BANDE SUPPORT DE COMPOSANTS

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[001] La présente invention concerne un dispositif de transport et de conditionnement de composants comportant une bande support pourvue d'une série d'alvéoles de dimensions standard. La présente invention concerne également un procédé de transport et de conditionnement associé.

éTAT DE LA TECHNIQUE

[002] Au cours du traitement ou de l'assemblage de composants, les composants proviennent d'une réserve et doivent être transportés vers un poste d'assemblage grâce à un système d'alimentation. Les deux types de systèmes d'alimentation les plus fréquemment rencontrés sont les systèmes d'alimentation à cadence variable et les systèmes d'alimentation à composants variables.

[003] Les systèmes d'alimentation à cadence variable comportent le plus souvent une bande ou un rouleau-support dont on fait varier la vitesse de défilement selon le besoin. Les composants sont alors contenus dans des alvéoles thermoformées spécifiquement conçues pour épouser la forme des composants. Dans un tel système, la bande est munie d'un système de positionnement de chaque alvéole. Par ailleurs chaque alvéole reproduit la forme des composants, ce qui permet de localiser précisément chaque composant et de garantir la répétabilité de positionnement des composants dans les alvéoles.

Les bandes support de ce type de système d'alimentation défilent ensuite de manière cadencée sous un préhenseur qui saisit les différents composants. Un tel système est très avantageux puisqu'il permet de travailler à des cadences rapides et variables, tout en assurant un positionnement très précis des composants.

[004] Cependant, les systèmes d'alimentation à cadence variable sont difficilement utilisables lorsque les composants ont des formes et/ou des dimensions différentes. En effet, la réalisation sur la bande d'alvéoles de formes variables est coûteuse et les bandes ainsi formées ne sont pas réutilisables pour le transport d'autres composants.

[005] D'autres systèmes d'alimentation en composants, ne nécessitant pas l'utilisation de bandes d'alvéoles, sont connus. Ce sont généralement des bols vibrants qui sont des systèmes dédiés à des composants spécifiques et qui mettent en position ces composants. Cependant, ces systèmes n'acceptent que de petites variabilités dimensionnelles et les cadences de travail de ces systèmes ne sont pas adaptatives alors que la demande en composants est généralement variable au cours de la vie d'un produit en fabrication.

[006] On connaît également des systèmes d'alimentation à composants variables. La plupart du temps, ces systèmes sont constitués d'une bande sur laquelle les composants défilent en vrac et d'un organe de vision qui permet de repérer puis de saisir les composants. Un tel système est adapté à tout type de composants. Cependant les cadences de travail sont ralenties pour permettre à l'organe de vision de repérer les composants. Par ailleurs, un tel système est lourd en infrastructures puisqu'il nécessite l'utilisation d'un appareillage pour repérer les composants dans l'espace.

OBJET DE L'INVENTION

[007] La présente invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant un dispositif de conditionnement et de transport de composants, qui soit adaptable à des séries hétérogènes de composants et qui soit utilisable sous une cadence variable, tout en assurant une très bonne reproductibilité du positionnement des composants.

[008] Dans ce but, la présente invention propose d'utiliser une bande support

comportant des alvéoles thermoformées de dimensions standard remplies d'une matière plastique reconfigurable à volonté pour maintenir le composant dans une position et une orientation précises.

[009] Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de conditionnement et de transport de composants comportant une bande support pourvue d'alvéoles, chacune étant apte et configurée pour recevoir au moins un composant, chaque alvéole étant remplie avec un matériau de garnissage, déformable de façon réversible, qui définit une empreinte correspondant à la forme du composant reçu par l'alvéole.

[0010] Plus précisément, le matériau de garnissage est reformable, c'est-à- dire qu'il peut être conformé de différentes manières pour s'adapter à la forme de différents composants.

[0011] Une même bande support peut contenir un ensemble de composants destinés à être assemblés entre eux, par exemple sur un circuit imprimé. Dans un autre mode de réalisation, un jeu de composants destinés à être assemblés entre eux peut être contenu dans la même alvéole, de sorte que chaque alvéole contient un kit de pièces prêtes à être assemblées.

[0012] Un tel dispositif permet donc d'entreposer et de conditionner des composants de tailles et de profils variables dans des alvéoles de taille standard : il n'y a donc plus de spécification ni d'adaptation des alvéoles aux composants à alimenter, ce qui facilite la fabrication des bandes support et de leurs alvéoles. Par ailleurs les bandes support sont réutilisables pour plusieurs types de composants ce qui présente un avantage économique.

[0013] Le maintien des composants dans les alvéoles est assuré par le matériau de garnissage. En effet, les alvéoles ont des dimensions standard, qui sont, dans la plupart des cas, supérieures aux dimensions des composants contenus dans les alvéoles. Un matériau de garnissage est donc ajouté dans les

alvéoles afin de combler le vide entre les parois des alvéoles et les composants. Ce matériau de garnissage permet de caler et de maintenir les composants dans une position et une orientation précises de l'alvéole et il permet également d'éviter que les composants ne sortent des alvéoles. Par ailleurs, ce matériau permet d'amortir les chocs éventuels pour les composants.

[0014] Ce matériau est de préférence un matériau plastique.

[0015] Le matériau qui garnit les alvéoles est en outre déformable de façon réversible, c'est-à-dire qu'il est reconfigurable ou remodelable à volonté. L'empreinte créée dans ce matériau, qui correspond au profil d'un composant particulier, peut en effet être effacée en se plaçant dans des conditions choisies de pression et/ou de température. L'empreinte peut donc être remodelée autant de fois que nécessaire en fonction du type de composants à transporter. En effet, une fois que le composant contenu dans une alvéole a été extrait de cette alvéole, l'empreinte de ce composant peut être comblée et une nouvelle empreinte peut être configurée dans le matériau de garnissage. Ainsi, un grand nombre de composants différents peut être transporté par la même bande support dont les alvéoles sont garnies avec le même matériau.

[0016] En pratique, il peut être nécessaire d'ajouter un complément de matériau de garnissage dans les alvéoles lors du changement d'empreinte afin de pallier les pertes. Par ailleurs, après un certain nombre de remodelage du matériau de garnissage, il peut être utile de le changer afin de garantir une constance dans la qualité du matériau de garnissage.

[0017] Avantageusement, toutes les alvéoles ont les mêmes dimensions, ces dimensions étant supérieures aux dimensions du plus gros composant contenu dans le dispositif de transport. Ainsi la bande support comporte des alvéoles qui ont toutes la même taille, ce qui permet de simplifier la fabrication de cette bande support. Cette bande support est de préférence réalisée dans un

plastique thermoformable et les alvéoles sont alors réalisées par thermoformage.

[0018] La bande support est de préférence enroulée sur elle-même, ce qui permet un gain de place, et elle est de préférence stockée dans une cassette de protection. Ainsi la bande support, qui contient les composants, est stockée en étant enroulée sur elle-même, et elle est déroulée en temps utile, afin que les composants puissent être extraits, par exemple à l'aide d'un préhenseur. Elle est ensuite à nouveau enroulée sur elle-même, afin d'être stockée vide. La cassette de protection peut ainsi contenir deux rouleaux sur lesquels la bande support peut s'enrouler : le premier rouleau permet l'enroulement de la bande lorsqu'elle est remplie de composants, le second rouleau permet l'enroulement de la bande lorsqu'elle est vide. Cet enroulement permet également d'obtenir un conditionnement fermé des composants et le cas échéant une obturation étanche des alvéoles.

[0019] Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, le matériau de garnissage des alvéoles est déformable à chaud, de préférence à une température sensiblement supérieure à la température ambiante. Ainsi, il suffit de chauffer le matériau à une température sensiblement supérieure à la température ambiante pour qu'il soit facilement déformable, ce qui permet de réaliser des empreintes facilement et sans consommation excessive d'énergie par fusion locale du matériau. Par la suite, il suffit de laisser durcir le matériau avec son empreinte en le refroidissant à température ambiante.

[0020] Avantageusement, le matériau de garnissage est déformable à une température comprise entre 40 et 70°. Ces températures sont en effet intéressantes puisqu'elles sont suffisamment différentes de la température ambiante pour éviter que le matériau ne se déforme accidentellement. Par ailleurs, elles ne sont pas trop élevées ce qui permet, d'une part, d'éviter les dépenses énergétiques trop importantes lors du procédé de réalisation des empreintes et, d'autre part, de pouvoir réaliser les empreintes par chauffage

préalable des composants et insertion des composants dans le matériau de garnissage. En effet, la plupart des composants transportés par ce dispositif peuvent supporter des températures comprises entre 40 et 70° sans risque de détérioration, ce qui permet de réaliser facilement les empreintes, sans avoir recours à un tampon, une matrice ou un moule supplémentaire.

[0021] Avantageusement, lesdites empreintes sont susceptibles de disparaître par fusion du matériau de garnissage. En effet, une fois que les composants ont été enlevés des alvéoles, par exemple grâce à un préhenseur, les empreintes peuvent être effacées en chauffant à nouveau le matériau de garnissage. Ainsi, le matériau de garnissage se ramollit ou se liquéfie et il durcit en reprenant sa forme d'origine. Par la suite, de nouvelles empreintes peuvent être réalisées, en chauffant à nouveau le matériau de garnissage et en insérant dans ce matériau un tampon ou un objet dont les contours définissent la forme voulue. Ainsi, le matériau de garnissage peut être modelé et remodelé à souhait : c'est ce que l'on entend par matériau déformable de manière réversible.

[0022] Avantageusement, le matériau choisi pour garnir les alvéoles est du polycaprolactone.

[0023] En effet, le polycaprolactone coule facilement dans les alvéoles à une température supérieure à 60 ⁰ C et les remplit facilement et de façon homogène. Une fois dans les alvéoles, il se revient à l'état solide à température ambiante. Ainsi le garnissage des alvéoles est une opération simple et rapide. Par ailleurs, le polycaprolactone se modèle et se remodèle facilement et ce, sans rémanence et sans conserver de traces de l'ancienne empreinte.

[0024] Par ailleurs, le polycaprolactone ne vieillit pas de manière intempestive. En particulier, il ne présente pas de retrait lors du séchage ce qui permet de ne pas modifier les cotes de positionnement des empreintes et donc des composants dans les alvéoles. Par ailleurs, le polycaprolactone est

particulièrement rigide à température ambiante et par conséquent, l'empreinte est indéformable à température ambiante et les composants ne s'enfoncent pas dans le polycaprolactone. Ainsi il permet un maintien précis des composants à l'intérieur des alvéoles.

[0025] En outre, le polycaprolactone est chimiquement neutre et il n'est pas agressif mécaniquement, ni pour les composants ni pour les alvéoles, tout en présentant une adhérence satisfaisante sur parois des alvéoles ce qui permet d'éviter le déplacement relatif de l'empreinte.

[0026] Avantageusement, le matériau de garnissage est rigide à température ambiante afin que les empreintes gardent leurs formes lorsqu'elles contiennent les composants.

[0027] L'invention concerne également un système d'alimentation en composants comportant un dispositif de conditionnement et de transport de composants selon l'un des modes de réalisation définit précédemment, ledit système d'alimentation comportant en outre un dispositif permettant de faire défiler la bande support selon une cadence choisie.

[0028] Ainsi le système d'alimentation permet de faire défiler la bande support, par exemple devant un préhenseur qui saisit alors les composants afin de les assembler.

[0029] Avantageusement, la bande support comporte des éléments d'identification permettant de repérer la position d'un composant précis dans la bande support, le système d'alimentation comportant un dispositif de lecteur de ces éléments d'identification. Ainsi les composants sont localisés précisément dans les alvéoles grâce au matériau de garnissage, et les alvéoles sont elles- mêmes localisées précisément dans l'espace grâce à ces éléments d'identification. L'indexation des alvéoles permet donc de repérer précisément chaque composant. Ainsi les préhenseurs peuvent repérer et saisir les

composants avec une grande précision, même lors de cadences de défilement importantes.

[0030] L'invention concerne également un procédé de conditionnement et de transport de composants au moyen d'une bande support pourvues d'alvéoles, chacune étant configurée pour recevoir au moins un composant, ledit procédé comportant les étapes suivantes :

- on garnit chaque alvéole avec un matériau de garnissage, déformable de façon réversible, qui comporte au moins une empreinte dont le profil correspond à la forme des composants à transporter dans cette alvéole,

- on dispose dans chaque empreinte un composant.

[0031] Selon un premier mode de réalisation, l'étape de garnissage des alvéoles comporte les étapes suivantes :

- on injecte le matériau de garnissage sous forme liquide ou pâteuse dans chaque alvéole à une température supérieure à la température ambiante ;

- on laisse le matériau déformable durcir à température ambiante ;

- on réalise l'empreinte du composant dans le matériau déformable par fusion locale et matriçage.

[0032] Avantageusement, le procédé de conditionnement et de transport de composants comporte en outre une étape au cours de laquelle on enroule la bande support sur elle-même en obturant les alvéoles.

BRèVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0033] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui

représentent :

- la figure 1 , un système d'alimentation en composants selon un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 2, une bande support pourvue d'alvéoles conformément à un mode de réalisation de l'invention ;

- la figure 3, un dispositif de conditionnement et de transport selon un mode de réalisation de l'invention.

EXEMPLE DE RéALISATION

[0034] Un exemple de réalisation est donné dans le cas où les composants transportés sont des composants micro-électroniques. Cependant, ce dispositif et ce procédé peuvent être utilisés pour conditionner et transporter tout type des composants : ces composants peuvent être, par exemple, des composants micro-électroniques, mécatroniques, micro-mécaniques, mécaniques, optiques ...

[0035] La figure 1 représente un système d'alimentation en composants micro-électroniques 7 destiné à être associé à un robot de montage de composants micro-électroniques sur des cartes de circuits imprimés. Le système d'alimentation en composants micro-électroniques 1 comporte un dispositif de conditionnement et de transport 8 dans lequel sont stockés les composants 3 permettant d'alimenter le robot de montage.

[0036] Ce dispositif de conditionnement et de transport 8 est représenté schématiquement sur la figure 3. Il comprend deux rouleaux 10 sur lesquels s'enroule la bande 1. Les différents composants 3 sont stockés dans une bande support 1 pourvue d'alvéoles 2. Cette bande support 1 est constituée d'une bande de plastique thermoformable dans laquelle des alvéoles 2 ont été thermoformées. Ces alvéoles 2 ont toutes les mêmes dimensions et la même

forme, à savoir une forme rectangulaire, tandis que les composants 3 ont des formes variables, quelconques. L'espace libre laissé entre les composants 3 et les parois des alvéoles 2 est comblé par du polycaprolactone 9 qui permet de maintenir et de caler les composants 3 dans les alvéoles dans une position et une orientation précises.

[0037] Cette bande support 1 , qui contient les différents composants 3, est enroulée sur une cassette 4, et est déroulée par un dispositif d'entraînement 5 de la bande qui permet de faire défiler la bande devant un préhenseur 6. Ce préhenseur 6 prélève et extrait les composants 3 des alvéoles 2 et les achemine vers le robot de montage (non représenté). La longueur de la bande évidée est ensuite enroulée sur une deuxième cassette 4'.

[0038] La bande support 1 supporte une pluralité de composants 3 différents. Chaque composant est identifié par sa position dans la bande, c'est-à- dire par la position de l'alvéole qui le contient ainsi que par la position de ce composant dans son alvéole. Cette dernière position est figée grâce au polycaprolactone et plus particulièrement grâce à l'empreinte qu'il contient et qui permet d'assurer la répétabilité du positionnement des composants dans les alvéoles. Le préhenseur 6 peut ainsi sélectionner un composant particulier 3a sur la bande 1 qui contient une pluralité de composants différents.

[0039] Le procédé de transport et de conditionnement des composants dans le dispositif 7 est décrit plus précisément à l'aide de la figure 2. Ainsi, le dispositif de transport et de conditionnement 7 conforme à un mode de réalisation de la présente invention comporte une bande support 1 pourvue d'alvéoles 2 thermoformées. Ces alvéoles 2 sont ici toutes rectangulaires et de même dimensions. Les dimensions de ces alvéoles 2 sont légèrement supérieures aux dimensions du plus gros composant 3b transporté par le dispositif 1. Ainsi, ces alvéoles 2 ont une taille standard, ce qui facilite leur fabrication puisque, lors de leur thermoformage, il n'y a plus de spécification ni

d'adaptation des alvéoles aux composants à transporter.

[0040] Dans un premier temps, le polycaprolactone 9 est chauffé à 60°, température à laquelle il est liquide, ce qui permet de le couler facilement dans les alvéoles 2. La quantité de polycaprolactone 9 versée dans une alvéole 2a est égale au volume de cette alvéole 2a moins le volume du composant 3a qu'elle contiendra. Ainsi, lorsque le composant 3a est placé dans l'alvéole 2a, le volume de l'alvéole 2a est complètement occupé par le volume du composant 3a et par le polycaprolactone 9. On laisse ensuite le polycaprolactone 9 reposer à température ambiante jusqu'à ce qu'il ait complètement durci.

[0041] Le polycaprolactone est un matériau particulièrement adapté à ce type d'application puisqu'il se coule facilement, et ce, à une température sensiblement plus élevée que la température ambiante. Par ailleurs, il remplit facilement et de façon homogène les alvéoles, sans nécessiter d'opération supplémentaire et il durcit en un temps relativement faible. Enfin, il est chimiquement inactif vis-à-vis des composants et de la paroi des alvéoles.

[0042] Bien sûr, tout autre matériau ayant des propriétés équivalentes peut convenir.

[0043] Lors de la première utilisation d'une bande support, chaque composant 3a est chauffé à 60° et il est inséré dans son alvéole 2a de façon à réaliser dans le polycaprolactone 9 une empreinte 10a correspondant au profil de chaque composant par fusion locale du polycaprolactone 9.

[0044] Après durcissement du polycaprolactone 9 à température ambiante, la bande est enroulée sur elle-même et stockée. Le polycaprolactone 9 permet alors de maintenir les composants 3 dans les alvéoles 2, dans leur position d'origine, en conservant de manière très précise, c'est-à-dire avec une précision de l'ordre du micron, la distance entre chaque composant et les parois de l'alvéole qui le contient. Ce procédé est d'autant plus avantageux que ce

positionnement et cette orientation très précis ne varient pas dans le temps puisque le polycaprolactone ne présente pas de vieillissement intempestif, ni de retrait ou de contraction ou un quelconque risque de changement d'état dans le temps. Par ailleurs, le polycaprolactone est suffisamment rigide pour éviter tout enfoncement des composants 3 dans les alvéoles 2, si bien que les composants 3 conservent leur position d'origine.

[0045] La bande 1 est ensuite insérée dans le système d'alimentation 7 qui permet de dérouler la bande 1 à une cadence choisie et d'extraire les composants 3 choisis selon les besoins en fonction de leur position dans la bande 1 grâce au préhenseur 6. L'empreinte dans le polycaprolactone comporte de préférence des passages permettant au préhenseur de se saisir des composants. Le polycaprolactone 9 permet alors le passage du préhenseur 6 autour des composants de façon à ce que ceux-ci puissent être retirés des alvéoles.

[0046] Lorsque la bande 1 est vide, elle peut être réutilisée. Deux cas se présentent alors : dans le premier cas, la bande est destinée à recevoir les mêmes composants que précédemment. Dans ce cas, il suffit juste d'insérer les nouveaux composants, qui ont une forme identique aux précédents, dans les empreintes déjà formées.

[0047] Dans le deuxième cas, la bande doit être utilisée pour transporter une nouvelle série de composants dont les formes sont différentes des formes des anciens composants. Dans ce cas, le polycaprolactone est à nouveau chauffé à 60° de façon à ce qu'il se liquéfie ce qui permet d'effacer les empreintes déjà formées. On peut alors modeler de nouvelles empreintes selon un mode opératoire analogue à celui décrit précédemment puisque le polycaprolactone se modèle et se remodèle facilement et de manière reproductible, sans conserver de traces des anciens modèles d'empreintes.

[0048] éventuellement, du polycaprolactone peut être rajouté dans les alvéoles pour combler les éventuelles pertes de matière au cours des différentes étapes du procédé. Par ailleurs, si le polycaprolactone a déjà été modelé et remodelé un grand nombre de fois, il est possible de vider les alvéoles et de les nettoyer, avant de les remplir avec du polycaprolactone neuf.

[0049] Naturellement de nombreuses variantes sont possibles : ainsi, dans le cas où les composants ne peuvent pas être chauffés à 60°, des tampons reproduisant la forme des composants peuvent être utilisés pour réaliser les empreintes dans le matériau de garnissage. Par ailleurs, le matériau de garnissage utilisé dépend des conditions d'utilisation du système d'alimentation : par exemple, si les composants alimentent un robot de montage sous haute température, on pourra utiliser un matériau de garnissage déformable plastiquement à une température supérieure à cette température.

[0050] Par ailleurs, une même alvéole peut contenir plusieurs composants, comme représenté sur la figure 2 par l'alvéole 12, dès lors que leurs dimensions respectives le permettent. Dans ce cas, le matériau de garnissage de cette alvéole contient autant d'empreintes que de composants à stocker, chaque empreinte correspondant à la forme d'un des composants à stocker.