Brevet FR2461243A1 — publié le 19810130

L'invention se rapporte à une balance électrique comprenant un système à aimant permanent et une bobine de compensation de la charge dans laquelle circule un courant et qui estdisposéedans le champ. magnétique de ce système, un fléau étant monté dans le bottier de la balance et la bobine étant fixée sur le fléau, un capteur de position étant relié à ce fléau. La demande de brevet DT-OS n0 19 64 307 décrit une balance de ce type. La bobine de cette balance connue est enroulée en forme de rectangle et montée à l'extrémité du fléau. Elle est disposée de manière que son plan soit vertical et ainsi parallèle à l'axe de symétrie longitudi- nal du fléau. La bobine plonge dans un entrefer compris entre les paires de pôles de deux aimants en fer à cheval dont les lignes de champ sont pratiquement perpendiculai- res à l'axe de symétrie longitudinal du fléau. La disposition connue a un encombrement relative- ment grand et,par ailleurs1l'enroulement de la bobine (en carré) n'est pas satisfaisant. De plus, les aimants en fer à cheval sont relativement coûteux. Mais surtout la constance de la balance connue en fonction des effets thermiques n'est pas bonne: le réchauffage de la bobine sous l'effet de la charge en provoque la dilatation essen- tiellement dans la direction de l'axe longitudinal de la balance et donc provoque un décalage du centre du point d'attaque de laforce électromagnétique de compensation, donc introduitune erreur dans l'effet de levier du fléau. L'invention a pour objet une balance du type tel que spécifié, mais perfectionnée de manière à éliminer l'erreur mentionnée, introduite dans l'effet de levier du fléau, par suite de l'échauffement de la bobine et, par ailleurs,de manière à diminuer son encombrement et à ren- tabiliser sa fabrication. Selon une particularité essentielle de l'invention, le plan de la bobine est perpendiculaire à l'axe-de symé- trie longitudinal du fléau et les lignes de champ du sys- tème à aimant permanent utilisées pour produire la force sont parallèles à l'axe de symétrie longitudinal du fléau. La disposition de la bobine transversalement signifie que sa dilation thermique ne se produit aussi essentiellement que transversalement et donc demeure sans effet sur la distance au centre de rotation du fléau. Ce concept de base permet divers détails de réalisation particulière- ment avantageux. Ainsi, la bobine est avantageusement de type toroldal et enroulée à peu près concentriquement à l'axe de symétrie longitudinal du fléau sur un support monté lO sur ce dernier, à proximité d'une extrémité, la conforma- tion de la bobine en tore permettant une fabrication par- ticulièrement rationnelle et autorisant son utilisation de manière très uniforme. Le système à aimant permanent comprend avantageu- sement un noyau discorde en deux éléments dont l'un est aimanté en sens inverse de celui de l'autre. Les aimants discordes sont notablement meilleur marché que les aimants en fer à cheval etde plus, ils prennent considérablement moins de place. Le système à aimant permanent peut com- prendre une tôle en C dans laquelle le noyau est collé, ainsi qu'une tôle qui ferme le système à aimant permanent et dont la distance à la tôle en C est réglable pour per- mettre l'ajustement du champ magnétique. La possibilité d'ajustement de la tôle formant l'élément de fermeture permet par exemple un réglage préliminaire de la sensibi- lité de la balance qui peut être effectué par exemple lors du montage en atelier. Le réglage de précision peut ensui- te être effectué de manière connue à l'aide d'un potentio- mètre rotatif lors de la mise en service de la balance. Suivant un mode de réalisation dont l'encombrement est particulièrement faible, le capteur de position com- prend une palette fixée au fléau et pénétrant dans le sys- tème à aimant permanent par une cavité centrale en étant insérée derrière ce système dans un détecteur de position pouvant fonctionner-par capacité, induction ou par voie photoélectrique. D'autres dispositions encore sont possibles pour permettre une utilisation optimale de l'espace disponible et rationaliser le montage; ainsi, par exemple, le sys- tème à aimant permanent peut être fixé sur le panneau arrière du boîtier de la balance et/ou le centre d'oscil- lation du fléau peut être fixé sur une nervure de ce bol- tier au moyen d'au moins un support fléchissant. L'invention va être décrite plus en détail en re- gard des desssins annexés à titre d'exemple nullement li- mitatif et sur lesquels: - la figure l est une coupe longitudinale de la balance selon la ligne 1-1 de la figure 2 - la figure 2 est une vue en plan de la balance (le couvercle étant enlevé); - les figures 3a et 3b sont une élévation schéma- tique et une vue de face de l'aimant permanent; et - la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne 4-4 de la figure 1. L'exemple adopté de balance est du type à plateau en tête et à support de charge monté sur parallélograme articulé. Le circuit électrique (alimentation en courant, régulation, dépouillement, etc., y compris l'affichage numérique) n'est pas représenté,car ses composants sont classiques et sont inutiles pour la compréhension de l'in- vention. La balance est par ailleurs représentée sans cou- vercle ni plateau. Un boîtier 10 en fonte moulée sous pression com- prend de manière classique un fond 12, des panneaux laté- raux 14 et un panneau arrière 16. Par ailleurs, une nervu- re 18 ayant un profil sensiblement en étrier, vu de haut, estvenue de moulage avec le fond 12; le panneau arrière 16 comprend par ailleurs deux supports 20 disposés symé- triquement par rapport à la ligne de symétrie longitudi- nale du boîtier et comprenant chacun une surface supérieu- re et une surface inférieure d'appui 22. Des supports fléchissants 24 fixés (par des vis 26) sur les surfaces d'appui 22 sont par ailleurs vissés chacun sur l'extrémité côté boîtier d'un bras oscillant inférieur et d'un bras oscillant supérieur 28 en T de métal léger. Les deux bras oscillants 28 forment un parallélogramme articulé de guidage du support de la charge. Celui-ci se compose d'un organe de liaison 30 et d'un plateau (non représenté) se montant centralement sur un goujon conique 32 fixé sur l'organe de liaison 30. Les bras oscillants 28 en T sont fixés par leur âme au moyen d'un autre support -é nsa: 94 (par des vis 26) sur la branche supé- rieure (33) et sur la branche inférieure (34) de l'organe de liaison 30 conformé en cadre. La charge est transmise de l'organe de liaison 30 à un levier double 36. Deux chaises de palier 38 relient ce levier à la nervure 18 du fond du boîtier (par des vis 40) et déterminent ainsi son axe d'oscillation. Un support fléchissant 46 établit la liaison (au moyen de vis 48) entre un bras 42 du levier 36 et une branche transver- sale 44 de l'organe de liaison 30. Le levier 36 comprend un cadre rigidifié par une nervure 50 et dont l'extrémité libre est prolongée par une tige 52. Une bobine ronde 54 est montée en position fixe approximativement au milieu entre l'extrémité de la tige 52 et le cadre: elle com- prenden plus d'un moyeu 561deux joues de métal léger entre lesquelles le fil est enroulé. La tige 52 pénètre avec jeu dans une ouverture centrale 58 du système à aimant permanent et aboutit à l'extrémité en une palette 60 formant un détecteur de po- sition avec un capteur photoélectrique fixe (émetteur 62, récepteur 64), les signaux de ce détecteur commandant de manière connue l'intensité du courant circulant dans la bobine 54 de compensation. Le système à aimant permanent fixé par l'intermé- diaire de viroles 66 (au moyen de vis 68) directement sur le Danneau arrière 16 du boîtier comprend une tôle 70 conformée en boite rectangulaire ouverte dont les quatre coins sont découpés de manière à former des trous de ven- tilation 72. Un aimant permanent 74 sur la surface libre duquel sont collées des tôles supérieure et inférieure 76 est collé lui-même centralemcnt par rapport à l'ouver- ture 58. L'élément de fermeture du système à aimant permanent est formé d'une tôle 78 constituant une culasse et comportant une fente 80 ouverte vers le bas et partant d'un point proche du centre. L'espace compris entre la culasse 78 et l'aimant permanent 74, 76 constitue l'entre- fer dans lequel est logée la bobine de compensation 54. Les figures 3a et 3b représentent à échelle légère- ment agrandie l'aimant permanent 74, les flèches de la fi- gure 3a indiquant la direction suivie par les lignes de champ magnétiques: l'aimant 74 est aimanté de manière que les lignes de champ soient orientées à la moitié supérieu- re dans le sens inverse à celui des lignes de la moitié inférieure. Cette différence d'orientation a pour effet, avec l'orientation de l'enroulement du fil de la bobine de compensation 54,que le courant circulant dans la bobine produit dans la totalité de l'entrefer une force orientée toujours vers le bas. Les tôles 76 en demi-lune constitu- ant des pièces polaires provoquent une certaine uniformi- sation de l'orientation des lignes magnétiques du champ dans l'entrefer. La figure 4 représente un autre détail. Un feuil- lard 81 retenu par une vis 82 est disposé sur le bord su- périeur de la tôle 70, du côté intérieur. Une vis 84 est montée dans un trou taraudé du couvercle 78 au niveau du côté étroit du feuillard 81. Une rotation de la vis 84 provoquant sa pénétration fait tourner le feuillard 81 autour de l'axe de la vis de retenue 82 /et donc la partie supérieure du couvercle 78 est écartée parallèlement du profilé de tôle 70.; il en résulte un interstice 8E qui se rétrécit des deux côtés en cône de haut en bas. La vis 84 peut être arrêtée à chaque position au moyen d'un contre-écrou 88; il est possible ainsi, par exemple lors du montage de la balance, de régler la sensibilité (au moins approximativement). La balance décrite convient en particulier à des résolutions moyennes du résultat de la mesure (par exemple pour un affichage de 2 kg avec une précision de 0,1 g). R E V E N D I C A T I O N S 1. Balance électrique comprenant - un système à aimant permanent et une bobine de compensation de la charge dans laquelle circule un cou- rant et qui estdisposée dans le champ de ce système à ai- mant permanent; - un fléau monté dans le boîtier, la bobine étant fixée sur ce fléau; et un capteur de position relié au fléau, balance caractérisée en ce que - le plan de la bobine (54) est perpendiculaire à l'axe de symétrie longitudinal du fléau (36); et - les lignes de champ du système à aimant perma- nent (74) qui sont utilisées pour produire la force sont parallèles à l'axe de symétrie longitudinal de ce fléau. 2. Balance électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bobine (54) est de type toroldal, elle est montée à proximité d'une extrémité du fléau (36) sur un support (56) placé sur ce dernier, cette bobine étant enroulée à peu près concentriquement à l'axe de sy- métrie longitudinal du fléau. 3. Balance électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système à aimant permanent com- prend un noyau discorde à deux éléments (76) dont l'un est aimanté en sens inverse de l'autre. 4. Balance électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que le système à aimant permanent com- prend une tôle en forme de C (78) dans laquelle le noyau (76) est collé et une tôle de couverture (80) qui ferme le système à aimant permanent estmontée de manière que sa dis- tance à l'élément en C soit réglable afin de permettre l'ajustement du champ magnétique. 5. Balance électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur-de position comprend une palette (60) fixée au fléau (36), pénétrant dans une ou- verture centrale (58) du système à aimant permanent et s'insérant derrière ce dernier dans un détecteur de posi- tion (62, 64). 6. Balance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le système à aimant permanent est fixé sur le panneau arrière (16) du boîtier. 7. Balance électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le fléau est monté au moyen d'au moins un support fléchissant sur une nervure (18) du boitier de manière à pouvoir osciller.