Brevet FR2651922A1 — publié le 19910315

La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication en continu et à grande cadence de pistons de diodes comportant une tige axiale de très courte longueur prolongée par une tête transversale, en particulier pour diodes miniaturisées, destinées à être montées dans un circuit sans nécessités de connexions de liaison complémentaires. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On connaît déjà dans la technique des machines pour la fabrication de pistons de diodes, ceux-ci étant généralement constitués de deux éléments de fils cylindriques de diamètres différents, soudés axialement bout à bout et qui servent de connexion de sortie aux bornes ou électrodes d'une diode à jonction semi-conductrice classique.Or, ces pistons ne sont pas adaptés à constituer les connexions d'une diode miniaturisée, dans laquelle ils doivent présenter une dimension longitudinale extrêmement réduite, de l'ordre du millimètre, avec un corps central terminé par une tête débordante de diamètre ne dépassant pas 1,5 mm, apte à être directement montée par sa tranche sur une piste de liaison électrique, imprimée ou gravée sur une plaquette de support isolante et contre laquelle la diode est directement montée, sans notamment que les pistons prolongeant la diode de part et d'autre de celle-ci, n'aient besoin de traverser la plaquette après avoir été recourbés à partir de la diode et avant d'être réunis du côté opposé de la plaquette a la piste de liaison correspondante. On sait par ailleurs que la technique classique de fabrication d'un piston de diode ou plus généralement d'un élément comportant une tige centrale et une tête d'extrémité transversale soudée sur la tige, fait appel à un processus de formage ou d'emboutissage d'un fil métallique, chemisé extérieurement, pour aplatir et de façon adaptée une extrémité de la tige en vue de l'écraser partiellement et constituer la tête qui prolonge directement cette tige. Toutefois, une telle technique ne permet pas de donner à la tête une géométrie parfaitement satisfaisante ; il résulte au contraire des efforts exercés sur le fil électrique, provoqués sur la tige pour la déformer, que la tête obtenue n'est pas véritablement symétrique autour de l'axe de la tige et surtout comporte dans son revêtement extérieur, à la liaison entre la tige et la tête, des zones où ce revêtement est plus ou moins blessé, déchiré ou même arraché, ce qui rend le piston inutilisable lors de sa soudure avec la piste de liaison électrique. La présente invention concerne un procédé qui évite ces inconvénients, en permettant la fabrication de pistons de diodes, en particulier pour diodes miniaturisées, présentant une parfaite géométrie, avec un enrobage de l'âne centrale du fil qui soit uniforme et surtout ne présente aucune blessure ou rupture dans sa surface et en particulier à la jonction entre la tige et la tête du piston. A cet effet, le procédé considéré, qui consiste à réaliser préalablement un tronçon d'un fil cylindrique comportant une âme centrale et une gaine externe, l'une et l'autre métalliques, par section d'une longueur de ce fil entre deux canons, munis chacun d'un alésage de diamètre égal à celui du fil et recevant dans le prolongement l'un de l'autre une extrémité de ce fil, les alésages de ces canons étant dans un premier temps mis en alignement avant que, dans un second temps, un débattement transversal de l'un des canons par rapport à l'autre ne provoque la section du fil et la formation du tronçon, puis à transférer le canon contenant le tronçon ainsi sectionné en regard d'une enclume munie d'un canal axial de même diamètre que le fil placé dans le prolongement de l'alésage du canon, à engager dans l'alésage contenant le tronçon une bouterolle, faisant pénétrer puis partiellement saillir ce tronçon à l'extérieur du canal de l'enclume sur une distance de fil juste nécessaire à la formation de la tête du piston, la partie restante du tronçon, à l'intérieur du canal de l'enclume, constituant la tige du piston, la partie saillante étant conformée par une contre-bouterolle comportant dans sa face en regard de l'extrémité du tronçon une empreinte dont le profil correspond à celui de la tête, la contre-bouterolle étant à cet effet animée en direction de l'enclume d'un mouvement selon l'axe du tronçon à l'encontre de celui de de la bouterolle, se caractérise en que, pendant la formation de la tête du piston dans l'empreinte de la contre-bouterolle, on continue à exercer sur l'extrémité opposée de la tige du piston, un effort antagoniste au moyen de la bouterolle. Grâce à ces dispositions, on constate que la formation de la tête par écrasement et emboutissage de l'extrémité du tronçon dans l'empreinte de la contre-bouterolle, se réalise en assurant une transition avec la tige qui, non seulement présente un profil parfaitement symétrique autour de l'axe du tronçon de fil, mais surtout ne comporte dans la gaine de l'fixe centrale aucun défaut, permettant dès lors une connexion sûre de la diode avec la piste de liaison électrique correspondante. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé considéré, caractérisé en ce qu'il comporte - un ensemble de distribution pas à pas du fil électrique, comportant deux pinces à cycles de commande alternatifs, dont les mouvements d'ouverture et de fermeture sont mutuellement inversés, l'une de ces pinces étant en outre animée d'un mouvement complémentaire de déplacement en va et vient pour provoquer l'avance du fil selon une distance correspondant, à chaque cycle, à la longueur d'un tronçon à sectionner - deux canons, munis chacun d'un alésage axial recevant le fil à sectionner, agencés de telle sorte que l'un de ces canons soit fixe et l'autre mobile transversalement, afin que le déplacement du canon mobile par rapport au canon fixe provoque à chaque fois la coupe d'un tronçon de fil, contenu à l'intérieur de l'alésage du canon mobile - une bouterolle, apte à s'engager dans l'alésage du canon mobile pour faire coulisser le tronçon de fil à travers un canal disposé dans le prolongement d'une enclume fixe, jusqu'à faire partiellement saillir ce tronçon hors du canal sur une distance adaptée à former la tête du piston, la longueur du fil qui reste dans le canal au contact de la bouterolle constituant la tige du piston - une contre-bouterolle, comportant une empreinte dont le profil correspond à la tête à former sur le tronçon, cette empreinte étant disposée en regard du canal de l'enclume, à l'opposé de la bouterolle - et des moyens pour déplacer, d'abord en sens inverse la bouterolle et la contre-bouterolle afin de former la tête du piston dans l'empreinte, puis pour écarter la contre-bouterolle vis-à-vis de l'enclume et enfin pour éjecter le tronçon par avance complémentaire de la bouterolle. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte deux arbres à cames, perpendiculaires l'un à l'autre, commandés en synchronisme au moyen d'un moteur d'entraînement de l'un des arbres avec renvoi de mouvement à l'autre par un Jeu de pignons d'angle. Avantageusement, les cames portées par le premier arbre commandent les mouvements de l'ensemble de distribution et du canon mobile réalisant la section du fil pour la formation du tronçon, les cames du second arbre commandant les mouvements respectifs coordonnés de la bouterolle et de la contre-bouterolle. Avantageusement, mais de façon non exclusive, le fil électrique utilisé est un fil métallique, comportant une âme en ferro-nickel et une gaine externe, chemisant l'âme, en cuivre oxydé. Selon une autre caractéristique également, la bouterolle comporte un poussoir axial allongé, s'engageant dans l'alésage du canon mobile et le canal de l'enclume, ce poussoir étant porté par un support, monté coulissant dans un logement du canon à l'encontre d'un ressort de rappel, disposé entre le fond du logement et le support, pour assurer le retour du poussoir en fin de cycle, après éjection du piston formé. En outre et selon encore une autre caractéristique, l'ensemble de distribution comporte utilement un dérouleur de fil, associé à un mécanisme d'assouplissement de celui-ci avant engagement dans les alésages des canons réalisant la section du tronçon, ce mécanisme comportant un ensemble de rouleaux rotatifs, d'axes parallèles, montés décalés alternativement selon le sens de déplacement du fil. D'autres caractéristiques du procédé et du dispositif considérés, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale à grande échelle, d'une diode miniaturisée, représentée montée sur une plaquette de support isolante - la figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne II-II de la figure i - la figure 3 est un schéma de principe de la machine permettant de réaliser la fabrication de pistons pour diodes miniaturisées du genre illustré sur les figures 1 et 2 - les figures 4 à 7 sont des vues schématiques permettant de mieux expliciter le fonctionnement du dispositif pour la fabrication d'un piston pour diode selon l'invention. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne une diode miniaturisée classique, comportant deux pistons d'extrémité, respectivement 2 et 3, chacun d'eux étant constitué d'une tige axiale 4 de très courte longueur, environ 1 mm, prolongée par une tête transversale 5, également peu débordante, de diamètre inférieur à 1,5 mm, les deux pistons de la diode 1 étant réunis par leur tiges à une pastille semi-conductrice 6. Les tiges sont maintenues en place par un enrobage 7 d'un matériau isolant, lui-même entour par une gaine de protection externe 8. La diode ainsi réalisée est représentée fixée sur un support isolant 9, comportant des pistes de liaison électriques 10, contre lesquelles les têtes 5 des pistons sont directement soudées en 11, en particulier par leur tranche extérieure. La figure 3 illustre schématiquement une machine permettant, conformément à l'invention, la fabrication en continu et à cadence élevée de pistons de diodes conformes à ceux illustrés sur les figures 1 et 2. La machine considérée comporte un ensemble de commande 12, comprenant deux arbres d'entraînement rotatifs, respectivement 13 et 14, s'étendant perpendiculairement l'un à l'autre, en étant réunis par un mécanisme de transmission, comprenant en particulier un jeu de pignons 16 et 17 de renvoi d'angle. L'arbre 13 est directement entraîné par un groupe motoréducteur 18. La machine comporte par ailleurs un dérouleur 19 pour un fil électrique 20, constitué de façon en elle-méme connue par une âme centrale métallique, par exemple en ferro-nickel, chemisée extérieurement par un revêtement en cuivre oxydé ou analogue. Le fil 20 passe dans un mécanisme d'assouplissement 21, comportant de part et d'autre du fil des rouleaux d'axes parallèles, ceux-ci étant décalés transversalement d'un rouleau a l'autre pour imposer au fil 20 un trajet en S à la traversée du mécanisme 21. Le fil 20 ainsi convenablement assoupli, est repris par un ensemble de distribution, comportant deux pinces 24 et 25, à mouvements alternatifs, de telle sorte que, lorsque l'une des pinces est ouverte, l'autre pince soit fermée et vice versa.Des cames 26 et 27 sont prévues sur l'arbre 13 pour commander les mouvements d'ouverture et de fermeture successifs des pinces. En outre, l'une de ces dernières, par exemple la pince 24, est associée à un support 28, actionnée par un embiellage 29, lui-même actionné par une came 30, à l'encontre d'un ressort de rappel 31, cet ensemble permettant d'impartir à la pince 24 un mouvement alternatif de va et vient pour l'avance du fil 20, saisi dans la pince 24 pendant que la pince 25 est ouverte, puis immobilisé dans celle-ci consécutivement à sa fermeture tandis que la pince 24, relâchant le fil du fait de son ouverture, est ramenée en arrière par l'embiellage 29 et la came 30, afin de recommencer un nouveau cycle d'avance du fil.Les divers éléments de l'ensemble de distribution ainsi réalisé sont choisis de telle sorte que l'avance du fil 20, s'effectuant pas à pas, soit telle qu'à chaque cycle, elle corresponde à la longueur de ce fil juste nécessaire pour constituer le tronçon apte à réaliser un piston de diodes tel que ceux représentés en 2 ou 3 sur la figure 1. Le fil 20 est ainsi amené, par avances successives, dans l'alésage 32 d'un premier canon fixe 33, en regard duquel est disposé un autre alésage 34, ménagé dans un canon mobile 35, de même diamètre que l'alésage 32 du canon fixe 33, le canon mobile pouvant se déplacer par rapport au canon fixe 33 selon un plan de joint 36. Le canon mobile 35 comporte axialement un logement 37, dans lequel est monté un support 38 pour un poussoir 39 formant bouterolle et susceptible de coulisser, de la manière indiquée plus loin, dans l'alésage 34 du canon.Un ressort de rappel 40 est avantageusement prévu entre le fond du logement 37 et le support 38 pour exercer sur ce dernier une force de rappel permanente. Enfin, le canon mobile 35 est réuni à un disque came 41, porté par l'arbre 13 et agencé de telle sorte que, du fait de sa rotation, il assure le déplacement transversal du canon dans le plan 36 par rapport au canon fixe 33. Le fil 20, engagé dans les alésages 32 et 34 des canons 33 et 35 lorsque ces alésages sont en regard, traverse le canon 33 et pénètre dans le canon 35 sur une distance délimitant un tronçon de fil 42, dont la longueur est prédéterminée par l'ensemble de distribution et les pinces 24 et 25, de façon à permettre à chaque cycle la réalisation d'un piston. Dans un premier temps, le tronçon 42 est sectionné selon le plan 36 du fait du déplacement relatif du canon mobile 35 par le moyen du disque came 41, le canon passant ainsi, sur le schéma de la figure 3, de la position représentée en traits pleins a celle représentée en traits mixtes, où il se présente en regard d'un bloc 43 dans lequel est montée coulissante une contre-bouterolle 44. Cette dernière comporte, dans sa face d'extrémité dirigée vers le tronçon 42, une empreinte en creux 45, dont le profil correspond à celui de la tête 5 à réaliser sur l'extrémité de la tige 4 du piston 3. La contre-bouterolle 44 est articulée à son extrémité opposée sur un axe 46 avec un embiellage 47, dont le mouvement est commandé par une came 48, agissant à l'encontre d'un ressort 49, assurant en permanence le rappel de la contre-bouterolle. Sur l'arbre 14 est par ailleurs prévue une autre came 50, propre à agir sur le support 38 pour commander le mouvement de la bouterolle 39 dans l'alésage 34 du canon 35, en permettant de faire saillir légèrement le tronçon 42 à l'extérieur d'un canal 52 ménagé dans une enclume 51, contre laquelle est venu s'appliquer le canon 35, en regard de la contre-bouterolle 44, ce canal 52 présentant sensiblement le même diamètre que l'alésage 34. Le fonctionnement de la machine de fabrication brièvement décrite cidessus se déduit dès lors aisément. Après section du fil 20 pour former le tronçon 42 par suite du déplacement du canon mobile 35 vis à vis du canon fixe 32, la came 50 vient agir sur le support 38, en déplaçant la bouterolle 39 dans l'alésage 34, puis le canal 52, en faisant saillir à l'extérieur de celui-ci l'extrémité du tronçon 42 sur une distance appropriée. Dans cette position, la contre-bouterolle 44 est commandée par la came 48 pour venir écraser cette extrémité du tronçon, en même temps que, selon l'invention, se poursuit le mouvement de déplacement de la bouterolle, la conjonction de ces mouvements antagonistes permettant de conformer de façon parfaite la tête 5 du piston 3, notamment sans aucune lésion ou arrachement du revêtement de cuivre oxydé entourant l'âme en ferro-nickel du fil électrique. Les figures 4 à 7 permettent de mieux comprendre la succession des opérations assurant la fabrication du piston avec présentation du tronçon 42 dans le canon mobile en regard de l'enclume 51 (figure 4), déplacement de ce tronçon par engagement de la bouterolle 39 dans l'alésage 34 et le canal 52 (figure 5) > la formation de la tête 5 du piston 3 par emboutissage de l'extrémité saillante du tronçon 42 dans l'empreinte 45 de la contre-bouterolle 44 (figure 6) avec contre-pression de la bouterolle et enfin éjection du piston terminé, par recul de la contre-bouterolle et nouvelle avance de la bouterolle jusqu'a dépassement hors de l'enclume 51 (figure 7). On réalise aini une machine de fabrication de pistons de diodes, notamment pour diodes miniaturisées, permettant d'assurer une fabrication de qualité à très grande cadence, celle-ci n'étant limitée que par la vitesse d'entraînement des arbres de commande des diverses cames du dispositif, fabrication dans laquelle la commande simultanée de la bouterolle et de la contre-bouterolle, avec poursuite de l'avance de la première lors du mouvement en sens inverse de la seconde, permet de former des têtes de piston parfaitement régulières, sans aucune blessure de la gaine de revêtement. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour la fabrication de pistons de diodes miniaturisées, comportant une tige axiale de très courte longueur prolongée par une tête transversale, consistant à réaliser préalablement un tronçon (42) d'un fil cylindrique (20) comportant une âme centrale et une gaine externe, l'une et l'autre métalliques, par section d'une longueur de ce fil entre deux canons (33,35), munis chacun d'un alésage de diamètre égal à celui du fil et recevant dans le prolongement l'un de l'autre une extrémité de ce fil, les alésages (32,34) de ces canons étant dans un premier temps mis en alignement avant que, dans un second temps, un débattement transversal de l'un des canons par rapport à l'autre ne provoque la section du fil et la formation du tronçon, puis à transférer le canon contenant le tronçon ainsi sectionné en regard d'une enclume (54) munie d'un canal axial (52) de même diamètre que le fil placé dans le prolongement de l'alésage (34) du canon C35), à engager dans l'alésage contenant le tronçon une bouterolle (39), faisant pénétrer puis partiellement saillir ce tronçon à l'extérieur du canal de l'enclume sur une distance de fil juste nécessaire à la formation de la tête (5) du piston (3), la partie restante du tronçon, à l'intérieur du canal de l'enclume, constituant la tige (4) du piston, la partie saillante étant conformée par une contre-bouterolle (44) comportant dans sa face en regard de l'extrémité du tronçon une empreinte (45) dont le profil correspond à celui de la tête, la contre-bouterolle étant à cet effet animée en direction de l'enclume d'un mouvement selon l'axe du tronçon à l'encontre de celui de la bouterolle, se caractérise en ce que, pendant la formation de la tête du piston dans l'empreinte de la contre-bouterolle, on continue à exercer sur l'extrémité opposée de la tige du piston, un effort antagoniste au moyen de la bouterolle. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte - un ensemble de distribution pas à pas du fil électrique (20) comportant deux pinces (24,25) à cycles de commande alternatifs, dont les mouvements d'ouverture et de fermeture sont mutuellement inversés, l'une de ces pinces étant en outre animée d'un mouvement complémentaire de déplacement en va et vient pour provoquer l'avance du fil selon une distance correspondant, à chaque cycle, à la longueur d'un tronçon (42) à sectionner - deux canons (33,35) munis chacun d'un alésage axial (32,34) recevant le fil à sectionner, agencés de telle sorte que l'un de ces canons soit fixe et l'autre mobile transversalement, afin que le déplacement du canon mobile par rapport au canon fixe provoque à chaque fois la coupe d'un tronçon (42) de fil, contenu à l'intérieur de l'alésage du canon mobile (35) - une bouterolle (39), apte à s'engager dans l'alésage du canon mobile pour faire coulisser le tronçon de fil à travers un canal (52) disposé dans le prolongement d'une enclume fixe (51), jusqu'à faire partiellement saillir ce tronçon hors du canal sur une distance adaptée à former la tête (5) du piston (3), la longueur du fil qui reste dans le canal au contact de la bouterolle constituant la tige (4 > du piston - une contre-bouterolle (44), comportant une empreinte (45) dont le profil correspond à la tête à former sur le tronçon, cette empreinte étant disposée en regard du canal de l'enclume, à l'opposé de la bouterolle - et des moyens (48,50) pour déplacer, d'abord en sens inverse la bouterolle et la contre-bouterolle afin de former la tête du piston dans l'empreinte, puis pour écarter la contre-bouterolle vis-à-vis de l'enclume et enfin pour éjecter le tronçon par avance complémentaire de la bouterolle. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux arbres à cames (13,14), perpendiculaires l'un à l'autre, commandés en synchronisme au moyen d'un moteur (18) d'entraînement de l'un des arbres avec renvoi de mouvement à l'autre par un jeu de pignons d'angle (16,17). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les cames (27,41) portées par le premier arbre (13) commandent les mouvements de l'ensemble de distribution et du canon mobile (35) réalisant la section du fil (20) pour la formation du tronçon, les cames du second arbre commandant les mouvements respectifs coordonnés de la bouterolle (39) et de la contre-bouterolle (44). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le fil électrique t20) utilisé est un fil métallique, comportant une âme en ferro-nickel et une gaine externe, chemisant l'âme, en cuivre oxydé.