Brevet FR2519478A1 — publié le 19830708

La présente invention concerne les connecteurs électriques et elle porte plus particulièrement sur un connecteur électrique ayant une longue durée de viepour le test en fabrication de circuits électriques qui ont un ensem- ble fixe de contacts électriques Le connecteur électrique de l'invention connecte le circuit à un dispositif de test autc- matique Un connecteur couramment utilisé qui est fixé aux cartes de circuit imprimé est d'un type qui comporte des lames qui s'étendent de façon à être introduites dans une cer- taine forme de contact à pression, dans un connecteur adapté. Un exemple de ceci est constitué par le connecteur femelle qui équipe un dispositif de test du commerce dans lequel le connecteur consiste en contacts individuels en forme de dia- pason, ou de fourche, qui s'adaptent à des bornes du type à lame du connecteur qui est fixé à la carte de circuit impri- mé La publicité faite pour ce type de connecteur femelle indique une durée de vie de 500 cycles et cette durée de vie est déterminée essentiellement par l'usure résultant du con- tact à friction sur la fourche. La durée de vie limitée de ce connecteur femelle classique nécessite de changer le connecteur au bout de quelques jours d'utilisation Cette exigence entraîne des frais de main d'oeuvre considérables et l'indisponibilité du dispositif de test De plus, et ce qui est peut-être plus important, avant que le connecteur classique soit réellement hors d'usage, il apparaît des problèmes aléatoires inter- mittents qui sont difficiles à isoler et qui augmentent les frais de main d'oeuvre liés au dépannage. Une autre caractéristique indésirable des connec- teurs de dispositifs de test existants consiste en ce que le module à tester est introduit manuellement Les difficultés de l'insertion manuelle limitent la capacité du dispositif de test à moins de 1000 unités par période de travail de huit heures, du fait que les forces élevées d'introduction et d'extraction entraînent une fatigue de l'opérateur et meme quelquefois une blessure de la main L'introduction manuelle fait également que les opérateurs tendent à "tortiller" le module lcrsqu'-ls l'introduisent dans son connecteur de test et ils l'extraient de ce dernier, ce qui entraîne une dété- rioraticn des broches. On a tenté de remplacer les contacts de connecteur classiques du type à fourche par des contacts désignés dans le commerce par l'appellation "Pcgo Pins" Ces contacts com- portent des pistons sollicités par un ressort qui viennent en contact avec les extrémités des bornes du module au moment de l'introduction L'avantage essentiel de ce principe con- siste en ce que la force d'introduction et d'extraction est notablement'plus faible que pour le connecteur à fourche, ce qui diminue la fatigue de l'opérateur et la détérioration du connecteur du module Les inconvénients du connecteur du type "Pogo Pins" consistent en ce que la force axiale faible du piston (moins d'environ 0,5 N) conduit à une résistance de contact élevée et non reproductible En outre, les connec- teurs du type "Pogo Pins" utilisent un ressort de piston et un cylindre et cette structure donne un circuit à résistance plus élevée La densité des broches sur le connecteur est telle qu'il faut utiliser de petites broches Celles-ci peu- vent donc être facilement tordues et détériorées. Une autre technique pour un connecteur de disposi- tif de test repose sur le principe de l'introduction des bornes du module dans un réceptacle, suivie par le verrouil- lage des broches des bornes, obtenu en faisant tourner un bouton ou en déplaçant un levier Bien que cette technique minimise l'usure du connecteur et présente de faibles forces d'introduction/extraction, il est difficile ou même impossi- ble d'obtenir une faible résistance de contact L'absence de frottement des contacts, associée à une faible force de verrouillage, à cause des contraintes de taille, rend cette technique inintéressante. L'invention à donc pour but de supprimer les incon- vénients des connecteurs de l'art antérieur, en procurant un connecteur qui ait une faible résistance de contact, qui ne produise qu'une fatigue minimale de l'opérateur et qui ait une longue durée de vie, nécessitant peu de temps d'immobili- sation pour la maintenance. On parvient aux buts et avantages précités avec un appareil conforme à l'invention dans lequel les pistons de vérins pneumatiques sont accouplés à un coulisseau portant des broches de connexion électriques Les broches ont des extrémités en forme de cuvette destinées à venir en contact avec les extrémités des broches d'un connecteur électrique classique qui est connecté à la carte de circuit imprimé d'un module électronique classique à tester Le connecteur élec- trique classique est positionné de façon précise dans un châssis, par rapport au coulisseau, de façon que les broches du coulisseau soient alignées avec les broches du connecteur. Les broches du coulisseau sont montées individuellement à l'intérieur de ressorts qui sont comprimés lorsqu'un contact entre les extrémités des broches est établi, en déplaçant le coulisseau au moyen des pistons des vérins pneumatiques. Le coulisseau est monté sur des vis de précision pour procu- rer la précision d'alignement exigée La pression désirée sur les extrémités des broches est déterminée par la pression d'air régulée qui est appliquée aux Vérins Les ressorts agissant sur chaque broche égalisent individuellement la pression sur chaque broche en faisant disparaître les effets de différence de longueur des broches qui résultent des tolé- rances de fabrication. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation éclatée du connecteur pneumatique de l'invention; La figure 2 est une représentation du connecteur assemblé, en vue de dessus et partiellement en coupe; La figure 3 est une coupe selon la ligne 3 de la figure 2; et La figure 4 est une représentation éclatée d'une partie de la figure 3, modifiée pour montrer les broches du connecteur de l'invention en contact avec les broches d'un module, avec compression des ressorts. Un mode de réalisation préféré de l'invention est représenté sous une forme éclatée sur la figure 1 et sous une forme assemblée sur les figures 2 à 4 Le connecteur de test 10 de l'invention comprend une pièce de support de module 11 qui est prévue pour supporter un module électroni- que classique 1, comme il est décrit dans la demande de bre- vet U S 208 713 Le module électronique classique 1 compor- te un corps 2 dans lequel est fixée une carte de circuit imprimé Un connecteur classique comportant des broches 4 est fixé à la carte de circuit Le module comporte deux gui- des 5, de chaque côté 6, et un extracteur 7 qui s'étend au-delà du corps 2 du module, exactement de la manière décrite en détail dans la demande de brevet précitée. Le connecteur de test 10 comporte la pièce de support 11 qui comprend un plateau 13 sur lequel peut reposer le corps 2 du module Le plateau 13 est destiné à recevoir le module 1 dans une seule orientation A une extrémité, le pla- teau 13 comporte une saillie-verticale 12 qui forme une fente 121 destinée à recevoir la partie 8, faisant saillie vers le bas, de l'extracteur 7 du module 1 Le plateau 13 comporte à son autre extrémité des saillies transversales 14 qui consti- tuent une butée mécanique pour les guides 5 du module 1. Le coulisseau 20 constitue une autre partie du connecteur de test 10 Le coulisseau comporte une paire de trous de guidage 21 dans lesquels ont été ajustées des bagues auto-lubrifiantes 22 Le coulisseau 20 est accouplé de façon coulissante au support 11 par des vis à épaulement de préci- sion, 23, qui traversent les bagues 22 et sont vissées dans le support 11 au niveau de trous de vis 231 Le coulisseau peut ainsi coulisser entre le support 11 et l'épaulement 24 de la vis 23 Le coulisseau est également fixé au niveau de trous de vis 201 aux tiges de piston filetées 26 d'une paire de vérins pneumatiques 25 qui sont fixés au support 11 Les vérins 25 sont fixés au trou taraudé 252 du support 11 de façon que la tige de piston 26 du vérins 25 soit parallèle aux axes longitudinaux des vis de précision 23. Le coulisseau 20 comporte une fente 30 qui s'étend transversalement entre les vis 23 et traverse longitudinale- ment-le coulisseau-de façon à former un trou allongé dans la direction du mouvement du coulisseau 20, parallèlement aux vis 23 Des plaquettes électriquement isolantes 31, consis- tant de façon caractéristique en plaques de fibres de verre de 1,6 mm, sont montées au moyen de vis de montage 32 des deux c 8 tés du coulisseau 20, pour recouvrir la fente 30 Les plaquettes 31 comportent des trous d'alignement de broches 33, et lorsque les plaquettes 31 sont montées sur le coulis- seau 20, ces trous sont alignés avec les broches de connec- teur 4 du module électronique 1 Les plaquettes 31 comportent également des trous de dégagement 331 qui permettent aux bro- ches de positionnement 332 du module de passer à travers la plaquette 31 ' Des broches de contact 34 sont montées dans les trous 33 et s'étendent au-delà des plaquettes 31 La broche 34 est de préférence en cuivre au béryllium qui possè- de les propriétés souhaitables de dureté et de bonne conduc- tivité électrique Chaque broche comporte un corps 35 qui a pratiquement le même diamètre que le trou 33 et qui est capa- ble de coulisser à l'intérieur du trou 33 Un épaulement 36 de diamètre supérieur è celui du corps 35 empeche la broche 34 de traverser complètement le trou 33 Un ressort 37 coulisse sur le corps 35 et est arrêté par l'épaulement 36. Lorsque la broche de contact 34 est assemblée entre les pla- quettes 31 ' et 31 ", à l'intérieur de la fente 30, son épaule- ment 36 est appliqué par le ressort 37 contre la plaquette 31 ' L'autre extrémités du ressort 37 est appliquée contre la plaquette 31 " Le contact électrique avec la broche 34 est réalisé enréduisant le diamètre du corps de broche 35, à l'extrémité 3 5 ', a un diamètre qui permet l'utilisation d'un connecteur du commerce, 39 Les connecteurs 39 compor- tent des conducteurs électriques 38 qui assurent la connexion électrique des broches 4 du module 1 avec un dispositif de test (non représenté). Un interrupteur de commande pneumatique 17, fermé au repos, est branché à une valve à impulsion 53 qui est elle-même branchée à une vanne pneumatique à trois voies, 50. La-vahne pneumatique 50 fait communiquer une source d'air 51 avec les cylindres 25, par l'intermédiaire d'un régulateur 511 et d'un tuyau 52, sous l'effet de la manoeuvre de l'inter- rupteur 17 Sous l'effet de la manoeuvre de la vanne pneuma- tique 40, la vanne pneumatique 50 évacue l'air contenu dans las vérins 25, par les tuyaux 52 et 54 Le vérin 25 contient un piston 252 et un ressort 253. La figure 2 montre une représentation en plan, de dessus, du mécanisme de connecteur 10 de la figure 1, à l'état assemblé, avec une partie du module 1, représentée en traits mixtes, reposant sur le plateau 13 Les guides 5 du module 1 sont en contact avec les butées 14 du support 11. On voit que le prciongement 7 s'étend au-dessus de la nervure 12 Le module 1 s'ajuste sans jeu entre les côtés 141 du support 11 lorsqu'il repose sur le plateau 13, avec ses bro- ches 4 alignées verticalement et latéralement avec les broches correspondantes 34 du coulisseau 20 On voit que le bord arrière 9 du module 1 se trouve à une faible distance de la nervure 12 La figure 2 montre le coulisseau 20 dans sa posi- tion la plus éloignée du support 11, ce qui se produit lorsque les vérins 25 ne sont pas actionnés par l'air pro- venant de la source 51, et dans ces conditions le ressort 253 pousse le piston 252 de façon que la tig 3 26 pousse le cou- lisseau 20 vers l'extérieur, pour l'appliquer contre les têtes 24-des vis 23. La figure 3 montre une coupe de la figure 2 selon la ligne 3 et elle fait apparaître plus clairement la dispo- 255 sition du module 1 sur le plateau 13 Le bord arrière 9 du module est représenté en position adjacente à la nervure 12. La figure 3 montre également la partie en saillie 8 du modu- le 1, dirigée vers le bas, qui pénètre dans la fente 121, tandis que le prolongement 7 du module passe au-dessus de la partie supérieure de la nervure 12. La figure 4 est une représentation agrandie d'une partie de la figure 3 qui montre de façon plus détaillée le contact des broches de connecteur 4 du module 1 avec les extrémités 351 des broches 34 du cculisseau 20 La connexion est établie par les contacts à pression des extrémités des broches 4, 34, et la pression est fournie par les ressorts 37 qui sont partiellement comprimés Les ressorts 37 sont comprimés par le mouvement du cculisseau 20 vers le support 11, sous l'effet de la rétraction des tiges de piston 26 qui résulte de l'application d'une pression d'air aux vérins , à partir de la source 51, par l'intermédiaire de la vanne et sous l'effet de la manoeuvre de l'interrupteur de com- mande pneumatique 17 qui est fixé à la pièce de support 11. Le bouton de manoeuvre 18 de l'interrupteur de commande pneumatique 17 fait saillie au-dessus de la surface du pla- teau 13 pour venir en contact avec un module 1, lorsque ce dernier est mis en plaee correctement sur le plateau 13 du support 11. Le connecteur de dispositif de test, 10, fonc- tionne de la façon suivante On place le module 1 à tester sur le plateau 13 du support 11 et on le fait reposer sur le bouton de commande 18 de l'interrupteur de commande pneu- matique 17 Le module 1 est orienté de façon que ses broches 4 se trouvent du c 8 té du coulisseau 20 L'épaulement 14 du support 11 fait fonction de butée pour les guides 5, afin d'empêcher que le module 1 soit placé de façon incorrecte sur le plateau 13, dans une position trop proche du coulis- seau 20 La configuration mécanique dissymétrique du prolon- gement 7 du module 1 est telle que le module 1 ne peut repo- ser sur le plateau 13 que lorsque la partie 8, dirigée vers le bas, peut tomber dans la fente 121 Cette configuration permet d'orienter correctement le module avant qu'il puisse être testé. Après avoir introduit le module 1 dans la position correcte dans le support 11, l'opérateur exerce une pression avec le doigt sur le module 1, vers le bas, ce qui fait que le module 1 enfonce le bouton 18 de l'interrupteur 17 La fermeture de l'interrupteur 17 applique à la valve à impul- sion 53 une pression d'air provenant de la source 51, ce qui a pour effet d'appliquer une seule impulsion d'air à la vanne pneumatique à 3 voies 50, qui permet alors la circulation de l'air depuis le régulateur 511 de la source 51 jusqu'aux vérins 25, en passant par le tuyau 52 La pression d'air provenant de la source 51 rétracte le piston 252 et la tige 26 du vérin 25 à l'intérieur du cylindre, ce qui tire le coulisseau 20 vers le support 11 Le mouvement du coulisseau fait également venir en contact les extrémités 351 des broches 34 et les extrémités des broches 4 du module 1, comme le montre la figure 4 Le module 1 ne peut pas se déplacer, à cause de la nervure 12 qui vient en contact avec le bord arrière 9 de ce module Le mouvement du coulisseau après l'instant-auquel les broches 34 ont rencontré les broches 4,provoque la compression du ressort 37 La pression que la source d'air 51 applique aux vérins pneumatiques par l'intermédiaire du régulateur 511 et la constante élastique des ressorts 37 sont choisies de façon à obtenir le niveau désiré de pression mécanique sur chaque broche 4 lorsque le ressort 37 est approximativement comprimé sur la moitié de la distance entre les plaquettes 31 ', 31 " De façon caractéristique, le ressort 37 se comprime de 0,72 mm sous l'effet d'une force de 1 N; par conséquent, chaque vérin * 25 exerce une force d'environ 89 N Les ressorts de compression 37 permettent d'absorber les différences de lon- gueur des broche& de borne 4 ou des broches de contact 34. L'extrémité 351 de la broche de contact-34 qui éta- blit une connexion électrique avec l'extrémité de la broche de borne 4 du module est concave de façon à procurer une possibilité d'auto-alignement pour la broche de contact 34. L'extrémité opposée 35 ' des broches de contact 34 a un diamè- tre réduit pour s'ajuster dans un connecteur du commerce, 39. Des conducteurs électriques 38 du connecteur électrique 39 établissent une connexion électrique directe entre le dispo- sitif de test (non représenté) et le module 1 qui est soumis au test. Une fois que la manoeuvre des vérins pneumati- ques 25 a établi une connexion électrique entre le dispositif de test et le module 1, l'opérateur commande le dispositif de test de façon à commencer le test Lorsque le test est termi- né, ce qui est indiqué par un signal provenant du dispositif de test, l'opérateur actionne l'interrupteur de commande pneu- matique 40 qui actionne la vahne pneumatique 50 de façon à interrompre le passage de l'air vers la ligne 52 à partir du régulateur 511, et de façon à permettre à l'air contenu dans le vérin 25 de s'échapper vers l'atmosphère par le conduit 54 Avec la disparition de la pression d'air, le ressort 253 contenu dans le vérin 25 pousse le coulisseau 20 de façon à l'éloigner du module 1 qui est soumis au test, et à suppri- mer le contact entre les broches de contact 34 et les broches 4 du module Lorsque la pression exercée par les broches de contact 34 disparaît, on peut retirer le module 1 de la pièce de support 11 et on peut porter sur le module une indication concernant le résultat satisfaisant ou non satisfaisant du test. L'homme de l'art notera que le signal produit par le dispositif de test qui indique si le module a passé ou non le test de façon satisfaisante peut être utilisé pour action- ner des vérins pneumatiques (non représentés) qui forment une marque appropriée sur le module de test avant qu'il soit libéré par la vanne 53 On notera également que le dispositif de test pourrait produire après l'achèvement du test un signal susceptible d'actionner la vanne pneumatique 50 pour faire disparaître la pression dans les vérins pneumatiques 25. On notera de plus que l'invention peut être utili- sée avec n'importe quel connecteur connecté à des pistes sur une carte de circuit imprimé, sans qu'il fasse partie d'un module Il suffit que la pièce de support et le plateau sur lesquels le connecteur repose soient compatibles avec le connec- teur particulier et la structure à laquelle le connecteur est fixé Il suffit que le connecteur ait des broches suffisamment robustespour supporter sans se tordre une pres- sion axiale modérée, par exemple de l'ordre de 5 N Cette pression convient pour établir un bon contact électrique avec le connecteur de test de l'invention. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Connecteur électrique destiné à l'établissement d'un contact électrique avec un second connecteur, caracté- risé en ce qu'il comprend: un châssis de montage ( 11 ? desti- né à maintenir le second connecteur dans une position fixe un coulisseau ( 20) qui est accouplé au châssis et dans lequel un ensemble de broches ( 34) conductrices de l'électricité sont montées de façon mobile, ces broches étant mutuellement isolées au point de vue électrique, et chacune des broches ( 34) étant montée de façon élastique dans la direction longi- tudinale des broches; des moyens ( 12, 14) destinés à mainte- nir le second connecteur de façon que les broches ( 4) du second connecteur soient alignées avec les broches ( 34) du premier connecteur; et des moyens ( 23) destinés à fixer le coulisseau de façon que les extrémités ( 351) des broches ( 34) du premier connecteur viennent en contact avec les extrémités des broches ( 4) du second connecteur. 2 Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le châssis ( 11) contient une cavité ( 13); et cette cavité est conçue de façon à maintenir le second connecteur dans une position fixe par rapport au pre- mier connecteur, afin que les broches électriques du second connecteur soient alignées longitudinalement avec les broches ( 34) du premi er connecteur. 3 Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités ( 351) de chacune des broches ( 34) du premier connecteur présentent une cavité au niveau de l'axe longitudinal de chaque broche, par rapport à la partie périphérique de l'extrémité de la broche. 4 Connecteur électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à dépla- cer le coulisseau ( 20), qui comprennent: des moyens a vélins pneumatiques ( 25) accouplés au coulisseau ( 20) une source d'air régulée ( 51, 511); et des moyens ( 17, 53, 50) destinés à faire communiquer la source avec les moyens a vérins pneumatiques ( 25), de façon que les extrémités ( 351) des broches ( 34) du premier connecteur viennent en con- * il tact avec les extrémités des broches ( 4) du second connec- teur, et de façon que les broches ( 34) du premier connecteur se déplacent longitudinalement contre la force exercée par des moyens élastiques ( 37) respectifs. 5 Mécanisme de connecteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un châssis ( 11) qui comporte une cavité ( 13) congue de.façon à maintenir un module (i) comportant des broches de connecteur ( 4); des moyens ( 20, 31 ', 31 ") destinés à main- tenir un ensemble de broches ( 34), chacune d'elles étant alignée latéralement avec une broche correspondante parmi les broches de connecteur ( 4), et chaque broche de l'ensemble de broches ( 34) étant montée d'une manière élastique, de façon à pouvoir effectuer un mouvement dans la direction longitu- dinale de la broche, tandis que les extrémités en regard de chaque broche parmi l'ensemble de broches ( 34) et de chaque broche de connecteur ( 4) sont respectivement concaves et convexes; des mqyens ( 25,26) à vérins pieimatiques qui font en sorte que les moyens de maintien ( 20, 31 ', 31 ") et le châssis ( 11) se déplacent l'un vers l'autre pour que les extrémités des broches de connecteur du module (l)maintenu viennent en contact avec les extrémités ( 351) des broches ( 34) appartenant à l'ensem- ble de broches, ces moyens de déplacement produisant une force suffisante pour provoquer un mouvement longitudinal élastique des broches ( 34) appartenant à l'ensemble de bro- ches; et un ensemble de conducteurs électriques ( 38), les autres extrémités de l'ensemble de broches ( 34) étant con- çues de façon à établir une connexion électrique avec cet ensemble de conducteurs électriques ( 38). 6 Connecteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la cavité ( 13) est conçue de façon à emp 8 cher la manoeuvre des moyens à vérins pneumatiques ( 25) par la source d'air ( 51, 511), sauf pour une seule orientation du module ( 1). 7 Connecteur selon la revendication 5, caracté- risé en ce qu'il comprend un ensemble de connecteurs pour fil ( 39) connectés à l'ensemble de conducteurs électriques ( 38), et lesdites autres extrémités de l'ensemble de broches ( 34) sont conçues de façon à établir une connexion électrique glissante avec chaque connecteur pour fil ( 39) fixé à l'un particulier des conducteurs électriques ( 38). 8 Connecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens destinés à monter de façon élastique l'ensemble de broches ( 34) comprennent: un coulisseau ( 20); une paire de plaquettes électriquement isolantes ( 31 ', 31 "), chacune d'elles comprenant un ensemble de trous ( 33), ces plaquettes étant montées sur le coulisseau ( 20), avec les trous dans chaque plaquette alignés avec les broches de connecteur ( 4), tandis que l'ensemble de broches ( 34) sont montées entre les plaquettes ( 31 ', 31 ") et font saillie en traversant les trous ( 33) des plaquettes, chaque broche de l'ensemble de broches ( 34) comportant un collet ( 36) d'un diamètre supérieur à celui des trous ( 33) formés dans les plaquettes ( 31 ', 31 ") et par lesquels passent les bro- ches respectives; et un ressort ( 37) sur chaque broche de l'ensemble de broches ( 34), entre le collet ( 36) et l'une des plaquettes ( 31 "), l'extrémité de broche ( 351) qui est concave étant celle qui est plus proche du collet que du ressort. 9 Connecteur selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que les moyens destinés à faire en sorte que les moyens de maintien de broches ( 20, 31 ', 31 ") et le châssis ( 11) se déplacent l'un vers l'autre comprennent au moins un dispositif de génération de force accouplé entre les moyens de maintien de broche et le châssis; et des moyens ( 17, 18) qui réagissent à ladite orientation du module ( 1) dans le chassis en actionnant le dispositif de génération de force. Connecteur selon la revendication 8, caracté- risé en ce que le dispositif de génération de force comprend: un vérin pneumatique ( 25); une source d'air comprimé régu- 1 ( 51,511); des moyens à vannes pneumatiques ( 17, 53, 50) qui réagissent à ladite orientation du module en autorisant la circulation de l'air de la source vers le cylindre; et des moyens ( 40, 50) destinés à isoler la source d'air par rapport au vérin pour faire disparaître la force qui agit sur les broches et pour permettre d'extraire le module ( 1) du châssis ( 11)