EP1092224B1

EP1092224B1 - Procede et dispositif de fabrication de faisceaux de cables plats

Info

Publication number: EP1092224B1
Application number: EP99931188A
Authority: EP
Inventors: Roel Hellemans
Original assignee: S Y Systems Technologies France SAS
Current assignee: S Y Systems Technologies France SAS
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2009-12-23
Anticipated expiration: 2019-06-25
Also published as: JP2002519831A; EP1092224A1; DE69941842D1; ES2338500T3; WO2000000990A1

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication de nappes de câbles plats, électriquement conducteur et des faisceaux réalisés à partir de ces câbles. L'invention concerne également les câbles plats en eux-mêmes. Plus particulièrement, ces nappes sont destinées à équiper un véhicule automobile.
Il est déjà connu de réaliser des nappes de câbles plats. De telles nappes sont notamment couramment utilisées dans des dispositifs informatiques. Ces nappes sont de petites longueurs (quelques centimètres) et sont constituées par un ensemble de pistes de cuivre plates séparées par des bandes de matière non conductrice. Ces nappes sont réalisées à partir d'une feuille de cuivre déposée sur un film en matière synthétique de préférence souple. Par des techniques habituelles de gravure (de circuit imprimé), on retire des bandes de cuivre de manière à obtenir une alternance de bandes non conductrices (là où le cuivre a été retiré) et de pistes conductrices (là où le cuivre a été laissé en place).
Jusqu'à présent les nappes de câbles plats n'existent qu'en très faible longueur. Or, dans le cadre d'un véhicule automobile, les longueurs de câbles nécessaires peuvent atteindre une dizaine de mètres (voire plus).
Les machines de fabrication de câbles plats actuelles sont incapables de réaliser de telles longueurs de câble à un prix compétitif. En effet, la technique actuelle de réalisation de ces nappes est très coûteuse puisque les pistes de cuivre sont réalisées en ôtant des bandes de cuivre. Il en résulte une perte de matière (cuivre) importante et un coût considérable. Cette perte pouvait être acceptable pour la réalisation de nappes de câbles plats de faible longueur, mais cela n'est plus le cas lorsque ces câbles plats doivent présenter une grande longueur.
Le document US 4,065,199 décrit un câble plat et un procédé de fabrication d'un tel câble plat. Plus particulièrement, ce document décrit comment plier sur lui-même ce câble plat afin de réaliser un faisceau de câbles muni de connecteurs à l'extrémité de chacune de ses branches.
Pour réaliser différentes branches, ce document propose de replier sur lui-même au moins une partie du câble plat. Chaque branche, une fois pliée, est maintenue dans sa position par collage ou analogue.
Ensuite, des connecteurs appropriés sont sertis à chaque extrémité de branche, c'est-à-dire un peu partout, tout autour du faisceau de câbles réalisé.
La présente invention a pour but de définir un procédé économique de fabrication de nappes de câbles plats de grande longueur et un dispositif mettant en oeuvre ce procédé.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication de nappes câbles plats électriquement conducteurs, les dits câbles étant constitués par des pistes en matériau conducteur séparées les unes des autres et emprisonnées entre deux couches de matériau non conducteur, le dit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :

découpage d'une feuille plate de matériau conducteur en une pluralité de pistes,
répartition des pistes découpées entre deux feuilles de matériau non conducteur, et
assemblage des feuilles non conductrices et des pistes conductrices pour réaliser une nappe de câbles plats.

La présente invention concerne aussi un dispositif mettant en oeuvre ce procédé.
Ainsi, selon l'invention, aucune partie de métal conducteur n'est gaspillée lors de la fabrication des câbles plats. En effet, la feuille de métal conducteur (traditionnellement livrée en grande longueur sous forme de rouleau) est découpée en autant de pistes de largeur déterminée que nécessaire. Ces différentes pistes sont ensuite enserrées entre deux feuilles de matériaux non conducteur et l'ensemble est solidarisé. Il en résulte un ensemble de pistes conductrices séparées les unes des autres par un matériau non conducteur. Aucune partie du métal n'a été gaspillée.
La fabrication de ces nappes de câbles plats est ainsi effectuée directement par découpage des rouleaux de métal tels qu'ils sortent des laminoirs.
Cette fabrication permet d'utiliser moins de métal que lorsque le faisceau de câbles est réalisé à partir de câbles ronds, et donc de réduire les coûts du faisceau de câbles puisque moins de matière première métallique est nécessaire pour le même résultat.
La présente invention a également pour but de définir un procédé et un dispositif de réalisation de faisceaux, à partir de ces câbles plats.
Il est bien sûr déjà connu de réaliser des faisceaux de câbles plats à partir de câbles présentant une section ronde. A cet effet, une pluralité de câbles ronds sont placés les uns à côté des autres puis sont laminés entre deux feuilles non conductrices et une opératrice réalise manuellement le cheminement de chaque câble et fixe à ses deux extrémités des connecteurs appropriés. Le laminage des fils ronds est une opération longue et coûteuse et cette technique présente un coût trop important pour le marché automobile. Etant donné la complexité de réalisation des faisceaux de câbles et étant donné que certaines étapes sont réalisées manuellement, ils sont malheureusement sujets à des erreurs de montage très fréquentes.
Le but de le présente invention est de définir un procédé et un dispositif automatique de réalisation de faisceaux de câbles pour éviter les erreurs de montage et rationaliser la production de tels faisceaux.
A cet effet, la présente invention concerne un procédé de fabrication de faisceaux de câbles plats, caractérisé en ce qu'il consiste à :

sertir un connecteur commun à une nappe de câbles plats,
découper cette nappe à la longueur désirée,
séparer par découpage une pluralité d'ensemble de pistes,
réaliser un pli au niveau de chaque séparation d'ensemble de pistes,
sertir des connecteurs appropriés à l'extrémité de chaque ensemble de pistes conductrices, et
plier, selon le pli, chaque ensemble de pistes de manière à réaliser automatiquement un faisceau de câbles plats prédéterminé.

Avantageusement, le dispositif permettant de fabriquer la nappe de câbles utilise la relative rigidité de cette nappe pour réaliser des découpes, des prépliages et des sertissages des pistes conductrices, de telle sorte qu'en fin de chaîne de fabrication, on obtienne automatiquement un faisceau de câbles plats prêt à être monté sur un véhicule automobile, et déjà muni des connecteurs appropriés. Ceci est un avantage important par rapport aux câbles ronds qui doivent être mis en place manuellement (en tout cas en ce qui concerne l'opération de sertissage des connecteurs, inconvénient majeur de ce type de fabrication).
La présente invention concerne également des câbles plats de grande longueur. Avantageusement, le métal utilisé pour réaliser les pistes conductrices peut être de tout type : cuivre, aluminium, etc.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue schématique, en coupe transversale, d'une nappe 10 de câbles plats,
la figure 2 est une vue de dessus montrant l'étape de découpage d'une feuille métallique 14a et de répartition des bandes métalliques coupées,
la figure 3 est une vue schématique montrant un dispositif de fabrication de nappe de câbles plats,
les figures 4 et 5 sont des vues schématiques d'un faisceau de câbles plats, et montrent respectivement une vue générale et une vue du détail D de la figure 4,
la figure 6a, est une vue schématique montrant un dispositif de fabrication de faisceaux de câbles plats,
la figure 6b est une vue schématique du dispositif de découpe des ensembles de pistes du faisceau de câbles, et
la figure 6c est une vue schématique du dispositif de marquage des ensembles de pistes du faisceau de câbles.

Selon la forme de réalisation représentée à la figure 1, une nappe 10 de câbles plats 11 est constituée d'une pluralité de câbles plats 11 insérés entre deux feuilles de matière non conductrice 12 (par exemple du polyester).
A titre d'exemple, chaque câble ou piste présente une largeur de 1,6 mm et est séparé du câble voisin d'une distance de 0,94 mm. Ceci permet d'avoir un écartement entre câbles de l'ordre de 1,6 + 0,94 = 2,54 mm. Ce pas est le pas classique des connecteurs utilisés à l'heure actuelle.
La matière conductrice utilisée pour réaliser les pistes conductrices (câbles plats) est de préférence un métal. De manière classique, on utilise à cet effet du cuivre, mais on peut également utiliser de l'aluminium. En effet, l'aluminium présente une densité environ un tiers plus faible que le cuivre. Sa conductivité est de l'ordre de 60 % de celle du cuivre, son prix au kilogramme étant par ailleurs égal. En conséquence, le fait d'employer de l'aluminium au lieu du cuivre conduit à un gain en poids et en coût de l'ordre de 50 % , à conductivité égale.
Une nappe 10 de câbles plats se présente donc sous la forme d'une gaine souple plastifiée (constituée par les deux feuilles de matières non conductrice) contenant une pluralité de câbles plats (en général 25). La nappe ainsi réalisée présente une grande longueur (plusieurs dizaines de mètres) et une très faible épaisseur. Cette nappe est stockée sur un rouleau 13 approprié (figure 3).
La réalisation de cette nappe de câbles plats est explicitée ci-après en référence aux figures 2 et 3.
Tout d'abord, le matériau conducteur (par exemple le cuivre ou l'aluminium) utilisé se présente sous la forme d'un rouleau 14 constitué par une feuille métallique 14a. Il s'agit de rouleaux de métaux, tels qu'ils sortent des laminoirs.
Selon la présente invention, ce rouleau 14 (figure 3) est mis en place dans un support approprié (non représenté) et est entraîné en rotation de manière à provoquer le déroulement de la feuille de métal qui le compose. Cette feuille de métal 14a est entraînée vers la droite (sur la figure 3) et se déploie sur une table de découpe 15.
Cette table de découpe est munie d'une unité de coupe 16 constituée d'une pluralité de lames 17 (figure 2). Chacune de ces lames est adaptée pour découper la feuille de métal sur toute son épaisseur pendant le déplacement de cette feuille vers la droite. Un couvercle (non représenté) est associé à cette unité de coupe afin de réaliser les coupes en toute sécurité et propreté.
L'unité de coupe 16 est constituée par une table déplaçable parallèlement au plan de la nappe de câbles et munie d'une pluralité de lames de coupe 17 déplaçables selon un axe (Z) perpendiculaire au plan de cette nappe. Les lames 17 sont espacées à l'écartement des pistes de métal conducteur de la nappe de câbles plat.
Lorsque la feuille métallique 14a sort de cette unité de coupe, elle est découpée en une pluralité de bandes 11 juxtaposées, de largeur déterminée.
De manière générale, chaque bande présente la même largeur. Cependant, pour des besoins spécifiques, la largeur de ces bandes peut être différente.
La pluralité de bandes découpées poursuit son trajet vers la droite (figure 3) en étant supportée par le plateau de la table 15.
Ces bandes sont ensuite régulièrement écartées les unes des autres par une unité de distribution constituée par des pions de centrage 18 (figure 2).
Ces pistes de métal régulièrement espacées sont ensuite introduites dans une unité d'assemblage constituée par deux rouleaux 19 prenant en « sandwich » la feuille métallique découpée en dévidant au-dessus et au-dessous une feuille de matière non conductrice 12 (polyester par exemple).
La nappe 10 résultante est ainsi constituée d'une pluralité de pistes plates 11, électriquement conductrices et régulièrement espacées, enserrée entre deux feuilles de polyester souples 12. Cette nappe est stockée sur un rouleau de stockage de nappe 13. La nappe ainsi réalisée est de faible épaisseur et de grande longueur.
La présente invention concerne également un procédé et un dispositif pour réaliser des faisceaux à partir de telles nappes 10 de câbles plats.
Comme le montre la figure 4, un faisceau de câbles 23 est réalisé par la réunion d'un ensemble de câbles. Chaque extrémité de ces câbles est munie d'un connecteur 24, 25 approprié. Ainsi, une partie de ces câbles suit un trajet principal commun (p) et de part et d'autre de ce trajet commun, des sous ensembles spécifiques (s) de câbles se détachent et se terminent par un connecteur 24 destiné à être relié à des dispositifs spécifiques. Dans le cadre d'un véhicule automobile, on réalise ainsi un toron de câbles et les sous-ensembles (s) de câbles assurent, par exemple, la commande des feux clignotants, des feux arrières, des lève-vitres, etc...
Il est déjà connu de fabriquer de tels faisceaux en utilisant des câbles de section ronde. Cette fabrication est réalisée manuellement par des opératrices. Ceci provoque de nombreuses erreurs de montage étant donné la complexité du cheminement de câbles à réaliser. En effet, de tels torons de câbles peuvent, pour des automobiles tout à fait standard, mesurer 10 m de long, réunir jusqu'à 80 fils et peser 6 kg.
Selon la présente invention, on utilise des câbles plats (ou pistes conductrices) de manière à réduire le poids du faisceau de câbles. En effet, pour faire passer une même intensité de courant, un câble plat nécessite une section moindre et donc un poids moindre qu'un câble rond.
Le but de la présente invention est d'utiliser la nappe de câbles plats réalisée selon le procédé ci-dessus décrit pour fabriquer un faisceau de câbles plats.
Le procédé et le dispositif de fabrication d'un tel faisceau de câbles plat est décrit ci-après, en référence aux figures 5 à 6c.
A titre d'exemple, un faisceau de câbles plats à réaliser est présenté de manière détaillée à la figure 5. Il est constitué de sept pistes conductrices réparties en un groupe de trois pistes et en deux groupes de deux pistes. Chaque groupe de pistes conductrices est relié à un connecteur approprié 24 et réparti dans une direction spécifique. Un connecteur commun 25 est prévu à une extrémité de la nappe 10.
La réalisation d'un tel faisceau de câbles est expliquée en référence à la figure 6a.
Le rouleau 13 de stockage de la nappe de câbles plats est placé dans un support approprié (non représenté) et est entraîné en rotation selon le sens représenté pour dérouler la nappe de câbles plats 10 sur une table de pliage 26.
Dans un premier temps, un dispositif de sertissage 27 déplaçable vers la gauche et la droite sertit le connecteur commun 25. Ce connecteur est entraîné vers la gauche sur une longueur correspondante à celle du faisceau à réaliser. Une fois déplacée de la longueur prévue, un dispositif de coupe 28 découpe la nappe de câbles plats.
La longueur de nappe déployée sur la table de pliage est mesurée par un dispositif de rouleaux mesureurs 34.
Un dispositif de séparation 29 (mieux visible à la figure 6b) sépare les ensembles de pistes devant être regroupés ensemble pour former une branche spécifique (s) du faisceau de câbles. Ainsi, ce dispositif de séparation réalise pour le faisceau 23 (représenté à la figure 5) des découpes 30 telles que matérialisées par les traits en pointillés à la figure 6c.
A cet effet, ce dispositif 29 est muni d'une pluralité de lames déplaçables en hauteur. Seules les lames nécessaires pour réaliser les découpes sont déplacées vers le haut pour découper la nappe de câbles plats 21. Les autres lames restent en position basse. Ce dispositif de coupe est entièrement automatisé, le déplacement de chacune des lames étant programmable.
Une fois chaque ensemble de pistes (s) déterminé découpé, un dispositif de marquage marque d'un pli 31 l'ensemble des pistes d'une branche (s) au niveau de sa séparation avec le faisceau principal (p).
Le marquage de ce pli est réalisé à l'aide d'une tête de marquage 32 appropriée. Cette tête est montée dans le dispositif de marquage 33. Ce dispositif présente ainsi un certain nombre de têtes 32 respectivement adaptées pour former un pli sur une, deux, trois, ... n pistes. Ces têtes sont déplaçables dans les directions Y et Z. L'ensemble du dispositif de marquage 33 étant déplaçable selon la direction X.
Le faisceau de câbles 23 est maintenant découpé, préplié et serti à l'une de ses extrémités.
La seconde extrémité des pistes est alors sertie dans des connecteurs 24 commun à un ensemble de pistes; et ce pour chaque ensemble de pistes s, à l'aide d'un dispositif de sertissage 27.
Lorsque les connecteurs 25 et 24 ont tous été mis en place, chaque ensemble de pistes est plié selon le pli marqué 31. Ce pliage dirige chaque ensemble de pistes s dans une direction appropriée. Le faisceau de câbles est ainsi entièrement réalisé. Il est prêt à être monté sur un véhicule.
L'ensemble de la fabrication du faisceau de câbles se trouve ainsi automatisé (y compris le sertissage), ce qui permet d'obtenir un faisceau exempt d'erreur de câblage. En outre, ce faisceau est moins lourd qu'un faisceau équivalent réalisé en câbles ronds et présente une épaisseur extrêmement réduite. Ceci permet par exemple d'en tapisser l'intérieur d'un véhicule sans produire de bourrelets inesthétiques.
La présente invention permet donc de réaliser un faisceau de câbles plats, plus léger, moins encombrant, moins onéreux, plus économique et de manière entièrement automatique.
La présente invention concerne également des nappes de câbles plats de grande longueur, réalisées en métal conducteur (cuivre, aluminium...), quelle que soit leur méthode de fabrication.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus décrit et englobe toute variante à la portée de l'homme de l'art. Par exemple, la largeur et le pas des pistes peuvent varier des valeurs indiquées dans la description ci-dessus. En outre, cette largeur et ce pas peuvent varier à l'intérieur d'une même nappe de câbles plats. De même, la matière constituant chacune des pistes peut être différente d'une piste à l'autre, pour une même nappe (cuivre, aluminium...). Il est en outre à noter que les nappes de câbles plats selon la présente invention permettent d'utiliser des pistes de plus petites dimensions, lorsque l'on alimente ces pistes en 42 V, que lorsque l'on utilise du câble rond. Or, comme le domaine automobile envisage à l'heure actuelle de passer au 42 V, la présente invention permet de passer à un câblage 42 V sans augmenter le poids et le coût du câblage.

Claims

Procédé de fabrication automatique de faisceaux de câbles plats, caractérisé en ce qu'il consiste à :
- sertir un connecteur commun (25) à une nappe de câbles plats,

- découper (28) cette nappe (10) à la longueur désirée,

- séparer par découpage automatique (29) au moins une pluralité d'ensemble de pistes (s),

- réaliser un prépli (31) au niveau de la séparation de l'ensemble de pistes (s),

- sertir des connecteurs (24) appropriés à l'extrémité de chaque piste ou ensemble de pistes conductrices (s), et enfin

- plier selon le prépli (31) chaque ensemble de pistes (s) de manière à réaliser automatiquement un faisceau de câbles plats déterminé.
Dispositif de fabrication automatique de faisceaux de câbles plats, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un dispositif de sertissage (27) d'un connecteur commun (25),

- un dispositif de découpage (28) d'une nappe de câbles plats (10) à une longueur déterminée,

- un dispositif de séparation automatique (29) d'ensemble de pistes (s),

- un dispositif de marquage de prépli (33), et

- au moins un dispositif de sertissage de connecteurs (24) communs à au moins un ensemble de pistes.