JP7378514B2 - 個片化された被加工物の位置合わせ - Google Patents

Description

本発明は、被加工物支持組立体と、印刷機械と、個片化された複数の被加工物を位置合わせする方法と、個片化された複数の被加工物に印刷する方法とに関する。

産業用スクリーン印刷機械は普通、斜めのブレードまたはスキージを使用して導電性印刷媒体をスクリーン（フォイルまたはステンシルと称されることもある）にある開口のパターンを通じて適用することで、半田ペーストまたは導電性インクなどの導電性印刷媒体を、回路基板などの平面状被加工物に適用する。パターンの領域がスクリーンの領域に対して比較的小さい場合、スクリーン内に２つ以上のパターンを含むことが可能であり、それによって、基板の２つ以上の領域または２つ以上の基板を、同じスクリーンを使用して同時に印刷することができる。あるいは、２つ以上の比較的小さいスクリーンを同じ印刷機械内で使用して、基板の２つ以上の領域または２つ以上の基板をそれぞれのスクリーンを使用して同時に印刷できるようにすることもある。このような同時の印刷は、順次印刷するよりも明らかに効率的であり得るが、これらの技術に関連する問題がある。

ｉ） 基板の２つ以上の領域の印刷
上述のように、後で物理的に分離され得る複数の印刷回路基板（ＰＣＢ）を製作するために、複数のパターンまたはパターンの配列を単一の基板またはパネルのそれぞれの領域に一回の印刷動作で印刷することが可能である。この技術は概念的または技術的には簡単であり、すなわち複数の基板を有するパネルが印刷機械に装填され、正確に位置合わせされ、それからパネルのすべての基板が同時に印刷される。しかしながら、基板の少なくとも一部が不良となり得る危険性がある回路基板の場合、これはさらに不良のＰＣＢをもたらす可能性がある。この状況は図１に概略的に示されており、ここで、３つのパネル１、２、３が示されており、基板Ａ～Ｄの４ｘ１の配列を各々が有している。最も左のパネル１は不良が全くなく、隣接するパネル２は不良基板２Ａを有し、最も右のパネル３は不良基板３Ｂを有する。欠陥について回路基板をあらかじめ確認し、１つの基板に欠陥があることが分かった場合にパネル全体を除去するのは非効率的である。また、特定された不良基板にパターンを印刷し、印刷工程の後で分離された不良基板を除去することも、非効率的であり問題がある。この問題への１つの現在の解決策は、印刷動作の開始前に不良基板を特定し、パネルを、例えば、不良のない第１のバッチ、最も左の基板が不良である第２のバッチ、左から２番目の基板が不良である第３のバッチなど、同様の不良を有する別々のバッチへと分類することである。次に、それぞれの専用のスクリーンが各々のバッチで使用され得る。例えば、すべての４つの開口パターンを有するスクリーンが、第１のバッチのために使用され、３つのみの開口パターンを有するスクリーンが、各々の残りのバッチのために使用される。ここに記載されている４ｘ１の配列の場合、この結果、パネルの一方の側面に印刷するために、パネルあたりで５個の異なるスクリーンが使用されることになる。各々のパネルは典型的には両方の側面に印刷されるため、これは、最適での２個（つまり、各々の側面に１個）ではなく、単一のパネルの種類のために１０個の異なる設定の使用をもたらす可能性がある。また、第２から第５のバッチは７５％の効率でしか印刷されない。さらに、２つ以上の基板に不良がある場合、追加の対処が取られなければならない。

ｉｉ） ２つ以上の基板の印刷
上記の問題への解決策の一つは、印刷工程の前に個々の基板を、あらかじめ分離する、または、「個片化する」ことである。ここで、不良基板は印刷の前に特定でき、すぐに除去でき、そのため不良のない基板だけが印刷される。この工程は比較的効率的であるが、複雑性をもたらす。具体的には、同時（または順次）の印刷のために個々の比較的小さい基板の支持と位置合わせとの両方をすることは困難である。

これらの問題を克服するために様々な取り組みが開発されてきた。例えば、特許文献１は、個々の基板がそれぞれ位置決めされる方法を記載しているが、これは一度に１つの基板の順次の印刷を可能にするだけである。特許文献２は、各々の基板の位置が個々に確認され、各々の基板が再位置決めアームを使用して順次再位置決めされる方法を記載している。この技術は、パネルのすべての基板を同時に印刷させることができるが、順次の再位置決めは時間が掛かり、位置決めアーム装置は、印刷機械内の有用な空間を取ってしまう。特許文献３は、すべての基板が基準ウェビングを使用して同時に位置合わせされてから同時に印刷され得る代替の装置を記載している。この解決策はうまく機能するが、入ってくる印刷されていない基板がその正しい位置から過度に遠くに位置決めされる場合、適切ではない。

英国特許第２４８４３７３号明細書 特開２００９－２４８５５１号公報 国際公開第２０１４／１６６９５６号

本発明は、これらの問題を克服し、回路基板などの個片化された複数の被加工物を単一の動作で印刷するための装置および方法論を提供することを目的とする。有利には、本発明は、被加工物の同時の位置合わせを可能にする一方で、印刷工程において高いレベルの柔軟性を維持する。本発明によって可能とされる同時の視覚的位置合わせは、位置合わせ精度を維持または向上する一方で、処理量を増加させる。さらに、提案された装置はコンパクトであり、特には比較的低い高さのものであり、既存の印刷機械に組み込むことができる。他の利点には、被加工物を締め付けるために真空供給を提供することが容易であること、および、可動部品の数が少ないことがある。

本発明によれば、この目的は、個々の被加工物のための支持塔を提供することによって達成され、各々の塔は、各々の被加工物が固有の位置合わせされた位置を有することができるように、支持されている被加工物の位置および向きを個々に調節することができる。

本発明の第１の態様によれば、個片化された複数の被加工物を支持および位置合わせするための被加工物支持組立体であって、被加工物支持組立体は、組立体本体と、組立体本体に装着され、使用中に被加工物を各々支持する複数の支持部材とを備え、各々の支持部材は、
組立体本体に装着される基部と、
被加工物を支持するためのヘッドユニットと、
ヘッドユニットを基部に対して移動させるための作動機構と
を備え、
作動機構は、ヘッドユニットに各々が直接的に作用する少なくとも３つの駆動ユニットを有する平行運動システムを備え、それによって作動機構は、平面と平行なヘッドユニットの並進、その平面に対して直交する軸の周りでのヘッドユニットの回転、または、前記並進と前記回転との組み合わせを引き起こすために基部に対してヘッドユニットを移動させるように選択的に動作できる、被加工物支持組立体が提供される。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様の被加工物支持組立体を備える印刷機械が提供される。

本発明の第３の態様によれば、個片化された複数の被加工物を位置合わせする方法であって、
ａ） 各々の被加工物がそれぞれの支持部材の上に位置するように、第１の態様の被加工物支持組立体に被加工物を位置決めするステップと、
ｂ） 支持部材がそれぞれの上に位置する被加工物に接触して持ち上げるように被加工物支持組立体を持ち上げるステップと、
ｃ） それぞれの作動機構の動作によって各々の被加工物を個々に位置合わせするステップと
を含む方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、個片化された複数の被加工物に印刷する方法であって、
第２の態様の印刷機械を提供するステップと、
第３の態様の方法を使用して個片化された複数の被加工物を位置合わせするステップと、
位置合わせされた被加工物に印刷動作を実施するステップと
を含む方法が提供される。

本発明の他の特定の態様および特徴は、添付の請求項において提示されている。

ここで、本発明について添付の図面（一定の縮尺ではない）を参照して説明する。

４つの基板を各々が保持する３つのパネルを示す概略図である。 本発明の実施形態による被加工物支持組立体のための支持部材を概略的に示す分解斜視図である。 図２Ａの被加工物支持組立体に備え付けるための工具モジュールおよび被加工物を概略的に示す分解斜視図である。 図２Ａおよび図２Ｂの備え付けた被加工物支持組立体および工具モジュールを概略的に示す断面斜視図である。 本発明の第２の実施形態による作動機構を上方から示す概略図である。 被加工物支持モジュールの４ｘ１の配列を有する、本発明の実施形態による被加工物支持組立体を備え付けた印刷機械の昇降テーブルを概略的に示す斜視図である。 包囲板が明確性のために省略されている図４の昇降テーブルの概略図である。 運搬装置が明確性のために省略されている図５の昇降テーブルの概略図である。 図４の装置を使用する本発明による印刷工程における段階を上方から示す概略図である。 被加工物支持モジュールの４ｘ２の配列を有する、本発明の代替の実施形態による被加工物支持組立体を備え付けた図４の昇降テーブルを概略的に示す斜視図である。 本発明の代替の実施形態による被加工物支持組立体を概略的に示す斜視図である。 図９の被加工物支持組立体との使用のための複合制御基板を概略的に示す斜視図である。 ６本脚の種類の作動機構の概略図である。 さらなる実施形態による作動機構を上方から示す概略図である。

本発明の第１の実施形態による支持部材１０が、図２Ａに分解斜視図で概略的に示されている。支持部材１０とともに使用するための工具モジュール３０が、図２Ｂにおける分解斜視図で概略的に示されている。工具モジュール３０が取り付けられている支持部材１０が、図２Ｃにおける斜視図で概略的に示されている。これらの図で見られるように、支持部材１０は、使用中に鉛直方向と平行な中心軸を有し、その中心軸は、当技術分野では概してＺ軸と言及される。支持部材１０は、２つの主要な下位構造体であるヘッドユニット１１および基部１２を備える。ヘッドユニット１１は、使用中に支持部材１０の上に位置し、図２Ｂに示された工具モジュール３０などの工具モジュールを介して、Ｚ軸に対して垂直なＸ－Ｙ平面内において被加工物を支持するように提供され、工具モジュールは、ヘッドユニット１１の上において工具インターフェース板２０に連結され得る。基部１２は、印刷機械（図示せず）に受け入れるためのテーブル（例えば、図４参照）に好ましくは装着される筐体１７を備え、テーブルは複数のこのような支持部材を並列の離間した構成で運搬し、そのため支持部材は動作の間に互いに接触することはできない。複数の各々の支持部材１０は、後でより詳細に記載されるように、使用中にそれぞれの個片化された被加工物を支持できる。支持部材１０はステータ１３とロータ１４とを伴う作動機構も備え、ロータ１４は、ヘッドユニット１１をＸ－Ｙ平面と平行に並進させるように、および／または、ヘッドユニット１１を、その平面に対して直交する軸、つまり、Ｚ軸と平行な軸の周りで、いわゆるθ方向に回転させるように、選択的に動作できる。ステータ１３は、基部１２内で基部１２に固定され、基部１２に設けられた各々がコイルの形態での複数の駆動ユニットを伴う印刷回路基板（ＰＣＢ）を備える。ここで、独立して動作できるリニアモータコイル１５を各々が備える３つの駆動ユニットがＰＣＢに装着されており、それらのコイル軸は、Ｘ－Ｙ平面と平行に位置し、平行でない軸を有し、ここでは、Ｚ軸の周りに等しく分配されており、つまり、互いに対して６０°で分配されている。

コイル１５は、基部１２の下部に位置する制御基板１６を介して制御され、制御基板１６は、電力および通信の両方のために外部供給源（図示せず）と連結されている処理装置（図示せず）を備える。ロータ１４は、使用中にコイル１５によって駆動される磁石組立体を備える。当技術分野で概して知られているように、リニアモータコイル１５の配置は、発生する起電力の適切な重ね合わせを生成するようにコイル１５を選択的に動作させることで、Ｘ軸に沿って、Ｙ軸に沿って、またはそれら２つの組み合わせでロータ１４を並進させることができる。同様に、すべてのコイル１５が等しい電力で動作させられる場合、ロータ１４は、θ方向に、つまり、Ｚ軸と平行に回転させられる。ロータは、コイル１５の適切な制御によって並進と回転との両方が同時に行われてもよい。このような制御が、他の実施形態（図示せず）では４つ以上のコイルを使用して達成され得ることは、留意されるべきである。このような移動の精度は、ここではヘッドユニット１１において、コイル１５の上面に少なくとも１つの適切なエンコーダ２３を設けることで制御され、エンコーダ２３はロータ１４の下側におけるグラティキュール（図示せず）と関連付けられている。他の実施形態では、少なくとも１つのエンコーダが基部１２に設けられ得る。

ロータ１４とステータ１３との相対移動を容易にするために、例えば空気軸受１８（図２Ａにおいて最も明確に見ることができる）といった軸受が基部１２とヘッドユニット１１との間に位置する。ロータ１４は、工具インターフェース板２０がロータ１４とともに移動するように工具インターフェース板２０の下側と係合する。例えば空気軸受１９といった第２の軸受が、ロータ１４と工具インターフェース板２０との間に位置しつつ基部１２によって支持され、工具インターフェース板２０を低摩擦の様態で支持するように作用する。より詳細には、図２Ｃにおいてより明確に示されているように、空気軸受１９の突起が、基部１２から上向きに突出するそれぞれの支柱２１によって支持される。支持部材１０に、支持部材１０の軸に実質的に沿って延びる貫通孔が設けられていることが、図２Ｃから最も明確に見られる。工具インターフェース板２０の開口２２が貫通孔と一端において連結する一方で、さらなる開口が遠位端にある。この貫通孔は、後でより詳細に記載されているように、支持部材１０を貫く真空経路を提供する。

支持部材１０は、それ独自の処理装置（図示せず）が設けられている点において「インテリジェント」であり、そのため、エンコーダを介した作動機構の制御は支持部材１０内で管理される。

工具インターフェース板２０は、図２Ｂに最も明確に示されている工具モジュール３０と係合するように構成され、そのため工具モジュール３０は工具インターフェース板２０とともに移動する。有利には、工具モジュール３０は、工具モジュールによって運搬される被加工物の具体的な形態に合わせて特別に作られた特注装置である。工具モジュールは、他の被加工物の運搬を可能にするために、代替のモジュールによって置き換えることができる。代替の実施形態（図示せず）では、工具モジュール３０は支持部材と一体に形成されてもよく、その場合、工具インターフェース板２０は省略されてもよい。

工具モジュール３０は***した工具チャック３１を備え、工具チャック３１には、個片化された被加工物３５などの被加工物が使用中に支持される。好ましくは、工具チャック３１はモジュール式であり、そのため、工具モジュール３０から取り外しできる、または、簡単な方法で交換できる。好ましい実施形態では、工具チャック３１は工具モジュール３０と磁気的に結合され、この構成は、ネジなどの物理的な取付手段の必要性をなくす。工具チャック３１の上面には真空係合開口３２があり、真空係合開口３２は、工具モジュール３０から下向きに延びる真空通路３３と連通している。使用中、図２Ｃに示されているように、真空通路３３は支持部材１０の真空経路を貫通する。真空通路３３の遠位端は、外部の真空供給源に連結するためのポートとして作用する。連結されて少なくとも部分真空が適用されるとき、それによって被加工物３５は工具チャック３１へと固定される。支持部材１０を貫く経路の寸法が十分に大きい場合、真空通路３３は、ヘッドユニット１１の移動の間に変形することのない、例えば金属または剛体のプラスチック材料といった剛体の管として形成され得ることは、留意されるべきである。代替の実施形態では、真空通路３３は、損傷を被ることなくヘッドユニット１１の移動の間に変形され得る、例えばプラスチック材料を含む柔軟な管として形成されてもよい。なおもさらなる実施形態では、支持部材１０には、経路内に永久的に置かれた真空通路が設けられてもよく、工具モジュールは、開口２２に近接して、真空通路と係合するように構成させられる。

図示されている工具モジュール３０は単なる例示であり、様々な形、輪郭、および大きさを取り得ることは、留意されるべきである。また、チャックは、真空を被加工物の様々な部品に分配するために、真空通路に連結されたかまたは連結可能である多岐管を備えてもよい。さらに、概して当技術分野で知られているように、真空感知システムが、被加工物の真空留付が最適以下であることを検出するために設けられてもよい。

図３は、本発明の第２の実施形態による作動機構４０を上方から概略的に示している。図２の作動機構と同様に、アクチュエータ４１の形態での個々に動作できる３つの駆動ユニットが使用され、アクチュエータ４１は、Ｚ軸の周りに均等に、つまり、互いに対して６０°で分配されるそれぞれの軸に沿って、線形に駆動可能である。アクチュエータ４１は概して三角形のロータ４２に作用し、各々アクチュエータ４１は、それぞれのアクチュエータ４１の駆動軸に対して直交するロータの表面４３に作用する。各々のアクチュエータは、Ｘ－Ｙ平面内において、それぞれの表面４３に対して自由に移動する。図２の実施形態と同様に、３つのアクチュエータ４１の適切な動作は、ロータ４２に、並進、回転、または並進と回転との両方を行わせる。

図４は、図２に示されているものと各々が同様である被加工物支持部材１０の４ｘ１の配列を有する、本発明の実施形態による被加工物支持組立体を備え付けた印刷機械の支持装置５０を斜視図で概略的に示している。明確にするために、印刷機械の周囲の構成要素は省略されている。各々の支持部材１０は、個片化された被加工物３５を支持するとして示されている。最も前方に位置する個片化された被加工物３５Ａが、図４～図６において、図示の目的だけのために、上昇した位置において示されており、後でより詳細に記載されるように、概してすべての被加工物３５は同時に上昇および下降させられる。便宜上、図４は従来の座標系も示している。

各々の被加工物支持部材１０は、図示されているように、支持部材１０が支持され、任意選択で取り付けられるテーブル５１と、例えばネジによってテーブル５１の上に取り付けらえる基準板５２とを含む組立体本体に装着されている。基準板５２は、支持部材１０の配列を受け入れるように構成される中心開口を含み、そのため、支持部材１０は基準板５２の開口を通じて延びる。支持部材１０は、例えばネジによって、取付位置５３において基準板５２に取り付けられる。この方法では、テーブル５１は、各々の支持部材１０が正確な高さ（つまり、正確なＺ軸位置）に位置することを確保する一方で、基準板５２は、支持部材１０がＸ－Ｙ平面において正確に位置決めされることを確保する。このＸ－Ｙの位置決めを達成するために、所望の位置にあるときに基準板５２の開口が支持部材の配列の外面に密接に一致すべきであることは、理解されるものである。代替の実施形態では、基準板５２は、例えば、支持部材１０毎に１つの開口など、２つ以上の開口を含んでもよい。テーブル５１は、２つの部品のクレードル構造５４によって支持される。クレードル構造５４の２つの部品は、例えばウォームギヤの適切な手動の回転によって、Ｙ方向において互いに対して移動でき、それによって、クレードル構造５４の幅は、例えば異なる大きさのテーブル５１を収容するために、調節できる。

Ｘ軸と平行に延びる一対の輸送レール５６が印刷機械に設けられている。各々のレール５６は、当技術分野で概して知られているように、正のＸ方向においてそれらレール５６の間で被加工物３５を輸送するように動作するコンベヤベルトなどを備える。図５においてより明確に示されているように、被加工物３５は、レール５６によって直接輸送される運搬装置６１に位置している。より詳細には、被加工物３５は、運搬装置６１内に位置するダボ（図では見ることができない）に装着される。レール５６は、ピストン機構６０を介して、Ｙ軸と平行に延びる一対の細長い「クラッタバー」５５によって運搬され、ピストン機構６０は、後でより詳細に記載されているように、クレードル構造５４の下に来ることで係合されるとき、レール５６をクラッタバー５５に対してＺ方向において上昇させることができる。

包囲板５７が、図示されているＸ－Ｙ平面と平行な平面において印刷機械に設けられており、印刷媒体をステンシルの上側に塗布することを排除または少なくとも低減するために、および、被加工物同士の間の「印圧加工」からステンシルを保護するために、使用される。周囲板は、包囲板５７の高さに対して複数の被加工物３５の相対的な高さを最適にさせることができるように、Ｚ方向において機械的に調節可能である（調節機構は明確性のため示されていない）。包囲板５７は、大きさおよび位置において支持部材１０の配列に対応する複数の開口を備え、配列の上方で配列に位置合わせされて位置している。好ましい実施形態では、包囲板５７の上面は被加工物３５の印刷高さに位置し、そのため、被加工物３５の印刷位置へ持ち上げること（後でより詳細に記載されている）に続いて、被加工物３５と包囲板５７との両方の上面は、印刷処理を容易にするためにほとんど同一平面となる（典型的には、包囲板５７は、被加工物３５の上面より部分的に低くなり得る）。

空気圧および電気分配箱５８が、空気圧および電力と、電気制御信号などの通信信号を、関連する配線（明確性のために示されていない）を介して支持部材１０へと分配するためにテーブル５１に設けられている。具体的には、空気圧の連結は、少なくとも部分真空を真空通路３３に選択的に適用し、それによってそれぞれの被加工物３５を支持部材１０で保持するように動作し、一方、電気配線は、各々の支持部材１０の作動機構に電力を供給するように動作する。電気供給および空気圧供給は、例えば印刷機械内に位置する処理装置といった処理装置（図示せず）、または、ラップトップ、ＰＣなどの外部処理手段によって制御される。

持上機構５９が、個片化された被加工物３５を印刷位置へと上昇させるために印刷機械内に設けられている。持上機構５９はアクチュエータを備え、アクチュエータは、例えば、電気または空気圧で駆動され、クレードル構造５４を持ち上げ、延いては、クレードル構造５４の上に位置するレール５６、テーブル５１、分配箱５８、基準板５２、運搬装置６１、支持部材１０、および上に位置する任意の被加工物３５も持ち上げる。

図５は、包囲板５７が明確性のために省略されている図４の昇降テーブルを概略的に示している。ここでは、被加工物３５が運搬装置６１内に位置し、運搬装置６１はレール５６と係合しているのが見て取れる。印刷位置において、つまり、テーブル５１の上方において、運搬装置６１は、縁留付部または「スナッガ」６２によって留め付けられる。これは、当技術分野で知られているように、運搬装置６１をＹ方向における正確な位置で固定するように作用する。運搬装置６１は、周辺に近接してそれぞれの被加工物３５を支持するが、具体的にはそれぞれの支持部材の作動機構が駆動されるときに、被加工物３５をＸ－Ｙ平面と平行に運搬装置に対して移動させるような大きさの開口のパターンを含む。

図６は、運搬装置６１が明確性のために省略されている図５の昇降テーブルを概略的に示している。ここでは、分配箱５８からそれぞれの支持部材１０に電力を提供する空気圧および電気のコネクタ６３が見られる。明確にするために、コネクタ６３の全体は示されていない。また図６において見られるように、当技術分野で知られているように鉛直方向で駆動可能な支柱である物理的な停止部６４が、上昇した構成にあるとき、レール５６によって駆動されるときのＸ方向に沿った運搬装置６１の移動を制限する。印刷に続いて、物理的な停止部６４は、運搬装置６１が印刷位置から離れる方へ輸送できるように下降させられる。

図７Ａ～図７Ｆは、図４の装置を使用する本発明による印刷工程における段階を上方から概略的に示している。明確性のために、具体的には包囲板５７（図４参照）を含む多くの構成要素が省略されていることは留意されるべきである。

図７Ａは、最初の製品配置段階を示している。好ましくは移動カメラであるカメラ６５が、支持部材に設けられた基準６６を撮像することによって、支持部材１０の位置をそれらの「ホーム」位置または中立位置において走査するために使用され、矢印は走査の典型的な方向を示している。典型的には、工具モジュール３０（図２Ｃ参照）は、この走査段階の後に各々の支持部材１０に備え付けられる。代替で、支持部材には、走査の前に工具モジュールを備え付けてもよく、その場合は基準６６が工具モジュール上に位置し得る。同様の基準が、同じカメラ６５または専用のカメラのいずれかによって、使用されるステンシル（図示せず）上でも走査され、専用のカメラの場合、支持部材の走査とステンシルの走査とは同時またはほとんど同時に実施され得る。支持部材とステンシルとの相対位置が決定されると、支持部材１０へのステンシルの全体の位置合わせが、当技術分野で知られているように、典型的にはステンシルを移動させることによって実施される。代替または追加で、支持組立体またはテーブル５１の位置が調節され得る。

図７Ｂは、レール５６（図４参照）によって駆動されて、被加工物３５が運搬装置６１（明確性のために、透けて示されている）において印刷機械に入るところを示している。被加工物３５には被加工物基準６７が各々設けられている。

図７Ｃでは、運搬装置６１が、物理的な停止部６４（図６参照）によって制御されて、印刷位置に来ると、被加工物３５は、持上機構５９（図４参照）を上昇させることで運搬装置６１から持ち上げられ、したがって、テーブル５１および支持部材１０を被加工物３５の下側と接触させる。被加工物３５を支持部材１０のそれぞれのチャック３１（例えば、図２Ｃ参照）に留め付けるために、真空または部分真空が支持部材１０に加えられる。被加工物３５が、カメラの設定に依存して印刷高さに等しいか、より高いか、またはより低い「視覚高さ」まで持ち上げられた状態で、カメラ６５はすべての被加工物基準６７を走査する。矢印は走査の適切な方向を示している。

図７Ｄでは、支持部材１０が、先のステップにおいて決定された基準６７の位置に基づいて、それぞれの支持部材作動機構の適切な動作によって位置合わせされる。単なる例として、最も左側の被加工物はＹ方向において再位置決めされるとして示されており、隣の被加工物はＸ方向において再位置決めされるとして示されており、３番目の被加工物はＺ方向と平行な軸の周りにθで再位置決めされるとして示されており、４番目の被加工物はＸ、Ｙ、およびθの移動の重なりにおいて再位置決めされるとして示されている。位置合わせは、各々の支持部材１０のヘッドユニットまたは基部に設けられたエンコーダを使用して処理装置によって制御される。支持部材１０は、順次または同時のいずれかで位置合わせされ得る。支持部材の移動が正確に制御され得ると仮定すれば、さらなる走査は必要とされない。しかしながら、代替の実施形態では、正確な位置合わせを確実にするために、および、必要とされる場合に位置合わせ修正工程を行うために、位置合わせの後のさらなる走査が実施されてもよい。位置合わせに続いて、被加工物は、印刷高さまで、包囲板５７（図４参照）と一列に移動させられる。

図７Ｅは印刷工程を概略的に示しており、印刷工程では、ステンシル開口パターンを通じて半田ペーストなどの印刷媒体を被加工物へと押し出すために、フレーム６９内で支持されたステンシル６８が、スキージ７０によって係合させられる。矢印はスキージ移動の方向を示している。

印刷に続いて、被加工物３５は運搬装置６１と係合する輸送高さへと戻され、一方、支持部材１０は運搬装置６１の経路の外へ下降する。被加工物３５は、この加工の前または最中に、そのホーム位置または中立位置へと戻され得る。真空は、被加工物がそのホーム位置へと戻され、運搬装置６１内のダボへと緩やかに戻されるまで保持される。別の言い方をすれば、「輸送高さ」に到達したとき、真空留付がスイッチオフされる。

図７Ｆは、印刷機械を離れる運搬装置６１および被加工物３５を概略的に示している。

図４～図７に関して記載されている実施形態は、すべて支持部材の４ｘ１の配列を使用している。しかしながら、本発明は、例えば２ｘ１、１ｘ２、２ｘ２、３ｘ２、２ｘ３、または３ｘ３などの２つ以上の支持部材の他の大きさの配列に等しく適用可能である。図８は、被加工物支持モジュールの４ｘ２の配列を有する、本発明の代替の実施形態による被加工物支持組立体を備え付けた図４の昇降テーブルを斜視図で概略的に示している。この実施形態は図４に示されたものと非常に似ており、そのため詳細に記載される必要はない。明確性のために、クラッタバーが図８から省略されていることは留意されるべきである。

この実施形態では、被加工物支持組立体は、４つの支持部材１０を２列で備えている。必然的に、包囲板７７は、ここではそれぞれの支持部材１０の上に位置する８つの開口を含んでいる。運搬装置（図８では見ることができない）も、８つの被加工物を４つの２列で運搬するように構成される。レール５６同士が示されているよりも遠くに離れて移動されていることが見て取れる。必要な空気圧および電力を支持部材に提供するために、支持部材１０の各々の列に１つずつ、２つの分配箱５８、５８Ａが設けられている。好都合には、この構成であれば、印刷機械の設定を４ｘ１の配列（図４にあるような）から４ｘ２の配列へと変えることが望まれるとき、追加の分配箱５８Ａを加えることが必要なだけである。当然ながら、分配箱５８Ａは、異なる支持組立体構成が最小の労力で実施され得るように、任意選択でテーブル５１に永久的に設けられてもよい。

図９は、本発明の代替の実施形態による被加工物支持組立体８０を斜視図において概略的に示しており、図１０は、図９の被加工物支持組立体との使用のための複合制御基板を斜視図で概略的に示している。先に記載した実施形態では、各々の支持部材には、その支持部材の作動機構を制御するためのそれぞれ個別の制御基板が設けられていた。このような配置は、例えば、制御基板が失陥した場合、容易に交換できるという点において有利である。しかしながら、一部の用途については、より近くで一緒に位置する支持部材を利用することが好ましい可能性があり、つまり、支持部材はより高い詰込密度を有する。被加工物支持組立体８０は、ここでは８つである複数の支持部材８１を備え、支持部材８１同士は比較的近接して詰め込まれている。各々の支持部材は共通組立体ユニット８２に保持される。この実施形態では、各々の支持部材にそれ自体の制御基板を提供するのではなく、単一の共通または複合の制御基板８３（図１０参照）が、共通組立体ユニット８２内の支持部材８１のすぐ下に設けられている。複合制御基板８３は、各々それぞれの支持部材８１のための別々の処理装置回路８４を含み、処理装置回路８４は、各々の支持部材８１内の作動機構を制御するように動作する。支持部材８１は、専用の制御基板をもはや含まないため、先の実施形態で示されたものよりいくらか短いことが見て取れる。そうでない場合、被加工物支持組立体８０の動作は、先の実施形態を参照して記載したものと同様である。

平行運動作動機構の他の形態が各々の支持部材内で使用されてもよい。図１１は、６本脚式の作動機構９０（スチュワートプラットフォームまたはスチュワート－ゴフプラットフォームとしても知られている）を概略的に示している。ここでは、ステータ９１が、概して当技術分野で知られているように、直線的に作動可能なピストン９３の形態である複数の別々の駆動ユニットを介してロータ９２に連結されているとして示されている。各々のピストン９３の伸長を個々に制御することによって、ロータ９２のＸ、Ｙ、およびθがステータ９１に対して完全に制御され得る。

図１２は、さらなる実施形態による作動機構を上方から概略的に示している。ここで、コイル９５Ａ～９５Ｄを各々備える４つの駆動ユニットの配列が基部９６に設けられている。各々の駆動ユニットのコイル９５Ａ～９５Ｄはそれぞれの巻付軸の周りに巻き付けられ、巻付軸は互いと平行であり、ヘッドユニット（図示せず）が使用中に移動する平面に対して直交している。このような配置の場合、駆動ユニットのうちの少なくとも２つ（ここでは、コイル９５Ａおよび９５Ｃ）は、平面と平行な第１の方向において離間され、駆動ユニットのうちの少なくとも２つ（ここでは、コイル９５Ｂおよび９５Ｃ）は、平面と平行な第２の方向において離間され、第１の方向と第２の方向とは直交している。この構成では、ヘッドユニットの完全な並進および回転の制御が可能である。制御基板９７が駆動ユニット配列の中心に位置して示されており、各々のコイル９５Ａ～９５Ｄに連結されており、コイルを制御するように動作できる。

先に記載した実施形態は単なる例示であり、本発明の範囲内での他の可能性および代替性が当業者には明らかとなる。例えば、作動機構は平行運動システムの代替の形態を備えてもよい。

前述の実施形態は、クラッタバーを機械的な停止部として使用する印刷位置へと被加工物を移動させるために特定の昇降テーブル機構を利用するが、完全に制御された持上動作を達成するために、例えばリニアモータといった１つまたは複数のモータを使用する他の構成が等しく可能である。

１、２、３ パネル
１ａ～３ｄ 基板
１０ 支持部材
１１ ヘッドユニット
１２ 基部
１３ ステータ
１４ ロータ
１５ リニアモータコイル
１６ 制御基板
１７ 筐体
１８、１９ 空気軸受
２０ 工具インターフェース板
２１ 支柱
２２ 開口
２３ エンコーダ
３０ 工具モジュール
３１ 工具チャック
３２ 真空係合開口
３３ 真空通路
３５、３５Ａ 個片化された被加工物
４０ 作動機構
４１ アクチュエータ
４２ ロータ
４３ 表面
５０ 支持装置
５１ テーブル
５２ 基準板
５３ 取付位置
５４ クレードル構造
５５ クラッタバー
５６ レール
５７ 包囲板
５８ 分配箱
５９ 持上機構
６０ ピストン機構
６１ 運搬装置
６２ 縁留付部
６３ 空気圧／電気コネクタ
６４ 物理的な停止部
６５ カメラ
６６ 支持部材基準
６７ 被加工物基準
６８ ステンシル
６９ ステンシルフレーム
７０ スキージ
７７ 包囲板
７８、７８Ａ 分配箱
８０ 被加工物支持組立体
８１ 支持部材
８２ 組立体ユニット
８３ 複合制御基板
８４ 回路
９０ ６本脚式の作動機構
９１ ステータ
９２ ロータ
９３ ピストン
９５Ａ～９５Ｄ コイル
９６ 基部
９７ 制御基板

Claims (11)

1. 印刷機械内で、個片化された複数の被加工物を支持および位置合わせするための被加工物支持組立体であって、個片化された前記被加工物が、運搬装置上で前記印刷機械に入り、前記被加工物支持組立体は、組立体本体と、前記組立体本体に装着され、使用中に被加工物を各々支持する複数の支持部材とを備え、各々の前記支持部材は、
   前記組立体本体に装着される基部と、
   被加工物を支持するためのヘッドユニットと、
   前記ヘッドユニットを前記基部に対して移動させるための作動機構と、
   を備え、
   前記作動機構は、各々が前記ヘッドユニットに直接的に作用する少なくとも３つの駆動ユニットを有する平行運動システムを備え、それによって前記作動機構は、平面と平行な前記ヘッドユニットの並進、前記平面に対して直交する軸の周りでの前記ヘッドユニットの回転、または、前記並進と前記回転との組み合わせを引き起こすために前記基部に対して前記ヘッドユニットを移動させるように選択的に動作でき、
   各々の前記駆動ユニットはコイルを備え、
   各々の前記駆動ユニットの前記コイルはそれぞれの巻付軸の周りに巻き付けられ、前記巻付軸は互いと平行であり、前記平面に対して直交し、
   前記作動機構は４つの駆動ユニットを備え、前記駆動ユニットのうちの少なくとも２つは、前記平面と平行な第１の方向において離間され、前記駆動ユニットのうちの少なくとも２つは、前記平面と平行な第２の方向において離間され、前記第１の方向と前記第２の方向とは直交する、被加工物支持組立体。
2. 前記駆動ユニットは前記基部に装着される、請求項１に記載の被加工物支持組立体。
3. 前記支持部材は、前記基部と前記ヘッドユニットとの間に位置する軸受、任意選択で空気軸受、を備える、請求項１または２に記載の被加工物支持組立体。
4. 前記作動機構を制御するための処理装置を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体。
5. 前記ヘッドユニットおよび前記基部の少なくとも一方は、前記ヘッドユニットの位置を決定するように動作できる少なくとも一つのエンコーダを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体。
6. 前記ヘッドユニットは、工具モジュールを受け入れるための工具インターフェースを備え、前記工具モジュールは使用中に被加工物を支持し、任意選択で被加工物は使用中に前記平面と平行に支持される、請求項１から５のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体。
7. 前記基部は、真空供給源に連結するためのポートを備え、前記ヘッドユニットは開口を備え、前記支持部材は、前記ポートと前記開口との間に延びる真空経路を備え、任意選択で、前記真空経路は柔軟な管を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体。
8. 印刷機械と取り外し可能に係合するように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の被加工物支持組立体を備える印刷機械。
10. 個片化された複数の被加工物に印刷する方法であって、
    被加工物支持組立体を備える印刷機械を提供するステップであって、前記被加工物支持組立体が、
    組立体本体と、前記組立体本体に装着され、使用中に被加工物を各々支持する複数の支持部材とを備え、各々の前記支持部材は、
    前記組立体本体に装着される基部と、
    被加工物を支持するためのヘッドユニットと、
    前記ヘッドユニットを前記基部に対して移動させるための、それぞれ独立した作動機構と、
    を備え、
    前記作動機構は、各々が前記ヘッドユニットに直接的に作用する少なくとも３つの駆動ユニットを有する平行運動システムを備え、それによって前記作動機構は、平面と平行な前記ヘッドユニットの並進、前記平面に対して直交する軸の周りでの前記ヘッドユニットの回転、または、前記並進と前記回転との組み合わせを引き起こすために前記基部に対して前記ヘッドユニットを移動させるように選択的に動作できる、ステップと、
    ａ） 各々の被加工物がそれぞれの支持部材の上に位置するように、被加工物支持組立体に被加工物を位置決めするステップと、
    ｂ） 前記支持部材がそれぞれの上に位置する被加工物に接触して持ち上げるように前記被加工物支持組立体を持ち上げるステップと、
    ｃ） それぞれの前記作動機構の動作によって各々の被加工物を個々に位置合わせするステップと、
    を含む方法を使用して個片化された複数の被加工物を位置合わせするステップと、
    位置合わせされた被加工物に印刷動作を実施するステップと、
    を含み、
    前記方法は、複数の前記被加工物を運搬装置内に配置する最初のステップであって、前記運搬装置は各々の被加工物の周辺領域を支持する、ステップをさらに含み、前記ステップａ）は、配置された被加工物とともに前記運搬装置を前記印刷機械内に輸送するステップと、各々の被加工物がそれぞれの支持部材の上に位置するように、前記被加工物支持組立体上に前記運搬装置を位置決めするステップと、を含み、前記ステップｂ）は、前記支持部材がそれぞれの上に位置する被加工物に接触して前記運搬装置から持ち上げるように前記被加工物支持組立体を持ち上げるステップを含み、前記印刷動作の完了に続いて、前記被加工物は下降されて前記運搬装置と係合し、印刷された被加工物とともに前記運搬装置は前記印刷機械から輸送される方法。
11. 各々の被加工物は基準のマークを備え、前記ステップａ）は、前記被加工物の向きおよび位置を決定するために各々の基準を光学的に検出することを含み、前記ステップｃ）は、決定された前記向きおよび前記位置に依存したそれぞれの前記作動機構の動作によって、各々の被加工物を所定位置へと個々に位置合わせすることを含む、請求項１０に記載の方法。

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