Brevet FR2532513A1 — publié le 19840302

DISPOSITIF D'ECHANGE AUTOMATIQUE DE CARTES DE CIRCUITS IMPRIMES La présente invention concerne un-dispositif d'échange automatique de cartes de circuits imprimes disposées suivant un repère orthogonal (X, Y). Un tel dispositif s'applique notamment à la maintenance d'autocommutateurs téléphoniques se présentant sous la forme de baiesscon- tenant des cartes de circuits imprimés. Les impératifs de sécurité de fonctionnement de ces autocommutateurs exigent que toute carte défectueuse soit remplacée au plus tôt par une carte valide. La plupart des autocommutateurs électroniques existant sont capables de détecter eux-mêmes les cartes en panne. Ils signalent alors ces cartes à un opérateur qui intervient ensuite manuellement pour les remplacer par des cartes valides. Cette façon de procéder a pour inconvénient de nécessiter la présence d'un operateur et donc d'être soumise à tous les aléas d'une intervention humaine. La présente invention vise à automatiser ces opérations, et par conséquent a' les rendre plus efficaces et plus fiables. Selon l'invention, le dispositif d'échange automatique de cartes de circuits imprimés disposées suivant un repère orthogonal (X, Y) comporte un chariot mobile suivant la direction X, supportant un dispositif d'entrai- nement, suivant la direction Y, d'un plateau supportant à son tour un dispositif d'entraînement d'un organe de prise et de libération de carte, suivant une direction Z orthogonale aux directions X et Y, les mouvements du chariot, du plateau et de l'organe de prise et de libération de carte,. respectivement suivant les directions X, Y et Z, ainsi que l'actionnement de l'organe de prise et libération de carte étant commandés par un calculateur. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif d'échange automatique de cartes de circuits imprimés conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue d'ensemble des dispositifs d'entraînement selon les trois axes X, Y, Z; - la figure 3 est une vue de dessus du plateau; - la figure 4 est une vue en perspective de l'organe de prise et de libération de carte; - la figure 5 est une vue en coupe de l'organe de prise et de libération de carte, suivant un premier mode de réalisation;; - la figure 6 représente le premier mode de réalisation de l'organe de prise et de libération de carte dans différentes positions correspondant aux phases successives des opérations d'extraction et d'insertion d'une carte; - la figure 7 est une vue en coupe de l'organe de prise et de libération de carte, suivant un second mode de réalisation; - la figure 8 représente le second mode de réalisation de l'organe de prise et de libération de carte, dans différentes positions correspondant aux phases successives des opérations d'extraction et d'insertion d'une carte. Les mêmes éléments représentés sur des figures différentes portent des références identiques. Sur la figure 1 on a représenté une baie 1 dans laquelle sont disposées, suivant un repère (X,Y), des cartes 2 de circuits imprimés. Une zone 3 de la baie 1 contient des cartes valides destinées à remplacer les cartes défectueuses ainsi que des cartes défectueuses déjà remplacées par des cartes valides. Le dispositif d'échange automatique de cartes comporte un chariot 4 sur lequel sont fixés deux montants verticaux 2' et 3' réunis à leur partie supérieure par une entretoise 4'. Cet ensemble, mobile suivant l'axe X, se déplace sur un rail de guidage 5 à la partie inférieure et sur un rail de guidage 6 à la partie supérieure. Un plateau -8 guidé par des galets s'appuyant sur les montants 2' et 3' se déplace suivant l'axe Y. Le plateau 8 supporte un organe 10 de prise et de libération de carte mobile suivant un axe Z orthogonal aux axes X et Y. Cet organe 10 de prise et de libération de carte n'est pas visible sur la figure 1 mais le résultat de son action, à savoir l'extraction ou l'insertion d'une carte, en l'occurrence la carte 11, est visible sur cette figure. La baie 1 contient également un ensemble de cartes 12. Les circuits logiques portés par les cartes 12 constituent un calculateur qui, en fonction des signaux de détection de panne qu'il reçoit en provenance des cartes 2, commande les mouvements du chariot 4, du plateau 8 et de l'organe 10 de prise et de libération de carte. Cette commande leur est transmise au moyen de cables 13 supportés par des crochets 14 pouvant coulisser le long du rail 6. La présente invention n'a pas pour objet l'élaboration des signaux de commande de déplacement suivant les trois directions X, Y, Z; aussi cette commande ne sera pas décrite de manière plus détaillée. Dans l'exemple de réalisation décrit, la force motrice du chariot 4, du plateau 8 et de l'organe 10 de prise et de libération de carte est fournie par trois moteurs électriques pas à pas commandés par les cartes de commande 12. D'autres solutions, telles que piston hydraulique ou piston mû par air comprimé, seraient également possibles, mais plus difficiles à mettre en oeuvre du fait de leur plus grand encombrement. Sur la figure 2 on a représenté ces trois moteurs électriques ainsi que les dispositifs d'entraînement selon les trois axes Y et Z. le chariot 4, non représenté sur cette figure, supporte un moteur 20 de déplacement Suivant l'axe X et un moteur 21 de déplacement suivant l'axe Y. Le plateau 8 supporte un moteur 22 de déplacement suivant l'axe Z. La transformation du mouvement de rotation du moteur 20 en un mouvement de translation du chariot 4 suivant l'axe X se fait de la manière suivante. Le moteur 20 a son arbre de transmission disposé suivant la direction Z et est suivi de deux étages de réduction 23 et 24, l'arbre de transmission 25 de l'étage de réduction 23 étant supporté par des paliers 26 et 27, et l'arbre de transmission 28 de l'étage de réduction 24 étant supporté par des paliers 29 et 30. L'arbre de transmission 28 est muni à son extrémité d'un galet de commande cranté 31 autour duquel est disposée une courroie crantée 32. La courroie 32 est maintenue autour du galet de commande 31 au moyen de deux galets 33 et 34 disposés de part et autre du galet de commande 31 et est tendue a' ses extrémités. La courroie 32 peut avantageusement être prévue plus longue que la baie 1 ainsi équipée de manière à permettre également l'utilisation du dispositif conforme à l'invention pour l'échange de cartes de circuits logiques situées dans des baies que l'on envisage d'adjoindre ultérieurement à la baie 1 lors de l'extension de l'autocommutateur. La transformation du mouvement de rotation du moteur 21 en mouvement de translation du plateau S suivant l'axe Y se fait de la façon suivante. Le moteur 21 a son arbre de transmission disposé suivant la direction Y. Une vis 33' à écrou à circulation de billes 34' est également disposée suivant la direction Y et est entraînée en rotation par l'arbre de transmission du moteur 21 au moyen d'une poulie 35. L'écrou à billes 34, supportant le plateau 8, est disposé autour de la vis 33'. La vis 33' est fixée au chariot 4 (visible sur la figure 1) d'une part par un palier de butée 37, d'autre part par un palier 37' fixé à l'entretoise 4' (visible sur la figure 1). La transformation du mouvement de rotation du moteur 22 en mouvement de translation de l'organe 10 de prise et de libération de carte (non représenté sur la figure) suivant l'axe Z se fait, comme pour le mouvement selon l'axe Y, au moyen d'une vis 38 à écrou à circulation de billes 38', entraînée par l'arbre de transmission du moteur 22 au moyen d'une poulie 39. L'écrou à billes 38' supporte l'organe 10 de prise et de libération de carte. La vis 38 est maintenue au moyen de paliers 41 et 42. Les dispositifs d'entraiement suivant les trois axes X, Y, Z pourraient indifféremment être réalisés au moyen d'une vis associée à un écrou à circulation de billes, d'une courroie crantée supportée par un rail de guidage et associée à un galet de commande crante, d'une crémaillère associée a un pignon, ou d'une poulie associée à des câbles.Les solutions retenues pour chacune des directions X, Y, k Z dans l'exemple de réalisation décrit précédemment l'ont été pour leur meilleur rapport performance- colt, ce rapport tenant compte de divers paramètres tels que longueur des baies à équiper, frottements entre dispositif de guidage et organe guidé, précision dans le déplacen7ent de organe suidés coût... Sur la figure 3 on a représenté une vue de dessus du plateau s et d'une carte Il en cours de manipulation par le dispositif conforme à l'invention. On retrouve sur cette figure le moteur 22, la poulie 39, la vis 38, l'écrou 38' à circulation de billes et les paliers 41 et 42 déjà présentés sur la figure 2, l'ensemble de ces éléments assurant le déplacement suivant l'axe Z de l'organe 10 de prise et de libération de carte. L'organe 10 de prise et de libération de carte est fixé à un support 43 lui-même fixé à l'écrou à circulation de billes 38'. Le support 43 est parallèle au plan (X, Y) alors que l'organe 10 est orienté suivant la direction Z. Les déplacements suivant l'axe Z -de l'écrou à billes 38', et par là même de Organe 10 qui lui est fixé, sont déterminés grâce à une commande adéquate du moteur électrique 22. Deux cames 44 et 45, situées en fin de courst-ide organe 10, permeffent l'armement et le désarmement de cet organe. Un premier mode de réalisation de l'organe 10 de prise et de libération de carte est maintenant décrit de manière plus détaillée à l'aide des vues en perspective et en coupe représentées respectivement sur les figures 4 et 5. L'organe 10 comporte un barillet 50 mobile autour d'un axe 51 orienté suivant la direction Z. La mobilité du barillet 50 autour de son axe 51 est assurée au moyen d'un croisillon 52 fixé au barillet et associé aux cames 44 et 45. Les cames 44 et 45 sont fixées au plateau 8. Elles sont munies de rampes 44' et 45' le long desquelles peuvent glisser les bras du croisillon 52 au cours d'un mouvement de translation de l'organe 10 de prise et de libération d'objet suivant la direction Z. Pour permettre le maintien du barillet 50 dans les différentes positions obtenues par commande adéquate du croisillon 52, la surface externe du barillet 50 est creusée de rainures 50' (une rainure tous les huitièmes de tour dans l'exemple de réalisation décrit). Il est également prévu un ressort 51' parallèle au plan (X, Y) et maintenu en compression entre un support 52' solidaire du support 43 de l'organe de prise et de libération de carte et une bille 53' placée au contact de la surface externe du barillet et apte à se loger dans les rainures 50'. Le support 43 se déplace dans la direction Z en coulissant dans une rainure 43' pratiquée dans le plateau 8, suivant la direction Z. L'axe 51 est solidaire du support 43 et est donc mobile suivant la direction Z. Plus précisément, l'axe 51 est fixé au support 43 au moyen d'un écrou 54' situé sur l'axe 51 dans sa partie extérieure au barillet 40. Le barillet 50 est muni, à son extrémité située du côté opposé à l'écrou 54', d'un doigt 55 de diamètre extérieur D1 inférieur au diamètre extérieur D2 du barillet 50. Deux logements sont pratiqués dans les parois da doigt 55, et deux billes 56 et 57 y sont placées et maintenues grâce à un léger sertissage des bords de ces logements. L'axe 51 se présente sous la forme d'un cylindre -dont le diamètre subit des variations dans sa partie intérieure au barillet 50 et au doigt 55. Dans sa partie intérieure au doigt 55, et placée en regard des billes 56 et 57, l'axe 51 présente une zone 58 de diamètre d1 s'ajustant au diamètre intérieur du doigt. En allant du doigt 55 vers le barillet 50, l'axe 51 présente ensuite une zone 59 de diamètre d2 inférieur à d1, suivie d'une zone 60 de diamètre d3 supérieur à d2 et inférieur au diamètre intérieur d du barillet 50. La zone 59 de diamètre d2 forme ainsi une gorge sur le pourtour de l'axe 51. L'axe 51 conserve ensuite ce diamètre d3, la zone 60 étant délimitée par un épaulement 61 de diamètre s'ajustant au diamètre intérieur d du barillet, et le croisillon 52 servant d'appui à l'épaulement 61. Un espace libre est ménagé entre la zone 58 et l'extrémité du doigt 55. Dans la partie de la zone 58 placée en regard des billes 56 et 57 le pourtour de l'axe 51 présente un méplat. La localisation de ce méplat est déterminée de manière qu'il se trouve au-dessous des billes 56 et 57 dans une certaine position du barillet, lors de la rotation de celui-ci par rapport à l'axe, comme on le verra ultérieurement sur la figure 6. Un ressort hélicoldal 62 d'axe Z est logé dans l'espace compris entre le barillet 50 et la zone 60 de l'axe. Dans le sens axial ce ressort est maintenu d'une part du fait de la présence de l'épaulement 61, d'autre part du fait que le diamètre intérieur du barillet dans la zone 60 est supérieur au diamètre intérieur du barillet dans la zone 59. Le fonctionnement de l'organe 10 de prise et de libération de carte est maintenant expliqué en relation avec la figure 6. Les différentes lignes de la figurè - 6 représentent l'organe 10 dans différentes positions correspondant aux phases successives des opérations d'extraction et d'insertion d'une carte dans la baie. Pour chaque phase on a représenté le croisillon 52 (vu de face), le barillet 50 et son axe 51 (vus en coupe) et la face avant, évidée, d'une carte il en cours de manipulation. Dans une première phase P1, le croisillon 52 est à 0 et l'axe 51 se déplace vers l'avant pour aller extraire la carte 11. Le barillet 50 et le doigt 55 sont poussés en avant par le ressort 62. Les billes 56 et 57 dépassent du doigt 55. Dans une deuxième phase P2, le croisillon 52 est toujours à 00, Les billes 56 et 57 entrent en contact avec la carte 11. Sous la pression, le barillet 50 et le doigt 55 restent fixes alors que l'axe 51 peut continuer a avancer, provoquant de ce fait une compression du ressort 62. La gorge pratiquée sur l'axe 51 se trouve alors placée sous les billes 56 et 57. Celles-ci s'enfoncent donc dans la gorge et le doigt peut pénétrer dans l'évidement pratiqué dans la face avant de la carte 11. Ceci est représenté sur la moitié supérieure de la vue en coupe du barillet et de son axe. Les billes se trouvant dégagées, le ressort 62 se détend et le barillet reprend alors sa position en avant2 la carte kll se trouvant alors coincée entre les billes 56 et 57 et la partie du barillet 50 dépassant du doigt 55. Ceci est représenté sur la moitié inférieure de la vue en coupe du barillet et de son axe. Dans une troisième phase P3D l'axe 51 recule, déconnectant la carte 11 et l'entraînant hors de la baie. En fin de course le croisillon 52 entre en contact avec la came 45 (visible sur la figure 4) qui par sa rampe 45' le fait pivoter de 4S . Dans cette situation l'ensemble du dispositif d'échange automatique de carte se déplace vers un emplacement de la baie réservé pour le stockage jazz de la carte 1 1 Dans une quatrième ase %9 à 19emplacement défini, l'axe 51 avance, poussant la carte il Le croisillon 52 entre en contact avec la came 44 qui par sa rampe 449 le fait tourner à nouveau de 45C Le barillet ayant donc tourné de 90 par rapport à sa position première, le méplat de l'axe se trouve sous les billes, provoquant leur effacement. La carte 1 1 est donc déverrouillée de l'organe 10. Il suffit alors de la pousser vers l'emplace ment prévu. Dans une cinquième phase P5 l'axe 51 se déplace vers l'arrière, libérant le doigt de l'évidement pratiqué dans la carte 11. En fin de course, le croisillon 52 entre en contact avec la came 45 qui le fait pivoter à nouveau de 450. Dans une sixième phase P6, après de nouvelles instructions de positionnement en X et Y, Paxè 51 avance pour aller extraire une autre carte destinée à remplacer la carte 11. Dans son avance, le croisillon rencontre la came 44 qui le fait tourner de 45C supplémentaires. L'axe repousse alors les billes 56 et 57 vers l'extérieur, et l'organe 10 est alors armé comme dans la première phase P1. Un second mode de réalisation de l'organe de prise et de libération de carte est représenté sur la vue en coupe de la figure 7 Ce mode de réalisation ne diffère du précédent que par le fait que les billes 56 et 57 sont remplacées par des crochets 70 et 71 articulés autour de l'axe Y. L'extrémité recourbée des crochets 70 et 71 est placée dans les logements pratiqués dans les parois du doigt 55. L'autre extrémité des crochets 70 et 71 est appuyée sur le ressort 62. Le fonctionnement est identique à celui décrit à la figure 6, comme le montrent les différentes phases de fonctionnement P1 à P6 représentées sur la figure 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'échange automatique de cartes de circuits imprimés (12) disposées suivant un repère orthogonal (X, Y), caractérisé en ce qu'il comporte un chariot (4) mobile suivant la direction X, supportant un dispositif d'entraînement, suivant la direction Y, d'un plateau (8) supportant à son tour un dispositif d'entraînement d'un organe (10) de prise et de libération de carte, suivant une direction Z orthogonale aux directions X et Y, les mouvements du chariot (4), du plateau (8) et de l'organe (10) de prise et de libération de carte, respectivement suivant les directions X, Y et Z, ainsi que l'actionnement de l'organe (10) de prise et libération de carte étant commandés par un calculateur (12). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force motrice du chariot (4), du plateau (8) et de l'organe (10) de prise et de libération de carte, respectivement -suivant les directions X, Y et Z, est fournie par des moteurs électriques pas à pas (20, 21, 22) commandés par le calculateur (12), les moteurs électriques (20 et 21) fournissant la force motrice respectivement suivant les directions X et Y étant supportés par le chariot (4), et le moteur électrique (22) fournissant la force motrice suivant la direction Z étant supporté -par. le plateau (8). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la transformation du mouvement de rotation du moteur (20) qui fournit la force motrice dans la direction X, en un mouvement de translation du chariot (4) suivant la direction X, se fait au moyen d'une courroie crantée (32) disposée suivant la direction X et placée autour diun galet de commande cranté (31) qúi est entraîné par l'arbre de ce moteur (20), et au moyen de deux galets (33, 34) situés de part et d'autre du galet de commande (31). 4. Dispositif selon les revendications 1 et 2, ou selon la reven dication 3, caractérisé en ce que la transformation du mouvement de rotation du moteur (21) qui fournit la force motrice suivant la direction Y, en un mouvement de translation du plateau (8) suivant la direction Y, se fait au moyen d'une vis (339 à écrou (345 de circulation de billes, disposée suivant la direction Y, et entraînée en rotation par l'arbre de ce moteur (21), le plateau (8) étant supporté par l'écrou (34') à circulation de billes, et sa rotation possible étant inhibée. 5. Dispositif selon les revendications 1 et 2, ou selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la transformation du mouvement de rotation du moteur (22) qui fournit la force motrice suivant la direction Z en un mouvement de translation de l'organe de prise et de libération de carte suivant la direction Z, se fait au moyen d'une vis (38) à écrou (389 à circulation de billes, disposée suivant la direction Z, et entraînée en rotation par l'arbre de ce moteur (22), l'organe (10) de prise et de libération de carte étant supporté par l'écrou (389 et sa rotation possible étant inhibée. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les cartes à échanger (11) sont munies d'un évidement pratiqué dans leur face avant, caractérisé en ce que Porgane (10) de prise et de libération de carte comporte: - un barillet (50) muni à une extrémité d'un doigt (55) apte à pénétrer dans évidement pratiqué sur la face avant des cartes, des billes (56, 57) étant logées dans la paroi de ce doigt, et dépassant de cette paroi;; - à l'intérieur du barillet (50) et du doigt (55), un axe (51) muni d'une gorge apte à assurer un effacement de ces billes par suite d'un déplacement relatif de l'axe (51) par rapport au barillet (50) et au doigt (55) dans la direction Z, et d'un méplat apte à assurer un effacement des billes (56, 57) par suite d'une rotation relative du barillet (50) et du doigt (55) par rapport à l'axe (51);; - entre le barillet (50) et l'axe (51), un ressort (62) destiné à subir une compression au cours d'un déplacement relatif de l'axe (51) par rapport au barillet (50), dû à une résistance des billes 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les billes (56, 57) sont remplacées par des crochets (70, 71) articulés autour de l'axe X, l'extrémité recourbée de ces crochets étant logée dans les parois du doigt, et dépassant de cette paroi, l'autre extrémité etant appuyée sur le ressort (62). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que la rotation relative du barillet (50) et du doigt (55) par rapport a' raxe (51) est obtenue par transformation d'un mouvement de translation de l'organe (10) de prise et de libération de cartes suivant la direction Z, au moyen de-cames (44, 45) munies de rampes 44') 459 le long desquelles peuvent glisser les bras d'un croisillon (52) fixé au barillet (50). 9. Dispositif selon les revendications 6 et 8, ou 7 et 8, caractérisé en ce que les inclinaisons des rampes (44', 45') des cames (44, 45) sont déterminées de manière à assurer un décalage des billes t56,57) par rapport au méplat après un premier passage de l'organe