指令は、ドライバ14ca〜14cdを介して各サーボモータ3,5,10,18に伝達され、それらを駆動し、それらの回転量(駆動操作量)はエンコーダ14c1〜14c4で検出され、ドライバ14ca〜14cdにフィードバックされる。
【0017】
また、制御装置14からの指令は、D/A変換器14dを介して電磁弁33に伝達され、電磁弁33では入力された電気信号に応じて閉閉し、供給された圧縮空気をペースト収納筒12への供給を可能にしたり、または大気開放したりする。ペースト収納筒12への圧縮空気の供給は、圧縮空気を内蔵している正圧源31から放出された圧縮空気が、制御装置14からの指令により、レギュレータ32で所定の圧縮空気圧に調整され電磁弁33,配管35を介してペースト収納筒12に供給される。
【0018】
なお 、本実施形態では、電磁弁33はD/A変換器14dからの出力でリレーをON,OFFさせることにより開閉しているが、外部インターフェース14bからの出力でリレーをON,OFFさせることにより開閉させてもよい。
【0019】
ここで、ペースト塗布機の処理動作の概要を図1および図2を用いて説明する。
【0020】
はじめに、制御装置14からの指令により、サーボモータ3,5を任意量回転させると、それに伴ってプリント基板7の所望位置がノズル13の先端開孔部と対向するように位置する。次いで、Z軸テーブル9のサーボモータ10により、ペースト収納筒12をプリント基板7の方に下降させ、ノズル13の先端開孔部とプリント基板7とが所望の間隔になったところで、レギュレータ32により圧縮空気圧を設定し、電磁弁33を開けて圧縮空気をペースト収納筒12に印加してはんだペーストをノズル13から吐出させ、プリント基板7上にはんだペーストPを塗布する。塗布後、電磁弁33を閉じてペースト収納筒12への圧縮空気の供給を止めて吐出を終了し、ペースト収納筒12内部に残留した圧縮空気を電磁弁33を介して大気へ開放する。ペースト塗布終了後、Z軸テーブル9でペースト収納筒12を所定位置まで上昇させ塗布動作が完了する。
【0021】
次に、本実施形態に係るペースト塗布機の塗布処理の処理手順を図3および図4を用いて説明する。
【0022】
図3は塗布処理の処理手順を示すフローチャートであり、図4は塗布処理におけるペースト収納筒内の吐出圧力、電磁弁の開閉、およびノズルに対する基板の相対移動の時間的経緯を示す図である。
【0023】
はじめに、ステップ1において、レギュレータ32に対してはんだペーストの設定圧力の設定を行なう。ここで、レギュレータ32によって設定される圧力値(以下、設定圧力値という)は、制御装置14によって、外部記憶装置19に電子部品の各パターンに必要なペースト吐出量に応じて記憶されている設定圧力値から所定の設定圧力値が選択され、それがレギュレータ32に指令されて、正圧源31からペースト収納筒12に供給される圧縮空気が所定の設定圧力に設定されたものである。次に、ステップ2において、図4の時刻t1において、電磁弁33を開けて、圧力検出センサ34を通して圧縮空気をペースト収納筒12に供給するとともに、その直後から制御装置14に備えられる監視タイマーによりカウントを開始する。また、同時に、ステップ3において、圧力検出センサ34によってペースト収納筒12の圧縮空気圧(以下、吐出圧力という)の検出を開始する。検出結果はA/D変換器14eを介して制御装置14にフィードバックされる。次に、ステップ4において、制御装置14のマイクロコン14aは吐出圧力が設定圧力Pに達したか否かを判定する。設定圧力Pに達していなければ、ステップ5において、監視タイマーのカウントを継続し、達していれば、ステップ6の処理に移行する。ここで、図4に示すように、設定圧力Pに到達した時刻をt2とする時、監視タイマーのカウント開始時刻t1と到達時刻t2との差時間T0は設定圧力に到達するまでに要した時間であり、これは電磁弁33を開けてからペースト収納筒12内部の圧力がレギュレータ32での設定圧力Pに到達するまでに要した時間となる。次いで、ステップ6において、また図4に示すように、吐出圧力が設定圧力Pに到達したら、所要量のはんだペーストを塗布するために、時刻t2を基点として、予め外部記憶装置19に記憶されていた所定の塗布時間の間はんだペーストを吐出し、塗布を行う。つまり、ノズル13に対してプリント基板7が載置された基板吸着台6を塗布時間分だけプリント基板7に対して水平に相対動作させ、基板上に所要のはんだペーストを吐出して所望の塗布形状を得る。その後、ステップ7において、塗布を終了するために電磁弁33を閉じて、圧縮空気のペースト収納筒12への流入を停止する。
【0024】
なお、プリント基板7上に異なる面積のパッドがあって、分量の異なるはんだペーストを吐出する場合、設定圧力に達した後のプリント基板7とノズル13の相対移動は、プリント基板7に対して垂直な動き、つまり、ノズル13がプリント基板7から徐々に吐出分量に応じて垂直に離れていく動作としてもよい。
【0025】
次に、最も設定圧力が小さい塗布処理から最も設定圧力が大きい塗布処理への移行時の設定圧力到達時間について図5を用いて説明する。
【0026】
同図の波形A,Bに示すように、所要量が少ない電子部品のパターンに必要な吐出量に相当する低圧の設定圧力Pminでの塗布が済んでから、所要量が多い電子部品のパターンに必要な吐出量に相当する高圧の設定圧力Pmaxで塗布を行う場合、つまり、設定圧力に大きな差があるはんだペーストの塗布を行う場合、大気圧(時刻tb1)から設定圧力Pmax(時刻tb2)に到達するまでの設定圧力の最大到達時間はTb1として示される。
【0027】
従って、本実施形態によれば、設定圧力待機時間は最大で上記の設定圧力最大到達時間となり、従来、設定圧力待機時間に必要とされていた余裕時間を設ける必要がなくなり、はんだペーストの塗布処理に要した処理時間を短縮化することができ、生産性を向上させることができる。
【0028】
また、本実施形態によれば、ペースト収納筒12内の設定圧力待機時間における圧力変化を把握することにより、はんだペーストが無くなった時やノズルが詰まった時などの圧力変化と通常の塗布における圧力変化を比較することにより、事前に塗布時の不具合を確認することができる。
【0029】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、はんだペーストを所望の塗布形状を描画できるとともに、はんだペーストの塗布処理に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るペースト塗布機を示す斜視図である。
【図2】図1に示すペースト塗布機における制御系統および空圧系統を示すブロック図である。
【図3】本実施形態に係るペースト塗布機の塗布処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図4】本実施形態に係るペースト塗布機の塗布処理におけるペースト収納筒内の吐出圧力、電磁弁の開閉、およびノズルに対する基板の相対移動の時間的経緯を示す図である。
【図5】 最も設定圧力が小さい塗布処理から最も設定圧力が大きい塗布処理への移行時における設定圧力到達時間を説明するための図である。
【符号の説明】
1 架台
2 X軸テーブル
3,5,10,18 サーボモータ
4 Y軸テーブル
6 基板吸着台
7 プリント基板
8 支持フレーム
9 Z軸テーブル
11 保持アーム
12 ペースト収納筒
13 ノズル
14 制御装置
15 データ入力装置
17 モニタ
19 外部記憶装置
30 空圧回路
31 正圧源
32 レギュレータ
33 電磁弁
34 圧力検出センサ
35 配管
100 ペースト塗布機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a paste application machine that continuously discharges a solder paste onto a printed circuit board or the like from a nozzle provided at the tip of a paste storage cylinder, and in particular, performs an appropriate and quick solder paste application process to improve productivity. The present invention relates to a paste applicator with improved performance.
[0002]
[Prior art]
In general, the electronic circuit of a printed circuit board is composed of various electronic components such as resistors and capacitors. The pattern shape of the electronic circuit differs depending on the type of electronic component, and the unit of solder paste necessary to fix the electronic component to it. The amount per hour (discharge amount) is also different. On the other hand, in the conventional paste application machine, the discharge amount of the solder paste to be discharged is determined by the discharge pressure (application pressure), and the setting of the discharge pressure is performed by a regulator connected to the positive pressure source, Compressed air having a set discharge pressure is supplied to the paste storage cylinder via the electromagnetic valve, and the solder paste is discharged onto the substrate from a nozzle provided at the tip of the paste storage cylinder.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional paste applicator, it takes a little time until the pressure inside the paste storage cylinder reaches the discharge pressure set by the regulator (hereinafter referred to as set pressure), and the set pressure is particularly low. When the pressure becomes high, that is, when the difference in the set pressure is large, the time required for the pressure in the paste storage cylinder to reach the set pressure becomes long. Therefore, when electronic components with a small amount of solder paste (hereinafter referred to as “required amount”) and electronic components with a large amount of requirements are mixed on the printed circuit board, solder paste is applied to the pattern of electronic components with a small amount of requirements. Immediately after the discharge, when the solder paste is discharged onto a pattern of a large amount of electronic components, the discharge amount changes rapidly and the discharge is performed intermittently at high speed. There was a problem that the desired application shape could not be obtained because the ink was discharged without reaching the discharge pressure corresponding to the amount.
Conventionally, in order to solve such problems, it is necessary to discharge (apply) the solder paste after the pressure in the paste storage cylinder has reached the set pressure. This is performed after the pressure reaches the set pressure. The set pressure standby time is set by adding a margin time to the maximum time until the pressure in the paste storage cylinder reaches the maximum set pressure from the atmospheric pressure. However, the set pressure standby time includes the allowance time. Therefore, the allowance time increases as the number of times of ejection (application) increases, and the time required for production increases correspondingly, thereby reducing the production efficiency. There was a problem.
[0004]
In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a paste applicator capable of improving production efficiency and obtaining a desired application shape by appropriately and quickly applying a solder paste. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
[0006]
Paste coating that includes a paste storage cylinder, with a nozzle provided at the tip of the paste storage cylinder facing a substrate to which a plurality of electronic components are fixed , and applying a solder paste at each position where the electronic components are fixed on the substrate In the machine, a storage means in which a set pressure value corresponding to a paste discharge amount required for each pattern of the electronic component is stored in advance , and an electron fixed on the substrate from the set pressure value stored in the storage means Selection means for selecting a set pressure value for a part pattern, compressed air supply means for supplying compressed air of the set pressure value selected to the paste storage cylinder, and detection of paste discharge pressure in the paste storage cylinder and a detecting means for, when the paste discharge pressure detected by the detecting means reaches the selected set pressure value, the application of the paste Characterized in that it started.
[0007]
The paste applicator according to
[0008]
The paste application machine according to
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
FIG. 1 is a perspective view showing a paste applicator according to the present embodiment.
[0011]
In the figure, 100 is a paste coating machine, 1 is a stand, 2 is an X-axis table, 3, 5, 10, 18 are servo motors, 4 is a Y-axis table, 6 is a substrate suction table, 7 is a printed circuit board, 8 is A support frame, 9 is a Z-axis table, 11 is a holding arm, 12 is a paste storage cylinder, 13 is a nozzle, 14 is a control device, 15 is a data input device, 17 is a monitor, and 19 is an external storage device.
[0012]
An X-axis table 2 is provided on the
[0013]
FIG. 2 is a block diagram showing a control system and a pneumatic system in the paste applicator shown in FIG. In addition, in the same figure, the location of the same code | symbol as the code | symbol shown in FIG. 1 shows the same location.
[0014]
Here, the
[0015]
The microcomputer 14a includes a main processing unit (not shown) and a ROM storing a software processing program for performing various processes such as solder paste application, processing results in the main processing unit, an external interface 14b, and a motor controller 14c. RAM for storing the input data, an input / output unit for exchanging data with the external interface 14b and the motor controller 14c, and the like.
[0016]
The
Here, a command from the
[0017]
A command from the
[0018]
In this embodiment, the electromagnetic valve 33 is opened and closed by turning on and off the relay with the output from the D / A converter 14d, but by turning the relay on and off with the output from the external interface 14b. It may be opened and closed.
[0019]
Here, the outline of the processing operation of the paste applicator will be described with reference to FIGS.
[0020]
First, when the
[0021]
Next, the processing procedure of the coating process of the paste coating machine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the coating process, and FIG. 4 is a diagram showing the time course of the discharge pressure in the paste storage cylinder, the opening and closing of the electromagnetic valve, and the relative movement of the substrate with respect to the nozzle in the coating process.
[0023]
First, in
[0024]
When there are pads with different areas on the printed
[0025]
Next, the set pressure arrival time at the time of transition from the coating process having the smallest set pressure to the coating process having the largest set pressure will be described with reference to FIG.
[0026]
As shown in the waveforms A and B in the figure, after the application with the low set pressure Pmin corresponding to the discharge amount required for the pattern of the electronic component having a small required amount is completed, the pattern of the electronic component having a large required amount is obtained. When application is performed at a high set pressure Pmax corresponding to a necessary discharge amount, that is, when solder paste is applied with a large difference in set pressure, the pressure is changed from atmospheric pressure (time tb1) to set pressure Pmax (time tb2). The maximum arrival time of the set pressure until it reaches is indicated as Tb1.
[0027]
Therefore, according to the present embodiment, the set pressure standby time is the maximum set pressure arrival time as described above, and it is no longer necessary to provide a margin time conventionally required for the set pressure standby time. The processing time required for the process can be shortened, and the productivity can be improved.
[0028]
Further, according to the present embodiment, by grasping the pressure change in the set pressure waiting time in the paste storage cylinder 12, the pressure change when the solder paste is exhausted or the nozzle is clogged and the pressure in normal application By comparing the changes, it is possible to confirm in advance problems during application.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to draw a desired application shape of the solder paste, reduce the time required for the application process of the solder paste, and improve the productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a paste applicator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a control system and a pneumatic system in the paste applicator shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a coating process of the paste coating machine according to the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing the time course of discharge pressure in a paste storage cylinder, opening / closing of an electromagnetic valve, and relative movement of a substrate with respect to a nozzle in a coating process of a paste coating machine according to the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining a set pressure arrival time at the time of transition from an application process with the lowest set pressure to an application process with the highest set pressure.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
電子部品の各パターンに必要なペースト吐出量に応じた設定圧力値が予め記憶されている記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記設定圧力値から前記基板上に固着する電子部品のパターンに対する設定圧力値を選択する選択手段と、
前記ペースト収納筒に前記選択された設定圧力値の圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
前記ペースト収納筒内でのペースト吐出圧力を検知する検知手段と
を備え、この検知手段によって検知された前記ペースト吐出圧力が前記選択された設定圧力値に達した時、前記ペーストの塗布を開始することを特徴とするペースト塗布機。Paste coating that includes a paste storage cylinder, with a nozzle provided at the tip of the paste storage cylinder facing a substrate to which a plurality of electronic components are fixed , and applying a solder paste at each position where the electronic components are fixed on the substrate In the machine
A storage means in which a set pressure value corresponding to the paste discharge amount required for each pattern of the electronic component is stored in advance;
Selecting means for selecting a set pressure value for a pattern of an electronic component fixed on the substrate from the set pressure value stored in the storage means;
Compressed air supply means for supplying compressed air of the selected set pressure value to the paste storage cylinder;
Detecting means for detecting a paste discharge pressure in the paste storage cylinder, and starts applying the paste when the paste discharge pressure detected by the detecting means reaches the selected set pressure value. A paste applicator characterized by that.
前記検知手段によって検知された前記ペースト吐出圧力が前記選択されて設定圧力値に達した時から所定時間、前記ペーストの塗布を行うことを特徴とするペースト塗布機。 In the paste applicator according to claim 1 ,
A paste applicator for applying the paste for a predetermined time from when the paste discharge pressure detected by the detection means reaches the set pressure value after being selected .
前記ペーストの塗布を、前記ノズルと前記基板を水平方向または垂直方向に相対移動させて行うことを特徴とするペースト塗布機。Oite paste dispenser according to claim 2,
The paste is applied by applying the paste by relatively moving the nozzle and the substrate in a horizontal direction or a vertical direction.
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