Brevet FR2716330A1 — publié le 19950818

L'invention concerne une machine pour distribuer des composants électriques tels que des diodes et des résistances sur leurs emplacements respectifs sur un substrat portant des pistes de circuit, avant une connexion électrique à celles-ci. Un substrat flexible portant des pistes de circuit électrique, également appelées circuits flexibles et plats (FFC), est souvent utilisé en tant que circuit électrique pour des tableaux de bord d'automobiles. Divers composants électriques sont connectés entre les pistes de circuit FFC, certains composants habituels étant des diodes et des résistances ayant des fils droits faisant saillie de chaque extrémité pour une connexion aux pistes de circuit par une agrafe métallique de perçage d'isolant qui est sertie autour de l'extrémité du fil et sur le circuit PFC. Une solution antérieure pour le montage de tels composants sur le circuit FFC consistait à positionner manuellement les composants 2' dans un porte-composants 4' comme montré sur la figure 7, à positionner le circuit FFC 6' sur un élément 8' de support, à positionner le porte-composant 4' sur l'élément 8' de support, à transporter cet ensemble jusqu'à une machine de sertissage et à sertir les composants sur le circuit FFC. Les inconvénients de cette solution sont le coût élevé dû à la manipulation manuelle des composants et du circuit FFC, et le manque de fiabilité car l'opérateur peut oublier de positionner un composant, ou peut mal positionner un composant. De plus, cette conception n'est pas très souple car les composants ne peuvent être positionnés qu'en alignement, alors qu'il est souvent nécessaire de positionner les composants dans des emplacements quelconques sur le circuit FFC. Pour réduire les coûts, il serait donc avantageux d'éviter une manipulation à la main des composants, ainsi que d'augmenter la souplesse de la conception en procurant une conception permettant aux composants d'être placés en un point quelconque sur le circuit FFC, d'une manière fiable. Un objet de l'invention est donc de procurer un système distributeur de composants pour distribuer divers composants électriques sur un substrat d'une manière automatisée. Un autre objet de l'invention est de procurer un système distributeur de composants qui est d'une conception souple et rentable, permettant de positionner les composants aux diverses positions sur le substrat d'une manière simple. Un autre objet de l'invention est de procurer un système distributeur de composants destiné à distribuer des composants électriques sur un substrat, qui est fiable, en particulier en réduisant le risque d'erreur humaine. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en plan d'un exemple d'un circuit FFC à utiliser avec un système distributeur de composants, les composants électriques étant positionnés sur le circuit FFC la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un système distributeur de composant montrant un mécanisme de distribution d'un composant la figure 3 est une vue isométrique éclatée d'une palette destinée à porter le circuit FFC, la palette pouvant être positionnée sur une table à coordonnées cartésiennes X-Y du système distributeur la figure 4 est une vue en coupe transversale de la palette montrée sur la figure 3 la figure 5 est une vue partielle de dessus d'un porte-composants incorporé dans la palette la figure 6 est une représentation schématique d'une partie d'une chaîne d'assemblage de circuits FFC comprenant un système distributeur de composants ; et les figures 7 et 8 sont respectivement une vue de dessus et une vue en coupe suivant la ligne 8-8 d'une palette de l'art antérieur. En référence d'abord à la figure 1, un circuit flexible et plat (FFC) 2 comporte plusieurs composants électriques 4 sertis sur ses pistes de circuit électrique par des agrafes métalliques 6 de percement d'isolant qui sont serties autour de fils extrêmes 8 des composants 4, perçant à travers le circuit FFC 2 pour établir un contact avec les pistes de circuit électrique. Le circuit flexible et plat 2 est constitué d'un substrat diélectrique flexible 10 portant des circuits métalliques imprimés ou déposés qui interconnectent les divers composants électriques. Un second substrat diélectrique 12, portant des pistes de circuit électrique, peut être superposé au premier substrat 10 et peut lui être connecté électriquement, par exemple par sertissage à l'aide d'agrafes métalliques déformables qui percent à travers les substrats 10, 12. Le second substrat 12 peut être traversé de trous 14 permettant de sertir les agrafes 6 pour les composants électriques 4 qui ne sont connectés qu'au premier substrat 10. Une application typique du circuit FFC 2 tel que montré sur la figure 1 réside dans la réalisation du circuit électrique d'un tableau de bord d'automobile. En référence à présent aux figures 2 et 6, il est montré un système distributeur 7 de composants comportant des collecteurs 18 de composants, des tubes 20 de distribution et une plaque d'interface 22 positionnée contre une palette 24 portant un circuit FFC 2. Le collecteur 18 de composants comporte un plateau 26 collecteur de composants, en forme de V, ayant une partie de fond inférieure 28 qui est inclinée par rapport à l'horizontale, son extrémité inférieure s'étendant jusque dans un bloc collecteur 30. Le bloc 30 présente une cavité 32 de guidage de composants s'étendant à travers lui, depuis l'extrémité inférieure 29 du plateau collecteur 28 jusqu'à une extrémité supérieure 34 du tube 20 de distribution. Une cavité 36 d'alimentation en air comprimé s'étend depuis une entrée 38 d'air comprimé jusqu'à la cavité 32 de guidage de composant. Les tubes 20 de distribution sont des tuyaux cylindriques et flexibles, par exemple en matière plastique ou en matière élastomérique. Une extrémité inférieure 40 des tubes 20 pénètre dans la plaque d'interface 22 et est reliée à cette plaque d'interface 22 qui présente plusieurs évidements 42 de guidage de composants s'étendant dans une face inférieure plane 44 de cette plaque d'interface 22, laquelle face inférieure s'étend contre une face supérieure plane 46 d'un porte-composants 48 de la palette 24. L'évidement 42 de la plaque d'interface 22 présente une surface supérieure inclinée 50, qui est inclinée vers le porte-composants 48 dans une direction s'éloignant du tube de distribution afin que des composants 4 amenés dans les évidements 42 soient dirigés vers le porte-composants 48 par les surfaces supérieures inclinées 50. En référence encore à la figure 2, des composants électriques 4 sont représentés au-dessus du plateau collecteur 26, les composants 4 étant fournis à partir d'un système 51 d'alimentation sur une bande continue 52 et en étant séparés automatiquement par un mécanisme (non représenté) de manière que les composants 4 soient séparés de la bande 52 et tombent dans le plateau 26. En référence à présent à la figure 3, il est montré une palette 24 comprenant le porte-composants 48, une plaque 54 de support et un circuit flexible et plat 2 entre eux. La palette 24 peut être positionnée sur une table 56 à coordonnées cartésiennes X-Y placée au-dessous du système distributeur 16 de composants et mobile de façon automatisée dans des directions X et Y perpendiculaires du plan de la table de support. Une plaque 58 de recouvrement, qui est un élément optionnel pouvant être placé sur le porte-composants 48 une fois que les composants 4 ont été amenés sur celui-ci pour maintenir de façon sûre les composants sur celui-ci pendant le transport et le sertissage, est positionnée audessus du porte-composants 48. La plaque 54 de support comprend une plaque de base plane 60 présentant une grande découpure centrale 62 qui permet un accès pour le sertissage des composants 4 sur le circuit FFC 2. La plaque 54 de support comporte aussi deux broches 64 de positionnement situées à des extrémités d'angles diagonalement opposés de la plaque de support, les broches 64 de positionnement coopérant en pénétrant dans des trous correspondants 66, 68 et 70 de positionnement du circuit FFC 2, du porte-composants 48 et du capot 58, respectivement. La plaque 54 de support présente en outre des trous 72 de positionnement pouvant coopérer avec des broches 74 de positionnement de la table X-Y 46 pour positionner et maintenir correctement la palette 24 par rapport à la table X-Y 56. En référence aux figures 3, 4 et 5, le portecomposants 48 est représenté, comportant des fentes 76 de réception de composants qui s'étendent à travers le portecomposants 48 entre la surface supérieure 46 de réception de la plaque d'interface et une surface inférieure 78 de réception de la face de substrat, de manière que les fentes 76 de réception de composants soient positionnées avec précision dans leurs diverses positions correspondant à l'emplacement des composants correspondants 4 sur le circuit FFC 2. Les fentes 76 de réception de composants comprennent des trous traversants élargis 80 à leurs extrémités, qui entourent les fils extrêmes des composants pour permettre le sertissage des agrafes 6. En d'autres termes, les trous traversants élargis 80 permettent à une agrafe 6 d'être positionnée sur le fil extrême 8 d'un composant les traversant et d'être maintenue contre lui pendant l'opération de sertissage. La plaque 58 de recouvrement est également traversée de trous 82 alignés avec les trous traversants élargis 80 de manière que, si un élément de recouvrement est positionné sur le porte-composants, les trous 82 permettent également le passage des agrafes 6 pour le sertissage. En référence à présent à la figure 6, un exemple d'une partie d'une chaîne d'assemblage 81 de circuit FFC comprenant un poste 83 d'alimentation en composants et un poste 94 de sertissage, le poste 83 d'alimentation en composants comprenant deux systèmes distributeurs 16, 16" de composants représentés par le dessus, est illustré. Un second système distributeur 16", similaire au système distributeur 16 de composants déjà décrits ci-dessus, est désigné par les mêmes références numériques, mais suivies d'un signe seconde pour la différenciation. Chaque système distributeur 16, 16" de composants comprend plusieurs collecteurs 18, 18" de composants qui sont alimentés en composants 4 à partir du système 51 d'alimentation. Des tubes 20, 20" d'alimentation sont représentés, prolongeant les collecteurs 18, 18" de composants et menant jusqu'aux plaques d'interface 22, 22", respectivement. Les tubes 20 et 20" d'alimentation mènent aux plaques d'interface 22 et 22" à partir de directions opposées. La table X-Y 56 est montée sur des rails 86 disposés dans la direction X pour guider la table 56 dans la direction X et les rails X 86 sont montés de façon coulissante sur des rails Y 88 pour déplacer la table 56 dans la direction Y. Les mouvements X-Y peuvent être effectués par des moteurs électriques commandés par calculateurs, par exemple, pour un positionnement automatique de la table 56. Dans la forme de réalisation de la figure 6, la table X-Y 56 est conçue pour positionner et maintenir simultanément quatre palettes juxtaposées 24. Les palettes 24 peuvent soit être des éléments séparés montés sur une plate-forme unique (non représentée) disposée sur la table X-Y, ou bien les palettes 54 peuvent avoir une plaque commune 54 de support comme indiqué en traits mixtes sur la figure 3. Le fait de travailler sur plusieurs circuits PFC 2 à peu près simultanément dans chacun des postes 83 et 94 réduit le temps moyen mis par chaque circuit FFC pour passer d'un poste au poste suivant, ce qui augmente donc le rendement du cycle de production de la chaîne d'assemblage 81. Le temps de transfert est passé lorsqu'une palette est passée par toutes les étapes d'assemblage dans un poste particulier, par exemple lorsque le distributeur des composants 4 au poste 83 du système distributeur de composants est achevée pour la totalité des circuits PPC positionnés sur une plate-forme, la plate-forme de palettes étant ensuite enlevée et une nouvelle plate-forme étant positionnée à sa place pour l'étape suivante. Durant ce temps de transfert, aucun assemblage de composants sur les circuits FFC n'est effectué et ce temps est en fait perdu et doit donc être réduit à un minimum, en moyenne, pour chaque circuit FPC à assembler. Comme mentionné précédemment, ceci est réalisé par la mise en place de plusieurs circuits PPC sur la plate-forme unique sur laquelle on travaille. Cependant, un nombre optimal doit être trouvé car les différents postes ont différents temps d'exécution complète des opérations et c'est le temps complet du cycle qui doit être réduit à un minimum. En référence encore à la figure 6, la table X-Y 56 est montée sur une table pivotante 90 qui pivote autour d'un axe 92 pour incliner la table X-Y 56 et les palettes 24 comme montré sur la figure 2 de façon que la table pivotante 90 puisse être inclinée dans un premier sens tel que les tubes 20 d'alimentation soient dirigés vers le bas à leurs extrémités inférieures 40, et qu'elle puisse être inclinée dans une seconde direction afin que les extrémités inférieures 40 des tubes d'alimentation 20" soient tournées vers le bas. Le poste 94 de sertissage, pour le sertissage des agrafes 6 sur les composants électriques 4 et le circuit FPC 2, n'est représenté que schématiquement sur la figure 6. Entre le poste 94 de sertis sage et le poste 83 du système distributeur de composants se trouve une zone tampon 95 pour transférer et maintenir une plate-forme de palettes 24 afin que son transfert d'un poste au suivant puisse être effectué en "temps occulté". En référence à présent aux figures 2-6, on expliquera en détail le processus d'assemblage des composants électriques 4 sur le circuit FFC 2. En référence d'abord à la figure 3, une palette 24 est assemblée par le montage du circuit FPC 2 et du portecomposants 48 sur la plaque 54 de support, la coopération des broches 64 de positionnement et des trous 66, 68 de positionnement assurant que la plaque de support, le circuit FFC et le porte-composants sont maintenus assemblés et positionnés avec précision les uns par rapport aux autres. Comme montré sur la figure 3, et comme indiqué en traits mixtes, la plaque 54 de support pourrait être prolongée en plusieurs plaques juxtaposées 54 de support pour un positionnement sur la table X-Y 56 de manière que, comme montré sur la figure 6, plusieurs circuits FFC 2 montés sur la table X-Y 56 soient tous alimentés en composants au poste 83 du système distributeur de composants avant d'être menés au poste 94 de sertissage. Une fois que les diverses palettes 54 se trouvent sur la table X-Y 56 dans le poste 83 du système distributeur de composants, les circuits FFC 2 reçoivent des composants en étapes successives, par le premier groupe de tubes 22 de distribution, puis par le second groupe de tubes 22" de distribution, de façon que le premier groupe de tubes distributeurs 22, par exemple, amène certains des composants sur une première face d'un circuit FFC et que le second groupe de tubes distributeurs 22" amène des composants sur l'autre face du circuit FFC. Dans le cas d'un grand nombre de composants devant être amenés sur le circuit PFC, la présence de plus d'une plaque d'interface 22, 22" assure qu'il est possible de produire des plaques d'interface d'une manière simple plutôt que d'avoir une seule plaque d'interface pour la distribution de tous les composants. Cette plaque unique d'interface peut être incapable d'assurer l'alimentation de tous les composants du fait du volume intrinsèque des tubes distributeurs et des exigences d'espaces des évidements 42. La table pivotante 92 pivote par rapport à la plaque d'interface 22 ou 22" de façon que les extrémités inférieures 40 des tubes distributeurs soient inclinées vers le bas comme montré sur la figure 2 pour assurer que les composants 4 tombent dans les fentes 76 de maintien de composants sous l'effet de leur propre poids. Ce dernier point accroit la fiabilité du positionnement du composant dans les fentes 76 par rapport à l'opération consistant à faire appel uniquement à la propulsion par air comprimé. En référence à présent à la figure 2, l'amenée des composants 4 dans leurs fentes respectives 76 du portecomposants sera décrite. Initialement, un composant est libéré de la bande continue de composants 52 par un moyen de sectionnement (non représenté), le composant tombant alors dans le plateau 26. La forme en V du plateau assure que le composant glisse vers la partie inférieure inclinée 28 et dans la cavité 32 de guidage de composant qui est alignée avec elle. La cavité 32 de guidage guide le composant dans le tube distributeur 20, de manière que, lorsque le composant a glissé au-delà du tube distributeur 36 à air comprimé, de l'air comprimé soit appliqué pour propulser le composant 4 le long du tube distributeur jusque dans l'évidement 42 de la plaque d'interface 22. La surface supérieure inclinée 50 de l'évidement 32 rappelle l'extrémité avant du composant vers le bas en direction de la fente 76 du porte-composants tandis que la gravité et l'inertie assurent la chute complète du composant dans la fente 76. Cette action est la même pour n'importe lequel des divers tubes distributeurs 20 ou 20", de sorte que différents composants peuvent nécessiter des tubes distributeurs de différents diamètres. Les divers composants amenés sur le circuit FFC à partir d'une plaque d'interface peuvent évidemment être amenés simultanément, la table X-Y se déplaçant alors de façon que l'autre plaque d'interface soit placée contre le porte-composants, la table pivotante étant basculée dans l'autre sens pour les raisons déjà citées et le second jeu de composants étant alors amené simultanément sur le circuit FFC. Les tubes distributeurs flexibles 20, 20" permettent le mouvement limité de rotation des plaques d'interface 22, 22". Le processus peut ensuite recommencer pour le circuit FFC adjacent et ainsi de suite. Une fois que l'ensemble complet de circuits FFC juxtaposé 2 a reçu par assemblage ses composants, les éléments de recouvrement 58 peuvent alors être positionnés sur les porte-composants 48 si cela est souhaité. Puis la palette 24 est transportée vers le poste 94 de sertissage où les extrémités 6 des composants sont agrafées et ainsi connectées électriquement et mécaniquement au circuit FFC. Une nouvelle palette 24 est amenée au système distributeur de composants tandis que la palette achevée est transférée vers le poste 94 de sertissage. Par conséquent et de façon avantageuse, le système distributeur de composants selon l'invention procure un processus automatisé et souple pour distribuer des composants sur un circuit PFC d'une manière fiable et rapide. Une combinaison d'une plaque d'interface et d'un portecomposants, pouvant positionner simultanément plusieurs composants différents dans des fentes du porte-composants qui positionnent avec précision le composant jusqu'à ce que leur agrafage sur le circuit PFC ait été achevé, est donc particulièrement simple et fiable. Si un grand nombre de composants doit être positionné sur un circuit PFC, plusieurs plaques d'interface, alimentées à partir de différents jeux de plusieurs tubes distributeurs, peuvent être prévues afin que les plaques d'interface n'atteignent pas une complexité excessive. Les tubes distributeurs flexibles 20 permettent aux plaques d'interface d'être inclinés afin qu'elles puissent être alimentées au moyen de tubes distributeurs à partir de directions opposées. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système distributeur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système distributeur (16) de composants destiné à distribuer divers composants électriques (4) à partir de divers points collecteurs respectifs à un substrat (2) portant des circuits électriques devant être connectés aux composants (4), le système distributeur (16) étant caractérisé en ce qu'il peut être entièrement automatisé et en ce qu'il comporte des collecteurs (18) de composants proches des points de collecte, une plaque d'interface (22) pouvant être positionnée contre une palette (24) maintenant le substrat (2) et des tubes distributeurs (20) s'étendant entre la plaque d'interface (22) et les collecteurs (18) de composants. 2. Système distributeur de composants selon la revedication 1, caractérisé en ce que la palette (24) comporte un porte-composants (48) à travers lequel s'étendent plusieurs fentes (76) de réception de composants destinées à maintenir et positionner plusieurs des composants électriques (4) dans leurs emplacements respectifs sensiblement sur le substrat (2) avant une connexion avec celui-ci. 3. Système distributeur de composants selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque d'interface (22) peut être positionnée contre le porte-composants (48) et présente des évidements (42) s'étendant depuis les tubes distributeurs (20) jusqu'au porte-composants (48) pour guider les composants (4) depuis les tubes distributeurs (20) jusqu'à leurs fentes respectives (76) de réception de composants du porte-composants (48). 4. Système distributeur de composants selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les évidements (42) de la plaque d'interface présentent des surfaces supérieures inclinées (50), qui sont inclinées par rapport au substrat (2), afin de solliciter les composants (4) vers l'intérieur de leurs fentes (76) de réception de composants. 5. Système distributeur de composants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fentes (76) de réception de composants du portecomposants (48) comprennent des trous traversants élargis (80) à proximité de leurs extrémités pour permettre le passage à travers eux d'outils de connexion destinés à connecter les composants (4) au substrat (2), par exemple par sertissage ou agrafage dans un poste (94) de connexion. 6. Système distributeur de composants selon l'une quelconque des revendications 2-5, caractérisé en ce que la palette (24) comprend une plaque (54) de support sur laquelle le substrat (2) et le porte-composants (48) sont placés et contre laquelle ils sont maintenus, la palette (24) pouvant être positionnée contre la plaque d'interface (22) pour distribuer les composants (4) dans le porte-composants (48) la palette pouvant ensuite être éloignée de la plaque d'interface jusqu'à un poste (94) de connexion pour connecter les composants au substrat. 7. Système distributeur de composants selon la revendication 6, caractérisé en ce que le substrat (2) est serré entre le porte-composants (48) et la plaque (54) de support. 8. Système distributeur de composants selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les collecteurs de composants comprennent des blocs distributeurs (30) traversés par des cavités de guidage (32) pour guider les composants jusque dans les tubes distributeurs (20), les blocs distributeurs (30) comprenant un moyen de propulsion pour pousser les composants (4) jusque dans les tubes distributeurs (20) et le long de ces derniers. 9. Système distributeur de composants selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de propulsion comprennent une cavité (36) d'alimentation en air comprimé pénétrant dans la cavité (32) de guidage pour amener de l'air comprimé. 10. Système distributeur de composants selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les collecteurs de composants comprennent des plateaux inclinés (26) sous forme de V pour collecter et distribuer les composants, qui tombent sur eux, dans les cavités (32) de guidage. 11. Système distributeur de composants selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes distributeurs (20) sont flexibles. 12. Système distributeur de composants selon l'une quelconque des revendications 2-11, caractérisé en ce que les palettes (24) et les plaques d'interface (22) sont inclinées par rapport au plan horizontal, lorsqu'elles sont assemblées, pour faciliter la chute des composants (4) dans leurs fentes respectives (76) de réception de composants du porte-composants (48). 13. Poste (83) à système distributeur de composants comportant un ou plusieurs systèmes distributeurs (16) de composants selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, le poste (83) étant caractérisé en ce qu'il comporte une table X-Y (56) mobile dans des directions X et Y perpendiculaires d'un plan principal de cette table, de manière qu'une ou plusieurs des palettes puissent être positionnées fixement sur la table X-Y (56) pour que les composants correspondants (4) puissent lui être amenés. 14. Poste (83) à système distributeur de composants selon la revendication 13, caractérisé en ce que la table X-Y peut tourner autour d'un axe (92) pour incliner la palette (24) ou plusieurs palettes (24) et la plaque d'interface (22) placée contre elles, afin d'assurer une assistance par gravité des composants à tomber depuis les tubes distributeurs dans la palette (24).