Brevet FR2441320A1 — publié le 19800606

L'invention est relative à un poste d'aide à l'insertion de composants sur carte de circuit imprimé. Généralement, une carte de circuit imprimé est destinée à recevoir plusieurs dizaines de composants (résistances, condensateurs, diodes, transistors, amplificateurs opérationnels). Ces composants sont positionnés manuellement un à un sur la carte où des trous sont prévus pour recevoir les pattes des composants. Le problème posé à celui qui insère ces composants, le plus souvent une opératrice, est dtinsérer les composants appropriés aux endroits destinés à les recevoir, sans en omettre aucun, dans le bon sens le cas échéant et dans le minimum de temps. On a résolu ce problème en plaçant les divers composants dans des bacs munis d'une signalisation lumineuse, au moyen d'une ampoule électrique. Les emplacements de la carte où les composants doivent être placés sont également repérés au moyen d'un rayon lumineux arrivant par dessus ou par dessous la carte. Les lampes des divers bacs sont allumées l'une après l'autre et il leur correspond les éclairages successifs des divers endroits de la carte où les composants contenus respectivement dans chacun des bacs doivent être placés. Ces postes d'aide à l'insertion nécessitent une programmation longue et des câblages importants, ce qui en fait des appareils coûteux dont la rentabilité ne se justifie que s'il y a une importante série de circuits identiques à réaliser. Un but de l'invention est de réaliser un poste d'aide à l'insertion ne nécessitant qu'un temps de programmation limité, donc pouvant être rentablement mis en oeuvre même si la série de circuits à réaliser est faible. L'espace nécessaire pour placer des lampes sous la carte est souvent insuffisant pour permettre de placer autant de lampes que de composants si ces derniers sont nombreux et serrés. Aussi est-il nécessaire de prévoir plusieurs postes de travail destinés chacun à l'insertion d'une partie seulement des composants et munis chacun de leur système de visualisation propre. Un but de l'invention est de réaliser un dispositif d'aide à l'insertion qui permette de réaliser l'insertion de tous les compostants d'une carte au même poste de travail, quel que soit leur nombre, tout en assurant la visualisation de l'endroit d'insertion de chacun d'eux. Les postes d'aides à l'insertion de type connu se prêtent difficilement à une modification du circuit, ou à un changement d'un ou plusieurs composants. Un autre but de l'invention est de réaliser un dispositif d'aide à l'insertion autorisant modification et changement du circuit ou des composants. L'invention a pour objet un poste d'aide à l'insertion de composants dans des groupes de trous d'une carte de circuit imprimé, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif optique comprenant une source émettant un rayon lumineux, dirigé sur la carte, ledit dispositif optique étant muni de moyens pour faire produire au rayon des déviations, ces moyens étant commandés par un calculateur à mémoire, associé à un programme contenant les coordonnées desdits trous pour que le rayon soit amené successivement sur les espaces de la plaque compris entre lesdits différents groupes de trous. Lorsque le nombre de trous d'un groupe est égal à 2, le programme commande un balayage par le rayon lumineux du segment compris entre les deux trous. Il est donc possible de visualiser un point, un trait, une polarité, un rectangle etc. Dans un mode particulier de réalisation, le dispositif optique comprend un prisme formé d'une première lentille pouvant tourner autour d'un premier axe, d'une deuxième lentille pouvant tourner autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe, la rotation de la première et de la seconde lentille étant assurée respectivement par un premier et un second moteur pas à pas, dont les mouvements sont commandés par le programme. Le poste comprend un plan de travail sur lequel est prévu un emplacement de réception d'une carte de circuit imprimé, ledit plan de travail étant muni d'un clavier de commande et d'un levier de commande manuelle des moteurs pas à pas permettant l'enregistrement du programme dans la mémoire. Les composants à insérer sont disposés dans des godets mobiles sous l'action d'un moteur commandé par ledit programme. De préférence, la source lumineuse est un laser. L'invention va être précisée sur un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un poste de l'invention - la figure 2 est une vue en coupe transversale du même poste - la figure 3 est une vue de principe d'un prisme utilisé dans le poste - la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du prisme - la figure 5 est un schéma du levier d'enregistrement du programme - la figure 6 est une vue du clavier d'enregistrement du programme. La figure 1 représente en perspective un poste d'aide à l'insertion de composants. Il se présente sous la forme d'une botte 1, ayant un fond horizontal 2 posé sur une table 3 et un plan de travail 4, légèrement incliné sur lequel est prévu un emplacement 5 destiné à recevoir une plaque de circuit imprimé. Le plan de travail 4 comprend également un clavier de commande 6 et un levier 7 dont les rôles seront expliqués plus loin. La partie optique du dispositif est contenu dans un manchon 8 d'où sort le rayon lumineux de guidage qui forme un spot 9 sur le plan de travail.En dessous de la table 3 se trouve une pédale 10 dont le rôle sera également expliqué plus loin. Les composants sont disposés dans des godets 11 disposés en un carroussel 12 disposé sous la table qui comprend un orifice 13 permettant à l'opératrice de n'avoir accès qu'à un seul bac à la fois. En variante, on peut remplacer le oaroussel par des bacs fixes munis chacun, selon l'art connu d'une lampe de signalisation. La figure 2 représente le poste d'aide à l'insertion de composants vu en coupe transversale. On distingue un laser 21 dont le rayon lumineux de sortie est réfléchi sur un miroir22 et dévié par un prisme 23. Un polariseur 24 permet d'atténuer l'intensité du rayon lumineux si nécessaire. Tous les circuits électroniques 25 du poste sont avantageusement disposés à l'intérieur de la botte 1. Le prisme utilisé est avantageusement du type à angle variable. Le schéma de principe en est rappelé dans la figure 3. il comprend une lentille convergente sphérique 30 qui comprend une partie sphérique convexe 31 et une partie plane 32, tournant dans une lentille divergente 33 qui comprend une portion sphérique concave 34 et un plan 35. L'angle A du prisme est celui des plans 32 et 35. Si on désigne par i l'angle d'incidence d'un rayon lumineux sur le plan 32, angle égal à A, et i' l'angle d'émergence du plan 35, on montre aisément que, pour des angles petits, et un indice des lentilles égal à 1,5, on a i' = 0,5 A. On voit donc que l'angle de sortie du prisme est proportionnel à l'angle d'entrée. La figure 4 représente un mode de réalisation du prisme variable. il comprend un bottier rectangulaire ayant 4 faces 41, 42, 43, 44, mais ni couvercle, ni fond. La lentille convergente 30est suspendue au moyen de deux axes 45 et 46, qui débouchent respectivement sur les faces 41 et 43 et qui prolongent un diamètre 47 de la lentille situé dans sa face plane. L'axe 46 est entraîné en rotation par un moteur pas à pas 48 permettant de faire pivoter la lentille 32 autour des axes 45 - 46. De même, la lentille divergente 33 est articulée autour de deux axes 51, 52 débouchant respectivement sur les faces 42 et 44. De la sorte, la lentille 33 peut pivoter autour d'un axe géométrique qui est une perpendiculaire à l'axe géométrique 47 précité. Un moteur pas à pas 53 permet d'assurer cette rotation. Une rotation de ' 15 degrés de chacune des lentilles permet à un rayon incident de ressortir avec une déviation suffisante pour pouvoir atteindre n'importe quel point d'une carte de circuit imprimé de dimension 310 mm x 310 mm (ce qui représente la presque totalité des cartes utilisées), à condition de placer le prisme à 70 cm environ du plan de travail. Les moteurs pas à pas sont choisis de préférence de telle sorte que la distance minimale parcourue par l'impact du faisceau lumineux sur le circuit imprimé lorsque l'un des moteurs tourne de un pas soit égal à 1,27 mm ce qui correspond à la moitié de distance normalisée entre deux trous voisins d'une carte de circuit imprimé. Un moteur pas à pas à 400 pas par tour, muni d'un réducteur de coefficient 4,5 peut convenir. L'avance de chacun des moteurs, dans un sens ou dans l'autre, est commandé manuellement au moyen du levier 7, dont un agrandissement est visible dans la figure 5. Le déplacement en avant (7a) commande le moteur 53 dans un sens de manière à déplacer le spot dans le sens des ordonnées croissantes. Un déplacement vers l'arrière (7b) commande le même moteur dans l'autre sens (ordonnées du spot décroissantes). Le déplacement vers la droite (7c) commande le moteur 48 de manière à déplacer le spot vers les abscisses croissantes. Le déplacement du levier vers la gauche (7d) fait dévier le spot vers les abscisses décroissantes. A chaque couple de coordonnées angulaire des moteurs 48 et 53 correspondent de manière univoque les coordonées x,y du spot sur la carte placée sur le plan de travail. Le fonctionnement du dispositif va être expliqué maintenant sur un exemple simplifié, en référence à la figure 6 représentant une vue du clavier de commande correspondant audit exemple simplifié. L'exemple est simple en ce que l'on suppose que chaque composant possède deux pattes à enfiler chacune dans un trou. L'emplacement de chaque composant est donc délimité par un groupe de 2 trous, définissant un segment rectiligne. A) ENREGISTREMENT DU PROGRAMME. La touche PROG est enfoncée ; elle s'allume et reste allumée. Elle est effacée par l'enfoncement de la touche LECTURE. En même temps que PROG est allumée, les touches GODET et DEBUT s'allument. La touche RAZ est alors enfoncée ; elle a pour effet (aussi bien en position d'enregistrement que de lecture) de positionner le programme à la première adresse et de placer le premier godet à utiliser en position d'utilisation. Le faisceau est amené manuellement sur le premier point d'enfichage du premier composant. La touche DEBUT TRAIT est alors enfoncée, ce qui enregistre dans la mémoire les coordonnées dudit point. Le faisceau est alors amené manuellement sur le second point d'insertion du premier composant. La touche FIN TRAIT est alors enfoncée, ce qui enregistre les coordonnées dudit second point. On recommence ainsi l'enregistrement des coordonnées d'insertion pour tous les composants à insérer. Lorsque le programme est complètement enregistré, on enfonce la touche de fin de programme FIN PROG. La touche GODET a été utilisée chaque fois que l'avance d'un pas du carrousel était nécessaire. La touche ARRIERE permet de revenir au composant précédemment enregistré, par exemple pour corriger une erreur au cours de la programmation. B/ UTILISATION DU PROGRAMME (LECTURE) Après avoir enfoncé la touche LECTURE et la touche RAZ, la lecture du programme est mise en route par enfoncement d'une pédale 10 (figure 1) placée sous la table. La mémoire fournit alors aux moteurs les coordonnées des premiers points d'insertion du premier composant et le spot balaye le segment entre lesquels celui-ci doit être inséré. L'action sur la pédale stoppe le balayage, avance le programme d'un pas, fait tourner d'un pas le carrousel à godets s'il y a lieu et recommence le balayage sur le nouveau segment devant recevoir un composant. On peut, en variante, programmer seulement une série de déviations du rayon lumineux pour l'amener successivement au centre de groupes de trous, sans balayage. Ceci est utilisable pour les composants à deux pattes, en particulier pour ceux dont la polarité exige une insertion dans un sens particulier, mais aussi pour les composants ayant plus de deux pattes. (transistor à trois pattes, microboitier à multiples pattes, etc.). Le programme peut également combiner déviations avec balayage et déviations sans balayage. Le clavier sera alors muni des touches nécessaires. On peut,sans sortir du cadfe de l'invention, remplacer certains moyens par des moyens équivalents. On peut, par exemple,remplacer le clavier de commande 6 et le levier de commande 7 par un clavier de commande unique qui regroupe les fonctions assumées par ces deux organes. Le clavier unique peut être un clavier à 16 touches qui, du fait de sa capacité, offre des possibilités de commande supplémentaires telles que : la possibilité de faire varier la vitesse de déplacement du spot ; la visualisation de circuits intégrés, de symboles de polarité etc. Le poste d'aide à l'insertion présente les avantages annoncés dans le préambule. En outre, il agrémente le poste de travail en ce que c'est l'opératrice elle-meme qui enregistre le programme. REVENDICATIONS 1. Poste d'aide à l'insertion de composants dans des groupes de trous d'une carte de circuit imprimé, caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif optique comprenant une source émettant un rayon lumineux dirigé sur la carte, ledit dispositif optique étant muni de moyens pour faire produire au rayon des déviations, ces moyens étant commandés par un calculateur à mémoire, associé à un programme contenant les coordonnées desdits trous pour que le rayon soit amené successivement sur les espaces de la plaque compris entre lesdits différents groupes de trous. 2. Poste selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, lorsque le nombre de trous d'un groupe est égal à deux, le programme commande un balayage par le rayon lumineux du segment compris entre lesdits trous. 3. Poste d'aide à l'insertion de composants selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le dispositif optique comprend un prisme formé d'une première lentille pouvant tourner autour d'un premier axe, d'une deuxième lentille pouvant tourner autour d'un second axe perpendiculaire au premier axe, la rotation de la première et de la seconde lentille étant assurée respectivement par un premier et un second moteur pas à pas, dont les mouvements sont commandés par le programme. 4. Poste d'aide à l'insertion selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le poste comprend un plan de travail sur lequel est prévu un emplacement de réception d'une carte de circuit imprimé, ledit plan de travail étant muni d'un clavier de commande et d'un levier de commande manuelle des moteurs pas à pas permettant l'enregistrement du programme dans la mémoire. 5. Poste d'aide à l'insertion de composants selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le poste comprend un plan de travail sur lequel est prévu un emplacement de réception d'une carte de circuit imprimé, ledit plan étant muni d'un clavier à touches permettant d'assurer également 1 'enregis- trement du programme et le fonctionnement du poste après enregistrement. 6. Poste d'aide à l'insertion selon l'une des revendications précédentes caractérisée par le fait que les composants à insérer sont disposés dans des godets mobiles sous l'action d'un moteur commandé par ledit programme. 7. Poste selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la source lumineuse est un laser. 8. Poste selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'un polariseur est disposé sur le trajet du rayon lumineux.