Brevet FR2502328A1 — publié le 19820924

1. La présente invention concerne un dispositif capteur de force pour appareil de mesure tel qu'un instrument de pesage. Les instruments de pesage à plateaux comportant des bras formant un parallélogramme articulé sont coûteux et fragiles. On a donc réalisé des dispositifs capteurs de force constitués par un bloc métallique parallélépipédique présentant des ouvertures et des fentes définissant des sections amincies de moindre résistance dont on mesure la déformation, avec par exemple une jauge de contrainte, sous l'action de la masse à peser. Les dispositifs capteurs de force du type précité comportent généralement une plage d'appui en porte-à-faux située à une extrémité du 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. L'inconvénient principal de ces dispositifs capteurs réside en ce qu'ils sont sensibles aux moments de flexion créés par les forces excentrées. On trouve à l'heure actuelle des dispositifs visant à remédier à ces inconvénients. Ceux-ci sont constitués de matériaux de nature différente, exigent des variations d'épaisseur transversales et nécessitent des usinages compliqués. Leur réalisation se révèle donc difficile et onéreuse. La présente invention a pour but un dispositif capteur de force du type précité dont la réalisation est simple et peu coûteuse, et'permettant des mesures précises indépendantes de la position de la charge sur la plage de réception de la force à mesurer. La présente invention a pour objet un dispositif capteur de force pour appareil de mesure, tel qu'un instrument de pesage, comprenant un bloc parallélépipédique 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 comportant une paire d'ouvertures supérieures transversales et une paire 25023t8 2. d'ouvertures inférieures transversales, les ouvertures de chaque paire étant reliées respectivement par une fente horizontale supérieure et par une fente horizontale infé- rieure, et chaque ouverture supérieure déterminant avec l'ouverture inférieure correspondante une zone amincie de moindre résistance, ledit bloc comportant également deux fentes verticales horizontalement décalées, débouchant respectivement dans la fente horizontale supérieure et dans la fente horizontale inférieure et situées dans l'espace compris entre lesdites fentes horizontales caractérisé en ce que ledit bloc est homogène et d'épaisseur constante, que lesdites fentes verticales déterminent entre elles une zone amincie unique de moindre résistance et ont une forme telle que la distance entre leurs bords en regard mesurée suivant l'axe horizontal des zones amincies déterminées par les ouvertures inférieures et supérieures, soit au plus égale aux distances entre lesdits bords mesurés de part et d'autre dudit axe horizontal. Dans le dispositif suivant l'invention, la zone amincie entre l'ouverture supérieure et l'ouverture inférieure, situées du côté de la plage d'appui, n'est soumise qu'aux composantes verticales des forces exercées sur la plage de réception desdites forces, ce qui détermine l'insensibilité aux effets des charges excentrées. Suivant un premier mode de réalisation, le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que les fentes verticales ont une forme parallélépipédique et sont parallèles. Suivant un deuxième mode de réalisation, le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que la zone amincie déterminée par les ventes verticales présente un minimum d'épaisseur dans le plan horizontal de symétrie des zones amincies déterminées par les ouvertures inférieures et supérieures. Suivant ce deuxième mode de réalisation, chaque fente verticale est de préférence constituée par deux canaux sensiblement cylindriques dont les axes sont parallèles et situés dans un même plan vertical, lesdits canaux se recoupant 3. suivant deux arêtes internes transversales. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de l'invention - la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif capteur de force suivant un premier mode de réalisation de l'invention; et - la figure 2 est une vue de côté d'un dispositif capteur de force suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le capteur de force représenté sur la figure 1 est constitué par un bloc métallique 1 homogène, d'épaisseur constante, ayant la forme d'un parallélépipède rectangle. Le bloc 1 présente une plage d'appui 2 en porte-à-faux, sur un support 3. La plage d'appui 2 est située au voisinage d'une extrémité 4 du bloc 1 et sur sa face inférieure 5. Sur sa face supérieure 6, au voisinage de l'autre extrémité 7, le bloc 1 présente une plage de réception 8 de la force à mesurer. Une plaque 9 destinée à recevoir la charge à mesurer est solidaire de la plage de réception 8 de la force à mesurer, tandis que la plage d'appui 2 peut être équipée de tous moyens appropriés (non représentés) pour fixer le bloc 1 sur le support 3. Le bloc 1 comporte une paire d'ouvertures supé- rieures transversales 10, 11, et une paire d'ouvertures infé- rieures transversales 12, 13. Les ouvertures supérieures 10, 11 sont reliées par une fente horizontale supérieure 14, et les ouvertures inférieures 12, 13 par une fente horizontale inférieure 15. Les ouvertures supérieures 10, 11 déterminent avec la face supérieur 6 du bloc 1 des zones amincies de moindre résistance, 16 et 17 respectivement et les ouvertures inférieures 12, 13 avec la face inférieure 5, des zones amincies de moindre résistance 18, 19 respectivement. De même, les ouvertures supérieure 10 et inférieure 12 déterminent entre elles une zone amincie 20 et les ouvertures supérieure 11 et inférieure 13 une zone amincie 21. Les zones amincies 20 et 21 sont symétriques par rapport au plan horizontal passant par l'axe X-X. 4. Les ouvertures 10 et 12, les plus proches de la zone d'appui 2 du bloc 1 ont des dimensions plus importantes que les ouvertures 11 et 13 les plus proches de la zone de réception 8 de la force à mesurer, de sorte que la zone amincie 20 a une épaisseur plus faible que la zone amincie 21. On augmente ainsi la sensibilité du bloc 1 tout en conservant une bonne rigidité. Les ouvertures transversales Il et 13 sont constituées par des canaux cylindriques dont les axes 11' et 13' sont parallèles et situés dans un même plan vertical. Chaque ouverture 10, 12 est constituée par deux canaux cylindriques sécants dont les axes 10', 10" pour l'ouverture et 12', 12" pour l'ouverture 12 sont parallèles et situés dans un même plan vertical. Le bloc 1 comporte également deux fentes verticales 22, 23, décalées horizontalement de part et d'autre de l'axe vertical Y-Y, et débouchent respectivement dans la fente horizontale supérieure 14 et dans la fente horizontale inférieure 15. Les fentes verticales 22, 23 sont situées dans l'espace entre les fentes horizontales 14, 15, et déterminent entre elles une zone amincie unique 24 de moindre résistance. Les fentes verticales 22, 23 ont une forme telle que la distance entre leurs bords en regard 22', 23' mesurée suivant l'axe horizontal X-X des zones amincies 20, 21, soit au plus égale aux distances entre ces bords 22', 23' mesurées de part et d'autre de lTaxe X-X. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, les fentes verticales 22, 23 ont une forme parallélépipédique et sont parallèles. Sur la figure 2, on a représenté un second mode préférentiel de réalisation qui ne se distingue du premier que par la forme des fentes verticales. Sur la figure 2, les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont désignés par la même référence. La fente verticale 25 est constituée par deux canaux cylindriques 27, 28 dont les axes 27', 281 sont parallèles et situés dans un même plan vertical, les canaux 27 et 28 se recoupant suivant deux arêtes internes transversales - 29, 30. De même, la fente 26 est constituée par deux canaux 2502328' 5. cylindriques 31 et 32 dont les axes 31', 32' sont parallèles et situés dans un même plan vertical, les canaux 31 et 32 se recoupant suivant deux arêtes internes transversales 33 et 34. Les axes 27', 32' des canaux 27 et 32 les plus éloignés des fentes horizontales 14 et 15 passent par l'axe X-X des zones amincies 20, 21. Les canaux 27 et 32 ont un diamètre plus important que les canaux 28 et 31, et déterminent entre eux une zone amincie 35 présentant un minimum d'épaisseur, dans le plan horizontal de symétrie des parties amincies 20, 21, passant par l'axe X-X. Des jauges de contrainte 36, 37, montées dans les ouvertures 10 et 12 et associées à un circuit électrique approprié déformation en parallélogramme du bloc. Dans le sens de l'épaisseur, le bloc 1 a été suffisamment dimensionné de façon à rendre négligeables, par l'importance de son moment d'inertie, les effets des moments, engendrés par une charge transversalement désaxée. Il est à noter que la mesure réalisée dépend du rapport entre les dimensions des zones 16, 17, 18, 19 du cadre du parallélogramme d'une part et celles des zones 20, 21, 35 des parties centrales d'autre part. On peut donc, par variation de ces dimensions obtenir des performances différentes de ce capteur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation de 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. 250t328' 6. REVENDICATIONS 1. - Dispositif capteur de force pour appareil de mesure, tel qu'un instrument de pesage, comprenant un bloc parallélépipédique présentant une plage d'appui (2) en porte- à-faux située à une extrémité (4) dudit bloc, sur sa face inférieure (5) et une plage de réception pondante (12, 13) une zone amincie part et d'autre dudit axe horizontal. 2. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes verticales (22, 23) ont une forme parallélépipédique et sont parallèles. 3. - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone amincie (35) déterminée par les fentes verticales (25, 260 présente un minimum d'épaisseur dans le plan de l'axe horizontal de symétrie passant par l'axe (X-X) des zones amincies (20, 21) déterminées par les ouvertures inférieures et supérieures. 7. 4. - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que chaque fente verticale (25, 26) est constituée par deux canaux (27, 28-31, 32) sensiblement cylindriques dont les axes (27', 29'-31', 32') sont parallèles et situés dans un même plan vertical, lesdits canaux se recoupant suivant deux arêtes internes transversales (29, 30- 33, 34). 5. - Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe du canal (27, 32) de chaque fente verticale, le plus éloigné de la fente horizontale (14, 15) dans laquelle débouche ladite fente verticale, passe par l'axe. horizontal (X-X) des zones amincies (20, 21) déterminées par les ouvertures inférieures (12, 13) et supérieures (10, 11). 6. - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les ouvertures, inférieure (12) et supérieure (10), les plus proches de la zone d'appui (2) du bloc constituées de préférence de deux canaux cylindriques sécants de rayons respectifs (12', 121, ', 10u) d'axes parallèles situés dans un même plan vertical présentent des dimensions plus importantes que les ouvertures (11, 13) les plus proches de la zone de réception déterminée par les deux autres ouvertures (11, 13).