FR2785840A1

FR2785840A1 - Robotic arm electronic component placement mechanism having multiple tubular placement mechanisms cylinder held and rotatable allowing automatic tubular size selection.

Info

Publication number: FR2785840A1
Application number: FR9814252A
Authority: FR
Inventors: Vincent Huret
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2000-05-19

Abstract

The positioning and tensioning mechanism has a tubular section (8) which can be robotically moved to place electronic components (O). There is a cylinder (6) which holds several tube placement sections allowing automatic selection of a different size placement unit for different sized electronic components.

Description

DISPOSITIF DE PRÉHENSION ET DE POSE DE COMPOSANTS
ÉLECTRONIQUES.DEVICE FOR GRIPPING AND LAYING COMPONENTS
ELECTRONICS.

La présente invention a pour objet un dispositif de préhension et de pose destiné en particulier, mais non exclusivement, à la préhension et à la pose de composants électroniques sur une carte, à l'aide d'un robot.The present invention relates to a gripping and laying device intended in particular, but not exclusively, for gripping and laying electronic components on a card, using a robot.

On sait que, pour monter rapidement des composants sur une carte, il est connu de faire appel à un robot qui prélève un composant, généralement disposé sur un film distributeur et le transporte à l'endroit approprié d'une carte. A cet effet, les composants sont successivement aspirés à l'aide d'une buse unique montée sur un axe X-Y-Z-Théta. Ladite buse est dédiée à une gamme de taille de composants électroniques. Quand les dimensions de la buse ne sont plus appropriées, il est nécessaire de démonter la buse en service et de monter une nouvelle buse. Cela conduit à une perte de temps notable. Or, étant donné le nombre de composants à monter et les cadences nécessaires de fabrication, le temps de montage des composants est un paramètre absolument essentiel.It is known that, in order to quickly mount components on a card, it is known to call upon a robot which takes a component, generally placed on a dispensing film and transports it to the appropriate place on a card. To this end, the components are successively aspirated using a single nozzle mounted on an X-Y-Z-Theta axis. Said nozzle is dedicated to a range of sizes of electronic components. When the dimensions of the nozzle are no longer appropriate, it is necessary to dismantle the nozzle in service and to install a new nozzle. This leads to a noticeable loss of time. However, given the number of components to be assembled and the necessary production rates, the assembly time of the components is an absolutely essential parameter.

Un premier objet de l'invention est de pallier cet inconvénient et de permettre la pose automatique, sur la tte du robot, d'une buse de travail adaptée au composant à prélever.A first object of the invention is to overcome this drawback and to allow the automatic fitting, on the robot head, of a working nozzle adapted to the component to be sampled.

Un second objet de l'invention est de permettre l'utilisation d'un ensemble de buses identiques ou différentes sur au moins une partie du cycle et notamment lors du transport des composants de leur lieu de distribution à leur lieu d'implantation.A second object of the invention is to allow the use of a set of identical or different nozzles over at least part of the cycle and in particular when transporting the components from their place of distribution to their place of installation.

Il est déjà connu de regrouper plusieurs buses sur un support commun, chaque buse étant alimentée en ( dépression par un conduit propre. La présente invention permet un fonctionnement mixte, c'est à dire donne le choix de travailler soit avec une seule buse, soit avec un ensemble de buses mais une seule alimentation.It is already known to group several nozzles on a common support, each nozzle being supplied with (vacuum by a clean conduit. The present invention allows a mixed operation, that is to say gives the choice of working either with a single nozzle, or with a set of nozzles but only one supply.

Selon l'invention, le dispositif de préhension et de pose notamment de composants électroniques comprenant une buse principale mobile par rapport à la tte de robot selon un axe X-Y-Z-Théta est caractérisé en ce qu'un barillet comprenant plusieurs buses de travail est monté sous la buse principale.According to the invention, the gripping and laying device in particular of electronic components comprising a main nozzle movable relative to the robot head along an axis XYZ-Theta is characterized in that a barrel comprising several working nozzles is mounted under the main nozzle.

La buse principale sert d'une part à faire tourner le barillet en vue de sélectionner une buse ou une autre, et à créer un mouvement alternatif de préhension et de dépose d'un objet, par exemple d'un composant électronique pour la buse sélectionnée.The main nozzle is used on the one hand to rotate the barrel in order to select one nozzle or another, and to create an alternative movement for gripping and depositing an object, for example an electronic component for the selected nozzle .

Ainsi, ou peut avoir sur la tte de préhension plusieurs buses identiques ce qui permet de poser plusieurs composants identiques, ou plusieurs buses de dimensions différentes permettant de saisir des composants de dimensions différentes. Bien entendu, les mouvement de la buse principale sont commandés par le robot.Thus, or may have on the gripping head several identical nozzles which makes it possible to place several identical components, or several nozzles of different dimensions making it possible to grip components of different dimensions. Of course, the movements of the main nozzle are controlled by the robot.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent :
-les figures 1 à 3, des vues partielles en coupe verticale
d'un premier dispositif selon l'invention ;
-la figure 4, une vue en coupe verticale d'un second mode
de réalisation ;
-la figure 5 le mode de travail de la buse principale dans
le second mode de réalisation.Other characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows of particular embodiments, given solely by way of nonlimiting examples, with reference to the drawings which represent:
FIGS. 1 to 3, partial views in vertical section
a first device according to the invention;
FIG. 4, a vertical section view of a second mode
of achievement;
FIG. 5 the working mode of the main nozzle in
the second embodiment.

Sur l'ensemble des figures, les mmes références désignent les mmes éléments. Sur la figure 1, on voit que le dispositif comporte une buse principale 1 montée dans un couvercle 2 fixé sur un plateau 5 lui-mme fixé sur la tte d'un robot (non représenté). La buse principale est reliée à une source de dépression ou d'aspiration (non représentée).
Elle est animée, en fonction des besoins, en translation (mouvement vertical sur la figure) et en rotation par la tte de robot.Throughout the figures, the same references designate the same elements. In FIG. 1, it can be seen that the device comprises a main nozzle 1 mounted in a cover 2 fixed on a plate 5 itself fixed on the head of a robot (not shown). The main nozzle is connected to a source of vacuum or suction (not shown).
It is driven, as required, in translation (vertical movement in the figure) and in rotation by the robot head.

Le dispositif comprend un barillet 6, par exemple cylindrique, pouvant tourner autour d'un axe central 3 monté dans un alésage du corps 5, également en forme de plateau cylindrique, fixe sur la tte de robot. La buse 1 est parallèle à l'axe 3 et, sur la figure, verticale. Sur sa hauteur, la buse 1 est solidaire d'un engrenage 12 qui, dans la position haute ou de repos de la buse 1 engrène avec un engrenage 13 solidaire de l'arbre 14 d'entraînement du barillet 6. Cette disposition permet de faire tourner le barillet 6 autour de l'axe 3 de manière à amener successivement les buses de travail 8 montées sur le barillet 6, au-dessous de la buse principale 1, puis de les faire descendre pour prendre ou poser un objet O. Dans le plateau 5 est prévu un alésage 7 dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre de la buse 1 en vue de permettre le passage de celle-ci. Sur la figure 1 la buse principale 1 est en regard d'une buse 8 ou buse de travail qui est montée de manière amovible dans une cavité 9 du barillet 6. A cet effet, la buse 8 est, par exemple vissée à l'extrémité d'un coulisseau 10 armé par un ressort 11.The device comprises a barrel 6, for example cylindrical, which can rotate about a central axis 3 mounted in a bore of the body 5, also in the form of a cylindrical plate, fixed on the robot head. The nozzle 1 is parallel to the axis 3 and, in the figure, vertical. Over its height, the nozzle 1 is secured to a gear 12 which, in the high or rest position of the nozzle 1 meshes with a gear 13 secured to the shaft 14 driving the barrel 6. This arrangement makes it possible to make turn the barrel 6 around the axis 3 so as to successively bring the working nozzles 8 mounted on the barrel 6, below the main nozzle 1, then lower them to pick up or place an object O. In the plate 5 is provided a bore 7 whose diameter is substantially equal to the diameter of the nozzle 1 in order to allow the passage of the latter. In FIG. 1 the main nozzle 1 is opposite a nozzle 8 or working nozzle which is removably mounted in a cavity 9 of the barrel 6. For this purpose, the nozzle 8 is, for example screwed at the end a slide 10 armed with a spring 11.

Compte tenu des différents mouvements pouvant tre effectués par la buse principale, cette liaison peut également tre effectuée par un montage à baïonnette.Given the different movements that can be made by the main nozzle, this connection can also be made by a bayonet mount.

Comme indiqué précédemment, le barillet 6 présente un ensemble de cavités 9, par exemple quatre, dans chacune desquelles est montée une buse 8. Dans le cas où les buses sont différentes, la sélection de la buse appropriée se fait par rotation du barillet 6 par rapport au plateau 5 dans lequel la buse principale 1 n'est que mobile en translation.As indicated above, the barrel 6 has a set of cavities 9, for example four, in each of which is mounted a nozzle 8. In the case where the nozzles are different, the selection of the appropriate nozzle is made by rotation of the barrel 6 by relative to the plate 5 in which the main nozzle 1 is only movable in translation.

La rotation du barillet est commandée par le robot de pose, par exemple par reconnaissance de forme. Le robot détermine, en fonction de la hauteur de l'article à prélever, la course de la buse de travail 8, c'est à dire la course de la buse principale 1. The rotation of the barrel is controlled by the positioning robot, for example by shape recognition. The robot determines, as a function of the height of the article to be removed, the stroke of the working nozzle 8, that is to say the stroke of the main nozzle 1.

Comme cela apparaît sur la figure 2, lorsque l'on désire effectuer une préhension, le robot abaisse la buse 1 jusqu'à ce que sont extrémité avant 14 vienne en contact étanche avec la partie supérieure ou arrière 15 du coulisseau 10. Le mouvement se poursuivant, et comme cela apparaît sur la figure 3, le coulisseau 10 fait complètement saillie vers le bas de la figure 3, en écrasant le ressort 11 de manière à venir en contact avec 1'objet à prélever. A ce moment, la dépression est appliquée et 1'objet est aspiré contre la buse. La tte se déplace alors et dépose 1'objet dans la position voulue, par exemple sur une carte électronique par arrt de la dépression. Sous l'action du ressort 11, la buse de travail et la buse principale remontent pour reprendre la position représentée sur la figure 2. Après quoi, un nouveau cycle de préhension et de pose peut commencer. C'est à dire que la buse 8 vient contre un composant porté par le film et l'aspire. Le robot effectue alors le trajet nécessaire jusqu'au lieu d'implantation sur une carte et relâche la dépression. Le travail se poursuit jusqu'à ce que les dimensions des composants ayant changé, il soit nécessaire de travailler avec une autre buse de travail.As it appears in FIG. 2, when it is desired to carry out a gripping, the robot lowers the nozzle 1 until its front end 14 comes into tight contact with the upper or rear part 15 of the slide 10. The movement is continuing, and as it appears in FIG. 3, the slide 10 projects completely downwards from FIG. 3, crushing the spring 11 so as to come into contact with the object to be taken. At this time, vacuum is applied and the object is sucked against the nozzle. The head then moves and deposits the object in the desired position, for example on an electronic card by stopping the vacuum. Under the action of the spring 11, the working nozzle and the main nozzle go back up to resume the position shown in FIG. 2. After which, a new gripping and laying cycle can begin. That is to say that the nozzle 8 comes against a component carried by the film and sucks it. The robot then makes the necessary trip to the location on a map and releases the vacuum. The work continues until the dimensions of the components have changed, it is necessary to work with another working nozzle.

Dans le cas où l'on doit changer la buse de travail par une autre se trouvant sur le barillet, la buse principale étant en position haute, une rotation est appliquée, par le robot sur la buse 1. Cette rotation, en raison de l'engrenage 12,13, fait tourner l'arbre 14 d'un angle correspondant par exemple à un quart ou à un sixième de tour en fonction du nombre de buses auxiliaires jusqu'à ce que la buse auxiliaire appropriée 8 se trouve au-dessous de la buse principale 1 et le travail se poursuit comme précédemment.In the case where the work nozzle must be changed to another located on the barrel, the main nozzle being in the high position, a rotation is applied by the robot to the nozzle 1. This rotation, due to the gear 12,13, rotates the shaft 14 by an angle corresponding for example to a quarter or a sixth of a turn depending on the number of auxiliary nozzles until the appropriate auxiliary nozzle 8 is below from main nozzle 1 and work continues as before.

Dans le mode de réalisation précédent, une seule buse de travail était active. Dans un second mode de réalisation, représenté sur les figures 4 et 5, toutes les buses du barillet peuvent tre alimentées en dépression simultanément. Dans ce cas, l'aspiration se fait par un canal central 20 prévu dans l'arbre 14. Le canal central débouche dans des canaux radiaux 17 dont chacun correspond avec une des cavité 9 formées dans le barillet 6. Ces cavités sont obturées, à leur partie supérieure par une languette 19 souple, par exemple en caoutchouc ou analogue.In the previous embodiment, only one working nozzle was active. In a second embodiment, shown in FIGS. 4 and 5, all the nozzles of the barrel can be supplied with vacuum simultaneously. In this case, the suction is done by a central channel 20 provided in the shaft 14. The central channel opens into radial channels 17 each of which corresponds with one of the cavities 9 formed in the barrel 6. These cavities are closed, at their upper part by a flexible tongue 19, for example made of rubber or the like.

Ces languettes jouent le rôle de clapets qui peuvent obturer les cavités 9 vis à vis de la dépression appliquée par le conduit central 20 et isoler ces cavités de la buse principale.These tabs play the role of valves which can close the cavities 9 with respect to the vacuum applied by the central duct 20 and isolate these cavities from the main nozzle.

Comme cela apparaît sur la figure 4, l'arbre 14 solidaire du barillet 6 est tourillonné dans le couvercle 2 par un roulement à billes 26, dans le corps fixe 5 par un roulement à billes 13 et dans le fond du carter 24 par un roulement à billes 23 reposant sur une platine. Le barillet 6 tourne sur la corps fixe 5 par l'intermédiaire d'un roulement à billes 25. Les différents constituants du dispositif sont réunis par des vis (non référencées). Avant préhension ou pose de 1'objet O, la buse principale 1 est en position supérieure ou de repos, les languettes sont en position ouverte, c'est à dire que toutes les buses 8 sont aspirantes, par l'intermédiaire du canal 20, ce qui provoque des pertes peu importantes sur les trois autres buses lorsque la dépression est appliquée.As shown in Figure 4, the shaft 14 secured to the barrel 6 is journalled in the cover 2 by a ball bearing 26, in the fixed body 5 by a ball bearing 13 and in the bottom of the housing 24 by a bearing ball 23 resting on a plate. The barrel 6 rotates on the fixed body 5 by means of a ball bearing 25. The various components of the device are joined by screws (not referenced). Before gripping or placing the object O, the main nozzle 1 is in the upper or rest position, the tongues are in the open position, that is to say that all the nozzles 8 are suction, via the channel 20, which causes minor losses on the other three nozzles when vacuum is applied.

Comme cela apparaît sur la figure 5, lors de la prise d'un composant, la buse principale 1 écarte la languette 19 et descend dans la cavité 9 disposée au-dessous d'elle ce qui ferme le canal 17 correspondant. Le composant est saisi, ce qui étanchéifie la liaison buse 8 composant. La buse principale remonte alors, ce qui place la languette 19 en position horizontale par élasticité. La chambre 9 est alors isolée de la buse principale et est maintenue en dépression par l'intermédiaire du canal central 20. La buse principale fait alors tourner le barillet 6 d'un angle déterminé et une autre buse auxiliaire 8 se présente sous la buse principale 1. et le cycle de prise se reproduit avec dépression par la buse principale 1, puis dépression par le canal central 20, cette dernière dépression pouvant tre inférieure à la dépression de la buse principale puisqu'il s'agit simplement de maintenir le composant contre la buse. Lorsque toutes les buse du barillet 6 ont été ainsi chargées, le robot déplace la tte et la dépose des composants est effectuée dans un ordre quelconque par des mouvement successifs de translation et de rotation de la buse principale 1. On notera qu'ainsi plusieurs composants peuvent tre transportés simultanément de leur lieu d'alimentation vers leur lieu d'implantation.As shown in Figure 5, when taking a component, the main nozzle 1 spreads the tab 19 and descends into the cavity 9 disposed below it which closes the corresponding channel 17. The component is seized, which seals the component 8 nozzle connection. The main nozzle then rises, which places the tongue 19 in a horizontal position by elasticity. The chamber 9 is then isolated from the main nozzle and is maintained in vacuum through the central channel 20. The main nozzle then rotates the barrel 6 by a determined angle and another auxiliary nozzle 8 is present under the main nozzle 1. and the setting cycle is repeated with depression by the main nozzle 1, then depression by the central channel 20, this latter depression possibly being less than the depression of the main nozzle since it is simply a question of keeping the component against the nozzle. When all the nozzles of the barrel 6 have been loaded in this way, the robot moves the head and the components are removed in any order by successive movements of translation and rotation of the main nozzle 1. It will be noted that thus several components can be transported simultaneously from their place of supply to their place of establishment.

Il va de soi que de nombreuses variantes peuvent tre apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous variants can be made, in particular by substitution of equivalent technical means, without departing from the scope of the invention.

Claims

main (1).

several nozzles (8) is mounted below the nozzle

characterized in that a barrel (6) comprising

movable relative to the head along an X-Y-Z-Theta axis

electronic components including a main nozzle

CLAIMS 1 Gripping and placing device, in particular of

turn this one.

integral with the shaft (14) of the barrel (6) to make

position of the main nozzle (1) with a pinion (13)

main comprises a pinion (12) meshing, in a

claim 1, characterized in that the nozzle

2 Gripping and laying device according to the

3 Gripping and positioning device according to the

claim 2, characterized in that the shaft (14)

has a central conduit (20) connected to a source

suction, opening into radial channels (17)

connecting the conduit (20) to cavities (9).

(17) corresponding.

(9) and, by pressing the nozzle (1), seal the channel

flexible (19) seal the upper part of the cavities

claim 3, characterized in that tabs

4 Gripping and positioning device according to the

spring (11).

work is mounted on a slide (10) armed by a

claim 1, characterized in that each nozzle of

5 Gripping and positioning device according to the

lower of a slide (10).

work (8) are removably mounted on the end

claim 5, characterized in that the nozzles of

6 Gripping and positioning device according to the