Brevet FR2473172A1 — publié le 19810710

L'invention concerne un dispositif de pesage et de mesure de force, et notamment une plate-forme de pesée comprenant un pla tean sur lequel sont déposées des charges à peser. On connatt de nombreux dispositifs de pesage utilisant un pla tesu prenant appui en un nombre aussi levé que possible de points sur des couteaux reliés les uns aux autres par plusieurs Jeux de leviers de transmission. Les mesures ainsi effectuées sont relativement imprécises quand il s'agit de charges lourdes; cette imprécision est en grande partie due aux système de transmission de la valeur mesurée. Par ailleurs, les dispositifs connus sont encombrants, toutes les forces étant appliquées de haut en bas.Dans le cas de bascules plus légres, on peut alléger le mécanisme de pesage, par exemple on remplaçant les couteaux par des tringleries articulés L' encombrement est réduit mais la précision de mesure ntest pas améliorée, en valeur relative. La présente invention concerne un dispositif de pesage du type à couteaux, avec un dispositif central de mesure et de détection des forces qui peuvent être lues à distance grande à un système électronique de transmission d'un type quelconque connu, ou par tout autre système analogue. Un dispositif de pesage suivant l'invention comprend une embase constituant un cadre rigide, un plateau où sont déposées les charges X peser et un dispositif de détection de force, et il est caractérisé en ce que l'embase est équipée de deux cadres articulés chacun sur trois lignes parallèles de pivotement, les trois lignes d'un cadre étant symétriques des trois lignes de l'autre cadre par rapport à un axe horirontal du plateau, toutes les lignes d'articulation étant parallèles audit axe de symétrie qui est aussi l'axe médian d'un élément sensible ou capteur, encastré sur l'embase par une de ses extrémités et muni, à son extrémité opposée, d'un élément placé sensiblement au centre de la plate-forme pour encaisser les forces appliquées sur le pla- teau et transmises par les cadres articulées. Suivant une autre caractéristique, les cadres articulés sont montés sur des couteaux solidaires des cadres et en appui sur des étriers solidaires du plateau, de l'embase ou d'un bras de levier du cadre. Suivant une autre caractéristique, les étriers du plateau appliquent la force de haut en bas sur les couteaux d'extrémité de chacun des cadres qui pivotent autour de leurs articulations m4- dianes sur couteaux en appui sur des étriers solidaires de l'em- base rigide, tandis que les couteaux disposés vers le centre du dispositif, portés par les bras de levier longitudinaux, sont en appui par leurs arêtes supérieures sous des porte-couteaux solidaires d'étriers qui supportent 11 élément solidaire de ltélé- ment sensible du dispositif qui encaisse ainsi la somme des forces appliquées sur les cadres de haut en bas, alors que l'effort vertical sur l'élément sensible central est transmis de bas on haut. Suivant une autricaractéristique, les cadres articulés sont logés dans l'espace entre le plateau et l'embase constituée par un cadre tubulaire réglable en niveau, par exemple & l'aide de pieds munis de vérins ou analoquesg on obtient ainsi une "plate- forme" de pesée d'encombrement réduit en hauteur. Suivant une autre caractéristique, l'élément sensible central est constitué par un bloc,disposé de oaniEre à être parallèle aux lignes d'articulation, évidé, dans une portion centrale, de part en part selon une direction horizontale, pour définir, audessus et au-dessous de cette portion évidée, des zones amincies où sont placées, selon un procédé connu, des jauges de contrainte qui permettent la détection avec une grande sensibilité de la force appliquée sur l'extrémité libre de cet élément. Suivant une autre caractéristique, les Jauges de contrainte et les parties amincies sont prévues peur que l'élément de dd- tection ou capteur soit insensible aux défauts transversaux, tandis que la disposition des couteaux permet de rattraper les défauts longitudinaux, ce qui permet de mesurer le poids d'une charge excentrée posée sur le plateau. Suivant une autre caractéristique, les jauges de contrainte sont reliées à un système d'affichage, de lecture et/ou d'enre gistrement de type électronique, placé à distance du plateau de pesage sur lequel la charge peut être posée par au moins trois des cotés du plateau. Suivant une autre caractéristique, le capteur central est un bloc parallélépipédique dans lequel les parties amincies sont définies par deux trous horizontaux cylindriques et quatre enco- ches taillées dans les faces supérieure et inférieure du capteur, tous ces évidements étant symétriques deux par deux par rapport au plan vertical médian transversal de ce bloc de dtection. Le dispositif de pesage de l'invention est particulière- ment intéressant peur la pesée de charges excentrées sur la plate-forme. Il est peu encombrant. I1 autorise un accès ais au plateau, le dispositif de lecture de la force pour vent satyre placé à distance, sans faire intervenir de système mécanique en aval des Jauges de contrainte.La structure de l'élément capteur évidé autorise une sensibilité élevée (pour la mesure de charges de fsibles valeurs), tandis que les articulations sur couteaux (ou analogues) permettent d'utiliser ce dispositif pour mesurer des poids élevés Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une vue d'ensemble en perspective d'une balance de pesée munie d'un dispositif suivant l'invention. Fig. 2 est une vue de dessus de l'embase et des cadres articulés du dispositif. Fig. 3 est une vue en élévation du dispositif selon l'invention, avec des coupes partielles suivant les floches III - III (fig. 2) Fig. 4 est une perspective partielle, éclatée, du dispositif pour illustrer notamment l'effort sur l'élément sensible central. Fig. 5 illustre, en vie de face, un mode de réalisation de l'élément sensible. Fig. 6 montre la liaison entre les divers organes du dispositif de pesage. On a représenté en figure 1 une balance 1 équipée d'un dispositif de pesage suivant l'invention, les organes méca- niques étant placés sous un plateau 2, portés par une embase 3 constituée par un cadre en appui sur despieds 4 réglables en hauteur. Un système de lecture, d'affichage, d'enregistrement, d'ilpression de donnés est logé dans une colonne 5 qui porte un carter supérieur 6, lequel n'empiète pas sur la surface du plateau de pesée 2. Les figures 2 et 3 montrent les organes mécaniques essentiels du dispositif équipant la balance 1. L'embase 3 est formée d'un cadre tubulaire 7 rigide, en appui sur quatre pieds réglable 4 pour ajuster le niveau du plateau 2. Sur l'embase 3 on monte deux cadres articulés 8 et 9 qui comprennent, chacun, trois lignes d'articulation horizontale, toutes parallèles entre elles et à l'axe 10. du plateau. Chacune des lignes d'articulation est définie par au moins un couteau de type connu qui coopère avec un porte-couteau monté dans un étrier. Selon la figure 3, on a ainsi,pour chaque cadre - une première articulation 11 (ou 17) définie par deux couteaux 12 (ou 18), lesquels sont en appui sous les contrecouteaux 13 (ou 19) portés par des étriers 14 fixés sous le plateau 2 - une seconde articulation 15 (ou 20) définie par deux couteaux1 (ou 21) qui sont en appui sur des contre-couteaux 22 (ou 23) solidaires de traverses 24 de embase;; - une troisième articulation 25 (ou 26) définie par un cou teau 27 (ou 28) en appui sous un contre-couteau 29 (ou 30) porté par un étrier 31 (ou 32) dont la partie inférieure est reliée à une pièc- 33 solidaire d'un élément central 34 qui constitue l'élément sensible ou le capteur de la balance. Les trois lignes d'articulation 11, 15 et 29 du cadre 8 sont respectivement symétriques des lignes 17, 20 et 26 du cadre 9 par rapport à l'axe 10 du plateau 2 et de l'esbase 3, cet axe étant, par ailleurs, situé dans le plan vertical médian du capteur 34. Des moyens connus, tels que des écrous 35 et des vis 36 positionnent le plateau sur l'embase selon des directions horizontales, cette liaison étant réalisée avec un Jeu suffisant pour permettre le déplacement vertical du plateau qui supporte la charge. Selen le mode de réalisation illustré aux figure 2, 3 et 6, le capteur 34 est encastré dans un longeron 37 de l'embase, à l'aide de boulons 38, sensiblement terticauxJet traversant une de ses portions d'extrémité Sur l'autre extrémité, libre, on prévoit des moyens (tels que des boulons 39) pouX la fixation rigide de la pièce de transmission et de liaison 33. Cette pièce est, par exemple, constituée par une pièce massive rigide, disposée avec deux de ses faces opposés verticales prEsen- tant, chacune, une encoche centrale 40 et des trous herizon- taux, transversaux, 41, pour le logement de broches 42 (Fig. 3, 4, 6). La figure 5 est une vue en élévation du capteur 34 constitué par un bloc parallélépipédique évidé sur lequel on distingue plusieurs zones - une zone avant 51; - une zone arrière encastrée 50 - deux zones minces horizontales 48 et 49, reliant les zo aes 51 et 50; les zones 48 et 49 sont symétriques l'une de l'autre par rapport à I'axe horizontal 47 du capteur; - une portion évidRe,constituée par deux trous horizontaux transversaux 46 qui séparent les quatre zones 48, 49, 50 et 51 en définissant, sur les zones horizontales, des parties plus minces 52, 53, 54, 55 symétriques, deux à deux, par rapport à l'axe horizontal 47 et à l'axe vertical 47ardu capteur. Des Jauges de contraintes 56 sont placées avec soin sur les parties amincies, l'amincissement étant augmenté par la réalisation d'encoches 57. Les différentes pièces de la balance sont assemblées de la façon illustrée aux figures 2 à 6. Le plateau 2 est on appui, par ses étriers 14 et ses contre-e.uteaux 13 et 19 sur les cadres 8 et 9, eux-mêmes en appui articulé en 16 et 21 sur embase 3, tandis qu'à l'autre extrémité centrale, les cadres portent les étriers 31 et 32 reliés par les axes ou bro cubes 42 et la pièce de transmission 33 à la zone avant 51 du capteur de forces 34. Le fonctionnement est le suivant lorsqu'une charge (non représentée) est posée sur le plateau 2 de la balance, elle applique une force verticale (F), orientée de haut en bas, et transmise aux couteaux d'extrémité 12 et 18 de chaque cadre. Suivant une technique bien connue, les couteaux peuvent pivoter dans les contre-couteaux de l'embase, du plateau et du dispositif central de transmission et de liaison à l'élément capteur. Les secondes articulations 15 et 20 de chaque cadre sont en appui sur des étriers fixes, solidaires de l'embase. Elles constituent donc les axes de pivotement des cadres 8 et 9 articulés. La force (F) est appliquée de bas en haut par les troisièmes couteaux centraux 27 et 28 sous les contre-couteaux des étriers 31 et 32 qui transmettent, dans un rapport déterminé notamment par les distances entre les première, seconde et troisième articulations de chaque cadre, un effort vertical, dirigé de bas en haut, (F1) à la pièce 33 et au capteur 34, placés au centre et sous le plateau. Cette forco(F1) (figure 4 tend à déformer le capteur 34, notamment au niveau des quatre parties minces 52, 53, 54; 55 où sont placées les Jauges de contrainte, d'un type quelconque connu. Ces Jauges 56 (fig. 5) permettent ainsi de détecter la valeur de la charge. Elles sont reliées à un dispositif de lecture et/ou d'enregistrement qui intègre les efforts transmis par les deux cadres articulés et donne la mesure exacte de la charge pesée (fig. 1). Lors de la réalisation de la balance, et notamment lors de de la mise en place des Jauges 56, les dispositifs habituels d'articulations sur couteaux d'une part, et l'orientation du capteur muni des Jauges d'autre part permettent d'obtenir une balance ou dispositif de pesage dont la construction rattrape automatiquement les défauts longitudinaux et est insensible aux défauts transversaux, ce qui autorise la pesée précise d'une charge excentrée à l'aide d'un seul capteur central. Bien entendu, on ne sortirait pas du cadre de l'invention en apportant des modifications de détail au mode do réalisation décrit et représenté sur les dessins On peut, par exemple modifier les cadres articulés, le rapport des distances entre les trois articulations de chaque cadre, la forme de l'évidement du capteur ou l'épaisseur des parois amincies. Un autre avantage de l'invention est la transmission sans organe mécanique de la pesée au système de lecture 6. La colonne 5 (fig. 1) est étroite et, de préférence, placée près d'un des sommets du plateau. On peut ainsi peser une charge de plus grande dimension ue le plateau, par exemple une barre métal- lique, celle-ci pouvant indiNéremment être placée longitudinalement ou transversalement sur le plateau. REYENDICATIONS le - Dispositif do pesage comprenant une embase constituant un cadre rigide, un plateau où sont déposées des charges à peser et un dispositif de détection et de mesure de forces, caractérisé en ce que deux cadres articules chacun sur trois lignes parallèles de piVotement équipera l'embase, les trois lignes d'un cadre étant symétriques des trois lignes de l'autre cadre par rapport à un axe horizontal du plateau, tandis que, dans la zone centrale du dispositif est prévu un élément sensible ou capteur de détection de la force appliquée sur les cadres qui la transmettent au capteur lequel est soumis à un effort vertical orienté de bas en haut 2. - Dispositif de pesage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est encastré, par une de ses ex trématés, sur l'embase, orienté parallèlement aux lignes d'art ticulations des cadres et à l'axe de symétrie du plateau, ce capteur étant enfin muni, à son extrémité libre positionnée près du centre du dispositif, d'une pièce de transmission et de liaison qui encaisse les forces transmises par les cadres articulés. 3. - Dispositif de pesage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes d'articulation des cadres articulés sont matérialisées par les arêtes de couteaux solidaires d'un cadre, chacun de ces cadres étant muni d'un bras de levier. 4. P Dispositif de pesage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'embase est un cadre tubulaire muni de traverses et de longeron, les couteaux de chaque cadre reposant sur ou supportant des contre-couteaux portés par des étriers, caractérisé en ce que les couteaux de la première articulation externe de chaque cadre portent des étriers solidaires du plateau, les couteaux des secondes arti culatiens intermédiaires sont en appui sur des étriers solidaires de l'embase, tandis que les couteaux des troisièmes articulations centrals agissent sur des étriers qui sont reliés à la pièce de transmission et au capteur en des points articulés symétriques par rapport à l'axe horizontal du captent. 5. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, par construction, le capteur est insensible aux forces transversales d'une charge excentrée sur le plateau, tandis que les dispositifs d'arti- culation sur couteaux rattrapent les défauts longitudinaux résiduels. 6. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'embase est portée par des pieds ou des appuis munis de moyens pour le réglage en niveau, les cadres articulés étant disposés entre le plateau, l'embase et le capteur central, de façon à obtenir un dispositif de pesage de hauteur réduite. 7. - Dispositif de pesage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le capteur central est constitué par un bloc sensiblement parallélépipédique, parallèle aux lignes d'articulation des cadres, évidé dans une portion centale pour définir deux zones horizontales centrales amincies qui relient une zone avant et une zone arrière massives, tandis que le dispositif de détection de force est constitué par des jauges de contrainte placées au niveau des zones amincies pour détecter avec une sensibilité maximale la force appliquée de bas en haut sur l'avant du capteur qui tend alors à se comporter comme un parallélogramme déformable. 8. - Dispositif de pesage suivant la revendication 7, carac térisé en ce que les zones horizontales amincies du capteur sont symétriques l'une de l'autre par rapport à l'axe horizontal dudit capteur, chacune d'elles comportant deux parties plus minces symétriques l'une de l'autre par rapport au plan axial vertical du capteur. 9. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que les jauges sont placées sur les quatre parties plus minces du capteur, parties obtenues, par exemple, par perçage de deux trous horizontaux cylindriques prévus symétriquement de part et d'autre de l'axe vertical pour former la portion évidée du capteur, tandis que des encoches peuvent être taillées dans les faces supérieure et inférieure dudit capteur pour accentuer les quatre amincissements répartis symétriquement par rapport aux axes du bloc capteur. 10. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les jauges de détection sont reliées,par un câblage ou analogue, de type électronique ou lectrique, à un système d'affichage et/ou d'enregistrement pla cé à distance du plateau de pesage sur lequel la charge peut eatre amenée et déposée par au moins trois des côtés dudit plateau, tandis que le dispositif ne comporte aucun système mécanique pour la transmission de la valeur de la charge on- tre les Jauges de détection et le système de lecture. Il. - Dispositif de pesage suivant l'une quelconque des revendications précédentes, constitué par une balance, une bascule, un pont, une trémie ou tout autre système connu de pesage ou de mesure do force, caractérisé en ce qu'il utilise un ensemble articulé et un capteur central portés par une embase rigide, l'ensemble articulé transmettant au captour un effort vertical orienté en sens inverse de la force verticale, ou poids de la charge, appliquée sur un plateau ou une plateforme de pesé, tandis qu'aucun organe mécanique n'intervient dans la transmission de la mesure au système d'affichage, lequel peut être déporté sur un côté du plateau pour permettre la mise en place aussi bien longitudinale que transversale d'une charge de plus grande dimension que le plateau, notamment d'une charge de grande longueurs