Brevet FR2112216A1 — publié le 19720616

L'invention concerne un guide à parallélogramme tel qu'utilisé en particulier dans les balances à plateau en tête, et plus particulièrement un guide de ce type à bras oscillants élastiques. Ces guides à parallélogramme sont connus depuis longtemps et peuvent être destinéssdans les balances du type mentionné,soit uniquement au guidage du porte-plateau, soit directement à la détermination du poids (par exemple dans les balances à ressort). Deux longues lames semblables de ressort de flexibilité constante relient fréquemment en un parallélogramme la partie mobile du guide (porte-plateau) à la partie fixe (bottier de la balance) dans un plan supérieur et deux autres lames de ressort les relient dans un plan inférieur. On a observé que cette disposition est incapable de donner des résultats de pesée parfaitement reproductibles.Il faut y voir la cause dans le fait que la forte indétermination statique ne permet pratiquement pas de réaliser un montage dont les efforts présentent la symétrie nécessaire à un guidage d'excellente qualité. On a donc conçu des guides à parallélogramme dans lequel les points de fixation des bras oscillants élastiques ne sont plus au nombre total que de six au lieu de huit. Ainsi, le brevet des E.U.A. NO 3 148 742 illustre une disposition dahs laquelle deux lames supérieures rectangulaires de ressort et une telle lame inférieure guident la partie mobile. Le brevet des E.U.A. N03191 702 décrit des bras oscillants supérieur et inférieur formés de ressorts de même forme et d'épaisseur constante, deux languettes extérieures étant fixées sur la partie fixe et le porte-plateau étant monté au milieu entre l'extrémité fixe et ltextramité libre du bras élastique à l'extrémité, tournée également vers la partie fixe, d'une languette centrale. Les guides connus à parallélogramme, comportant au total six points de fixation, ont cependant encore des défauts si la disposition doit offrir une très grande exactitude et une parfaite reproductibilité. Ainsi, par exemple, le bras élastique a une tenue qui dépend essentiellement du centrage exact ou non du point d'attaque de la force par rapport à l'axe de symétrie de la fixation à trois points, car une charge d'angle provoque un travail supplémentaire de déformation et donc une erreur dite de charge d'angle. L'invention a pour objet un montage destiné à éliminer pratiquement cette erreur de charge d'angle par une forme optimale des bras oscillants réalisés de manière que leur masse soit très faible et que leur fabrication et leur montage soient rentables. Selon une particularité essentielle de l'invention, les bras plastiques ont sensiblement la forme de triangles ouverts ou fermés et, de préftence,équilatéraux.Les sommets des triangles coincident au moins appro ximativement avec les points de fixation ou de flexion . Selon un mode de resali sation particulièrement avantageux, les bras oscillants forment des triangles comportant un évidement intérieur également triangulaire. Cette forme a pour conséquence qu'une force transversale provoquée par une attaque excentrée et s'exerçant dans le plan du bras oscillant, perpendiculairement à la médiane du triangle, se décompose en deux composantes ayant l'o- rientation des branches du bras oscillant.Ces branches étant quasi rigides dans le sens longitudinal, ces composantes n'ont pratiquement aucun effet sur la qualité du guide à parallélogramme. Ces composantes de force dans la direction des branches des bras oscillants sont d'autant plus faibles que l'angle du triangle est grand du coté de la fixation unique. Par ailleurs, il est avantageux que le guide à parallelogramme comprenne des bras oscillants aussi longs que possible. Compte tenu de ces deux conditions, la forme optimale est donc celle d'un triangle équilatéral. Une baguette peut avantageusement relier les deux angles du triangle à la partie fixe afin que le guidage soit très stable ; on obtient ainsi la forme du triangle fermé. Toutefois, dans certaines conditions, par exemple lorsqu'il faut tenir compte d'effets thermiques sur le guide à pa rallelogramme, la forme ouverte peut être préférable afin d'éviter que les dilatations thermiques ne provoquent des contraintes entre les deux points de fixation à la partie fixe. On a observé, par ailleurs, que lorsque les constantes de ressort doivent obéir à des critères déterminés, la forme triangulaire selon l'invention permet aux masses de la partie mobile du guidage d'être la plus faible possible et, en conséquence, d'avoir un effet favorable sur la fréquence propre du système et donc sur la sensibilité aux fréquences parasites extérieures, en particulier pour les balances devant effectuer un grand nombre de pesées par unité de temps. Les bras oscillants sont avantageusement en une pièce qui peut ainsi entre manipulée facilement au montage et en particulier au réglage. Les bras oscillants supérieur et inférieur du guide à parallé- logramme ont normalement la m & e forme et la même flexibilité. On peut toutefois imaginer certains cas dans lesquels la flexibilité des deux bras oscillants est différente, par exemple lorsque l'un d'eux subit une traction permanente et peut donc eAtre dimensionné plus faiblement que l'autre. Les bras oscillants peuvent consister en ressorts de flexibi lité constante ou peuvent comporter, par exemple, des articulations à flexion produites par fraisage ou estampage et se trouvant au moins approximativement, conformément à l'invention, aux sommets du riang'e, selon les conditions particulières imposées au guide à parallélogramme. On prévoit des articus lations à flexion du type mentionné (dont le principe est connu et dit par exemple dans les brevets des E.U.A. NO 2 981 100 et 3 182 495) par exemple lorsque le système doit être très rigide, mais que ? déflexion doit être relativement grande. Les articulations à flexion ont, par ailleuis ,l 'aantage de former des points de fixation mieux définis t plus indépendants des forer axiales que les bras oscillants n flexibilité constante, l'expérience ayant montré que la sensibilité de la disposition peut ainsi être aumner-tée. Ces articulations à flexion ont, par aille-rs, l'avantage de pouvoir être dimensionnées différemment dans un mame bras oscillant. Il est préférable que les bras oscillants ne subissent aucune force axiale, c'est-à-dire dans leur propre plan, entre les points opposés de fixation ou de montage. Le guide à parallélogramme est d'une exactitude et d'une repro ductibilité idéales lorsqu'aucune de ces forces axiales n'existe, si possible, dans la plage totale d'inclinaison du guide à parallélogramme.Il est possible d'obtenir ce résultat au moins approximativement en faisant en sorte que toutes les forces orientées dans la direction de la déflexion du guide à parallélogramme, c'est-à-dire, dans une balance, tous les poids, ainsi que les forces éventuelles de tarage ou autres forces de compensation, agissent exactement au centre élastique, entre les articulations de flexion. Le centre élastique coincide avec le centre géométrique situé entre les articulations lorsque, à minceur égale, les sommes des coefficients de flexibilité des deux articulations à flexion sont égales des deux cotés, donc que le coefficient de flexion de l'articulation unique fixée à la partie mobile est double de celui de chaque articulation montée sur la partie fixe. Cependant, si chacune des trois articulations à flexion du bras oscillant a la même flexibilité, le centre élastique est au 2/3 de la distance séparant les articulations et comptée à partir de la partie fixe à deux articulations. On entend par centre élastique le point situé sur la médiane du triangle et auquel la ligne des moments d'encastrement passe par zéro. Donc, pour chaque point d'application, résultant par exemple du type de construction, de forces extérieures s'exerçant entre les articulations, perpendiculairement à leur plan commun, il est possible de choisir une combinaison des flexibilités des articulations qui fait pratiquement disparattre les forces axiales mentionnées dans les bras oscillants. Eh variante du guide à parallélogramme de l'invention, une force élastique au moins approximativement parallèle aux bras oscillants est exercée sur la partie mobile du guide de manière que les deux bras triangulaires soient soumis en permanence à une traction constante. Cette-disposition permet la mise en oeuvre d'articulations de flexion considérablement plus faiblesou de ressorts à résistance moindre au flambage que dans le cas contraire ; la sensibilité du guide à parallélogramme peut, de plus, être réglée en fonction de l'importance de cette force élastique. La symétrie mentionnée plus haut des efforts ou contraintes et, en particulier, le parallélisme exact des bras oscillants sont des conditions préalables importantes à la bonne qualité du guide à parallélogramme. La distance séparant les points de fixation des deux bras articulés, par exemple sur la partie fixe, peut être faiblement supérieure (par exemple de quelques millièmes de millimètres) à celle de la partie mobile, afin de permettre le réglage de ce parallélisme du guide de l'invention. Le paral lélisme exact des deux bras oscillants est alors réalisé par réglage à l'aide de vis à pas fin guidées dans un taraudage d'une saillie de la console et attaquant, par exemple, le bras oscillant supérieur à proximité de la console, c'est-à-dire entre la console et l'articulation à flexion. En variante, la partie fixe ou la partie mobile peut comporter, par exem plue, des trous qui en diminuent localement la rigidité et la rendent légère- ment élastique et la distance séparant les points de fixation peut égale- ment être réglée de la manière indiquée ci-dessus. n est possible d'améliorer encore le guide à parallélogramme selon l'invention appliqué à une balance en plaçant sur l'un des bras oscillant un poids déplaçable dans la direction du mouvement parallèle pour le réglage de la sensibilité. S'il faut tenir compte de chocs ou surcharges analogues qu'un guide à parallélogramme selon l'invention, monté par exemple dans une balance à plateau en tête, risque de subir, il est possible d'éviter que des dégâts ne soient causés à ce guide en lui en superposant un second, de manière que celui-ci relie la partie mobile du premier guide et le porteplateau. Une butée placée du côté de la console, à la partie inférieure du porte-plateau, limite de préférence la course de ce second guide avant que la déflexion du premier guide à parallélogramme n'atteigne une valeur inadmissible. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins schématiques annexés, qui ne sont pas à l'échelle et sont donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Les exemples choisis de réalisation concernent des guides à parallélogramme montés dans des balances à plateau en tête. Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un guide à parallélogramme selon l'invention ; la figure 2 est une vue en plan d'un bras oscillant à articulations fraisées de flexion la figure 3 est une vue en élévation latérale d'une variante de guide à parallélogramme à protection contre les surcharges ; et la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne 4 - 4 de la figure 3. La balance de la figure 1 comprend une assise 5 solidaire d'un panneau vertical 6. Deux extrémités 8 de deux brans oscillants 7 sont fixées sur ce dernier au moyen d'organes non représentés. Le porte-plateau 9 et le plateau 10 sont fixés de la même manière du côté opposé. Les articulations fraisées 11 à flexion forment les points de flexion ou de fixation du guide à parallélogramme. Un goujon fileté 12 fixé sur le bras oscillant inférieur 7 supporte un poids taraudé 13 de réglage de la sensibilité du guide. La force T de tarage s'exerce sur un bras 14 en porte-à-faux solidaire de la partie mobile 9 ; cette force est appliquée sur la médiane du triangle formé par les bras oscillants 7, elle est produite par un organe élastique non représenté et son vecteur est situé au moins approximativement sur la même ligne d'action que la force P exercée par le produit à peser au centre du plateau 10. Un ressort 15 fixé d'une part à une saillie 16 du plateau 10 et, d'autre part, à un support fixe 17 faisant partie du boitier de la balance ce place le bras oscillant supérieur 7 sous traction permanente. Une vis 18 destinée au réglage fin de la distance verticale séparant les points 8 de fixation des bras oscillants peut être déplacée en hauteur dans une saillie 19 de la console 6. Les figures 3 et 4 représentent une variante du guide à parai lélogranine selon l'invention. Un second guide à parallélogramme superposé au guide 6, 7, 8, 9 est formé de bras oscillants 20 et du support 21 du plateau 10. Une butée 22 placée sur l'assise 5 empêche les guides à parallélogramme de subir une déflexion trop forte. Le réglage fin du guide 6, 7, 8, 9 est réalisé de la manière suivante dans ce mode de réalisation : la console 6 comporte des évidements 23 et des fentes 24. Deux vis 27 passant par des trous taraudés de saillies 26 formées par des évidements latéraux 25 permettent de régler la distance verticale séparant les points 8 de fixation des bras oscillants triangulaires 7 en fonction de l'élasticité limitée produite dans les parties exté- rieures de la console 6 par les évidements 23 et 24. Les dispositifs indicateurs de la déflexion, par exemple à exploration électrique, ne sont représentés sur aucun des modes de réali- sation décrits, car ils n'entrent pas dans le cadre de l'invention. Le guide à parallélogramme selon l'invention a été décrit dans son application à des balances à plateau supérieur. il est toutefois bien évident qu'il a d'autres domaines d'application, par exemple pour des guidages optiques exacts, ainsi que, de manière plus générale, pour les guides mécaniques exacts à parallélogramme. Il va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif et nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Guide à parallélogramme, notanmient pour balances à plateau en tête, dont la partie mobile est reliée à la partie fixe par deux bras oscillants élastiques de m3me longueur formant un moral é1Ogr-mme, les bras oscillants étant reliés en un point à la parte mobile et en deux points à la partie fixe du guide, caractérise en ce que lesdits bras s- cillants ont sensiblement la forme d'un triangle et leurs peints de mobile tage sont situés au moins approximativement aux sommets tlf; ce triangle. 2. Guide à parallélogratmle selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le triangle est équilatéral. 3. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le triangle comporte un évidement intérieur au moins apprc. ximativement triangulaire. 4. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras oscillants sont en une pièce. 5. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras oscillant supérieur a une flexibilité différente de celle du bras inférieur. 6. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que des articulations élastiques de flexion sont prévues au mcins approximativement aux sommets du triangle. 7. Guide à parallélogramme selon la revendication 6, caractérisé en ce que les articulations à flexion; ont, du côté de la partie mobile, une flexibilité supérieure à celle de l'articulation unique à flexion du coté de la partie fixe. 8. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une force élastique horizontale exercée sur la partie mobile du guide soumet en permanence le bras oscillant supérieur et/ou le bras oscillant inférieur à une force de traction. 9. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux vis de réglage du parallélisme des bras oscillants agissent sur l'un de ceux-ci à proximité de la partie fixe du guide. 10. Guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le parallélisme des bras oscillants est réglé par variation élastique de la longueur de la partie fixe ou de la partie mobile du guide comprise entre les points de fixation de ces bras. 11. Balance à plateau en tête et à guide à parallélogramme selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un poids auxiliaire depla gable verticalement sur l'un des bras oscillants est destiné au réglage fin de la sensibilité. 12. Balance à plateau en tête et à guide à parallelogramme selon la revendication 1, caractérisée en ce que les forces pondérales du produit pesé, ainsi que les forces éventuelles de tarage agissent sur les bras ocillants au moins approximativement en leur centre élastique. 13. Balance à plateau en texte et à guide à parallelogranme selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un second guide à parallé- logramme relie la partie mobile du premier guide et le porte-plateau et au moins une butée limite la course pour protéger le premier guide contre les surcharges.