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CA 02335907 2000-12-22
WO 00/01043 PCT/FR99/01352
PROCEDE DE REALISATlON D'UNE PIECE CONTACTEE
La présente invention est relative à un procédé de réalisation
d'une pièce contactée.
Par pièce contactée on entend une pièce formée d'une base
dotée d'au moins une chandelle au sommet de laquelle se trouve le contact.
Ce contact est assez éloigné de la base, la hauteur de la
chandelle étant nettement supérieure à l'épaisseur de la base. Ce type de
piëce contactée est couramment utilisé dans les composants
électromécaniques de commutation tels que les interrupteurs, les détecteurs
de position ...
Lorsque la pièce contactée est mobile, elle se trouve à l'intérieur
du boïtier accueillant le mécanisme de commutation, elle est dénommée
lame et lorsqu'elle est fixe, elle sort du boitier pour étre connectée à un
conducteur électrique et est dénommée cosse.
La base et la chandelle sont réalisées dans un matériau choisi
pour ses bonnes propriétés mécaniques et électriques à base de cuivre, de
fer, par exemple.
Le contact lui est dans un matériau précieux, par exemple à base
d'or ou d'argent car il doit offrir un bon compromis entre ses performances
électriques, thermiques et d'endurance.
On se réfère aux figures 1 a, 1 b qui illustrent schématiquement le
procédé utilisé actuellement pour réaliser de telles pièces contactées. Dans
cet exemple, on réalise une cosse.
On découpe dans une première bobine 1 de fil d'un premier
matériau un lopin 2 correspondant à la chandelle, l'une des extrémités est
son sommet 6 et l'autre son pied 5. On découpe dans une seconde bobine 3
de fil d'un second matériau un lopin 4 correspondant au contact.
On assemble tes lopins 2 et 4 par soudage par exemple, le
contact 4 venant au sommet 6 de la chandelle 2. Par une opération de
matriçage, on met en forme le pied 5 de la chandelle 2 de manière à pouvoir
la fixer sur une base 7 en lui donnant la forme d'un rivet. Cette base 7 a été
au préalable découpée dans un plat. Son contour présente une patte 8
munie d'une encoche 9 dans laquelle viendra se loger un conducteur
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puisque dans l'exemple décrit il s'agit d'une base de cosse. L'assemblage
de la base 7 et de la chandelle 2 contactée se fait par rivetage ou
sertissage. Sur la figure 1 b, la cosse contactée terminée est représentée en
coupe.
Les étapes de soudage et de matriçage peuvent se faire
simultanément.
Ce procédé est relativement long et coûteux. II nécessite au minimum
trois opérations différentes : fabrication de la chandelle-rivet contactée,
découpe de la base, assemblage de la chandelle-rivet à la base.
Au point de vue matière première, il entraïne l'approvisionnement de
plat pour la base, d'un premier type de fil pour la chandelle et d'un second
type de fil pour le contact.
La base peut être découpée d'un côté, l'assemblage et le façonnage
de la chandelle-civet contactée peuvent se faire d'un autre côté mais le
rivetage ne peut avoir lieu que lorsque la chandelle-rivet et la base se
présentent l'un à l'autre correctement, ce qui entraîne une bonne maitrise de
la distribution des pièces et complique la conception de la machine utilisée
pour les assembler à une cadence industrielle.
La présente invention vise à simplifier la fabrication de telles pièces
contactées en économisant la réalisation d'une chandelle séparée et
l'opération d'assemblage à la base.
Cette simplification se traduit notamment par une réduction des
différentes sortes de matières premières à approvisionner, par un gain en
temps et par un gain en coût.
Pour y parvenir, le procédé de réalisation d'une pièce contactée,
comportant une base et au moins un contact, selon (invention comporte les
étapes suivantes
- transformation par emboutissage progressif d'un support de façon à
réaliser une ou plusieurs chandelles creuses, de hauteur nettement
supérieure à l'épaisseur du support;
- assemblage d'un contact au sommet de chaque chandelle ;
- découpage du contour de ia base de la pièce contactée dans te
support, ce contour englobant au moins une chandelle.
De préférence le support est en forme de bande.
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De préférence, les chandelles ont une hauteur d'environ 5 à 10 fois
l'épaisseur du support.
II peut ëtre nécessaire d'introduire une étape de finition de la surface
du contact entre l'étape d'assemblage et l'étape de découpage pour
supprimer les arrétes et les bavures susceptibles de se trouver sur le
contact. Cette étape de finition peut être un bouterollage, une trappe, un
rodage, un polissage.
L'étape d'assemblage peut être une étape de soudage ou une étape
impliquant une déformation permanente du sommet de la chandelle et/ou du
contact.
La présente invention concerne aussi une pièce contactée formée
d'une base et d'au moins une chandelle au sommet de laquelle se trouve un
contact. La hauteur de la chandelle est nettement supérieure à l'épaisseur
de la base. La chandelle est creuse et est une déformation du matériau de la
base.
D'autre caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la
lecture de la description suivante d'exemples de mise en oeuvre du procédé
selon l'invention, cette description étant illustrée de figures qui
représentent:
- la figure 1 a, déjà décrite, les différentes étapes de réalisation d'une
pièce contactée par un procédé connu ;
- la figure 1 b, déjà décrite, une coupe transversale d'une pièce
contactée obtenue par ie procédé connu décrit à la figure 1 a ;
- les figures 2a, 2b, une coupe transversale et une vue de dessus
d'un support en bande transformé par le procédé selon l'invention dans
lequel l'assemblage se fait par soudage ;
- la figure 2c, une coupe transversale d'un support en bande
transformé par te procédé selon l'invention incluant une opération de finition
de la surface du contact ;
- la figure 3a, une vue de dessus d'un support en bande transformé
par le procédé selon l'invention dans lequel l'assemblage se fait par
rivetage;
- la figure 3b, une coupe transversale d'un support en bande
subissant une étape de sertissage pour l'assemblage du contact.
Sur ces figures, les différents éléments ne sont pas représentés à l'échelle
dans un souci de clarté.
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Les figures 2a et 2b représentent en coupe longitudinale et vue de
dessus un support soumis aux différentes étapes du procédé de réalisation
d'une pièce contacté selon l'invention. Dans l'exemple le support 20 est en
forme d'une bande car on va le transformer dans un outillage à suivre, mais
on pourrait envisager qu'il possède une autre forme. La pièce à réaliser est
comparable à celle représentée à la figure 1 a.
On part d'une bande 20 en matériau conducteur, cette bande 20
devant être transformée à la fois en base 21 et en chandelle 22 de la pièce
contactée terminée. Son matériau, choisi autant pour ses propriétés
mécaniques qu'électriques. Elle peut être réalisée à base de cuivre ou de fer
par exemple.
Cette bande 20 est déformée progressivement par emboutissage. La
chandelle 22 est alors une déformation du matériau de la base.
La chandelle devant posséder une hauteur h nettement plus grande
que l'épaisseur e de la bande, l'embouti requis est donc profond, il est
nécessaire de faire plusieurs passes jusqu'à ce qu'on obtienne la hauteur h
de chandelle 22 requise sans risque de déchirement du matériau du
support. La hauteur de la chandelle 22 est typiquement de l'ordre de 5 à 10
fois l'épaisseur de la bande qui elle vaut typiquement environ 0,5 à 1
millimètre.
On utilise de préférence comme outil d'emboutissage, une presse à
suivre possédant autant de couples poinçon 23-matrice 24 que de passes à
réaliser.
Ces couples de poinçon-matrice sont placés les uns à côté des autres
espacés d'un pas p. Sur la figure 2a seuls quelques couples sont dessinés,
et dans cette représentation le poinçon 23 est placé du côté de la face
inférieure 31 de la bande 20 tandis que la matrice 24 est du côté de la face
supérieure 32 de la bande. L'inverse serait possible. Les deux parties du
couple se rapprochent lors d'une passe pour déformer la bande 20.
La bande 20 introduite dans la presse, à gauche sur la figure 2a,
avance pas à pas, après chaque passe, dans la direction repérée par la
flèche. Plusieurs chandelles sont élaborées en même temps, mais elles se
trouvent à différents stades de réalisation dans l'exemple décrit. On pourrait
envisager que plusieurs chandelles se trouvant au même stade de
réalisation cohabitent sur la bande. Les chandelles 22 obtenues sont
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creuses, elles délimitent un puits 33 dont (ouverture se trouve, dans
l'exemple, sur la face inférieure 31 de la bande 20.
L'étape suivante consiste à assembler au sommet 35 de chaque
chandelle 22 qui a atteint la bonne hauteur, un contact 28. Ici l'assemblage
va se faire par soudage, ce soudage pouvant être, par exemple, un soudage
par résistance, par faisceau à haute énergie ou autre.
Le contact 28 provient d'un fil ou d'un profil dans lequel on a au
préalable détaché un lopin 25. L'alimentation en matériau pour le contact 28
est illustré par une bobine 26. L'outil de cisaillage schématisé sur les
figures
2 porte la référence 27.
Pour réaliser le soudage par résistance, on utilise deux électrodes 29,
30, l'une 29 qui s'appuie sur le lopin 25 en contact avec le sommet 35 et
l'autre 30 qui entre en contact avec (ouverture du puits 33 délimité par la
chandelle 22.
La phase de soudage par résistance consiste à faire circuler un
courant entre les deux électrodes 29, 30 pour qu'il traverse la chandelle 22
et le lopin 25, puis à maintenir un effort entre la chandelle 22 et le lopin
25, à
la suite de quoi les électrodes 29, 30 peuvent s'écarter.
La difi'iculté de cette opération de soudage est que l'électrode 30
venant contacter l'ouverture du puits 33 se trouve à la base de la chandelle
22 et quelle est éloignée de son sommet 35 et du lopin à souder.
Si la chandelle 22 creuse délimite un puits 33 de taille convenable, il
est possible d'utiliser une électrode 30 fine que l'on enfonce dans le puits
33
jusqu'à son fond comme illustré sur la figure 2c. La soudure est alors plus
aisée. L'inconvénient est que dans cette configuration les chandelles
occupent plus de place sur le support et qu'un support permet de réaliser
moins de pièces contactées.
L'étape suivante est dite de détourage, elle consiste à séparer la
pièce contactée de la bande 20 par découpage du contour de la base 21
dans la bande 20. Ce contour peut englober une ou plusieurs chandelles 22.
La pièce contactée selon l'invention est visible sur la figure 2a.
En utilisant un mëme outillage à suivre pour l'emboutissage,
l'assemblage et le découpage, la bande subit, au fur et à mesure de son
avance, plusieurs traitements un à chaque passe, si bien que plusieurs
pièces se trouvent constamment dans l'outillage à des stades différents de
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fabrication. A chaque avance de la bande du pas p, une ou plusieurs pièces
contactées terminées se détachent de la bande 20.
On peut être amené, pour améliorer l'état de surface du contact 28, à
introduire une étape supplémentaire de finition avant le découpage.
Cette étape peut consister en une étape de frappe, en un
bouterollage à (aide d'un outil 34 portant une empreinte concave, en un
polissage ou même un rodage. On cherche à éliminer les arêtes et bavures
susceptibles d'exister après la découpe du lopin 25 afin d'obtenir des pièces
de bonne qualité exemptes de défaut.
La figure 2c montre en coupe longitudinale un support en forme de
bande transformé selon le procédé de l'invention dans lequel une étape de
bouterollage est insérée entre l'étape de soudage et l'étape de découpage.
Le mouvement de la bouterolle 34 peut ëtre par exemple rotatif ou
gyroscopique.
Au lieu d'assembler le contact 28 et la chandelle 22 par une étape de
soudage, il est possible de les assembler par une étape impliquant une
déformation permanente d'au moins l'une des pièces à assembler; telle
qu'une étape de sertissage ou de rivetage.
Les figures 3a, 3b représentent à la manière des figures 2a, 2b, 2c
les différentes étapes du procédé selon l'invention avec un assemblage par
rivetage.
Cet assemblage par rivetage comprend au préalable une étape de
réalisation d'une ouverture 36 au sommet 35 de la chandelle 22, par
exemple par perçage ou poinçonnage. Sur la figure 3a un poinçon 37 est
représenté, il agit à partir de la face supérieure 32 de la bande 20 en
attaquant fe sommet 35 de la chandelle 22. On aurait pu imaginer qu'il
agisse à partir de la face inférieure 32 en pénètrent au fond du puits 33
délimité par la chandelle 22. Dans tous les cas, on évacue une débouchure
38 qui correspond à la matière ôtée par le poinçon 37.
L'étape suivante est une étape de mise en place d'un rivet 39 dont la
tête va former le contact 28 et la tige 40 est enfilée dans l'ouverture 36
réalisée. Cette tige 40 sera matée dans le puits 33 de la chandelle 22 à
l'aide d'un outil à riveter 41 en deux parties classique en soit.
La distribution des rivets pour la mise en place peut se faire par bol
vibrant 42, les rivets se présentant avec une bonne orientation.
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L'introduction du rivet 39 dans l'ouverture 36 peut se faire par gravité, mais
on peut aussi envisager d'utiliser une impulsion d'air comprimé.
Une fois (assemblage réalisé les étapes suivantes sont les mémes
que celles décrites précédemment. L'étape de finition de la surface du
contact 28 n'est pas forcément requise si la tête du rivet 39 n'a pas souffert
lors de l'assemblage.
La~figure 3c illustre de manière schématique une étape d'assemblage
du contact 28 par sertissage. On retrouve (étape de poinçonnage du
sommet 35 de la chandelle 22. Un lopin 25 est introduit dans l'ouverture 36.
A l'aide d'un outil classique 43 à sertir, l'ensemble chandelle 22-lopin 25
est
déformé de manière à obtenir d'un contact 28 de forme appropriée dont une
partie est logée à l'intérieur de la chandelle 22.
Si la base 21 de la pièce contactée doit étre dotée d'au moins un trou
44 devant servir à la fixer ou à la connecter, la réalisation de ce trou 44
peut
avoir lieu lors d'une étape supplémentaire de perçage insérée entre deux
étapes précédemment décrites. Il est aussi possible que cette étape de
perçage dans le support soit simultanée avec l'une des étapes
précédemment décrites. On suppose que le perçage a lieu pendant la
transformation par emboutissage, un peu avant que la chandelle ait atteint
sa forme définitive, sur les figures 2a, 2b à la septième passe ou entre
l'étape de transformation et l'étape d'assemblage, soit sur les figures 3a, 3b
à la neuvième passe. Ces chiffres n'ont aucun caractère limitatif.
Le matériau utilisé pour le lopin 25 ou le rivet 39 est un matériau
précieux utilisé classiquement pour les contacts, à base d'or ou d'argent par
exemple.
Les figures décrites représentent une mise en oeuvre du procédé
avec un outillage à suivre unique mais il est toujours possible de mettre en
oeuvre le procédé selon l'invention avec plusieurs outillages séparés, par
exemple, un pour réaliser les chandelles, un pour (assemblage du contact et
un pour le découpage de la base.
Par le procédé selon l'invention, en supprimant l'opération de
découpe de la chandelle et l'opération de sertissage de la chandelle
contactée sur la base, on réalise un gain en coût et en matière tout à fait
substantiel.
