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21~~~ON
Dispositif et machine pour brancher des élements de connexion dans des
La présente invention concerne un dispositif pour brancher
des éléments de connexion dans des logements de connecteurs,
et une machine pour brancher automatiquement lesdits élé-
ments de connexiün.
plus particulièrement, le dispositif conforme à l'invention
est destiné à l'enfichage de broches mâles ou femelles, qui
sont préalablement montées, gënêralement par sertissage, sur
les extrémités des conducteurs de câbles électriques, dans
les logements de réception correspondants de connecteurs qui
peuvent être de diverses formes telles que circulaire,
rectangulaire ou autre, et dont l'opêration d'enfichage ou
d'insertion des broches s'effectue usuellement par leur face
transversale arrière.
Le domaine aéronautique constitue une application prëfëren-
tielle du dispositif de branchement et de la machine automa-
tique de l'invention. En effet, la multitude de câbles
électriques, destinés à relier, par l'intermëdiaïre de
connecteurs spécifiques, les différents appareils et équipe-
ments de l'aéronef pour en assurer le bon fonctionnement,
implique de nombreuses opérations prêalables de branchement
des broches, terminant les conducteurs desdits câbles, dans
les logements correspondants des connecteurs spécifiques
afin de constituer, par la suite, des faisceaux ou des
harnais de câblage. Les connecteurs de chaque faisceau,
équipés des broches, sont ensuite engagés dans des connec-
teurs complémentaires prévus sur les équipements ou sur
d'autres faisceaux.
Bien entendu, le dispositif et la machine de branchement
selon l'invention pourraient s'appliquer à d'autres domaines
industriels, par exemple automobile, dès l'instant où de
213~~0~
nombreux branchements entre des éléments de connexion et des
connecteurs sont à réaliser.
On connaît déjà, notamment par la publication du brevet
français 2 681 987 de la demanderesse, un tel dispositif
pour brancher des broches, serties aux extrémitës dênudées
de câbles électriqués, dans les logements correspondants de
connecteurs. Ce dispositif et la machine qui en est êquipêe
permettent en particulier de réduire les interventions
manuelles, d'éviter les risques d'erreurs dans le choix
entre les différentes broches, les outils d'insertion à
disposition et les branchements dans les logements de
connecteurs. Pour cela, le dispositif comprend
- un corps dëplaçable en direction dudit connecteur ;
- un outil d'insertion associé, par des moyens de liaison
amovibles, audit corps et pourvu de moyens de préhension
dudit ëlêment de connexion à introduire dans le logement
correspondant du connecteur ; et
- des moyens pour commander l'ouverture ou la fermeture des
moyens de préhension, associés audit corps et permettant,
respectivement, le montage de l'élêment de connexion à
brancher dans ledit outil puis le retrait dudit outil
aprês branchement dudit élêment dans le logement du
connecteur, ou le maintien dudit élément durant son
insertion dans ledit logement.
Ce dispositif décrit dans la demande de brevet précitée
donne des résultats satisfaisants et même excellents,
comparës notamment aux outils d'insertion antérieurs ma-
nuels, mais, toutefois, il peut se produire, là encore à
cause du nombre considérable de branchements à réaliser
(plusieurs milliers sur un hëlicoptère, par exemple), des
connexions difficiles, voire dêfectueuses, dues essentielle-
ment à des erreurs géomëtriques entre la broche et le
logement.
~~~~~H
3
En effet, une première erreur d'orientation peut apparaître
lorsque l'axe longitudinal de la broche, correspondant â
celui de l'outil, est angulairement décalé par rapport à
l'axe du logement, de sorte que la broche est introduite
légêrement en biais dans le logement, en risquant de venir
en butée dans un épaulement interne de celui-ci, ou de se
déformer exagérément. Une seconde erreur de positionnement
peut également provenir du fait que l'axe de la broche est
alors décalé parallèlement de l'axe dudit logement, de sorte
que son extrémité bute contre le bord d' entrée du logement
empêchant la connexion, ou alors parvient, dans le meilleur
des cas, à la suite de l' ef fort d' insertion, à se déformer
pour s'engager dans le logement.
Il convient en outre de mentionner, du fait que la connexion
s' effectue de façon non guidée (absence notamment de chan-
frein dans le bord d'entrëe des logements), les risques de
blocage de la broche en différents endroits, par exemple au
niveau de l' épaulement interne qui est prévu dans le loge-
ment et contre lequel vient s'appliquer, de façon usuelle,
la collerette de la broche après avoir franchi une douille
élastique permettant de la maintenir axialement en position
connectée. De tels risques de blocage, correspondant â des
points durs rencontrés lors de l'introduction de la broche,
conduisent bien souvent à un échec d'insertion.
La présente invention a pour but de remëdier à ces inconvé-
nients et concerne un dispositif et une machine de branche-
ment permettant de tenir compte de çes éventuels risques
d'erreur.
A cet effet, le dispositif de branchement du type décrit
ci-dessus est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il
comprend des moyens élastiques disposés entre ledit outil et
ses moyens de préhension, pour être susceptibles d'agir
selon l'axe longitudinal d'insertion dudit élément de
2~.3~~Q~
4
connexion dans ledit logement du connecteur, en ce que
lesdits moyens de liaison amovibles sont dëfinis par une
articulation à centre de rotation, qui relie ledit outil
audit corps et dont le centre de rotation est sensiblement
confondu avec ledit axe longitudinal de l'êlément de
cannexion, et en ce que des moyens d'indexage sont associés
audit corps pour agir sur ladite articulation de façon à
aligner ledit outil sur ledit corps, parallèlement audit
logement.
Ainsi, grâce à l'invention, l'insertion des broches dans les
logements respectifs des connecteurs s'effectue sans diffi-
culté pour la totalité des branchements à réaliser, même
lorsque des erreurs géométriques peuvent apparaître, pour
quelques connexions, initialement avant l'introduction de la
broche. En effet, par l'intermédiaire de l'articulation à
centre de rotation et aux moyens d'indexage associés,
l'outil d'insertion et, donc, la broche saisie par les
moyens de prêhension, sont automatiquement recalês au moins
parallèlement à l'axe dudit logement. Aussi, même dans le
cas où, après ce recalage, l'outil est lêgèrement décalé
parallëlement à l'axe du logement, la broche peut malgrê
tout "s'autocentrer" dans ledit logement, grâce à la liberté
de mouvement offerte par l'articulation à centre de rota-
tion, lesdits moyens d'indexage étant effacés. Par ailleurs,
même lorsque des points durs sont rencontrés par la broche
lors de son insertion dans le logement, les moyens élasti-
ques permettent de les déceler pour reculer le dispositif
puis le réintroduire différemment, afin d'insérer 1a broche
sans déformations de celle-ci.
En conséquence, grâce aux moyens élastiques axiaux et à
l'articulation à centre de rotation, la liaison entre
l'outil d'insertion et le corps du dispositif est souple et
non plus rigide comme prëcëdemment, de sorte que les broches
s'engagent et s'insèrent convenablement dans les logements
~:13~:~~>
des connecteurs, garantissant des branchements fiables à
l'usage.
Avantageusement, le dispositif comprend, de plus, des moyens
de détection et d'analyse des efforts lors de l'insertion
5 desdites broches dans les logements respectifs desdits
connecteurs, lesdits mayens étant associés audit corps
déplaçable. Ainsi, on peut contrôler en permanence l'effort
d'insertion de 1a broche dans le logement et détecter une
ëventuelle anomalie durant l'insertion, telle qu'un point
dur, par l'intermédiaire des moyens élastiques axiaux.
De préférence, ledit corps est creux et, à l'intérieur de
celui-ci, est logé et maintenu l'outil d'insertion par
lesdits moyens de liaison amovibles à articulation, lesdits
moyens de préhension dudit outil faisant saillie par rapport
1.5 audit corps. Le dispositif présente alors une compacité
appréciable.
Dans un mode préfêré de rêalisation, ladite articulation à
centre de rotation est sphërique et comprend une rotule liée
coaxialement audit outil, à l'opposé de ses moyens de
prêhension, et montëe dans une bague correspondante fixée
audit corps. On remarque ainsi la simplicité de réalisation
et la fiabilité de fonctionnement des moyens de liaison. Par
exemple, lesdits moyens d'indexage peuvent être dëfinis par
un vêrin ou analogue, porté coaxialement par ledit corps et
susceptible d'agir sur la rotule de ladite articulation pour
aligner ledit outil, susceptible de maintenir une broche par
ses moyens de prêhension, coaxialement à celui-ci.
Dans ce cas, 1a liaison entre ledit vérin et ladite rotule
peut êtré réalisée par l'intermédiaire d'une empreinte
conique, qui est ménagée dans la rotule et avec laquelle
peut coopêrer l'extrémitê, de forme complémentaire, de la
tige dudit vérin.
~~3~OQ~'
6
Dans un mode préféré de réalisation, lesdits moyens élasti-
ques comprennent des ressorts qua sont associés audit outil,
au voisinage de sa face transversale d'extrémité tournée
vers lesdits moyens de préhension, et avec lesquels coopè-
rent ces derniers pour être susceptibles de coulisser
axialement entre deux positions extrêmes correspondant à la
course desdits ressorts. Ainsi, par cette réalisation
simple, les ressorts permettent, lorsqu'ils se compriment à
la suite d'une anomalie durant l'insertion, d'emmagasiner de
l'ênergie qu'ils restituent à la broche si celle-ci parvient
à se débloquer, par l'intermédiaire des moyens de préhen
~sion, pour la forcer, en souplesse, à continuer sa progres
sion dans le logement du connecteur. Dans le cas contraire,
si l'effort atteint un seuil prédéterminé, le dispositif est
retiré pour effectuer les contrôles nécessaires.
Par exemple, lesdits moyens de préhension sont définis par
deux mâchoires relativement déplaçables angulairement 1°une
par rapport à l'autre sous l'action desdits moyens de
commande.
Dans ce Cas, lesdits ressorts sont disposés dans des loge-
ments dudit outil, débouchant de sa face transversale
d'extrémité, et lesdites mâchoires sont munies de tiges
s'engageant respectivement dans lesdits logements en traver-
sant axialement lesdits ressorts, et comportant des ëpaule°
2S ments externes contre lesquels vient en appui l'une des
extrémités desdits ressorts, tandis que leur autre extrémité
s'applique contre. une butée desdits logements.
En outre, l'une desdites mâchoires est montée sur un bras
pivotant dudit outil, auquel sont associés lesdits ressorts
correspondants. Les moyens de commande desdits moyens de
préhension sont définis par un vérin ou analogue lié audit
corps déplaçable et susceptible d'agir alors~sur ledit bras
pivotant dudit outil pour ouvrir au moins ladite mâchoire
. '~ ~~~=~~Ja>
7
mobile desdits moyens de prëhension. La mâchoire mobile
revient en position de fermeture, par exemple par un rappel
élastique du bras pivotant pour s'appliquer contre l'autre
mâchoire en maintenant éventuellement une broche.
S Avantageusement, ledit outil d'insertion est pourvu d'une
fente longitudinale qui débouche de sa face transversale, en
direction desdits moyens de prëhension, et dans laquelle est
apte à être reçue l'extrëmité dudit câble à brancher, de
façon à la guider jusqu'auxdits moyens de préhension saisis-
sant la broche. De plus, un vérin ou analogue est prévu sur
ledit corps déplaçable pour traverser, lorsqu'il est action-
në, radialement la fente longitudinale dudit outil et
maintenir l'extrêmité dudit câble dans ladite fente durant
l'insertion de la broche.
Par ailleurs, audit corps peut être associé un vérin ou
analogue qui est susceptible de bloquer ledit câble dans
ledit outil d'insertion, afin d'effectuer un test de réten-
tion dudit câble pour contrôler 1e verrouillage de la broche
dans le logement du connecteur.
L'invention concerne également une machine pour brancher
automatiquement des élêments de connexion, tels que des
broches êquipant les extrémités de câbles électriques, dans
des logements de connecteurs, du type comportant
- un bâti, sur lequel sont aptes à être reçus lesdits
connecteurs ;
- un équipage.mobile lié audit bâti et susceptible de se
déplacer selon les trois axes d'un repère orthonormé ;
- au moins un dispositif de branchement qui comprend un
corps portë par ledit ëquipage mobile, et un outil d' in
sertion associé, de façon amovible, audit corps ;
- une zone de changement desdits outils, choisis en fonction
des caractéristiques géométriques desdits ëléments à
brancher ; et
-~.' ~13~~~
- une unité de pilotage programmable, contenant les informa
tions relatives aux différents branchements à réaliser en
fonction des êlêments de connexion et des logements des
connecteurs, et susceptible de commander ledit équipage
mobile et ledit dispositif de branchement.
Avantageusement, ce dernier est du type spëcifiê ci-dessus.
Lesdits moyens de dëtection et d'analyse des efforts,
associés audit dispositif de branchement, sont alors reliés
à ladite unité de pilotage programmable et sont dëfinis par
IO une jauge de contrainte rapportëe sur le corps dudit dispo-
sitif .
Selon, une autre caractéristique, la machine comprend, de
plus, des moyens de visualisation qui sont montés sur ledit
équipage mobile pour identifier les connecteurs à brancher
et déterminer les coordonnées des différents logements de
réception, et qui sont définis par au moins une caméra
reliée â ladite unité de pilotage programmable.
Plus particulièrement, ledit équipage mobile peut se compo-
ser
- d'une téte montée coulissante le long de l'axe OZ dudit
repère, parallèle auxdits logements desdits connecteurs,
et portant, dans son prolongement, ledit dispositif de
branchement ;
- d'un chariot sur lequel est disposée ladite tête et qui
est monté coulissant le long de l'axe OY dudit repère ; et
- d'une poutre sur laquelle peut se dëplacer ledit chariot
et qui est montée coulissante le long de l'axe OX dudit
repère sur deux rails de guidage fixés audit bâti.
Ainsi, cet équipage mobile joue le rôle d'un robot trois
axes, dont les déplacements sont commandés à partir de
l'unité de pilotage.
~~~~0
~,
9
En outre, il est prévu un mécanisme pour ëcarter les câbles
déjà branchés et guider le câble à brancher dans le logement
correspondant du connecteur choisi, ledit mëcanisme étant
monté, de façon coulissante, sur ledit équipage mobile et
présentant un organe en forme d'entonnoir, qui est sensible-
ment coaxial audit dispositif de branchement et qui est
susceptible d'étre traversé par la broche portée par les
moyens de prëhension.
De préférence, la machine comprend une zone de prédestina-
fion des câbles après branchement, qui est située sur ledit
bâti et qui comprend une pluralité de pinces élastiques
aptes â recevoir lesdits câbles par l'intermédiaire de
mécanismes de préhension. associés respectivement auxdites
pinces. Ainsi, les câbles sont dirigés selon le cheminement
du faisceau â obtenir, au fur et à mesure de leur branche-
ment.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l' invention peut être réalisée. Sur ces figures, des réfé-
rences identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 montre en perspective schématique une machine de
branchement automatique munie d'un dispositif de branchement
conforme â l'invention.
La figure 2 représente un dispositif de branchement tel
qu'il est agencé sur la machine.
Les figures 3A et 3B sont respectivement des vues latérales
opposées de l'outil d'insertion dudit dispositif.
Les figures 4A et 4B montrent l'alignement de l'outil par
rapport audit corps, grâce aux moyens de liaison amovibles.
10
Les figures 5A et 5B illustrent les deux positions extrêmes
susceptibles d'être occupées par les moyens de préhension,
grâce aux moyens élastiques axiaux.
Les figures 6A et 6B illustrent le fonctionnement des moyens
de préhension sous l'action des moyens de commande.
Les figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F montrent schématique-
ment les principales phases de fonctionnement de ladite
machine pour procéder à l'insertion d'une broche dans le
logement du connecteur.
Les figures 8A et 8B montrent plus particulièrement et à une
échelle agrandie, l'insertion de broches, respectivement
mâle et femelle, au moyen du dispositif, dans des logements
correspondants de connecteurs.
La figure 9 reprësente un faisceau ou harnais de câblage
I5 obtenu .
La figure 10 est un diagramme représentant l'effort à
exercer durant l'insertion d'une broche dans le logement et
illustre les deux courbes obtenues respectivement avec un
dispositif usuel et le dispositif selon l'invention.
La figure 11 reprësente des exemples d'anomalies pouvant
survenir lors de l'insertion d'une broche, qui apparaissent
sur ladite courbe obtenue et qui sont corrigées par ladite
machine.
La machine de branchement 1, montrée sur la figure 1, a pour
objet le montage automatique d'êléments de connexion, tels
que des broches prévues aux extrémitës des câbles électri-
ques, dans des logements de connecteurs électriques. Les
broches 2 des câbles électriques 3 et les logements 4 des
~~~-~~dw
11
connecteurs 5 sont plus particulièrement représentés en
regard des figures 8A et 8B.
Dans cet exemple de réalisation, la machine 1 comprend
notamment un bâtï 6, un ëquipage mobile 7, un dispositif de
branchement 8 et une unité de pilotage programmable intégrée
â un pupitre de commànde 9 symbolisé en traits mixtes sur la
figure 1 et regroupant le matériel informatique nécessaire
(écrans, imprimante, micro-ordinateurs) au fonctionnement de
la machine. Plus particulièrement, l'équipage mobile 7 est
monté sur le bâtî 6 et porte le dispositiï de branchement 8.
w Cet équipage est susceptible de se déplacer selon les trois
axes OX, OY et OZ d'un repère orthonormé de rëférence lié au
bâti.de la machine. Pour cela, il se compose d'une tête 10
qui est montée coulissante par rapport à un chariot 11,
selon l'axe OZ correspondant, dans cet exemple, à la verti-
cale et au bout de laquelle est situë le dispositif de
branchement 8. Le chariot 11 est, quant à lui, montê coulis-
sant, selon l'axe OY du repère, sur une poutre 12 alors
horizontale dont les extrémités sont portées par deux rails
de guidage parallèles et opposêes 14, selon l' axe OX dudit
repère. Ces rails 14 sont fixês au bâti de la machine.
Ainsi, la poutre 12, le chariot 11 et la tête 10 forment
l'équipage mobile 7, qui correspond ainsi à un robot trois
axes.
Sur la table 6A du bâti 6, sont agencës des supports 15 pour
la réception et la fixation des connecteurs 5 â brancher
dont les dimensions et formes sont diverses et dont la
disposition sur les supgorts est tel que les logements de
réception 4 sont parallèles à l'axe OZ dudit repère, c'est-
à-dire parallèles au dispositif de branchement porté par la
téte 10 dudit équipage mobile 7. Les faces transversales
arrière 5A des connecteurs, par lesquelles s'effectuent les
insertions, sont êvidemment tournëes vers l'extérieur, dans
le plan XOY. Par ailleurs, comme le montre cette figure 1,
' ~~3~00
12
des mayens de visualisation 16 sont prévus sur le chariot 11
de l'ëquipage. Tls sont constitués par une caméra vidéo 16A
qui permet d'identifier notamment les différents connecteurs
à brancher et de déterminer, par des déplacements OX et OY,
les coordonnêes exactes des logements prévus dans chaque
connecteur. Bien ëvidemment, les diffêrentes informations
sur ces connecteurs et logements sont saisies et intégrées
dans ladite unité de pilotage, ce qui permet de constituer
une banque de données des connecteurs, constamment rëactuali-
sée à chaque nouveau connecteur, différent de ceux dêjà
mémorisês.
Le dispositif de branchement 8 comprend, comme le montre la
figure 2, un corps 17 qui est fixé, par tout moyen appro-
priê, à la tête 10 de l'équipage mobile, et un outil d'in-
sertion 18 rapportë, de façon amovible, dans le corps 17 et
destiné à assurer le montage des broches 2 dans les loge-
ments 4 des connecteurs. Aussi, en raison des nombreuses
caractéristiques dimensionnelles et de forme desdites
broches, une pluralité d'outils d'insertion 18 adaptês à
chaque type de broches doit être prévue. Par conséquent, la
machine 1 comprend une zone 19 équipée des diffërents outils
d'insertion nêcessaires. On a représenté, sur la figure 1, à
titre d'exemple, deux outils d'insertion 18 maintenus
respectivement par des potences 19A par l'intermédiaire
d'éléments de maintien appropriés 19B, tandis qu'un outil
d'insertion 18 est dêjà monté dans le corps du dispositif de
branchement 8 situé en bout de la tête 10 dudit équipage
mobile 7.
En outre, la machine 1 est munie d'un mécanisme 20 pour
faciliter le montage des broches dans les logements des
connecteurs et d'une zone 21 de prëdestination des câbles
branchés. Ce mécanisme 20 et cette zone 21 seront décrits
plus particulièrement lors du fonctionnement de la machine.
13
Le corps 17 du dispositif montrê sur la figure 2 est creux
et prësente, par exemple, une section polygonale, telle que
carrée, bien que tout autre forme de section soit structu-
rellement possible. L'outil d'insertion 18 a une forme
gênérale parallëlëpipédique et il est monté â l'intérieur du
corps creux 17 en y étant associë par des moyens de liaison
amovibles 22. Il est par ailleurs muni de moyens de prëhen-
sion commandables 23 permettant de saisir la broche du câble
à brancher. Par rapport au repëre orthonormë de la machine,
le corps creux 17 est aligné selon l'axe OZ, le long duquel
peut coulisser la tête 10 de l'équipage 7 et sur lequel sont
~êgalement alignés parallèlement lesdits logements 4 des
connecteurs. Les moyens de prêhension 23 font saillie par
rapport à l'extrémité ouverte 17A du corps, et les moyens de
liaison amovibles 22, disposés du côté de la face transver-
sale 18A opposée à celle 18B de l'outil prolongé par les
moyens de prêhension, sont tournés vers le fond 17B du
corps, qui obture l'autre extrëmitê du corps.
Le dispositif de branchement 8 comprend, selon l'invention,
des moyens êlastiques 24 disposês entre l'outil 18 et ses
moyens de prëhension 23, dont le but est d'agir selon l'axe
longitudinal d'insertion de la broche dans le logement du
connecteur, et les moyens de liaison amovibles 22 sont
avantageusement définis par une articulation 22A à centre de
rotation C, qui relie l'outil 18 au corps 17 et dont le
centre C est confondu avec l'axe longitudinal d'insertion,
comme on le verra ultérieurement. Des moyens d'indexage 25
sont alors associês au corps 17 pour agir sur l'artïculation
22A de. façon à permettre l'alignement dudit outil d'inser-
tion selon l'axe du corps 17, c'est-à-dire selon OZ. Plus
particuliêrement, l'articulation 22A est sphérique, de sorte
qu'elle se compose d'une rotule 22B située dans le prolonge-
ment axial de l'outil 18 et issue de sa face transversale
18A, et d'une bague 22C fixée à la paroi latërale 17C du
corps et présentant une surface annulaire interne 22D en V
14
recevant ladite rotule. Le centre de celle-ci définit le
centre de rotation C de l'articulation. La bague 22C peut
être réalisée en une matière dêformable élastiquement de
façon à permettre, lorsque l'outil doit être changé, le
désengagement de la rotule du corps 17 solidaire de la tête
20 de l'équipage mobile. Par exemple, l'opëration de change-
ment d'outil peut s'éffectuer automatiquement. Dans ce cas,
l'outil s'engage dans les éléments de maintien 19B de la
potence correspondante 19, puis le corps 17 du dispositif
est dêplacé par l'équipage mobile 7 pour libérer la rotule
22B de la bague 22C et laisser ledit outil d'insertion sur
sa potence. A ce moment, l'équipage mobile est amenë en
regard d'un autre outil à utiliser, de façon que la bague
22C du corps 17 engage l'outil sélectionnê par coopération
de sa rotule avec la bague, et dësengage ledit outil des
élêments de liaison I9B par un déplacement approprié de
l'équipage mobile 7.
Bien évidemment, l'opération de changement d'outil peut
également s'effectuer manuellement.
Aussi, cette articulation à rotule reliant l'outil au corps
du dispositif de branchement permet d'aligner, avant chaque
branchement, l'outil d'insertion 18 dans l'axe longitudinal
du corps 17, c'est-à-dire selon l'axe OZ. Pour cela, on a
représenté, sur la figure 4A, le cas où l'outil est décalë
angulairement d'un angle A par rapport â l'axe longitudinal
du corps du dispositif, correspondant â l'axe OZ. Afin
d'éviter cette erreur de décalage angulaire mentionnée
préalablement, des moyens d'indexage 25 sont prévus et ils
sont constitués par un vérin 25A lië au fond 17B du corps et
disposê selon l'axe longitudinal. Ainsi, lorsque le vérin
est actionné, commandé à partir dudit pupitre avant chaque
branchement à effectuer, l'extrémité conique 25C de sa tige
25B s'engage dans une empreinte analogue 22E ménagée dans la
rotule sphérique 22B, de façon â recaler automatiquement
15
1 ° outil d' insertion 18 selon ledit axe, comme le montre la
figure 4B. Ainsi, par la combinaison des moyens de liaison
amovibles 22 à articulation sphêrique et des moyens d'in-
dexage 25, l'outil du dispositif est parfaitement aligné par
rapport à l'axe longitudinal d'insertion. Avant chaque
branchement, la tige 25B du vérin est rentrée de sorte que
l'outil alignë présente avantageusement des degrês de
liberté autour du centre C, nécessaires à la progression de
la broche dans le logement du connecteur.
Par ailleurs, les moyens élastiques axiaux 24 du dispositif
-permettent de participer avantageusement à l'insertion des
broches dans les logements, notamment lorsqu'elles rencon-
trent des points durs, tels que mentionnés préalablement.
Dans cet exemple de réalisation illustré sur la figure 5A,
les moyens ëlastiques 24 sont définis par des ressorts de
compression 24A qui sont reçus dans des logements 18C prëvus
dans l'outil d'insertion 18 et débouchant de sa face trans-
versale 18B, vers les moyens de préhension 23, en coopérant
avec ceux-ci. En effet, les moyens de préhension sont
dêfinis par deux mâchoires 23A,23B relativement déplaçables
angulairement l'une par rapport à l'autre pour saisir la
broche â insérer et elles sont issues de tiges parallèles
23C, par exemple deux par mâchoires, qui s'engagent alors
dans les logements respectifs 18C de l'outil. Chaque tige,
qui est entourëe par le ressort 24A, est munie d'un épaule-
ment externe 23D qui est pressé élastiquement par le ressort
contre une plaque 18D, terminant la face transversale 18B de
l'outil et traversëe par les tiges correspondantes. Les
ressorts 24A sont initialement en position détendue en
prenant appui, d'un côté, sur les épaulements externes des
tiges et, de l'autre côté, sur des butées internes 18E
prëvues dans les logements, de sorte que les moyens de
préhension 23 et, donc, la broche 2 peuvent coulisser
coaxialement sur une course C, comme le montre Ia figure 5B,
entre la position détendue et 2a position comprimée des
~~.3~~~~
16
ressorts 24A. Ainsi, dans le cas où la broche rencontre un
point dur lors de son insertion, ces derniers se compriment
et emmagasinent de l'énergie, qu'ils peuvent restituer si la
broche parvient à se débloquer, permettant ainsi son inser-
tion en douceur et de supprimer les efforts d'insertion
saccadês qui apparaissent bien souvent. Si la broche reste
bloquée, les ressorts se compriment jusqu'à un seuil d'ef-
fort maximal, qui stoppe la progression du dispositif, comme
on 1e verra ultérieurement.
Concernant les moyens de préhension 23, l'une des mâchoires,
par exemgle la mâchoire 23A, est montée sur un bras pivotant
18F intëgré à l'outil et portant alors les deux ressorts 24A
correspondant qui entourent les tiges 23C de ladite mâ-
choire. Le bras 18F est monté sur un axe 18G orthogonal à
l'axe longitudinal du dispositif et il est mobile angulai-
rement autour de cet axe sous l'action de moyens de commande
26, de façon â ouvrir ou fermer 1a mâchoire mobile 23A par
rapport à la mâchoire 23B, comme le montrent les figures 6A
et 6B. Les moyens de commande 26 sont définis par un vêrin
26A qui est fixé perpendiculairement à la paroi latérale 17C
du corps et dont la tige 268, traversant un passage radial
18H dudit outil, peut agir sur le bras 18F pour le faire
pivoter autour de l'axe 18G et ouvrir dans ce cas les moyens
de préhension. Les mâchoires 23A et 23B étant écartëes l'une
de l'autre, l'extrëmité 3A d'un câble 3 à brancher peut
alors être disposée dans ledit outil 18 et, plus parti-
culièrement, dans une fente médiane longitudinale 18I
ménagée dans l'outil et débouchant de la face transversale
18B. Ainsi, l'extrémité du câble est guidëe de façon à
prësenter la broche 2 dans l'axe des moyens de préhension. A
ce moment, comme le montre la figure 6B, la tige 26B du
vérin 26 est rentrëe et la mâchoire mobile 23A est ramenée
vers sa position initiale, par exemple au moyen d'un ressort
de rappel non reprësenté prévu dans l'axe d'articulation 18G
du bras 18F, de sorte que les deux mâchoires saisissent la
~~~~~Q
17
broche 2. Pour maintenir l'extrémité du câble dans la fente
longitudinale 18I dudit outil, un vérin 27 est fixé radiale-
ment à la paroi latêrale 17C du corps, de façon que sa tige
27A, lorsqu'elle est actionnée, traverse un passage radial
18J de l'outil pour s'engager dans la fente et empêcher
l'extrëmité 3A du câble de sortir de celle-ci.
En outre, on remarque que, en plus des vérins 26A et 27, un
autre vérin 28 est fixé radialement â la paroi latérale 17C
du corps 17. Ce vérin 28 a pour but de bloquer l'extrémitê
du câble dans l'outil pour effectuer, après l'insertion de
~la broche dans le logement du connecteur, un test de réten-
tion et vêrifier si le branchement broche-logement est
correct. Pour cela, comme le montre la figure 6B, la tige
28A du vërin traverse un passage radial 18K de l'outil pour
dêboucher dans la fente longitudinale I8I et bloquer le
câble dans celle-ci.
Les figures 3A et 3B permettent notamment de mettre en
évidence le profil de la fente 18I, les différents passages
radiaux 18H, 18J et 18K, et l'axe d'articulation 18G du bras
pivotant 18F dudit outil 18.
Le fonctionnement de la machine de branchement automatique
1, équipée du dispositif de branchement 8 conforme à l' in-
vention, se dëroule de la façon suivante.
Tout d'abord, on suppose que, comme le montre la figure 7A,
des câbles 3 sont dêjà branchës dans les logements d'un
connecteur 5 fixë à son support 15 lié à la table 6A du
bâti. Ces câbles 3 sont dirigés vers la zone de prédestina-
tion 21 qui consiste â acheminer les câbles selon la confi-
guration du faisceau à réaliser pour donner ainsi une
ébauche à ladite configuration finale. Ces câbles sont alors
prësentës au-dessus de pinces élastiques 2IA et introduits
dans celles-ci par un mécanisme à vérin 21B qui engage le
~~~!~:~~,â
18
câble à l'intérieur de la pince, comme le montrent les
figures 7E et 7F. Par ailleurs, on remarque sur la figure 7A
le mécanisme 20, facilitant l'insertion des broches à monter
et protégeant les câbles dêjâ branchés, qui gênent le
passage de l'outil d'insertion vers le connecteur. Dans un
exemple de réalisation, le mécanisme 20 comprend un organe
évasé 20A en forme d'entonnoir, qui est disposé sensiblement
coaxialement au dispositif 8 pour être traversê par la
broche maintenue par les moyens de prêhension 23 de l'outil
d'insertion 18. La forme ëvasée de l'organe 20A contribue
ainsi à ëcarter, en douceur, les câbles 3 déjà branchés et à
~affrir de plus un passage idéal à la broche 2 du câble à
brancher. Cet organe 20A est prévu en bout d'un bras coudê
20B susceptible de coulisser, selon l'axe OZ du repère, par
rapport au chariot 11 dudit êquipage mobile 7.
Avantageusement, des moyens 30 pour détecter et analyser Ies
efforts lors de l'insertion des broches dans les logements
respectifs des connecteurs sont agencés entre le fond 17B du
corps et la tête 10 de l'êquipage mobile et ils sont définis
par une jauge de contrainte reliée, par une liaison 30A, à
l'unité de commande programmable dudit pupitre 9 de 1a
machine.
Avant de dëbuter un cycle de fonctionnement, on contrôle les
caractêristiques de la broche du nouveau câble à brancher.
Si cette broche requiert l'utilisation d'un outil d'inser-
tion 18, notamment ses moyens de prëhension, différent du
précédent, on procède à son changement de la façon indiquée
précëdemment. Dans le cas contraire, l'outil 18 est maintenu
dans le corps 17 du dispositif par la liaison 22. La tête 20
de l'êquipage mobile est alors en position haute et l'opéra-
teur peut alors effectuer le montage de la broche 2 dans
l'outil d'insertion 18. Pour cela, le vérin 26A est actionné
de sorte que sa tige 26B fait pivoter le bras.l8F de l'outil
et déplace angulairement la mâchoire mobile 23A, ouvrant les
19
moyens de préhension 23. L'opérateur place alors la broche
contre la mâchoire fixe 23B en prenant soin de guider
l'extrémitë 3A du câble dans 1a fente longitudinale 18I de
l'outil et commande le vérin pour rentrer la tige 268, ce
qui entraîne la fermeture de la mâchoire mobile 23A.
Comme on le voit notamment sur la figure 8A, les mâchoires
saisissent la partie arrière 2A de la broche 2, derriëre sa
collerette 2B, de façon à présenter au mieux sa partie
active 2C pour le branchement.
Puis, l'équipage mobile 7 est déplacé pour amener le dispo-
sitif de branchement 8 selon les coordonnëes du logement
correspondant 4 du connecteur et on procède au rêalignement
angulaire automatique de l'outil d'insertion 18 par rapport
à l'axe longitudinal du corps 17 aligné sur OZ, par l'action
du vérin d'indexage 25A qui agit sur la rotule 22B de
l'articulation 22A. Comme le montre la figure 7A, l'outil 18
est alors convenablement aligné. Entre-temgs, la tige 27A du
vérin 27 est actionnée pour maintenir l'extrémité 3A du
câble dans la fente longitudinale 18I de l'outil 18.
A ce moment, la phase d'insertion proprement dite peut
commencer. Pour cela, le mécanisme 20 est commandé pour
amener l'organe évasé 20A dans l'axe du logement choisi, à
proximité de la face transversale arrière 5A du connecteur,
permettant de dégager les câbles déjâ branchés, comme le
montre la figure 7B. Puis, après une course rapide selon
l'axe. OZ, de la tête 10 amenant la broche 2 jusqu'au voisi-
nage de l'organe évasé 20A, l'insertion intervient selon une
course lente de la tête portant le dispositif de branchement
8. Durant toute cette course d'insertion, les efforts de
réaction sur l'outil sont analysés, en temps réel, par
l'intermédiaire de la jauge de contrainte 30 reliée à
l'unité de pilotage, afin de détecter le verrouillage de la
~, ~~3~~?~
broche dans son logement ou de déceler toute anomalie, comme
on le verra ultérieurement en regard des figures 10 et 11.
Pour en revenir â la phase d'insertion représentée sur la
figure 7C et en dêtail sur la figure 8A, on voit la colle-
s rette 2B de la broche mâle 2 franchir et écarter, de façon
usuelle, les pattes élastiques 4A d'une douille 4B située
dans le logement 4. Le branchement est définitivement établi
lorsque la collerette 2B de la broche a franchi les pattes
4A pour venir en butée contre un épaulement 4C dudit loge-
10 ment, lesdites pattes revenant ensuite spontanément en
wposition pour s'appliquer derrière 1a collerette et l'immo
biliser alors axialement en position contre l'épaulement 4C,
garantissant le branchement. La figure 8B montre l'insertion
d'une broche femelle 2.1 dans le logement 4.1 d°un autre
15 connecteur 5.1.
Lorsque Ia connexion est établie, un test de rétention est
effectué. Pour cela, la tige 28A du vérin 28 est commandée
pour bloquer l'extrémitê 3A du câble dans la fente longitu-
dinale 18I de l'outil 18. Puis, on procède à un lêger recul
20 axial de l'outil via le corps 17 du dispositif et la tête 10
de l'équipage mobile. Si le test s'avère concluant, c'est-
à-dire si la broche reste verrouillée, l'outil 18 est dégagé
par le retour en position haute de la tête 10 dudit équipage
mobile, les mâchoires desdits moyens de préhension glissant
sur la partie arrière 2A de la broche, sinon l'opérateur est
prévenu par l'intermédiaire d'un signal apparaissant sur le
pupitre de commande pour, qu'il intervienne. Lorsque la tête
10 se trouve en position haute, la tige 27A du vérin 27 est
rétractée et la mâchoire mobile 23A est ouverte pour dégager
le câble 3 de la fente longitudinale 18I dudit outil et, au
moyen de l'organe évasé 20A du mécanisme, à travers lequel
passe le câble, ce dernier est amené vers la zone de prédes-
tination pour être introduit dans la pince.élastique 21A
choisie, via le vérin 21B.
~~.3~D~w
21
Le cycle de branchement étant terminé en ce qui Concerne la
première extrémité de ce câble 3, l'équipage mobile 7
effectue si nécessaire un changement d'outil et, ensuite,
l'opérateur met en place la broche de la seconde extrémitë
du câble et démarre un nouveau cycle. Lorsque tous les
câbles ont êté traités, leurs broches ayant été insérées
dans les connecteurs, on obtient après prédestination et
cheminement définitif des câbles selon l'agencement souhai-
té, un faisceau ou harnais de câblage 31 prêt à raccorder
entre eux les différents équipements ou des connecteurs
d'autres faisceaux, tel que celui illustrë à titre d'exemple
sur la figure 9.
Le diagramme représenté sur la figure 10 montre l'effort
exercé, exprimé en newtons, en fonction du déplacement,
exprimé en millimètres, lors de l'insertion d'une broche
dans le logement du connecteur, jusqu°à son verrouillage. La
courbe C, en trait épais, correspond à celle obtenue par 1e
dispositif de branchement 8 de l'invention montë sur la
machine 1, tandis que la courbe C1 correspond à celle
obtenue par un dispositif de branchement antérieur. On
constate que la courbe C1 présente un profil saccadê rêsul-
tant essentiellement du fait que la liaison entre l'outil
d' insertion et le corps du dispositif est rigide. L' inser-
tion s'effectue alors continuellement par à-coups à cause
des différentes erreurs de positionnement et des points durs
rencontrés. L'un de ceux-ci F' a été représenté à titre
d'exemple, sur cette courbe C1. En revanche, le dispositif
de branchement de l'invention permet, grâce à une liaison
souple (moyens élastiques axiaux 24 et articulation à rotule
22A) entre l'outil 18 et le corps 17 du dispositif, de
"lisser" la courbe pour obtenir la courbe C où l'on constate
que l'effort varie rëgulïèrement, sans changement brusque,
durant l'insertion de la broche.
~~~~!~a;~
22
En effet, selon l'invention, on parvïent à reproduire une
insertion faite manuellement par un opérateur gui modifie
les efforts qu'il transmet à l'outil ainsi que son orienta-
tion, en fonction de ses propres sensations.
Par ailleurs, les courbes obtenues peuvent être dëcoupées en
trois zones afin de les interpréter. Une première zone I,
dêlimitêe par les points 0, DO et F1, correspond au début de
l'insertion et permet de dëceler une anomalie provenant du
positionnement de la broche par rapport au logement, et
notamment un décalage parallèle de celle-ci. Une deuxième
zone II, délimitée par les points DO, D1 et F1, correspond â
l'insertion de la broche dans le logement et permet de
déceler un éventuel blocage de celle-ci pendant sa progres-
sion, dû à un point dur représenté par exemple sur la courbe
C1 de la figure 10 et nécessitant un effort élevé pour le
surpasser, pouvant entraîner une détérioration de la broche.
Enfin, une troisième zone III, dëlimitée par les points D1,
D2 et F2, correspond au verrouillage de la broche dans le
logement par la douille ëlastique et permet de déceler la
fin de l'insertion.
On a reprêsenté sur la courbe C de la figure 11, analogue à
celle illustrée sur la figure 10, des anomalies susceptibles
d'apparaître lors de l'insertion dans les zones I et TI. Par
exemple, dans la zone I, la broche peut s'appliquer sur la
face transversale arrière 5A du connecteur et, plus parti-
culièrement, sur un joint en élastomêre fixé à celle-ci,
dans le cas d'un dêcalage parallèle de celle-ci par rapport
au logement que ne permet pas de compenser l'articulation à
rotule pour "recaler" la broche vers son logement. Dans ce
cas, les ressorts axiaux 24A se compriment par l'avance de
l'outil d'insertion, jusqu'à ce que les efforts mesurës par
l'intermédiaire de la jauge 30 atteignent, selon la droite D
reprësentêe, le seuil d'effort admissible F1. L'équipage
mobile 7 stoppe alors immédiatement sa progression puis
rte.,
23
s,
recule, de sorte que l'opérateur est ainsi prévenu de
l'anomalie et procède aux corrections nécessaires avant de
relancer le cycle de branchement.
Dans la zone II, la broche en cours d'insertion peut se
bloquer à cause d'un point dur P1. Les ressorts axiaux 24A
se compriment, jusqn°à ce que les efforts mesurês par la
jauge atteignent le seuil F1. L'équipage mobile cesse sa
progression, puis le dispositif effectue une rotation autour
de l'axe d'insertion (rotation par rapport à la rotule 22B
de l'articulation). Si la broche parvient à se dégager,
1'ënergie mécanique emmagasinée par les ressorts est resti-
tuée, de sorte que la broche s'insère alors dans le loge-
ment. Les efforts mesurés redevenant inférieurs au seuil Fl,
la tête de l'équipage mobile reprend sa progression normale
suivant l'axe d'insertion OZ. Si, aprês cette première
rotation, la broche n'est toujours pas dêgagëe, correspon-
dant alors à un nouveau point dur P2, la tête effectue un
lêger recul axial pour diminuer l'énergie emmagasinée par
les ressorts, et on effectue ensuite une nouvelle rotation,
jusqu'au moment où la bxoche parvient à franchir le point
dur. Puis, lorsque la broche entre en contact avec l'épaule-
ment interne du logement, les ressorts élastiques se compri-
ment et, dès que Ies efforts mesurés via la jauge atteignent
le seuil F2, la tête de l'ëquipage mobile stoppe sa propres-
lion puis dégage l'outil par un recul axial. A ce moment, le
test de rétention précité est effectué.