Brevet FR2491381A1 — publié le 19820409

L'invention concerne un dispositif de préhension et de transfert d'objets, et s'applique notamment à la manipulation automatique de microcomposants électroniques. On connaît des organes de préhension et de transfert de microcomposants, du type comportant un arbre, muni à son extrémité de buses d'aspiration de diamètre différent, et entraîné en rotation par un moteur, avec des tubes d'alimentation en vide des buses d'aspiration, reliés à un collecteur communiquant avec une source à dépression. Ces organes sont destinés au dépôt des microcomposants sur des substrats, en vue de la fabrication~de circuits électroniques. L'utilisation de ces organes de préhension et de transfert connus, nécessite, au préalable, la préparation de matrices dans lesquelles, les microcomposants sont disposés selon une orientation régulière et bien définie, prédéterminant leur position sur le substrat.Chaque microcomposant est ainsi soulevé de sa position initiale dans la matrice, amené à la verticale d'une position finale sur le substrat, et déposé sur celui-ci en conservant son orientation. La préparation de ces matrices impose l'utilisation de dispositifs très précis, tels que celui décrit dans la demande de brevet français n0 79 OO 780 au nom de la demanderesse, et l'orientation des composants ne peut plus être modifiée, une fois ceux-ci positionnés dans la matrice. La présente invention vient proposer un nouveau dispositif de préhension et de transfert de microcomposants, qui est capable de faire pivoter le composant sur lui-m#me après sa préhension. Le dispositif proposé est du type comportant un barillet porteur de buses d'aspiration monté en bout sur un arbre pivotant, et des moyens permettant sélectivement l'alimentation en vide des buses d'aspiration. Selon un aspect de l'invention, les buses sont montées pivotantes sur elles-mEmes dans le barillet, d'une manière préservant leur alimentation sélec- tive en vide, et il est prévu un moyen à entratnement pas à pas, permettant l'orientation précise des buses avec un pas angulaire choisi. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'alimentation des buses en vide comprennent une pluralité de tubes rigides allongés et répartis autour de l'axe de l'arbre moteur et chaque tube est relié d'un côté à l'une respective des buses, et de l'autre à un collecteur monté sur l'arbre moteur, la rotation de ce collecteur par rapport au bâti permettant l'alimentation sélective des buses en vide. Très avantageusement, les buses comportent un évidement périphérique communiquant avec leur conduite axiale et chaque tube rigide se fixe dans un passage respectif m#énagé dans le barillet et aboutissant au niveau de l'évidement périphérique de la buse associée. Selon un autre aspect de l'invention, chaque buse est solidaire d'un pignon accessible dans la zone axiale du barillet, et ces pignons engrènent sur un pignon axial monté lui-même sur une tringle solidaire de l'arbre d'un moteur pas à pas. Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le même moteur pas à pas effectue alternativement la sélection de l'une des buses du barillet, puis son pivotement sur ellemime. A cet effet, il est prévu un organe commutateur qui permet de rendre le collecteur solidaire soit du bâti, auquel cas les buses pivotent ensemble sur ellesmimes, soit de l'arbre moteur, auquel cas c'est l1ensem- bre du barillet porte-buses qui pivote sans pivotement des buses sur elles-mêmes. Dans un mode de réalisation de ce genre, ltorgane commutateur est un verrou pneumatique à double effet, monté dans le collecteur entre une jante solidaire du b ti et un disque d'entratnement solidaire de l'arbre moteur. Plus particulièrement encore, l'organe commutateur est placé dans une chambre cylindrique longitudinale ménagée en départ radial dans le collecteur, et il définit deux doigts susceptibles de se déplacer alternativement vers le disque d'entraInement ou vers la jante solidaire du bati, disque et jante qui portent des orifices respectifs susceptibles de coopérer avec ces doigts pour former un index de positionnement. Pour la plupart des applications, les buses d'aspiration sont orientées radialement par rapport à l'axe de pivotement du barillet, et le nombre d'orifices ménagés dans la jante égale le nombre des buses d'aspiration. Dans une application aux microcomposants, une seule à la fois des buses est alimentée en vide, et le bâti du dispositif est mobile, au moins à pivotement sur un angle faible dans un plan passant par l'axe de pivotement du barillet, afin d'assurer la préhension d'un objet par une buse orientée dans ce plan, avant son transfert. Le bâti est également mobile de préférence sur un chariot de positionnement X-Y à deux dimensions. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et sur le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif et sur lequel est représentée une vue en coupe selon un plan longitudinal du dispositif de préhension et de tran s- fert de microcomposants. Le dispositif de préhension et de transfert de microcomposants comprend un moteur pas à pas 10 sur l'arbre Il duquel est fixé un disque 12 muni d'un prolongement axial 13. Ce prolongement axial 13 est muni à son extrémité d'un alésage axial 14 destiné à recevoir une tringle 162 de préférence cylindrique. Cette tringle est immobilisée à l'intérieur de l'alésage axial 14, par exemple à l'aide d'une vis d'arrêt 15. Un pignon conique 17 muni d'un orifice axial traversant, est enfilé sur l'autre extrémité de la tringle 16 et immobilisé sur celle-ci à l'aide d'une vis d'ar rêt 18. Un collecteur 30 est monté à rotation sur le prolongement axial 13 du disque 12. Ce collecteur possède une base 31 de même diamètre que le disque et en contact avec celui-ci, et un développement axial 32. Sur la face extrême radiale de la pièce 32 sont ménagés des orifices axiaux 34, régulièrement répartis autour de l'axe moteur Il et destinés à recevoir chacun l'une des extrémités de l'un des tubes d'aspiration 35. Les orifices 34 sont prolongés par des orifices axiaux 36 de diamètre inférieur débouchant dans des trous borgnes 37 ménagés radialement à la périphérie du développement axial 32. Le collecteur 30 est immobilisé en translation, d'un côté grade au disque 12, de l'autre côté grâce à un circlips 39 logé dans une gorge annulaire du prolongement 139 A l'autre extrémité de la tige 16, un barillet 40 est muni également d'orifices 41, régulièrement espacés autour de l'axe, et destinés à recevoir l'autre extrémité des tubes d'aspiration 35. Les orifices 41 débouchent dans des alésages radiaux du barillet 40, dans lesquels sont engagés des buses d'aspiration 50. Chacune de ces buses 50 se compose d'un corps 51 dans lequel est ménagé un trou axial 52 communiquant avec un évidement périphérique 53 par l'ln- termédiaire d'un ou plusieurs trous radiaux. L'aRmsMa- tion en vide peut ainsi s'effectuer quelle que soit la position angulaire des buses. Le corps 51 des buses se prolonge à l'une de ses extrémités par une zone filetée 54, destinée à recevoir par vissage les embouts de préhension 55. Le corps 51 des buses se prolonge à l'autre extrémité par un rétrécissement 56 sur lequel est monté rigidement un pignon conique 57, engrenant avec le pignon conique 17 fixé à l'extrémité de la tringle 16. Les embouts 55 sont traversés par un#alé- sage 58 et se terminent par une ame conique. Le diamètre extrême des alésages 58 et des åmes coniques varie selon les embouts 55, de façon à ce que chaque embout soit adapté à la manutention d'une gamme de pièces de dimensions déterminées. Le dispositif d'entratnement composé des pignons coniques 17 et 57 est logé à l'inrérieur d'un évidement central 42 du barillet 40. Une jante 70 est montée à rotation sur le développement axial 32 du collecteur 30. Une tige de blocage 71 fixée en bout à l'aide d'un vissage sur un support 72, lui-meme relié au b#ti du dispositif, pénètre dans un orifice borgne, latéral 73 ménagé à la périphérie de la jante 70. Cette jante 70 est ainsi fixée par rapport au bâti du dispositif selon une orientation définie avec précision. Sur la périphérie de CedeJante 70 est également ménagé un orifice 74 relié selon un dispositif classique non représenté 8 une source à vide. Cet orifice 74 est positionné sur la jante de telle sorte que par rotation du collecteur 30 par rapport à la jante 70 on mette en vis-à-vis l'orifice 74 et l'un des orifices 37 afin de relier cet orifice 37 du collecteur à la source à vide, ce qui a donc pour effet de soumettre à dépression l'une des buses d'aspiration 50, par l'intermédiaire d'un tube d'aspiration 35, du barillet 41, et du corps 51 de la buse Le dispositif se complète en outre d'une commande pneumatique formée d'un verrou 80 coulissant dans une chambre cylindrique 38 du collecteur. Ce verrou 80 est muni à chacune de ses extrémités d'un doigt 81 et 82.Selon la position représentée du verrou 80 dans la chambre cylindrique 38 du collecteur, le doigt 81 du verrou pénètre dans l'un des quatre trous 75 régulièrement répartis sur la face radiale de la jan- te 70. Chaque fois que le doigt 81 est dans l'un des quatre trous 75, l'une respective des buses se trouve en connexion avec la conduite 74, c'est-àdire sujette à aspiration. A côté de l'alésage fileté 74, ou à un autre endroit de la jante 70, se trouve placé un autre alésage fileté 76. Celui-ci est destiné à être branché à une source capable de surpression aussi bien que de dépression. L'alésage 76 débouche dans l'un des trous 75, et communique avec un passage annulaire, noté 77, et ménagé entre la jante 70 et le collecteur 30, au voisinage de la jonction entre la base 31 et le déve loppement axial 32 de celui-ci. Le passage annulaire 77 communique avec chacun des trous 75 ; de cette manière, lorsque la conduite 76 produit une aspiration au niveau du passage 77, le doigt 81 entre dans l'un des orifices 75, et l'air chasse par le doigt peut être évacué par le passage 77 et la conduite 76.Le collecteur 30 se trouve alors immobilisé par rapport à la jante 70, donc par rapport au b#ti du dispositif. A l'inverse, lorsqu'une surpression est produite dans l'alésage 76, le verrou 80 est repoussé vers la droite dans la chambre 80. C'est alors le doigt 82 qui va pouvoir pénétrer dans l'un des trous 19 ménagés dans le disque 12. Au moment où le doigt 82 s'engage dans le trou 19, la partie de chambre située à droite du verrou 80 serait normalement fermée. Une rainure annulaire 85 fait communiquer cette chambre avec les autres trous 19, permettant ainsi ltévacua- tion de l'air chassé par le verrou 80 dans son mouvement vers la droite. Le collecteur se trouve alors immobilisé par rapport au disque 12 et donc entrainé enrotation sous l'effet du moteur 10.Le barillet 40, relié aux tubes d'aspiration 35, eux-m#mes reliés au collecteur 30, se trouve donc selon la position du verrou 80 coulissant dans la chambre cylindrique 38 du collecteur soit immobilisé par rapport au bâti du dispositif, soit entraîné en rotation par rapport à celui-ci. Lorsque le barillet 40 est entrainé en rotation, gråce à la liaison entre le collecteur 30 et le disque 12 assurée à l'aide du doigt 82 du verrou 80, le barillet 40 et le pignon conique 17 tournent à vitesse égale. La rotation du moteur selon un pas angulaire choisi permet donc de sélectionner la buse adaptée à une tache déterminée et de soumettre celleci à aspiration. Lorsque, par contre, le barillet 40 est immobilisé gracie à la liaison entre le collecteur 50 et la jante 70, assurée à l'aide du doigt 81 du verrou BO, le pignon conique est entraîné en rotation par rapport au barillet 40. La rotation du pignon conique 17, en contact avec les pignons coniques 57 disposés sur les buses d'aspiration 50, permet la rotation des buses d'aspiration sur elles-m#mes, à l'intérieur du barillet, et notamment d'orienter ainsi angulairement la buse choisie. Afin de permettre au doigt 81 du verrou coulissant 80 de pénètrer dans un des trous 75 ménagés dans la jante 70, le nombre de trous 75 égale le nombre de buses disposées à l'intérieur du barillet. Ainsi, quelle que soit la rotation préalable du collecteur, lorsque l'une des buses se trouve en position de travail, qui est de préférence la position basse, le doigt 81 du verrou 80 se trouve automatiquement en face d'un trou 75 et le verrou peut coulisser afin de solidariser le collecteur 30 à la jante 70. A cet effet, le moteur pas à pas 10 est commandé pour tourner d'un nombre de pas correspondant à une rotation de 90 , pour changer de buse. Sur le pourtour du collecteur 30 est prévu un organe codeur de position angulaire 78, qui indique la position pour laquelle l'une des buses se trouve alimentée en vide. L'organe 78 peut être constitué d'une collerette munie, en correspondance avec l'une des buses, d'une fente détectable par des moyens photoélectriques. Disposant ainsi d'une référence d'angle pour la sélection des buses, le moteur pas à pas pourra ensuite changer la buse de travail par des rotations de 900. Pour le pivotement sur elle-mbme de la buse en service, on a vu que le doigt 82 est engagé dans l'un des orifices 19. En pratique, il s'est avéré préférable que le nombre n1 de dents du pignon 17 soit égal, ou mieux, légèrement supérieur au nombre de dents n2 de chacun des pignons 57. Le nombre des trous 19 du disque 12 correspond au nombre de positions angulaires que l'on désire pouvoir donner aux buses, multiplié par le rapport n1/n2. Dans un mode de réalisation particulier, la demanderesse a choisi un pas de rotation des buses égal à 900, et un rapport n1/n2 égal à 1,25 ; dans ce cas, le disque 12 comporte cinq trous 19 régulièrement répartis. Le moteur pas à pas 10 est commandé pour assurer des rotations correspondantes du disque 12, ici par cinquièmes de tour. Le dispositif qui vient autre décrit est de préférence monté dans son ensemble à pivotement sur un angle faible dans un plan vertical (passant par l'axe de pivotement du barillet et par l'axe de la buse en service). Ceci permet la préhension d'un objet tel qu'un microcomposant électronique. Après cela, une rotation d'une ou plusieurs fois 900 peut être impartie au microcomposant (verrou 80 à droite). Enfin, le dispositif est avantageusement monté sur un chariot de déplacement X-Y, pour transférer le microcomposant à l'emplacement désiré. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante conforme à son esprit. On peut par exemple remplacer l'organe commutateur à verrou pneumatique 80 par un organe électrique équivalent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de préhension et de transfert d'objets, comportant un barillet (40) porteur de buses d'aspiration (50), monté en bout sur un arbre pivotant, et des moyens (74,76) permettant sélectivement l'alimentation en vide des buses d'aspiration, caractérisé par le fait que les buses (50) sont montées pivotantes sur elles-mEmes dans le barillet, d'une manière préservant leur alimentation sélective en vide, et qu'il est prévu un moyen à entratnement pas à pas (10,17,57) permettant l'orientation précise des buses avec un pas angulaire choisi0 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'alimentation des buses en vide comprennent une pluralité de tubes rigides (35) allongés et répartis autour de l'axe de l'arbre moteur, et que chaque tube (35) est relié d'un côté (41) à l'une respective des buses, et de l'autre à un collecteur (32) monté sur l'arbre moteur, la rotation de ce collecteur (32) par rapport au b ti (70) permettant l'alimentation sélective des buses en vide. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les buses (50) comportent un évidement périphérique (53) communiquant avec leur conduite axiale (52) et que chaque tube rigide se fixe dans un passage respectif (41) ménagé dans le barillet (40) et aboutissant au niveau de l'évidement périphérique (53) de la buse associée. 4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que chaque buse (50) est solidaire d'un pignon (57) accessible dans la zone axiale du barillet (40), et que ces pignons (57) engrènent sur un pignon axial (17) monté lui-même sur une tringle (16) solidaire de l'arbre d'un moteur pas à pas (10). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il est prévu un organe commutateur (80) qui permet de rendre le collecteur (30) solidaire soit du bâti (70), auquel cas les buses pivotent ensemble sur elles-mêmes, soit de l'arbre moteur (11), auquel cas c'est l'ensemble du barillet porte-buses qui pivote sans pivotement des buses sur elles-mêmes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe commutateur (80) est un verrou pneumatique à double effet monté dans le collecteur entre une jante (70) solidaire du bâti et un disque d'entratnement (12) solidaire de l'arbre moteur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'organe commutateur (80) est placé dans une chambre cylindrique longitudinale (38) ménagée en départ radial dans le collecteur (30), et qu'il définit deux doigts (81,82) susceptibles de se déplacer alternativement vers le disque d'entratnement (12) ou vers la jante (70) solidaire du bats, disque (12) et jante (70) qui portent des orifices respectifs (19,75) susceptible de coopérer avec ces doigts (81,82) pour former index de positionnement. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les buses d'aspiration (50) sont orientées radialement par rapport à l'axe de pivotement du barillet, et que le nombre d'orifices (75) ménagés dans la jante (70) égale le nombre des buses d'aspiration (50). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'une seule à la fois des buses (50) est alimentée en vide, et que le bati (72) du dispositif est mobile, au moins à pivotement sur un angle faible dans un plan passant par l'axe de pivotement du barillet, afin d'assurer la préhension d'un objet par une buse orientée dans ce plan, avant son transfert.