FR2806024A1

FR2806024A1 - Manipulator, for electronic component test device, consists of articulated joint, with two degrees of angular freedom, with test device suspended below joint.

Info

Publication number: FR2806024A1
Application number: FR0003189A
Authority: FR
Inventors: Denis Imbert
Original assignee: ABB Barras Provence SA
Current assignee: ABB Barras Provence SA
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-14
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: FR2806024B1

Abstract

The manipulator (1) is designed to allow the alignment and connecting of the test device (2) with an opening to receive the components to be tested. The manipulator consists of an articulation joint (41) with two degrees of angular freedom, which carries the means (35) of securing, by suspension, the test device from this joint, in such a way that the centre of gravity (55) of the test device is situated below the articulation.

Description

MANIPULATEUR D'UN DISPOSITIF DE TEST DE COMPOSANTS ELECTRONIQUES A SUSPENSION ARTICULES La présente invention est relative à un manipulateur d'un dispositif de test de composants électroniques. The present invention relates to a manipulator of a device for testing electronic components.

Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de systèmes de test automatique de composants électroniques, en particulier de circuits intégrés. The technical field of the invention is that of the manufacture of automatic test systems for electronic components, in particular integrated circuits.

Pour réaliser ces tests, les composants à tester étant disposés dans une baie ("handler") comportant une interface de connexion comportant genéralement une pluralité de connecteurs, on utilise un dispositif de test monté mobile sur un support ; le dispositif de test comporte une interface connexion apte à coopérer avec l'interface de la baie ; pour raccorder dispositif (parfois appelé tête) de test à la baie, par leur interface mutuelle connexion, on déplace le dispositif par rapport à la baie pour rapprocher et provoquer leur mise en contact ou accostage ("docking") pendant les opérations de test, on maintient un contact appuyé interfaces et/ou des connecteurs pour assurer une continuité électrique entre le système de test et les composants à tester. To carry out these tests, the components to be tested being arranged in a bay ("handler") comprising a connection interface generally comprising a plurality of connectors, a test device is mounted mounted mobile on a support; the test device comprises a connection interface capable of cooperating with the interface of the rack; to connect the test device (sometimes called head) to the bay, by their mutual connection interface, the device is moved relative to the bay to bring them closer and bring them into contact or docking ("docking") during the test operations, contact is maintained on interfaces and / or connectors to ensure electrical continuity between the test system and the components to be tested.

L'opération d'accostage nécessite une grande précision géométrique pour le mouvement de positionnement de la tète (mobile) par rapport à baie (fixe), afin de permettre un engagement réciproque satisfaisant connecteurs équipant respectivement la tête à la baie. The docking operation requires great geometric precision for the positioning movement of the head (mobile) relative to the bay (fixed), in order to allow satisfactory reciprocal engagement of connectors fitted respectively to the head to the bay.

A cet effet, il est connu d'utiliser un manipulateur de tête de test comporte un actionneur (tel qu'un moteur) et un guide mécanique pour chaque degré de liberté ; afin d'éviter d'endommager les connecteurs lors l'accostage il faut contrôler précisément le mouvement de la tête selon six degrés de liberté (trois translations selon des axes, notées X, Y, Z et trois rotations selon ces axes, notées 6X, 8Y, 6Z). To this end, it is known to use a test head manipulator comprising an actuator (such as a motor) and a mechanical guide for each degree of freedom; in order to avoid damaging the connectors during docking, it is necessary to precisely control the movement of the head according to six degrees of freedom (three translations along axes, denoted X, Y, Z and three rotations along these axes, denoted 6X, 8Y, 6Z).

En conséquence, ces manipulateurs sont généralement complexes et coûteux. La masse relativement élevée des têtes de test, par exemple de l'ordre de 50 à 500 kg, et leurs volumes relativement importants, par exemple l'ordre de 0,05 à 0,5 m3, rendent difficiles leur manipulation précise. Consequently, these manipulators are generally complex and expensive. The relatively high mass of the test heads, for example of the order of 50 to 500 kg, and their relatively large volumes, for example of the order of 0.05 to 0.5 m3, make their precise handling difficult.

Pour faciliter l'accostage, la baie et la tête sont généralement respectivement équipées de dispositifs mécaniques de centrage qui, d'une part, empêchent la mise en contact si le désalignement des deux interfaces dépasse une valeur prédéterminée et qui, d'autre part, provoquent guidage mécanique pour l'accostage ; ces dispositifs peuvent être constitues par deux tenons ou broches collaborant respectivement avec deux logements, tels que décrit dans le brevet EP <B>526996.</B> To facilitate docking, the bay and the head are generally respectively equipped with mechanical centering devices which, on the one hand, prevent contacting if the misalignment of the two interfaces exceeds a predetermined value and which, on the other hand, cause mechanical guidance for docking; these devices can be constituted by two tenons or pins collaborating respectively with two housings, as described in patent EP <B> 526996. </B>

Ce document décrit, comme le brevet US 4.705.447, un manipulateur de tête de test dans lequel - translation verticale et une rotation selon cet axe de la tête sont permises par un tube coulissant et pivotant ; - deux translations horizontales sont permises par rotation sur trois arbres verticaux ; - rotation horizontale est permise par un arbre horizontal ; autre rotation horizontale est permise par un montage à pivot illustré dans le document US 4.705.447. This document describes, like US patent 4,705,447, a test head manipulator in which - vertical translation and rotation along this axis of the head are allowed by a sliding and pivoting tube; - two horizontal translations are allowed by rotation on three vertical shafts; - horizontal rotation is allowed by a horizontal shaft; another horizontal rotation is permitted by a pivot assembly illustrated in document US 4,705,447.

Les systèmes décrits dans ces documents comportent un contrepoids servant à compenser la masse des structures mobiles du manipulateur augmentée de la masse de la tête de test et d'une partie de celle des câbles électriques et conduits de transport de fluide auxquels elle est liée ; le contrepoids est lié par des câbles guidés par des poulies aux structures mobiles du manipulateur. The systems described in these documents include a counterweight used to compensate for the mass of the mobile structures of the manipulator increased by the mass of the test head and part of that of the electric cables and fluid transport conduits to which it is linked; the counterweight is linked by cables guided by pulleys to the mobile structures of the manipulator.

Un objectif de l'invention est de proposer de tels manipulateurs qui soient améliorés, en particulier simplifiés. An object of the invention is to propose such manipulators which are improved, in particular simplified.

Selon un premier aspect, l'invention consiste en un manipulateur d'un dispositif test de composants électriques, qui est destiné à permettre l'alignement et l'accostage du dispositif de test avec une baie recevant composants a tester, qui comporte au moins une articulation et des moyens pour suspendre le dispositif de test à cette articulation, de telle sorte que centre de gravité du dispositif de test soit situé sous l'articulation ; grâce à cette disposition, les forces de gravité résultant de la masse du dispositif de test tendent à le ramener à sa position d'équilibre "naturel", dans laquelle son centre de gravité est situé sous le barycentre de ses points d'attache de suspension, en particulier sous l'articulation lorsque celle-ci est unique ; système est donc stable par construction ; l'utilisation d'une ou plusieurs articulations ayant au moins deux degrés de liberté angulaire permet outre un déplacement (de faible amplitude) du dispositif de test autour de sa position d'équilibre, en appliquant au dispositif de test un effort de module faible comparé à la masse suspendue (par exemple inférieur à 10 kilogrammes pour une tête de test dont la masse est voisine de 500 kilogrammes), et ceci selon cinq des six degrés de liberté, c'est-à-dire hormis selon un axe vertical (Z) ; en d'autres termes, la tête de test est montée "flottante" selon cinq axes (cinq degrés de liberté). According to a first aspect, the invention consists of a manipulator of a test device for electrical components, which is intended to allow alignment and docking of the test device with a bay receiving components to be tested, which comprises at least one joint and means for suspending the test device at this joint, so that the center of gravity of the test device is located under the joint; thanks to this arrangement, the gravity forces resulting from the mass of the test device tend to bring it back to its "natural" equilibrium position, in which its center of gravity is located below the barycenter of its suspension attachment points , in particular under the joint when it is unique; system is therefore stable by construction; the use of one or more joints having at least two degrees of angular freedom also allows a displacement (of small amplitude) of the test device around its equilibrium position, by applying to the test device a force of compared low modulus to the suspended mass (for example less than 10 kilograms for a test head whose mass is close to 500 kilograms), and this according to five of the six degrees of freedom, that is to say except along a vertical axis (Z ); in other words, the test head is mounted "floating" along five axes (five degrees of freedom).

Par conséquent, à condition que le dispositif de test et la baie soient équipés desdits dispositifs de centrage, on obtient un alignement et un accostage par une simple poussée selon un axe perpendiculaire au plan de jonction des interfaces ; en effet, lors de ce déplacement, lesdits dispositifs de centrage provoquent par réaction (par contact) l'alignement parfait selon les six axes (degrés de liberté) ; à cet effet, il est cependant nécessaire de compenser en grande partie la masse de la tête suspendue afin de ne pas provoquer d'efforts importants sur la baie ; il est en outre nécessaire que les interfaces de la tête et de la baie aient été préalablement disposées en regard l'une de l'autre, de façon grossièrement alignée. Consequently, provided that the test device and the bay are equipped with said centering devices, alignment and docking are obtained by a simple push along an axis perpendicular to the junction plane of the interfaces; in fact, during this movement, said centering devices provoke by reaction (by contact) the perfect alignment along the six axes (degrees of freedom); for this purpose, it is however necessary to largely compensate for the mass of the hanging head so as not to cause significant efforts on the rack; it is furthermore necessary that the interfaces of the head and of the bay have been previously arranged opposite one another, in a roughly aligned manner.

Ladite articulation a au moins deux (de préférence trois) degrés liberté angulaire. Une articulation à deux degrés de liberté angulaire peut être constituée par un joint universel de type cardan ; une articulation deux ou trois degrés de liberté angulaire peut être constituée par un organe filiforme deformable, tel qu'un tronçon de fil ou câble métallique ; articulation à 2 (ou 3) degrés de liberté angulaire peut également être constituée deux (respectivement trois) pivots ou tourillons d'axes orthogonaux - cependant, on utilise de préférence une rotule (de type connu) comportant une portée hémisphérique coopérant avec une cage également hémisphérique : on assure ainsi une articulation à trois degrés de liberté angulaire qui est simple, robuste et compacte. Selon un mode de réalisation, le manipulateur comporte une potence à laquelle le dispositif de test est suspendu par une liaison à double articulation permettant le déplacement de la tête de test par rapport à la potence selon cinq degrés de liberté ; cette liaison comporte de préférence une rotule sphérique et un cardan (ou équivalent) ou bien, selon un mode encore préféré, deux rotules. Said joint has at least two (preferably three) angular degrees of freedom. A joint with two angular degrees of freedom can be constituted by a universal joint of cardan type; a joint two or three degrees of angular freedom can be constituted by a deformable filiform member, such as a section of wire or metal cable; articulation with 2 (or 3) degrees of angular freedom can also consist of two (respectively three) pivots or trunnions of orthogonal axes - however, preferably using a ball joint (of known type) having a hemispherical bearing cooperating with a cage also hemispherical: this ensures a joint with three degrees of angular freedom which is simple, robust and compact. According to one embodiment, the manipulator comprises a bracket to which the test device is suspended by a double articulation link allowing the displacement of the test head relative to the bracket according to five degrees of freedom; this connection preferably comprises a spherical ball joint and a cardan joint (or equivalent) or alternatively, according to a more preferred embodiment, two ball joints.

Selon un mode préféré de réalisation, la tête de test est suspendue deux bras de potence par deux moyens de liaison articulée comportant chacun deux rotules ; on obtient ainsi une structure à mouvement pendulaire très stable qui ne nécessite pas d'organes supplémentaires rappel de la tête dans sa position d'équilibre. According to a preferred embodiment, the test head is suspended two jib arms by two articulated connection means each comprising two ball joints; a very stable pendulum movement structure is thus obtained which does not require additional members to return the head to its equilibrium position.

Pour assurer le mouvement conduisant à l'accostage, la potence et/ou lesdits bras de potence sont fixés sur un chariot (ou autre support) mobile en translation selon l'axe du mouvement d'accostage : lorsque les interfaces s'étendent verticalement, ce mouvement est horizontal ; lorsque interfaces s'étendent horizontalement, ce mouvement est vertical ; lorsque la tête suspendue est flottante (du fait de l'articulation) dans cette direction d'accostage, une butée déformable doit être prévue pour limiter progressivement le déplacement de la tête selon cet axe, lorsque l'accostage nécessite un effort de poussée substantielle ; une telle butée peut être constituée d'un ou plusieurs ressort(s) à gaz travaillant en compression, s'étendant selon l'axe du mouvement d'accostage ; chacun de ces ressorts peut être fixé par une extrémité à un bras de potence, par une liaison à rotule, et fixé par une deuxième extrémité à la tête de test suspendue, également par une liaison à rotule. To ensure the movement leading to docking, the bracket and / or said bracket arms are fixed on a carriage (or other support) movable in translation along the axis of the docking movement: when the interfaces extend vertically, this movement is horizontal; when interfaces extend horizontally, this movement is vertical; when the suspended head is floating (due to the articulation) in this docking direction, a deformable stop must be provided to progressively limit the movement of the head along this axis, when docking requires a substantial thrust force; such a stop may consist of one or more gas spring (s) working in compression, extending along the axis of the docking movement; each of these springs can be fixed by one end to a stem arm, by a ball joint, and fixed by a second end to the suspended test head, also by a ball joint.

Selon un autre aspect de l'invention, la compensation de la masse de la tête de test est obtenue en grande partie au moins par un actionneur asservi pour exercer un effort constant ; cet actionneur remplace avantageusement un compensateur à contrepoids ; il est plus compact et plus facile à régler ; on utilise de préférence un vérin hydraulique et/ou pneumatique dont la pression de travail est maintenue constante, de sorte qu'il exerce un effort constant. According to another aspect of the invention, the compensation for the mass of the test head is obtained to a large extent at least by a servo actuator for exerting a constant force; this actuator advantageously replaces a counterweight compensator; it is more compact and easier to adjust; preferably using a hydraulic and / or pneumatic cylinder whose working pressure is kept constant, so that it exerts a constant force.

L'utilisation d'un vérin asservi facilite l'adaptation du dispositif lorsque l'on remplace une tête de test par une autre tête de test de masse différente, qui nécessite par conséquent d'exercer un effort de compensation dont le module a une valeur différente : il suffit de commander une modification de la pression de consigne en conséquence ; cet ajustement de la consigne peut être fait plus rapidement et plus précisément que lorsqu'on utilise un contrepoids ; cet ajustement facilité par l'usage d'un vérin asservi permet de la même façon d'adapter l'effort à une variation de la masse suspendue, notamment dans le cas où l'on modifie une tête de test et/ou ses raccordements électriques, mécaniques ou fluides. Dans le cas où le dispositif de test est suspendu à au moins deux articulations, il est fréquent que le centre de gravité du dispositif de test ne soit pas situé à la verticale du barycentre des points de suspension ; dans ce cas, l'effort de compensation de la masse doit être réparti de façon inégale entre les liaisons pendulaires articulées ; lorsque chaque liaison est équipée d'un vérin asservi, il suffit de prévoir une consigne adaptée pour chaque vérin, de sorte que l'on obtient un équilibrage des liaisons malgré le fait qu'elles supportent des charges différentes. The use of a slave cylinder facilitates the adaptation of the device when a test head is replaced by another test head of different mass, which therefore requires exerting a compensation force whose module has a value different: it suffices to order a modification of the set pressure accordingly; this adjustment of the setpoint can be done more quickly and more precisely than when using a counterweight; this adjustment, which is facilitated by the use of a slave cylinder, likewise allows the effort to be adapted to a variation in the suspended mass, in particular in the case where a test head and / or its electrical connections are modified , mechanical or fluid. In the case where the test device is suspended from at least two joints, it is frequent that the center of gravity of the test device is not located vertically from the barycenter of the suspension points; in this case, the mass compensation effort must be distributed unevenly between the articulated pendulum links; when each link is equipped with a slave cylinder, it suffices to provide a suitable setpoint for each cylinder, so that one obtains a balancing of the links despite the fact that they support different loads.

Cette adaptation de l'effort exercé par le vérin est facilitée en choisissant de piloter le vérin par un régulateur proportionnel, c'est-à-dire un régulateur qui délivre (en sortie) un flux (d'air) dont pression est proportionnelle à un signal électrique de commande (à distance) appliqué à l'entrée du régulateur. En outre et par ailleurs, il est préférable que le montage mécanique du vérin soit tel que la tige du vérin soit en permanence sollicitée en traction plutôt qu'en compression ; cela évite des problèmes blocage ou d'usure qui pourraient résulter du flambement de la tige. This adaptation of the force exerted by the jack is facilitated by choosing to control the jack by a proportional regulator, that is to say a regulator which delivers (at the outlet) a flow (of air) whose pressure is proportional to an electrical control signal (remote) applied to the regulator input. In addition and moreover, it is preferable that the mechanical mounting of the jack is such that the rod of the jack is permanently stressed in tension rather than in compression; this avoids blocking or wear problems which could result from buckling of the rod.

Lorsque la tige du vérin a une longueur de l'ordre d'une plusieurs dizaines de centimètres, pour assurer au vérin une course de ordre, il est préférable de prévoir un vérin s'étendant verticalement à l'intérieur d'un fût, et dont la tige soit située au-dessus du corps du vérin ; moyens de compensation de la masse de l'équipage mobile comportent préférence un ou plusieurs tronçons de câble ou chaîne, qui relient l'extrémité libre de la tige du vérin à cet équipage mobile, et qui sont guidés par un (ou plusieurs) organe(s) de renvoi tel(s) qu'une (ou des) poulie(s). Pour diminuer la section du piston du vérin, on peut utiliser un multiplicateur de la pression d'air délivré à l'entrée du régulateur et/ou du vérin, ce qui diminue l'encombrement et la masse du vérin, ce qui est particulièrement appréciable lorsque le vérin est intégré à une liaison pendulaire articulée ; dans ce cas, sa course est généralement de l'ordre quelques dizaines de millimètres. When the rod of the jack has a length of the order of several tens of centimeters, to ensure the jack a stroke of order, it is preferable to provide a jack extending vertically inside a barrel, and the rod of which is located above the body of the jack; means of compensating for the mass of the moving element preferably comprise one or more sections of cable or chain, which connect the free end of the rod of the jack to this moving element, and which are guided by one (or more) member ( s) of return such as one (or more) pulley (s). To reduce the piston cross section of the cylinder, it is possible to use a multiplier of the air pressure delivered to the inlet of the regulator and / or of the cylinder, which reduces the size and the mass of the cylinder, which is particularly appreciable. when the jack is integrated into an articulated pendulum link; in this case, its stroke is generally of the order of a few tens of millimeters.

De préférence, le vérin est disposé entre les deux articulations de liaison pendulaire à double rotule ; on obtient ainsi une liaison pendulaire flottante selon les six degrés de liberté, qui est simple, robuste et compacte. Preferably, the jack is arranged between the two pendulum link articulations with double ball joint; this gives a floating pendulum connection according to the six degrees of freedom, which is simple, robust and compact.

Selon d'autres caractéristiques préférées de l'invention, manipulateur comporte - Deux bras de potence parallèles et écartés de façon à ce que dispositif de test puisse être inséré entre les bras, lesquels bras soutiennent chacun une liaison à double articulation ; - Des moyens d'appui selon la direction d'accostage pour compenser la résistance à l'accostage entre l'interface du dispositif de test et l'interface de la baie ; ces moyens peuvent comporter au moins trois ressorts ou vérins d'appui pour l'accostage, qui sont liés à potence supportant l'articulation d'une part, et au dispositif de test d'autre part, par l'intermédiaire de rotules, pour éviter contrarier la liberté de mouvement pendulaire du dispositif de test. According to other preferred characteristics of the invention, the manipulator comprises - two parallel jib arms which are spaced apart so that a test device can be inserted between the arms, which arms each support a double-articulated link; - Support means in the docking direction to compensate for the resistance to docking between the interface of the test device and the bay interface; these means may include at least three springs or support cylinders for docking, which are linked to the bracket supporting the articulation on the one hand, and to the test device on the other hand, by means of ball joints, for avoid impeding the pendulum's freedom of movement of the test device.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés, qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels réalisation de l'invention. Other advantages and characteristics of the invention will be understood through the following description which refers to the accompanying drawings, which illustrate without any limiting character the preferred embodiments of the invention.

figures 1 à 4 et 6 illustrent un premier mode de réalisation incorpore deux aspects de l'invention : une double suspension pendulaire articulée et une compensation de la masse de la tête de test par deux vérins pneumatiques intégrés à ces suspensions. Figures 1 to 4 and 6 illustrate a first embodiment incorporates two aspects of the invention: a double articulated pendulum suspension and compensation of the mass of the test head by two pneumatic cylinders integrated into these suspensions.

figure 7 illustre un deuxième mode de réalisation de la compensation de masse par vérin asservi ; ce mode de réalisation peut le cas échéant être combiné avec une (ou plusieurs) liaison(s) pendulaire(s) articulée(s) telle(s) que décrite(s) ci-avant et en relation avec les autres figures. figure 1 est une vue en perspective d'un manipulateur d'une tête de test auquel une tête de test est suspendue ; la figure 2 illustre en perspective selon le même point de vue, le même manipulateur sans la tête de test. figures 3 et 4 sont des vues respectives de la face avant et d'une face laterale du manipulateur, et sont simplifiées et partielles ; ces figures sont respectivement des vues selon III et selon IV de la figure 2. figure 5 illustre schématiquement et partiellement, en vue de dessus une tête de test et une baie équipées de moyens de centrage. figure 6 illustre en perspective vue de trois-quarts arrière, le manipulateur assemblé à la tête de test dans une position basculée pour maintenance. figure 7 illustre en vue partielle en coupe longitudinale par un plan vertical un second mode de réalisation des moyens de compensation masse un vérin pneumatique asservi. figure 8 illustre en vue schématique le fonctionnement de compensation de masse suspendue. FIG. 7 illustrates a second embodiment of mass compensation by slave cylinder; this embodiment can optionally be combined with one (or more) articulated pendulum link (s) as described above and in relation to the other figures. Figure 1 is a perspective view of a manipulator of a test head to which a test head is suspended; Figure 2 illustrates in perspective from the same point of view, the same manipulator without the test head. Figures 3 and 4 are respective views of the front face and a side face of the manipulator, and are simplified and partial; these figures are views respectively according to III and according to IV of Figure 2. Figure 5 illustrates schematically and partially, in top view a test head and a bay equipped with centering means. Figure 6 illustrates in perspective three-quarter rear view, the manipulator assembled with the test head in a tilted position for maintenance. Figure 7 illustrates in partial view in longitudinal section through a vertical plane a second embodiment of the mass compensation means a pneumatic cylinder. Figure 8 illustrates in schematic view the suspended mass compensation operation.

Comme cela apparaît sur les dessins annexés, les axes Y, Y1 à sont parallèles entre eux, et les axes Z, Z1, Z2 sont parallèles entre eux. référence aux figures 1 à 5, le manipulateur 1 est destine à connecter temporairement la tête de test 2 à une baie 7 représentée figure 5, par translation de la tête selon l'axe X horizontal. tête 2 se présente grossièrement sous la forme d'un boîtier forme parallélépipédique rectangle dont la face avant verticale 3 comporte une pluralité de connecteurs non représentés formant une interface proéminente sur la face 3 et de contour rectangulaire. tête 2 comporte en outre deux broches 5 et 6 de guidage s'étendent perpendiculairement à la face 3 et parallèlement à l'axe X. As shown in the accompanying drawings, the axes Y, Y1 to are parallel to each other, and the axes Z, Z1, Z2 are parallel to each other. with reference to FIGS. 1 to 5, the manipulator 1 is intended to temporarily connect the test head 2 to a rack 7 shown in FIG. 5, by translation of the head along the horizontal X axis. head 2 is roughly in the form of a rectangular rectangular box whose vertical front face 3 comprises a plurality of connectors not shown forming a prominent interface on face 3 and of rectangular outline. head 2 further comprises two guide pins 5 and 6 extend perpendicular to face 3 and parallel to axis X.

broches s'engagent respectivement dans deux logements 8, prévus sur la face avant 10 de la baie 7, autour de l'interface 14 de la baie qui est destinée à recevoir l'interface 4 de la tête 2. pins respectively engage in two housings 8, provided on the front face 10 of the bay 7, around the interface 14 of the bay which is intended to receive the interface 4 of the head 2.

Comme illustré figure 5, l'embouchure des logements 8 et 9 évasée selon une forme tronconique d'axe parallèle à l'axe X ; de ce fait lors l'approche de la tête 2 selon l'axe X, l'extrémité libre des broches 5, 6 est guidée par appui sur la face tronconique 11 de l'embouchure et, du fait du montage suspendu flottant de la tête par rapport au manipulateur, la tête s'aligne automatiquement sur la baie par appui et glissement broches 5, 6 sur les faces 11 inclinées de guidage. As illustrated in FIG. 5, the mouth of the housings 8 and 9 flared in a frustoconical shape with an axis parallel to the axis X; therefore during the approach of the head 2 along the axis X, the free end of the pins 5, 6 is guided by pressing on the frustoconical face 11 of the mouth and, due to the floating suspended mounting of the head relative to the manipulator, the head is automatically aligned on the bay by pressing and sliding pins 5, 6 on the inclined guide faces 11.

I1 est évidemment nécessaire à cet effet, que le désalignement initial 12 entre l'axe des broches et l'axe des logements, soit inférieur à la demi- ouverture 13 (par exemple, le demi-diamètre d'ouverture) de l'embouchure inclinée des logements ; ceci est obtenu par un positionnement et/ou reglage manuel du socle du manipulateur, une fois pour toutes. It is obviously necessary for this purpose, that the initial misalignment 12 between the axis of the pins and the axis of the housings, be less than the half-opening 13 (for example, the half-diameter of opening) of the mouth inclined housing; this is achieved by manual positioning and / or adjustment of the manipulator base, once and for all.

Le socle 15 du manipulateur repose sur le sol par quatre pieds 16 deux glissières 17 parallèles à l'axe X sont fixées sur le socle et coopèrent avec quatre patins 18 fixés à un chariot 19 pour permettre le déplacement chariot sur le socle selon cet axe correspondant à la direction mouvement d'accostage. The base 15 of the manipulator rests on the ground by four feet 16 two slides 17 parallel to the axis X are fixed on the base and cooperate with four pads 18 fixed to a carriage 19 to allow the carriage movement on the base along this corresponding axis to the direction of the docking movement.

Comme cela apparaît figure 2 en particulier, la structure manipulateur possède sensiblement une symétrie selon un plan vertical median contenant les axes X et Z. As shown in FIG. 2 in particular, the manipulator structure has substantially symmetry along a median vertical plane containing the axes X and Z.

Cette structure comporte un cadre 20 monté basculant selon un axe par rapport au chariot 19 ; à cet effet, le cadre 20 est équipé de deux arbres 22 d'axes Y3 montés pivotants selon cet axe dans deux paliers respectifs 21 ; chaque palier 21 est fixé sur une chaise 23 solidaire chariot 19 ; deux vérins 24 sont fixés au chariot 19 par l'intermédiaire de deux supports 25 respectifs en forme de chape permettant l'articulation du vérin 24 selon l'axe Y4 ; la tige 26 de chacun des vérins 24 est fixée de façon pivotante selon l'axe Y5 à une came 27 respectivement solidaire chacun des arbres 22 et par conséquent du cadre basculant 20. This structure comprises a frame 20 mounted tilting along an axis relative to the carriage 19; for this purpose, the frame 20 is equipped with two shafts 22 of axes Y3 pivotally mounted along this axis in two respective bearings 21; each bearing 21 is fixed on a chair 23 integral with the carriage 19; two jacks 24 are fixed to the carriage 19 by means of two respective supports 25 in the form of a yoke enabling the jack 24 to be articulated along the axis Y4; the rod 26 of each of the jacks 24 is pivotally attached along the axis Y5 to a cam 27 respectively secured to each of the shafts 22 and consequently of the tilting frame 20.

Grâce à ce montage basculant du cadre 20, celui-ci peut passer position "active" illustrée figures 1 et 2, correspondant à une disposition verticale de l'interface 4 de la tête 2 en parallélisme avec l'interface baie, à une position illustrée figure 6 dans laquelle l'interface 4 et la face avant 3 de la tête 2 sont horizontales, pour faciliter la maintenance système de test. Thanks to this tilting mounting of the frame 20, the latter can pass the "active" position illustrated in FIGS. 1 and 2, corresponding to a vertical arrangement of the interface 4 of the head 2 in parallel with the bay interface, to an illustrated position Figure 6 in which the interface 4 and the front face 3 of the head 2 are horizontal, to facilitate maintenance of the test system.

La description suivante, décrit plus précisément les systèmes de suspension articulée de la tête de test, et de compensation de la masse de la tête de test, qui contribuent à l'obtention d'un montage flottant selon six degrés de liberté. The following description describes more precisely the articulated suspension systems of the test head, and compensation of the mass of the test head, which contribute to obtaining a floating assembly according to six degrees of freedom.

Le cadre basculant 20 est constitué par des tronçons tubes et de plaques métalliques, assemblés par soudage et vissage, à savoir essentiellement - deux montants verticaux 28 reliés par deux entretoises horizontales parallèles 29 ; - deux bras inférieurs 30 et deux bras supérieurs parallèles à l'axe X ; - des renforts d'angle 32 ; - deux bras d'appui 33 parallèles à l'axe X et dont l'extrémité libre 34 forme une butée pour l'ensemble suspendu. The tilting frame 20 is constituted by sections of tubes and metal plates, assembled by welding and screwing, namely essentially - two vertical uprights 28 connected by two parallel horizontal spacers 29; two lower arms 30 and two upper arms parallel to the axis X; - corner reinforcements 32; - Two support arms 33 parallel to the axis X and whose free end 34 forms a stop for the suspended assembly.

Le manipulateur comporte par ailleurs deux flasques 35 de forme allongée et sur la face interne 36 desquelles est fixée rigidement la tête 2 par des vis, par ses deux faces latérales verticales 37. The manipulator also comprises two flanges 35 of elongated shape and on the internal face 36 of which the head 2 is rigidly fixed by screws, by its two vertical lateral faces 37.

Les deux flasques 35 s'étendent respectivement sous les extrémités des deux bras de potence 31, auxquels elles sont respectivement suspendues par une liaison 38 articulée comportant deux rotules 39, 40 à portée sphérique et un vérin 41 pneumatique de compensation d'effort, intercalé entre deux rotules superposées. The two flanges 35 extend respectively under the ends of the two jib arms 31, to which they are respectively suspended by an articulated link 38 comprising two ball joints 39, 40 with spherical bearing and a pneumatic force compensation cylinder 41, interposed between two superimposed ball joints.

Comme illustré en particulier figure 3, chaque suspension articulée 38 comporte une rotule supérieure 39, une rotule inférieure 40 et un vérin pneumatique 41 ; chaque rotule 39, 40 comporte une cage sphérique glissant à faible frottement sur une portée sphérique de dimensions adaptées, qui est fixée sur un arbre cylindrique 42, 44 d'axe Y1 (pour chaque rotule supérieure) et Y2 (pour chaque rotule inférieure) ; la portée de chaque rotule supérieure 39 est fixée par l'arbre 42 à deux parois 43 parallèles formant une chape disposée à l'extrémité avant du bras de potence 31 respectif ; de façon similaire, la portée de chaque rotule inférieure 40 est fixée par l'arbre 44 à deux parois 45 parallèles formant une chape disposée à l'extrémité supérieure de la flasque (de fixation de la tête) 35 correspondante ; le corps de chacun des vérins 41 est solidaire de la cage de la rotule supérieure 39, et la tige 46 de chacun des vérins est solidaire de la cage de la rotule inférieure 40. Comme illustré en particulier figures 2 et 4, chaque flasque 35 de fixation de la tête est prolongée vers l'arrière par une plaque 47 dont l'extrémité 48 est, dans la position d'équilibre de la tête suspendue, parallèle ' la butée 34 équipant le bras 33 du cadre 20, est disposée en regard et à faible distance (quelques millimètres ou quelques centimètres) de celle- ; de façon similaire, dans cette position d'équilibre de la tête, une partie inférieure arrière 49 de chaque flasque 35 s'étend en regard et à la même faible distance d'une butée 50 équipant l'extrémite avant de chaque bras inférieur 30. As illustrated in particular in FIG. 3, each articulated suspension 38 comprises an upper ball joint 39, a lower ball joint 40 and a pneumatic cylinder 41; each ball joint 39, 40 comprises a spherical cage sliding with low friction on a spherical bearing surface of suitable dimensions, which is fixed on a cylindrical shaft 42, 44 of axis Y1 (for each upper ball joint) and Y2 (for each lower ball joint); the bearing surface of each upper ball joint 39 is fixed by the shaft 42 to two parallel walls 43 forming a yoke disposed at the front end of the respective stem arm 31; similarly, the bearing surface of each lower ball joint 40 is fixed by the shaft 44 to two parallel walls 45 forming a yoke arranged at the upper end of the corresponding flange (for fixing the head) 35; the body of each of the cylinders 41 is secured to the cage of the upper ball joint 39, and the rod 46 of each of the cylinders is secured to the cage of the lower ball joint 40. As illustrated in particular in FIGS. 2 and 4, each flange 35 of fixing of the head is extended towards the rear by a plate 47 whose end 48 is, in the equilibrium position of the hanging head, parallel 'the stop 34 equipping the arm 33 of the frame 20, is arranged opposite and a short distance (a few millimeters or a few centimeters) from this; similarly, in this equilibrium position of the head, a rear lower part 49 of each flange 35 extends opposite and at the same short distance from a stop 50 equipping the front end of each lower arm 30.

outre, chaque partie 35, 47 suspendue (gauche et droite) du manipulateur est reliée au cadre 20 par un vérin à gaz superieur 51 et par un vérin a gaz inférieur 52, lesquels vérins sont parallèles à l'axe X ; la tige de chaque verin 51, 52 est reliée au cadre 20 par une rotule et le corps des vérins est relié à l'ensemble suspendu 35, 47 par une rotule 54. in addition, each suspended part 35, 47 (left and right) of the manipulator is connected to the frame 20 by an upper gas cylinder 51 and by a lower gas cylinder 52, which cylinders are parallel to the axis X; the rod of each jack 51, 52 is connected to the frame 20 by a ball joint and the body of the jacks is connected to the suspended assembly 35, 47 by a ball joint 54.

Le fonctionnement est le suivant : les liaisons 38 à double rotule 39, 40 superposées et coaxiales (Y1, Y2), dont la rotule inférieure 40 s'étend au-dessus du centre de gravité 55 de la tête 2 fixée aux flasques 35, permettent - libre déplacement selon X de la tête par pivotement des rotules selon les axes Y1, Y2, - libre déplacement selon Y de la tête par pivotement des rotules selon des axes parallèles à X et passant par le centre des rotules, - la libre rotation 6Y par pivotement des rotules selon les axes Y1, Y2, - la libre rotation 6Z par pivotement des rotules selon les axes Z1, Z2, - la libre rotation 8X par pivotement des rotules parallèlement à X. Les vérins 41 de compensation permettent le déplacement de la tête selon Z ; ils permettent en outre chacun des variations de l'écartement entre les centres de rotation des deux rotules auxquelles ils sont respectivement liés, en particulier lors de déplacements en rotation 6X, 9Y et 6Z de la tête 2. Dans le mode de réalisation illustré figure 7, le manipulateur 1 comporte un fût tubulaire 90 d'axe z vertical, qui est fixé par sa base sur un socle 15. The operation is as follows: the connections 38 with double ball joint 39, 40 superimposed and coaxial (Y1, Y2), the lower ball 40 of which extends above the center of gravity 55 of the head 2 fixed to the flanges 35, allow - free movement along X of the head by pivoting of the ball joints along the axes Y1, Y2, - free movement along Y of the head by pivoting of the ball joints along axes parallel to X and passing through the center of the ball joints, - free rotation 6Y by pivoting the ball joints along the axes Y1, Y2, - the free rotation 6Z by pivoting the ball joints along the axes Z1, Z2, - the free rotation 8X by pivoting the ball joints parallel to X. The compensating jacks 41 allow the displacement of the head along Z; they also each allow variations in the spacing between the centers of rotation of the two ball joints to which they are respectively linked, in particular during rotational movements 6X, 9Y and 6Z of the head 2. In the embodiment illustrated in FIG. 7 , the manipulator 1 comprises a tubular barrel 90 of vertical z axis, which is fixed by its base on a base 15.

Le vérin 41 s'étend en grande partie à l'intérieur du fût 90, la tige 46, qui est liée au piston 81, s'étendant au-dessus du corps 87 du vérin ; l'extrémité supérieure du fût est ouverte et est munie de deux poulies 91 (d'axe horizontal) de guidage (et de renvoi) de deux tronçons 92 respectifs de câble métallique partiellement représentés ; chacun de ces tronçons de câble est fixé par son extrémité 93, s'étendant à l'extérieur du fût à l'équipage mobile (non représenté) comportant le dispositif de test, et fixé par son extrémité 94 s'étendant à l'intérieur du fût, à l'extrémité libre de la tige 46 qui est équipée d'un palonnier 95. The cylinder 41 extends largely inside the barrel 90, the rod 46, which is linked to the piston 81, extending above the body 87 of the cylinder; the upper end of the barrel is open and is provided with two pulleys 91 (of horizontal axis) for guiding (and returning) two respective sections 92 of metal cable partially shown; each of these cable sections is fixed by its end 93, extending outside the barrel to the mobile assembly (not shown) comprising the test device, and fixed by its end 94 extending inside of the barrel, at the free end of the rod 46 which is equipped with a lifter 95.

La disposition du vérin et la présence des poulies 91 de renvoi câbles sont telles que le poids suspendu aux extrémités 93 sollicite la tige 46 en traction (élongation) verticale ascendante. The arrangement of the jack and the presence of the pulleys 91 for returning the cables are such that the weight suspended at the ends 93 urges the rod 46 in upward vertical traction (elongation).

Par référence à la figure 8, la pression de service (P) dans la chambre 80 située sous le piston 81 est maintenue par le régulateur 83, proportionnelle à la tension 82 de consigne appliquée à l'entrée du régulateur 83. With reference to FIG. 8, the operating pressure (P) in the chamber 80 located under the piston 81 is maintained by the regulator 83, proportional to the reference voltage 82 applied to the input of the regulator 83.

Le régulateur est alimenté en air pressurisé par une canalisation 84 et communique en sortie avec le vérin 41 par un conduit 85. The regulator is supplied with pressurized air by a pipe 84 and communicates at the outlet with the jack 41 by a conduit 85.

Sous l'effet d'un effort 100 (vertical ascendant) sur le pion de centrage, la tête de test 2 a tendance à se déplacer vers le haut. La pression P a par conséquent tendance à diminuer. Le régulateur 83 agit pour rétablir l'équilibre de pression, et la tige 46 du vérin rentre dans le corps 87. Under the effect of a force 100 (vertical upward) on the centering pin, the test head 2 tends to move upwards. The pressure P therefore tends to decrease. The regulator 83 acts to restore the pressure balance, and the rod 46 of the jack enters the body 87.

Lorsque l'effort 100 cesse, la tige du vérin s'immobilise dans une nouvelle position d'équilibre. When the effort 100 ceases, the cylinder rod comes to a stop in a new equilibrium position.

Inversement, sous l'effet d'un effort vertical descendant sur le pion de centrage, la tête de test a tendance à se déplacer vers le bas. La pression P a tendance à augmenter. Le régulateur agit pour rétablir l'équilibre de la pression, la tige du vérin sort ; lorsque l'effort cesse, la tige du vérin s'immobilise dans une nouvelle position d'équilibre. Un multiplicateur de pression 86 est illustré figure 8, qui peut par exemple délivrer en sortie un flux d'air à une pression double (par exemple 10 bar) de la pression à son entrée (par exemple 5 bar). Conversely, under the effect of a vertical downward force on the centering pin, the test head tends to move downwards. The pressure P tends to increase. The regulator acts to restore the pressure balance, the cylinder rod comes out; when the effort ceases, the rod of the jack stops in a new equilibrium position. A pressure multiplier 86 is illustrated in FIG. 8, which can for example deliver an air flow at a pressure double (for example 10 bar) the pressure at its inlet (for example 5 bar).

L'asservissement du vérin pneumatique 41 de la figure 7 peut être effectué de façon similaire à celle décrite ci-avant, à ceci près que dans le cas de la figure 7, le mouvement du piston 81 est en sens inverse de celui de la tête de test du fait du mécanisme de renvoi d'effort par câbles. The servo of the pneumatic cylinder 41 of FIG. 7 can be carried out in a similar manner to that described above, except that in the case of FIG. 7, the movement of the piston 81 is in the opposite direction to that of the head test due to the force return mechanism by cables.

En variante, la fonction de compensation peut être remplie de la même manière avec un autre type d'actionneur (hydraulique, électrique) couplé à un capteur d'effort (jauge de déformation).Alternatively, the compensation function can be fulfilled in the same way with another type of actuator (hydraulic, electric) coupled to a force sensor (strain gauge).

Claims

1. Manipulator (1) of a device (2) for testing electrical components intended to allow alignment and docking of the test device with a bay (7) receiving the components to be tested, characterized in that comprises at least one articulation (39, 40) with at least two degrees of angular freedom and fixing means (35, 36, 44, 45) for suspending the test device at this articulation, so that the center of gravity (55) of the test device is located under the joint. Manipulator according to claim 1, which comprises a bracket (28, 31) and in which the fixing means (35, 36, 44, 45) of the test device are mounted movable relative to the bracket according to six degrees of freedom. 3. Manipulator according to one of claims 1 or 2, which comprises at least one connection (38) for the suspension of the test device, which connection comprises said articulation (39, 40) which has three degrees of angular freedom. 4. Manipulator according to any one of claims 1 to 3, wherein said articulation comprises a ball joint. Manipulator according to claim 4, which comprises two superimposed ball joints, and which comprises a slave translator (41) which is fixed to the two joints and disposed between them. Manipulator according to any one of claims 1 to which comprises two articulated suspension links (38) each comprising two superimposed ball joints (39, 40) and a jack (41) controlled to exert a constant force to compensate for the mass of the device which is inserted between the two ball joints. 7. Manipulator according to claim 6, which comprises two arms (31) parallel bracket and spaced so that the device can be inserted between the arms, which arms each support link (38) double joint. Manipulator according to any one of claims 1 to which comprises means (51, 52) of support in the direction (X) of docking, to compensate for the resistance to docking between the interface (4) of the device ( 2) and the bay interface (14) (7). 9. Manipulator according to any one of claims to 8, which comprises a carriage (19) movable in translation in the docking direction supports the bracket (28, 31). 10. Manipulator according to any one of claims to 9 which comprises at least three springs or jacks (51, 52) for support for docking, are linked to the bracket (28, 31) supporting the articulation (39, 40) on the one hand, and to the test device (2) on the other hand, by means of ball joints (54) to avoid interfering with the pendulum's freedom of movement