FR2569138A1 - Automatic device and method for directly vertically reading and copying diagrams, especially for drilling printed circuits - Google Patents

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FR2569138A1
FR2569138A1 FR8308568A FR8308568A FR2569138A1 FR 2569138 A1 FR2569138 A1 FR 2569138A1 FR 8308568 A FR8308568 A FR 8308568A FR 8308568 A FR8308568 A FR 8308568A FR 2569138 A1 FR2569138 A1 FR 2569138A1
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/02—Copying discrete points from the pattern, e.g. for determining the position of holes to be drilled
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/05—Patterning and lithography; Masks; Details of resist
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    • H05K3/0047—Drilling of holes

Abstract

The invention relates to a machining device for a support 19 situated in a machining plane 31 by direct vertical copying of a model 15 situated in a reference plane 13 parallel to the machining plane 31. The device according to the invention mainly comprises: - a reading member 58, perpendicular to and facing the reference plane 13, ensuring a sweep of the model 15 so as to determine the characteristics thereof; - and a machining member 62, 72 perpendicular to and facing the machining plane 31. It is noteworthy in that its machining plane 31 and its reference plane 13 are situated facing one another. Preferably, the face of the reference plane 13 supporting the model 15 and the face of the machining plane 31 supporting the support 19 to be machined are opposite one another and the movable block 34 connecting the reading member 58 and the machining member 62 is situated in the space between the machining plane 31 and the reference plane 13. The interest of the device is essentially that it limits the bulk, facilitates manipulations of the operator and increases the copying precision. It finds a particularly useful application in the field of drilling printed circuits 19 by copying metallisation diagrams 15.

Description

La présente invention concerne les dispositifs d'usinage par recopie. The present invention relates to copying machining devices.

Les systèmes actuels comportent en général deux platines
- l'une matérialisant un plan de référence sur lequel est fixé le modèle
ou gabarit à reproduire,
- l'autre, matérialisant un plan d'usinage sur lequel est placé le support
à usiner conformément au modèle d'usinage.Current systems generally have two stages
- one materializing a reference plane on which the model is fixed
or template to reproduce,
- the other, materializing a machining plane on which the support is placed
to be machined according to the machining model.

Dans les dispositifs connus de ce genre, les deux plans de référence et d'usinage sont disposés parallèlement et côte à côte, généralement au même niveau. In known devices of this kind, the two reference and machining planes are arranged parallel and side by side, generally at the same level.

Bien entendu, un tel dispositif d'usinage comporte en outre
- un organe de lecture, tel un palpeur ou une cellule photosensible, se
déplaçant perpendiculairement au plan de référence, en regard du
modèle à recopier
- et un organe d'usinage, muni d'un outil, disposé sensiblement
perpendiculairement au plan d'usinage, en regard du support à usiner.Of course, such a machining device further comprises
- a reading device, such as a sensor or a photosensitive cell, is
moving perpendicular to the reference plane, facing the
model to copy
- and a machining member, provided with a tool, arranged substantially
perpendicular to the working plane, opposite the support to be machined.

Le principe général de la recopie consiste
- à relier lesdits organes de lecture et d'usinage par un moyen de
couplage mécanique,
- à faire balayer le modèle à reproduire par l'organe de lecture,
- et à déplacer corrélativement 11 outil de l'organe d'usinage face au
support à usiner en le soumettant, par l'intermédiaire de l'organe de
couplage, à des mouvements conformes à ceux de l'organe de lecture.The general principle of copying consists
- to connect said reading and machining members by means of
mechanical coupling,
- to scan the model to be reproduced by the reading body,
- And to correlatively move 11 tool of the machining member facing the
support to be machined by submitting it, via the
coupling, to movements in accordance with those of the reading organ.

De plus, dans les dispositifs existants, 11 organe de couplage est généralement du type "pantographe", c'est-à-dire qu'il relie l'organe de lecture et l'organe d'usinage à l'aide d'un ensemble de bras allongés situés entre les deux plans de référence et d'usinage, parallèlement à ces derniers. Le couplage s'effectue avec ou sans démultiplication. In addition, in existing devices, the coupling member is generally of the "pantograph" type, that is to say that it connects the reading member and the machining member using a set of elongated arms located between the two reference and machining planes, parallel to the latter. The coupling is carried out with or without reduction.

De tels dispositifs sont d'un emploi malaisé et manquent de précision. Such devices are difficult to use and lack precision.

En effet, on conçoit aisément que la disposition côte à côte du plan de lecture et du plan d'usinage occasionne un encombrement au sol et une masse importants pour ces dispositifs. Indeed, it is easily understood that the side-by-side arrangement of the reading plane and the machining plane results in a large footprint and a large mass for these devices.

Au surplus, cette disposition impose un large espacement entre l'organe de lecture et l'organe d'usinage. De ce fait, l'organe de couplage est allongé, difficile à guider. Ceci provoque irrémédiablement des jeux mécaniques de l'équipage (organe de lecture, organe d'usinage). Il en résulte une précision médiocre. In addition, this arrangement requires a large spacing between the reading member and the machining member. Therefore, the coupling member is elongated, difficult to guide. This irreparably causes mechanical play of the crew (reading member, machining member). This results in poor precision.

Enfin, on imagine que l'emploi d'un dispositif selon cette disposition est désagréable pour l'opérateur. On constate en effet que le plan d'usinage est celui au niveau duquel l'opérateur est amené à opérer manuellement, alors que le plan de référence est celui qu'il doit surveiller visuellement pour contrôler l'évolution de la lecture. La position relative côte à côte des deux plans l'oblige à des mouvements répétés et provoque une fatigue accrue, l'opérateur étant fréquemment contraint à se baisser et à se relever. Finally, we imagine that the use of a device according to this provision is unpleasant for the operator. It can be seen that the machining plane is that at which the operator has to operate manually, while the reference plane is that which he must visually monitor in order to control the progress of the reading. The relative position side by side of the two planes forces it to repeat movements and causes increased fatigue, the operator being frequently forced to bend down and get up.

Le dispositif d'usinage par recopie selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. De même que les dispositifs usuels, il comporte
- un plan d'usinage sur lequel est fixé le support à usiner
- et un plan de référence, parallèle ou quasi-parallèle au plan de
référence, sur lequel est placé le modèle à recopier.The copying device according to the invention makes it possible to avoid these drawbacks. Like the usual devices, it includes
- a working plane on which the support to be machined is fixed
- and a reference plane, parallel or almost parallel to the plane of
reference, on which the model to be copied is placed.

En outre, il comporte également
- un organe de lecture du modèle d'usinage, se déplaçant vis-à-vis du
modèle, en regard du plan de référence et, selon un axe primaire
sensiblement perpendiculaire au plan de référence,
- un organe d'usinage, muni d'un outil, se déplaçant vis-à-vis du
support à usiner, en regard du plan d'usinage, selon un axe
secondaire sensiblement perpendiculaire au plan d'usinage.In addition, it also features
- a member for reading the machining model, moving opposite the
model, opposite the reference plane and along a primary axis
substantially perpendicular to the reference plane,
- a machining member, provided with a tool, moving with respect to the
support to be machined, facing the machining plane, along an axis
secondary substantially perpendicular to the working plane.

Mais le dispositif selon l'invention est remarquable par le fait que son plan d'usinage et son plan de référence sont situés face à face. However, the device according to the invention is remarkable in that its machining plane and its reference plane are located face to face.

On conçoit que cette disposition simplifie considérablement la géométrie du dispositif et divise sensiblement par deux son encombrement au sol. It will be appreciated that this arrangement considerably simplifies the geometry of the device and cuts its footprint substantially in half.

Selon une variante préférée par l'invention, la face du plan de référence supportant le modèle d'usinage, et la face du plan de référence comportant le support à usiner sont situées en regard l'une de l'autre. According to a variant preferred by the invention, the face of the reference plane supporting the machining model, and the face of the reference plane comprising the support to be machined are located opposite one another.

L'organe d'usinage peut être réuni à l'organe de lecture par un bloc mobile, à axe sensiblement perpendiculaire aux plans d'usinage et de référence. Il est recommandé par l'invention
- d'une part, que ce bloc ainsi que les organes d'usinage et de lecture
qu'il relie, soient situés dans l'espace entre les deux plans de
référence et d'usinage,
- d'autre part, que ledit bloc mobile possède un faible encombrement
parallèlement auxdits plans.The machining member can be joined to the reading member by a movable block, with an axis substantially perpendicular to the machining and reference planes. It is recommended by the invention
- on the one hand, that this block as well as the machining and reading devices
that it connects, are located in the space between the two planes of
reference and machining,
- on the other hand, that said mobile unit has a small footprint
parallel to said plans.

Il apparait que la distance entre les plans d'usinage et de référence est uniquement minorée par l'encombrement en hauteur de l'organe d'usinage et de l'organe de lecture. It appears that the distance between the machining and reference planes is only reduced by the space taken up in height by the machining member and the reading member.

De plus, l'organe de lecture et l'organe d'usinage peuvent être placés très près l'un de l'autre sur des axes primaire et secondaire quasi confondus. De la sorte, la géométric de l'organe de couplage est très simplifiée et ses dimensions considérablement amenuisées. In addition, the reading member and the machining member can be placed very close to each other on almost identical primary and secondary axes. In this way, the geometry of the coupling member is very simplified and its dimensions considerably reduced.

On conçoit que, de cette manière, il existe un couplage parfaiteMent rigide entre l'organe de lecture et l'organe d'usinage. It is understood that, in this way, there is a perfect rigid coupling between the reading member and the machining member.

De surcroît, cette disposition coaxiale ou quasi-coaxiale des organes de lecture et d'usinage interdit tous jeux entre eux, diminue la masse et l'inertie des organes mobiles, et accroît considérablement la fiabilité et la précision du dispositif. In addition, this coaxial or quasi-coaxial arrangement of the reading and machining members prohibits any play between them, reduces the mass and inertia of the movable members, and considerably increases the reliability and precision of the device.

Une des applications les plus intéressantes du dispositif selon l'invention concerne la recopie sur un support quasi plan, de caractéristiques géométriques portées sur une feuille. One of the most interesting applications of the device according to the invention relates to the copying onto a quasi-planar support, of geometric characteristics carried on a sheet.

De manière usuelle, les formes à usiner peuvent apparaitre sous la forme de figures géométriques, disposées sur la feuille, et de caractéristiques optiques différentes de celles-ci. Usually, the shapes to be machined can appear in the form of geometrical figures, arranged on the sheet, and of optical characteristics different from these.

L'organe de lecture est préférentiellement constitué par une cellule optoélectronique, parcourant la feuille pour distinguer lesdites figures géométriques. Dans ce cas, on place généralement une plaque de protection transparente entre la feuille modèle et la cellule optoélectronique. The reading member is preferably constituted by an optoelectronic cell, traversing the sheet to distinguish said geometric figures. In this case, a transparent protective plate is generally placed between the model sheet and the optoelectronic cell.

On remarquera que le dispositif selon l'invention a une configuration particulièrement adaptée à ce type d'application, selon laquelle, en regard et à la verticale de la plaque transparente surmontant la feuille modèle, se déplace à la fois l'organe de lecture et l'organe d'usinage. It will be noted that the device according to the invention has a configuration particularly suited to this type of application, according to which, facing and vertically of the transparent plate surmounting the model sheet, moves both the reading member and the machining member.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard des dessins annexées3 lesquels description et dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows with reference to the accompanying drawings, which description and drawings are given only by way of nonlimiting example.

Sur ces dessins
- la figure 1 est une vue en coupe des organes principaux d'un
dispositif automatique de perçage de circuits imprimés par recopie
directe verticale d'un plan de pastillage
- la figure 2 est un schéma fonctionnel simplifié d'un système de maintien
et de réflexion surmontant un plan de pastillage transparent.On these drawings
- Figure 1 is a sectional view of the main organs of a
automatic device for drilling printed circuit boards by copying
vertical direct from a pelletizing plane
- Figure 2 is a simplified block diagram of a holding system
and reflection surmounting a transparent pastillage plane.

Le dispositif de perçage 1 constitue l'application préférée des caractéristiques recommandées par l'invention. Tel que représenté, le dispositif 1 comporte un châssis 3 duquel sont solidaires, d'une part une platine de lecture 5 et, d'autre part, une platine d'usinage 7. The piercing device 1 constitutes the preferred application of the characteristics recommended by the invention. As shown, the device 1 comprises a chassis 3 of which are integral, on the one hand a reading plate 5 and, on the other hand, a machining plate 7.

La platine de lecture 5 est disposée horizontalement à la partie supérieure du châssis 3 et est essentiellement constituée par une plaque de verre 9 entourée par un cadre métallique de maintien 11 solidaire du châssis 3. La plaque de verre 9 matérialisc, sur sa face supérieure, un plan de référence 13. The reading plate 5 is arranged horizontally at the upper part of the chassis 3 and is essentially constituted by a glass plate 9 surrounded by a metal retaining frame 11 secured to the chassis 3. The glass plate 9 materialized, on its upper face, a reference plane 13.

On remarque que sur la plaque de verre 9 est disposé un plan de pastillage 15. Celui-ci sert de modèle d'usinage. Il est constitué, de manière générale, par une feuille transparelìte de papier calque résistant sur lequel ont été déposées des pastilles adhésives 17 représentant la disposition des trous à percer sur les circuits imprimés 19 à usiner. It is noted that on the glass plate 9 is arranged a pelletizing plane 15. This serves as a machining model. It generally consists of a transparent sheet of resistant tracing paper on which have been applied adhesive pads 17 representing the arrangement of the holes to be drilled on the printed circuits 19 to be machined.

Toutes les caractéristiques du perçage peuvent ainsi ètre établies sur le plan de pastillage 15. Selon la variante décrite, la position relative entre les pastilles et, en particulier, la distance entre leur centre est celle qui doit être recopiée sur les circuits imprimés 19. De même, le diamètre des pastilles est égal à celui des trous à percer dans les circuits imprimés 19. All the characteristics of the hole can thus be established on the pelletizing plane 15. According to the variant described, the relative position between the pellets and, in particular, the distance between their centers is that which must be copied onto the printed circuits 19. From even, the diameter of the pellets is equal to that of the holes to be drilled in the printed circuits 19.

La première face inférieure 21 du plan de pastillage 15 repose donc sur la plaque de verre 9. On remarque également qu'un miroir 23 recouvre le plan de pastillage 15 et que sa face réfléchissante 25 est placée sur la seconde face supérieure 27 du plan de pastillage 15.The first lower face 21 of the pelletizing plane 15 therefore rests on the glass plate 9. It is also noted that a mirror 23 covers the pelletizing plane 15 and that its reflecting face 25 is placed on the second upper face 27 of the plane of pastillage 15.

Sur la platine d'usinage 7, située - en-dessous de la platine de lecture 5, est fixée une plaque "martyre" 29, destinée à protéger la platine 7 au cours de l'usinage. Le martyre 29 matérialise, sur cette face supérieure, un plan d'usinage 31, horizontal et parallèle au plan de référence 13. On the machining stage 7, located - below the reading stage 5, is fixed a "martyr" plate 29, intended to protect the stage 7 during machining. Martyrdom 29 materializes, on this upper face, a machining plane 31, horizontal and parallel to the reference plane 13.

Les circuits imprimés 19 à usiner sont successivement placés sur ce plan d'usinage 31 et fixés à l'aide de tétons 33 traversant des évidements successifs pratiqués dans le circuit imprimé 19 et le martyre 29. The printed circuits 19 to be machined are successively placed on this machining plane 31 and fixed using pins 33 passing through successive recesses made in the printed circuit 19 and the martyr 29.

La partie active du dispositif d'usinage 1 est constituée par un bloc mobile 34 disposé verticalement selon z . Le bloc mobile 34 se déplace horizontalement selon la direction plane x-y, dans l'espace fermé entre la plan de référence 13 et le plan d'usinage 31. Il est constitué par un équipage primaire 36, mobile en translation frontale selon x et un équipage secondaire 38, mobile en translation latérale selon y par rapport à l'équipage primaire 36. The active part of the machining device 1 is constituted by a movable block 34 arranged vertically along z. The movable block 34 moves horizontally in the plane direction xy, in the closed space between the reference plane 13 and the machining plane 31. It is constituted by a primary assembly 36, movable in frontal translation along x and a crew secondary 38, movable in lateral translation along y relative to the primary crew 36.

Deux glissières horizontales 40 de mouvement frontal, solidaires du châssis 3, assurent le guidage selon x de l'équipage primaire 36, par coopération avec des paliers tendem 42, solidaires de l'équipage primaire 36. Two horizontal slides 40 of frontal movement, integral with the chassis 3, provide the guiding along x of the primary assembly 36, by cooperation with tendem bearings 42, integral with the primary assembly 36.

Une vis horizontale de déplacement frontal 44 est mise en rotation selon r à l'aide d'un moteur pas à pas (non représenté), autour d'un axe x1-x'1 solidaire du châssis 3. Sa coopération avec une noix filetée à billes (non représentée), solidaire de l'équipage primaire 36, assure le déplacement en translation de ce dernier selon x. A horizontal front displacement screw 44 is rotated along r using a stepping motor (not shown), around an axis x1-x'1 secured to the chassis 3. Its cooperation with a threaded nut ball (not shown), integral with the primary equipment 36, ensures the displacement in translation of the latter along x.

De même, deux glissières horizontales 46 de déplacement latéral sont solidaires de ltéquipage primaire 36. Elles coopèrent avec des paliers tendem 48 solidaires de l'équipage secondaire 38 pour guider le déplacement horizontal latéral selon y, de l'équipage secondaire 38 vis-à-vis de l'équipage primaire 36. Le mouvement selon y est également assuré par l'action d'une vis horizontale de déplacement latéral 50, mobile en rotation selon s autour d'un axe yl-y'1 parallèle à y. Ce mouvement est commandé par un moteur pas à pas (non représenté). Similarly, two horizontal slideways 46 for lateral displacement are integral with the primary crew 36. They cooperate with tendem bearings 48 integral with the secondary crew 38 to guide the lateral horizontal movement along y, of the secondary crew 38 vis-à-vis screw of the primary equipment 36. The movement along y is also ensured by the action of a horizontal lateral displacement screw 50, movable in rotation along s around an axis yl-y'1 parallel to y. This movement is controlled by a stepping motor (not shown).

L'équipage secondaire 38 du bloc mobile 34 est surmonté par un support 52, guidé verticalement selon z par deux glissières verticales 54, et poussé vers le haut par des ressorts 56 coaxiaux aux glissières 54 pour appliquer constamment une cellule optoélectronique 58 contre la face inférieure 60 de la plaque de verre 9, en regard du plan de pastillage 15. The secondary equipment 38 of the movable block 34 is surmounted by a support 52, guided vertically along z by two vertical slides 54, and pushed upwards by springs 56 coaxial with the slides 54 to constantly apply an optoelectronic cell 58 against the underside 60 of the glass plate 9, facing the pelletizing plane 15.

La cellule 58 est disposée verticalement autour d'un axe vertical mobile zl-z'1 confondu avec celui de l'équipage primaire 36.The cell 58 is arranged vertically around a movable vertical axis zl-z'1 coincident with that of the primary equipment 36.

Enfin, une broche de perçage 62 est adaptée verticalement à l'équipage secondaire et mobile selon un axe vertical z2-z'2. A cet effet, l'équipage secondaire 38 comporte d'une part, des glissières verticales de perçage 64 et, d'autre part, une vis de commande de perçage 66 mobile en rotation selon t autour d'un axe vertical z3-z'3 solidaire de l'équipage primaire 36. Finally, a drilling spindle 62 is vertically adapted to the secondary and mobile equipment along a vertical axis z2-z'2. To this end, the secondary equipment 38 comprises on the one hand, vertical drilling slides 64 and, on the other hand, a drilling control screw 66 movable in rotation along t around a vertical axis z3-z ' 3 in solidarity with the primary crew 36.

La broche de perçage 62 est reliée à l'équipage secondaire 38 par l'intermédiaire de colliers de fixation 67 solidaires de paliers 68, coulissant sur les glissières verticales 64 et d'une noix filetée (non représentée) coopérant avec la vis de commande de perçage 66. L'action d'un moteur pas à pas 70 permet la translation verticale selon z2-z'2 de la broche 62 vis-à-vis de l'équipage secondaire 38. La broche 62 comporte un foret 72, mis en rotation à grande vitesse à l'aide d'un moteur 74.The drilling spindle 62 is connected to the secondary equipment 38 by means of fixing collars 67 integral with bearings 68, sliding on the vertical slides 64 and a threaded nut (not shown) cooperating with the control screw. drilling 66. The action of a stepping motor 70 allows the vertical translation along z2-z'2 of the spindle 62 with respect to the secondary equipment 38. The spindle 62 comprises a drill 72, set high speed rotation using a motor 74.

Le fonctionnement du dispositif de perçage 1 va maintenant etre décrit. The operation of the piercing device 1 will now be described.

il consiste tout d'abord à placer le plan de pastillage transparent 15, comportant toutes les pastilles 17 symbolisant les trous à percer, sur la face supérieure de la plaque de verre 9 matérialisant le plan de référence 13, puis à recouvrir le plan de pastillage 15 à l'aide du miroir 23. it consists first of all in placing the transparent pelletizing plane 15, comprising all the pellets 17 symbolizing the holes to be drilled, on the upper face of the glass plate 9 embodying the reference plane 13, then in covering the pelletizing plane 15 using the mirror 23.

Une commande programmée permet de faire balayer la face inférieure 60 de la plaque de verre 9 à l'aide de la cellule optoélectronique 58 selon un chemin en lacet dont le pas peut être choisi pour être inférieur à la distance minimale entre deux pastilles. Ce balayage du plan de pastillage 15 est assuré par une action combinée des moteurs pas à pas sur les vis horizontales de déplacement frontal 44 et latérales 50. Les moteurs pas à pas actionnant les vis 44, 50 et 66 sont sous activés par l'unité de commande du dispositif 1. La même unité de commande reçoit des informartions coneclnant le plan de pastillage 15 de la part de la cellule 58. A programmed command makes it possible to sweep the lower face 60 of the glass plate 9 using the optoelectronic cell 58 according to a winding path whose pitch can be chosen to be less than the minimum distance between two pellets. This scanning of the pelletizing plane 15 is ensured by a combined action of the stepping motors on the horizontal front 44 and lateral movement screws 50. The stepping motors actuating the screws 44, 50 and 66 are under activated by the unit for controlling the device 1. The same control unit receives information relating to the pelletizing plane 15 from the cell 58.

Il apparaît que les axes z1-z'1 de la cellule optoélectronique 58 et z2-z'2 de la broche 62 sont solidaires, en sorte que la broche 62 suit intimement les déplacements horizontaux de la cellule optoélectronique 58. It appears that the axes z1-z'1 of the optoelectronic cell 58 and z2-z'2 of the pin 62 are integral, so that the pin 62 closely follows the horizontal displacements of the optoelectronic cell 58.

Dès que la cellule optoélectronique 58 rencontre une pastille 17 elle effectue face à cette pastille une métrologie lui permettant de se positionner face au centre de la pastille. Un ordre est alors donné par l'unité de commande du dispositif 1 pour actionner le moteur 70, et déplacer verticalement vers le bas selon z2-z'2 la broche 62. Ainsi, le foret 72 effectue le perçage d'un trou vertical 78, prolongeant l'axe z2 -z '2, au travers du circuit imprimé 19.As soon as the optoelectronic cell 58 encounters a patch 17, it performs metrology opposite this patch allowing it to position itself facing the center of the patch. An order is then given by the control unit of the device 1 to activate the motor 70, and move vertically downward along z2-z'2 the spindle 62. Thus, the drill 72 performs the drilling of a vertical hole 78 , extending the axis z2 -z '2, through the printed circuit 19.

On comprendra que, selon cette méthode, la disposition relative de tous les trous 78 percés au travers du circuit imprimé 19 reproduit fidèlement celle des pastilles 17 du plan de pastillage 15 qui ont été détectées par la cellule optoélectronique 58. It will be understood that, according to this method, the relative arrangement of all the holes 78 drilled through the printed circuit 19 faithfully reproduces that of the pellets 17 of the pelletizing plane 15 which have been detected by the optoelectronic cell 58.

Une première opération de repérage d'une mire de centrage du plan de pastillage 15 permet de percer dans le martyre 29 un trou à l'intérieur duquel sera introduit un téton permettant de référencer la position du circuit imprimé 19 par rapport à la platine d'usinage 7. A first operation of locating a test pattern for centering the pelletizing plane 15 makes it possible to drill a hole in the martyr 29 where a stud will be inserted allowing the position of the printed circuit 19 to be referenced relative to the platen machining 7.

On constatera également que la distance entre l'axe z2-z'2 de la broche 62 et l'axe z1-z'1 de la cellule 58 est très faible. Elle correspond sensiblement à l'encombrement du bloc mobile 34 parallèlement au plan yz. It will also be noted that the distance between the axis z2-z'2 of the pin 62 and the axis z1-z'1 of the cell 58 is very small. It corresponds substantially to the size of the movable block 34 parallel to the plane yz.

De plus, la disposition verticale de la broche 62 et de la cellule optoélectronique 58 évite toute contrainte mécanique de déformation entre ces deux organes. De la sorte, on assure une grande fidèlité dans la recopie des caractéristiques du plan de pastillage 15.In addition, the vertical arrangement of the pin 62 and the optoelectronic cell 58 avoids any mechanical stress of deformation between these two members. In this way, great fidelity is ensured in the copying of the characteristics of the pelletizing plane 15.

Les positions relatives entre le plan de référence et le plan d'usinage, situées en dessous, permettent de faciliter les manipulations de l'opérateur. The relative positions between the reference plane and the machining plane, located below, facilitate the operator's manipulations.

En particulier, il est recommandé de disposer le plan de référence, et notamment la plaque de verre 9, à environ 1,6 m au-dessus du sol c'est-à-dire au niveau des yeux de l'opérateur.  In particular, it is recommended to place the reference plane, and in particular the glass plate 9, at about 1.6 m above the ground, that is to say at eye level of the operator.

De même, le plan d'usinage, matérialisé par la platine d'usinage 7, z est préférentiellement placé sensiblement à 80 cm du sol, parallelerncnt et en-dessous du plan de référence. Similarly, the machining plane, materialized by the machining plate 7, z is preferably placed substantially at 80 cm from the ground, parallel and below the reference plane.

De la sorte, l'opérateur, placé selon F, face à la machine, peut suivre l'évolution de la cellule 58 et mettre en place les circuits imprimés 19 à usiner, sans aucun effort. In this way, the operator, placed along F, facing the machine, can follow the progress of the cell 58 and set up the printed circuits 19 to be machined, without any effort.

En outre, on remarquera que cette disposition, selon laquelle la plan de pastillage 15 est situé au-dessus de la plaque de verre 9 et l'ensemble des organes mobiles en-dessous, permet la mise en place successive des plans de pastillage 15 sans avoir à déplacer l'organe de lecture 58. In addition, it will be noted that this arrangement, according to which the pelletizing plane 15 is located above the glass plate 9 and all of the movable members below, allows the successive placement of the pelletizing planes 15 without having to move the reading member 58.

Le fait d'utiliser une feuille transparente de papier calque comme plan de pastillage, recouverte par un miroir 23, permet d'augmenter la différence de réflection entre, d'une part, les pastilles symbolisant les trous à percer et, d'autre part, les parties vierges de la feuille au travers de laquelle agit la face réfléchissante 25 du miroir 23 face à la cellule 58. The fact of using a transparent sheet of tracing paper as a pastillage plane, covered by a mirror 23, makes it possible to increase the difference in reflection between, on the one hand, the pellets symbolizing the holes to be drilled and, on the other hand , the blank parts of the sheet through which acts the reflecting face 25 of the mirror 23 facing the cell 58.

Cette caractéristique accroît la sensibilité de la métrologie effectuée par la cellule 58 sur une pastille 17 (sous le contrôle de l'unité de commande) et, par là meme, la précision du perçage.This characteristic increases the sensitivity of the metrology carried out by the cell 58 on a pad 17 (under the control of the control unit) and, thereby, the precision of the drilling.

Le perçage des circuits imprimés nécessite une précision très poussée de l'ordre du 100ème de millimètre. A ce niveau de précision, les informations mécaniques et notamment les ondulations thermoplastiques du plan de pastillage 15 sont très néfastes. On comprendra donc également qu'il est judicieux d'exercer par tous moyens une pression P sur le miroir 23, en direction du plan de pastillage 15, de façon à aplanir le plan de pastillage pris en sandwich entre le miroir 23 qui le surmonte et la plaque de verre 9. The drilling of printed circuits requires a very high precision of the order of 100th of a millimeter. At this level of precision, the mechanical information and in particular the thermoplastic undulations of the pelletizing plane 15 are very harmful. It will therefore also be understood that it is judicious to exert by any means a pressure P on the mirror 23, in the direction of the pelletizing plane 15, so as to flatten the pelletizing plane sandwiched between the mirror 23 which surmounts it and the glass plate 9.

La figure 2 représente schématiquement un système 80 de positionnement et de maintien du miroir 23 assurant à la fois
- un déplacement horizontal selon x du miroir 23, en dehors de la zone
de positionnement 82 du plan de pastillage 15 sur la plaque de verre
9,
- un écartement vertical selon z du miroir 23 vis-à-lTis de la plaque de
verre 9, au cours du déplacement du miroir 23, selon x,
- et un rapprochement du miroir 23 selon z', ainsi que mise en pression
sur la plaque de verre 9 lorsque ceux-ci sont en regard l'un de l'autre
dans la zone 82.FIG. 2 schematically represents a system 80 for positioning and holding the mirror 23 ensuring both
- a horizontal displacement along x of the mirror 23, outside the zone
positioning 82 of the pelletizing plane 15 on the glass plate
9,
- a vertical distance along z of the mirror 23 vis-à-lTis of the plate
glass 9, during the displacement of the mirror 23, along x,
- And a bringing together of the mirror 23 along z ', as well as pressurization
on the glass plate 9 when these are facing each other
in area 82.

A cet effet, le système de positionnement 80 est constitué de rails latéraux de guidage 84 disposés horizontalement selon x, de part et d'autre et au-dessus de la plaque de verre 9. Sur la face supérieure des rails PS, sont aménagées des rampes 86 et 87. Un chariot 88, muni de roulettes sous-jacentes 90 et 91, est guidé par glissement horizontal selon x sur les rails latéraux 84. . La distance entre les roulettes 90 et 91 est égaie à celle entre les rampes 86 et 87.La face supérieure non rédléeiiissante 92 du miroir 23 est fixée sur une plaque support de raidissement 94, liée horizontalement et coulissant verticalement selon zz' vis-à-vis du chariot 88, par l'intermédiaire d'une série de pistons verticaux 96 et 97 coopérant avec des coulisses (non représentées) ménagées dans le chariot 88. Les pistons 96 et 97 sont munis à leur extrémité libre de clips 98 et 99. Ces clips 98 et 99 sont placés sur les pistons 96 et 97 de telle manière que, lorsque le chariot 88 est déplacé selon x en dehors de la zone 82 de positionnement des plans de pastillage 15, le miroir 23 est parallèle et écarté de la plaque de verre 9 d'une distance h supérieure à l'épaisseur e du plan de pastillage 15.Le miroir est écarté du chariot 88 en direction de la plaque de verre 9 par l'intermédiaire de ressorts 100, 101, coaxiaux aux pistons 96 et 97 et placés entre la face supérieure de la plaque support 91 et la face inférieure du chariot 88. To this end, the positioning system 80 consists of lateral guide rails 84 arranged horizontally along x, on either side and above the glass plate 9. On the upper face of the PS rails, are arranged ramps 86 and 87. A carriage 88, provided with underlying rollers 90 and 91, is guided by horizontal sliding along x on the lateral rails 84.. The distance between the rollers 90 and 91 is equal to that between the ramps 86 and 87. The non-reducing upper face 92 of the mirror 23 is fixed on a stiffening support plate 94, linked horizontally and sliding vertically according to zz 'vis-à-vis screw of the carriage 88, by means of a series of vertical pistons 96 and 97 cooperating with slides (not shown) formed in the carriage 88. The pistons 96 and 97 are provided at their free ends with clips 98 and 99. These clips 98 and 99 are placed on the pistons 96 and 97 in such a way that, when the carriage 88 is moved along x outside the zone 82 for positioning the pelletizing planes 15, the mirror 23 is parallel and separated from the plate of glass 9 by a distance h greater than the thickness e of the pelletizing plane 15. The mirror is moved away from the carriage 88 in the direction of the glass plate 9 by means of springs 100, 101, coaxial with the pistons 96 and 97 and placed between the upper face of the plate e support 91 and the underside of the carriage 88.

La position des rampes 86 et 87 a été choisie de telle manière que les roulettes 90 et 91 s'engagent sur elle lorsque le miroir 23 passe à la verticale de la zone 82 de positionnement des plans de pastillage 15. La hauteur H des rampes 86 et 87 est choisie également supérieure à h. En sorte qu'après avoir mis en place un plan de pastillage 15 (le miroir 23 étant alors en position haute effacée, apparaissant en trait plein figure 2), l'opérateur déplace le chariot 88 selon x', et lorsque le miroir 23 est situé en regard du plan de pastillage 15 dans la zone 82, les roulettes 90 et 91 s 'engagent sur les rampes 86 et 87, le miroir 23 s'abaisse verticalement selon z' et vient recouvrir le plan de pastillage 15 en exerçant une pression uniforme P sur ce dernier sous l'action des ressorts 100 et 101 (position apparaissant en pointillé sur la figure 2). The position of the ramps 86 and 87 has been chosen in such a way that the rollers 90 and 91 engage on it when the mirror 23 passes vertically over the zone 82 for positioning the pelletizing planes 15. The height H of the ramps 86 and 87 is also chosen to be greater than h. So that after having set up a pelletizing plane 15 (the mirror 23 then being in the erased high position, appearing in solid lines in FIG. 2), the operator moves the carriage 88 along x ', and when the mirror 23 is located opposite the pelletizing plane 15 in the area 82, the rollers 90 and 91 engage on the ramps 86 and 87, the mirror 23 lowers vertically along z 'and covers the pelletizing plane 15 by exerting pressure uniform P on the latter under the action of springs 100 and 101 (position appearing in dotted lines in FIG. 2).

Ce système de positionnement du miroir permet le remplacement rapide et simple des plans de pastillage 15 sans manipulation directe du miroir 23 et assure une planéité parfaite des plans de pastillage 15 en cours d'usinage .  This mirror positioning system allows rapid and simple replacement of the pelletizing planes 15 without direct manipulation of the mirror 23 and ensures perfect flatness of the pelletizing planes 15 during machining.

Préférentiellement, les ressorts 100 et 101 sont solidaires, non pas directement au chariot 88, mais d'une platine 102 surmontant le chariot 88 et articulés vis-à-vis de ce dernier autour d'un axe horizontal y2-y'2.  Preferably, the springs 100 and 101 are integral, not directly with the carriage 88, but with a plate 102 surmounting the carriage 88 and articulated with respect to the latter around a horizontal axis y2-y'2.

Cette disposition permet d'effectuer aisément un nettoyage du miroir 23 par rotation selon u.This arrangement makes it easy to clean the mirror 23 by rotation along u.

L'invention peut être utilisée dans tous les domaines de la machine
outil, de la robotique, et notamment pour des applications pour la
fabrication de circuits imprimés, le positionnement de composants sur des
substrats ... The invention can be used in all areas of the machine
tool, robotics, and in particular for applications for
manufacturing of printed circuits, positioning of components on
substrates ...

L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié sur un
exemple détaillé, les demandeurs s'en réservent l'exclusivfté, pendant toute
la durée du brevet,- sans limitation autre que celle des termes des
revendications ci-après. The invention having now been exposed and its interest justified on a
detailed example, the applicants reserve the exclusivft, during any
the term of the patent, - without limitation other than that of the terms of the
claims below.

Claims (12)

REVENDl CAT ION SRESELL CAT ION S 1. Dispositif (1) d'usinage d'un support (19) situé dans un dit plan1. Device (1) for machining a support (19) located in a said plane d'usinage (31) par recopie d'un modèle (15) situé dans un dit plan de machining (31) by copying a model (15) located in a said plane of référence (13), quasi parallèle au plan d'usinage (31), le dispositif ~1)  reference (13), almost parallel to the working plane (31), the device ~ 1) étant constitué principalement: being mainly constituted: - d'un organe de lecture (58) du modèle d'usinage (15) disposé - a reading member (58) of the machining model (15) arranged suivant un dit axe primaire (zl-z'l.), sensiblement perpendiculaire along a said primary axis (zl-z'l.), substantially perpendicular et en regard du plan de référence (13), and opposite the reference plane (13), - d'un organe d'usinage (62 ,72), disposé suivant un dit axe - a machining member (62, 72), arranged along a said axis secondaire (z2-z'2), sensiblement perpendiculaire et en regard du secondary (z2-z'2), substantially perpendicular and facing the plan d'usinage (31) working plane (31) - et d'un moyen de couplage mécanique (34,36,38,...) entre - and a mechanical coupling means (34,36,38, ...) between l'organe de lecture (58) et l'organe d'usinage (62,72), the reading member (58) and the machining member (62,72), ledit dispositif (1) étant caractérisé par le fait que son plan d'usinage said device (1) being characterized in that its machining plane (31) et son plan de référence (13) sont situés face à face. (31) and its reference plane (13) are located face to face. 2. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon la revendication 1,2. Device (1) for copying, according to claim 1, caractérisé en ce que characterized in that - d'une part, la face du plan de référence (13) supportant le - On the one hand, the face of the reference plane (13) supporting the modèle (15) d'usinage machining model (15) - et, d'autre part, la face du plan d'usinage (31) comportant le - And, on the other hand, the face of the machining plane (31) comprising the support (19) à usiner, support (19) to be machined, sont situées en regard l'une de l'autre. are located opposite each other. 3. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon l'une des revendications 13. Device (1) for machining by copying, according to one of claims 1 et 2 précédentes, caractérisé en ce que and 2 previous, characterized in that - l'axe primaire (z1-z'1) de son organe de lecture (58) - the primary axis (z1-z'1) of its reading member (58) - et l'axe secondaire (z2-z'2) de son organe d'usinage (62,72) - and the secondary axis (z2-z'2) of its machining member (62,72) sont quasiment confondus. are almost confused. 4. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon l'une des revendications 1 à4. Device (1) for machining by copying, according to one of claims 1 to 3 précédentes, destiné à etre manipulé sous la commande d'un 3 above, intended to be handled under the control of a opérateur et caractérisé en ce que son plan de référence (13) est situé operator and characterized in that its reference plane (13) is located au-dessus de son plan d'usinage (31), de façon à faciliter le suivi et above its machining plane (31), so as to facilitate monitoring and les manipulations du dispositif (1) par l'opérateur. manipulations of the device (1) by the operator. 5. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon la revendication 45. Device (1) for machining by copying, according to claim 4 précédente, dont les plans d'usinage (31) et de référence (13) sont previous, whose machining (31) and reference (13) planes are parallèles et horizontaux, caractérisé en combinaison et en ce que parallel and horizontal, characterized in combination and in that - d'une part, son plan de référence (13) est situé sensiblement au - on the one hand, its reference plane (13) is located substantially at niveau des yeux de l'opérateur, c'est-à-dire à environ 1,6 m eye level of the operator, i.e. approximately 1.6 m au-dessus du sol  above ground - et, d'autre part, le plan d'usinage (31) est situé sensiblement au - And, on the other hand, the machining plane (31) is located substantially at niveau des mains de l'opérateur, c'est-à-dire à environ 80 cyn  level of the operator's hands, i.e. around 80 cyn au-dessus du sol. above ground. G. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon la revendication 3G. Device (1) for copying, according to claim 3 précédente, dont l'organe de lecture (58) et l'organe d'usinage (62,72) previous, including the reading member (58) and the machining member (62,72) sont réunis au sein d'un bloc mobile (34) à axe (zí-z'1) sensiblement are united within a movable block (34) with axis (zí-z'1) substantially perpendiculaire auxdits plans d'usinage (31) et de référence (13), perpendicular to said machining (31) and reference (13) planes, ledit dispositif (1) d'usinage étant caractérisé en ce que said machining device (1) being characterized in that - d'une part, ledit bloc mobile (34) est situé dans l'espace entre les - On the one hand, said movable block (34) is located in the space between the deux plans de référence (13) et d'usinage (31) two reference (13) and machining (31) planes - et d'autre part, ledit bloc mobile (34) possède un faible - And secondly, said movable block (34) has a low encombrement par rapport aux dimensions desdits plans (13 et size relative to the dimensions of said planes (13 and 31). 31). 7. Dispositif (1) d'usinage par recopie, selon l'une des revendications 1 à7. Device (1) for machining by copying, according to one of claims 1 to 6 précédentes 6 previous - dont l'organe de lecture (58) est constitué par une cellule - whose reading member (58) consists of a cell optoélectronique optoelectronics - et dont le modèle d'usinage est constitué par une feuille (15) - and whose machining model consists of a sheet (15) recouverte de figures géométriques (17) de caractéristiques covered with geometric figures (17) of characteristics optiques différentes de celles de la feuille (15), optics different from those of the sheet (15), ladite feuille (15) étant recouverte par une plaque de protection said sheet (15) being covered by a protective plate transparente (9), de l'autre côté de laquelle se déplace l'organe de transparent (9), on the other side of which the lecture (58), ledit dispositif (1) étant caractérisé en ce que son organe reading (58), said device (1) being characterized in that its member d'usinage (62,72) se déplace à la verticale et au-dessus de ladite machining (62,72) moves vertically and above said plaque transparente (9). transparent plate (9). 8. Dispositif (1) de recopie selon l'une des revendications 1 à 78. Device (1) for copying according to one of claims 1 to 7 précédentes, destiné à accroître la sensibilité de la recopie, dont intended to increase the sensitivity of the feedback, including l'organe de lecture (58) est constitué par une feuille transparente (15) the reading member (58) consists of a transparent sheet (15) recouverte de figures géométriques (17) de caractéristiques différentes covered with geometric figures (17) of different characteristics de celles de la feuille transparente, ledit organe de lecture (58) étant those of the transparent sheet, said reading member (58) being mobile (selon xy) en déplacement en regard de l'une première des mobile (according to xy) moving opposite one of the first faces de la feuille transparente (15), ledit dispositif (1) étant faces of the transparent sheet (15), said device (1) being caractérisé en ce que l'autre seconde face de la feuille transparente est characterized in that the other second face of the transparent sheet is recouverte d'un miroir (23). covered with a mirror (23). 9. Dispositif (1) de recopie, selon les revendications 7 et 8 précédentes,9. Device (1) for copying, according to claims 7 and 8 above, caractérisé en ce que sa feuille transparente (15) est prise en characterized in that its transparent sheet (15) is taken in sandwich entre d'une part, une plaque (9) sur laquelle elle repose et, sandwich between on the one hand, a plate (9) on which it rests and, d'autre part, un miroir (23) qui la surmonte.  on the other hand, a mirror (23) which surmounts it. 10. Dispositif (1) de recopie selon l'une des revendications 8 et 910. Device (1) for copying according to one of claims 8 and 9 préc édentes, c ractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens above, characterized in that it also includes means de de pression du miroir (23) contre ladite feuille pressure of the mirror (23) against said sheet transparente (15). transparent (15). Il. Dispositif (1) de recopie selon la revendication 10 précédente, destiné He. Device (1) for copying according to claim 10, intended à faciliter la mise en place successive des feuilles transparentes (15), to facilitate the successive positioning of the transparent sheets (15), caractérisé en ce qu'il comporte des organes (84,88,86,87) de characterized in that it comprises organs (84,88,86,87) of translation assurant translation ensuring - un déplacement en translation du miroir (23), parallèlement à la - a translational movement of the mirror (23), parallel to the plaque transparente (9) de façon à permettre la mise en place des transparent plate (9) so as to allow the establishment of feuilles (15), sheets (15), - un écartement (selon z) du miroir (23) vis-à-vis de la plaque - a distance (along z) from the mirror (23) with respect to the plate transparente (9) au cours de son déplacement (selon x) transparent (9) during its movement (along x) - et un rapprochement (selon z') du miroir (23) vis-à-vis de la - And an approximation (along z ') of the mirror (23) vis-à-vis the plaque transparente (9) lorsque ceux-ci sont en regard l'un de transparent plate (9) when these are facing one of l'autre.  the other. 12. Dispositif (1) de recopie, selon la revendication 11 précédente,12. Device (1) for copying, according to claim 11 above, caractérisé en ce que ses dits organes de translation sont constitués characterized in that its said translational members are constituted par  by - des rails latéraux de guidage (84), parallèles à la plaque - lateral guide rails (84), parallel to the plate transparente (9), transparent (9), - un chariot (88) susceptible de déplacements en translation (selon - A carriage (88) capable of displacement in translation (according to xx') vis-à-vis de la plaque transparente (9), par glissement sur xx ') opposite the transparent plate (9), by sliding on lesdits rails latéraux (84), le ~miroir (23) étant solidaire du said side rails (84), the ~ mirror (23) being integral with the chariot (88),  carriage (88), - un système de rampes (86,87) ménagées sur les rails latéraux - a system of ramps (86,87) formed on the side rails (84) pour permettre un rapprochement du chariot (88) et du (84) to allow the carriage (88) and the miroir (23) vis-à-vis de la plaque transparente (9) lorsque le mirror (23) vis-à-vis the transparent plate (9) when the miroir (23) se trouve en regard de la plaque (9), en sorte que le mirror (23) is located opposite the plate (9), so that the miroir (23) soit posé contre la plaque (9). mirror (23) is placed against the plate (9). 13. Dispositif (1) de recopie, selon la revendication 12 précédente, 13. Device (1) for copying, according to claim 12 above, caractérisé en ce que le miroir (23) est relié au chariot (88) par characterized in that the mirror (23) is connected to the carriage (88) by l'intermédiaire d'un système de ressorts (100,101) effectuant une mise through a spring system (100,101) effecting a setting sous pression du miroir (23) contre la plaque (9) lorsque le chariot under pressure from the mirror (23) against the plate (9) when the carriage (88) se trouve en position basse après coopération avec les rampes (88) is in the low position after cooperation with the ramps (86,87), de façon à assurer une parfaite planéité des feuilles (15) (86.87), so as to ensure perfect flatness of the sheets (15) transparentes lues.  transparencies read. 14. Dispositif (1) de recopie, selon la revendication 13 précédente,14. device (1) for copying, according to claim 13 above, caractérisé en ce qu'en outre le miroir (23) est articulé vis-à-vis du characterized in that in addition the mirror (23) is articulated with respect to the chariot (88) autour d'un axe (y2-y'2) sensiblement parallèle à la plaque carriage (88) around an axis (y2-y'2) substantially parallel to the plate transparente (9) de façon à permettre un nettoyage du miroir (23).  transparent (9) so as to allow cleaning of the mirror (23).
FR8308568A 1983-05-25 1983-05-25 Automatic device and method for directly vertically reading and copying diagrams, especially for drilling printed circuits Withdrawn FR2569138A1 (en)

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