Brevet FR2538559A1 — publié le 19840629

-1- La présente invention concerne un appareil de contrô- le électrique automatique de composants électroniques dis- crets du type en pastilles. Un dispositif de montage de pastille destiné à placer des composants électroniques du type en pastilles sur une carte de circuits imprimés à très grande vitesse comporte un dispositif d'alimentation en composants à grande vitesse, utilisant un transporteur pneumatique pour transporter les pastilles, une à la fois, depuis leur poste d'entrée respectif jusqu ' une tête de posi- tionnement qui les met en place sur une carte de circuits imprimés - Dans ce type de dispositif de montage et de posi - tionnement de pastilles, une petite goutte d'adhésif est placéesur la carte de circuits entre des surfaces conduc- trices de cette carte La tête de positionnement met en place le composant sur l'adhésif pour le fixer entre les surfaces conductrices de la carte, avant son soudage à la vague. Dans la séquence d'opération décrite ci-dessus, des erreurs se produisant par exemple comme la mise en place d'une pastille erronée ou d'une pastille défectueuse é- lectriquement sont couteuses à réparer lorsque la carte de circuits imprimés est terminée Etant donné que les pastilles sont difficiles à réparer une fois qu'elles ont été soudées sur la carte et étant donné qu'elles ne por- tent qu'un marquage d'identification limité pour l'ins- pection, une vérification que la pastille correcte a été choisie et que la pastille est bonne électriquement ap- porte une économie considérable Ébprix dans l'ensemble de l'appareil de montage Par conséquent, il est souhaitable de prévoir dans le mécanisme de positionnement de pastille, un dispositif pour contrôler électriquement les composants avant qu'ils ne soient placés sur la carte Cela se fait le-plus commodément dans la ligne (ou le convoyeur) qui transporte les pastilles depuis l'alimentation jusqu'à la tête de positionnement En outre, pendant la séquence de -2- contrôle ou de vérification, le composant doit être arrê- té et le contrôle d'acceptation ou de rejet du composant doit se faire avec un minimum de retard afin de répondre aux conditions de vitesse de tous les autres mécanismes intervenant dans 1 l appareil de positionnement de pastilles. En fait, pour répondre aux conditions de vitesse de po- sitionnement de 15 000 pastilles à l'heure, la pastille ne doit rester à l'appareil de contrôle que 60 millisecondes (environ 1/16 de seconde). Etant donné que l'appareil de vérification ou de con- trôle de composants est situé dans la ligne de transport des composants depuis la source d'alimentation jusqu'à la tête de positionnement, l'appareil de vérification ou de contrôle est conçu pour être compatible avec le dispositif de transport particulier qui est utilisé Le type de dis- positif de transport utilisé dans les machines antérieures de positionnement de pastilles est une tête à tourelle tournante comportant plusieurs bras supportant une tête de positionnement qui prélève le composant à une source d'entrée et qui le positionne par plusieurs postes de la machine jusqu'à un poste de positionnement final de com- posants L'un des postes par lesquels le composant passe pendant le positionnement du dispositif de transport tour- nant est un poste de contrôle de composants. L'appareil de positionnement de composants dans le- quel l'appareil de vérification selon l'invention est u- tilisé est un convoyeur du type à piste pneumatique qui transporte les composants depuis la source jusqu'à la tête de positionnement Par conséquent, les conditions de véri- fication de l'ensemble dans lequel l'invention est utilisée sont différentes. L'invention concerne donc un appareil de contrôle élec- trique automatique de composants électroniques discrets du type en pastillescomme des condensateurs, des résistances, des cavaliers ou des diodes. Les composants sont entraînés pneumatiquement par une piste jusqu'à un appareil de contrôle dans lequel leur -3- acceptabilité est contrôlée. L'appareil de contrôle comporte un mécanisme d'arrêt de composants, un mécanisme de positionnement de compo- sants destiné à positionner correctement le composant dans la piste pneumatique pour le contrôle et une paire de sondes électriques positionnées pour venir en contact avec les conducteurs sur les extrémités opposées du com- posant afin de vérifier que ce dernier a été correctement choisi pour être placé sur la carte et pour contrôler s'il est acceptable électriquement Si le composant est accepta- ble, un jet d'air le chasse du poste de contrôle vers la piste, en direction de la tête de positionnement Si le composant n'est pas acceptable, un aiguillage de piste est excité pour expulser le composant de la piste vers un récipient Tous les dispositifs ci-dessus sont commandés par calculateur afin que chacun d'entre eux fonctionnent dans la séquence appropriée pendant le fonctionnement de l'appareil de mise en place de pastille. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exem- ple nullement limitatif la figure 1 est une vue en perspective de l'appareil de contrôle suivant l'inventions monté sur la piste pneu- matique, la figure 2 est une vue de côté et en coupe partielle du poste de contrôle de composants, la figure 3 est une vue de côté et en coupe partielle de l'aiguillage de piste qui élimine un composant inac- ceptable de la piste pneumatique, la figure 4 est une vue de côté du mécanisme de posi- tionnement de composants qui-met en place le composant dans la piste pneumatique avant le contrôle, la figure 5 est une vue en plan du mécanisme de posi- tionnement de la figure 4, monté dans la piste pneumatique dont le couvercle est enlevé, et la figure 6 est une vue en perspective du couvercle -4- de piste pneumatique montrant le dessous de l'aiguillage de piste - La figure 1 représente donc l'appareil de contr 6 le monté dans la piste pneumatique 12 d'une machine de positionnement de pastilles Le dispositif est réalisé principalement comme un dispositif de contrôle en ligne pour une machine de positionnement de pastilles destinées à placer des composants électroniques du type en pastilles sur une carte de circuits imprimés, à très grande vitesse. Mais il est bien évident qu'en plus de l'application qui sera décrite ci-après, l'appareil de contrôle selon l'in- vention pourrait être utilisé pour remplir d'autres fonc- tions d'essais, par exemple un classement en catégories de valeurs ou pour une inspection générale d'acceptabilité de pièces. La piste pneumatique 12 comporte une fente ou un pas- sage 14 par lequel la pastille passe à un poste d'essai 16 danslequel elle est arrêtée en 18 (voir également fi- gure 2) ou sa valeur électrique est contrôlée par des sondes 20 et elle descend ensuite dans la piste vers la tête-de positionnement ou encore elle est rejetée au poste 22 d'aiguillage de piste. La piste pneumatique 12 comporte un carter supérieur 24 et un carter inférieur 26 qui sont assemblés par tout moyen approprié, comme par des vis 28 Le carter de piste 26 comporte une rainure 30 formant le passage 14 pour le transport des pastilles "C" Un joint 34 en matière élas- tomère est placé dans des rainures 32 entre les sections de pistes pour retenir l'air dans le passage 14 (voir figure 5). Au poste d'essai 16, un mécanisme d'arrêt 18 rappelé par ressort est positionné dans le passage 14 pour arrêter la pastille à contrôler Ce contrôle de la pastille véri- fie que la pastille correcte est présente et que sa valeur électrique est acceptable Le mécanisme d'arrêt 18 com- porte un électro-aînant 36 dont le bottier 38 est fixé sur le carter inférieur de piste 26 par une équerre 40 fixée 25385 9 sur le carter 26 par des vis 42 Sur l'équerre 40 est également fixée une équerre 44 portant une goupille 46 rappelée par ressort qui rappelle vers le haut l'arma- ture d'électro-aimant 48 La butée de pastille 52 posi- tionnée dans le passage 14 est fixée sur l'armature 48 par un raccord 50 La butée 52 passe dans une pièce en- castrée 54 disposée dans le carter inférieur de piste et elle est entourée par un joint 56. La butée 52 est normalement disposée dans le passage 14 par le rappel vers le haut de l'armature 48, par la goupille élastique 46 fixée sur l'équerre 40 par un écrou hexagonal 58 Quand la pastille se déplace dans le pas- sage 14, elle vient en appui contre la face plane 60 de la butée 52 Quand le composant a été contrôlé au poste de contrôle, l électro-aimant 36 est -excité, tirant la bu- tée 52 vers le bas en dehors du passage 14. Dans le but de maintenir la face 60 en alignement dans le passage 14, un mécanisme anti-rotation 62 est as- socié avec l'armature 48 Une équerre 64 fixée sur le car- ter inférieur de piste 26 par des vis 66 comporte un bras 68 contre lequel s'appuie une butée,70 La butée 70 est fixée sur l'armature 48 par une collerette 72 De cette manière, quand l'armature électro-aimant monte et descend, elle ne peut tourner, ce qui maintientla butée 52 en position correcte dans le passage 14 En outre, la butée 52 comporte ure rainure 74 permettant le libre passage de l'air dans le passage 14 quand la butée de pastille de trouve en position haute. Dans le passage 14 au poste d'essai 16 se trouve éga- lement un indicateur sous la forme d'une source lumineuse 76 qui émet de la lumière en travers de la piste et une fenêtre de récepteur sur le côté opposé de la piste L'ar- rivée d'une pastille empêche la lumière de passer par la fenêtre de réception, en quantité suffisante pour être me- surée électriquement Cela informe la commande par cal- culateur de la machine que la pastille est en place contre la butée 52, pour être contrôlée. Il y a lieu maintenant d'examiner les figures 1, 4 et 5 qui représentent le dispositif 78 destiné à posi- tionner la pastille dans la piste pour son contrôle après qu'elle est venue en appui contre la butée 52 Etant donné que la pastillea une section légèrement inférieure à celle du passage 14, il peut être nécessaire de posi- tionner un côté de cette pastille contre la paroi du pas- sage afin de la mettre d'aplomb pour le contrôle Cela se fait au moyen d'un coulisseau 80 actionné par un électro-aimant 82 Lu électro-aimant 82 est fixé sur des équerres 84 fixées elles-meme sur le carter inférieur 26 en 86 L'armature d' élect Lro-aimant 88 exerce sa force contre une broche 90 supportée dans une partie 92 du carter in- férieur Le coulisseau 80 peut coulisser dans un logement 94 d'une pièce encastrée 54 de manière que sa face 96 pénètre dans le passage 14 et en sorte Un bras 98 sur le coulisseau 80 est positionné dans un logement 94 et il comporte une ouverture pour recevoir la partie d'extrémi- té réduite de la broche 90 Un ressort 100 positionné dans un logement 102 de la pièce encastrée 54 exerce sa force contre le bras 98 pour rappeler normalement le coulisseau en dehors du passage 14 Quand la pastille est arrêtée 2 l'électro-aimant 82 est excité de sorte que la broche 90 (par son épaulement 104 en contact avec le bras 98) se déplace vers l'extérieur contre la force du ressort 100 afin d'introduire la face 96 du coulisseau dans le passage 14, contre la pastille "C" et pour mettre cette dernière d'aplomb dans la piste en vue de son contrôle. Les figures 1 et 2 montrent les détails du poste de contrôle 16 qui comporte un couvercle 106 fixé en 107 sur le carter supérieur de piste 24 au-dessus de la pièce encastrée 54 Deux actionneurs opposés 108, 110 de sondes d'essais sont disposés angulairement sur le couvercle 106 (ces actionneurs sont identiques entre eux et un seul sera donc expliqué en détails) Une équerre 112 est fixée en 114 sur le couvercle 106 et supporte un électro-aimant 116 par un dispositif de fixation 118 o L'extrémité inférieure -7- de l'armature df 6 lectro-aiant 122 est supportée par un raccord 124 La sonde d'essai 20 est également fixée sur le raccord 124 et passe par une ouverture 126 dans le couvercle 106 Le bras supérieur 128 de chaque équerre 112 supporte une broche 130 rappelée par ressort qui rappelle l'armature d'électro-aimant 102 et la sonde 20 vers le bas dans le passage 14 L'excitation des électro-aimants élève les sondes 20 en dehors du passage 14 contre la force de rappel des broches 130 Les épaulements 132 sur les raccords 124 se comportent comme des butées contre les équerres 112, limitant le mouvement de descente des sondes Chaque plaque 134 sur l'armature d'électro-aimant 122 s'appue contre 1 ' électro-airmant 116 pour limiter le mouve- ment de montée des sondes depuis le passage 14 Des con- necteurs électriques 136 passent à travers le couvercle 106 et sont en appui à frottement sur les sondes 20 pour connecter électriquement ces dernières à la commande par calculateur de l'appareil de contrôle. Avec la disposition décrite jusqu'ici, les sondes 20 sont normalement rappelées par les broches 130 dans le passage 14 Lorsqu'une pastille circule dans l'appareil de contrôle, les électro-aimants 116 sont excités pour ré- tracter les sondes du passage 14 Ensuite, la butée de pastille arrête la pastille et le coulisseau la met d'a- plomb dans le passage de la manière déjà décrite Les é- l'électrô-aimantl 16 sont alors désexcités et les broches élastiques introduisent les sondes dans le passage 14 A ce moment, les sondes 20 sont en contact avec les angles supérieurs de la pastille "C" Une position angulaire par- ticulière de l'actionneur de sonde est choisie de manière que les sondes soient en contact avec les angles supérieurs de la pastille o sont toujours situées les électrodes du composant L'angle des sondes est important en raison des variations de dimension en longueur et en hauteur des différents composants en pastille qui doivent être contrô- lés L'électrode avant 138 de la sonde 20 doit accepter une large plage de hauteur de pastilles sans heurter le 2538 b 559 fond en matière plastique du passage, ce qui pourrait iso- ler le contact entre la sonde et la pastille En outre, l'angle de contact de l'électrode arrière 140 est égale- ment critique car elle doit être en contact avec des pas- tilles qui diffèrent à la fois en hauteur et en longueur sans être isolées contre le passage Il faut également noter que la commande pas calculateur du poste d'essais peut être programmée pour rétracter et actionner à nouveau les sondes de contact pour un second essai dans le cas ou le premier es ai est défaillant en raison d'un mauvais contact avec la pastille. Quand la pastille a été contrôlée et vérifiée, la butée de pastille et le coulisseau sont sortis du passage et les sondes sont relevées A ce moment, un courant d'air est émis par la pièce encastrée 146 dans la piste infé- rieure 26 pour chasser la pastille dans le passage 14 vers la tête de positionnement Quand la pastille passe dans la piste, elle passe entre la source lumineuse 148 et le récepteur de lumière (figure 3) 150 pour indiquer à la commande que la pastille est sortie du poste de con- trôle La source lumineuse 148 est en face d'un récepteur de lumière 150 de manière que lorsque la pastille passe devant cet indicateur de "sortie de pastille", la lumière ne traverse plus la piste Cette absence de lumière est mesurée par un dispositif électronique sensible à la lumiè- re comme un phototransistor connecté électriquement à la commande par calculateur de la machine A ce moment, l'é- lectroaimant 36 est désexcité pour fermer la butée 18 afin que l'appareil de contrôle puisse recevoir une autre pas- tille. Si l'essai du composant indique une pastille inacep- table, le poste d'aiguillage 22 est actionné au moment ou la pastille quitte le poste d'essais et rejète la pastille de l'ensemble (voir figures 3 et 6) Une équerre 152 est fixée en 154 sur le bottier supérieur de piste 24 Le bras 156 de l'équerre 154 supporte un électro-aimant tournant 158 par un dispositif de fixation 160 L'armature d'élec- -9 tro-aimnt 162 comporte un raccord à tenon et mortaise 164 avec un aiguillage tournant 166 monté dans un bloc 168 supporté sur le carter supérieur de piste 24 L'aiguillage tournant 166 comporte un disque 170 logé dans des loge- ments 172,,174 du carter supérieur et du carter inférieur de piste L'aiguillage à disque 170 comporte une fente de passage 176 et-une fente de rejet inclinée 178 Un réci- pient 182 qui communique par une ouverture 184 avec l'ai- guillage à disque 170 est montée sur le carter inférieur de piste 26 en 180. Si une pastille donnée est considérée inacceptable par l'appareil de contrôle, cette information est transmise à la commande par calculateur de sorte que l'électroaimant 158 est excité, l'aiguillage à disque tournant 170 aligne l'encoche de rejet 178 avec le passage 14 pour rejeter la pastille dans le récipient 182 De cette manière, un com- posant inacceptable est éliminé de l'ensemble Mais si la pastille est acceptable électriquement, l'électro-ai- mant 158 n'est pas excité et la pastille passe par la fente 176 vers la piste qui conduit à la tête de position- nement de la machine. Il apparaît ainsi que l'appareil de contrôle selon l'invention est situé dans un convoyeur pneumatique et qu'il arrête et positionne le composant à contrôler et, après la fin de l'essai, il permet que le composant conti- nu à circuler dans le convoyeur ou soit rejeté de l'en- semble s'il est inacceptable. Il faut en outre noter que dans certaines applica- tions, le composant comporte des bornes électriques tour- nées vers le bas pour l'application sur la carte Dans ce cas, les sondes de l'appareil de contrôle doivent être disposées de façon inverse, sur le carter inférieur de piste et être dirigées vers le haut dans le passage 14. Dans le cas ou il y a lieu de contrôler des composants mix- tes, c'est à dire avec des bornes dirigées vers le haut et vers le bas, l'appareil de contrôle peut être dédoublé pourconduire une série d'essais avec des sondes situées - à la fois dans le carter supérieur et le carter inférieur de piste comme décrit ci-dessus Autrement dit, un premier appareil de contrôle peut être positionné sur la piste comme le montre la figure 2 pour contrôler les composants avec des bornes vers le haut Un autre appareil de con- trôle peut être situé en aval sur la piste, comportant des sondes dirigées vers le haut pour contrôler des com- posants avec les sondes sur les bords inférieurs au-dessous du composant Dans ce cas, une défaillance au premier essai entraîne un nouvel essai à l'étage suivant, de sorte que les deux types de composants peuvent être contrôlés. -11- REVENDICATIONS 1 Appareil de contrôle de l'acceptabilité d'un compo- sant du type en pastilles passant par un convoyeur a pis- te pneumatique, caractérisé en ce qu'il comporte un dis- positif ( 18) pour arrêter le déplacement du composant dans le convoyeur ( 12), un dispositif ( 20) pour établir un contact électrique avec les contacts électriques du com- posant afin de contrôler si le composant correct est pré- sent et si sa valeur électrique est acceptable, un dispo- sitif ( 36) pour dégager ledit dispositif d'arrêt ( 18) et ledit dispositif de contact électrique ( 20) pour permet- tre aux composants de passer par le convoyeur ( 12) et un dispositif ( 178, 182) destiné à rejeter le composant du convoyeur s'il est inacceptable. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit convoyeur ( 12) comporte un passage ( 14) dans lequel le composant se déplace, ledit dispositif d'arrêt ( 18) étant une butée ( 52) rappelée par un ressort, posi- tionnée dans le passage du convoyeur ( 14) et actionnée par un électroaimant ( 36) pour être sortie du passage ( 14) après la fin de contrôle. 3.Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de contact électrique ( 20) consis- te en une paire de sondes électriques ( 138, 140) dispo- sées angulairement, rappelées par ressort dans le passage ( 14) et agencées pour être en contact avec les contacts électriques du composant. 4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites sondes électriques ( 138, 140) sont action- nées par des électro-aimants ( 116) pour les sortir du pas- sage ( 14) à la fin de contrôle. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de rejet ( 178, 182) comporte un aiguillage de piste ( 166) actionné par électro-aimant ( 158), positionné dans le convoyeur ( 12) et actionné par un si- gnal indiquant un composant non acceptable, pour rejeter le composant du convoyeur ( 12). -12 2538559 -12- 6 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse ( 76) et un récep- teur situé près du dispositif d'arrêt ( 18) et qui, lors- qu'il est bloqué, indique à une commande par calculateur que le composant se trouve en position de contrôle. 7 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 78) de positionnement de composants situé près dudit dispositif d'arrêt ( 18) pour positionner correctement le composant dans le con- voyeur ( 12) en vue de son contrôle. 8 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un jet d'air supplémentaire ( 146) est fourni au convoyeur ( 12) après que le composant a été contrôlé pour faciliter le déplacement du composant dans la piste. 9 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une source lumineuse ( 148) et un récep- teur ( 150), situés dans la piste en aval du dispositif de contrôle électrique ( 20) et qui, lorsqu'il est bloqué par la présence d'un composant, indique à la commande par cal- culateur que le composant progresse dans la piste. Appareil selon la revendication 1,-caractérisé en ce qu'il comporte en outre un carter supérieur ( 24) et un carter inférieur ( 26) assembles dans le convoyeur ( 12) pour former un poste de contrôle ( 16), une butée de com- posants ( 18) située audit poste de contrôle ( 16) pour arrêter le déplacement du composant dans la piste pneuma- tique en vue de son contrôle, un dispositif ( 76) position- ne dans la piste pneumatique pour indiquer que le compo- sant est en position contre ladite butée ( 18), des sondes électriques ( 138, 140) rappelées élastiquement dans ladite piste et agencées pour être positionnées contre les con- tacts du composant pour son contrôle et un dispositif ( 166, 178, 182) pour sortir le composant de la piste pneu- matiaue s'il est considéré comme inacceptable.