Brevet FR2439395A1 — publié le 19800516

La présente invention concerne les dynamomètres. On contact déjà des dynamomètres qui comportent un corps d'épreuve, fixé à demeure sur un bâti. Le corps d'épreuve est destiné à recevoir par son extrémité non solidaire du bâti une force à mesurer. Sur ce corps d'épreuve est appliqué un détecteur capable de transformer ses déformations en un signal électrique. Ce signal électrique, représentatif de la force appliquée, est ensuite traité en vue d'être affiché,sous forme numérique par exemple. Un tel moyen détecteur comporte donc des parties conductrices, qu'il est nécessaire d'isoler du corps d'épreuve. Classiquement, l'isolation est réalisée à l'aide d'un support plastique, ou en polyamide, ou bien par l'intermédiaire d'un collage, à l'araldite par exemple. Un tel support ou intermédiaire plastique est source d'inconvénients sérieux : il ne peut avoir les très bonnes qualités élastiques qui sont souhaitables pour que le détecteur subisse rigoureusement les mêmes déformations que le corps d'épreuve. (Le mot plastique est ici à prendre au sens de la résistance des matériaux), De surcroît, les supports ou intermédiaires plastiques ont tendance à fluer, ou à présenter des modifications liées à leur vieillissement. Manifestement, la réponse du détecteur en fonction de la force appliquée en est altérée. La présente invention propose un dynamomètre perfectionné, dans lequel ces inconvénients sont en grande partie supprimés. Un premier but de la présente invention est de fournir un dynamomètre dans lequel les éléments détecteurs sont en contact intime avec le corps d'épreuve. I1 en résulte une meilleure réponse, puisqu'on exploite directement les qualités élastiques du corps d'épreuve. Un autre but de la présente invention est de permettre une meilleure évacuation de la puissance dégagée dans les organes détecteurs, qui sont nécessairement parcourus par un courant électrique, dans le corps d'épreuve. On peut alors faire traverser les éléments détecteurs par des courants éleves, ce qui améliore nettement leur sensibilité. Un autre but de la présente invention est de fournir un dynamomètre dans lequel la liaison entre les éléments détecteurs et le corps d'épreuve est très peu sensible à la corrosion surtout à long terme. La présente invention vise également à permettre la réalisation industrielle simple d'un dynamomètre de très bonne précision. L'invention permet encore d'obtenir un dynamomètre qui puisse fonctionner en température moyenne, jusqu'à 1200C notamment, et ceci sans que des phénomènes de fluage ni des défauts d'ancrage des organes détecteurs sur le corps d'épreuve ne viennent perturber la mesure. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, une partie au moins de la surface externe du corps d'épreuve est anodisée, et le détecteur est appliqué sur cette partie anodisée de la surface du corps d'épreuve. Ainsi, le corps d'épreuve peut être lui même constitué d'un métal autre qu'un alliage léger, sur lequel on effectue un dépôt de métal ou alliage léger, oxydé ensuite par anodisation. Dans un mode de réalisation particulier, le corps d'épreuve est réalisé en alliage léger. L'anodisation présente de préférence une épaisseur comprise entre.5 et 30 microns. A cela correspond une isolation électrique allant de quelques centaines à quelques milliers de volts. L'utilisation d'un corps d'épreuve anodisé se combine de manière particulièrement heureuse avec celle d'un détecteur constitué d'un ou plusieurs fils conducteurs dits jauges de déformation, par exemple en constantan, bobinés, serrés sur le corps d'épreuve. Le fil conducteur peut être de section circulaire et de diamètre sensiblement constant. Pour certaines applications, il est avantageux que le fil conducteur soit un fil plat laminé, également de section sensiblement constante. Du fait de l'absence de fluage due à la faible influence relative de l'ancrage comparativement à la longueur du fil bobiné, on peut utiliser avantageusement un grand nombre de spires de fil bobiné, par exemple 10 à 30 spires ou plus. Et, comme les fils bobinés sont en contact étroit avec le corps d'épreuve, donc bien refroidis, on peut les faire traverser par un courant relativement élevé, même pour des températures ambiantes moyennes allant jusqu'à 1200C. La présente invention s'applique également avec des organes détecteurs constitués d'au moins une jauge à trame pelliculaire nue, c'est-à-dire dont le support est retiré après mise en place, ou bien laissé si on le désire, la jauge étant dans les deux cas collée "à l'envers", sa face conductrice touchant l'anodisation du corps d'épreuve. Dans la pratique, on utilise fréquemment deux éléments détecteurs séparés r dont l'impédance est fonction de la déformation qu'ils subissent. La plupart du temps, c'est leur résistance qui est fonction de la déformation subie. Les deux éléments détecteurs séparés sont appliqués sur le corps d'épreuve, en des zones qui subissent des déformations dues à la force appliquée. Ils sont alors montés en opposition dans un pont de Wheatstone. Et la tension de déséquilibre aux bornes du pont de Wheatstone est représentative de la force appliquée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente un exemple de dynamomètre auquel s'applique la présente invention. Sur la figure, on voit un corps d'épreuve 1, qui est fixé à demeure sur un bâti 2. La partie supérieure du corps d'épreuve 1 reçoit la force à mesurer. Selon l'invention, la partie 3 du corps d'épreuve 1 est anodisée, ce qui est illustré schématiquement sur la figure par une épaisseur plus grande du trait définissant la surface extérieure de ce corps d'épreuve. Un premier fil 4 est bobiné de façon plus ou moins serrée sur cette partie anodisée du corps d'épreuve, tandis qu'à quelque distance du premier un second fil conducteur 5 est disposé de la même manière sur le corps d'épreuve. Le corps d'épreuve est de préférence réalisé, au moins en surface, en alliage léger (d'aluminium deprferoeioe). De son côté, la couche d'alumine obtenue par anodisation présente de préférence une épaisseur comprise entre 5 et 3 microns, ce qui correspond a une isolation atteignant 1000 Volts en courant continu. Dans la pratique, les deux éléments détecteurs sont choisis de section droite sensiblement constante, tout en présentant la même résistance. Ils sont montés en opposition dans un pont de Wheatstone qui comporte par ailleurs deux résistances de même valeur, égale à la leur. Deux des noeuds du pont de Wheatstone sont alimentes par une tension continue pré-établie. Entre les deux autres noeuds, on place un instrument de mesure de tension. En l'absence de force appliquée sur le corps d'épreuve, la tension mesurée est nulle,représertant donc une force nulle. On peut ajuster un éventuel déséquilibre soit en modifiant l'une des résistances additionnelles du pont de Wheatstone, soit au cours du traitement ultérieur du signal. Sur le corps d'épreuve, les deux fils conducteurs 4 et 5 sont montés en des zones qui réagissent par des déformations dif férentes de la déformation principale engendrée par la force appliquée. On notera qu'avec des fils bobinés, les déformations utilisées sont les déformations radiales engendrées par la force longitudinale en raison de l'effet de Poisson. La demanderesse a observé que le dynamomètre obtenu selon l'invention permet un contact intime entre les éléments détecteurs et le corps d'épreuve, ce qui élimine les effets néfastes du fluage des supports plastiques de la technique antérieure. De me- me, l'anodisation est très peu sujette à vieillissement. I1 en résulte que les éléments détecteurs suivent beaucoup mieux le corps d'épreuve, en ce qui concerne les déformations à mesurer. Par ailleurs, comme les éléments détecteurs sont très proches du corps d'épreuve, ils peuvent être bien mieux refroidis par dissipation thermique dans celui-ci, ce qui permet d'augmenter avantageusement la tension appliquée aux bornes du pont de Wheatstone. Enfin, il a été observé que l'anodisation est très peu sensible à la corrosion à long terme, ce qui contribue également au maintien à long terme des bonnes caractéristiques des dynamomètres selon l'invention. Par ailleurs, il est pour certaines applications souhaitable de disposer de dynamomètres capables de fonctionner en température moyenne jusqu'à 1200C. Un dynamomètre de la technique antérieure permettait difficilement un tel fonctionnement, en raison du fluage à chaud du support plastique ou de l'intermédiaire dis posé entre les éléments détecteurs et le corps d'épreuve. La présente invention permet au contraire une fabrication relativement aisée de tels dynamomètres. Bien que l'invention s'applique de manière générale quel que soit le type des éléments détecteurs, elle fournit des avantages particuliers lorsque l'élément détecteur est. un fil bobiné, plutôt qu'une jauge à trame pelliculaire nue, qui serait collée sur l'anodisation du corps d'épreuve. En effet, la demanderesse a observé que pour les fils bobinés, les défauts minimes de l'ancrage des fils sur le corps d'épreuve sont négligeables devant la longueur possible du fil bobiné enroulé sur ce même corps d'épreuve. I1 n'y a alors ni problème de fluage ni problème d'ancrage, et on peut enrouler chaque fil de mesure selon un assez grand nombre de spires autour du corps d'épreuve. Par ailleurs, l'anodisation peut être très simplement réalisée en série, tout comme on peut réaliser en série les bobinages de fil sur le corps d'épreuve. Pour faire passer dans un fil bobiné des courants très élevés, la demanderesse a trouvé qu'il était préférable, plutôt que d'utiliser du fil de section circulaire constante, de laminer ses fils ronds en fils plats, qui restent de section sensiblement constante. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à la structure particulière du dynamomètre illustré. Elle s'étend à toute forme de dynamomètre comportant un corps d'épreuve solidaire d'un bâti. REVENDICATIONS 1. Dynamomètre, du type comportant un corps d'épreuve, fixé à demeure sur un bâti, et destiné à recevoir une force à mesurer, ainsi qu'un détecteur appliqué sur le corps d'épreuve et capable de transformer les déformations de celui-ci en signal électrique, caractérisé par le fait qu'une partie au moins de la surface externe du corps d'épreuve est anodisée, et que le détecteur est appliqué sur cette partie anodisée de la surface du corps d'épreuve. 2. Dynamomètre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps d'épreuve est réalisé en alliage léger. 3. Dynamomètre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'anodisation présente une épaisseur comprise entre 5 et 30 microns. 4. Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le détecteur comprend au moins un fil conducteur bobiné serré sur le corps d'épreuve. 5. Dynamomètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le fil conducteur est de diamètre sensiblement constant. 6. Dynamomètre selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le fil conducteur est un.fil plat laminé, de section sensiblement constante. 7. Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le.fait que le détecteur comprend au moins une jauge à trame pelliculaire nue, collée sur l'anodisation du corps d'épreuve. 8. Dynamomètre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comprend deux éléments détecteurs séparés dont l'impédance est fonction de la déformation qu'ils subissent, appliqués sur le corps d'épreuve, et montés en opposition dans un pont de Wheatstone.