相关申请
本申请是2015年3月25日提交的标题为“stencilprinterhavingstencilshuttleassembly(带有模板穿梭子组件的模板打印机)”、申请号为14/668,024的美国专利申请的继续申请，其全部内容通过引用结合于此以用于所有目的。
背景技术：
在制造表面安装印刷电路板时，可以使用模板打印机将焊膏打印到电路板上。典型地，将具有将焊膏沉积到其上的焊盘或其他导电表面的图案的电路板自动地馈送到模板打印机中；并且在将焊膏打印到电路板上之前，使用电路板上的一个或多个小孔或标记(被称为“基准点”)来使电路板与模板打印机的模板或丝网正确对准。在一些系统中，使用体现为视觉系统的光学对准系统将电路板与模板对准。
一旦电路板已经与打印机的模板正确对准，电路板被升起到模板上，焊膏被分配到模板上，并且刮刀(或橡皮刮板)穿过模板以迫使焊膏穿过在模板上的孔并到达电路板上。当刮刀移动穿过模板时，焊膏趋于在刮刀前滚动，这有利地引起焊膏的混合和剪切，从而获得期望的粘度以便于填充丝网或模板中的孔。通常将焊膏从标准墨盒分配到模板上。然后模板与电路板分离，电路板和焊膏之间的粘合力导致大部分材料留在电路板上。在打印附加电路板之前，留在模板表面上的材料在清洁过程中被去除。
打印电路板的另一个过程涉及在电路板表面上沉积焊膏之后检查电路板。检查电路板对于确定是否可以进行干净的电连接很重要。过量的焊膏会导致短路，而在合适位置的焊膏太少则会阻碍电气接触。一般而言，视觉检测系统进一步用于提供电路板上的焊膏的二维或三维检查。
模板清洁过程和电路板检查过程仅仅是生产电路板所涉及的许多过程中的两个过程。为了生产出质量一致的最大数量的电路板，通常需要减少制造电路板所需的周期时间，同时维持确保生产的电路板质量的系统，例如电路板检测和模板清洁系统。进一步希望在模板擦拭操作期间改善擦拭和清洁模板的效果。
技术实现要素：
本公开的一方面涉及一种用于在电子基板上打印粘性材料的模板打印机。在一个实施例中，模板打印机包括框架和连接到框架的电子基板支撑件。电子基板支撑件被配置为支撑电子基板并且使电子基板在降低位置和升高位置之间移动。模板打印机还包括连接到框架的模板穿梭子组件。模板穿梭子组件被配置为支撑模板并且使模板在模板朝向模板打印机的前部定位的第一位置和模板朝向模板打印机的后部定位的第二位置之间的x轴方向移动。模板穿梭子组件进一步被配置成在y轴方向上移动模板以对准模板。模板打印机还包括连接到框架的打印头，其中打印头被配置为在打印行程期间啮合模板以将材料分配到基板上。模板打印机还包括擦拭器，用于在通过模板穿梭子组件将模板从基板上移除时从模板上去除材料。当模板平移离开基板时，模板穿梭子组件被配置成以摆动方式在y轴方向上移动模板。
模板打印机的实施例还可以包括连接到框架以检查基板表面的视觉系统。模板打印机还可以包括连接到视觉系统、第一、第二和第三致动器以及至少一个夹具的控制器，以使分段框架相对于模板穿梭子在x方向、y方向、和旋转方向移动和固定以对准基板。模板穿梭子组件还可以包括设置在分段框架上并且用于容纳第一致动器的第一枢轴销，设置在分段框架上并且用于容纳第二致动器的第二枢轴销，设置在分段框架上并且用于容纳第三致动器的第三枢轴销，将第一、第二和第三枢轴销配置为经由第一、第二和第三致动器相对于分段框架定位模板穿梭子。模板穿梭子组件可以包括配置成接收模板并且将模板固定到其上的分段框架，以及连接到框架和分段框架上以移动分段框架和模板的模板穿梭子。模板穿梭子组件还可以包括第一致动器，将其配置为使分段框架相对于模板穿梭子在第一方向上移动；第二致动器，将其配置为使分段框架相对于模板穿梭子在大致垂直于第一方向的第二方向上移动；以及第三致动器，将其配置为使分段框架相对于模板穿梭子在第一方向上移动。第一、第二和第三致动器可以被配置为在平移模板时对准模板并且被配置成在y轴方向上移动模板。可以单独地或者以同步的方式激励第一、第二和第三致动器，以产生双重作用擦拭运动，这增加了模板擦拭器的擦拭器纸与模板的底表面之间的相对运动。模板穿梭子组件还可以包括至少一个夹具，以将分段框架夹持到模板穿梭子上。运动的旋转方向可以通过调整第一和第三致动器来实现。模板穿梭子组件还可以包括连接到框架并被配置成将模板穿梭子固定到框架的两个穿梭子支架。模板穿梭子组件还可包括至少一个夹具，以将模板穿梭子夹持到两个穿梭子支架。模板打印机还可以包括连接到框架和打印头的驱动组件，驱动组件被配置成移动打印头以执行打印行程，并且被配置成在第一和第二位置之间选择性地移动模板穿梭子框架。
另一方面，本发明涉及一种将粘性材料分配到电子基板上并清洁模板的方法。在一个实施例中，该方法包括：将电子基板传送到打印位置；在电子基板上移动视觉系统以获得电子基板和模板基准点位置；利用致动器执行模板位置的x轴，y轴和旋转调节，以精确地将模板的基准点位置与电子基板的基准点位置对准；利用打印头在模板上执行打印行程以迫使焊膏通过模板上的孔进入电子基板；选择性地啮合穿梭子输送夹具以将打印头刚性地连接到支撑模板的模板穿梭子组件上；使打印头和模板在x轴方向上移向模板擦拭器组件，以启动模板擦拭操作，其中模板擦拭器组件清洁模板的下侧；以及使模板在y轴方向上以摆动的方式移动。
该方法的实施例还可以包括在模板擦拭操作期间沿着与打印位置相反的方向移动打印头。该方法还可以包括将模板擦拭器组件升高到擦拭高度。在y轴方向上移动模板包括单独或以同步的方式激励模板穿梭子组件的第一、第二和第三致动器，以产生双重作用擦拭运动。该方法还可以包括在将视觉系统移动到电子基板上方之前将电子基板提升到视觉高度。在获得电子基板和模板基准点位置之后，视觉系统可以移动到停放位置。该方法还可以包括在执行打印行程之前将电子基板提升到打印高度。执行打印行程可以包括在打印行程朝向所述模板之前降低打印头的刮刀使得刮刀啮合模板，并且在打印行程远离模板之后，升高刮刀。
附图说明
附图并没有旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为了清楚起见，每个部件并不是在每个图中都标记。在附图中：
图1是本公开实施例的模板打印机的正面透视图，其中移除了外部包装以露出模板打印机的主要操作系统；
图2是模板打印机的传送系统的透视图；
图3是模板打印机的升降台组件的透视图；
图4是执行打印行程之前的模板打印机的模板穿梭子组件的透视图；
图5是在执行模板擦拭操作之前处于打印位置的模板穿梭子组件的透视图；
图6是从穿梭子支架上取下的模板穿梭子组件的透视图；
图7是模板穿梭子组件的模板分段框架的透视图；
图8是模板穿梭子组件的模板穿梭子的透视图；
图9是模板打印机的穿梭子支架的透视图；
图10是模板穿梭子组件的分段框架致动器的透视图；
图11是模板打印机的穿梭子定位夹具的透视图；
图12是模板打印机的框架定位夹具的透视图；
图13是模板打印机的打印头组件的透视图；
图14是模板打印机的视觉系统的透视图；和
图15是模板打印机的模板擦拭器组件的透视图。
具体实施方式
本公开总体涉及在表面安装技术(smt)工艺线中使用的，用于将组装材料(例如，焊膏、导电油墨或封装材料)施加到基板(例如在此被称为“电子基板”、“电路板”、“板”、“pcb”、“pcb基板”，“基板”或“pcb板”的印刷电路板)上，或执行其他操作(例如检查、返工或将电子部件放置到基板上)的材料施加机器(在本文中称为“模板打印机”、“丝网打印机”、“打印机”或“打印器”)和其他设备。具体地，下面参照用于生产印刷电路板的模板打印机来描述本公开的实施例。
这里公开的模板打印机的实施例能够利用单个驱动组件驱动打印头和承载模板的模板穿梭子组件在模板打印机内在y轴方向上运动。模板穿梭子组件使用模板穿梭子夹具，将模板穿梭子夹具配置为在执行模板擦拭操作时将模板穿梭子组件固定到打印头以驱动打印头和模板穿梭子组件的同步y轴运动。模板穿梭子组件进一步采用穿梭子定位夹具将模板穿梭子组件固定到模板打印机的框架上，并在使用打印头执行打印操作时使用框架定位夹具固定模板。在这种结构中，脱开模板穿梭子夹具使打印头相对于模板穿梭子组件移动。模板打印机的配置使得能够同时进行操作，例如在清洁模板时对完成电路板的视觉检查，或者在清洁模板的同时卸下完整的电路板并装载和对准新的电路板。
现在参照附图，更具体地参考图1，总体以10表示本公开实施例的模板打印机。如图所示，模板打印机10包括支撑模板打印机的部件的框架12。模板打印机10的部件部分地包括总体用14表示的传送系统，为了清楚起见在图1中未示出而在图4和5中示出的模板16，总体用18表示的模板穿梭子组件以及总体用20表示的打印头组件或打印头，它们一起被配置为以下面更详细描述的方式施加包括焊膏的粘性材料。
模板打印机10还包括总体用22表示的升降台组件，该升降台组件被配置为将由传送系统14传送的电路板24从较低的位置上升至升高或打印位置，其中在较低位置上电路板沿着与传送系统相同的平面放置，在升高或打印位置上电路板啮合模板。升降台组件22还被配置为将电路板24从打印位置降低回到较低位置。模板打印机10还可以包括控制器26和键盘以及显示器(未示出)，以使操作员或组装系统能够控制模板打印机的操作。
参照图2，模板打印机10的传送系统14包括总体用28、30表示的两个输送轨道以将印刷电路板24输送到模板打印机的打印位置。输送轨道28、30有时可以被称为“牵引机进给机构”，它们一起被配置为将电路板馈送、加载或以其他方式递送到模板打印机10的工作区域，在这里可以被称为“印刷台”，并从印刷台中卸载电路板。
每个输送轨道28、30包括板提升器32，该板提升器被配置为在打印操作期间啮合并支撑电路板24的下侧。每个输送轨道28、30还包括电动机34和连接到电动机的输送带36。这种布置使得输送轨道28、30的电动机34在控制器26的控制下驱动传送带36的同步运动，以使电路板24移动到印刷台并且从印刷台移出。
参考图3，在这里公开的实施例中，印刷台由升降台组件22呈现，该升降台组件包括具有支撑表面40的支撑台38，电路板24支撑在该支撑表面上。升降台组件22包括固定在模板打印机10的框架12上的固定框架结构42和支撑支撑台38以使支撑台向上和向下移动的可移动框架结构44。线性轴承46使得可移动框架结构44能够相对于固定框架构件42向上和向下的相对移动。
升降台组件22还包括升降台电动机48和升降台滚珠螺杆50，以驱动可移动框架结构44(包括支撑台38)向上和向下移动。其结果是，在控制器26的控制下，通过操作电动机48，支撑台38上下移动。支撑台38还可以包括基板支撑系统，例如固定支撑件，当电路板处于打印位置时位于电路板24下方的多个销或柔性工具。基板支撑系统可部分用于支撑电路板24的内部区域，以防止在打印操作期间电路板挠曲或翘曲。
参照图4和图5，模板穿梭子组件18被配置成使模板16(以虚线示出)从模板打印机10的第一位置和第二位置移动，其中第一位置朝向模板打印机的后部，且在第一位置上定位模板以执行打印操作，第二位置朝向模板打印机的前部，且在第二位置上定位模板以在模板上执行模板擦拭操作。如图所示，模板穿梭子组件18包括总体用52表示的分段框架，该分段框架被配置为支撑模板16，总体上以54表示的、固定到分段框架52的模板穿梭子，以及总体分别用56、58表示的、固定在框架12上并为模板穿梭子提供导轨的左和右穿梭子支架。如下面将更详细地描述的那样，这种设置使得模板穿梭子54在打印行程中被锁定就位，以防止模板穿梭子在打印行程中移动。
参照图6，分段框架52和模板穿梭子54与左和右穿梭子支架56、58和打印头20分开示出。如下面将详细描述的，模板穿梭子组件18的分段框架52被配置为选择性地夹紧到模板穿梭子54，以便在模板打印操作期间，一旦模板16与电路板24对准则牢固地固定分段框架。此外，模板穿梭子组件18的模板穿梭子54被配置为当为打印头20的移动供电时，期望在移动模板穿梭子组件时选择性地夹紧到左和右穿梭子支架56、58。
参照图7，示出了与模板穿梭子组件18的其余部件分开的分段框架52。如图所示，分段框架52包括四个导轨构件60、62、64、66，它们一起形成大致矩形的结构。例如通过焊接将导轨构件60、62、64、66在各自的拐角处彼此固定以形成上述结构。导轨构件60包括向内突出的搁架68，导轨构件62包括相应的向内突出的搁架70。该布置使得模板16的模板框架被插入或装载到搁架68、70上方提供的空间中，从而搁架在模板打印机10的操作期间支撑模板。
分段框架52进一步包括四个气缸，每个气缸以72表示，其被配置为在控制器26的控制下啮合模板16的分段框架，以将模板牢固地固定到分段框架上。如图所示，两个气缸72设置在导轨构件60上，两个气缸设置在导轨构件62上。当启动时，气缸70与模板16的模板框架啮合，以将模板框架固定到位。当停用时，气缸70脱离模板16的模板框架以使模板从分段框架52上移除。
分段框架52还包括三个枢轴销，每个枢轴销以74表示，通过致动器与模板穿梭子54连接，这将在下面更详细地描述。另外，分段框架52包括四个轴承支架，每个轴承支架以76表示，将每个轴承支架76设置在分段框架的转角处。轴承支架76从由导轨构件60、62、64、66限定的周边向外延伸，以将分段框架52支承在设置在模板穿梭子上的轴承支撑板上。分段框架52进一步包括四个夹板77，其从相应的轴承支架76向内延伸。夹板77用于将分段框架52固定到模板穿梭子54，以确保分段框架在打印操作期间被禁止移动。
参考图8，模板穿梭子54包括两个支撑构件78、80，它们通过交叉支撑构件82相互连接。如图所示，每个支撑构件78、80具有设置在支撑构件的相对端部处、均以84表示的支撑板。支撑板84连接到分段框架52的轴承支架76。模板穿梭子54还包括三个均以86表示的枢轴销支架，通过致动器，枢轴销支架与分段框架52的枢轴销74连接，致动器提供在模板穿梭子和分段框架之间相对的调节。
模板穿梭子54还包括两个穿梭子定位夹具，图8示出了一个穿梭子定位夹具88，其被配置为选择性地将左和右支撑构件78、80固定到它们各自的左和右穿梭子支架56、58。模板穿梭子54进一步包括两个框架定位夹具，每个框架定位夹具以90表示，其被配置为在打印期间选择性地固定和稳定分段框架52。模板穿梭子54进一步包括夹板92，其通过与打印头相关的穿梭子输送夹具被选择性地固定，以将模板穿梭子固定到打印头20上。
参考图9，左和右穿梭子支架56、58与模板穿梭子组件18的其余部分分开示出。如图所示，每个穿梭子支架56、58被配置为彼此类似，但是具有下面描述的不同之处。每个穿梭子支架56、58包括具有模板穿梭子线性轴承96的细长主体94，在操作期间，模板穿梭子54的支撑构件78、80位于模板穿梭子线性轴承96上。每个穿梭子支架56、58的细长主体94还包括设置在主体的顶部上的打印头直线轴承98，在操作期间打印头20位于细长主体的顶部上。每个穿梭子支架56、58的细长主体94还包括设置在主体的底部上的视觉系统直线轴承100，视觉系统的视觉门架在操作期间位于该主体的底部上。每个穿梭子支架56、58的细长主体94还包括夹板102，其被模板穿梭子54的穿梭子定位夹具88选择性地固定，以将模板穿梭子固定到左和右穿梭子支架上。
左穿梭子支架56设置有总体由104表示的驱动组件，该驱动组件被配置为移动打印头20以执行打印行程，并被配置成使模板穿梭子组件18选择性地在第一和第二位置之间移动。如图所示，驱动组件104包括滚珠螺杆106和步进电动机112，其中滚珠螺杆可旋转地安装在设置在左穿梭子支架56的细长主体94的端部处的支撑件108、110上，步进电动机在控制器26的控制下驱动滚珠螺杆的旋转。当框架定位夹具90被啮合时，步进电动机112驱动模板穿梭子组件18的打印头20和模板穿梭子54。为了移动模板穿梭子组件18以进行模板擦拭操作，啮合与打印头20相关联的穿梭子输送夹，并分离穿梭子定位夹具88。因此，打印头20与模板穿梭子组件18一起移动。如上所述，打印头20和模板穿梭子组件18被配置成在控制器26的控制下由驱动组件104驱动。右穿梭子支架58包括电缆载体114，电缆载体容纳与模板穿梭子组件18相关联的电缆。
如上所述，模板穿梭子组件18包括三个致动器，用于在模板16与电路板24对准时调整分段框架52的位置。致动器的协调运动将分段框架52精确地定位在x轴和y轴方向上，并且在模板打印机10的操作期间将分段框架的旋转定位在x-y平面(θ)中。
参考图10，致动器总体上由116指示。如图所示，致动器116包括固定到分段框架52的框架枢轴销74的第一部分118和固定到模板穿梭子54的第二部分120。在一个实施例中，第二部分120体现为波纹管联轴器。致动器116还包括固定到第二部分120的步进电动机122以及设置在第一部分118和第二部分之间的滚珠螺杆124。滚珠螺杆124由步进电机122驱动，以增加和减小第一和第二部分118、120之间的空间，由此相对于模板穿梭子54调节分段框架52。应该注意的是，在模板穿梭子组件18中设置有三个致动器116的情况下，可以在分段框架52和模板穿梭子54之间进行非常精细的调整。
参考图11和12，分别示出了穿梭子定位夹具88和框架定位夹具90。穿梭子定位夹具88包括容纳气动致动的活塞128的主体和定位成啮合活塞的摩擦定位盘130。这种布置使得活塞128将穿梭子支架56或58的夹板102固定在其间，以将模板穿梭子固定到穿梭子支架上。类似地，框架定位夹具90包括容纳气动致动的活塞134的主体132和定位成啮合活塞的摩擦定位盘136。与穿梭子定位夹具88一样，框架定位夹具90的活塞在打印操作期间固定分段框架52的夹板77以固定分段框架和模板16，以防止分段框架和模板移动。
参考图13，参考图1所示的模板打印机10，示出了打印头20。如图所示，打印头20适当地连接或以其它方式连接到模板打印机10的框架12。在一个实施例中，打印头20包括细长梁138，细长梁安装在设置在左和右穿梭子支架56、58上的打印头直线轴承98上。打印头20的构造使得打印头能够在控制器26的控制下在y轴方向上移动，并且在打印头啮合模板16时对打印头施加压力。如下面更详细地描述的那样，打印头20可以放置在模板16上，并且可以在z轴方向上降低以接触并密封地啮合模板。
在一个实施例中，打印头20可以被配置成从在打印操作期间向打印头提供焊膏的源(如分配器，例如焊膏盒)接收粘性材料(例如，焊膏)。可以采用其他的供应焊膏的方法来代替盒。例如，可以在打印头20的刮刀之间或者从外部来源手动地沉积焊膏。
另外，在某个实施例中，控制器26可以被配置为使用具有合适的操作系统(例如microsoftdos或windowsxp操作系统)的个人计算机利用专用软件来控制模板打印机10的操作，以及从打印头20分配粘性材料(例如焊膏)。控制器26可以与用于控制用于制造电路板的生产线的主控制器联网。
打印头20包括配置为将刮刀固定到打印头的前和后刮刀安装支架。图13示出了配置为安装刮刀的前和后安装支架140、142。图13示出了安装在安装支架142上的用虚线示出的单个刮刀144。前和后刮刀安装支架140、142由四个气动致动器操作(每个气动致动器以146表示)，为每个安装支架提供两个气动致动器以在控制器26的控制下向上和向下移动安装支架。设置步进电动机148以驱动气动致动器146的运动，从而驱动安装支架140、142和刮刀144。
打印头20还包括固定到打印头的滚珠螺杆螺母150。滚珠螺杆螺母150被螺纹连接到驱动组件104的滚珠螺杆106上，以在控制器26的控制下沿着打印头直线轴承98驱动打印头20的移动。打印头20还包括两个穿梭子输送夹具，每个都用152表示，其被配置为选择性地将打印头固定到模板穿梭子54上。穿梭子输送夹具152与穿梭子定位夹具88和框架定位夹具90类似地构造，当需要将模板穿梭子与打印头20一起移动时，操作穿梭子输送夹具以啮合模板穿梭子54的夹板92。
参照图14，参照图1所示的模板打印机10，示出了总体用154表示的视觉系统，其中视觉系统被模板打印机的其它部件遮住了。如图所示，可提供视觉系统154以在打印之前将模板16与电路板24对准并且在打印之后检查电路板。在一个实施例中，视觉系统154可以布置在模板16与升降台组件22的支撑台38之间，电路板24被支撑在升降台组件上。视觉系统154被配置为沿着左和右穿梭子支架56、58的视觉系统线性轴承100骑行以移动视觉系统。在一个实施例中，视觉系统154包括在左和右穿梭子支架56、58之间延伸的梁156，以提供视觉系统在电路板24上沿y轴方向上的前后移动。
视觉系统154还包括滑架装置158，滑架装置容纳摄像机160，并且被配置为在x轴方向上沿着梁156的长度方向移动。提供电动机162以驱动滑架装置158沿着梁156的长度方向在x轴方向上来回移动。用于移动摄像机160的视觉系统154的构造在焊膏打印领域是公知的。该布置使得视觉系统154可以位于模板16下方和电路板24上方的任何位置，以分别捕获模板和/或电路板的预定区域的图像。在其他实施例中，当将视觉系统154定位在打印位置之外时，视觉系统可位于模板和电路板的上方或下方。
参考图15，在本公开的一个实施例中，通过使用总体以164表示的模板擦拭器组件来清洁模板16，以在开始下一个电路板上的打印循环之前从模板的底表面移除多余的焊膏。在每个打印周期之后，或者在多个打印周期后已经确定有大量的焊膏在模板的表面上并且应该被移除时，可以从模板16移除多余的焊膏。在所示实施例中，模板16在y轴方向上从模板打印机10的后部移动到模板打印机的前部，其中模板在设置在模板打印机前部的模板擦拭器组件164上行进。
模板擦拭器组件164包括框架组件166，其被配置为支撑模板擦拭器组件的部件。框架组件166被配置为支撑真空室168，将纸放置在真空室上的供纸器170，以及将溶剂施加在纸上的溶剂施加装置172。在一个实施例中，供纸器170包括容纳在供应辊上的纸卷，用于接收废纸的卷取辊，以及用于将纸张从供应辊沿线性方向移动穿过模板到卷取辊的纸张或卷筒纸材料驱动器。为了显示模板擦拭器组件164的部件，在图15中未示出纸卷。
在某些实施例中，真空室168包括擦拭器刮片，用于当纸在模板下行进时从纸上去除多余的溶剂和硬化的焊膏。在一个实施例中，模板擦拭器组件164的真空室168被配置为使纸张在纸张与模板16间隔开的第一位置和纸张与模板啮合的第二位置之间移动以从模板上擦拭和吸取纸上多余的材料。在另一个实施例中，整个模板擦拭器组件164上下移动以将真空室和纸张啮合到模板上。
在清洁操作期间，纸张驱动器通过驱动卷纸辊的旋转来旋转供纸辊，在纸张啮合到模板16之前，卷纸辊使纸张通过溶剂辊172以润湿纸张。溶剂浸渍纸被送到真空室168，随着模板擦拭器组件164在模板16下方移动而将纸保持就位，由此清洁模板。可操作真空室168以选择性地啮合模板16，而纸设置在真空室与模板之间。当真空室168啮合并沿着模板的长度方向移动时，随着真空室从模板中吸取多余的材料，多余的焊膏从模板16上擦去。
在一个实施例中，通过致动器116可操纵模板16在x轴方向上移动，以在模板擦拭操作期间利用模板擦拭器组件164增强模板的清洁。具体地，在某一实施例中，当模板擦拭操作开始时，朝向模板打印机10前方驱动分段框架52和模板穿梭子54。模板穿梭子54位于安装在左和右穿梭子支架56、58上的线性轴承96上。当模板穿梭子54横越模板擦拭器组件164时，四个轴承支撑点使得分段框架52能够自由移动。三个致动器116的协调运动提供了分段框架52和安装在分段框架上的模板16在x轴和/或y轴方向上的受控运动，以及在x-y平面(θ)上的旋转。在模板擦拭过程中，向上驱动模板擦拭器组件164，直到纸接触模板16。通过模板擦拭器组件164的纸驱动电动机将纸张拉过真空室168。
在模板擦拭操作期间，无论操作员是否需要或启动，朝向模板打印机10的前方驱动模板穿梭子54连同分段框架52以进入擦拭开始位置。将模板擦拭器10升高到擦拭高度，将模板擦拭器10的模板擦拭器组件164的擦拭器纸压靠在模板16的底表面上。进一步朝向模板打印机10的正面驱动模板穿梭子54连同分段框架52，沿着模板16的底表面拖动模板擦拭器组件164的擦拭纸以进行清洁。在模板擦拭操作期间，三个分段框架致动器116单独地或以同步方式被通电(伸出或缩回)。这种附加的运动产生双重作用的擦拭运动，从而使模板振动，这增加了擦拭纸与模板16的底表面之间的相对运动，从而增强了模板擦拭过程，并且当模板在模板擦拭器组件164上移动时更彻底地清洁模板。当模板擦拭操作(或行程)完成时，模板擦拭器组件164下降，并且模板穿梭子54与分段框架52一起返回到模板打印机的后面。
在一种配置中，馈送到模板打印机10中的电路板通常具有焊盘或其他通常为导电表面区域的图案，焊膏将沉积在其上。当由模板打印机10的控制器26引导时，传送系统14将电路板供应到升降台组件22上方和模板穿梭子组件18下方的位置。一旦到达模板穿梭子组件18下方的位置，电路板24就位以进行制造操作。为了将焊膏成功地沉积在电路板24上，模板穿梭子组件18的电路板和模板16通过控制器26对准。基于来自视觉系统154的读数，通过用模板穿梭子组件18移动模板16来完成对准。视觉系统154可以使用电路板24上的基准点、芯片、板孔、芯片边缘或其他可识别图案来确定正确的对准。当模板16和电路板24正确对准时，电路板由升降台组件22升起，以通过模板的孔施加焊膏。
模板16上的孔的图案对应于已经在电路板24上的导电表面或者焊盘的图案。定位在模板16上方的打印头20可以随着打印头行进穿过模板而改变在模板上输送并由打印头的刮刀144施加的焊膏的量。刮刀144在模板16上擦拭，从而将焊膏推入模板孔和电路板24上。当支撑电路板的升降台组件22在控制器26的控制下向下移动远离模板16时，焊膏保持在电路板24上的预设图案中。电路板24和焊膏之间的表面张力使得当电路板和模板16分离时，大部分焊膏保留在电路板上。视觉系统154然后移动到电路板24上方的位置，以检查焊膏沉积物，以确定是否已将焊膏精确地放置在电路板上。检查有助于确保适量的材料已经沉积在电路板24上并且材料已经沉积在电路板上的适当位置上。在检查电路板24之后，控制器26使用传送系统14控制电路板移动到下一个位置，在该处电子元件将被放置在电路板上。
为了改进打印周期并提高效率，电路板检查过程和模板清洁过程基本上并行发生。在检查至少一个印刷电路板时，将模板移动到模板擦拭过程发生的位置。
在操作期间，将电路板24装载到模板打印机10中。模板16和电路板24对准。通过使用视觉系统154来完成模板16和电路板24的对准。一旦对准，视觉系统154就由视觉门架从其位置移动到静止位置，电路板24和模板16通过升降台组件22接触，或者基本靠近以便进行打印。当打印头20在模板16的表面上平移并将焊膏通过模板的孔沉积时，发生焊膏到电路板24上的打印。打印头20可以完全向前扫掠并且到达静止位置，准备打印下一个电路板24。可选地，打印头20可以将焊膏沉积在电路板24上并返回到其开始位置。
当电路板24的表面上沉积有焊膏时，电路板通过操作升降台组件22而从模板的表面脱离，从而与模板16分离。打印完成后，模板16例如朝向模板打印机10的前部平移进行清洁。而在大多数已知的系统中，模板16被固定就位，在模板打印机10中，模板16可以向前和向后运动。随着模板擦拭器组件接触模板的表面并且去除多余的焊膏，通过在模板擦拭器组件164的表面上从前向后移动而清洁模板16。通过在模板打印机10中向后移动，即在负y轴方向上移动，模板16移动到模板擦拭器组件的前方并且越过模板擦拭器组件的真空室168，并且通过沿正y轴方向向前移动，模板移回原位。该运动是模板16的平移，尽管模板打印机10中的模板的平移可能交替地或附加地在x轴方向上发生。模板擦拭器组件164可以固定在传送系统14的一侧的位置上，传送系统是电路板24沿着其通过模板打印机10输送的轨道。模板擦拭器组件164通常接触材料沉积物可能会积聚起来的模板的底部或下表面。优选地，模板擦拭器组件164朝向模板打印机的前部定位，以便不干扰模板16和视觉系统154的操作。模板16被定位在模板擦拭器组件164上方的水平处。当模板16向后平移时，模板擦拭器组件164通过接触模板且同时模板在模板擦拭器组件上行进并除去残留的焊膏来清洁模板的表面。
在模板擦拭器组件164清洁模板16时或基本上同时，视觉系统154移动到电路板24的表面上的位置以执行检查任务。视觉系统154相对于模板打印机10向前和向后移动。由于模板向模板打印机10的前方移动，在清洁模板16的同时，视觉系统154被限制在其移动到电路板24上方的位置，从而允许在电路板上留出足够的空间供视觉系统检查。因此，模板16的擦拭和电路板24的检查可以并行地完成。然而，可能不是在每个打印循环之后都需要清洁模板16，因此检查可以独立于模板的清洁而发生。
在完成检查之后，电路板离开模板打印机10。当继续清洁模板16时，电路板可以离开模板打印机10。从而完成电路板的打印，并且电路板可以继续到下一个制造周期。模板打印机10准备好通过传送系统14接收新的电路板，并且可以开始下一个打印周期。当下一个电路板移动到模板打印机10中的位置时，模板擦拭过程完成，模板16向模板打印机的后部移动，以开始新电路板的打印周期。
包括模板擦拭和电路板检测的电路板的打印过程可以重复任意次数以对应于需要打印焊膏的电路板的数量。在完成单个电路板的打印时可能需要该过程，或者由于并不是每个打印周期之后都需要检查和清洁，因此可以在预定数量的电路板打印之后完成该过程。
由于模板和视觉系统的相对定位以及模板向模板打印机的前部平移的能力，可以发生基本上同时的操作，由此减少了完成打印操作所需的周期时间。由于电路板不断被检查，因此除了改善循环时间外，质量也不会受到影响。
本公开的实施例描述了一种定位在模板下方的固定擦拭器，当模板在擦拭器片上平移时，其清洁模板的底部表面。在本发明的其他实施例中，将擦拭器固定在模板表面的上方从而同样清洁模板的顶表面。在本发明的又一些实施例中，模板移动到擦拭器上方的位置，并且当模板移动定位在擦拭器上方时，擦拭器正交于模板的运动移动。在本公开的又一些实施例中，将多于一个的擦拭器固定在模板下方的位置以进行清洁。可以设想擦拭器相对于模板的其他位置。
在特定实施例中，执行打印操作的方法包括将传送系统上的电路板输送到打印位置。接下来，电路板通过升降台组件升高到视觉高度。视觉系统移动到电路板上，且视觉系统的摄像机评估和记录电路板和模板基准点位置。接下来，视觉系统然后移动到停放位置，并且分段框架致动器执行模板位置的x轴、y轴和θ调整，以将其基准点精确地对准到电路板的基准点位置。一旦对准，电路板被固定到位并提升到打印高度。接下来，打印头的刮刀下降并在模板上拖动，以迫使焊膏通过模板上的孔进入电路板。一旦打印行程完成，刮刀升高，且穿梭子传输夹具被啮合以将打印头刚性地连接到模板穿梭子上。接下来，打印头然后被向前驱动(连同模板穿梭子和分段框架)以开始模板擦拭操作。模板擦拭器组件被升高到擦拭器高度，并且打印头(连同模板穿梭子和分段框架一起)被向前和向后驱动到模板擦拭器组件(其保持静止)上以擦拭/清洁模板和在模板中形成的孔。接下来，打印头返回到新的电路板正在等待模板打印操作的打印位置。
实施例的应用不限于以下描述中阐述的或者附图中示出的部件的构造和布置的细节。而且，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。“包括”、“包含”或“具有”、“包含”、“涉及”及其变化形式的使用意在涵盖其后列出的项目及其等同物以及附加项目。
已经如此描述了至少一个实施例的若干方面，应该理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。这样的改变、修改和改进旨在成为本发明的一部分，并且意图落在本发明的范围内。因此，前面的描述和附图仅作为示例。
权利要求如下。