Brevet FR2689053A1 — publié le 19931001

Dispositif de moulage comportant des moyens d'éventage, pour le moulage de viroles de connecteurs de fibres optiques L'invention concerne le moulage des viroles en matière plastique pour connecteurs de fibres optiques. À la différence des viroles en matériau céramique, qu'il est pos- sible d'usiner avec une très grande précision mais dont le coût est élevé, les viroles en matière en plastique, beaucoup moins coûteuses, présentent souvent une médiocre précision dimensionnelle. En effet, les techniques classiques de moulage des pièces en ma- tière plastique (qu'il s'agisse de matériaux thermoplastiques ou thermodurcissables) permettent rarement d'atteindre les précisions nécessaires: typiquement, une virole est une pièce cylindrique de 12 mm de long avec un diamètre extérieur de 2500 gm et un alésage axial de diamètre 126 glm; ces deux diamètres doivent être obtenus avec une précision de ( 0, +lgm) et un défaut de concentricité d'au plus 0,7 Ilm entre diamètre extérieur et diamètre intérieur. Le moule comporte à cet effet une empreinte creuse cylindrique ou " canon de précision " soigneusement usinée, recevant une broche axiale portant à son extrémité une aiguille calibrée de 126 gim { 0, - 11 m} de diamètre Ces deux pièces (canon et aiguille) peuvent être réalisées avec une très grande précision, mais il demeure la dif- ficulté d'obtenir une concentricité meilleure que 0,7 ffn entre elles deux Cette concentricité est d'autant plus difficile à obtenir que, compte tenu des contraintes de moulage, la broche portant l'aiguille est reliée à l'empreinte inférieure du moule et qu'il n'est donc pas possible de solidariser aiguille et canon, ces deux éléments devant pouvoir être séparés à chaque cycle de moulage. Pour remédier à cette difficulté, il a été proposé d'utiliser une contrepièce ou " pièce de repilotage " dont le diamètre extérieur est monté serré dans le canon de précision et porte un alésage de 127 Ulm de diamètre recevant et positionnant donc avec précision l'aiguille calibrée lors de la fermeture du moule et pendant la phase d'injection de la matière plastique (fonction de guidage). Toutefois, cette contre-pièce a pour inconvénient de venir empê- cher, pendant l'injection, l'évacuation des gaz contenus dans la cavi- té de moulage (fonction d'éventage), évacuation qui, compte tenu des contraintes de moulage des viroles de précision, ne peut avoir lieu par le plan de joint du moule comme à l'accoutumée Par ailleurs, le jeu entre l'aiguille de 126 jlm et l'alésage de 127 Imn de la contre- pièce est tout à fait insuffisant pour servir d'évent, car la perte de charge serait bien trop importante dans un tel interstice, compte tenu notamment du fait que les gaz résiduels doivent être évacués en un laps de temps très faible, l'injection de la matière plastique ne durant que quelques secondes (parfois même moins de deux secon- des). Les techniques de ce type proposées jusqu'à présent ne donnent pas, comme on l'exposera plus loin, de solution qui soit satisfaisante à la fois sur le plan de l'éventage et sur celui du guidage On s'est jusqu'à présent heurté à un dilemne entre, d'une part, des jeux im- portants ou des chaînes de cotes complexes qui entraînent une perte de la précision de guidage et, d'autre part, de faibles jeux qui empê- chent un éventage convenable. Le but de l'invention est de proposer une géométrie de contre- pièce qui satisfasse à la fois les exigences des fonctions de guidage et d'éventage et permette d'obtenir la concentricité recherchée entre diamètre intérieur et diamètre extérieur des viroles moulées. Cette contre-pièce fait partie d'un dispositif du type précité, com- portant plus précisément: une empreinte formant cavité de moule, comprenant un canon de moulage cylindrique calibré définissant le diamètre extérieur de la virole à mouler, et une empreinte inférieure fermant cette cavité de moule; une broche, reliée à cette empreinte inférieure, s'étendant axialement dans la cavité et prolongée à son extrémité libre par une aiguille calibrée définissant le diamètre inté- rieur de la virole à mouler; une contre-pièce, s'étendant axialement dans la cavité en vis-à-vis de la broche, cette contre-pièce compor- tant un alésage de guidage de l'aiguille recevant l'extrémité de celle- ci, de manière à assurer alors la concentricité entre aiguille et ca- non; et des moyens d'éventage, permettant l'échappement des gaz présents dans la cavité de moule vers l'extérieur lors de l'injection de la matière plastique. Selon un premier aspect de l'invention, les moyens d'éventage sont formés par une pluralité de régions de la contre-pièce se succé- dant en direction axiale, comprenant: une région cylindrique courte d'éventage, dont le diamètre laisse subsister entre contre-pièce et ca- non un jeu formant évent périphérique continu en communication avec la cavité de moulage; une gorge formant chambre de tranquilli- sation; et une région cylindrique longue de guidage, dont le dia- mètre nominal procure avec le canon un ajustement sans jeu présen- tant un serrage minimal, cette pièce étant pourvue d'évents longitu- dinaux discrets s'étendant le long de génératrices de cette région cylindrique longue. Selon un second aspect de l'invention, la contre-pièce est une pièce essentiellement cylindrique de révolution montée directement dans le canon de moulage de la cavité de moulage avec un ajuste- ment sans jeu présentant un serrage minimal Dans ce cas, le dia- mètre intérieur du canon est de préférence défini à { 0, -lgm} et le diamètre extérieur de la contre-pièce est défini à {+lj tm, O} pour un diamètre nominal de 2500 gim, la contre-pièce étant avantageuse- ment en un matériau céramique usiné. Très avantageusement, la face frontale de la contre-pièce est conformée en gabarit, de manière à donner à la face homologue de la virole une forme finale prédéterminée, directement venue de mou- lage. L'invention vise également, en tant que produit nouveau, une virole pour connecteurs de fibres optiques, caractérisée par une face frontale non usinée présentant une forme prédéterminée directe- ment obtenue par moulage au moyen d'un dispositif présentant cette dernière caractéristique. On va maintenant décrire plus en détail l'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente schématiquement, en coupe, un dispositif de moulage utilisant une contre-pièce de géométrie connue. La figure 2 est une coupe, selon II-II de la figure 1. La figure 3 est homologue de la figure 1, pour une contre-pièce réalisée selon les enseignements de l'invention. On va tout d'abord décrire un dispositif selon l'art antérieur, en référence aux figures 1 et 2. Sur ces figures, la référence 1 désigne le corps de moule, qui com- porte un alésage central 2 ou " canon de précision " et qui est fermé par un élément 3 formant empreinte inférieure Les moyens d'injec- tion de la matière plastique, de refroidissement du moule, de com- mande d'ouverture de celui-ci, etc, sont des moyens connus et pour cette raison n'ont pas été représentés. Cet ensemble définit une cavité de moulage 4 à l'intérieur de la- quelle est disposée une broche 5, solidaire du couvercle 3 et portant à son extrémité libre une aiguille calibrée 6 de 126 pgm de diamètre. Le diamètre intérieur de l'alésage 2 définira le diamètre exté- rieur de la virole à mouler ( 2500 jlm), et le diamètre de l'aiguille calibrée 6 définira le diamètre intérieur de l'alésage de cette même virole ( 126,um). Pour maintenir précisément en place l'aiguille 6 pendant le mou- lage, c'est-à-dire pour assurer la concentricité entre cette aiguille et l'alésage 2, on prévoit une contre-pièce 7 insérée dans le canon de précision et comportant un alésage 8 de diamètre 127 plm recevant l'aiguille calibrée 6 La broche 5, solidaire de l'empreinte inférieure 3, se déplace avec celle-ci lors de la fermeture du moule (course de 200 mm environ), ce qui introduit l'aiguille dans la contre-pièce 7, et inversement à l'ouverture du moule, lors du démoulage de la virole. La contre-pièce 7 comporte une partie antérieure 10, insérée dans le canon de moulage 2 avec un jeu J 1 laissant subsister un in- terstice 11 permettant le passage des gaz refoulés lors de l'injection de la matière plastique dans la cavité 4 La partie postérieure 12, quant à elle, est logée dans une cavité homologue avec un jeu JO le plus faible possible, de préférence nul, afin de permettre un guidage de précision de la contre-pièce 7 Pour permettre l'échappement des gaz refoulés par l'interstice 11, cette partie postérieure 12 comporte, comme on peut notamment le voir figure 2, un certain nombre de passages 13 constitués par des méplats 14 formés sur la pièce de manière à conserver la précision de guidage tout en laissant subsis- ter un passage pour les gaz, par exemple trois méplats disposés à 1200 les uns des autres Ces gaz sont évacués par le plan de joint 15 de la partie postérieure du moule (le trajet des gaz refoulés est illus- tré par les flèches de la figure 1). Comme on peut le constater, cette configuration connue, si elle résout le problème de l'éventage, ne procure pas un guidage très pré- cis de la contre-pièce 7 par rapport à l'aiguille 6 et ne permet donc pas d'obtenir une bonne concentricité entre cette aiguille 6 et le ca- non de moulage 2: en effet, d'une part la longueur de guidage 1 g re- lativement faible par rapport à la longueur en porte-à-faux (non gui- dée) l relativement importante, d'autre part les deux diamètres d'a- lésage du canon 2 et les deux diamètres de la contre-pièce 7 condui- sent à une chaîne de cotes complexe entre l'aiguille 6 et l'alésage 8, qui cumule les diverses incertitudes dimensionnelles. Pour pallier cet inconvénient, l'invention propose une nouvelle structure de contre-pièce, illustrée schématiquement figure 3. La contre-pièce 7 de l'invention est constituée d'un élément cylin- drique de révolution entièrement introduit dans le canon de préci- sion 2 et comportant trois régions successives 16, 17, 18 La pièce 7 peut avantageusement être réalisée en un matériau céramique usi- né. La région 16, disposée en vis-à-vis de la broche 5 et de l'aiguille 6, est une région cylindrique courte présentant avec l'alésage 2 un jeu J 2 de quelques micromètres, de manière à former un évent circu- laire homogène 19, en communication avec la cavité 4. La seconde région 17 comporte, avantageusement, une gorge cy- lindrique 20 servant de chambre de tranquillisation. La troisième région 18 est formée une région cylindrique longue, dont le diamètre nominal procure avec le canon un un ajustement à serrage minimal, sans jeu et sans déformation, par exemple avec un diamètre extérieur de contre-pièce défini à {+lpm, 0} pour un diamè- tre nominal de l'alésage 2 de 2500 gm défini à { 0, -lpm} Cette ré- gion 18 de la contre-pièce comporte en outre des évents ponctuels 21 formés par des méplats 22 du même type que ceux décrits précédem- ment à propos de la figure 2, et permettant l'échappement des gaz de la chambre de tranquillisation 20 vers les plans de joint du mou- le. On peut constater ainsi qu'à chaque région de la pièce 7 est dévo- lu un rôle particulier, joué de façon optimale: la région 16 assure le rôle d'éventage, en formant un évent de faible épaisseur (pour ne pas laisser passer la matière) et de faible longueur (pour ne pas perturber le guidage) et dont la circularité assure l'homogénéité de l'évacuation des gaz et donc l'absence de perturbation apportée au remplissage de la cavité par la matière plastique; la région 17, grâce à sa gorge 20, sert de chambre de tranquil- lisation et permet d'assurer la transition entre l'évent continu 19 et les évents ponctuels 21 en réduisant la pression d'éva- cuation des gaz, en en régularisant l'écoulement, et en neutra- lisant ainsi les effets des hétérogénéités d'échappement des évents ponctuels (on notera à cet égard que les dimensions de la gorge 20 sont relativement peu critiques); la région 18, enfin, assure le rôle de guidage, avec une lon- gueur en porte-à-faux minimale (le rapport Ip/lg entre lon- gueur non guidée et longueur guidée est très inférieur à celui de la configuration connue, comme on peut le voir en compa- rant les figures 1 et 3), et avec une chaîne de cotes minimale du fait que la pièce 7 est directement introduite dans le canon de moulage 2. En pratique, on obtient ainsi entre la broche 5 et l'aiguille 6 d'une part, et l'alésage 8 de la contre-pièce 7 d'autre part, un jeu de 0,5 gim, parfaitement compatible avec la tolérance de concentricité requise de 0,7 gm, sans nuire aucunement à une bonne évacuation des gaz. En outre, la contre-pièce 7 peut assurer, outre ses fonctions d'é- ventage et de guidage, une troisième fonction de gabarit, en utili- sant la forme de la face frontale 23 pour donner à la virole une forme particulière, brute de moulage, qui peut être une forme convexe, plane, plane à angles abattus, inclinée, etc en fonction des perfor- mances optiques recherchées (on sait que la forme de la face avant influe sur celles-ci), et du connecteur devant recevoir la virole. REVENDICATION Un dispositif de moulage de viroles en matière plastique pour connecteurs de fibres optiques, comportant: une empreinte formant cavité de moule ( 4), comprenant un canon de moulage ( 2) cylindrique calibré définissant le dia- mètre extérieur de la virole à mouler, et une empreinte infé- rieure ( 3) fermant cette cavité de moule, une broche ( 5), reliée à cette empreinte inférieure, s'étendant axialement dans la cavité et prolongée à son extrémité libre par une aiguille calibrée ( 6) définissant le diamètre intérieur de la virole à mouler, une contre- pièce ( 7), s'étendant axialement dans la cavité en vis-à-vis de la broche, cette contre-pièce comportant un alé- sage ( 8) de guidage de l'aiguille recevant l'extrémité de celle- ci, de manière à assurer alors la concentricité entre aiguille et canon, et des moyens d'éventage, permettant l'échappement des gaz présents dans la cavité de moule vers l'extérieur lors de l'injec- tion de la matière plastique, caractérisé en ce que les moyens d'éventage sont formés par une plu- ralité de régions ( 16, 17, 18) de la contre-pièce se succédant en direc- tion axiale, comprenant une région cylindrique courte ( 16) d'éventage, dont le dia- mètre laisse subsister entre contre-pièce et canon un jeu (J 2) formant évent périphérique continu ( 19) en communication avec la cavité de moulage, une gorge ( 17) formant chambre de tranquillisation ( 20), et une région cylindrique longue ( 18) de guidage, dont le dia- mètre nominal procure avec le canon un ajustement sans jeu présentant un serrage minimal, cette pièce étant pourvue d'évents longitudinaux discrets ( 21) s'étendant le long de génératrices de cette région cylindrique longue.