Brevet FR2356913A1 — publié le 19780127

La pressente invention a pour objet un dispositif de dosage, destine en particulier, mais non exclusivement, 8 la préparation de peintures de teintes dEtsrminées par mélange de peinturss de base et/ou de différents produits colorants. On sait que la multiplicite dss teintes employées rend impensable la tenue de stocks de chacune ds ces teintes, notamment pour la carrosserie automobile. Une solution consiste, pour un carrossier, à s'approvisionner en un certain nombre de teintes de bases et de préparer les laques,au fur et à mesure que des besoins se monifeatentJper me lange de teintes de bases. Actuellement, les adjonctions sont effectuées soit à l'aide de sondes mobiles qui permettent de contrler des niveaux successifs et les volumes correspondants, soit par pesées successives. Dans le premier cas, le rscipient servant à effectuer le dosage doit entre constamment de m8me volume, c'est-à-dire que les dimensions extérieurss doivent entre identiques pour des récipients utilisés successivement. D'autre part, le récipient utilisé doit astre propre, donc nettoyé à chaque utilisation, ce qui n'est pas souvent le cas. La mXthode utilisant des pesés successives ne permet pas de réaliser toutes les quantités désirées en partant d'une formulation unique. Elle conduit à recalculer la formulation pour réaliser une quantité différente de celle qui est donnée par le fabricant. D'autre pert, les balances utilisées en atelisr ne sont pas fidèles et ne sont justes que dans la mesure où elles sont vérifiées (ce qui, dans la pratique, est rarement le casez Enfin, la plagie d'utilisation de ces balances est limitée. La présente invention a pour objet de remédier aux désavantages des méthodes employées jusqu'ici et de permettre la semi-automatisation de l'obtention d'une teinte finie par un mélange de teintes de base en utilisant une méthode pondé- rale de dosage. Selon la presente invention, le dispositif de dosage d'un produit fluide, est caractérisé en ce qu'il comprend un capteur délivrant un signal représentatif du poids de l'objet à peser, des moyens électroniques de mémorisation st de signalisation de la quantité de produit globale à obtenir, des composantes successives à introduire et du poids du récipient. Le dosage pondéral permet d'échapper aux contraintes concernant le récipient inhérentes à la méthode volumétrique, signalées plus haut. Le dispositif selon la présente invention permet de réaliser une analogie entre les signaux électroniques intérieurs et les opérations physiques qui sont réalisées ou à sffsXt travail de préparation du peintre dans le cas d'un malange de peintures est ainsi grandement facilité. Cette préparation se présentant comme un programme d'opéra- tions, il lui suffit d'afficher les quantités à ajouter en fonction des instructions du fabricant de peintura, indépen- damment de l'opération spécifique qu'il est en train d'effectuer, et de verser une certaine quantité dans le récipient. Lorsque la quantité requise est atteinte, un signal lumineux et/ou sonore avertit l'opérateur. Celui-ci se trouve ainsi assisté par le dispositif qui effectue pour lui les opérations de calcul qui étaient primitivement nécessaires. Le présente invention a également pour objet un capteur pour le dispositif caractérisé en ce qu'il comporte essentiellement un nombre déterminé de lames de flexion, identiques, dont les extrémités voisines sont encastrées sur un même support, un plateau reposant sur les extrémités libres desdites lames de flexion, un même nombre de dispositifs à Jauges de contrainte , alimentés par des courants élactriques, et associés respectivement auxdites lames pour en mesurer les flexions, et des moyens pour former un signal électrique indicatif du poids chergeant le plateau, par addition, et éventuellement amplification, des signaux électriques produits respectivement par les jauges de contrainte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre dun mode de réalisation particulier donné uniquement à titre d'exemple non limitatif en regard des figures qui représentent - la figure 1 un schéma synoptique du dispositif de dosage j - le figure 2 est une vue en plan de cette forme de réalisa tion, le plateau de la balance étant enlevé ;; - la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 2 t - la figure 4 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 3 t - la figure 5 est le schéma du circuit électrique associé à la balance des figures 1 à 3 i - la figure 6 un schéma du circuit de quantité, - le figure 7 un schéma du circuit de tarage, - la figure 8 un schéma du circuit de teintes, - la figure 9 un schéma du circuit comparateur. La figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif selon la présente invention. On y voit un capteur .1 qui, dans le mode de réalisation qui sera décrit, est essentiellement une balance, avantageusement composée de lames de flexion. Le capteur 1. délivre un signal électrique représentant le poids qui lui est appliqué. Ce signal électrique peut entre, par exemple, proportionnel au poids. La grandeur représentative du poids est appliquée sur une mémoire 2 qui, pour des raisons économiques, est avantageusement une mémoire enalogique. Sur la mémoire 2 sont appliquées les informations délivrées par un circuit de tarage 3 qui, eu début des opéretions, prend en compte le poida du récipient vide et par un circuit 4, dit ds quantité. Le circuit 4 est commandé par des moyens d'affichage 5 qui permettent d'introduire dans le dispositif et au début des opérations la quantité totale de mélange à obtenir. La mémoire 2 est, d'autre part, reliée à un comparateur 6 sur une seconde entrée duquel est appliquée par l'intermédiaire de l'étage 7, dit de teinte, la quantité de peinture d'une base déterminée à introduire dans le mélange, indépendamment de la quantité affichée. La quantité de *teinte' est.introduite dans le dispositif, à partir des indications du fabricant de laque dans l'étage B qui réalise également un affichage de cette quantité. Deux sorties du comparateur sont connectées d'une part à une source sonore 9 st, d'autre part, à une source lumineuse 10. Le dispositif électronique reçoit donc, d'une part, les données concernant la teinte à réaliser par mélange de plusieurs bases qui représentent le résultat à obtenir et, d'autre part le signal provenant du capteur (qui est évidemment adapté à la gamme de poids choisie) qui indique l'état physique instantané du mélange. Le dispositif signale optiquement et/ou acoustiquement que la quantité d'un constituant particulier est introduite dans le mélange. La donnée "quantité" est sélectionnée dans l'étage 5 par rotation d'un bouton, par exemple, qui affiche simulten6- ment la quantité choisie qui peut varier, de 250 g en 250 g, par exemple entre 0,25 et 3 kg. Dans une autre gamme, les quantités minimales et maximales peuvent varier entre 3 et 25 kg. Le dispositif "sait" quel système est branché et affiche les quantités correspondant à la gamme du capteur. Lorsque l'on pose le récipient vide ouvert à préparer le mélange sur la balance ou capteur le système de tarage automatique 3 met en mémoire l'information durant le temps nécessaire. Cela permet d'oublier ce problème particulier du tarage et d'utiliser des récipients quelconques. On introduit ensuite successivement les valeurs de teintes nécessaires à la préparation de la peinture par rotation d'un contacteur qui affiche cette donnée dans l'étage 8. Lorsque la base est versée dans le récipient, le dispositif compare, dans le comparateur 6, l'information provenant du capteur et le valeur affichée, en tenant compte de la quantité finale désirée. Lien entendu, le remplissage du récipient peut être automatisé, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention. L'étage de signalisation optique 10 comprend un ensemble de témoins lumineux qui s'allument successivement au fur et à mesure de l'introduction de la base dans le récipient. I1 permet ainsi de simuler optiquement le remplissage de celui-ci. Lorsque la quantité ajoutée se rapproche de le quantité à ajouter, un signal sonore généré dans l'étage 9 retentit pour attirer l'attention de l'opérateur. Sur les figures 2 et 3, Il désigne un support horizontal qui, dens l'exemple considéré, e la forme d'un disque circulaire et qui peut être constitué en un matériau quelconque, de préférence de rigidité assez forte, par exemple en fonte. Ce support en forme de disque Il présente une zone centrale 11a, en surépaisseur, sur la face supérieure de laquelle sont fixées, chacune par exemple par deux vis 12, les extrémités de trois lames de flexion, 13a, 13b et 13c. Ces trois lames de flexion 13a à 13c sont disposées en étoile à 120 degrés les unes des autres i comme elles sont, en outre, identiques, et en particulier de mêmes dimensions, leurs extrémités libres, qui surplombent, sans contact, le pourtour de la face supérieure du support en forme de disque 11, se trouvent sensiblement aux sommets d'un triangle équilatéral, situé dans un plan parallèle au support horizontal 11. Dans l'exemple de réalisation considéré, chacune des trois lames de flexion 13a à 13c est constituée, par exemple en bronze au béryllium et elle préssnte une forme perall pipédique, avec une partie (14a sur la figure 3) à section transversale réduite, au voisinage de l'extrémité de la lame qui est encastrée sur la zone centrale lia du support 11. Dans cette partie à section réduite, quetre jauges de contrainte, identiques, sont fixées, par exemple par collage, par paires, sur les feces supérieure st inférieure de le leme de flexion, de façon à permettre la mesure des flexions de la lame encastrée correspondante dues à des charges appliquées à son extrémité libre.Sur le figure 3, les quatre jauges de contraintes associées à la lame de flexion 13a ont été désignées per Al, A2, A3 et A4. Chacune des lames de flexion 13a à 13c présente, près de son extrémité libre, u évidement t15a sur la figure 3), par exemple de forme sensiblement cylindrique, à axe vertical dans lequel et encastrée une pièce intercalaire en forme d'anneau (ISa sur les figures 3 et 43.Dans le réalisation considérée, chaque pièce intercalaire en forme d'anneau, telle que isba, comporte une partie médiane cylindrique, qui est immobilisée dans l'évidement correspondant de la lame, par exemple 15a, par des saillies, telles que 17a, de la paroi interne de cet évidement 15a X il peut s'agir, en particulier d'une saillie annulaire 17a, engagée dans une rainure annulaire de même forme et dimensions, de la partie médiane ds la pièce intercalaire isba. Cette dernière présente, en outre, de part et d'autre de la lame, des extrémités tronconiques, en saillie respectivement sur les faces inférieure et supérieure de ladite lame.Chacune des pièces intercalaires en forme d'anneau, telle que 16a, est constituée en une matière élastique pratiquement exempte ds phénomènes d'hys térésis 5 certains caoutchoucs synthétiques, notamment le 3ilastène, conviennent particulièrement bien pour cette application. Dans les ouvertures des pièces intercalaires en forme d'anneau telles que 16a sont engagés des doigts d'accouplement, tels que 18a ss dens l'exemple de réalisation considéré, il s'agit, par exemple, de boulons, notamment à tige lisse, dont la tête hexagonale vient en butée contre l'extrémité inférieure tronconique de la pièce intercalaire 16a correspondante, l'extrémité supérieure de la tige du boulon étant fixée, par tous moyens appropriés, à proximité immédiate de l'extrémité supérieure de ladite pièce intercalaire 16e, à la face inférieure d'une plaquette horizontale 19a, en un matériau rigide quelconque. Un plateau 20, en un matériau rigide quelconque, par exemple de même forme et de même diamètre que le support en forme de disque 11 repose sur les faces supérieures des trois plaquettes 19e, 19b et 19c. De préférence, les plaquettes 19a à 19c sont collées à la face inférieure du plateau 20, par des couches d'adhésif telles que 21a, la disposition étant telle que les centrea des plaquettes 19a à 19c, qui se- trou- vent de préférence sur les axes des doigts d'accouplement 16a à 18c, soient aux sommets d'un triangle équilatéral, situé lui-même, en l'absence de charges sur le plateau 20, dans un plan horizontal parallèle au support 10. Les sommets de ce triangle équilatéral, qui constituent les points d'appui théoriques du plateau 10, ont été désignés par a, ss et y sur la figure 2. Le schéma électrique de la figure 5 montre que les quatre jauges de contraints, telles que Al à A4 > associées à chaque lame de flexion, telle que 13a, sont connectées électriquement en pont, et que les trois ponts formés respectivement par les jauges de contrainte associées aux différentes lames de flexion, 13a à 13c, ont leurs premières diagonales alimentées les unes indépendamment dss autres par trois sources distinctes de courant électrique1 de courant continu dans l'exemple considéré, à travers respectivement des résistances d'ajustement Ra à Rc, tandis que les secondes diagonales de ces ponts sont connectées en série, de manière à obtenir, entre deux conducteurs LI et L2, la somme des tensions de déséquilibre des trois ponts. -Les-deux conducteurs L1 et L2 sont connectés, à travers deux résistances égales, ri et r2, respectivement aux deux entrées d'un amplificateur Iî auquel est également connectée une résistance de contre-réaction, r3. L'amplificateur I est de préférence un circuit intégré de haute qualité, à très faible dérive thermique. Les étages suivants du dispositif sont connectés entre la borne de sortie, K1, de l'amplificateur I, et une borne K2, reliée au conducteur L2. Les résistances d'ajustement Ra à Rc sont réglées de manière à conférer pratiquement la même sensibilité aux trois parts de jauges de contrainte. Lorsqu'un poids est posé en un point quelconque du plateau 20 (figure 31, les doigts d'accouplement 18a à 18c exercent sur les extrémités libres des lames de flexion 13a à 13c des forces dont la résultante est égale au poids à meaurer. Les lames de flexion 13a à 13c, étant dimensionnées pour qu'elles ne puissent subir que des déformations dépendant linéairement des efforts de flexion appliqués1 les tensions électriques produites respectivement par les quatre jauges de contrainte associées à chaque lame sont proportionnelles, au signe près, à l'effort de flexion applique à l'extrémité libre de la lame correspondante, et le montage en pont deadites quatre jauges de contrainte fait apparaître, sur la seconde diagonale du pont. une tension électrique qui est proportionnelle audit effort de flexion, et largement indépendante des variations éventuelles de longueur de la lame de flexion, dues aux fluctuations de la température ambiante. La tension résultante appliquée entre les bornes d'entrée de l'amplificateur I est donc proportionnelle eu poids à mesurer. La figure 6 représente le circuit "quantité" 4 qui se compose de deux bornes d'entrées, connectées à travers deux résistances de charge, respectivement 26 et 27 à un amplificateur opérationnel 22, dont la sortie est reliée à une borne 25. Un circuit de contre-réaction composé d'un contacteur 24 et d'un ensemble ds résistances 23 de valeurs variables est connecté entre la sortie de l'amplificateur 22 et l'entré négative de celui-ci. Le choix d'une quantit6, c' est-à-dire d'une résistance de contre-rgaction, permet de faire varier le gain en tension par bonds sur la borne 25, quelle que soit la gamme de poids dans laquelle on se trouve. Sur la borne 25, qui est reliée à l'étage 2 de la mémoire, la tension qui est développée est proportionnelle au signal délivré par la balance et à la quantité sélectionnée. Les bornes K1 et K2 sont connectées à la balance. Le panneau d'affichage n'a pas été représenté. Dans le processus de préparatioh de la peinture, l'affichage de la quantité de peinture à obtenir est la première opération. La sec-onde opération consiste dans le tarage du récipient qui, somme il a été dit précédsmment, est automatique. Cslui-ci est réalisé à l'aide du circuit de mémoire 2 représenté sur la figure 7. Il comprend essentiellement une capacité 29 et un amplificateur à circuit intégré 31 alimentés par une source de tension continue. (borne + 36 et borne - 39). Le conducteur 41 est une connexion portée à une tension de référence, Le problème qui est résolu per ce circuit est celui du prélèvement de la tension aux bornes du condensateur 29 sans décharge de celui-ci. Au début des opérations, le récipient vide est placé sur la balance 1 et celle-ci développe une tension proportionnelle au poids du récipient vide, comme il a été dit précédemment. Par fermeture de l'interrupteur 28, cette tension est appliquée aux bornes du condensateur 29 (qui est avantageusement un condensateur au pplystyrène) qui se charge presque instantanément. Puis l'interrupteur 28 est ouvert. La tension de tarage est emmagasinée dans le condensateur. Le circuit intégré 31 qui est un amplificateur en courant , permet de prélever cette tension à travers la résistance 30, qui est ainsi disponible sur la borne 40. On emploie un condensateur de préférence à toute autre mémoire pour des raisons économiques. On sait qu'il existe dans les meilleurs condensateurs des courants de fuites qui déchargent ceux-ci très lentement. yuans le circuit selon l'invention, le courant de fuites du condensateur 29 est négligeable. Par contre, le courant de fuites de l'amplificateur 31 tendrait à charger le condensateur 29, ce qui conduirait à un tarage faux. Pour remédier à cet inconvénient, le courant de fuites du circuit 31 est compensé par la résistance 35, dont l'action est ajus- tée grâce au potentiomètre 36. La tension d'alimentation- du circuit intégré 31 est stabilisée grace à la diode Zener 34 et au transistor 32 qui est monté en émetteur-suiveur avec un gain de 1. Les résistances 33, 36 et 37 constituent le pont diviseur de tension qui permet d'obtenir les tensions d'alimentation convenables. La tension de tarage développée sur la borne 40 est appliquée sur le circuit de teintes 7 représenté à la figure 8. La teinte", ou plus exactement la quantité de base d'une nuance déterminée à eppliquer, est affichés dans l'étage 8 (figure 1) ce qui se traduit par la sélection de résistances dans les rhéostats 43, 44 et 45. Dans un mode de réalisation particulier, le rhéostat 43 est composé de 10 résistances de 10 ohms, le rhéostat 44 de 10 résistances de 100 ohms et le rhéostat 45 de 19 résistances de 1000 ohms. La plupart des fabricants indiquent la composition en fraction de 1000, par référence aux dosages volumétriques précédents, les affichages de composants sont cumulatifs, de sorte que lorsque le chiffre 1000 est affiché en 8 (figure 13 la totalité du mélange soit obtenue å la fin de la dernière addition. Le circuit intégré 46 sur lequel est appliqué par le conducteur 49, un courant de 1 mA par exemple, transforme la valeur de résistance en une tension qui est ajoutée à ia tension de tarage pour donner la tension de teinte tV. teinte) 42. Les résistances 47 et 48 sont des résistances dont la valeur est de 1 kiloohms par exemple. La tension de teinte 4Z est ensuite appliquée sur le circuit comparateur 6 (figure 13 représenté sur la figure 9. Ce circuit comparateur est essentiellement composé de discriminateurs 50 qui peuvent être, par exemple, constitués par deux circuits intégrés quadruples. Les entrées 53 d'un discriminateur sont connactées, d'une part, entre les bornes 42 (V teinte) et 41 (tension de réfrence, par exemple 0) aux bornes de résistances 51. Les entres 54 des circuits 50 sont connectees à la borne 25 de la balance 1.Les différents comparateurs comparent les informations de poids et les informations de 'teintes" st deviennent conducteurs successivement du bas vers le haut de la figure, lorsque la tension de la balance devient égale à la tension de la borne 53 du compa rater. Celui-ci étant conducteur, le courant circule entre la source de tension des lampes + V Lamp et la masse 41, à travers les résistances 55 et les lampes 52 qui, de ce fait, s 'allument. Le dispositif donne ainsi une représentation visuelle du remplissage en poids, qui d'ailleurs ne correspond pas obligatoirement au remplissage volumétrique. Le dernier comparateur est connecté à sa sortie sur plusieurs lampes en série et, par exemple, quatre, de manière à attirer l'attention de l'opérateur sur le fait que la partie désirée du constituant du mélange a été versée. Un dispositif d'alerte sonore t9 figure 1) déclenche un signal acoustique lorsque l'avant-dernisr étage est atteint, ce signal s'amplifiant au fur et à mesure de l'approche de la limite. Cet oscillateur acoustique, non représenté, est de type tout à fait classique et ne sera pas décrit ici. il va de soi que dss modificationa peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens technique équivalents, sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention et, an particulier, la balance décrite peut être remplacée par toute autre balance délivrant un signal électrique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de dosage des constituants d'un mélange dans un récipient, caractérisé en ce qu'il comprend une balance délivrant un signal électrique représentatif du poids du récipient et de son contenu des moyens de mémorisation du poids du récipient vide des moyens d'affichage de la quantité totale du mélange à obtenir et dss moyens d'affichage de la proportion de chaque constituent du mélange et des moyens d'alarme. 2.- Dispositif selon la revendication 1, ceractérisé en ce que la balance comporte essentiellement un nombrs déterminé de lames de flexion, identiques, dont les extrémités voisines sont encastrées sur un même support, un plateau pour le récipient reposant sur les extrémités libres desdites lames de flexion, un m8me nombre de dispositifs à jauges de contrainte alimentés par des courants électriques et associés respectivement auxdites lames pour en mesurer les flexions, et des moyens pour former un signal électrique indicatif du poids chargeant le plateau, par addition dss signeux électriques produits respectivement per les dispositifs à jauges de contrainte. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la balance comporte trois lames de flexion, disposé8-en toile à 120- les unes des autres. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les points d'appui du plateau de la balance, situés sur se face inférieure, de préférence eu sommet d'un polygone régulier, notamment d'un triangle équilatéral sont respectivement accouplés aux extrémités libres des lames ds flexion, par des moyens appropriés, comportant de préférence des éléments en une matière élastique pratiquement exempte de phénomènes d'hystérésis. 5.- Dispositif selon la revendication 4,cerec- térisé en ce que les points d'appui du plateau de la balance sont accouplés aux extrémités libres des lames de flexion par l'intermédiaire de doigts sensiblement verticaux, dont les extrémités supérieures respectives sont par exemple collées à la face inférieure du plateau, éventuellement avec interposition de plaquettes, solidaires desdites extrémités supérieures des doigts. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que des pièces, constituées en une matière élastique, telle que du caoutchouc, sont intercalées respectivement entre les partis inférieures des doigts d'accouplement et les extrémités libres des lames de flexion. 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications prXcXdentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de comparaison du poids se trouvant sur la balance et de la quantité de constituant affichée, lesdits moyens de comperaison étant connectés à un circuit J'alarme. 8.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé on ce que les moyens de mémorisation du poids du récipient vide sont constitués par un condensateur connecté à la sortie de la balance eux bornes duqusl la tension de tarags est prélevée par un amplificateur à circuit intégré, le courant de fuite dudit circuit intégré étant compensé par une résistance, la tension du circuit étant régulée par la combinaison d'une diode Zener et d'un transistor à gain uniteire. 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications pF6cédents3, caractérisé en ce que les moyens d'affichage de la quantité totale du mélange sont couplés avec un commutateur sélectionnant des résistances de contre-réaction commandant le gain de lflamplificateur connecté à la balance. 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de comparaison précités consistent en un ensemble d'éléments bistables connectés en série evec des témoins lumineux basculant successivement du bas vers le haut. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'affichage de la proportion de chacun des constituants du m6langs sont couplés à un sélecteur de résistances la valeur des résistances sélectionnées étant transformée en une tension qui, après addition de le tension de tarage, est appliquée sur l'une des entrées des éléments bistables précités. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens d'alarme sonore sont connectés aux circuits des éléments bistables placés à la partie supérieure de l'ensemble.