Brevet FR2265251A1 — publié le 19751017

La présente invention a pour oblet un procédé de repérage destiné à faciliter le câblage semi-automatique ou automatique d'unités d'équipement électrique com portant un grand nombre de liaisons filaires, telles que, par exemple, les baies ou cadres employés dans les systèmes de télécommunications. Le câblage d'unités d'équipement est une opération généralement longue en raison du nombre de points de raccordement existants et, donc, du nombre de liai sons à établir. il est intéressant d'effectuer ces opérations de cablage à l'aide de#machines spécialisées dans le cas où l'on doit exécuter une production en série. Or, le câblage de telles unités d'équipement es#t une opération qui demande une grande précision dans sa réalisation pour éviter les nombreux risques de liaisons erronées dus à la ressemblance et à la proximité des organes d'équipement dans une unité et des points de connexion sur un même organe d'équipement tel qu'un connecteur de carte de circuit imprimé, une réglette ou un relais. De plus, les opérations de calage demandent une grande délicatesse et une bonne précision si lton veut éviter la détérioration des fils et des broches de connexion en cours du câblage d'une broche en raison de la proximité des broches voisines et des fils qui y sont reliés et si l'on veut réaliser une liaison offrant toutesfles garanties au point de vue fiabilité, conduction élec trique et isolement vis-à-vis#des éléments avec lesquels elle n'est pas connectée. Pour ces différentes raisons, on a longtemps été incapables de réaliser des machines semi-automatiques ou automatiques capables d'assurer un tel sablage pour une production en série et les machines existantes sont généralement coûteuses et délicates. L'une des difficultés majeures qui restreignent l'emploi de ces machines est due au fait que les organes d'équipement, leurs supports et les unités d'équipement elles-memes, sont produits en grande série et au moindre prix et, par conséquent, avec #des tolérances assez lâches pour certains d'entre eux ; telles sont par exemple les cotes de positionnement des broches de connexion des lames de relais téléphoniques, ceci en raison du nombre de pièces entrant dans la composition d'un empilage, de leur différence de nature et des toléran ces affectant chacune d'elles.En conséquence, il n'est pas toujours possible d'obtenir à moindre frais un positionnement précis et constant des organes et de leurs broches de connexion dans une même série d'unités identiques, ce qui est sans effet sur le fonctionnement de ces unités #mais ne l'est pas sur celui des machines qui pourraient entre éventuellement chargées de les câbler, En effet, pour le câblage de toute liaison, ces machines possèdent en mémoire des informations précisant les positions des broches qui terminent les deux extrémités de cette liaison par rapport à un sy=ftème de repérage fixe propre à chaque machine. il est évidemment souhaitable que ces informations soient identiques pour des unités d'équipement identiques ; mais les variations de positionnement des broches de connexion identiques Bg, B1, B et n Blo, B'1, B' , respectivement situées sur deux unités U et U' d'une même série, peuvent aisément entrainer un décalage d'une broche pour au moins certaines liaisons établies dans l'unité U par rapport aux liaisons correspondantes établies dans l'unité U'. Si le câblage est effectué par une machine fidèle mais incapable de corriger d'elle-même les éventuelles variations de positionnement, il y aura des erreurs de câblage d##'une baie à une autre dans une même série de baies identiques : par exemple, si un fil D est relié à la broche Bo dans la baie U, son correspondant D' peut l'être à la broche B1 dans la baie U' si les broches B0 et B1 d'une part et B'0 et B'1 d'autre part sont respectivement séparées par un intervalle inférieur aux variations de position découlant de la construction des unités U et U'. Ceci conduit donc soit à l'emploi de machines à câbler très élaborées, donc coûteuses, soit à l'emploi de machines non automatiques simples dans lesquelles l'intervention humaine permet une bonne adaptation aux conditions imposées et, particulièrement, aux faibles variations de positions des organes et de leurs broches de connexion au cours d'une fabrication en série d'unités identiques. La présente invention propose, dans le but de rémédier à ces inconvénients, un procédé permettant d'éviter les erreurs entraînées, de manière directe ou indirecte, par les, variations de positionnement des broches de connexion à l'intérieur d'une même série d'unités d'équipement, ce procédé étant suffisanment souple pour s'adapter au câblage de toute unité d'équipement de ce genre et à différents types de machines semi-automatiques ou automatiques dans lesquelles les informations relatives aux positionnements sont enregistrées et transformées en indications destinées à un opérateur ou en ordres à un mécanisme par l'intermédiaire d'un calculateur de gestion travaillant éventuellement en partage de charge. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comporte, en partie culier, les opérations suivantes - répartition des broches de connexion d'une unité d'équipement en groupes repérables affectés chacun d'un repère de positionnement et composés chacun d'une pluralité de broches de connexion dont le nombre et la disposition, par rapport au repère de positionnement du groupe, sont choisis de manière que les variations de positionnement affectant éven tuellement chaque broche par rapport à ce repère soient toujours infér#eures à la moitié de la distance séparant cette broche d'une broche voisine avec laquelle elle pourrait autrement être confondue, - recherche et détermination de la position réelle de chaque repère de positionnement d une unité d'équipement en cours de#câblagc par rap port au syctème fixe de la machine à câbler sur laquelle cette unité est fixée - mise en mémoire du calculateur de contrôle, pour la durée de câblage d'une unité d'équipement, de la position réelle de chaque repère de positionne#ent de cette unité telle qutelle est définie par l'opération précédente - détermination du positionnement de chaque broche de connexion à câbler en fonction, d'une part, de la position réelle mémorisée du repère de positionnement du groupe repérable dont elle fait partie et, d'autre parts des données de câblage relatives à la position de cette broche par rapport au repère de son groupe telles qu'elles ont été mémorisées une fois pour toutes pour le type d'unité dont fait partie l'unité d'équipement qui la porte. La présente invention propose aussi un agencement destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples re réalisation, ladite description étant faite en relation avec le dessin ci-annexé dans lequel la figure 1 présente un exemple de machine à câbler permettant d'appliquer le procédé de repérage selon l'invention ; la figure 2 présente un exemple de relais permettant le repérage selon l'invention la figure-3 présente un exemple de repère ; la figure 4 présente un exemple de dispositif ontique de-repérage. L'exemple de machine à câbler présenté figure 1 permet de definir les conditions d'application des procédés de repérage selon l'invention. En premier lieu, pour des raisons de commodité, les unités d'équipement à câbler sont constituées de manière telle que les extrémités libres des broches de connexion situées sur une face d'équipement et destinées à la connexion soient au moins approximativement disposées dans un plan parallèle au plan général de nette face afin d'être aisément distinguées les unes des autres et directement accessibles à l'outil de câblage. Dans chaque unité la projection de chaque extrémité libre de broche a donc une position individuelle bien déterminée dans le plan général de la face don elle est issue; il est toutefois évident que cette position peut légèrement varier pour des broches correspondantes choisies dans autant d'unités identiques. Ceci permet cependant de déterminer les coordonnées idéales de l'extrémité libre de chacune des broches d'une face d'unité d'équipement par rapport à un système de référence choisi dans le plan général de cette face ; si l'on met en mémoire ces coordonnées,il est donc théoriquement possible de réaliser une machine capable de retrouver la position d'une broche quelconque dans une unité d'équipement quelconque d'une série lorsque l'on a mis en mémoire les coordonnées définies pour ILne unité de cette série.Pratiquement et sans précautions par ticulières, en raison des tolérances de fabrication propres aux unités d'équipement considérées, une machine à câbler classique ne pourra utiliser ces données que pour assurer un pré-positionnement de l'outil de câblage par rapport aux broches à câbler sans toutefois supprimer les risques de confusion entre broches voisines. Pour la suite de l'explication,on supposera qu a partir du moment où l'on a correctement repéré un point d'une broche, on est capable de positionner le fil de câblage eL l'outil de câblage de manière à réaliser la connexion choisie, ceci pouvant être simultanément obtenu,en particulier avec certains outils de câblage automabique tels que des pistolets enrouleurs comportant une alimentation en fil de câblage. Ainsi dans le cas d'un câblage non automatique, le pré-positionnement permet d'amener l'outil de câblage en position approchée de la brocne à câbler et l'opérateur n'a plus qu'E effectuer l'opération de câblage proprement dite après avoir effectué les éventuelles retouches de positionnement nécessaires ~ sa bonne réalisation. Dans la machine à câbler présentée figure 1, l'unité d'équipement 1 à câbler est positionnée sur un support 2 vefticalement mobile de manière à ce que le plan général de la face que lton veut câbler soit parallèle au plan de déplacement du support Un chariot de pointage 3,éventuellement susceptible de porter l'outil de câblage, se déplace horizontalement dans un plan parallèle au plan de déplacement du support 2 et, donc, par rapport au plan général de la face à câbler. la combinaison des mouvements verticaux du support 2 et horizontaux du chariot 3 permet de pointer n importe quel point de la face à câbler; ces mouvements sont respectivement obtenus à l'aide de moteurs asservis 4 et 5 entraînant des vis mères 6 et 7 qui assurent l'une l'entrainement du support 2 l'autre du chariot 3. Ces moteurs sont classiquement contrôlés par un calculateur 8 assisté par deux générateurs d'impulsions ou codeurs 9 et l0,respecti- vement affectés,l'#n au contrôle des mouvements verticaux, l'autre des mou virements horizontaux, et entraînés par les vis mères correspondantes. Ceci permet donc,d'une part de connaître la position du chariot par rapport au système de référence de la machine connaissant le nombre d'impulsions délivrées par chacun des codeurs 9 et 10 et,inversement,d'amener le chariot à une position déterminée en commandant l'avance des moteurs 4 et 5,chacun au moyen d'un nombre déterminé d'impulsions. Moyennant un certain nombre de précautions bien connues de 1 'homme de l'art, la précision des déplacements et la fidélité de la machine dans ce domaine sont normalement très supérieures aux besoins. #insi,par exemple,l'emploi de vis à billes pour assurer la commande du mouvement du chariot 3 sur ses guides permet d'éliminer tout jeu lors du déplacement de ce chariot. La machine à câbler présentée est donc classiquement capable de se posi tionner fidèlement sans erreur appréciable en tout point du plan de câblage dont les coordonnées lui sont fournies sous forme impulsionnelle et elle peut effectuer, en particulier,une série de pointages dont les données sont contenues en mémoire du calculateur 8. A partir du moment où une unité d'équipement 1, telle qu'un cadre de relais une baie de circuits imprimés, est positionnée dans Le-support 2, la machine à câbler est capable de venir pointer avec précision toute broche de connexion dont les coordonnées ont été inscrites en mémoire de calculateur 8, meme si les organes mécaniques de la machine sont -relativement imprécis, à partir du moment où le codage est précis et où les déplacements du chariot sont sans jeu. Ceci autorise ltutilisation d'une machine peu coûteuse puisque, par exemple, les vis mères peuvent être sans précision tout en devant castre sans jeu.Comme il a été dit précédemment, dans le cas d'unités d'équisement produites en série, les broches sont en général -imparfaitement positionnéez, sans que pour des raisons économiques l'on souhaite corriger ces imperfections; aussi, si l'on câble en respectant les coordonnées théoriques,un certain nombre de broches seront câblées de manière erronée. Pour éviter ces câblages erronés, selon l1invention,lors de la préparation des travaux de câblage on divise l'ensemble des broches de connexion d'un type d'unités d'équipement 1 en groupes repérables.Par principe, ces groupes sont dotés d'un repère visuellement remarquable et l'on s'arrange pour que les variations de positionnesent de chaque broche d'un groupe par rapport à ce repère soient toujours inférieures à la moitié de la distance séparant cette broche d'une broche voisine avec laquelle elle pourrait autrement être confondue. Pratiquement,un groupe repérable est constitué,par exemple,par l'ensemble des broches d'un connecteur de cartesde circuits imprimés, par les broches de connexion d'un ou plusieurs empilages de relais, tels que ceux employés en téléphonie ou par les broches de connexion d'un secteur de réglette de raccordement. Dans une forme de réalisation, l'unité de repérage de chaque groupe est constituée par un élément amovible ou non qui peut être détecté visuellement et sans risque de confusion par un dispositif de détection assujetti au chariot de pointage. I1 doit cependant être compris que d'autres formes de repérage et donc de détection peuvent etre utilisées,par exemple un dispositif magnétique ou électrique inductif ou autre. Le but essentiel du dispositif est de détecter la présence dans son champ de capture d'un élément caractéristique tel qu'un repère ou une broche, ce champ de capture étant touJours très limité, ce qui est évident si l'on considère une opération de choix de broche à câbler parmi ses voisines. Ainsi,par exemple,si lion se place dans le cas d'un repérage optique des broches d'un relais téléphoniqlle tel que nrésenté figure 2, ce relais comportant un empilage de contacts Cl à Cn,classiquement isolés les uns des autres par des plaquettes isolantes P1 à Pn + 1 et séparés de la culasse du relais par une cale intercalaire I, la cale I,fig.3,sera prolongée en avant des broches de connexion B1 à Bn qui terminent les contacts C de manière à constituer le repère du groupe et à Rtre facilement détectée par un dispositif optique 13 tel qu'un collimateur ou un ensemble source de faisceau lumineux J-aeJl#Ie électrique 16, utilisantl'extrémité 17 de la cale I pour renvoyer la lumière du faisceau sur la cellule électrique selon le princippe présenté schématiquement,figure 4. On s 'arrangera évidemment pour que les extrémités des repères, drune unité soient dans #n plan parallèle au plan général de cette unité et en avant du plan des broches par rapport au chariot 3. De plus, on s'efforce de rapprocher au maximum le repère I des broches sachant que si L + A L est la distance séparant ce repère I de la broche la plus proche dans l'empilage de contacts et si D + # D est la distance séparant deux broches voisines, telles Bn - I et Bn, le nombre maximal de broches que peut desservir le repère I est dans le cas choisi N a I dans lequel #D sont pratiquement fixés. En conséquence, toute unité d'équipement destinée à être produite en série est munie d'un ensemble de repères, amovibles ou non après câblage, qui vont permettre de déterminer exactement les positions des broches de connexion auxquelles ils sont respectivement affectés. En ce but, une fois l'unité d'équipement fixée pour la durée du câblage sur le support mobile 2 de #a machine à câbler , on détermine, pour chaque groupe préalablement au câblage de la première broche du groupe, la position du repère de ce groupe par rapport au système de référence de la machine. Dans l'exemple défini plus haut,Iés mouvements respectifs du support 2 et du chariot de pointage 3 commandés par le calculateur 8 permettent de localiser le repère choisi. De manière connue le rayon de capture du dispositif optique est choisi d'une valeur suffisante pour tenir compte des erreurs de positionnement possibles de ces repères.Il doit être compris que si ce rayon ne pouvait atteindre la valeur nécessaire, un repère de positionnement intermédiaire serait envisagé La localisation précise d'un repère quelconque étant obtenue à la suite de mouvements respectifs du support 2 et du chariot de pointage 3 et étant déterminée de manière précise au moyen du dispositif optique 13, il est possi b le de mettre en mémoire du calculateur 8 les coordonnées réelles de cerepère par rapport au système de référence de la machine, ces coordonnées étant fournies sous forme impulsionnelle par les codeurs 9 et 10. A partir de cette opération le calculateur 8 fournit les informations digitales qui correspondent à la position de la broche à câbler par rapport au repère de maniere a amener le support 2 et le chariot 3 en positions convenables pour permettre le câblage de cette# broche. Il en est de mme pour la première opération de chaque groupe repérable. Par contre, les opérations de positionnement support 2 et du chariot 3 ), nécessaires au câblage des autres-broches d'un groupe -repérable,ne demandent pas de nouveau pointage du repère de ce groupe, mais sont normalement obtenues à partir des données relatives à la position de ce repère qui ont été obtenues pour la première broche et à partir des données fixes pour le type d'unités dont fait partie l'unité considérée. il doit etre compris que différents types de programmation peuvent permettre d'obtenir ce résultat et qu'ils ne seront pas décrits plus avant ici. En conséquence, il y a nécessairement autant d1opérations de localisation précise qu'il y a de repères, tout repère permettant de localiser sans ambiguité le nombre donné de broches de connexion auxquelles il est affecté. Au cas où une broche serait tordue ou absente, il serait possible d'adjoindre un dispositif de reconnaissance de broche rendant possible un câblage entièrement automatique, ce dispositif concernant une étendue aussi réduite que désiré en fonction de la fidélité propre de la machine. Il est à noter que le procédé selon l'invention permet éventuellement de mettre en mémoire au moins une partie des informations nécessaires au câblage d'une baie prototype par pointage des repères de cette baie. I1 est à noter aussi qu'en cas de démontage d'une unité du support au cours du câblage ou en cas de risques d erreurs dues à des circonstances extérieures, un simple repointage des repères permettra de reprendre les opérations au stade où elles en sont, sans risques d'erreurs. Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est fa-ite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de repérage permettant de déterminer exactement les positions réelles des broches de connexion lors du câblage d'unités d'équipement éleetrl- ques sur machine -# câbler contralée par un calculateur possédant en mémoire des données de câblage relatives aux positions théoriques des broches de con flexion à câbler pour le type d'unités d'équipement considéré, de manière à éliminer les erreurs de câblage entrai nées par les variations de positionnement de broches de connexion dans des unités d'équipement de meme type, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes - répartition, pour un type donné d'unités d'équipement, des broches de connexion en groupes repérables affectés chacun d'un repère de positionnement et composés chacun d'une pluralité de broches de connexion dont le nombre et la disposition par rapport au repère de positionnement sont choisis de manière que les variations de positionnement affectant éventuellement chaque broche soient toujours inférieures à la moitié de la distance la séparant d'une broche voisine avec laquelle elle pourrait autrement etre confondue ;; - recherche et détermination de la position réelle de chaque repère de positionnement d'une unité d'équipement en cours de câblage par rapport au système#fixe de la machine å cabler sur laquelle cette unité est fixée ; - mise en mémoire du calculateur de contrôlez pour la durée de câblage d'une unité d'équipement, de la position réelle de chaque repère de positionnement de cette unité telle qu'elle est définie par l'opération précédente ;; - détermination du positionnement de chaque broche de connexion à câbler en fonction,d'une part, de la position réelle mémorisée du repère de position nement du groupe repérable dont elle fait partie et,d'autre part,des données de câblage relatives à la position de cette broche par rapport au repère de son groupe, telles qu'elles ont été mémorisées une fois pour toutes pour le type d'unités dont fait partie l'unité d'équipement qui la porte. 2. Procédé de repérage selon la revendication 1 applicable sur machine à câbler munie d'un chariot de pointage dont le mouvement éventuellement combiné avec celui du support de fixation d'unité d'équipement sur la machine permet de couvrir l'ensemble de la face à câbler sous le contracte de codeurs impulsionnels travaillant selon deux coordonnées rectangulaires et permettant au calculateur de commande de la machine d'obtenir d'une part un positionnement précis du chariot par rapport à la face à câbler dans un plan parallèle à celle-ci et d'autre part les coordonnées rectangulaires, sous forme impulsionnelles, d'un point de la face à câbler par rapport au système de référence de la machine ledit procédé étant caractérisé en ce que la recherche et la détermination de la position de chaque repère de positionnement s 'effectue à l'aide d'un dispositif optique disposé sur le chariot de pointage les repères étant visuellement remarquables. 3. Procédé de répérage selon la revendication 2,caractérisé en ce que la recherche d'un repère de positionnement sur une unité d'équipement à câbler comporte - une première opération de positionnement du chariot de repérage en fonction des coordonnées théoriques de ce repère telles quelles sont contenues en mémoire du calculateur de commande de la machine à câbler ; - une seconde opération de recherche du repère dans la zone voisine de la position définie par le chariot de pointage ; 4. Système de repérage pour application du procédé selon les revendications 1 et 2 et 3, caractérisé en ce que - les repères de positionnement sont optiquement réfléchissants - le dispositif optique est composé d'une source lumineuse produisant un faisceau étroit, accouplée avec une cellule photoélectrique disposée de manière à recueillir le faisceau émis lorsque celui-ci est réfléchi par un éventuel repère de positionnement. 5. Système de repérage pour application du procédé selon les -revendications I et 2 et 3,caractérisé en ce que le chariot de pointage comporte un support pour l'outil de câblage.