EP0893353B1 - Machine de pose par succion de composants et d'étiquettes sur cartes électroniques - Google Patents

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EP0893353B1
EP0893353B1 EP19980401596 EP98401596A EP0893353B1 EP 0893353 B1 EP0893353 B1 EP 0893353B1 EP 19980401596 EP19980401596 EP 19980401596 EP 98401596 A EP98401596 A EP 98401596A EP 0893353 B1 EP0893353 B1 EP 0893353B1
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EP
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labels
components
applying
machine
suction
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EP19980401596
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EP0893353A1 (fr
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Cyril Cassou
Jean-Claude Mayol
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Sagem SA
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Sagem SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65CLABELLING OR TAGGING MACHINES, APPARATUS, OR PROCESSES
    • B65C9/00Details of labelling machines or apparatus
    • B65C9/40Controls; Safety devices
    • B65C9/42Label feed control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65CLABELLING OR TAGGING MACHINES, APPARATUS, OR PROCESSES
    • B65C9/00Details of labelling machines or apparatus
    • B65C9/08Label feeding
    • B65C9/18Label feeding from strips, e.g. from rolls
    • B65C9/1865Label feeding from strips, e.g. from rolls the labels adhering on a backing strip
    • B65C9/1876Label feeding from strips, e.g. from rolls the labels adhering on a backing strip and being transferred by suction means
    • B65C9/1884Label feeding from strips, e.g. from rolls the labels adhering on a backing strip and being transferred by suction means the suction means being a movable vacuum arm or pad

Definitions

  • CMS components mounted in surface
  • housings in which a plurality of electronic elements are integrated and which are qualified for this reason for integrated circuits when it is not about processors.
  • CMS components Due to this form of housing, these CMS components have a flat top surface that is used to lay them sucking on the cards.
  • the first station is an entry station, where the nozzles suction draw the component housings by their upper face.
  • the second position is a positioning position, today by television cameras which positions the components, in fact the nozzles in the card space before placing them on it.
  • the third station is the installation station where the nozzles release the components which come to rest in the correct position on the boards pre-glued and attached, ready for electrical connection later by welding.
  • the fourth station is a reset station where the nozzles are returned to their neutral gripping position.
  • the laying turret advances (turns) step by step and at the entered, when a suction nozzle arrives there, by a command appropriate and adapted kinematics, after possible presentation of a new magazine by moving the magazine table, there are advance and placement under the nozzle of a new component, descent nozzle and gripping of the component by the nozzle, almost all instantly.
  • a component loader which includes a transmitting coil and a receiving coil of a cell tape of component acceptance and side track with drive holes by a ratchet wheel, itself driven by the kinematics mentioned above, the strip unwinding, component by component, from a reel to the other under the action of the laying turret.
  • the invention proposes to integrate the battery of component loaders at least one label loader.
  • the SMD components are placed loose in the cells of their storage and transport tape and it is therefore easy to remove them.
  • Vacuum labels stuck on a support strip could only be a deterrent.
  • CMS components have well-defined dimensions and constants, while the labels, which, moreover, can be much larger surface area than CMS components, have imprecise dimensions which could not, according to critics of the invention, that raise difficulties difficult to overcome.
  • edge detection means are provided. labels, in order to allow their precise entry by the nozzles, to account for the imprecision of their length.
  • means are advantageously provided for stop the labels before they are entered by the nozzles, preferably controlled by the detection means, and preferably after a pre-peeling of the labels, to facilitate final peeling by suction of labels from their conveyor belt.
  • the means for stopping the labels comprise a motor electric label advance, other advance means components being mechanical means.
  • control means are arranged to apply the same successive labels, respectively on the cards, before and after laying on the cards a plurality of others components. Thanks to this, by placing, on each card, a label all n classic CMS components, n can be quite large, practically does not slow down the whole installation process.
  • the laying machine of the invention includes a label loader comprising a transmitting coil and a take-up reel of a label conveyor tape stuck on the tape, the tape drive and label feed motor, and means for pre-peeling the labels.
  • the means for pre-detaching the labels include a bend or tape bend conveyor, preferably extended, beyond a the band is turned back, by a label support cradle.
  • the means for detecting the front edge of the labels are provided adjacent to the label pre-peeling means.
  • the laying machine of the invention comprises an upstream transporter 1 of printed cards 60, a downstream transporter 2 of printed cards, between the two, a movable table 3 for laying components, a turret for laying 4, under which the table pose 3 can move the printed cards, and, here, a mobile table 5 door-chargers.
  • the magazine table 5 is intended to receive a battery of component loaders 6 which, by sliding the table 5 on the machine frame 7, can be presented to the laying turret 4.
  • the laying turret 4 carries a plurality of suction nozzles (suction) 8.
  • the turret 4 is rotatably mounted to present the nozzles 8 in front of a series of workstations.
  • the descent and ascent of nozzles 8, by connecting rods and supports 10, are carried out by sets of cams 9.
  • the entire machine is controlled by a computer 17.
  • the conventional CMS components of the chargers 6 are arranged on conveyor belts with a perforated side track, the advance of which is ensured by kinematics ending with a feed dog entering a perforation of the perforated strip track.
  • Labels 20, which the dispensing machine can also apply by suction on the cards, are stored glued on tapes conveyors 21 of loaders 6 described below.
  • the conveyor belt 21 is unwound from a reel 22 to a reel 23, under the action of a motor here electric 24 driving in rotation of the take-up reel 23.
  • the conveyor belt 21, between the two reels wraps around a detour head 25, with a spout 26 of strip cuff and a cusp edge 27 inclined at least minus 90 ° on the outward edge 28 of the spout, to peel off the labels on a most of their length, i.e. pre-peel them so that the suction force of the nozzles 8 need not be too great.
  • the head of detour 25 is extended, beyond a channel 29 for passing the strip 21, by a label lift cradle 30 having a groove 33 between two edges 31, 32, on which the pre-peeled label of the conveyor belt 21.
  • a cell 34 for detecting the front edge 35 of the labels 20 is arranged on a base 36 of the charger to provide a field of vision grazing the front edge 37, facing the turret 4, lift cradle 30.
  • cell 34 When cell 34 detects a label edge 35, it stops the motor 24 for immobilizing the take-up reel 23, the strip 21 and label 20 detected. Then, a nozzle 8 can be lowered to vacuum precisely and easily the label only stuck on a small area of the strip 21 and on the edges 31, 32 of the cradle 30.
  • the label suction nozzles 8 are adapted to these labels and closely match their shape, with a suction pipette 81 and a suction plate 82 provided with several suction ports 83.
  • the laying machine actually comprises two installation tables 3, 3 'to be able to install components simultaneously on several (in this case two) electronic cards here identical 60. Under these conditions, no two labels are applied successive respectively on the two cards only after having posed a plurality of conventional CMS components on the first of the two cards, the application of labels therefore does not slow down the installation process considered globally.
  • the applicant proposes to use, for the labels to be applied by suction, matt coated paper, 89 ⁇ m thick and weighing 80 g / m 2 , stored, using a synthetic adhesive emulsion 25 ⁇ m thick, on a strip of treated kraft paper 71 ⁇ m thick.

Landscapes

  • Labeling Devices (AREA)

Description

Dans de nombreux secteurs d'activités - la construction automobile, les communications, l'informatique, pour ne prendre que les plus évidents - on utilise des cartes électroniques de circuits imprimés. Il s'agit de substrats sur les faces desquels sont imprimées des pistes conductrices et sont montés et rapportés des composants, essentiellement des composants électriques et électroniques reliés électriquement, par soudure et brasure, aux pistes imprimées.
Si certains composants ne peuvent pas être placés sur leur carte, avant soudure, autrement qu'à la main, beaucoup peuvent l'être de façon mécanisée et automatique.
Il s'agit de composants dits CMS (composants montés en surface) se présentant généralement sous forme de boítiers dans lesquels sont intégrés une pluralité d'éléments électroniques et qu'on qualifie pour cette raison de circuits intégrés quand il ne s'agit pas de processeurs.
Du fait de cette forme de boítier, ces composants CMS présentent une surface supérieure plane qu'on utilise pour les poser par succion sur les cartes.
Il existe depuis plusieurs dizaines d'années des machines de pose par succion de composants sur cartes électroniques, voir par exemple le document US-A-5 628 107. A titre d'exemple, il en est qui reçoivent, sur un transporteur, des cartes imprimées et, sur une table porte-chargeurs, une batterie de chargeurs de composants et qui comportent une tourelle de pose portant une pluralité de buses d'aspiration et essentiellement quatre postes de travail, le tout étant piloté par ordinateur.
Le premier poste est un poste de saisie, où les buses d'aspiration aspirent les boítiers de composant par leur face supérieure.
Le deuxième poste est un poste de positionnement, aujourd'hui par caméras de télévision qui positionne les composants, en fait les buses d'aspiration, dans l'espace des cartes avant de les poser dessus.
Le troisième poste est le poste de pose où les buses larguent les composants qui viennent se poser dans la position correcte sur les cartes préalablement encollées et s'y fixer, prêts pour connexion électrique ultérieure par soudure.
Le quatrième poste est un poste de remise à zéro où les buses d'aspiration sont remises dans leur position neutre de saisie.
La tourelle de pose avance (tourne) pas à pas et au poste de saisie, quand une buse d'aspiration y arrive, par une commande appropriée et une cinématique adaptée, après éventuellement présentation d'un nouveau chargeur par déplacement de la table porte-chargeurs, il y a avance et mise en place sous la buse d'un nouveau composant, descente de la buse et saisie du composant par la buse, le tout quasiment instantanément.
Les machines de pose par succion atteignent aujourd'hui des cadences très élevées de plusieurs dizaines de milliers de composants posés à l'heure.
Pour finir la présentation des machines de pose par succion de composants, on présentera ici un chargeur de composants qui comporte une bobine émettrice et une bobine réceptrice d'une bande à alvéoles de réception des composants et à piste latérale à perforations d'entraínement par une roue à rochet, elle-même entraínée par la cinématique évoquée ci-dessus, la bande se déroulant, composant par composant, d'une bobine à l'autre sous l'action de la tourelle de pose.
Les constructeurs d'équipements à cartes électroniques sont souvent conduits à coller sur ces cartes des étiquettes de papier encollé, qu'il s'agisse d'étiquettes d'identification, de suivi ou d'étiquettes de contrôle qualité. Ces étiquettes présentent quelques caractéristiques notables :
  • leur longueur n'est pas parfaitement prédéterminée, et peut varier d'une étiquette à l'autre, à cause de l'imprécision de coupe, voire même des variations de conditions climatiques ;
  • elles sont stockées collées sur une bande support ;
  • tout comme les boítiers de composant, elles présentent une surface supérieure d'aspiration.
Jusqu'à maintenant, ces étiquettes étaient collées à la main ou par des machines déportées, chères et peu souples.
On connaít des robots de pose d'étiquettes, comme ceux de la société américaine Computype Inc., St Paul, Minnesota, mais qu'il est impossible d'associer, dans une chaíne de production de masse de cartes électroniques, à une machine de pose par succion de composants CMS.
La demanderesse a donc cherché à résoudre le problème de l'automatisation de la pose d'étiquettes sur les cartes électroniques et c'est ainsi qu'elle propose son invention qui est une machine de pose par succion de composants sur cartes imprimées, comprenant :
  • un transporteur de réception de cartes imprimées ;
  • une table porte-chargeurs, de réception d'une batterie de chargeurs de composants ;
  • une tourelle porte-buses, avec des moyens de présentation, d'avance, de saisie, de positionnement et de pose des composants sur les cartes, et
  • des moyens de pilotage,
   caractérisée par le fait que la tourelle et ses moyens de présentation, d'avance, de saisie, de positionnement et de pose de composants et les moyens de pilotage sont agencés pour la pose d'étiquettes en tant que composants.
Finalement, l'invention propose d'intégrer à la batterie de chargeurs de composants au moins un chargeur d'étiquettes.
Le mérite de la demanderesse n'est pas mince.
Elle a d'abord osé bousculer de vieilles habitudes d'apposer à la main des étiquettes sur des cartes sorties de machines automatiques de pose de composants.
Elle ne s'est pas non plus laissée intimider par l'absence d'intérêt des constructeurs de robots de pose d'étiquettes pour l'étiquetage des cartes électroniques produites en masse et a osé réfléchir à l'intégration de l'invention.
Elle a surtout eu l'audace de combattre les préjugés et les a priori de tous ceux qui considéraient impossible l'entreprise et illusoire l'assimilation des étiquettes aux composants à poser sur des cartes électroniques, pour des raisons finalement non fondées.
Certes, les étiquettes et les composants CMS ont une caractéristique commune, la surface supérieure d'aspiration pour leur saisie. Mais tout le reste les sépare.
Les composants CMS sont posés libres dans les alvéoles de leur bande de stockage et de transport et il est donc facile de les en dégager.
Aspirer des étiquettes collées sur une bande support, au contraire, ne pouvait qu'être dissuasif.
Les composants CMS ont des dimensions bien déterminées et constantes, alors que les étiquettes, qui, de surcroít, peuvent être de surface beaucoup plus grande que les composants CMS, ont des dimensions imprécises qui ne pouvaient, selon les détracteurs de l'invention, que soulever des difficultés difficiles à surmonter.
Les difficultés liées à l'aspiration des étiquettes collées et à l'imprécision de leurs dimensions paraissaient alors et, a priori, difficilement compatibles avec les cadences des machines de pose de composants CMS.
Bref, tout cela illustre l'activité inventive dont a fait preuve la demanderesse pour proposer son invention.
De préférence, il est prévu des moyens de détection du bord antérieur des étiquettes, afin de permettre leur saisie précise par les buses, pour tenir compte de l'imprécision de leur longueur.
Dans ce cas, il est avantageusement prévu des moyens pour arrêter les étiquettes avant leur saisie par les buses, de préférence commandés par les moyens de détection, et de préférence après un prédécollement des étiquettes, pour faciliter le décollement final par succion des étiquettes de leur bande transporteuse.
Dans la forme de réalisation préférée de la machine de l'invention, les moyens pour arrêter les étiquettes comprennent un moteur électrique d'avance d'étiquettes, les moyens d'avance des autres composants étant des moyens mécaniques.
Le caractère électrique de l'avance des étiquettes, proposé à cause du problème de leur longueur, procure paradoxalement un résultat avantageux : les chargeurs d'étiquettes, à bande transporteuse entraínée par moteur électrique, s'insèrent sans la moindre difficulté dans les machines de pose par succion de composants CMS, à avance mécanique des bandes transporteuses.
Avantageusement, des composants pouvant être posés simultanément sur plusieurs cartes imprimées, les moyens de pilotage sont agencés pour poser des mêmes étiquettes successives, respectivement sur les cartes, avant et après la pose sur les cartes d'une pluralité d'autres composants. Grâce à cela, en posant, sur chaque carte, une étiquette tous les n composants classiques CMS, n pouvant être assez grand, on ne ralentit pratiquement pas l'ensemble du processus de pose.
Avantageusement encore, la machine de pose de l'invention comprend un chargeur d'étiquettes comprenant une bobine émettrice et une bobine réceptrice d'une bande transporteuse d'étiquettes collées sur la bande, le moteur d'entraínement de la bande et d'avance des étiquettes, et des moyens de prédécollement des étiquettes.
Avantageusement toujours, les moyens de pré-décollement des étiquettes comprennent un bec de détour ou de rebroussement de la bande transporteuse, de préférence prolongé, au-delà d'un canal de rebroussement de la bande, par un berceau de sustentation d'étiquette.
Dans la forme de réalisation préférée de la machine de l'invention, les moyens de détection du bord antérieur des étiquettes sont prévus adjacents aux moyens de pré-décollement des étiquettes.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation de la machine de pose et d'une forme de réalisation du chargeur d'étiquettes de l'invention, en référence au dessin en annexe, sur lequel :
  • la figure 1 est une vue du chargeur d'étiquettes ;
  • la figure 2 est une vue de dessus de la zone de prédécollement d'étiquettes du chargeur de la figure 1 ;
  • la figure 3 est une vue de dessus de la zone de prédécollement d'étiquettes, sans bande transporteuse ni étiquettes ;
  • la figure 4 est une vue de la machine de l'invention ;
  • la figure 5 est une vue de la tourelle de pose et du chemin de travail de la machine de la figure 4 et
  • la figure 6 est une vue d'une buse d'aspiration d'étiquette.
En référence à la figure 4, la machine de pose de l'invention comporte un transporteur amont 1 de cartes imprimées 60, un transporteur aval 2 de cartes imprimées, entre les deux, une table mobile 3 de pose de composants, une tourelle de pose 4, sous laquelle la table de pose 3 peut déplacer les cartes imprimées, et, ici, une table mobile 5 porte-chargeurs.
La table porte-chargeurs 5 est destinée à recevoir une batterie de chargeurs de composants 6 qui, par coulissement de la table 5 sur le châssis 7 de la machine, peuvent être présentés à la tourelle de pose 4.
La tourelle de pose 4 porte une pluralité de buses d'aspiration (succion) 8.
La tourelle 4 est montée rotative pour présenter les buses 8 devant une série de postes de travail. La descente et la remontée des buses 8, par bielettes et supports 10, s'effectuent par des jeux de cames 9.
La tourelle 4 évolue donc le long d'un chemin de travail comprenant :
  • un poste 11 de présentation de chargeur 6, d'avance de bande transporteuse de chargeur 6, de descente de buse 8, d'aspiration et de saisie de composant ;
  • un poste 12 de positionnement, par caméra de télévision 13, des buses 8 dans l'espace de cartes de la table 3, suivi d'un poste 14 de positionnement fin ;
  • un poste 15 de descente de buse 8 et de pose de composant sur une carte, suivi d'un poste de remontée de buse et de divers postes de contrôle qualité et de sélection de buse ;
  • un poste 16 de remise à zéro, de retour des buses 8 en position neutre de saisie.
L'ensemble de la machine est piloté par un ordinateur 17.
Les composants CMS classiques des chargeurs 6 sont disposés sur des bandes transporteuses à piste latérale perforée, dont l'avance est assurée par une cinématique se terminant par une griffe d'avance s'introduisant dans une perforation de la piste perforée des bandes.
Les étiquettes 20, que la machine de pose peut également poser par succion sur les cartes, sont stockées collées sur des bandes transporteuses 21 de chargeurs 6 ci-après décrits.
Dans chacun de ces chargeurs, la bande transporteuse 21 est déroulée d'une bobine émettrice 22 à une bobine réceptrice 23, sous l'action d'un moteur ici électrique 24 d'entraínement en rotation de la bobine réceptrice 23. La bande transporteuse 21, entre les deux bobines, s'enroule autour d'une tête de détour 25, avec un bec 26 de rebroussement de bande et un bord de rebroussement 27 incliné d'au moins 90° sur le bord aller 28 du bec, pour décoller les étiquettes sur une majeure partie de leur longueur, c'est-à-dire les pré-décoller pour que la force d'aspiration des buses 8 n'ait pas à être trop importante. La tête de détour 25 se prolonge, au-delà d'un canal 29 de passage de la bande 21, par un berceau 30 de sustentation d'étiquette comportant une rainure 33 entre deux bords 31, 32, sur lesquels repose l'étiquette prédécollée de la bande transporteuse 21.
Une cellule 34 de détection du bord antérieur 35 des étiquettes 20 est disposée sur un socle 36 du chargeur pour offrir un champ de vision rasant le bord antérieur 37, tourné vers la tourelle de pose 4, du berceau de sustentation 30.
Lorsque la cellule 34 détecte un bord d'étiquette 35, elle arrête le moteur 24 pour immobiliser la bobine réceptrice 23, la bande 21 et l'étiquette 20 détectée. Alors, une buse 8 peut être descendue pour aspirer avec précision et facilement l'étiquette seulement collée sur une faible surface de la bande 21 et sur les bords 31, 32 du berceau 30.
En référence à la figure 6, les buses 8 d'aspiration d'étiquette sont adaptées à ces étiquettes et en épousent sensiblement la forme, avec une pipette d'aspiration 81 et un plateau de succion 82 pourvu de plusieurs orifices d'aspiration 83.
En référence à la figure 4, la machine de pose comporte en fait deux tables de pose 3, 3' pour pouvoir poser des composants simultanément sur plusieurs (en l'espèce deux) cartes électroniques ici identiques 60. Dans ces conditions, on ne pose deux étiquettes successives respectivement sur les deux cartes qu'après avoir posé une pluralité de composants CMS classiques sur la première des deux cartes, la pose d'étiquettes ne ralentissant donc pas le processus de pose considéré globalement.
A titre indicatif, la demanderesse propose d'utiliser, pour les étiquettes à poser par succion, du papier couché mat, de 89 µm d'épaisseur et d'un poids de 80 g/m2, stocké, à l'aide d'une émulsion synthétique adhésive de 25 µm d'épaisseur, sur une bande de papier kraft traité de 71 µm d'épaisseur.

Claims (10)

  1. Machine de pose par succion de composants (20) sur cartes imprimées (60), comprenant :
    un transporteur (1, 2) de réception de cartes imprimées ;
    une table (5) porte-chargeurs, de réception d'une batterie de chargeurs (6) de composants ;
    une tourelle (4) porte-buses (8), avec des moyens de présentation, d'avance (11), de saisie (8), de positionnement (12, 13) et de pose des composants (15) sur les cartes (60), et
    des moyens de pilotage (17), caractérisée par le fait que la tourelle (4) et ses moyens (11-16) de présentation, d'avance, de saisie, de positionnement et de pose de composants et les moyens de pilotage (17) sont agencés pour la pose d'étiquettes (20) en tant que composants, la machine comprenant des moyens (34) de détection du bord antérieur (35) des étiquettes (20), afin de permettre leur saisie précise par les buses (8), pour tenir compte de l'imprécision de leur longueur.
  2. Machine de pose selon la revendication 1, dans laquelle il est prévu des moyens (24) pour arrêter les étiquettes (20) avant leur saisie par les buses (8).
  3. Machine de pose selon la revendication 2, dans laquelle les moyens d'arrêt (24) sont commandés par les moyens de détection (34).
  4. Machine de pose selon la revendication 3, dans laquelle les moyens de détection (34) commandent les moyens d'arrêt (24) après pré-décollement des étiquettes (20), pour faciliter leur décollement final, par succion, d'une bande transporteuse (21).
  5. Machine de pose selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle les moyens pour arrêter les étiquettes (20) comprennent un moteur électrique (24) d'avance d'étiquettes, les moyens (11) d'avance des autres composants étant des moyens mécaniques.
  6. Machine de pose selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle, des composants pouvant être posés simultanément sur plusieurs cartes imprimées (60), les moyens de pilotage (17) sont agencés pour poser plusieurs mêmes étiquettes successives (20), respectivement sur les cartes (60), avant et après la pose sur les cartes (60) d'une pluralité d'autres composants.
  7. Machine de pose selon l'une des revendications 5 et 6, comprenant un chargeur d'étiquettes comportant une bobine émettrice (22) et une bobine réceptrice (23) d'une bande (21) transporteuse d'étiquettes (20) collées sur la bande, le moteur (24) d'entraínement de la bande (21) et d'avance des étiquettes (20) et des moyens (26, 29, 30) de pré-décollement des étiquettes (20).
  8. Machine de pose selon la revendication 7, dans lequel les moyens de pré-décollement des étiquettes (20) comprennent un bec (26) de détour.
  9. Machine de pose selon la revendication 8, dans lequel le bec de détour (26) est prolongé, au-delà d'un canal (29) de rebroussement de la bande (21), par un berceau (30) de sustentation d'étiquette (20).
  10. Machine de pose selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les moyens (34) de détection du bord antérieur (35) des étiquettes (20) sont prévus adjacents aux moyens (30) de pré-décollement des étiquettes (20).
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