Brevet FR2425061A1 — publié le 19791130

L'invention a pour objet un dispositif pour l'engagement élastique d'une force à mesurer dans un corps de mesure réagissant à un effort de flexion sur lequel sont disposées des jauges extensométriques, en particulier sur des balances. Des dispositifs récepteurs de force connus, travaillant selon le principe des jauges extensométriques présentent dans le domaine de leur charge admissible (charge nominale) une petite course de mesure de l'ordre de grandeur de 1/10 mm. De tels dispositifs récepteurs sont dimensionnés de manière à pouvoir supporter une surcharge de par exemple 50 % dans la zone de leur charge nominale sans répercussion sur le résultat de mesure. Une surcharge encore plus haute entraine cependant un faussage du résultat de mesure dans le domaine de mesure proprement dit ou peut même conduire à une destruction du dispositif de mesure. On connait déjà des récepteurs de force qui à partir d'une surcharge déterminée viennent.s'appliquer contre une butée intérieure fixe, quand la course de mesure dépasse la limite admissible. En raison de la longueur faible de la course de mesure, la mise en place de cette butée est difficile et ne peut être réalisée que à l'intérieur d'un récepteur de force en soi fermé, par exemple dans des récepteurs fermés en forme de boîtes, cylindriques du type récepteur à ressort à pression ou à traction , de manière que cette butée travaille avec une sécurité suffisante et que soit exclue une butée involontaire. Dans les récepteurs de forces travaillant par flexion, qui ne sont habituellement pas entourés d'unboitier, une butée de sécurité interne du type décrit précédemment n'est pas usuelle, en raison de difficultés techniques. Pour l'utilisation de récepteurs de forces travaillant par flexion, on doit obligatoirement soit prévoir des récepteurs avec une zone de charge nominale plus haute que celle en soi nécessaire, soit disposer à l'extérieur du corps de mesure réagissant à un effet de flexion, un élément de ressort pour l'engagement de la force dans ledit corps ainsi qu'une butée de surcharge fixe. L'élément de ressort est dimensionné à cet effet de. manière que lors d'une surcharge dans la limite permise du récepteur de forces travaillant en flexion se produise une course relativement grande, ce qui simplifie l'ajustage de la butée de sécurité. Il y a des limites à lutilisation de charges nominales plus élevées que ce qui est nécessaire,-car le signal de mesu re du récepteur doit être nettement plus amplifié pour les petites charges, ce qui peut se répercuter négativement pour différentes raisons. Comme éléments de ressort extérieurs pour l'engage- ment de la force dans des récepteurs de forces travaillant en flexion, on a jusqu'à présent utilisé des ressorts hélicoïdaux travaillant en traction. Une telle disposition extérieure du ressort a cependant pour conséquence une hauteur de montage supplémentaire , qui pour des raisons techniques d'utilisation n'est pas particulièrement souhaitable, si le récepteur de forces travaillant par flexion est supporté par le conteau d'extrémité d'un levier de balance et si l'ensemble du système de mesure doit être disposé à l'intérieur d'un pont de mesure devant être le plus plat possible. Ceci vaut surtout si plusieurs récepteurs de forces de ce type sont disposés sous le pont de mesure, sur lesquels le pont de mesure;s'aDpeiedirectement sans intercalage d'un levier de balance.On pourrait alors penser, à la place d'un ressort héli cotidal travaillant en traction, à introduire un ressort hélicoïdal travaillant en flexion pour l'engagement de la force à mesurer dans le récepteur de forces travaillant en flexion, car le ressort de pression en position de charge, contrairement au ressort de traction, est comme on le sait plus court et ne nécessite donc pas dans ce cas une hauteur de montage supplémentaire. Cependant un ressort hélicoïdal travaillant en pression n'est pas stable latéralement, c'est-à-dire que son élasticité ne s'exerce pas uniquement dans la direction d'engagement de la force.Ceci est dans beaucoup de cas préjudiciable 'à la mesure de la force, en particulier par des balances, par ce que le résultat de la mesure est faussé, par la transmission non convenable de la force à mesurer dans le récepteur de forces. L'invention a en conséquence pour objet de proposer un dispositif pour l'engagement élastique dtune force dans un récepteur de forces travaillant en flexion, qui d'une part ne nécessite qu'une faible hauteur de construction tout en garantissant un engagement techniquement parfait pour la mesure de la force dans le récepteur de forces. Ce résultat est atteint en prévoyant que la force à mesurer est engagée en tant que force de pression par l'intermé- diaire d'un palier de butée de mesure, se présentant préférentiel- lement sous la forme d'un palier à couteau comportant des coussi nets en forme de V ou une surface sphérique de roulement, sur un ressort à pression présentant une élasticité seulement essentiellement dans le sens d'application de la force, puis dans le corps de mesure par ledit ressort de pression- dans la même direction de force par l'intermédiaire d'une liaison ponctuelle. L'invention réside donc dans l'idée, au lieu du ressort de traction utilisé jusqu'à présent, d'utiliser pour l'engagement de la force un ressort de pression présentant une élasticité seulement essentiellement dans la direction de la force et d'engager la force chargeant le ressort de pression sur le corps de mesure réagissant à la flexion dans la même direction par l'intermédiaire d'une liaison ponctuelle. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un récepteur de forces travaillant en flexion avec un engagement élastique des forces sous la forme de deux ressorts-lames - la figure 2 est une vue de la figure 1 selon la flèche A - l-a figure 3 est une disposition modifiée avec des ressorts-bagues ; - la figure 4 est encore une autre disposition modifiée avec une surface sphérique de roulement sur un palier de butée de mesure - les figures 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation. Dans les figures 1 et 2 on a représenté un récepteur de forces travaillant par flexion 1 de type connu. Ledit récepteur 1 se compose d'un corps de mesure 2 réagissant à un effort de flexion, en forme de tige, qui est fixé d'un côté par des vis 3 en porte-àfaux sur un bâti fixe 4. Entre l'extrémité libre 5 et l'extrémité maintenue fermement de la tige de flexion 2 se trouve une zone recouverte d'un soufflet plissé 6, sur lequel de manière en soi connue sont disposés des jauges extensométriques, qui sont reliées également de manière en soi connue à un pont de mesure électrique. Si l'ex trématé libre 5 de la tige de flexion 2 est chargée et si la tige de flexion est pliée, les sauges extensométriques subissent en raison de la tension une modification de résistance, ce qui est une mesure pour la force engagée et qui peut être de manière habituelle visualisé et/ou enregistré. A.l'extrémité libre 5 de la tige de flexion 2 est prévu un alésage 7, dans l'axe médian duquel doit être engagée la force à mesurer P le plus verticalement possible. Pour cela on place dans l'alésage 7 un goujon 8 muni d'un collet 9, ledit collet 9 étant dispose sur la face supérieure de la tige de flexion 2. Le collet 9 présente un évidement conique 11 avec dans sa partie de fond une pointe non usinée, c'est-à-dire plane ou circulaire et dirige la force P de manière symétrique sur le pourtour de l'alésage 7 dans le récepteur de forces travaillant en flexion 1 de telle manière que la force résultante soit dans l'alignement de l'axe de l'alésage 7. Dans l'évidement conique Il prend appui un goujon de charge 12 qui présente à sa partie inférieure un cône à l'extremi- té arrondie, qui se prolonge à son extrémité supérieure par un collet large 13 et enfin qui vient en prise avec un tourillon de diamètre plus petit que le collet 13 dans un orifice correspondant disposé au milieu d'un ressort-lame 14. Le ressort-lame 14 est lié à un second ressort-lame 17 disposé au dessus de lui, par l'intermédiaire d'entretoises 15 et de vis (ou rivets) 16* Sur le ressort-lame supérieur 17 est disposé en son centre un coussinet en forme de V 18, qui est disposé par l'intermediaire d'un tourillon 20 dans un orifice du ressortvlame 17 se trouvant exactement au dessus du goujon de charge 12.Dans le coussinet 18 la force à mesurer est transférée de manière en soi connue par l'extrémité de couteau 19 d'un levier de balance 21 qui constitue la partie d'un ensemble de balance à levier en soi connu et donc non represente ici. L'extrémité de couteau 19 portée par le levier de balance 21 et la liaison ponctuelle disposée à l'extrémité libre de la tige de flexion 2 et formée par le goujon de charge pointu 12 et l'évidement conique il déterminent la position stable de l'engagement delta force, sans que d'autres forces additionnelles dommageables autres que la force à mesurer n'interviennent. Dans la zone de l'extrémité du levier de balance 21 supportant le contenu 19, on peut disposer une butée 22 fixe et réglable qui reçoit la force à mesurer, lorsque celle-ci dépasse la charge permise et déviasse de loin la limite élastique correspondant au système élastique formé par les ressorts-lames 14, 17. Dans la figure 3 on a représenté sdhématiquement une variante de réalisation dans laquelle sont prévus, aux lieu et place des deux ressorts-lames 14, 17 et des entretoises -15 de la figure 1, deux (éventuellement plusieurs) ressorts bagues 24, qui sont en contact l'un de l'autre sur leurs bords. Pour le reste, la disposition et le mode d'action correspondent à celui décrit pour la figure 1. La figure 4 montre une autre variante de réalisation, dans laquelle à la place du coussinet 18 en forme de V et du couteau 19 des figures 1 et 2 on prévoit une pièce cylindrique 28, qui est maintenue par 1' intermédiaire d'un tourillon 20 inférieur sur le ressort-bague supérieur 27 et au milieu de cel;i-ci (ou encore sur le ressort-lame supérieur 17), A son extrémité supérieure, la pièce 28 présente une surface de roulement sphérique. Le centre de cette calotte sphérique se trouve sur ou préférentiellement sous la pointe du goujon de charge 12. La surface sphérique supérieure de la pièce 28 coopére avec une pièce 29, qui est une partie d'un pont de mesure (non représenté) et qui,'dans la zone de contact avec la pièce 28, est plane et horizontale, et entourée d'une bordure de guidage. Dans les modes de réalisation des figures 3 et 4 on peut encore prévoir des butées de sécurité en forme de taquets réglables (comparable à 22 à la figure 1). Lé pont de mesure, dont la pièce 29 de la figure 4 est une partie, s'appuie sur au moins trois récepteurs de force travaillant en flexion de la manière décrite. En fonction du choix du rayon de la calottesphérique de la pièce 28, il s'ensuit de maniere connue sur le pont de mesure une action indifférente ou stabilisante. Dans les exemples de réalisation représentés et décrits le système élastique constitué par les ressorts-lames 14, 17 ou par les ressorts-bagues 24, 27 pourrait être remplacé par un ressort annulaire, qui serait par exemple sollicité diamétralement en position verticale et serait disposé exactement comme sur les figures 1 à 4 entre un goujon de charge 12 et un couteau 19 pour une pièce 28 munie d'une calotte sphérique Un tel ressort annulaire peut être constitué de manière connue d'une pièce annulaire fermée, pouvant être sollicitée diamétralement, en un matériau élastique. Selon une autre variante de l'invention le goujon de charge 12 pointu, venant en prise dans l'évidement conique 11 peut être également remplacé par une articulation élastique en fil métallique, s'étendant dans la direction de la force P. A cet effet une pièce composée en fils métalliques présentant une élasticité dans tous les sens est fixée d'une part à l'extrémité libre 5 de la tige de flexion 2 et d'autre part au ressort-lame 14 ou au ressort-bague 24. On peut réaliser une variante permettant une.réali- sation particulièrement plane, des modes de réalisation de l'invention décrits précédemment, si conformément aux figures 5 et 6 l'un des ressorts-lames 114 correspondant au ressort 14 est associé à un ressort-lame 117 plus long, dans ce cas à la figure 5, contrairement aux figures 1 et 2, le ressort-lame 114 étant disposé au dessus et le ressort-lame 117 au dessous. Le dispositif constitué par les ressorts-lames 114, 117 et les deux entretoises 115 entoure comme un cadre l'extrémité libre 5 de la tige de flexion 2 et est disposé en suspension sur celle-ciau moyen de l'évidement conique 11 et du goujon de charge 12. Un levier de balance 121 est conformé à son extrémité en forme de fourche selon la vue de dessus de la figure 6 et vient en prise par deux couteaux 119 dans des coussinets 118, qui sont fixés sur les ex trématés libres, venant en saillie à l'extérieur des entretoises 115, du ressort lame 117. La liaison des entretoises 115 avec les ressorts-la mes 114 et 117 est effectuée, comme figure 1 et 2, par dés vis et des écrous. Dans ce cas on engage la moitié de la force à mesurer, P/2, dans chaque coussinet 118; REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'engagement élastique d'une force à mesurer dans un corps de mesure réagissant à un effort de flexion sur lequel sont disposées des jauges extensométriques, en particulier sur des balances, caractérisé entre que la force à mesurer P est engagée en tant que force de pression par l'intermédiaire d'un palier de butée de mesure, se présentant préférentiellement sous la forme d'un palier à couteau (19) comportant un coussinet (18) en forme de V ou une surface sphérique de roulement (28), sur un ressort de pression (14, 15, 17, 24, 27) présentant une élasticité seulement essentiellement dans le sens d'application de la force puis dans le corps à mesurer (2) par ledit ressort de pression dans la même direction de force par l'intermédiaire d'une liaison ponctuelle (11, 12), 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de pression se compose de deux ressort-lames (14, 17) maintenus-à distancé l'un de l'autre par des entretoises (15). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé-en ce que le ressort de pression comporte au moins deux ressortsbagues (24, 27), 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort de pression se compose d'une pièce annulaire fermée, pouvant être sollicitée diamétralement, constituée en un matériau élastique. 5, Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'engagement de la force à mesurer est effectué au milieu du ressort de pression, préférentiellement verticalement. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que la liaison ponctuelle comprend un goujon de charge (12) assujetti par sa pointe dans un évidement conique (11). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que-la liaison ponctuelle comprend une articulation en fil métallique élastique dans toutes les directions, s'étendant entre le ressort de pression et le corps de mesure. 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un dispositif se composant de deux ressorts-lames (114, 117) et de deux: entretoises (115) est lié par accrochage au corps de mesure (25) au moyen de la liaison ponctuelle (11, 12) sur le ressort-lame supérieur (-114) et que la force à mesurer (P) est engagée comme force de pression sur le ressort-lame inférieur.