Brevet FR2488989A1 — publié le 19820226

La présente invention concerne une balance à compensation électromagnétique de force, comportant une partie de charge possédant une bobine de charge, une par- tie de référence comportant une bobine de référence, un système d'aimants permanents, dans l'entrefer duquel la bobine de charge et la bobine de référence sont disposées côte à côte, de manière à être mobiles indépendamment l'une de l'autre, un circuit transmetteur de position et un circuit de régulation respectifs pour la partie de charge et pour la partie de référence, ainsi que des cir- cuits d'exploitation et d'affichage pour le poids de la substance à peser agissant sur la partie de charge. Une telle balance est connue par exemple d'après le brevet déposé aux Etats-Unis d'Amérique sous le numéro 3 322 222. Comme cela est connu, les balances à compensa- tion électromagnétique de force possèdent le mode de tra- vail suivant: au plateau de la balance ou au dispositif de réception de la charge se trouve reliée (directement ou indirectement) une bobine qui pénètre, avec possibilité de déplacement, dans le champ magnétique d'un système d'aimants permanents. En fonction de lois connues, le cou- rant circulant dans la bobine produit une force perpendi- culaire au champ magnétique dans l'entrefer. Un circuit de régulation détermine l'intensité du courant circulant dans la bobine de telle manière que la force électromagné- tique résultante, agissant sur le dispositif de réception de la charge, possède une valeur égale et opposée à la charge totale (substance à peser plus poids mort éventuel du dispositif de réception de la charge) (état d'équili- bre). Dans cet état, le courant de la bobine est en bonne approximation proportionnel à la charge et peut être ex- ploité pour l'affichage du poids. Cependant, comme cela a été mentionné, la dé- pendance du courant vis-à-vis de la charge est seulement approchée. Elle est soumise à des influences parasites qui peuvent se manifester d'une manière désagréable notamment sous la forme de non-linéarités et de variations de la sensibilité, dans le cas d'exigences assez élevées con- cernant la précision de la pesée. Une source importante de telles influences parasites est basée sur le phénomène suivant: le courant de compensation, qui circule dans la bobine, crée un champ magnétique propre proportionnel au courant et qui est superposé au champ des aimants permanents. Dans des con- ditions idéales, en particulier du point de vue de la position de la bobine dans l'entrefer, les composantes de force du champ magnétique superposé peuvent s'annuler réciproquement. De telles conditions idéales n'existent pas la plupart du temps. Des décalages volontaires et in- volontaires, même déjà de faible amplitude, de la bobine conduisent à ce que des composantes de force, émanant du champ magnétique propre à la bobine, subsistent. Ces com- posantes de force provoquent, selon leur sens, un accrois- sement ou une réduction du courant de la bobine et donc, en fin de compte, une erreur dans l'affichage du poids. Les influences parasites décrites agissent d'une façon particulièrement désagréable dans des balances du type décrit plus haut, dans lesquelles deux bobines sont disposées dans un entrefer commun, c'est à dire en étant à proximité immédiate l'une de l'autre. Dans ce cas, les effets décrits ne résultent pas seulement du courant propre d'une bobine, mais sont également influencés par l'intensité du courant traversant l'autre bobine. A cela s'ajoute le fait que le champ de fuite augmente avec la largeur de l'entrefer et que par conséquent l'homogénéité du champ magnétique permanent diminue, ce qui influe éga- lement sur les effets parasites. La présente invention a pour but de réduire les effets parasites indiqués dans une balance du type mentionné plus haut, et par conséquent d'améliorer notam- ment la linéarité et de mieux maintenir constante la sen- sibilité, tout en cherchant à obtenir simultanément une configuration du système d'aimants permanents particuliè- rement peu encombrante et rationnelle à fabriquer. Pour résoudre ce problème conformément à l'invention, le sys- tème d'aimants permanents possède la forme d'une boîte partiellement fermée, constituée par la réunion de deux pièces essentiellement identiques, et il est prévu un organe intercalaire subdivisant la boîte avec formation de deux entrefers partiels et sur lequel un aimant perma- nent plat est fixé de manière que les deux bobines de compensation, réalisées sous la forme de bobines plates, soient disposées des deux côtés de l'aimant permanent (ou des aimants permanents), le flux magnétique traversant les parties inférieures des bobines étant opposé au flux magnétique traversant les parties supérieures des bobines. De ce fait, on obtient un découplage des deux bobines, qui provoque une réduction importante des influences para- sites réciproques décrites plus haut. En outre, on obtient un système d'aimants permanents très compact et pouvant être fabriqué de façon économique. L'organe intercalaire est avantageusement en un matériau amagnétique. Ceci permet d'éviter dans une large mesure des shunts magnétiques indésirables. De préférence, il est prévu au moins deux ai- mants permanents de même forme, disposés l'un au dessous de l'autre. En conséquence, par rapport au même entrefer partiel, un aimant permanent associé aux parties supé- rieures des bobines et un aimant permanent associé aux parties inférieures des bobines possèdent des polarités opposées. Cette forme de réalisation présente l'avantage d'une fabrication simple en ce qui concerne l'aimantation des aimants permanents. Une forme de réalisation avantageuse, particu- lièrement commode du point de vue du montage, est caracté- risée par le fait qu'il est prévu deux couples d'aimants permanents qui sont disposés de façon autoportante dans des évidements de l'organe intercalaire. Selon une autre forme de réalisation de l'in- vention, la boîte peut être formée par deux culasses en forme de U ou, à titre de variante, par deux culasses en forme de L. Ces deux variantes se caractérisent par une fabrication rationnelle des composants ainsi qu'un mon- tage simple. Afin d'obtenir une amplification du champ ma- gnétique, on peut disposer en supplément d'autres aimants permanents sur les parois de la boîte. A titre d'exemples,on a décrit ci-dessous et illustré aux dessins annexés, par des schémas non repré- sentés à l'échelle, plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est un schéma d'ensemble de la balance avec une coupe du système d'aimants permanents, à échelle agrandie et suivant la ligne 1-1 des figures 2 et 3; les figures 2 et 3 montrent des détails du dispositif de la figure 1; et la figure 4 est une coupe d'un second exemple de réalisation du système d'aimants permanents. Exemple 1 (figures 1 à 3) Dans le bâti 10 de la balance, un dispositif 16 de réception de charge comportant un plateau de ba- lance 18 est guidé parallèlement au moyen de deux bras articulés 12 (avec des paliers de flexion 14). Un levier de transmission 22 à deux bras, qui repose sur un palier oscillant 24 situé dans le bâti 10 de la balance, est articulé par l'intermédiaire d'un accouplement à flexion 20. Une bobine de compensation 28, à savoir la bobine de charge, est montée sur l'extrémité libre du levier 22. Un second levier 23, monté sur un palier oscil- lant 25 situé dans le bâti 10 de la balance, est relié par l'une de ses extrémités à une seconde bobine de com- pensation 29, à savoir la bobine de référence. L'autre extrémité porte un contrepoids 26. Le système 27 d'aimants permanents comporte deux culasses en fer doux 30 identiques et en forme de U, qui forment ensemble une boîte ouverte latéralement. Cette boîte comporte, en tant qu'organe intercalaire, une paroi de séparation 32 en aluminium (ou en laiton) et qui est maintenue dans une position correcte par la coopération d'appendices saillants 34 (sur les culasses 50) et d'évi- dements 36 (dans la paroi de séparation 52). La paroi de séparation 32 possède deux ouvertures 38 comportant des languettes latérales qui possèdent, des deux côtés, un épaulement 40. Quatre aimants permanents plats 42 en forme de parallélépipèdes sont montées dans les évidements 38, o ils sont fixés latéralement par les épaulements 40. Par ailleurs, chaque couple d'aimants est maintenu dans sa position par la force opposée d'attraction des aimants permanents 42. Le couple d'aimants supérieur est monté en sens opposé par rapport au couple d'aimants inférieur, en ce qui concerne le champ magnétique. Quatre trous 44 permettent le vissage des culasses 30 avec la paroi de séparation 32 pour achever le montage du système 27 d'ai- mants permanents, et deux trous respectifs 46 permettent une fixation sur le bâti de la balance (non représenté). Des deux côtés des aimants permanents 42, il existe des entrefers partiels 48, 49 dans lesquels sont disposées les bobines de compensation 28, 29, réalisées sous la forme de bobines ovales plates, pour la partie de charge et la partie de référence. Des ouvertures 50 permettent le passage des organes de liaison entre les bobines et le levier de charge ou le levier de référence. Un transmetteur de position seulement indiqué sur la figure et désigné par la référence 52 explore la position du dispositif 16 de réception de charge (par exemple par action photoélectrique) et envoie un signal de position à un circuit de commande électrique 60. Un autre transmetteur de position 54 assume la même fonction en ce qui concerne la partie de référence. La partie élec- trique de la balance, seulement représentée schématique- ment sous la forme d'un circuit de commande 60, alimente les deux bobines avec les courants nécessaires (conduc- teurs 64 et 66) et détermine le poids (affichage 68). La forme de réalisation et le mode de travail de la partie électrique sont classiques et ne sont pas importants pour la présente invention; c'est pourquoi on n'en donne pas une représentation détaillée. Exemple II (figure 4) Ici, la boîte du système d'aimants permanents 271 est constituée par deux culasses en fer doux 30' iden- tiques et en forme de B. qui sont mises en concordance, comme dans le cas de l'exemple I, au moyen d'appendices saillants 70 et d'évidements 72. Au centre se trouve une paroi de séparation 32' en un matériau amagnétique (ajus- tement 74) et dans des fenêtres de laquelle sont fixés par collage des couples d'aimants permanents 42, les ai- mants de chaque couple étant en contact dans ce cas. Deux autres aimants permanents 42 sont collés respectivement sur les parois des culasses, respectivement en vis-à-vis des couples d'aimants centraux. Les flèches indiquent le trajet du champ magnétique dans la partie supérieure et dans la partie inférieure. Des trous 44' servent à fixer le système 27' d'aimants permanents sur le châssis de la balance et/ou servent au vissage supplémentaire du système même d'aimants permanents. Tout comme les évidements 50 -- dans le cas de l'exemple I, il est également prévu ici des évidements dans lesquels passent les supports des bobines 28, 29 (non représentés ici). Dans certains cas, la paroi de séparation 52 pourrait être également en fer, mais elle devrait être isolée magnétiquement à sa partie supérieure et à sa par- tie inférieure (au niveau des points de liaison avec les culasses) ainsi qu'au centre (entre les deux couples d'ai- mants permanents). Cette variante légèrement plus onéreuse présenterait l'avantage que l'entrefer (38, exemple I) à l'intérieur d'un couple d'aimants pourrait être remplacé par le fer nettement plus perméable du point de vue magné- tique. Des avantages importants du dispositif conforme à l'invention résident dans la possibilité d'utiliser des culasses possédant des formes identiques et pouvant être fabriquées de façon simple pour la réalisation du système d'aimants permanents. En outre, on peut utiliser des ai- mants permanents de même taille pour des types différents de balances et l'onpeut obtenir l'intensité respective- ment désirée de la force magnétique grâce au choix du nombre d'aimants permanents utilisés. REVENDICATIONS 1. Balance à compensation électrique de force, comportant - une partie de charge munie d'une bobine de charge, - une partie de référence munie d'une bobine de référence, -un système d'aimants permanents dans l'entre- fer duquel la bobine de charge et la bobine de référence sont disposées côte à côte et en étant mobiles indépen- damment l'une de l'autre, - un circuit transmetteur de position et un circuit de régulation respectivement pour la partie de charge et pour la partie de référence, - ainsi qu'un circuit d'exploitation et d'affi- chage pour le poids de la substance à peser agissant sur la partie de charge, caractérisée en ce que le système d'aimants permanents (27,.27') possède la forme d'une boîte partiellement fermée qui est constituée par la ré- union de deux parties (30, 30') essentiellement identiques, et qu'il est prévu un organe intercalaire (32, 32') subdi- visant la boîte avec formation de deux entrefers partiels (48, 49) et sur lequel au moins un aimant permanent plat (42) est fixé de telle manière que les deux bobines de compensation (28,29), réalisées sous la forme de bobines plates soient disposées des deux côtés de l'aimant perma- nent (ou des aimants permanents), le flux magnétique tra- versant les parties inférieures des bobines étant opposé au flux magnétique traversant les parties supérieures des bobines. 2. Balance selon la revendication 1, caracté- risée en ce que l'organe intercalaire (32, 32') est en un matériau amagnétique. D. Balance suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins deux aimants permanents (42) de même forme et disposés l'un au-dessous de l'autre. 4. Balance suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu deux couples d'aimants permanents (42) qui sont disposés de façon autoportante dans des évidements de l'organe inter- calaire (32). 5. Balance suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que la boite est cons- tituée par deux culasses (30) en forme de U. 6. Balance suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisée en ce que la boite est cons- tituée par deux culasses (50') en forme de L. 7. Balance suivant l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisée en ce que d'autres aimants permanents (42) sont disposés en supplément sur les parois (30') de la boite.