Procédé de fabrication d'un élément composé d'au moins une plaque rigide et d'une pièce rapportée en une matière rigide La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un élément composé d'au moins une plaque rigide et d'une pièce rapportée en une matière rigide.
On a proposé de fixer une pièce à rapporter rigide dans une plaque non perforée d'une matière rigide en une seule opération, en forçant la pièce à rapporter contre la plaque de manière qu'une partie de celle-ci soit cisaillée dans une matrice et que la pièce à rappor ter soit forcée dans le trou ainsi formé par le départ de cette partie.
Les pièces à rapporter utilisées jusqu'ici présentent une section droite circulaire ou annulaire, nécessi tant un tournage ou une opération d'usinage à froid pendant leur fabrication. Un but de l'invention est de fournir des pièces à rapporter destinées à être fixées dans une plaque et qui sont formées par étam- page à partir d'une feuille.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'on étampe la pièce à rapporter dans une feuille plane de ladite matière, de façon que cette pièce présente une section droite rectangulaire et une extrémité d'attaque comprise dans l'épaisseur de 1a feuille, on met en contact ladite extrémité avec une face de la plaque, et on soumet la plaque et la pièce à rapporter à l'action d'un poinçon et d'une matrice, la pièce étant disposée entre le poinçon et la plaque et l'ouverture de la matrice étant alignée avec ladite pièce, de manière que lorsque la pression est appliquée par le poinçon, une partie de la plaque soit cisaillée et une partie au moins de la pièce soit forcée dans la plaque à la place de ladite partie cisaillée.
La pièce à rapporter peut être, par exemple, un rivet destiné à fixer des plaques ensemble, ou une borne destinée à recevoir un conducteur électrique. La plaque peut être en métal ou toute autre matière appropriée, par exemple une matière isolante à base de résine.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, des pièces à rapporter et des appareils utilisés dans des mises en aeuvre du procédé objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation et une vue laté rale d'une première pièce à rapporter.
La fig. 2 est une vue en élévation d'un appareil utilisé pour former la pièce de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue par-dessous correspondant à la fig. 2.
La fig. 4 est une vue en élévation et une vue latérale d'une seconde pièce à rapporter.
La fig. 5 est une coupe d'un appareil utilisé pour insérer la pièce de la fig. 4 dans une plaque.
La fig. 6 est une vue par-dessous correspondant à la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe de la pièce à rapporter de la fig. 4 insérée dans une plaque composée.
La fig. 8 est une coupe de la pièce à rapporter de la fig. 1 insérée dans une plaque simple.
La fig. 8a est une vue d'un ruban formé de pièces à rapporter semblables à celle de la fig. 1.
Les fig. 9 et 10 sont respectivement une vue en élévation et une vue latérale d'une troisième pièce à rapporter.
La fig. 11 est une coupe de la pièce représentée aux fig. 9 et 10 après insertion dans une plaque.
Les fig. 12, 13 ,14 et 16 sont des vues en élévation d'autres pièces à rapporter.
La fig. 15 est une vue par-dessous correspondant à la fig. 14.
La pièce à rapporter représentée à la fig. 1 est une borne présentant la forme générale d'une croix à bras perpendiculaires comprenant un bras de con nexion 1, un bras d'insertion 2 et des bras transver saux 3. Les faces principales de cette pièce sont planes et parallèles. Le bras de connexion 1 est nettement plus étroit que le bras d'insertion et présente deux encoches 4 permettant de souder un conducteur électrique. L'extrémité d'attaque inférieure 5 du bras d'insertion 2 forme un angle obtus saillant.
Dans un premier stade du procédé, la pièce à rapporter est étampée à partir d'une feuille 6 plane (fig. 2 et 3) à l'aide d'un poinçon 7 et d'une matrice 8. L'ouverture 9 de la matrice présente un contour égal en dimension et en forme au contour de la pièce à rapporter et l'extrémité active 10 du poinçon est formée de manière à pouvoir s'ajuster par glissement dans cette ouverture. Ainsi, la face de l'extrémité d'attaque 5 de la pièce étampée présente une épaisseur égale à celle de la feuille 6.
La pièce à rapporter 11 représentée à la fig. 4 est un rivet destiné à fixer deux plaques ensemble. La pièce 11 est également étampée à partir d'une feuille plane de la même façon que la pièce de la fig. 1. La pièce 11 comporte une extrémité d'attaque 12 saillante et formant un angle obtus et une partie cintrée 13.
Dans le stade suivant du procédé, la pièce étampée est insérée dans une plaque. Ce stade va être décrit en référence à la pièce à rapporter 11 de la fig. 4. Cette pièce 11 (fig. 5 et 6) est maintenue dans un porte-poinçon 15 monté verticalement. au-dessus d'une matrice 16. La pièce 11 est destinée à riveter ensemble deux feuilles 17 et 18 disposées l'une sur l'autre sur la surface supérieure de la matrice et consti tuant une plaque rigide composée. La matrice présente un trou 19 qui est resserré à sa partie supérieure pour former une ouverture de matrice 20 rectangulaire.
La largeur de cette ouverture est égale à l'épaisseur de la pièce 11, mais sa longueur est légèrement infé rieure à la largeur de cette pièce entre les points extrêmes de l'extrémité d'attaque saillante 12. La matrice comprend un épaulement en relief 21 le long de chaque petit côté de l'ouverture de la matrice.
Le porte-poinçon 15 présente à son extrémité inférieure un trou 22 de section verticale rectangulaire dimensionné de manière à pouvoir recevoir la pièce 11, cette dernière étant retenue par deux verrous 23 à ressort. Un poinçon 24 peut glisser dans le porte- poinçon 15 et comprend une partie inférieure 25 de dimensions réduites capable de s'ajuster à glissement dans le trou 22. Le poinçon bute contre la surface supérieure de la pièce à rapporter et peut être actionné pour forcer cette pièce hors du trou 22 aligné avec l'ouverture 20 de la matrice.
Quand l'opération d'insertion commence, le porte- poinçon 15 et le poinçon 24 sont abaissés de manière que l'extrémité d'attaque 12 de la pièce à rapporter 11 vienne en contact avec la surface supérieure de la feuille 17 et commence à presser la matière constituant cette feuille dans le trou de la matrice. L'extrémité inférieure du porte-poinçon vient alors en contact avec la plaque 17 et ensuite le poinçon 24 glisse relativement au porte-poinçon et force la pièce 11 à travers les deux feuilles.
Quand la pièce 11 est ainsi forcée à travers les feuilles, une pièce rectangulaire allongée, de dimen sions conformes à celles de l'ouverture de la matrice, est d'abord cisaillée dans chaque feuille et ces pièces tombent dans le trou de la matrice. Quand la partie de largeur maximum de la pièce rapportée à son extrémité supérieure entre dans le trou laissé par lesdites pièces cisaillées, elle s'ajuste à pression dans ledit trou et, quand la pièce à rapporter est complè tement dans le trou, le porte-poinçon est engagé avec la surface supérieure de la feuille supérieure et presse cette dernière vers le bas avec une pression croissante,
de sorte que les épaulements 21 aux extrémités de l'ouverture de la matrice mordent dans le métal de la feuille inférieure et forcent cette dernière à s'étaler vers l'intérieur dans le plan de la pièce à rapporter et à s'assembler avec les bords latéraux de la partie cintrée 13 de cette pièce. En outre, par le fait que cette dernière est légèrement plus large que la longueur de l'ouverture de la matrice, les parties extrêmes de l'extrémité d'attaque de la pièce 11 sont pressées contre la surface inférieure de la feuille inférieure 18. La fig. 7 montre la pièce 11 après l'insertion.
La pièce à rapporter de la fig. 1 peut être insérée dans une plaque d'une manière similaire à celle qui vient d'être décrite, et la fig. 8 montre cette pièce après insertion dans une plaque 26. Cette pièce à rapporter n'est pas cintrée mais présente des côtés parallèles, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser une matrice présentant les épaulements 21. Cependant, l'extrémité d'attaque de la pièce est avantageusement repoussée comme indiqué en 27 afin de verrouiller la pièce rapportée dans la plaque.
Le grippage seul de la matière constituant la plaque autour de la pièce rapportée peut être suffisant dans certaines applica tions, et dans ce cas la longueur de l'ouverture de la matrice peut être égale à la largeur de la pièce à rapporter et le repoussage n'est pas nécessaire. La longueur du bras d'insertion 2 de la pièce dépend évidemment de l'épaisseur de la plaque 26 et est telle qu'après l'insertion les faces inférieures des bras transversaux 3 soient maintenues en contact intime avec la surface supérieure de la plaque.
Ainsi, si la plaque 26 est un panneau portant un circuit imprimé et si la pièce à rapporter est disposée en travers d'une section du circuit métallique, les bras 3 sont en bon contact électrique avec le métal et tout conducteur soudé au bras extrême 1 est connecté au circuit im primé.
Le bras d'insertion 2 peut présenter une longueur différente de manière à faire saillie à travers la plaque 26 d'une longueur suffisante pour constituer une autre borne.
Le procédé décrit présente non seulement un avantage économique, en ce sens que l'étampage des pièces à partir de feuilles planes est beaucoup plus rapide que le tournage ou l'usinage à froid, mais il permet en outre d'insérer un plus grand nombre de pièces dans une longueur donnée de matière que ne le permettent les procédés connus. A l'encontre d'une pièce à rapporter conventionnelle de section circulaire d'un diamètre donné, la pièce envisagée ici présente une section droite rectangulaire présentant une petite dimension inférieure audit diamètre et une grande dimension supérieure à ce diamètre.
Ainsi, la pièce peut présenter la même section que les pièces conventionnelles ou même une section supérieure, tout en permettant l'insertion d'un plus grand nombre de pièces dans une longueur donnée, la petite dimen sion des pièces étant disposée selon cette longueur.
Ce caractère est très important, par exemple dans la fabrication de panneaux portant des circuits imprimés, par exemple pour des calculateurs numériques. Dans ce domaine, on a tendance à diminuer toujours plus les dimensions des divers organes, et il est par consé quent nécessaire de réduire le module, c'est-à-dire l'espace entre les bornes. Si les bornes sont des pièces insérées selon le procédé décrit (par exemple la borne représentée à la fig. 8), on peut arriver à un plus petit module qu'avec des pièces conventionnelles de section circulaire.
Si on utilise un panneau de fibres de verre ou de toute autre matière à haute résistance, la section de la pièce à rapporter doit être en relation déterminée avec l'épaisseur totale du panneau puisque la pièce doit cisailler le panneau avant d'être soumise elle-même à la compression. Par conséquent, si on constitue une rangée de bornes rapportées ayant chacune une section circulaire avec un épaulement permettant la connexion avec le circuit imprimé, le diamètre total de chaque pièce insérée dépasse de loin le module désiré et le circuit imprimé doit être agrandi.
On peut augmenter la rigidité d'une pièce à rapporter rectangulaire en augmentant la grande dimension de sa section droite peut-être avec une légère diminution de la petite dimension, de sorte qu'un faible espacement des pièces est possible dans une matière de haute résistance.
Un autre avantage du procédé décrit est que les pièces à rapporter successives, étampées à partir d'une feuille, peuvent rester légèrement attachées les unes aux autres et être amenées de manière continue dans le porte-poinçon sous forme de longs rubans de pièces, la pièce de tête du ruban étant détachée au moment de l'insertion. On évite ainsi les difficultés dues à une répartition au hasard des pièces dans des trémies d'alimentation et impliquant des mécanismes de sélection complexes. La fig. 8a montre un tel ruban de pièces à rapporter du type représenté à la fig. 1 représentées après l'étampage et avant d'être introduites dans le porte-poinçon.
On peut utiliser aussi d'autres formes de pièces à rapporter, dont des exemples sont représentés aux fig. 9 à 16 et qui présentent plusieurs parties destinées à être insérées dans une plaque.
La pièce représentée aux fig. 9 et 10 est étampée dans une feuille plane comme décrit précédemment et comprend une étroite partie rectiligne 31 horizon- tale, du bord inférieur de laquelle font saillie vers le bas deux parties d'insertion 32 et 33. Ces parties 32 et 33 sont distantes l'une de l'autre le long de lapartie 31 et assez proches de l'une des extrémités de cette partie 31, de sorte que la majeure partie de celle-ci forme une patte de connexion 34 relativement longue. Cette pièce est comprise dans le plan de la feuille d'où elle a été étampée par pression et les extrémités d'attaque 37 et 38 des parties d'insertion présentent des faces disposées également dans l'épaisseur de la feuille.
On peut voir que les deux parties d'insertion 32 et 33 présentent des côtés parallèles, à part une étroite encoche 36 ménagée dans chaque bord latéral immé diatement au-dessous de sa jonction avec la partie horizontale 31.
Cette pièce peut être utilisée avec un panneau isolant, par exemple en matière résineuse lamellaire, et portant un circuit imprimé. On voit à la fig. 11 les parties 32 et 33 insérées à travers un panneau 39, la pièce rapportée présentant une bonne connexion électrique avec un conducteur de cuivre 40 d'un cir cuit imprimé. La présence de deux parties d'insertion 32 et 33 permet un montage plus ferme et plus rigide de la pièce à rapporter sur le panneau.
La pièce est montée sur le panneau près d'un bord de ce dernier, de sorte due la patte horizontale 34 dépasse ledit bord. Dans certains cas, il peut être plus avantageux que la patte 34 s'étende verticalement comme représenté à la fig. 12. Alternativement, la pièce rapportée peut comprendre deux pattes 34 comme représenté à la fig. 13.
Dans la pièce représentée aux fig. 9 et 11, l'extré mité de la patte 34 peut constituer elle-même une partie d'insertion par laquelle un panneau tel que le panneau 39 de la fig. 11 peut être monté sur un autre panneau s'étendant perpendiculairement au premier. Dans ce cas cependant, la pièce rapportée dans son ensemble ne sera généralement pas en contact électri que avec un circuit et servira seulement de dispositif de fixation entre les deux panneaux.
Les fig. 14 et 15 montrent une autre pièce à rappor ter dans laquelle les parties d'insertion 32 et 33 font saillie vers le bas depuis le bord inférieur d'une partie rectangulaire 41 à travers laquelle passe une connexion électrique. Dans cet exemple, les deux parties d'inser tion présentent des nervures en forme d'auge, comme on le voit à la fig. 15, qui se continuent à travers la partie 41. Ces nervures assurent une grande rigidité aux parties d'insertion et peuvent être obtenues par une frappe progressive après que la pièce a été étampée dans une feuille plane. La pièce à rapporter peut ne pas comprendre des nervures cependant et, inverse ment, les pièces des fig. 9 à 13 peuvent présenter de telles nervures.
La fig. 16 montre une variante de la pièce de la fig. 14, dans laquelle la partie rectangulaire 41 est remplacée par une fourche comprenant trois pattes verticales 42. L'insertion des pièces représentées aux fig. 9 à 15 s'effectue de la manière décrite précédemment en référence aux fig. 5 à 7. Ainsi, une plaque est placée horizontalement sur la surface supérieure d'une matrice qui présente deux ouvertures s'étendant vers le bas depuis ladite surface et dont la position relative et la section droite correspondent à la position relative et à la section droite des parties d'insertion 32 et 33.
La pièce est montée dans un porte-poinçon approprié et forcée vers le bas, de sorte que les parties d'insertion pressent de haut en bas la surface supérieure de la plaque. Des pièces sont donc cisaillées de cette plaque et tombent dans les ouvertures de matrice, et lesdites parties d'insertion pénètrent dans les trous formés dans la plaque par le départ des pièces cisaillées. Les ouvertures de matrice sont un peu plus étroites que lesdites parties d'insertion et celles-ci sont donc ajustées à force dans les trous de la plaque, ces der niers étant de même largeur que les ouvertures de matrice. Par suite de l'élasticité de la matière consti tuant la plaque, cette matière s'étale dans les encoches 36 et la pièce rapportée ne peut plus être retirée.
Cet effet de verrouillage peut être augmenté par la pression exercée sur la face inférieure de la plaque par des épaulements de la matrice formés autour des ouvertures de matrice, comme expliqué précédem ment. En outre, le bord inférieur de chaque partie d'insertion 32 et 33 peut engager la matrice aux deux extrémités dudit bord, assurant un étalement de la portion inférieure des parties d'insertion et par conséquent un verrouillage au-dessous de la plaque.
On a désigné précédemment par pièce à rappor ter d'une manière générale toute pièce qui, après insertion, est disposée pratiquement entièrement dans la plaque (fig. 7, par exemple), et aussi toute pièce insérée qui comprend une partie en saillie à l'extérieur de la plaque (fig. 8 par exemple). Dans ce dernier cas cependant, il faut considérer que la pièce à rapporter comprend uniquement la partie insérée qui est com prise entièrement dans la plaque (bras 2 de la fig. 8 par exemple) et comporte un prolongement d'une seule pièce qui fait saillie à l'extérieur de cette plaque (bras 1 et 3 à la fig. 8). C'est dans ce sens que l'expres sion pièce à rapporter doit être comprise.