Brevet FR2508228A1 — publié le 19821224

PROCEDE DE FABRICATION D'UN CLAVIER DE COMMANDE, ET CLAVIER DE COMMANDE OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention se rapporte aux procédés de fabrication des claviers de commande qui sont utilisés dans un grand nombre de dispositifs à commande numérique et notamment dans les terminaux téléphoniques, bureautiques et informatiques. Elle concerne également les claviers de commande qui sont fabriqués selon ce procédé. II est connu pour réaliser un tel clavier de commande de mouler d'un seul bloc dans une presse à injection le corps du boîtier. La pièce ainsi moulée comprend donc des glissières de guidage dans lesquelles s'engagent les touches destinées à être actionnées par l'opérateur. Dès que l'on est amené à faire un boîtier d'une dimension moyenne, et a fortiori d'une grande dimension comme dans le cas d'un terminal alpha-numérique, on se heurte à un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord il faut utiliser une masse de matière plastique- qui est importante tant du fait des dimensions du clavier que du surcroît d'épaisseur à réaliser pour obtenir une rigidité suffisante.Ensuite il est très difficile d'obtenir une stabilité des dimensions obtenues par moulage, même en utilisant une cadence de moulage relativement lente qui vient par elle-même grever les coûts de production. Enfin les outillages à utiliser, notamment les moules, sont d'un coût extrêmement élevé et qui croît beaucoup plus que proportionnellement par rapport aux dimensions de la pièce à mouler. On sait par ailleurs réaliser un tel clavier en partant d'un châssis métallique dans lequel on perfore des fenêtres où l'on place les unes après les autres des glissières de guidage qui tiennent par clipsage. Il faut bien entendu placer ces glissières de manière unitaire et ceci soit manuellement, mais alors la main-d'oeuvre est importante, ou alors à l'aide d'une machine, mais celle-ci est particulièrement onéreuse. De toute façon dans un cas comme dans l'autre le tempos de fabrication est long pour un grand nombre de touches. Par ailleurs sur le plan purement mécanique il y a toujours des risques de défauts de fabrication tant dans la découpe de la tôle que dans le moulage des glissières.Dans ces conditions le clipsage est d'une tenue aléatoire, tout au moins statistiquement, et on risque d'observer des coincements des sabres de guidage des touches dans les glissières si le clipsage a été mal fait en raison des défauts évoqués plus haut. Dans un autre procédé on assemble des grappes de leviers articulés qui supportent des touches dites à bascule. Dans ce cas les inconvénients sont les mêmes que ceux de la solution précédente parce que ces touches doivent coulisser dans des boîtiers en plastique individuels, ce qui nous ramènent au cas précédent. Un dernier dispositif consiste à rapporter sur un circuit imprimé qui forme une carte mère des boutons-poussoirs individuels fabriqués à l'avance. Mais dans ce cas on reporte les différents inconvénients, notamment de temps de fabrication et de coût de main-d'oeuvre, au niveau de la fabrication des éléments individuels qui sont en eux-mêmes très onéreux. Pour pallier tous ces inconvénients, l'invention propose un procédé de fabrication d'un clavier de commande, principalement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - découpe d'une plaque support; - poinçonnage dans cette plaque d'un ensemble de perforations ; et - surmoulage dans ces perforations d'un ensemble de glissières et d'entretoises. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante faite en regard des figures ciaprès: - la figure 1, qui représente une vue de dessus d'un clavier de téléphone; - la figure 2, qui représente une vue en plan d'une plaque support pour un tel clavier; - la figure 3, qui représente une coupe d'un clavier, passant par un bouton et deux entretoises; - la figure 4, qui représente une vue écorchée partielle d'un bouton d'un tel clavier; - la figure 5, qui représente une coupe d'un dispositif de contact d'un tel clavier; - la figure 6, qui représente une vue en coupe d'un clavier réalisé selon une variante de l'invention; - la figure 7, qui représente une vue en perspective cavalière du clavier de la figure 6 ; et - la figure 8, qui représente une coupe des dispositifs de contact du clavier de la figure 6. Le clavier de récepteur téléphonique représenté sur la figure 1 et qui peut être réalisé par le procédé selon l'invention, comprend sur une plaque support 101 un ensemble de touches telles que 102 sur lesquelles sont gravés les chiffres ou les symboles qui représentent l'action obtenue en appuyant sur ces touches. Pour fabriquer ce clavier on part d'une tôle d'acier doux magnétique qui est découpée aux dimensions désirées pour former une plaque 201 vue sur la figure 2. Dans cette plaque 201 on perfore par poinçonnage un ensemble de trous relativement grands tels que 202, situés en-dessous de l'emplacement désiré pour les touches. On perfore également dans la plaque 201 un ensemble de trous plus petits 203, qui permettent de fixer des entretoises qui servent à l'assemblage du clavier. On vient ensuite mouler dans ces perforations aussi bien les glissières dans les trous 202 que les entretoises dans les trous 203. On a représenté sur la figure 3 une coupe partielle de ce clavier, passant par un bouton-poussoir et deux entretoises. Par ailleurs une vue éclatée et écorchée du bouton-poussoir est représentée sur la figure 4. On voit sur la figure 3 que les bords de la plaque 201 sont repliés, par exemple par emboutissage, pour obtenir des ailes 302 qui s'étendent suffisamment pour former avec le dessus du clavier un boîtier qui englobe tous les éléments du clavier. On obtient ainsi un excellent blindage des parties électriques de ce clavier. Chaque bouton du clavier comprend un coulisseau 303, connu dans l'art sous le nom de sabre, qui coulisse dans une glissière 304, laquelle a été surmoulée dans l'un des trous 202 de la plaque 201. L'ouverture 305 dans laquelle coulisse ce sabre a été représentée sur la figure 4 sous la forme d'un carré mais elle est de préférence, d'une manière connue dans l'art, cruciforme. La glissière 304 comporte d'autre part un épaulement 306 qui vient s'épanouir sur la surface extérieure de la plaque 201. Cet épaulement s'étend sur toute la circonférence de la glissière et bloque celle-ci à l'enfoncement. Elle comporte par ailleurs un deuxième épaulement 307 qui vient s'épanouir sur la surface inférieure de la plaque 201 mais qui ne s'étend que sur deux côtés opposés de la périphérie de la glissière en laissant les deux autres côtés libres. Cet épaulement s'oppose à l'extraction par le haut de cette glissière. Le sabre .303 est sensiblement de même section sur toute sa longueur, mais comprend une butée 308 qui délimite une portion supérieure 309 que nous appellerons corps, et une portion inférieure 310 que nous appellerons pied. Le corps coulisse dans l'ouverture 305 de la glissière et vient buter dans son mouvement vers le haut contre la tôle 201 par les deux parties de la butée 308. Ces deux parties s'étendent sur deux faces opposées du sabre et laissent libres les deux autres faces de celui-ci. Lors du montage on place le sabre dans la glissière de telle manière que la butée 308 soit croisée par rapport à l'épaulement 307. L'épaisseur de la butée et de l'épaulement sont sensiblement les mêmes pour que lorsque la butée vient s'arrêter contre la plaque 201, elle forme avec l'épaulement 307 un entourage sensiblement continu de la base de la glissière sous la tôle 201. Dans son mouvement descendant le sabre vient buter par l'extrémité de son pied 310 sur le dispositif de contact qui sera décrit plus loin. Ainsi le sabre reste prisonnier de la glissière sans pouvoir s'échapper ni par le haut en raison de la butée 308 ni par le bas en raison du dispositif de contact. Dans l'exemple de réalisation ainsi décrit un aimant 311 comportant un trou central est enfilé sur le pied du sabre. I1 coulisse de manière libre sur ce pied en étant lui aussi retenu vers le haut par la butée 308 et vers le bas par le dispositif de contact. I1 comporte un lamage 312 qui entoure son trou central sur la face dirigée vers la plaque 201 de manière à venir effacer la butée 308 et le deuxième épaulement 307 lorsque le sabre est en position haute. Cet aimant sert au rappel magnétique du boutonpoussoir vers sa position haute par l'attraction entre lui-même et la plaque de tôle 201 qui sert de support et de boîtier à l'ensemble du clavier. Une couche 320 de matériau non magnétique, telle qu'une feuille de papier ou une couche de peinture, est disposée sur le dessous de la tôle 201 pour former un entrefer entre celleì et l'aimant 311. Cet entrefer est relativement épais (par exemple 50 à 150 micromètres) et permet ainsi de disposer d'une force de rappel relativement puissante depuis la position basse pour rappeler la touche et d'une force de maintien assez faible en position haute pour obtenir une manoeuvre agréable sans exercer un effort important sur le bouton, ce qui satisfait en outre aux spécifications de l'administration. Un tel aimant peut être réalisé facilement par exemple par moulage d'un matériau magnétique connu par ailleurs, tel qu'un plastique ou une céramique. Dans les trous 203 on a surmoulé des entretoises dont deux d'entre elles, 313 et 314, sont représentées sur la figure. Elles tiennent toutes deux solidement à la plaque 201-du fait de leur surmoulage qui déborde au-dessus et en-dessous de cette plaque. Elles comportent toutes deux un corps qui se termine pour l'entretoise 313 du côté opposé à la plaque 201, par un pion sertissable 315. Ce pion 315 vient prendre place dans un trou perforé dans une plaque support 316 sur laquelle sont disposés les différents dispositifs de contact. Après l'assemblage, on serti, par exemple à chaud, ce pion pour former une tête de rivet 317 qui fixe de manière définitive la plaque support 316 sur les entretoises.A titre de variante on a représenté sur la figure l'entretoise 314 munie d'un trou axial dans lequel vient se visser une vis 318 qui maintient la plaque 316 contre l'entretoise 314. Bien entendu toutes les variantes peuvent être utilisées, que ce soit avec un seul type d'entretoise, avec l'autre type, ou comme sur la figure avec les deux types simultanément. Le sertissage de la tige 315, aussi bien que le vissage de la vis 318, prend un certain temps, ce qui est la source principale de l'augmentation des coûts dans un tel matériel. Dans ces conditions il y a tout avantage à prévoir un minimum d'entretoises munies de moyens de fixation tels que la tige ou la vis et de prévoir au besoin par ailleurs un certain nombre de butées sous la forme de cloisons ou de pieds qui permettent d'accrocher ou de clipser la plaque 316 sans avoir besoin d'une fixation supplémentairé. Le procédé selon l'invention est particulièrement adapté au surmoulage d'un grand nombre de dispositifs annexes de cette nature tels qu'également des pattes ou des oeilletons de fixation, ainsi que des cloisons intérieures ou périphériques. Le clavier comporte enfin cette plaque 316, qui est par exemple un morceau de circuit imprimé comportant des pistes qui relient les dispositifs de contact sur lesquels viennent buter les pieds des sabres à un connecteur destiné à raccorder le clavier au circuit d'utilisation extérieur. Ce circuit imprimé peut d'ailleurs lui-même comporter des composants qui font un prétraitement des signaux obtenus par les dispositifs de contact. Ces dispositifs de contact sont représentés sur la figure 3 sous la forme d'une couche 319 située sur la surface de la plaque 316 et qui est décrite ci-dessous en relation avec la figure 5. On peut utiliser dans un tel clavier des dispositifs de contact de nature divers. Un dispositif de contact particulièrement économique et d'une excellente durée de vie comprend sur la plaque 316 ne servant ici que de support rigide, un premier film 501 dont la face supérieure est recouverte d'un certain nombre de pistes obtenues par exemple à l'aide d'une encre conductrice ou par gravure d'un film de cuivre et qui mènent à des pastilles 502 situées sous l'emplacement des pieds 310. Ce film 501 est recouvert d'un film 503 de même nature et comprenant lui aussi des pistes conductrices menant à des pastilles 504 situées en regard des pastilles 502.Entre ces deux films, pour éviter qu'ils soient en contact, on a inséré un troisième film fui05 muni d'ouvertures 506 situées au niveau des pastilles 502 et 504 pour permettre à celles-ci de venir en contact lorsque le pied 310 vient exercer une pression sur la surface supérieure du film 503. L'ensemble de la fabrication d'un tel clavier comportera tout d'abord la découpe d'une tôle pleine aux dimensions adéquates puis éventuellement l'emboutissage de celle-ci pour former les ailes 302. Le cas échéant cette tôle pourra être une tôle perforée aux dimensions standard du commerce, voire une plaque en plastique ou en stratifié. Dans ce dernier cas on ne formera pas nécessairement des ailes, sauf si c'est un plastique susceptible de supporter l'emboutissage. Dans une seconde étape on procède au perçage des trous destinés à recevoir les différents organes qui vont être surmoulés. Ce perçage se fait avantageusement par poinçonnage de la plaque. Les trous ainsi obtenus par poinçonnage ne sont pas d'une finition particulièrement soignée et peuvent présenter éventuellement des bavures ou un entraxe imprécis; ceci est sans importance parce que lors du surmoulage des glissières la précision est donnée par la tête de moulage et les irrégularités des trous se trouvent noyées dans la matière plastique moulée. Les glissières, les entretoises, et plus généralement tous les accessoires qui sont destinés à être placés dans les trous perforés auparavant sont moulés simultanément. Selon l'étendue de la série à fabriquer, le moulage, ainsi d'ailleurs que le poinçonnage, peut se faire en pas à pas, par grappe, ou de manière globale. Le choix entre ces trois modes de réalisation se fera selon la longueur de la série désirée. En effet pour une fabrication par exemple d'un prototype ou d'une petite série, on aura intérêt à prendre un poinçonnage et un moulage pas à pas, par exemple à l'aide d'une table XY pour positionner la plaque sous le poinçon et sous le moule à chaque endroit -désiré Pun après l'autre. Ce procédé pas à pas économise le prix des outillages mais augmente la durée de l'opération et le coût de maind'oeuvre.Inversement pour une très grosse fabrication, par exemple dépassant le million d'unités dans le cas de terminaux téléphoniques placés chez l'abonné, on pourra réaliser un outillage plus coûteux, mais amorti sur le grand nombre d'exemplaires réalisés, et qui permettra en procédant au poinçonnage de toute la plaque d'un seul coup et au moulage de tous les éléments moulés d'un seul coup, d'opérer une économie très importante sur la durée de l'opération et le coût de la main-d'oeuvre. Le support rigide muni de ces pièces surmoulées présente d'excellentes qualités dimentionnelles ainsi qu'une rigidité, une planéité et une solidité sans égales et incomparablement supérieures à celles obtenues par moulage de la totalité du dispositif avec un matériau termoplastique. De plus la quantité de matériau plastique utilisée, qui est la plus coûteuse, est vraiment réduite au minimum nécessaire. Dans une variante de réalisation représentée sur les figures 6 à 8 la plaque supérieure 601 ne comprend pas d'ailes et reste plane, ce qui facilite le surmoulage en permettant l'insertion automatique dans les presses à injecter. C'est par contre le support frigide 616 qui est lui-même réalisé à partir d'une tôle d'acier embouti qui comprend des ailes 602 repliées vers le haut pour supporter la plaque support 601. Cette dernière vient s'appuyer sur ces ailes et comprend sur les bords des échancrures dans lesquelles passent des pattes 622 qui - prolongent les ailes 602 et sont rabattues sur le dessus de la plaque support en immobilisant celle-ci pour obtenir un ensemble compact et rigide. On constate d'ailleurs que le boîtier ainsi réalisé constitue un blindage complet des éléments se trouvant à l'intérieur. Pour rigidifier le support rigide 616, ce dernier comporte sur ses bords qui ne sont pas rabattus vers le haut pour former les ailes 602 des nervures de rigidification 621 rabattues vers le bas afin que l'ensemble ne puisse se tordre. Les boutons de commande qui sont supportés par la plaque 601 comprennent des sabres 603 qui coulissent dans des glissières 604 dont on n'a représenté que quelques-unes sur la figure 7. Pour simplifier la construction du clavier, chaque glissière est accrochée à la plaque support 601 par un ensemble de pions 607 injectés dans un ensemble de trous percés autour du trou central dans lequel passe le sabre 603. Ceci permet à l'épaulement 608 de venir s'encastrer totalement dans l'épaisseur de la tôle 601, ce qui permet alors de supprimer le lamage dans l'aimant 611, d'où une simplification de la construction. De même l'épaulement 608 peut alors entourer complètement le sabre 603. Pour clore la boîte formée par la plaque support 601 et le support rigide 616, on surmoule, en plus des glissières, des boutons et des colonnettes éventuelles, des cloisons telles que 623 situées aux deux extrémités du clavier sensiblement au niveau des nervures de rigidification 621. Ces cloisons sont fixées à la tôle support 601 par un ensemble de pions obtenus par surmoulage dans un ensemble de trous tels que 624 alignés le long des bords correspondants de la plaque support. Les dispositifs de connexion sont formés dans cet exemple de réalisation par un film souple 803 qui pénètre dans le clavier entre l'une des cloisons surmoulées 623 et le support rigide 616. Ce film souple s'étend jusque l'autre extrémité duXclavier où il se replie pour revenir vers la première extrémité par laquelle il est entré. Les pistes nécessaires ont été imprimées sur la face du film qui se trouve en regard d'elle-même entre les deux parties repliées du film. Pour éviter tout court-circuit un film perforé 805 sépare ces deux dernières. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un clavier de cornmande, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes. suivantes - découpe d'une plaque support (201); - poinçonnage dans cette plaque d'un ensemble de perforations (202, 203) ; et - surmoulage dans ces perforations d'un ensemble de glissières (304) et d'entretoises (313, 314). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend après l'étape de découpe de la plaque une étape d'emboutissage de cette plaque pour former sur les bords de celle-ci des ailes rabattues (302). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le poinçonnage et le surmoulage s'effectuent pas à pas, élément par élément. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le poinçonnage et le surmoulage s'effectuent chacun d'un seul bloc. 5. Clavier de commande obtenu par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend - une plaque support (201) munie d'un ensemble de perforations (202,203) - un ensemble de glissières (304) surmoulées dans certaines de ces perforations (202); - un ensemble d'entretoises surmoulées dans les autres perforations (203); - un ensemble de sabres (303) munis d'un corps (309) coulissant dans une glissière, et d'un pied (310) faisant saillie à l'intérieur du clavier - des moyens de rappel (311) du pied vers la plaque support; - un support rigide (316) fixé sur les entretoises ; et - un ensemble d'organes de contact (319) fixés sur le support rigide et actionnés par les pieds des sabres. 6. Clavier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaque support est formée d'un matériau conducteur permettant de blinder le support rigide et les organes de contact. 7. Clavier selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caracté risé en ce que la plaque de support est formée d'un matériau magnétique et que les moyens de rappel des pieds des sabres vers la plaque support comprennent un ensemble d'aimants (311) exerçant une attraction magnétique sur la plaque support et entraînant les sabres pour les faire saillir hors de cette plaque support. 8. Clavier selon la revendication 7, caractérisé en ce que les aimants sont emmanchés librement sur les pieds des sabres et entraînent ceux-ci en venant buter contre un épaulement (308) placé entre le corps. et le pieds du sabre; l'aimant venant buter d'un côté sur cet épaulement et de l'autre sur le support rigide ce qui le maintient en place sur le pied du sabre. 9. Clavier selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que les organes de contact comprennent: - un premier film isolant (501) reposant par l'une de ses faces sur le support rigide (316) et portant sur son autre face un ensemble de métallisations de contact (502) situées sous les pieds des sabres; - un deuxième film isolant (503) s'étendant au-dessus du premier film isolant et portant sur sa face en regard du premier film un deuxième ensemble de métallisations de contact (504) situées en regard de celles portées par le premier film ; et - un troisième film isolant (505) séparant les deux premiers et percé d'un ensemble de trous permettant aux métallisations du deuxième film de venir entrer en contact avec les métallisations du premier film lorsque les pieds des sabres viennent appuyer sur le deuxième film.