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TROU
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Est A
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CES
(1)
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Molecule
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SEMI
(3)
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carac
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Physical
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360 deg.
(1)
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a few millimetres
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Organism
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PRECIS
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2519833A1
Family ID 5894847
Probable Assignee Lignes Telegraph Telephon
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title DISPOSITIF SEMI-AUTOMATIQUE DE PLACEMENT DE COMPOSANTS SUR UN
CIRCUIT ELECTRIQUE
EN Title SEMI-AUTOMATIC PCB COMPONENT INSERTION SYSTEM - HAS CARRIAGE
MOVING ALONG TWO PERPENDICULAR AXES TO TRANSFER COMPONENTS FROM
STORAGE TUBES TO FIXED COORDINATES ON BOARD
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE PLACEMENT DE COMPOSANTS SUR
UN CIRCUIT.
IL COMPORTE PRINCIPALEMENT UNE TETE 71 DE PREHENSION DU COMPOSANT 12
PAR ASPIRATION ET UN DOIGT DE POSITIONNEMENT 81, CES DEUX ELEMENTS 71,
81 ETANT MONTES SOLIDAIREMENT SUR UN ENSEMBLE 5 MOBILE SELON DEUX
DIRECTIONS NORMALES L ET T. L'ENSEMBLE MOBILE 5 PERMET D'AMENER LA
TETE 71 DE PREHENSION AU-DESSUS DU MAGASIN 1 D'APPROVISIONNEMENT DE
COMPOSANTS; IL PERMET ENSUITE D'AMENER LE DOIGT DE POSITIONNEMENT 81
AU-DESSUS D'UN TROU 31 D'UNE PLAQUE GABARIT 3 CARACTERISTIQUE DU
CIRCUIT 21 SUR LEQUEL DOIT ETRE MONTE LE COMPOSANT 12, DE SORTE QUE LE
POSITIONNEMENT PRECIS DU DOIGT 81 PERMET CELUI DE LA TETE 71 AU-DESSUS
DE L'EMPLACEMENT OU DOIT ETRE PLACE LE COMPOSANT 12.
APPLICATION AUX CIRCUITS HYBRIDES ET CIRCUITS IMPRIMES.
The semi-automatic printed-circuit component-insertion system based on
a moving carriage (51) which moves laterally on a motor-driven
carriage (46) along a linear rail (43). Movement of the carriage and
rail assembly in a perpendicular direction is brought about by
movement of a slider (44) along an orthogonally positioned rail (41).
A lever (7) is attached to the carriage and has a suction head (71)
designed to pick-up and hold components (12). Components to be
inserted are arranged in inclined distribution tubes (11) and fall to
the collection point under the action of a vibratory motion. The
component arm picks up the component and, following the displacement
of carriage to the appropriate coordinates, moves it to its board
location. The component is located on the board by the manoevering of
a rigid arm (B) attached to the carriage until a probe (81) is
directly above a reference mark (31) on a template (3). The carriage
frame is rotatable through 360 deg. against an angle marker (52,62)
for turning components to a non-rectilinear orientation. The component
head is able to move a few millimetres in the vertical direction to
all insertion of component leads.
Description
_________________________________________________________________
DISPOSITIF SEMI-AUTOMATIQUE DE PLACEMENT
DE COMPOSANTS SUR UN CIRCUIT ELECTRIOUE
La presente invention a pour objet un dispositif semiautomatique de
placement de composants sur un circuit electrique, tel que circuit
hybride ou circuit imprime.
Le placement, ou encore l'insertion, de composants electroniques sur
un circuit est une operation qui, lorsqu'elle est realisee entierement
manuellement, est longue, requiert une grande precision, surtout dans
le cas des circuits hybrides ou les composants sont de petite taille,
et est donc onereuse. Pour diminuer les couts, on a fait appel a des
machines realisant cette insertion entierement automatiquement: la
machine est reliee a un magasin d'approvisionnement de composants, les
circuits a implanter sont disposes en des endroits predetermines, le
plan du circuit est fourni a la machine et celle-ci livre un circuit
avec ses composants correctement places.Les inconvenients de ce type
de machine sont classiquement la fragilite, donc la frequence des
pannes, et le cout eleve tant a l'achat qu'a l'exploitation; de plus,
elles ne sont pas adaptees a tous les types de production
industrielle.
La presente invention a pour objet une machine semiautomatique dans
laquelle il n'y a pas de fonction "logique", c'est-adire que le choix
du composant et de ses points de connexion est fait manuellement, les
autres operations, notamment la manipulation du composant et son
positionnement precis, etant faites automatiquement.
Plus precisement, l'invention a pour objet un -dispositif
semiautomatique de placement de composants sur un circuit electrique,
comportant:
- des premiers moyens assurant la prehension d'un composant
- des deuxiemes moyens dits de positionnement, solidaires des
precedents;
- des troisiemes moyens assurant le deplacement des premiers et
deuxiemes moyens selon au moins deux dimensions, commandes
manuellement de sorte a amener les moyens de positionnement a un
emplacement predetermine d'un gabarit, caracteristique du circuit et
du composant a y placer, de sorte que les premiers moyens se trouvent
ainsi positionnes a l'emplacement prevu sur le circuit pour le
composant.
Un tel dispositif permet ainsi d'accelerer la mise en place des
composants et de la rendre plus fiable, tout en etant un dispositif
relativement simple, dont le risque de panne est par suite assez
faible par rapport aux machines automatiques connues, le tout
concourant a une reduction sensible des couts.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description suivante,
donnee a titre d'exemple non limitatif et illustree par les dessins
annexes, qui representent:
- la figure i, le schema general du dispositif selon l'invention, vu
de dessus;
- la figure 2, une coupe transversale schematique d'une partie du
dispositif selon l'invention;
- la figure 3, un schema explicatif d'un point particulier du
dispositif selon l'invention.
Sur ces differentes figures, les memes references se rap portent aux
memes elements.
La description qui suit est faite, pour faciliter l'expose, dans un
cas particulier: celui des circuits hybrides; mais comme il est dit
plus haut, elle peut s'appliquer bien entendu au cas des circuits
imprimes.
On rappelle tout d'abord ci-apres les principales etapes d'un procede
habituel de fabrication d'un circuit hybride: dans un premier temps,
on fabrique une plaque isolante qui servira de support aux circuits;
dans une etape suivante, on procede a la decoupe de cette plaque aux
dimensions du circuit hybride puis au depot d'un materiau conducteur,
du type pate a souder, selon le schema du circuit, ce depot etant fait
en general par serigraphie; ensuite il est procede au montage des
connexions de sortie du circuit, reunies entre elles par une barrette;
l'etape suivante est celle de l'implantation manuelle de chacun des
composants sur le circuit; on procede ensuite a la fusion de la pate a
souder pour realiser la connexion electrique des composants mis en
place dans l'etape precedente, puis au nettoyage du circuit et a la
coupe des barrettes de conne xion; enfin on procede au controle du
circuit (controles optiques, electriques, etc.).
L'utilisation du dispositif selon l'invention conduit a modifier
l'ordre des operations indiquees ci-dessus. En effet, selon
l'invention, l'implantation semi-automatique est realisee sur un grand
nombre (N) de circuits en meme temps, ce qui deplace l'etape de
decoupe.
La succession des operations devient la suivante
- fabrication de la plaque isolante formant support;
- depot de la pate a souder;
- implantation semi-automatique des composants sur les N circuits
hybrides;
- fusion de la pate a souder et nettoyage du support;
- eventuellement controles, optiques notamment;
- decoupe du support en N circuits independants;
- controle de la fabrication.
Sur la figure 1, on a donc represente une vue schematique de dessus du
dispositif selon l'invention.
Le dispositif comporte un ensemble 5 mobile dans deux directions par
exemple orthogonales, l'une longitudinale notee L et l'autre
transversale notee T, dans un cadre 4 a l'aide d'un premier axe
longitudinal 41, fixe rigidement au cadre 4 par des supports 45 et de
deux axes transversaux 42 et 43, mobiles solidairement a l'aide d'un
chariot longitudinal 44 sur l'axe longitudinal 41 et libres a leur
autre extremite, qui est supportee par exemple par un element 47 monte
sur roulement a billes. L'ensemble 5 est porte par un chariot
transversal 46 mobile en translation sur les axes transversaux 42 et
43.
L'ensemble mobile 5 porte rigidement, d'une part, une tete 71 de
prehension de composants par l'intermediaire d'un bras 7 et, d'autre
part, un doigt de positionnement 81 par l'intermediaire d'un bras 8.
Le doigt de positionnement 81 peut avoir par exemple sensiblement la
forme d'un crayon dont l'axe est vertical (perpendiculaire aux
directions T et L).
Pour realiser le montage d'un composant sur un support 2 de circuits
21, on opere de la facon suivante.
La tete de prehension de composants 71, qui est decrite plus en detail
sur la figure 2, est par l'intermediaire de l'ensemble 5 amenee au
niveau d'un magasin 1 d'approvisionnement de compo sants, qui porte un
ensemble de reglettes telles que Il contenant, comme il est classique,
des composants identiques ranges en file indienne. Chacune des
reglettes 11 est animee d'un mouvement de vibration tel que les
composants tombent automatiquement a l'une des extremites de la
reglette, tel que represente en 12. On a represente en pointilles 13
la position de la tete 71 lors de la prehension du composant 12 au
bout de la reglette 11.
Lorsque le composant est pris par la tete 71, par un mecanisme
d'aspiration, on deplace l'ensemble 5 de facon a amener le doigt de
positionnement 81 dans un trou (31) porte par une plaque gabarit 3; la
position alors occupee par les elements 8 et 81 est representee sur le
schema par un pointille 33. Les trous 31 sont dispos#es sur la plaque
gabarit 3 de telle sorte qu'a chacun des trous corresponde une
position de la tete 71, dont on rappelle qu'elle est solidaire du
doigt 81 par l'intermediaire de l'ensemble 5, qui soit au droit d'un
emplacement ou doit etre monte un composant 12 sur un circuit 22 sur
la figure 1, l'emplacement de la tete 71 correspondant a la position
33 du doigt 81 est figure par un pointille 23.
L'ensemble mobile 5 est egalement susceptible d'un mouvement de faible
amplitude dans la direction verticale, ce qui permet a la tete 71 de
se rapprocher du composant 12 lors de son aspiration hors du magasin
1, ainsi qu'a la pointe inferieure du doigt de positionnement 81 de
rentrer dans les trous 31, la tete 71 entrant alors en contact avec la
surface du circuit 21 pour y deposer le composant 12, l'aspiration
etant alors interrompue. Il est a noter que la pate a souder est un
materiau suffisamment adhesif pour que le composant soit maintenu en
place jusqu'a l'operation de soudure.
Enfin, l'ensemble 5 assure le cas echeant la rotation du composant 12.
En effet, l'ensemble 5 porte, montee sur un socle 51, solidaire des
bras 7 et 8, une poignee 6 mobile en rotation d'un angle 0 lorsqu'un
bouton poussoir 61, qu'elle porte a sa peripherie, est enfonce, selon
un mecanisme decrit plus en detail sur la figure 3.
Cette rotation entraine celle du composant 12 porte par la tete 71,
rotation qui peut etre de 3600 et qui, preferentiellement, est limitee
a quatre positions possibles de 0 a 2700 par pas de 900. La poignee 6
porte a cet effet un index 62 cooperant avec des reperes 52 portes par
le socle 51.
La figure 2 represente plus en detail les moyens de prehension des
composants, en coupe transversale.
Sur ce schema, on a represente la reglette 11 portant les composants,
qui presente une ouverture 14 a l'une de ses extremites, ouverture
dans laquelle vient se placer un composant 12 que doit prendre la tete
71. La reglette 11 est portee par une table 15 faisant un angle a avec
l'horizontale (plan T-L) et comportant une butee 16 contre laquelle
vient s'appuyer la reglette 11. La table 15 est montee sur un support
9 par l'intermediaire de moyens 16. Le support 9 est le support
general du dispositif portant tous ces elements, a savoir en se
reportant a la figure 1 le magasin 1, le support de circuits hybrides
2, la plaque 3 et le cadre 4.Les moyens 16 assurent le support de la
table 15 en meme temps qu'ils lui conferent un mouvement de vibration,
de facon a faire tomber les composants contenus dans la reglette 1 1
vers l'ouverture d'extremite 14.
Le support 9 porte donc, a l'aide de moyens mecaniques non
representes, le socle 51, lui-meme solidaire de deux supports 75 et 76
servant a porter le bras 7 au bout duquel est placee la tete 71.
Sur cette figure 2, on a egalement represente schematiquement la trace
de la poignee 6 dont on rappelle qu'elle est montee sur le socle 51 de
facon a pouvoir tourner dans le plan horizontal.
La tete 71 comporte a son extremite inferieure une buse aspirante 74,
reliee a une pompe par l'intermediaire d'une conduite 72 situee a la
partie superieure de la tete 71. La section inferieure de la buse 74
est de preference voisine de, mais bien sur inferieure a la surface du
composant a saisir. La buse 74 est entrainee en rotation selon 3600
ou, comme dit ci-dessus dans un mode prefere selon 2je", a l'aide d'un
pignon 73 cooperant avec une courroie 77, elle-meme reliee a la
poignee 6 comme decrit figure 3.
La tete 71 comporte encore des moyens mecaniques non representes en
detail qui assure la solidarite mecanique des supports 75 et 76, du
bras 7 et de la tete 71 tout en permettant la rotation de la buse
aspirante 74, comme dit ci-dessus.
La figure 3 est un schema vu de dessus du mode d'entrainement de la
tete 71 et, plus precisement, de la buse aspirante 74, par
l'intermediaire du pignon 73, de la courroie 77 et de la poi guee 6.
Sur cette figure, on a donc represente la poignee 6 et le pignon 73
relies par la courroie 77. il est a noter que la courroie 77 peut etre
reliee soit directement a la base de la poignee 6 soit a une piece
solidaire de l'axe de celle-ci. Par ailleurs, la courroie 77 et le
pignon 73 peuvent etre crantes.
La poignee 6 porte le bouton pressoir 61 qui est solidaire de celleci
en rotation (fleche 65), mais qui est susceptible d'avoir un mouvement
radial (fleche 67); cela est permis par une liaison mecanique 63 de
l'axe 66 du bouton 61 avec la poignee 6, liaison comportant par
exemple un ressort.
Solidaire du socle 51 de la figure 1 (represente partiellement en
pointilles sur la figure 3), on trouve une couronne 53, qui n'est donc
pas mobile en rotation et qui presente un certain nombre d'encoches
54, par exemple dans un mode prefere quatre encoches se repartissant
dans un secteur d'angle O. L'extremite de l'axe 66 du bouton 61 est
munie d'un ergot 64 vers le bas, l'axe 66 lui-meme etant situe
au-dessus de la couronne 53.
Lorsque l'operateur n'appuie pas sur le bouton 61, l'ergot 64 est
enferme dans l'une des encoches 54 et, la couronne 53 etant ellememe
immobile en rotation, la position de la poignee 6 se trouve egalement
fixee en rotation. Lorsque l'operateur appuie sur le bouton 61,
l'ergot 64 se degage de l'encoche 54, la poignee 6 et son bouton 61
deviennent libres en rotation et l'operateur peut tourner l'ensemble
jusqu'a une autre encoche 54 correspondant aux reperes 52 choisis, ces
reperes etant places de sorte qu'ils conferent ainsi qu'on l'a dit
plus haut, dans un mode de realisation prefere, un mouvement de 900 au
pignon 73.
Un avantage de cette structure est que le mouvement de rotation que
doit conferer l'operateur a la poignee est de beaucoup plus faible
amplitude que le mouvement resultant pour le composant.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Dispositif semi-automatique de placement de composants sur un
circuit electrique, caracterise par le fait qu'il comporte:- des
premiers moyens assurant la prehension d'un composant;- des deuxiemes
moyens dits de positionnement, solidaires des precedents;- des
troisiemes moyens assurant le deplacement des premiers et deuxiemes
moyens selon au moins deux dimensi#ons, commandes manuellement de
sorte a amener les moyens de positionnement a un emplacement
predetermine d'un gabarit, caracteristique du circuit et du composant
a y placer, de sorte que les premiers moyens se trouvent ainsi
positionnes a l'emplacement prevu sur le circuit pour le composant.
2. Dispositif selon la revendication 1, caracterise par le fait que
les troisiemes moyens assurent en outre aux premiers et deuxiemes
moyens un mouvement dans la troisieme dimension.
3. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que les troisiemes moyens assurent en outre, par
l'intermediaire des premiers moyens, sur commande manuelle, un
mouvement de rotation du composant.
4. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que les premiers moyens comportent une buse aspirante.
5. Dispositif selon la revendication 4, caracterise par le fait que la
section de la buse aspirante, cate composant, est voisine de la
surface dudit composant.
6. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, carac terise
par le fait que les deuxiemes moyens comportent un doigt de
positionnement, cooperant avec des trous pratiques dans le gabarit.
7. Dispositif selon l'une des revendications precedentes, caracterise
par le fait que les troisiemes moyens comportent un socle, solidaire
des premiers et deuxiemes moyens, susceptible d'etre deplace
manuellement le long d'au moins un parmi deux axes normaux,
susceptibles de se deplacer en translation l'un par rapport a l'autre.
8. Dispositif selon la revendication 7, caracterise par le fait que
les troisiemes moyens comportent une poignee, solidaire du socle dans
ses mouvements de translation, mobile en rotation par rapport au socle
et entrainant les premiers moyens dans son mouvement de rotation.
9. Dispositif selon les revendications 4 et 8, caracterise par le fait
que l'entrainement en rotation s'effectue entre la poignee et la buse
des premiers moyens et comporte une courroie assurant une
multiplication du mouvement de la poignee.
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