Brevet FR2572982A1 — publié le 19860516

Organe-manipulateur d'extrémité pour robots ". La présente invention concerne un organe-manipulateur d'extrémité pour un robot composé d'un bottier destiné à être fixé au bras mobile d'un robot, un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieure fixée au boltier et une tige en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants qui se trouvent au voisinage de l'extrémité de la tige soient maintenus en place par le vide. Les organes-manipulateurs d'extrémité, selon l'art antérieur, demandent que le bras de robot effectue un certain mouvement pour dégager l'organe de manoeuvre d'extrémité de son contact avec les composants qu'il met en place. Dans de nombreux robots, ce mouvement de retrait 'peut être accompagné de mouvements latéraux ou de mouvements de rotation non souhaités. Ces mouvements peuvent déplacer accidentellement le composant mis en place. L'organe-manipulateur d'extrémité peut s'utiliser dans un système de robot, connu n 540 068. La présente invention a pour but de créer un organe-manipulateur d'extrémité pour des robots permettant d'être dégagé du contact avec les composants mis en place sans nécessiter aucun mouvement de la part du bras de robot. L'invention se propose en particulier de créer un organemanipulateur d'extrémité permettant de mettre en place des circuits intégrés à bottier plein sur des plaquettes de circuit imprimé. L'invention peut toutefois s'envisager également dans d'autres applications. Lorgane-manipulateur d'extrémité comporte un capteur tactile qui permet de déceler le contact entre le circuit intégré à mettre en place et la couche de colle de la plaque de circuit imprimé ou le contact entre le circuit intégré et la plaque du circuit imprimé. A cet effet, l'invention concerne un organe-manipulateur d'extrémité pour un robot composé d'un bottier destiné à être fixé au bras mobile d'un robot, un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieu- re fixée au bottier et une tige en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants qui se trouvent au voisinage de l'extrémité de la tige soient maintenus en place par le vide, organe caractérisé par un moyen de commande pour appliquer sélectivement une pression différentielle à un piston fixé à la partie intérieure de l'organe de manoeu- vre linéaire de façon à déplacer sélectivement la tige en contact ou hors contact avec le composant indépendamment de tout mouvement du bras mobile du robot. Après détection du contact avec la plaque de circuit imprimé, une force prédéterminée est appliquée sur le circuit intégré mis en place, par l'in- termédiaire d'un mécanisme charge par un ressort faisant partie de l'organe-manipulateur d'extrémité, par déplace- ment du bras du robot d'une distance prédéterminée afin de comprimer le ressort. Après la mise en place, le cir- cuit intégré est libéré et l'organe-manipulateur d'extré- mité est dégagé de son contact avec le circuit intégré en utilisant un organe de manoeuvre linéaire faisant partie de l'organe-manipulateur d'extrémité. Cela évite tout déplacement accidentel du circuit intégré par rapport à son emplacement sous l'effet d'un mouvement latéral ou d'un mouvement de rotation accidentels du bras du robot. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisa- tion représenté schématiquement dans les dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un robot utilisant un organe-manipulateur d'extrémité selon l'invention. - la figure 2 est une coupe transver- sale de l'organe-manipulateur d'extrémité selon l'inven- tion. - la figure 2A est une vue représen- tant un détail de la figure 2. - la figure 3 est un schéma d'un cir- cuit intégré sous la forme d'un conditionnement plat qui peut être mis en place à l'aide de l'organe-manipulateur d'extrémité selon l'invention. La figure 1 est un schéma d'un robot utilisant l'organe-manipulateur d'extrémité selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention. Le robot se compose d'un élément de base 10 servant de support au robot. Comme cela est habituel, le robot se compose d'un bras mobile 12 qui peut se déplacer sous la commande d'un dispositif de commande de robotique dans la direction verticale ou dans la direction horizontale; il peut éga- lement tourner autour de l'axe vertical, Un mécanisme de poignet 14 est fixé au bras mobile 12; ce mécanisme permet un mouvement de rotation autour de l'axe horizontal et de l'axe vertical du robot. A l'extrémité du mécanisme de poignet 14 est fixé un organe-manipulateur 16 qui constitue le mode de réalisation préférentiel de l'inven- tion. A l'usage, le robot est programmé pour déplacer l'organemanipulateur 16 et prendre des composants à un endroit prédéterminé dans la zone de travail du bras mobile 12 et mettre ces composants sur les plaquettes 19 des circuits imprimés placés sur la table 18 du robot. A titre d'exemple, un circuit intégré 21, caractéristique, est placé sur la table 18 dans la zone de travail du bras 12 du robot en utilisant un moyen approprié. La figure 2 est une coupe transversale montrant les caractéristiques de l'organe de manipulation 16. L'organe de manipulation 16 comporte un élément de base 20 qui est fixé au bras du robot 22 à l'aide de moyens habi- tuels. Un élément formant boitier 24 est fixé au périmètre extérieur de l'élément de base 20. Une tige 25 se déplace suivant un mouvement ascendant et un mouvement descendant dans un premier palier à huile 26 prévu dans le bottier 24 et un second palier 28 prévu dans l'élément de base 20. L'élément extérieur 30 d'un organe de positionnement linéaire, à commande pneumatique, est fixé au bottier 24. L'élément intérieur 32 de l'organe de positionnement linéaire à commande pneumatique estfixé à la tige 25. Un piston pneumatique 34 est fixé à l'élément intérieur 32 de l'organe de manoeuvre linéaire. Trois joints toriques 36, 38, 40 sont placés respectivement entre l'élément intérieur 32 et l'élément extérieur 30, le piston 34 et l'élément extérieur 30 de l'organe de posi- tionnement linéaire à commande pneumatique. L'organe de positionnement linéaire à commande pneumatique est mis en oeuvre par un organe de commande 40. Pour soulever la tige 25, l'organe de commande de l'organe de manoeuvre linéaire 40 fournit une pression plus élevée à la face inférieure du piston 34 par l'ouverture 42 en-dessous du piston 34. De même pour faire descendre la tige, on appli- que une pression plus élevée sur la face supérieure du piston 34 par l'intermédiaire d'un orifice 44 au-dessus du piston. La partie supérieure de la tige 25 est munie d'un collier 46. Un ressort hélicoïdal 48 dis- posé entre le palier supérieur 28 et le collier 46 main- tient la tige en position abaissée lorsqu'aucune pression différentielle n'est appliquée au piston de positionnement linéaire 34. Un capteur tactile 50 est fixé à la tige 25 en-dessous du collier 46. L'élément de base 20 comporte une fente représentée en coupe sous la référence 52. Une tige de guidage 54 logée dans la fente est fixée au collier 46 par l'extrémité filetée de la tige de guidage 54 et un taraudage dans le collier 46. Cela permet à la tige 25 d'effectuer un mouvement de montée et de descente, verti- cal tout étant bloquée en rotation horizontale. Un micro- commutateur 56 actionné par l'élément de guidage 54 est fixé au bottier 22. Ce microcommutateur permet l'envoi d'un signal au robot pour lui indiquer que la tige est en position supérieure extrême par suite de la compression maximale du ressort 48. Le capteur tactile 50 se compose d'un perçage intérieur légèrement plus grand que le corps de la tige 25. Cela permet au capteur tactile 50 d'être normale- ment soumis à une pression entre le collier 46 fixé au corps de la tige et l'extrémité supérieure de l'élément intérieur 32 de l'organe de manoeuvre linéaire. Un moyen approprié pour régler cette pression consiste à changer la constante du ressort 48. Des dispositifs piézo-électriques du commerce peuvent avantageusement servir de capteurs tacti- les 50. En fonctionnement, l'organe-manipula- teur d'extrémité 16 est utilisé pour prendre des circuits intégrés sous conditionnement plat, comme celui représenté de façon générale sous la référence 60 à la figure 3. De façon plus détaillée, la surface de la plaque de circuit imprimé sur laquelle on peut disposer les éléments plats est revêtue d'une colle appropriée. Le dispositif de com- mande du robot est programmé pour déplacer le bras de robot 12 et le manipulateur d'extrémité 16 vers une posi- tion prédéterminée à laquelle sont stockés les circuits intégrés 21 comme cela est représenté à la figure I. On actionne le bras et le mécanisme du poignet 14 du robot pour positionner l'extrémité de travail de la tige et un petit embout en élastomère fixé à celle-ci comme par exemple d'embout portant la-référence numérique 62 à la figure 2, en contact avec la surface supérieure du circuit intégré 66. Un dispositif de commande à vide 64 est mis en oeuvre pour créer une faible dépression à l'intérieur de la tige 25 et accrocher ainsi le circuit intégré 66 (figure 2) en contact avec la tige. Après la prise du circuit intégré 66 comme cela a été décrit ci-dessus, le robot 12 détermine l'orientation des conducteurs par rapport au robot et à la plaquette de circuit imprimé sur laquelle on veut placer le circuit intégré, en utilisant des techniques de position appropriées. Puis, le bras de repos positionne le circuit intégré 66 directement au- dessus de sa position prévue sur la plaquette de circuit imprimé 19 (figure 1), position prévue pour son montage. Dans cette position, le bras de robot 12 descend Jusqu'à ce que le capteur tactile 50 détecte le contact entre le circuit intégré 66 et la pla- quette de circuit imprimé. Lorsqu'il y a contact, le bras de robot 12 descend d'une distance prédéterminée pour comprimer le ressort hélicoïdal 48 et exercer ainsi une force prédéterminée sur le circuit intégré 60 pour le placer fermement en contact avec la colle de la plaquette de circuit imprimé. Après avoir ainsi appliqué une force prédéterminée, le dispositif de commande de vide est mis en oeuvre pour supprimer le vide régnant dans la tige 25 et libérer le circuit intégré. Après libération du circuit intégré, la tige 25 est soulevée par la mise en oeuvre du dispositif de commande 50 de l'organe de manoeuvre linéaire pour appliquer une pression sur la face inférieure du pis- ton 34 et soulever la tige pour la dégager du circuit inté- gre sans exercer aucun mouvement linéaire ni de rotation à la tige. Après que la tige ait été soulevée au-dessus du circuit intégré par l'organe de manoeuvre linéaire, le bras de robot 12 est programmé pour répéter l'opération ci-dessus pour placer tous les circuits intégrés aux en- droits appropriés. La tige 25 comporte également une ligne de rupture de consigne constituée par une gorge relativement profonde réalisée dans le côté extérieur de cette tige. Cette gorge a une profondeur suffisante pour que sous l'effet de poussées latérales accidentelles appli- quées à la tige 25, celle-ci se casse au niveau de cette ligne de rupture de consigne 27. De plus, la tige 25 com- porte une liaison formée d'un taraudage dans la partie supérieure et d'une partie filetée, complémentaire sur la partie inférieure comme cela est représenté de façon globale sous la référence 29. Cela permet de remplacer facilement une tige cassée et réduit ainsi le coût de l'entretient. Le manipulateur d'extrémité objet de la présente invention peut être construit et assemblé selon les techniques habituelles. Des organes de manoeuvre autres qu'un organe de manoeuvre pneumatique linéaire tel que représenté peuvent servir à déplacer la tige 25 - pour la dégager du circuit intégré après que celui-ci ait été placé sur le circuit imprimé. & RE VEND ICAT I O NS 1 ) Organe-manipulateur d'extrémité (16) pour un robot (22) composé d'un bottier (24) destiné à être fixé au bras mobile (12) d'un robot (22), un organe de manoeuvre linéaire avec une partie extérieure (30) fixée au boîtier (24) et une tige (25) en forme de tube allongé, fixée sur la partie intérieure (32) de cet organe de manoeuvre linéaire, la tige (22) étant reliée à une conduite de vide de façon que les composants (66) qui se trouvent au voisinage de l'extrémité (62) de la tige (25) soient maintenus en place par le vide, organe caractérisé par un moyen de commande pour appliquer sélec- tivement une pression différentielle à un piston (34) fixé à la partie intérieure (32) de l'organe de manoeuvre linéaire de façon à déplacer sélectivement la tige (25) en contact ou hors contact avec le composant (66) indépendam- ment de tout mouvement du bras mobile du robot. 2 ) Organe-manipulateur selon la revendication 1, caractérisé par un capteur tactile monté sur la tige et donnant un signal indiquant la présence d'une force tactile à la partie supérieure de la tige. ) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige présente une ligne de rupture (27) pour que la tige casse de manière prévisible lorsqu'elle est soumise à des efforts latéraux. 4 ) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur tactile est un dispositif piézo-électrique. 5 ) Organe-manipulateur d'extrémité selon la revendication 1, caractérisé par une tige de guidage (54) fixée à la tige (25) et dirigée pratiquement à quatre-vingt-dix degrés par rapport à l'axe de la tige (25) pour éviter que la tige (25) ne tourne par rapport au bottier (52, 20, 22) qui porte la tige (25).