Brevet FR2632480A1 — publié le 19891208

MACHINE DE MONTAGE EN SURFACE SEMI-AUTOMATIQUE ET TETE DE MONTAGE La présente invention concerne une machine de montage et de démontage de composants élémentaires sur un support du type semi-automatique. Elle concerne également une tête de montage qui est mise en oeuvre dans une telle machine pour saisir lesdits composants élémentaires pendant leur déplacement et assurer leur fixation sur lesdits support ou leur enlèvement. Dans l'industrie électronique, il est connu de monter et souder des composants électroniques sur des cartes de circuits imprimés à l'aide de machines perfectionnées qui réalisent l'insertion automatique des composants sur la carte, cette. première opération étant suivie d'une opération de soudage simultanée de tous les composants mis en place. Ces machines sont très coûteuses et ne peuvent être utilisées que pour des fabrications en grande série. Pour des petites séries, il est connu d'insérer à l'aide d'une pince les composants sur la carte et de les souder un par un, ce qui conduit à un processus pénible car il implique une coordination importante des mouvements des deux mains de l'opérateur. Ce processus est également long et source d'erreurs, ce qui le rend coûteux. Un but de la présente invention est donc de réaliser une machine de montage en surface de type semi-automatique qui permet de diminuer la pénibilité des opérations, d'écourter leur durée et de reduire les erreurs, ce qui conduit à un pr#ix de revient plus faible. Pour effectuer des opérations sur des cartes de circuits imprimés il faut d'abord dessouder le composant défectueux, puis l'enlever, en insérer ensuite un nouveau et enfin souder ce dernier. Ces différentes manipulations sont effectuées manuellement en utilisant une pince pour tenir le composant et un fer pour dessouder et souder le composant. On retrouve ici les mêmes inconvénients signalés précédemment pour la fabrication seule mais leur effet néfaste est multiplié par deux car le nombre d'opérations est doublé. Bien entendu, il a été proposé d'aider l'opérateur en mettant à sa disposition des dispositifs qui facilitent certaines des opérations, par exemple la préhension des composants et leur déplacement ou encore le soudage et le dessoudage. Mais les dispositifs proposés apportent une aide fragmentaire et limitée. Un autre but de la présente invention est donc de réaliser une machine de montage en surface qui apporte une aide maximale à l'opérateur de manière à réduire la pénibilité des opérations et à automatiser certaines opérations. A cet effet, l!invention propose une machine de montage et de démontage en surface d'éléments, par exemples d'éléments électroniques, sur une surface comme un circuit imprimé, comprenant un châssis, un plateau sur lequel est disposée la surface à équiper, des moyens d'alimentation en éléments. Cette machine se caractérise en ce qu'elle comporte un système de bras articulés monté de manière mobile sur le châssis , une tête de montage et démontage des éléments montés de manière mobile sur une extrémité du bras#articulé, des moyens de commande du bras articulé et de la tête de montage et démontage. Cette tête comprend des moyens de préhension des éléments permettant de les saisir sur les moyens d'alimentation, de les positionner sur la surface et de les maintenir en position pendant leur fixation.Cette tête comprend également de moyens permettant la fixation notamment par soudage. Ces moyens de fixation peuvent également assurer le démontage par dessoudage des éléments de la surface. Selon une caractéristique de l'invention les moyens de préhension de la tête sont constitués par au moins une buse reliée à une source générant une dépression, par exemple une pompe à vide, les moyens de fixation étant constitués par au moins une buse reliée à une source de gaz chaud, par exemple d'air chaud. Selon une autre caractéristique de l'invention, la tête de montage ou démontage comprend un élément amovible sur lequel sont fixés les embouts des buses, des moyens de fixation et des moyens de préhension. Ainsi, il est possible de prévoir-une série d'éléments amovibles avec des embouts de différents formes et disposés de manière différente les unes par rapport aux autres. L'opérateur choisira donc l'élément amovible adapté au travail qu'il a å exécuter. Selon une nouvelle caractéristique de l'invention, la tête de montage et démontage est déplaçable entre une position haute et une position basse par rapport au bras articulé, la position basse correspondant à la position de la tête lorsque l'élément est disposé et maintenu sur la surface pendant sa fixation ou son démontage. Avantageusement, des moyens de blocage de la tête en position basse tels que, par exemple un électro-aimant, un système de chevilles escamotables, sont prévus sur la machine, notamment sur l'extrémité du bras articulé portant la tête. Il est également prévu des moyens de rappel de la tête en position haute. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de préhension sont mobiles longitudinalement par rapport à la tête selon la direction de l'axe longitudinal de la buse et en rotation autour de cet axe. Selon une nouvelle caractéristique# de l'invention, les moyens de commande, notamment du déplacement du bras articulé de la tête, des moyens de préhension sont constitués par un moyen de commande unique. La machine de l'invention comprend d'autres organes qui seront décrits dans la description détaillée qui va suivre. L'invention a également pour objet une tête de montage et démontage en surface d'éléments, par exemple d'éléments électroniques. Cette tête de montage comprend des moyens de préhension et des moyens de fixation. Cette tête peut être montée notamment sur la machine de l'invention. Cette tête comprend notamment une chambre de distribution de gaz chaud dans les buses constituant les moyens de fixation. Elle comprend également les caractéristiques décrites ci-dessus. D'autres buts, détails et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement au vu de la description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention et des dessins annexés donnés uniquement à titre indicatif et dans lesquels - la figure 1 représente une vue en perspective cavalière d'un mode de réalisation d'une machine conforme à l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1 et partiellement éclatée de la tête de montage de la machine de l'invention et des moyens de. commandes. - la figure #3 représente une coupe longitudinale selon l'axe 111-111 de la figure 2 de la tête de montage de l'invention et de la fixation sur le bras articulé. D'après la figure 1, une machine de montage ou démontage d'éléments 1 sur une surface 2 conforme à une mode de réalisation de l'invention sera décrite. Elle comprend un châssis 3 et un plateau 4 sur lequel est disposée la surface 2 à équiper. Dans l'exemple représenté, la surface-2 est une plaque de circuit imprimé sur laquelle seront fixés des composants électroniques tels que, par exemple, des transistors, diodes, résistances ou analogues. Ces composants électroniques sont disposés, dans l'exemple représenté, sur des moyens de distribution constitués soit par un disque 5 rotatif ou un ruban 6. Le plateau comprend également une tablette 7 montée mobile sur des glissières 8 servant notamment de reposoir pour la main de l'opérateur. La machine de l'invention comprend un système de bras articulés 9a, 9b permettant un déplacement selon un mouvement X ou Y. A une extrémité, le bras articulé 9b comprend un cadre 10 sur lequel est monté un moyen de visualisation li de l'emplacement de montage du composant 1. Dans l'exemple illustré ce moyen est une caméra reliée à un écran de télévision 12. Sur cette extrémité du bras est également montée une tête 13 de montage ou démontage conforme à l'invention dont une description sera donnée ci-dessous en référence aux figures 2 et 3. En référence à la figure 3, la tête 13 selon l'invention est montée sur un bras 14 et un système à coulisseau 15 et glissière sur l'extrémité du bras 9b permettant un déplacement vertical de la tête 13 par rapport au bras 9b. Dans l'exemple représenté, un électro-aimant 16 est monté sur le bras 9b pour bloquer la tête 13 lorsqu'elle est en position basse, donc pendant la fixation du composant 1 sur la plaque 2 pour ainsi réaliser un maintien facile et sur du composant en position. Un système de rappel, constitué par une ressort 17, de la tête en position haute est également monté entre le coulisseau 15 et l'extrémité du bras 9b. L'excitation de l'électro-aimant est commandé par tout moyen habituel, par exemple par un interrupteur non représenté actionné manuellement ou non par le déplacement de la tête 13. La tête 13 comprend un corps 18 cylindrique dans lequel est disposée, en position centrale, une buse 19. Cette buse est maintenue en position par un système de douille à billes 20 solidaire de la buse 19 et d'un roulement à billes 21 fixés au corps 18 par un système de bagues 22. L'extrémité supérieure de la buse 19 peut coulisser de manière étanche dans un canal central 23 d'un bouchon 24 fixé sur l'extrémité supérieur du corps 18. Dans ce canal central 23 est monté un raccord 25 débouchant a l'extérieur du bouchon pour permettre le branchement d'une pompe à vide (non représentée) au moyen d'un conduit 44 illustré à la figure 3. Le montage coulissant de la buse 19 dans le canal central 23 est assuré par un joint torique 27. Pour amortir les mouvements de déplacement de la buse 19 un ressort 26 est disposé en compression dans le canal central 23 entre l'extrémité de la base 19 et un épaulement prévu dans ce canal. Avantageusement la buse 19 comprend une collerette 28 faisant butée pour limiter le déplacement vertical de la buse 19 par rapport au corps 18 de la tête. A l'extrémité supérieur de la douille à billes 20 est montée une poulie 29 ou roue à gage permettant d'entraîner en rotation la douille à billes et donc la buse 19. Cette poulie est actionnée par une courroie 30, illustrée à la figure 2, qui s'étend dans le bras 31, et une poulie d'entraînement 32 dont l'axe est entraîné en rotation par une poignée 33 de commande actionnée par 1 'opérateur. Le bras de commande 31 est solidaire du corps 18 de la tête 13 et permet de commander les déplacements de cette tête en position haute et basse et des bras articulés 9a, 9b. La tête 13 comprend à sa partie inférieure une bague 34 annulaire creuse fixée de manière hermétique sur le corps 18 et comprenant une extrémité inférieure permettant le montage d'un élément 35 porte-embouts de buse. La bague annulaire 34 définie une chambre ou cavité 36 reliée par le conduit 37 à une source de gaz chaud représenté schématiquement en 38. Le porte-embouts de buse 35 est constitué par une bague, de préférence en inox, dans laquelle est fixé de manière hermétique d'une part un embout 39 de buse connectée à la base 19 par un système de joint conique 40, d'autre part des conduits 41 dont une extrémité débouche dans la chambre ou cavité 36 et l'autre extrémité est située au voisinage de l'extrémité inférieure de l'embout 39 e buse. Dans l'exemple illustré, un système de fixation du porte-embouts 35 sur la tête 13 est constitué par trois bras de blocage 42 à 1206 maintenus en position de blocage par un ressort 43. On décrira maintenant sommairement le fonctionnement de la machine de l'invention. Après positionnement et fixation par tout moyen approprié d'une surface 2, par exemple une plaque de circuit imprimé, sur le plateau 4, l'opérateur au moyen du bouton de commande 33 déplace la tête 13 au-dessus d'un composant 1 pris sur l'un des moyens de distribution 5, 6 et par un abaissement de la tête met en contact l'extrémité inférieur de l'embout 39 de la buse 19. Par effet de succion, le composant 1 est saisi et amené en position sur la surface 1 par déplacement de la tête 13. L'opérateur peut positionner de manière précise le composant par déplacement de la tête 13 et rotation de la buse 19 commandés directement par le bouton de commande 33. Le dispositif de l'invention permet à l'opérateur d'exercer une pression sur le composant pour le maintenir en position sans risque de détérioration de celui-ci grâce à la rétraction possible de la buse 19 et embout 39 et du ressort amortisseur 26. Quand le composant est correctement positionné, l'opérateur actionne le système de blocage 16 de la-tête en position basse. A cet instant, la fixation du composant peut être entreprise par alimentation d'air chaud par les buses 41 et si besoin apport de soudure. La machine de l'invention permet notamment un maintien automatique du composant pendant la fixation. En conséquence, l'opérateur a ses deux mains libres pour notamment assurer l'apport de soudure par exemple. Après fixation, l'opérateur actionne le déblocage de la tête par désexcitation du moyen de blocage 16, et l'arrêt de la succion par création d'une entrée d'air et cassage du vide, par exemple par actionnement d'une soupape (non représentée). Cette commande de soupape peut être automatique. On comprend aisément que la machine de l'invention peut également assurer le démontage de composant par dessoudage et enlèvement des composants. REVENDICATIONS 1- Machine de montage et démontage en surface d'éléments, notamment de composants électroniques, comprenant un châssis, un plateau sur lequel est disposée une surface à équiper, des moyens d'alimentation en éléments, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de bras (9a, 9b) articulés montés de manière mobile sur le châssis, une tête (13) de montage et démontage montée de manière mobile sur une extrémité d'un bras (9b) du système de bras articulés, des moyens de commande (31, 33) du déplacement du système de bras articulés et de la tête (13) de montage et démontage, ladite tête (13) comprenant des moyens, de fixation (41) de ces éléments (1) sur la surface (2). 2- Machine selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de préhension de la tête (13) de montage et démontage sont constitués par au moins une buse (19) reliée à une source générant une dépression. 3- Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens de fixation de la tête (13) de montage et démontage sont constitués par au moins une buse (41) reliée à une source (38) générant un gaz chaud. 4- Machine selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la tête (13) de montage et démontage comprend un élément (35) amovible sur lequel sont fixés au moins un embout (39) de buse des moyens de préhension et des conduits (41) des moyens de fixation. 5- Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tête (13) de montage et démontage est montée mobile sur l'extrémité du bras (9b) entre une position haute et une position basse. 6- Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de blocage (16) de la tête (13) en position basse et des moyens (17) de rappel de ladite tête (13) en position haute. 7- Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (19), constituant les moyens de préhension, sont montées de manière mobile selon la ' direction de leur axe longitudinal, par rapport à la tête (13). 8- Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que la tête (13) comprend des moyens d'amortissement (26) du déplacement longitudinal des buses (19). 9- Machine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (19) constituant les moyens de préhension sont montées de manière mobile en rotation autour de leur axe longitudinal. 10- Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen d'entraînement et de commande (29, 30, 32, 33) de rotation des buses (19). 11- Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que le moyen de commande (33) de la rotation des buses (19) est constitué par le moyen de commande du déplacement de la tête (13) et du système de bras articulés (9a, 9b). 12- Tête de montage et démontage d'éléments en surface, notamment de composants électroniques sur une plaque de circuit imprimé, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de préhension des éléments et des moyens de fixation de ceux-ci sur la surface; 13- Tête selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de préhension sont constitués par au moins une buse (19) reliée à une source de dépression, les moyens de fixation étant constitués par au moins une buse (41) reliée à une source de gaz chaud. 14- Tête selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément (35) monté de manière amovible sur la tête et sur lequel sont fixés des embouts (39, 41) des buses. constituant les moyens de préhension et les moyens de fixation. 15- Tête selon la revendication 12, 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre (36) de distribution d'un gaz chaud à laquelle sont reliées les buses (41) constituant les moyens de fixation. 16- Tête selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que la buse (19) formant les moyens de préhension St montée selon un axe longitudinal par rapport à la tête. 17- Tête selon l'une des revendications 12 à 16, caractérisée en ce que la buse (19) des moyens de préhension est montée mobile en rotation autour d'un axe longitudinal, 18- Tête selon la revendication 16, caractérisée en ce que la buse (19) comprend une collerette (28) formant butée pour limiter les déplacements longitudinaux de celle-ci. 19- Tête selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen (26) d'amortissement des déplacements de la buse (19) des moyens de préhension.