Brevet FR2509464A1 — publié le 19830114

-1- La présente invention se rapporte à des cellules de charge. Conformément à la présente invention, il est pré- vu une cellule de charge comprenant deux parties parallè- les placées en regard l'une de l'autre et pourvues de moyens pour assurer leur fixation respective sur un sup- port, ainsi qu'un élément récepteur de charge destiné à mesurer une charge dans une direction parallèle auxdites parties, ces parties étant assemblées l'une avec l'autre, pour former une unité à mouvement en parallélogramme, à l'aide de plusieurs parties transversales parallèles entre elles, dont au moins une est pourvue d'au moins une jauge de contrainte, agencée pour mesurer ladite charge. Dans un agencement préféré, les parties en re- gard sont jointes à leurs extrémités par deux parties transversales parallèles entre elles, de façon à former une structure rectangulaire, et, dans une zone centrale, par une autre partie transversale sur laquelle la ou les jauges de contrainte sont montées. Dans un mode de réalisation, la partie centrale comprend deux éléments qui sont chacun disposés entre l'axe de la cellule et une des parties extrêmes et qui portent des jauges sur leur surface dirigée vers cette partie extrême, les jauges réagissant à des contraintes de flexion s'exerçant dans les éléments par suite de la sollicitation au cisaillement de la cellule tandis que, dans un autre agencement, la partie centrale est formée par un seul élément à section en I sur l'âme duquel sont placées des jauges de contraintes pour mesurer la con- trainte de cisaillement dans cet élément. D'autres avantages et caractéristiques de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: -2- La Figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme de cellule de charge selon l'invention; La Figure 2 est une vue en coupe faite suivant la ligne II-II de la Figure 1; La Figure 3 est une vue faite dans la direction de la flèche III de la Figure 1; La Figure 4 est une vue en élévation latérale d'un second mode de réalisation d'une cellule de charge selon l'invention; et La Figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la Figure 4. La cellule de charge représentée sur les Figures 1 à 3 a une forme générale rectangulaire et comporte deux parties parallèles 1,2, se faisant face, pourvues de faces de fixation planes 3, 4 Les parties 1, 2 sont jointes par des éléments transversaux supérieur et infé- rieur 5, 6 qui s'étendent sur toute la largeur de la cellule et par une partie transversale centrale compor- tant des éléments supérieur et inférieur 7, 8 ayant, comme le montre la Figure 2, une largeur d'environ un tiers de celle de la cellule Les zones o les éléments transversaux rejoignent les parties se faisant face sont arrondies comme indiqué en 9, en partie pour réduire le risque de concentration de contraintes mais également pour affaiblir les éléments transversaux en deux points spécifiques en vue de créer des points définis de fle- xion Les faces desdites parties 1, 2 qui sont dirigées vers l'intérieur comportent des évidements arrondis 10 dans la zone centrale de la cellule Cette structure est réalisée sous forme d'une unité monobloc, par exemple par usinage, et elle peut être formée de tout matériau approprié tel qu'un alliage d'aluminium ou que de l'a- cier, selon l'application particulière envisagée. Les éléments supérieur et inférieur 7, 8 portent chacun deux jauges de contrainte 11, 12, 13, 14 qui sont -3- montées respectivement sur leurs surfaces supérieure et inférieure, à savoir une jauge à chaque extrémité. Il est à noter que la structure de cellule dé- crite ci-dessus fonctionne comme une unité à mouvement en parallélogramme En service, une des faces planes par exemple la face 3 est fixée sur un support tel qu'une paroi, une console ou un poteau et la charge à mesurer est appliquée par un moyen approprié fixé sur l'autre face 4, par exemple une trémie ou un bras de flèche en vue de changer une charge à mesurer Chacune des faces comporte quatre trous 15 qui sont soit taraudés soit (comme représenté) munis d'éléments rapportés hélicoïdaux 16 en vue de recevoir des boulons de fixation Il est à noter que la conception des faces 3, 4 permettant une fixation directe sur une surface portante et sur un moyen d'application de charge, permet d'obtenir une dis- position particulièrement compacte et commode, notamment lorsque l'espace est limité Dans certaines applications, il peut être approprié d'utiliser deux, trois cellules de charge ou plus pour supporter une charge ou un élément porteur de charge. La charge à mesurer agit vers le bas, en regar- dant la Figure 1, en provoquant une déformation en paral- lélogramme de la cellule et la force de cisaillement s'exerçant sur la cellule produit une flexion de la par- tie transversale centrale 7,8, en particulier puisque les zones affaiblies par l'arrondi 9, coïncident avec les zones de flexion Le sens du moment de flexion est diffé- rent à ses deux extrémités: les jauges peuvent être branchées de façon appropriée dans un circuit en pont, la paire de jauges 11, 12 d'une part et la paire de jauges 12, 13 d'autre part étant placées dans des branches respectives du pont De cette manière, on peut mesurer les variations différentielles de résistance des jauges tout en réduisant au minimum la sensibilité à des charges -4- de tension ou de compression ainsi qu'à des moments de flexion appliqués à la cellule puisque ces charges et moments produisent des variations identiques de résistan- ce dans les deux jauges d'une paire. En principe, les jauges pourraient être montées sur les autres éléments 5, 6 mais la mise en place sur l'élément central 7, 8 permet d'obtenir une meilleure insensibilité à des efforts de torsion et réduit en outre la sensibilité à des moments de flexion appliqués de l'extérieur puisque ces éléments sont plus proches des axes neutres. L'autre forme de cellule de charge représentée sur les Figures 4 à 6 est semblable à celle décrite ci- dessus mais elle comporte une seule partie centrale 17 pourvue d'évidements dans ses faces latérales pour former un élément de liaison à section en I Dans ce cas, la mesure de force est assurée à l'aide de deux jauges de contrainte 19 qui sont disposées de manière à mesurer la contrainte de cisaillement dans l'âme 20 du profilé en I. Un trou 20 est ménagé pour permettre le passage des fils de sortie des jauges. -5- REVENDICATIONS 1. Cellule de charge, caractérisée en ce qu'elle comprend deux parties ( 1, 2) parallèles placées en regard l'une de l'autre, comportant des moyens ( 15) pour assurer leur fixation respective sur un support et un élément récepteur de charge pour mesurer une charge dans une di- rection parallèle auxdites parties, lesdites parties étant jointes ensemble pour former une unité à mouvement en parallélogramme par plusieurs parties transversales ( 5, 6, 7, 8) parallèles entre elles, dont au moins une est pourvue d'au moins une jauge de contrainte ( 11, 12, 13, 14) agencée pour mesurer ladite charge. 2. Cellule de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties ( 1, 2) placées en re- gard l'une de l'autre sont jointes à leurs extrémités par deux parties transversales ( 5, 6) parallèles entre elles afin de former une structure rectangulaire et, dans une zone centrale, par une autre partie transversale ( 7, 8) sur laquelle la ou les jauges de contraintes ( 11, 12, 13, 14) sont montées. 3 Cellule de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale comprend deux éléments ( 7, 8) qui sont chacun disposés entre l'axe de la cellule et une desdites parties extrêmes et qui porteit des jauges ( 12, 13) sur leur surface dirigée vers cette partie extrême, les jauges réagissant à des contraintes de flexion engendrées dans les éléments par suite d'une sollicitation au cisaillement de la cellule. 4. Cellule de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que la partie centrale est constituée par un seul élément à section en 1, des jauges de con- trainte étant fixées sur l'âme de la section en I pour mesurer la contrainte de cisaillement exercée dans celle-ci.