Brevet FR2565581A1 — publié le 19851213

Procédé et installation de réalisation d'un dispositif de couplage à fibre optique L'invention concerne la réalisation de dispositifs de couplage à fibre optique et elle a plus particulièrement pour objet un procédé et une installation pour réaliser un tel dispositif de couplage à cadence industrielle avec une précision satisfaisante, suffisante notamment pour les besoins des systèmes de transmission sur fibre optique. On connaît déjà de nombreux dispositifs de couplage pour fibre optique. Les procédés permettant de les réaliser ne se prêtent pas à une mise en oeuvre industrielle et/ou conduisent à des coûts élevés. La demande de brevet FR 83 03874 décrit et revendique un procédé de réalisation de dispositif de couplage permettant déjà d'écarter dans une large mesure les inconvénients des solutions antérieures. Ce procédé met en oeuvre une pièce monobloc de réception de fibre optique pour dispositif de couplage, comportant une rainure convexe de réception de fibre, ménagée dans une première face de la pièce, dans un premier plan de symétrie ; la pièce comporte une surface de référence dressée parallèle au premier plan de symétrie ainsi qu'une seconde surface de référence perpendiculaire au premier plan de symétrie et à un second plan de symétrie orthogonal au premier, situé à proximité de la rainure, les surfaces de référence étant venues de moulage. Le procédé comporte les étapes de fixation d'une fibre optique dans la rainure, de sciage de la pièce et de la fibre dans un plan parallèle à la seconde surface de référence, puis de sciage de la pièce en deux moitiés suivant le second plan de symétrie. On obtient ainsi deux moitiés qui, lorsqu'elles sont accolées, garantissent la coincidence des tronçons de fibre qu'elles portent. L'invention vise à améliorer encore ce procédé. Dans ce but, après fixation de la fibre optique dans la rainure, on arase la face de la pièce contenant la rainure par sciage à la meule suivant un plan à un niveau préalablement repéré par référence à un palpeur prenant appui sur la seconde surface de référence de la pièce, constituée par un tenon en saillie venu de moulage, puis on tronçonne la pièce par sciage perpendiculairement au plan d'arasement et à la fibre, au milieu de la -surface arasée. Dans de nombreux cas, on sciera les deux extrémités de sortie de la fibre optique pour aménager un emplacement de réception des composants actifs ou passifs. Le procédé suivant l'invention présente l'inté rêt d'être adaptable très simplement aux différents types de fibre que l'on rencontre aux diverses conditions pratiques d'emploi. - Dans le cas d'une fibre à diamètre de coeur important, ou de tolérances larges, les variations dimensionnelles du revêtement de la fibre (diamètre et excentricité par rapport au coeur) peuvent être négligées. Dans ce cas, toute la gamme des opérations nécessaires à la réalisation du coupleur pourra être effectuée avec une seule passe par opération. - Par contre, dans le cas de fibre à diamètre de coeur faible, ou lorsque les caractéristiques du dispositif de couplage doivent être maintenues dans des tolérances serrées, l'opération d'arasement par sciage longitudinal et l'opération de sciage perpendiculairement au plan d'arasement et à la fibre seront plus complexes. Une première solution consiste à scinder chaque opération en une phase d'ébauche, un contrôle avec affichage de consigne de finition, et une passe de finition. Une seconde solution, applicable au tronçonnage, consiste à régler la position de sciage par rapport à l'empreinte laissée sur la fibre par l'arasement, L'invention propose également une installation de réalisation de dispositif de couplage comprenant un premier poste de travail ayant une table mobile parallèlement au plan d'arasement à réaliser pour provoquer l'arasement par passage sous une meule et pour amener la pièce dans une zone équipée de moyens optiques de mesure de la longueur de la surface arasée et de localisation de l'empreinte laissée par l'arasement sur le coeur de la fibre optique et en ce qu'il comporte également un capteur mobile perpendiculaire à la direction du plan d'arasement permettant de déterminer le niveau de la seconde surface de référence par rapport à la table et de permettre le réglage du niveau de la meule. Les moyens optiques de mesure ne seront pas forcément utilisés lors de la fabrication de chaque dispositif : ils peuvent n'être utilisés que dans le cas des tolérances serrées doivent être maintenues et, à intervalles réguliers au cours d'une fabrication de série, pour vérifier le maintien des tolérances sur des échantillons. L'installation comportera également un poste de travail muni d'une meule-scie déplaçable transversalement à la pièce pour tronçonner cette dernière par sciage au milieu de l'empreinte. Sauf dans le cas où des tolérances serrées doivent être maintenues, la localisation de la meule par rapport à la pièce pour effectuer le tronçonnage pourra s'effectuer en respectant une lùn- gueur déterminée à partir d'une des faces terminales de la pièce, constituant plan de référence. Dans le cas au contraire où une précision élevée est requise, la localisation de la meule pourra être effectuée par rapport à l'empreinte. Les postes de travail sont avantageusement prévus de façon à recevoir chaque pièce à son tour non pas directement, mais portée par un socle contre lequel prennent appui les surfaces de référence de la pièce. Les dimensions des socles étant bien déterminées, l'ajustage de la position de la meule de tronçonnage pourra. être fait par rapport à une surface de référence portée par le socle et non pas par rapport à celle de la pièce. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers d'exécution donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est une vue en perspective d'une pièce moulée de réception de fibre optique permettant de réaliser un dispositif de couplage par le procédé suivant l'invention, - les Figures 2A et 2B sont des schémas de principe montrant des étapes successives d'un procédé constituant un mode particulier de mise en oeuvre- de l'invention, - la Figure 3 est un schéma montrant l'empreinte laissée par l'opération d'arasement sur le coeur d'une fibre optique au cours de la mise en oeuvre du procédé, - la Figure 4 est uné vue simplifiée, en élévation, d'un des postes de travail d'une installation suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, - la Figure 5 montre une disposition géométrique possible des différents postes de travail, dans le cas d'une installation en carrousel. On décrira maintenant la succession de l'ensemble des opérations qui peuvent être requises, étant bien entendu que certaines d'entre elles peuvent être omises lorsque les tolérances sont modérées et/ou que l'on utilise une fibre à grand diamètre de coeur. a pièce de base utilisée peut être celle montrée en Figure 1, prévue pour être fabriquée par moulage d'une résine à faible retrait, généralement chargée. Cette pièce 20 présente un plan de symétrie longitudinal et un plan de symétrie transversal orthogonaux. Dans une première face 22 de la pièce, symétrique par rapport aux deux plans, est ménagée une rainure en V, 2. La rainure 2, dont l'axe est dans le plan médian (plan de symétrie longitudinal) a, dans la zone proche du plan de symétrie transversal, un rayon de courbure choisi en fonction des caractéristiques de la fibre 21 à coupler et des conditions d'injection en cas d'intégration d'un composant optoélectronique au dispositif. L'emplacement de la rainure 2 doit être défini avec précision par rapport à plusieurs surfaces de référence prévues sur la pièce 20. Une première surface de référence 3, dont le rôle est essentiel, est prévue perpendiculairement aux deux plans de symétrie et à proximité de la zone centrale de la rainure. Elle est avantageusement ménagée sur un tenon venant de moulage avec la pièce. La proximité de la surface de référence et du V permet d'araser la fibre et la pièce avec une grande précision. Une seconde surface plane de référence 4, à l'opposé de la face de travail 22, constitue le fond de la pièce. Une surface plane latérale 5 est parallèle au plan longitudinal de symétrie et à distance connue de ce dernier. Enfin, les surfaces terminales 9 et 10 de la pièce permettent de définir le plan de symétrie transversal. La première opération à réaliser est constituée par l'encollage de la fibre 21 dans la rainure en V, 2, avantageusement à l'aide de la même résine que celle qui a servi à la fabrication de la pièce 20. La pièce munie de sa fibre 21 est alors placée (Figure 2A) dans un socle 24 qui accompagnera la pièce au cours des opérations d'usinage et de contrôle. Le socle 24 et la pièce 20 sont tout d'abord placés, à un premier poste de travail, sur une table coulissante 26. Cette table 26 permet de déplacer le socle 24 dans le sens de la flèche f et dans le sens contraire, afin d'araser la pièce 20 à l'aide d'une meule 28 à une hauteur hl au-dessus du niveau de la table qui est ajustable par des moyens non représentés. La table permet également de déplacer la pièce 20 en sens inverse de la flèche f, pour l'amener sous un appareil optique de mesure non représenté qui permet de mesurer l'emplacement des extrémités de l'empreinte 30 laissée par l'arasement par rapport à la surface de référence terminale 9 ou à la surface correspondante du socle 24. La première opération à effectuer une fois le socle 24 posé sur la table 26 consiste à repérer la hauteur hO de la surface de référence 3 au-dessus de la table 26. Cette opération s'effectue en descendant un pointeau 32 associé à un appareil de mesure qui sera généralement automatique, jusqu'à ce qu'il y ait contact avec le tenon de la pièce 20. La profondeur au-dessous de la surface de référence 3 à laquelle doit s'effectuer l'arasement étant connue, la mesure de hO permet de déterminer le niveau hl à donner à la meule 28. Cette dernière sera constituée généralement par une meuleboisseau comportant une arête de coupe diamantée ou au carbure. La meule 28 est alors réglée en hauteur et mise en rotation. Le palpeur 32 est relevé. La table 26 est avancée dans le sens de la flèche f pour provoquer l'arasement, puis reculée pour dégager la pièce 20 et le socle 24. Lorsque l'opération d'arasement est prévue pour être effectuée en une phase d'ébauche et une phase de finition, la profondeur d'attaque est vérifiée. Cette opération peut être effectuée à l'aide du palpeur 32. Elle pourra également être effectuée en amenant la pièce, en sens inverse de la flèche f, sous un dispositif d'observation optique qui permet de mesurer 11 et 12. Cette mesure permet d'afficher la hauteur à laquelle doit être placée une meule de finition, qui est éventuellement la même que la meule d'ébauche, avec une dimension de grain de 15 à 30 microns par exemple. Une fois la finition effectuée, la table 26 est ramenée à sa position primitive et l'ensemble du socle et de la pièce 20 est amené à un second poste de travail où la pièce va être tronçonnée par sciage (Figure 2B). Dans le cas où le tronçonnage s'effectue en une seule opération, la table 34 de réception sera amenée dans une position telle qu'une meule-scie 36 soit face au plan médian de la pièce 20. La mise en place peut être effectuée par un moteur continu déplaçant la table 34 à partir d'une position de repos jusqu'à une position fixée par un codeur optique. Une autre solution, qui sera généralement utilisée lorsqu'une précision élevée est requise, consiste à déterminer la distance 13 à respecter (Figure 2B) à partir de la mesure de ll et de 12 et d'en déduire l'emplacement de consigne à donner par le moteur à la table 34. La meule 36 pourra être une meule à grain de diamant ou de carbure, comme la meule 28. Elle pourra utiliser une granulométrie de grain un peut plus importante, la coupe s'effectuant perpendiculairement à la direction de la fibre. Dans certains cas, une rectification pourra succéder au tronçonnage, lorsque le sciage risque de provoquer des éclats ou qu'une grande qualité de surface est requise. A l'issue de cette opération, on dispose de deux demi-pièces qui peuvent être assemblées. Pour certaines opérations, les extrémités doivent être découpées perpendiculairement à la fibre : en général, l'assemblage précédera la découpe, mais les opérations peuvent être inversées pour répondre à des impératifs particuliers. Enfin, le dispositif de couplage est complété éventuellement par adjonction d'éléments optoélectroniques. Pour faciliter l'assemblage du dispositif, dans la pièce formant ébauche peut être ménagé un jeu de rainures en double T permettant de loger ultérieurement une vis et un écrou de retenue. Un tel jeu de rainures apparaît en tirets suer la Figure 1. Le premier poste de travail peut être constitué par une machine du genre montré, de façon simplifiée, sur la Figure 4 où les organes correspondant à ceux de la Figure 2A portent le même numéro de référence. La machine montrée en Figure 4 comporte un bâti en plusieurs pièces assemblées, fixé entre des plaques 53 d'un marbre (non representé). Un moteur électrique pas à pas permet de déplacer une table principale 54 par rapport au marbre, dans la direction de la flèche f et la direction opposée, de façon à placer une table auxiliaire 26 à un poste d'usinage (comme indiqué sur la Figure 4) et sous un appareil d'observation optique et de mesure 56. La table auxiliaire 26 est elle-même déplaçable sur la table principale dans la direction f et la direction opposée, par un moteur électrique non représenté agissant par l'intermédiaire d'une transmission irréversible. L'amplitude de déplacement de la table 2 & doit être suffisante pour permettre l'arasement alors que la table 54 est fixe. La table auxiliaire 26 porte une pince permettant d'immobiliser la pièce 20 dans une position bien déterminée. Cette pince comporte un mors fixe, appartenant à la table 26, et un mors basculant 57 actionné par une vis- 58 ou un vérin. Dans la position où elle sont montrées en Figure 4, les tables 54 et 26 maintiennent la pièce au-dessous d'un palpeur 32 muni d'un mécanisme de mesure. Le moteur permet de déplacer la pièce 20 vers la gauche pour provoquer l'arasement de cette pièce par une meule-disque 28 dont la hauteur est réglable par un moteur non représenté agissant également par l'interme- diaire d'une transmission irréversib-le. Un vérin de relevage rapide 59 permet de soulever le capteur et de dégager la pièce 20 après repérage de niveau.L'appareil d'observation optique et de mesure 56 comporte un microscope 58 porté par une table 62 déplaçable, par rapport à un codeur optique, par un moteur électrique d'entralnement et muni de boutons moletés 60 de mise eu point. Le moteur permet de déplacer la table 62 transversalement au plan de la Figure 4. La mesure des longueurs ll et 12 (Figure 3) peut être effectuée en visant, à l'aide du microscope 58, la face de référence 9, puis les deux extrémités de l'empreinte provenant de l'arasement par la meule 28 : la mesure peut par exemple être faite au vol de façon simple en provoquant le déplacement lent du microscope 58 et en envoyant une impulsion de repérage à un codeur de déplacement de la table 62 par rapport au bâti lors du passage des extrémités de l'empreinte sous le microscope. Les postes de travail peuvent être placés en ligne ou au contraire sur un carrousel. Dans le second cas, la disposition adoptée peut être celle schématisée en Figure 5. Elle comporte un poste de chargement 40 où chaque pièce à son tour est placée sur un socle, un poste 42 constitué par une machine effectuant les opérations schématisées en Figure 2A. Le poste 44 est destiné au contrôle optique : il pourra être fusionné dans certains cas avec le poste 42, comme schématisé sur la Figure 4. Le poste 46 est prévu pour la finition de l'arasement, dans le cas où cette opération s'effectue en deux phases. Enfin, le poste 46 est prévu pour le tron çonnage à l'aide d'une meule-scie 36. Ce poste peut être prévu pour permettre de réaliser non seulement le tron çonnage, mais aussi la découpe des faces terminales grâce à un basculement de la table 34 autour d'un axe vertical. Les divers postes de travail peuvent également être prévus en ligne, cette solution assurant une meilleure précision de mise en place. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation de dispositif de couplage à fibre optique, caractérisé en ce qu'on met en place une fibre optique dans une rainure convexe ménagée dans une pièce monobloc et placée dans un plan confondu avec ou perpendiculaire à un premier plan de symétrie de la pièce, ladite pièce comportant une première surface de référence dressée parallèle au premier plan de symétrie et une seconde surface de référence perpendiculaire au premier plan de symétrie et à un second plan de symétrie perpendiculaire au premier ; on arase la face de la pièce contenant la rainure par sciage à la meule suivant un plan situé à un niveau préalablement repéré par référence à un palpeur prenant appui sur la seconde surface de référence de la pièce, constituée par un tenon en saillie venu de moulage ; puis on tronçonne la pièce par sciage perpendiculairement au plan d'arasement et à la fibre, au milieu de la surface arasée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue l'arasement par sciage longitudinal et le tronçonnage en une phase d'ébauche, un contrôle avec affichage de consigne et une passe de finition. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 > caractérisé en ce qu'il comporte un contrôle optique de la profondeur d'arasement par localisation des extrémités de l'empreinte d'arasement sur le coeur de la fibre. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le plan de tronçonnage est déterminé par calcul de la position du milieu de l'empreinte à partir de la localisation des extrémités. 5. Installation de mise en o-euvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac térisé en ce qu'elle comprend un premier poste de travail ayant une table (26) mobile parallèlement au plan d'arasement à réaliser pour provoquer l'arasement par passage sous une meule (28) et pour amener la pièce dans une zone équipée de moyens optiques de mesure de la longueur de la surface arasée et de localisation -de l'empreinte laissée par l'arasement sur le coeur de la fibre optique et ayant également un capteur mobile perpendiculaire à la direction du plan d'arasement, permettant de déterminer le niveau de la seconde surface de référence par rapport à la table et de permettre le réglage du niveau de la meule (28). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte également un poste de tronçonnage muni d'une meule-scie (36) déplaçable transversalement à la pièce pour tronçonner cette dernière par sciage au milieu de l'empreinte. 7. Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les postes de travail sont prévus de façon à recevoir chaque pièce à son tour non pas directement, mais portée par un socle (24) contre lequel prennent appui les surfaces de référence de la pièce.