Brevet FR2519833A1 — publié le 19830718

DISPOSITIF SEMI-AUTOMATIQUE DE PLACEMENT DE COMPOSANTS SUR UN CIRCUIT ELECTRIOUE La présente invention a pour objet un dispositif semiautomatique de placement de composants sur un circuit électrique, tel que circuit hybride ou circuit imprimé. Le placement, ou encore l'insertion, de composants électroniques sur un circuit est une opération qui, lorsqu'elle est réalisée entièrement manuellement, est longue, requiert une grande précision, surtout dans le cas des circuits hybrides où les composants sont de petite taille, et est donc onéreuse. Pour diminuer les coûts, on a fait appel à des machines réalisant cette insertion entièrement automatiquement: la machine est reliée à un magasin d'approvisionnement de composants, les circuits à implanter sont disposés en des endroits prédéterminés, le plan du circuit est fourni à la machine et celle-ci livre un circuit avec ses composants correctement placés.Les inconvénients de ce type de machine sont classiquement la fragilité, donc la fréquence des pannes, et le coût élevé tant à l'achat qu'à l'exploitation ; de plus, elles ne sont pas adaptées à tous les types de production industrielle. La présente invention a pour objet une machine semiautomatique dans laquelle il n'y a pas de fonction "logique", c'est-àdire que le choix du composant et de ses points de connexion est fait manuellement, les autres opérations, notamment la manipulation du composant et son positionnement précis, étant faites automatiquement. Plus précisément, l'invention a pour objet un -dispositif semiautomatique de placement de composants sur un circuit électrique, comportant: - des premiers moyens assurant la préhension d'un composant - des deuxièmes moyens dits de positionnement, solidaires des précédents ; - des troisièmes moyens assurant le déplacement des premiers et deuxièmes moyens selon au moins deux dimensions, commandés manuellement de sorte à amener les moyens de positionnement à un emplacement prédéterminé d'un gabarit, caractéristique du circuit et du composant à y placer, de sorte que les premiers moyens se trouvent ainsi positionnés à l'emplacement prévu sur le circuit pour le composant. Un tel dispositif permet ainsi d'accélérer la mise en place des composants et de la rendre plus fiable, tout en étant un dispositif relativement simple, dont le risque de panne est par suite assez faible par rapport aux machines automatiques connues, le tout concourant à une réduction sensible des coûts. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent: - la figure i, le schéma général du dispositif selon l'invention, vu de dessus; - la figure 2, une coupe transversale schématique d'une partie du dispositif selon l'invention; - la figure 3, un schéma explicatif d'un point particulier du dispositif selon l'invention. Sur ces différentes figures, les mêmes références se rap portent aux mêmes éléments. La description qui suit est faite, pour faciliter l'exposé, 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 imprimés. On rappelle tout d'abord ci-après les principales étapes d'un procédé habituel de fabrication d'un circuit hybride: dans un premier temps, on fabrique une plaque isolante qui servira de support aux circuits ; dans une étape suivante, on procède à la découpe de cette plaque aux dimensions du circuit hybride puis au dépôt d'un matériau conducteur, du type pâte à souder, selon le schéma du circuit, ce dépôt étant fait en général par sérigraphie; ensuite il est procédé au montage des connexions de sortie du circuit, réunies entre elles par une barrette ; l'étape suivante est celle de l'implantation manuelle de chacun des composants sur le circuit ; on procède ensuite à la fusion de la pâte à souder pour réaliser la connexion électrique des composants mis en place dans l'étape précédente, puis au nettoyage du circuit et à la coupe des barrettes de conne xion ; enfin on procède au contrôle du circuit (contrôles optiques, électriques, etc.). L'utilisation du dispositif selon l'invention conduit à modifier l'ordre des opérations indiquées ci-dessus. En effet, selon l'invention, l'implantation semi-automatique est réalisée sur un grand nombre (N) de circuits en même temps, ce qui déplace l'étape de découpe. La succession des opérations devient la suivante - fabrication de la plaque isolante formant support; - dépôt de la pâte à souder; - implantation semi-automatique des composants sur les N circuits hybrides; - fusion de la pâte à souder et nettoyage du support; - éventuellement contrôles, optiques notamment; - découpe du support en N circuits indépendants; - contrôle de la fabrication. Sur la figure 1, on a donc représenté une vue schématique de dessus du dispositif selon l'invention. Le dispositif comporte un ensemble 5 mobile dans deux directions par exemple orthogonales, l'une longitudinale notée L et l'autre transversale notée T, dans un cadre 4 à l'aide d'un premier axe longitudinal 41, fixé rigidement au cadre 4 par des supports 45 et de deux axes transversaux 42 et 43, mobiles solidairement à l'aide d'un chariot longitudinal 44 sur l'axe longitudinal 41 et libres à leur autre extrémité, qui est supportée par exemple par un élément 47 monté sur roulement à billes. L'ensemble 5 est porté 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 tête 71 de préhension de composants par l'intermédiaire d'un bras 7 et, d'autre part, un doigt de positionnement 81 par l'intermédiaire 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 réaliser le montage d'un composant sur un support 2 de circuits 21, on opère de la façon suivante. La tête de préhension de composants 71, qui est décrite plus en détail sur la figure 2, est par l'intermédiaire de l'ensemble 5 amenée au niveau d'un magasin 1 d'approvisionnement de compo sants, qui porte un ensemble de réglettes telles que Il contenant, comme il est classique, des composants identiques rangés en file indienne. Chacune des réglettes 11 est animée d'un mouvement de vibration tel que les composants tombent automatiquement à l'une des extrémités de la réglette, tel que représenté en 12. On a représenté en pointillés 13 la position de la tête 71 lors de la préhension du composant 12 au bout de la réglette 11. Lorsque le composant est pris par la tête 71, par un mécanisme d'aspiration, on déplace l'ensemble 5 de façon à amener le doigt de positionnement 81 dans un trou (31) porté par une plaque gabarit 3 ; la position alors occupée par les éléments 8 et 81 est représentée sur le schéma par un pointillé 33. Les trous 31 sont dispos#és sur la plaque gabarit 3 de telle sorte qu'à chacun des trous corresponde une position de la tête 71, dont on rappelle qu'elle est solidaire du doigt 81 par l'intermédiaire de l'ensemble 5, qui soit au droit d'un emplacement où doit être monté un composant 12 sur un circuit 22 sur la figure 1, l'emplacement de la tête 71 correspondant à la position 33 du doigt 81 est figuré par un pointillé 23. L'ensemble mobile 5 est également susceptible d'un mouvement de faible amplitude dans la direction verticale, ce qui permet à la tête 71 de se rapprocher du composant 12 lors de son aspiration hors du magasin 1, ainsi qu'à la pointe inférieure du doigt de positionnement 81 de rentrer dans les trous 31, la tête 71 entrant alors en contact avec la surface du circuit 21 pour y déposer le composant 12, l'aspiration étant alors interrompue. Il est à noter que la pâte à souder est un matériau suffisamment adhésif pour que le composant soit maintenu en place jusqu'à l'opération de soudure. Enfin, l'ensemble 5 assure le cas échéant la rotation du composant 12. En effet, l'ensemble 5 porte, montée sur un socle 51, solidaire des bras 7 et 8, une poignée 6 mobile en rotation d'un angle 0 lorsqu'un bouton poussoir 61, qu'elle porte à sa périphérie, est enfoncé, selon un mécanisme décrit plus en détail sur la figure 3. Cette rotation entraîne celle du composant 12 porté par la tête 71, rotation qui peut être de 3600 et qui, préférentiellement, est limitée à quatre positions possibles de 0 à 2700 par pas de 900. La poignée 6 porte à cet effet un index 62 coopérant avec des repères 52 portés par le socle 51. La figure 2 représente plus en détail les moyens de préhension des composants, en coupe transversale. Sur ce schéma, on a représenté la réglette 11 portant les composants, qui présente une ouverture 14 à l'une de ses extrémités, ouverture dans laquelle vient se placer un composant 12 que doit prendre la tête 71. La réglette 11 est portée par une table 15 faisant un angle a avec l'horizontale (plan T-L) et comportant une butée 16 contre laquelle vient s'appuyer la réglette 11. La table 15 est montée sur un support 9 par l'intermédiaire de moyens 16. Le support 9 est le support général du dispositif portant tous ces éléments, à savoir en se reportant à 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 même temps qu'ils lui confèrent un mouvement de vibration, de façon à faire tomber les composants contenus dans la réglette 1 1 vers l'ouverture d'extrémité 14. Le support 9 porte donc, à l'aide de moyens mécaniques non représentés, le socle 51, lui-même solidaire de deux supports 75 et 76 servant à porter le bras 7 au bout duquel est placée la tête 71. Sur cette figure 2, on a également représenté schématiquement la trace de la poignée 6 dont on rappelle qu'elle est montée sur le socle 51 de façon à pouvoir tourner dans le plan horizontal. La tête 71 comporte à son extrémité inférieure une buse aspirante 74, reliée à une pompe par l'intermédiaire d'une conduite 72 située à la partie supérieure de la tête 71. La section inférieure de la buse 74 est de préférence voisine de, mais bien sûr inférieure à la surface du composant à saisir. La buse 74 est entraînée en rotation selon 3600 ou, comme dit ci-dessus dans un mode préféré selon 2je", à l'aide d'un pignon 73 coopérant avec une courroie 77, elle-même reliée à la poignée 6 comme décrit figure 3. La tête 71 comporte encore des moyens mécaniques non représentés en détail qui assure la solidarité mécanique 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 schéma vu de dessus du mode d'entraînement de la tête 71 et, plus précisément, de la buse aspirante 74, par l'intermédiaire du pignon 73, de la courroie 77 et de la poi guée 6. Sur cette figure, on a donc représenté la poignée 6 et le pignon 73 reliés par la courroie 77. il est à noter que la courroie 77 peut être reliée soit directement à la base de la poignée 6 soit à une pièce solidaire de l'axe de celle-ci. Par ailleurs, la courroie 77 et le pignon 73 peuvent être crantés. La poignée 6 porte le bouton pressoir 61 qui est solidaire de celleci en rotation (flèche 65), mais qui est susceptible d'avoir un mouvement radial (flèche 67); cela est permis par une liaison mécanique 63 de l'axe 66 du bouton 61 avec la poignée 6, liaison comportant par exemple un ressort. Solidaire du socle 51 de la figure 1 (représenté partiellement en pointillés sur la figure 3), on trouve une couronne 53, qui n'est donc pas mobile en rotation et qui présente un certain nombre d'encoches 54, par exemple dans un mode préféré quatre encoches se répartissant dans un secteur d'angle O . L'extrémité de l'axe 66 du bouton 61 est munie d'un ergot 64 vers le bas, l'axe 66 lui-même étant situé au-dessus de la couronne 53. Lorsque l'opérateur n'appuie pas sur le bouton 61, l'ergot 64 est enfermé dans l'une des encoches 54 et, la couronne 53 étant ellemême immobile en rotation, la position de la poignée 6 se trouve également fixée en rotation. Lorsque l'opérateur appuie sur le bouton 61, l'ergot 64 se dégage de l'encoche 54, la poignée 6 et son bouton 61 deviennent libres en rotation et l'opérateur peut tourner l'ensemble jusqu'à une autre encoche 54 correspondant aux repères 52 choisis, ces repères étant placés de sorte qu'ils confèrent ainsi qu'on l'a dit plus haut, dans un mode de réalisation préféré, un mouvement de 900 au pignon 73. Un avantage de cette structure est que le mouvement de rotation que doit conférer l'opérateur à la poignée est de beaucoup plus faible amplitude que le mouvement résultant pour le composant. REVENDICATIONS 1. Dispositif semi-automatique de placement de composants sur un circuit électrique, caractérisé par le fait qu'il comporte: - des premiers moyens assurant la préhension d'un composant; - des deuxièmes moyens dits de positionnement, solidaires des précédents; - des troisièmes moyens assurant le déplacement des premiers et deuxièmes moyens selon au moins deux dimensi#ons, commandés manuellement de sorte à amener les moyens de positionnement à un emplacement prédéterminé d'un gabarit, caractéristique du circuit et du composant à y placer, de sorte que les premiers moyens se trouvent ainsi positionnés à l'emplacement prévu sur le circuit pour le composant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les troisièmes moyens assurent en outre aux premiers et deuxièmes moyens un mouvement dans la troisième dimension. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les troisièmes moyens assurent en outre, par l'intermédiaire des premiers moyens, sur commande manuelle, un mouvement de rotation du composant. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les premiers moyens comportent une buse aspirante. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section de la buse aspirante, caté composant, est voisine de la surface dudit composant. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, carac térisé par le fait que les deuxièmes moyens comportent un doigt de positionnement, coopérant avec des trous pratiqués dans le gabarit. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les troisièmes moyens comportent un socle, solidaire des premiers et deuxièmes moyens, susceptible d'être déplacé manuellement le long d'au moins un parmi deux axes normaux, susceptibles de se déplacer en translation l'un par rapport à l'autre. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les troisièmes moyens comportent une poignée, solidaire du socle dans ses mouvements de translation, mobile en rotation par rapport au socle et entraînant les premiers moyens dans son mouvement de rotation. 9. Dispositif selon les revendications 4 et 8, caractérisé par le fait que l'entraînement en rotation s'effectue entre la poignée et la buse des premiers moyens et comporte une courroie assurant une multiplication du mouvement de la poignée.