Brevet FR2370266A1 — publié le 19780602

La présente invention a pour objet des perfectionnements aux capteurs de force du type peson à tangente. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des balances, notamment des bascules intégratrices. On connut les pesons dits pesons à tangente qui comportent un équipage mobile autour d'un axe d'articulation horizontal. Cet équipage mobile comporte un contrepoids dit masse pendulaire qui est suspendu audessous de l'axe de rotation et un bras sur lequel applique la force a mesurer, par exemple un poids. Les couples exercés par ladite force et par le contrepoids sont antagonistes et s 'équilibrent pour une rotation de l'équipage mobile d'un angle a. La valeur de a est fonction du poids et on peut les mesurer, par exemple, sur un cadran gradué devant lequel se déplace une aiguille liée à l'axe de rotation.On peut également utiliser le déplacement linéaire de l'extrémité de l'aiguille qui reste sensiblement rectiligne pour de faibles valeurs de 11 angle a et sensiblement proportionnel à l'intensité de la force. Ce type de peson à tangente est utilisé couramment dans les bascules intégratrices pour transformer le poids de produit contenu sur le tronçon de bande transporteuse supporté par la bascule, en un écartement entre deux électrodes qui se déplacent à l'intérieur d'un champ électrique proportionnel a la vitesse de la bande transporteuse, de sorte que la tension recueillie entre les deux électrodes est proportionnelle au produit de la vitesse de la bande par le poids par unité de longueur, c'est-à-dire au débit. Le bon fonctionnement de ces capteurs et la précision de la pesée dépendent principalement des qualités de réalisation de l'axe de rotation. On connaît des capteurs de force qui sont utilisés notamment dans le domaine de la régulation pneumatique pour convertir des forces en déplace- ments de faible amplitude dans lesquels l'équipage mobile est suspendu à deux lames élastiques verticales, dont l'extrémité supérieure est encastrée sur un support fixe et dont l'extrémité inférieure est encastrée sur l1équi- page mobile. Lorsqu'on applique une force, les lames se déforment en flexion et l'encastrement inférieur tend à pivoter autour d'un axe théorique d'un angle a proportionnel à la force appliquée. La présente invention a pour objet des perfectionnements à ce type de capteurs de force suspendus à des lames flexibles en vue d'adapter ceuxci à leur application dans le domaine de la pesée, notamment aux bascules intégratrices. Un capteur de force selon l'invention est un transducteur qui transforme analogiquement une force en un déplacement angulaire ou linéaire. Il- comporte, de façon connue, un peson à tangente dont 11 équipage mobile pivote autour d'un axe et comporte un bras d'application de la force à capter et une masse pendulaire qui équilibre ladite force. Cet équipage mobile est suspendu à un support fixe par deux lames flexibles, situées dans un même plan vertical et encastrées à l'une de leurs deux extrémités au support fixe et à l'autre estrémité à l'équipage mobile. Le transducteur peut comporter, en outre, un détecteur électrique de la position de 1 'équipage mobile qui transforme analogiquement le déplacement angulaire ou linéaire de l'équipage mobile en une tension. L'objectif de l'invention est atteint au moyen d'un capteur du type peson à tangente qui comporte, en outre, des rubans horizontaux situés dans un même plan horizontal qui relient l'équipage mobile-au support fixe et qui sont précontraints en tension. Ces rubans horizontaux sont constitués, de préférence, par des bandes métalliques tres minces et tres flexibles transversalement à leur plan. Ils s'étendent de part et d'autre de l'équipage mobile. Ils sont encastrés à une extrémité sur le support fixe et à l'autre extrémité sur l'extrémité d'un ressort qui les maintient tendus. De préférence, le dispositif comporte deux rubans horizontaux parallèles et deux ressorts, un pour chaque lame. Les rubans horizontaux sont fixés à l'équipage mobile par une paire de mâchoires qui sont mobiles verticalement et qui sont serrées sur les rubans après que ceux-ci ont été mis en tension. Avantageusement la section transversale de ces mâchoires par des plans verticaux parallèles aux rubans horizontaux présente la forme de coins qui convergent vers les rubans de sorte que ceux-ci sont encastrés dans les mâchoires suivant une plage de faible- largeur. Suivant une autre caractéristique, un dispositif selon l'invention est supporte par une platine rigide verticale sur laquelle tous les supports fixes du dispositif sont encastrés par des assemblages usinés. L'invention a pour résultat un nouveau produit constitué par un peson à tangente perfectionné qui peut être associé à un transducteur transformant le déplacement linéaire ou angulaire de 1'équipage mobile du peson en une tension électrique. Les avantages de ce nouveau peson sont les suivants. La position de l'axe de rotation de l'équipage mobile est définie avec nne grande precision géométrique. En effet, cet axe est l'intersection du plan vertical défini par les deux lames de suspension et du plan horizontal défini par les rubans horizontaux. La précontrainte des rubans horizontaux et la fixation de ceux-ci à l'équipage mobile par des mâchoires qui sont serrées sur les rubans précontraints facilite le montage et le réglage du peson et assure le maintien d'un bon réglage dans le temps du fait que la mise en tension des rubans est maintenue par la fixation d'une extrémité de ceux-ci sur un ressort. les transducteurs composés d'un peson à tangente selon l'invention associé à un capteur de position de l'équipage mobile du peson permettent d'obtenir une construction beaucoup plus ramassée que celle des balances classiques avec platine horizontale et colonnettes support. Le montage de l'ensemble des supports fixes sur une platine verticale permet une meilleure précision mécanique que le montage classique sur platine horizontale et colonnettes de support. Il permet de réaliser des ensembles ayant un encombrement plus réduit tout en conservant une même précision dans la pesée. Les pesons selon l'invention sont particulièrement bien adaptés à la construction de bascules intégratrices. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure 1 est une vue en perspective d'un capteur de force selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale selon II-II du capteur de la figure 1 associé à un détecteur de déplacement et à un amortisseur doscillations. La figure 3 est une coupe verticale selon III-III de la figure 1. Les figures 1 à 3 représentent un capteur de force F du type peson à tangente. Ce capteur est supporté par une platine verticale fixe 1 sur laquelle sont assemblés les différents supports fixes de l'appareil qui sont fixés en console normalement à Ia platine. Le peson comporte une potence su périeure fixe 2. Cette potence 2 comporte une première branche 3 s 'éten- dant normalement à la platine qui est fixée à celle-ci par une extrémité et dont l'autre extrémité est libre. L'équipage mobile 4 du peson comporte une traverse axiale 5 et une masse pendulaire 6 suspendue sous la traverse 5. La traverse 5 porte un bras latéral 7 sur lequel s'applique verticalement la force F à mesurer, par exemple par l'intermédiaire d'un ensemble de leviers qui permet de multiplier celle-ci. La traverse 5 est parallèle à la branche 3 du support et elle est suspendue à celle-ci par deux lames flexibles 8a et 8b qui sont, par exemple deux rubans métalliques minces en acier inoxydable. Les rubans 8a et 8b sont encastrés d'une part au bras 3 par leur extrémité supérieure et, d'autre part, à la traverse 5 par leur extrémité inférieure, Ils définissent un plan vertical qui est un plan de symétrie de l'équipage mobile lorsqu'aucune force externe F ne lui est appliquée. La potence 2 comporte une deuxième branche 9, perpendiculaire à la;branche 3, dont une extrémité est prolongée vers le bas par une pièce verticale 10 qui descend au-dessous du niveau de l'encastrement des rubans 8a et 8b sur la traverse mobile 5. Sur l'autre extrémité de la branche 9 du support 2 sont encastrées deux lames elastiques verticales JJa et 1lb qui constituent des ressorts Entre les extrémités inférieures des ressorts lia, 11b et la pièce fixe 10 sont tendus deux rubans métalliques horizontaux 12a et 12b. Ces rubans sont encastrés, d'une part, sur les extrémités inférieures des ressorts et, d'autre part, sur la pièce 10. Les deux rubans 12a et 12b sont fixes au bras 5 par une paire de mâchoires 13a et 13b. La mâchoire 13a est solidaire du bras 5. La mâchoire 13b est mobile verticalement et est maintenue serrée contre la mâchoire 13a par une vis 14. La section transversale des mâchoires 13a et 13b par des plans verticaux parallèles aux ressorts présente la forme de deux coins qui convergent vers les rubans de sorte que l'encastrement des rubans dans les mâchoires se fait suivant une plage dont la largeur est égale à l'épaisseur des extrémités en regard des mâchoires qui est de l'ordre du millimètre. Lors du montage les rubans 12a et 12b sont d'abord précontraints sous une tension déterminée au moyen des deux ressorts 11a et 11b. Ensuite les mâchoires 13a et 13b sont serrées sur les rubans prétendus. Les deux rubans 12a et 12b tendus définissent avec précision un plan horizontal et l'intersection de celui-ci avec le plan vertical défini par les lames 8a et 8b détermine avec precision la position de l'axe x xl autour duquel pivote l'équipage mobile lorsqu'on lui applique une force F. Il est avantageux de positionner l'axe x x1 légèrement au-dessus de l'axe d'encastrement des lames flexibles 8a et 8b dans la traverse 5 afin de diminuer les contraintes de courbure à l'encastrement. La rigidité de la partie des lames 8a et 8b çomprise entre l'axe x x1 et l'encastrement de celles-ci dans la traverse 5 est suffisante pour ne pas entraîner d' instabilité horizontale. Les figures 2 et 3 représentent, sans aucun caractère limitatif, l'application d'un capteur selon l'invention à une balance intégratrice. Dans cette application, le peson est associé à un détecteur de position de l'équipage mobile qui est constitué par une électrode 15 portée par la masse pendulaire 6 qui plonge dans un liquide conducteur 16 contenu dans un bac 17. On voit sur la figure 3 que l'électrode 15 fait fonction de curseur se déplaçant entre deux électrodes fixes 18a et 18b entre lesquelles on applique une tension continue V de sorte que la tension recueillie sur l'électrode 15 mesure analogiquement la force F. Dans le cas d'une balance intégratrice, la force F est le poids de produit porté par la portion de bande transporteuse située sur la bascule et on fait varier la tension V proportionnellement à la vitesse de la bande transporteuse de sorte que la tension recueillie sur l'électrode 15 est proportionnelle au débit instantané de la bande transporteuse et, en I'intégrant, on obtient la mesure de la quantité de produit transportée. La figure 2 représente, en outre, un frein 19 constitue par une plaque 20 fixée à la masse pendulaire qui plonge dans un liquide visqueux 21- afin d'amortir les oscillations de la masse pendulaire. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'ivnention, les diverses parties constitutives du peson qui vient d'être décrit à titre d'exemple pourront etre remplacées par des parties équivalentes remplissant les memes fonctions. REVENDICATIONS 1 - Capteur de force du type peson à tangente comportant un équipage mobile qui pivote autour d > un axe et qui comporte un bras d'application de la force à capter et une masse pendulaire, suspendue au-dessous de l'axe de rotation qui équilibre ladite force, lequel équipage mobile est suspendu à un support fixe par deux lames flexibles situées dans un meme plan ver tical et encastrées à leurs deux extrémités, caractérisé en ce que ledit peson comporte, en outre, des rubans horizontaux situés dans un même plan horizontal qui relient l'équipage mobile au support fixe et qui sont précontraints en tension. 2 - Capteur selon la revendication J, caractérisé en ce que lesdits rubans horizontaux sont des bandes métalliques très minces et très flexibles. 3 - Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que lesdits rubans horizontaux s'étendent de part et d'autre de l'équipage mobile et sont encastrés à une extrémité sur le support fixe et à l'autre extrémité, sur l'extrémité d'un ressort qui les maintient tendus. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte deux rubans horizontaux paralleles et deux ressorts, un pour chaque lame. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits rubans horizontaux sont fixés à l'équipage mobile par une paire de machoires qui sont mobiles verticalement et qui sont serrées sur les rubans après que ceux-ci ont été mis en tension. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section transversale des mâchoires par des plans verticaux parallèles aux rubans horizontaux présente la forme de deux coins qui convergent vers les rubans de sorte que ceux-ci sont encastrés dans la mâchoire suivant une plage de faible largeur. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est supporté par une platine rigide verticale sur laquelle tous les supports fixes du dispositif sont encastrés par des assemblages usinés. S - Capteur de force selon lune quelconque des revendications 1 à 7, compor tant, en outre, un détecteur de la position de l'équipage mobile, carac térisé en ce que ledit détecteur est constitué par une électrode portée par la masse pendulaire qui plonge dans un liquide conducteur entre deux électrodes fixes soumises à une différence de potentiel. 9 - Capteur de force selon la revendication 8, monté sur une bascule inté gratrice, caractérisé en ce que la différencie de potentiel entre les .... électrodes fixes est proportionnelle à la vitesse de la bande transporteuse, de sorte que la tension prélevée par l'électrode mobile portée par la masse pendulaire est proportionnelle au produit de la vitesse de la bande par le poids de produit porté par la bascule, c'est-à-dire au débit instantané de la bascule.