Brevet FR2473709A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne un dispositif capteur de force pour appareil de mesure notamment an instrument de pesage. On connait des instruments de pesage à plateaux comportant des bras formant un parallélogramme articulé. Ces instruments sont relativement complexes, coûteux et fragiles. On a donc réalisé des capteurs de fesse constitués par un bloc métallique présentant des ouvertures déterminant des zones de moindre rsi0-tance dont on mesure la déformation, au moyen par exemple, d'une jauge de contrainte, sous l'action de la masse å peser. Les capteurs de force du type précité présentent généralement une pluralité d'ouvertures cylindriques reliées entre elles par des fentes. Outre le fait que l'usinage de ces capteurs est délicat, l'indépendance de la mesure par rapport å la position de la charge sur la zone formant plateau, est très difficilement obtenue. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités. Elle vise un capteur de force constitué par un bloc métallique dont la réalisation est simple et peu coûteuse et permettant des mesures prises indépendantes de la position de la charge sur la zone du bloc formant plateau. La présente invention a pour objet un dispositif capteur de force pour appareil de mesure tel qu'un instrument de pesage, comprenant un bloc métallique parallélpipédique présentant une plage d'appui en porte à-faux située à une extrémité dudit bloc, sur sa face inférieure, et une plage de réception de la force à mesurer située sur sa face supérieure, au voisinage de l'autre extrémité, ledit bloc présentant au moins deux ouvertures transversales disposées l'une au-dessus de l'autre, chaque ouverture étant formée par deux canaux sensiblement cylindriques dont les axes sont parallbles auxdites faces supérieure et inférieure, lesdits se canaux d'une meme ouverture/recoupant suivant deux arêtes internes transversales, lesdites ouvertures formant des zones de moindre résistance déterminant dans ledit bloc, une structure déformable en parallélogramme, au moins un organe détecteur de déformation, étant disposé sur la paroi de l'une desdites ouvertures. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, les faces supérieure et inférieure du bloc comportent une rainure trans versale au regard de chaque canal. Ces rainures diminuent 1' épaisseur de matière entre les canaux et les faces supérieure et inférieure, facilitant ainsi la déformation en parallélogramme et améliorant la sensibilité du dispositif capteur de force. L'organe détecteur de déformation est de préférence constitué par une jauge de contrainte insérée de façon classique dans un pont de Wheatstone. La présente invention a également pour objet un appareil de mesure comportant un dispositif capteur de force du type précité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à 1' examen des dessins annexés qui reprdsen- tent, d titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente une vue de côté d'un dispositif capteur de force suivant l'invention. La figure 2 est une vue de dessus du dispositif suivant la fige 1. La figure 3 est une vue de c8té montrant la déformation du capteur sous l'action d'une force å mesurer. Le capteur de force représenté sur les figures est constitué par un bloc métallique t ayant la forme d'un parallélépipède rectangle. Le bloc 1 présente une plage d'appui 2 sur sa face inférieure 3 pour un montage en porte-à-faux sur un support (non représenté). La plage d'appui 2 est située au voisinage d'une extrmité 4 du bloc 1. Sur sa face supérieure 5, le bloc 1 présente une plage de réception de la force à mesurer 6. La plage 6 est située au voisinage d'une extremitd 7 du bloc 1 opposée à l'extrêmité 4 présentant la plage d'appui 2. La plage 6 et la plage 2 peuvent etre équipées de tous moyens appropriés (non représentés) respectivement pour recevoir la charge à mesurer et pour fixer le bloc sur un support. Le bloc 1 comporte deux ouvertures transversales 8 et 9 disposées l'une au-dessus de l'autre. Chaque ouverture 8 et 9 est formée par deux canaux 10,11 et 12,13 respectivement, sensiblement cylindriques et ayant tous le même diamètre. Par ouvertures transversales, on entend ici que les axes des canaux, matérialisés par les. points IO',11',12',13' sont parallèles aux faces supérieure 5 et inférieure 3 ainsi qu'aux faces latérales d'extremité 4' et 7'. Les deux canaux 10 et il de l'ouverture 8 se recoupent suivant deux azotes interne transversales 14 et 15 et de même les canaux 12 et 13 dB recoupent suivant deux azotes internes transversales 16 et 17.La face supérieure5 présente deux rainures transversales semi-cylindriques 18 et 19 respectivement en regard des canaux 10 et 11, tandis que la face inférieure 3 comporte deux rainures analogues 20 et 21 respectivement en regard des canaux 12 et 13. Le dispositif capteur de force 1, comporte deux organes détecteurs constitués par des jauges de contrainte 22 et 23, qui sont disposées respectivement sur les parois en regard 22' et 23' des canaux 11 et 13 disposés l'un au-dessus de l'autre. Sur la figure 3, on a représenté le capteur 1 déformé sous l'action d'une force F appliquée sur la plage 6, les zones de moindre résistance 24,25, 26 et 27 se comportent comme des articulations et permettent une déformation en parallélogramme de la partie correspondante du bloc 1 tandis que les parties de la face supérieure AB et CD respectivement, sont décalées verticalement tout en restant parallèles l'une à l'autre. La partie 28 du bloc 1 comprise entre les ouvertures 8 et 9 est déformée en S en raison de la symétrie des ouvertures 8 et 9. Les canaux 10 et 13 sont comprimés dans la zone des rayons R10 et R13 respectivement, tandis que les canaux Il et 12 sont en extension dans la zone des rayons R11 et R12 respectivement.Les jauges 22 et 23 donnent par conséquent un signal négatif et un signal positif respectivement. Bien entendu, les canaux 10 et 12 pourraient également outre équipés de jauges de contrainte. Les arêtes 15 et 16 restent alignées dans l'axe de la structure définissant ainsi la zone d'application de l'effort ce qui permet d'avoir un moment constant, donc peu sensible au déplacement de lalbroe F sur la plage 6. Les études expérimentales montrent que les meilleurs résultats sont obtenue lorsque le rapport R oW R est le rayon des canaux cylindriques et h h la distance entre deux canaux l'un au-dessus de l'autre, par exemple entre les canaux Il et 13 (figure 1), est voisin de 12. Pour obtenir l'indépendance de la mesure par rapport à la position de la charge à mesurer, il est nécessaire que les zones formant articulation, soient rigoureusement égales en forme et en épaisseur, ce qui ne peut être génXralement obtenu que par une retouche mécanique, telle qu'un grattage ou un limage, après l'usinage proprement dit. Cette retouche permet également de reprendre toute torsion que le bloc aurait subie. Bien entendu, l'invention n'est nullement imitée à L'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.Dispositif capteur de force pour appareil de mesure, tel qu'un instrument de pesage, comprenant un bloc métallique parallélépipé dique présentant une plage d'appui en porte-h-faux située X une extr6- mité dudit bloc, sur sa face inférieure, et une plage de réception de la force à mesurer située sur sa face supérieure, au voisinage de l'autre extrémité, caractérisé en ce que ledit bloc présente au moins deux ouvertures transversales disposées l'une au-dessus de l'autre, chaque ouverture étant formée par deux canaux sensiblement cylindriques dont les axes sont parallèles auxdites faces supérieure et inférieure, lesdits canaux d'une même ouverture se recoupant suivant deux arêtes internes transversales, lesdites ouvertures formant des zones de moindre résistance déterminant dans ledit bloc, une structure déformable en parallélogramme, au moins un organe détecteur de déformation étant disposé sur la paroi de l'une desdites ouvertures. 2.Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les faces supérieure et inférieure du bloc comportent une rainure transversale en regard de chaque canal. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qutil comporte deux organes détecteurs de déformations, lesdits organes étant disposés respectivement sur les parois en regard de deux canaux disposés l'un au-dessus de l'autre. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chaque organe ddtecteur est une jauge de contrainte. 5.Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les rayons R de tous les canaux sont égaux et en ce que la hauteur h entre deux canaux disposés l'un au-dessus de l'autre est telle que R est de l'ordre de 12 6.Appareil de mesure caractérisé en ce qutil comporte un dispositif capteur de force suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5.