Brevet FR2492975A1 — publié le 19820430

L'invention concerne un procédé et un dispositif de pesage remarquablement bien adaptés au conditionnement, automatique en série industrielle, de produits susceptibles d'être manutentionnés sous la forme d'un courant. On sait déjà conditionner automatiquement "en chaîne", à l'aide de dispositifs de pesage, des produits manutentionnés sous la forme d'un courant (grains, poudres, ...) lorsque leur nature s'accommode difficilement de mesures volumétriques pour assurer une précision acceptable au conditionnement de quantités en poids prédéterminés de ces produits. Test, par exemple, le cas du ciment livré à l'état de poudre. Les dispositifs de pesage qui sont actuellement les mieux adaptés à l'automatisme de tels processus de conditionnement comportent généralement un moyen, tel qu'une jauge de contrainte, soumise à la charge du produit en cours de conditionnement et capable de fournir une impulsion pour commander le débit du courant de ce produit ; cette jauge étant asservie à un plateau de pesage qui est disposée en porte-à-faux pour supporter un emballage (par exemple un sac) formant un moyen de réception du produit. Cette disposition en porte-à-faux est pratiquement imposée par l'adjonction de moyens encombrants mais nécessaires à l'automatisme de ces processus et elle implique l'utilisation de classiques tringleries de bascule à fléaux et contre aaux qui, en raison de leur tendance naturelle aux oscillations, d'une part, et de la sensibilité à l'usure et à l'encrassement de leurs articulatiot-^s à couteaux et coussinets, d'autre part, cppoent une limite aux cadences de conditionnement que ces dispositifs de pesage peuJ'nt assurer tut en rspectant des tolerances de mesure imposées. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet essentiel un procédé de pesage d'une charge - de produits susceptibles d'être manutentionnés sous la forme d'un courant - à l'aide d'un dispositif résultant principalement d'un agen cement convenable de . un bâti, . un plateau de pesage en porte-à-faux imposant à la charge une position prédéterminée, . une jauge de contrainte, . de moyens d'asservissement de cette jauge audit pla teau Un tel procédé consiste, de façon connue en elle-même - à charger le plateau de pesage par une quantité du produit, - à contrebalancer, par réaction à partir du châssis, L'effet du porte-à-faux de la charge pour maintenir dans une direction prédéterminée l'effort que cette charge applique à la jauge, - à exploiter les indications fournies par la jauge pour mesurer le poids de ladite quantité de produit. Selon Itinvention, le procédé consiste à appliquer de façon élastique la réaction de contrebalancement de l'effet de porte-à-faux de la charge ; un tel mode de contrebalancement pouvant assurer l'amor- tissement d'oscillations éventuelles du plateau de pesage. Une telle opération peut être assurée par une déformation élastique d'éléments variés et de la sorte, les sujétions dues aux classiques tringleries de bascule et à leurs articulations se trouvent évitées et ce procédé de pesage peut être appliqué aux processus de conditionnement de produits manutentionnés sous forme de courant ; les cadences de conditionnement pouvant être accrues tout en respectant les tolérances de mesure de poids imposées. Selon une caractéristique avantas3euse de l'invention, on applique par flexion, à partir du châssis, la réaction de contrebalancement de l'effet de porte-à-faux de la charge du produit. Une opération de cette nature peut être aisément mise en oeuvre et procure une excellente régularité de résultats de pesage de quantités, égales entre elles, d'un produit conditionné en série industrielle. L'invention concerne également un dispositif de pesage bien adapté à l'application d'un procédé tel que le procédé décrit plus haut. Un tel dispositif comporte principalement des moyens analogues à ceux qui constituent les dispositifs de pesage mentionnés plus haut - un bâti muni - d'une jauge de contrainte, - un plateau de pesage imposant à une charge une position prédéterminée en porte-à-faux, - des moyens d'asservissement de la jauge au plateau de pesage. Ce dispositif est remarquable en ce que le plateau est associé au bâti par des moyens susceptibles de déformations élastiques sous l'effet d'une charge appliquée sur ie plateau, . assurant une direction prédéterminée, par exemple verticale, à l'effort que ladite charge applique à la jauge. Dans un mode de réalisation préféré d'un tel dispositif de pesage, les moyens qui associent le plateau au bâti comportent essentiellement, au moins une barre de flexion. Un agencement judicieux de telles barres de flexion permet de disposer, très facilement, le plateau en porte-à-faux par rapport au bâti ; cette disposition se révélant commode dans l'application de processus de conditionnement par pesage de produits pulvérulants ou similaires. Outre la bonne régularité des résultats précités de pesage et d'accroissement des cadences de conditionnement, la demanderesse a constaté qu'un tel mode de réalisation est moins onéreux à la fabrication et à l'entretien que ceux munis de tringleries à fléaux et couteaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, lesquels description et dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple. Sur ces dessins - la figure 1 représente de façon schématique, en élévation latérale, un dispositif de pesage conforme à l'invention, - la figure 2 représente, de même en plan, le dispositif de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des schémas permettant d'expliquer comment on utilise le dispositif de la figure 1, - la figure 5 représente, en élévation latérale avec arrache ments partiels, un appareil de conditionnement de produits pulvérulents, équipé d'un dispositif de pesage conforme à l'invention, - la figure 6 représente, en élévation frontale, un élément equipant l'appareil de la figure 5, - la figure 7 représente, en coupe médiane et verticale, un dispositif de manutention pneumatique de produits pulvé rulents ; ce dispositif équipant l'appareil de la figure 5. - la figure 8 représente, en perspective, une barre de flexion équipant le dispositif de pesage de la figure 5. Sur les figures 1 et 2, on peut voir un bâti rigide 1, présentant une bonne stabilité et comportant principalement un montant en forme de fût prismatique 2. Quatre barres 3a à 3d, identiques entre elles et disposées horizontalement suivant les arêtes d'un parailblépipede rectangle, sont fermement fixées, par l'une de leurs extrémités, à la face verticale et frontale du montant 2 (la barre 3d étant cachée par la barre 3c sur la figure 1 et par la barre 3b sur la figure 2). Une plaque 4 en forme de rectangle est fixée, également de façon ferme, sur les autres extrémités de ces quatre barres 3a à 3d et se trouve ainsi disposée verticalement et parallèlement à la face frontale du montant 2. Enfin, un plateau 5 est fixé perpendiculairement par l'un de ces bords, à cette plaque 4 de sorte que ce plateau se trouve situé horizontalement en porte-à-faux par rapport à cette plaque 4 et au montant 2 et, de façon connue en elle-même, une "jauge de contrainte" 6 est fixee à la partie supérieure du bâti 1 et est assujettie à la partie supérieure de la plaque 4. On reviendra plus ioin sur les barres 3a à 3d mais on precisera dès maintenant que leurs forme, dimensions (longueur, section) et nature sont adaptées à une flexion sensible de ces barres lorsqu'une charge "P" est appliquée sur le plateau 5 ; l'on conçoit alors que le dispositif décrit ci-dessus, constitue un dispositif de pesage qui peut être utilisé comme suit Une charge de poids "P" est posée sur le plateau 5. Sous l'effet de cette charge "P", en raison de son porte-à-faux, les barres 3a à 3d fléchissent, par déformation élastique (flèche f1), pour prendre la position représentée en traits pointillés à la figure 1. Cette déformation élastique des barres engendre des efforts de réaction Rî R2 respectivement appliqués au montant 2 et à la plaque 4 qui contrebalancent l'effet du porte-à-faux de la charge llpll (flèche f9, figure 3) en permettant à l'ensemble plaque 4-plateau 5 un petit déplacement "e" vers le bas (flèche f1). Ce déplacement "e" qui ne peut être que parallèle à la face frontale du -montant 2 a pour effet d'appliquer à la jauge 6 un effort de contrainte "F" (figure 3) qui se trouve ainsi maintenu parallèlement à la face frontale précitée du montant 2, malgré le porte-à-faux de la charge "P". Des appareils (non représentés), qui sont reliés de façon classique à la jauge 6 par des circuits électriques pour "mesurer un poids", peuvent fournir alors la valeur du poids de la charge "P" si l'on a pris la précaution de placer cette charge sur le plateau 5 en une position concordant avec les réglages de tarage de ces circuits. En effet, la contrainte "F" et les réactions de contrebalancement "R" constituent, avec la charge "P", un système classique de forces dont les valeurs et directions peuvent être déterminées par le calcul ou des méthodes graphiques traditionnelles, à partir de celles de cette charge "P" et de sa position sur le plateau 5 comme le met en évidence une équation des moments de ces forces. On reviendra plus loin sur les avantages du dispositif de pesage décrit plus haut qui peut avantageusement équiper un appareil usuel de conditionnement par pesage, comme il apparaîtra ci-après. Sur la figure 5, on peut voir un bâti rigide 10 qui résulte d'un assemblage traditionnel (fixation par boulons et écrous, soudure ...) de montants 20, 21, de longerons 11 et de traverses 12 pour porter, comme décrit plus haut - une plaque rigide 40 formant un "tablier de bascule" équipé, en porte-à-faux, d'un "plateau de pesage' 50, grâce à - un système de quatre barres de flexion 30a à 30d, identiques entre elles ; - une jauge de contrainte 60 étant rigidement fixée à une tra verse du bâti 10 et liée à la partie haute du tablier 40. Ce bâti 10 est équipé diun appareil conventionnel d'ensachage qui comporte (figure 7) une cuve 13, en forme de cylindre, portée en position verticale par le bâti 10 ; sa partie supérieure étant munie d'une vanne à papillon 14 permettant son alimentation (flèche f2) à partir d'une trémie (non représentée) pour un produit en poudre. Deux tuyaux respectivement équipés de vannes 15 et 16 sont montés sur la cuve 13, en dessous de la vanne 14 pour permettre respectivement son alimentation en air sous pression (flèche f3) et l'échappement de cet air (flèche f4). Cette cuve 13 est fermée à sa partie inférieure par une "boîte à vent" 17 appropriée à la fluidisation d'un produit pulvérulent grâce à un tuyau d'alimentation en air sous pression (flèche f5) muni d'une vanne de réglage 18 ; cette boîte à vent 17 étant inclinée dans le sens de la vidange de la cuve 13 par un orifice raccordé à un obturateur classique 19 à deux positions (fleches f6, f'6). Enfin, l'obturateur 19 est convenablement raccordé, de façon souple, à un "bec" 51, traversant librement le tablier 40 et engagé dans la "valve" d'un sac 52 qui est adapté à l'ensachage pneumatique de produits pulvérulents ; ce sac étant maintenu par pression sur le bec 51 grâce à un "verrou" 53 alors que son fond est porté, en une position prédéterminée par une "sellette" à bascule d'éjection 54 qui est convenablement montée sur le plateau 50 précité. On indiquera que, dans cet exemple, les dispositifs mentionnés ci-dessus (bâti, tablier, jauge, cuve ...) présentent un plan vertical commun de symétrie et que leurs équipements (vannes, obturateur, sellette ...) sont reliés à des circuits convenables pour être commandés automatiquement de façon à assurer des séquences d'opérations (connues et reprises ci-dessous) en vue du conditionnement en sacs, de ciment par exemple. On remplit par gravité (flèche f2) la cuve 13 par du ciment en quantité susceptible d'être rapidement manutentionnée. Pour cela: - la vanne 15 est fermée, la vanne 16 est ouverte puis fermée et la vanne papillon 14 est ouverte. Du ciment en poudre tombe dans la cuve 13 jusqu a ce qu'un indicateur de niveau électromagnétique 22 (monté sur la cuve 13) commande la fermeture de cette vanne 14. - alors les vannes 15 et 18 sont ouvertes. Sous l'effet de la pression de l'air admis dans la cuve 13 (flèche f3) un cou rant de ciment fluidisé par la boîte 17 s'écoule vers le bec d'ensachage 51, - ce ciment emplit progressivement le sac 52 qui est maintenu par le verron 53 en une position prédéterminée par la sel- lette 54 de sorte que l'ensemble plateau 50-tablier 40 est chargé progressivement, - en conséquence, les barres 30a à 30d fléchissent, de même progressivement, en contrebalançant l'effet de la charge en porte-à-faux jusqu'à ce que la jauge 60 émette une série de signaux de commande qui entraînent une action de fermeture convenable de l'obturateur 19, . les fermetures des vannes 15 et 18, le relachement du verrou 53, . l'éjection du sac par mise en action de la sellette 54 (flèche f8). Un autre sac est alors engagé sur le bec 51 en vue de son rem plissage grâce à une séquence d'opérations identiques à celles mentionnées ci-dessus. Evidemment, les cadences d'ensachage de quantité de 20 à 50 kg de ciment que peut assurer l'appareil decrit plus haut, sont fonction des particularités des barres de flexion 30a à 30d et la demanderesse propose, pour de tels cas, les dimensions qui suivent ; ces dimensions correspondent à une bonne durée d'utilisation compte tenu des fatigues mécaniques imposées aux barres par. des cadences indiquées plus loin - longueur : environ 50 à 70 centimètres, - section : circulaire ; diamètre environ 12 millimètres ou autre forme de surface équivalente, - écart en hauteur des barres 3a, 3c (ou 3b, 3d) : environ 70 centimètres, - nature : acier ordinaire - le deplacement "e" du tablier 40 est alors de 3 millimètres environ pour une charge de 50 kg. Evidemment, la flexibilité de ces barre est conditionnée, dans une large mesure, par ie rapport "longueur-section" et on indiquera que des barres en acier crdinaire de 12 millimètres de diamètre et de longueur inférieure à environ 25 centimètres ne conviendraient pas à une charge de 50 kilos Les deux extrémités de chacune de ces barres (figure 9) sont équipées par soudure, de patins respectifs 31 qui comportent des trous pour assurer de fermes fixations sur des parties convenables de montant 20 et du tablier 40 grâce à des contre-semelles de serrage 32 et des boulons et écrous. De la sorte, on comprend que les quatre barres 30a à 30d constituent avec le bati 10 et ie plateau 40, un système comparable à un parallèlépipède articulé à deux faces opposées rigides, qui ne peut être déformé de façon éiastique que dans le sens d'un plan (celui des faces rigides) qui est ici vertical (figure 4). Evidemment, on obtiendrait un résultat analogue en remplaçant ces quatre barres par tous systèmes élastiques capables d'assurer le contrebalancement de l'effet d'une charge en porte-à-faux (flèche f9, figure 4) ; ces systèmes étant adaptés par leurs nature et dimensions à la valeur de charge à conditionner. On comprend qu'un dispositif de pesage conforme à l'invention évite les tringleries à couteaux et coussinets d'articuiation qui en gendrent des frottements et sont sensibles à l'usure et à l'encrassement. En conséquence, un tel dispositif est moins onéreux à l'entretien et (de façon très sensible) à la fabrication que les dispositifs traditionnels. En outre, la précision des mesures est accrue ainsi que les cadences d'ensachage du fait que les barres 30 sont insensibles à l'encrassement et que leur fatigue mécanique n'entraîne pas d'usure. De plus, il se trouve que dans la plage de charge où elles sont utilisées, elles permettent un étalonnage linéaire (relation entre la charge P et la tension électrique des circuits de la jauge) et ce dernier est à peu près indifférent à une variation de température dans une plage comprise en - 100 à 400 Celsuis. Pour permettre d'apprécier ces avantages, des résultats d'ensachage assurés par l'appareil décrit plus haut sont comparés, dans le tableau ci-dessous, à ceux d'un appareil similaire, muni de fléau et contrefléau Appareil Traditionnel Selon l'invention Charges 20 à 50 kg 20 à 50 kg Précision (écart de poids) 0,400 à 0,600 kg 0,090 à 0,160 kg Cadence d'en sachage 250 sacs/heure 400 sacs/heure Enfin, on conçoit qu'un dispositif de pesage conforme à l'invention pourrait être associé à un appareil de manutention d'un produit sous forme d'un courant (transporteur à tapis pour produits concassés, vis sans fin pour produits en grains ...) pour permettre le conditionnement de ce produit dans un emballage adhoc ; ; le moyen de contrebalancement équipant ce dispositif étant adapté à la charge conditionnée. L'invention ayant maintenant été exposée et son intérêt justifié sur des exemples détailles, la demanderesse s'en réserve l'exclusivité, pendant toute la durée du brevet, sans limitation autre que celle des termes des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Procédé de pesage d'une charge - d'un produit susceptible d'être manutentionnéss sous la forme d'un courant - à l'aide d'un dispositif comportant . un bâti équipé d'un plateau de pesage imposant à la charge une position prédéterminée, . une jauge de contrainte, . de moyens d'asservissement de cette jauge audit pla teau, ledit procédé consistant - à charger le plateau de pesage par une quantité du produit, - à contrebalancer, par réaction à partir du bâti, l'effet du porte-à-faux de la charge pour maintenir dans une direction prédéterminée l'effort que cette charge applique à la jauge, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer de façon élastique la réaction de contrebalancement de l'effet de porte-à-faux de la charge ; un tel mode de contrebalancement pouvant assurer l'amortissement d'oscillations éventuelles du plateau de pesage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on applique par flexion, à partir du châssis, la réaction de contrebalancement de l'effet de porte-à-faux de la charge du produit. 3. Dispositif de pesage permettant l'application d'un procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, comportant - un bâti muni d'une jauge de contrainte, - un plateau de pesage imposant à une charge une position prédéterminée en porte-à-faux, - des moyens d'asservissement de la jauge au plateau de pe sage, caractérisé en ce que le plateau est associé au bâti par des moyens . susceptibles de déformations élastiques sous l'effet d'une charge appliquée sur le plateau, . assurant une direction prédéterminée, par exemple verticale, à l'effort que ladite charge applique à la jauge. 4. Dispositif de pesage selon la revendication 3 caractérisé en ce que les moyens qui associent le plateau au bâti comportent essentiel lement, au moins une barre de flexion. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le plateau est associé au bâti par quatre barres de flexion indentiques entre elles.