Brevet FR2530336A1 — publié le 19840120

La présente invention concerne une cellule de pesage comportant une console, un récepteur mobile de charge, aui est relié à la console au moyen d'un guide parallèle formé par des biellettes élastiques, un système de mesure de peu de trajet et un organe de transmission de force élastique monté en amont du système de mesure. Des cellules de pesage de ce type qu'on incor- pore dans des bascules commerciales et industrielles sont connues par exemple de par le brevet suisse 552 799 et de par la demande de brevet européen publiée sous le n O O 016 238. Les biellettes élastiques du guide parallèle d'une part et l'organe de transmission de force élastique d'autre part constituent ensemble deux systèmes de ressort montés en parallèle sur lesquels se répartit la charge de pesage en proportion des constantes élastiques choisies pour les différents systèmes de ressort La fraction de charge de pesage transmise au système de mesure est donnée par la relation suivante P =Q ( 1) i + cp/Ck o: P = la force de mesure agissant au niveau du système de mesure, Q = la charge de pesage agissant au niveau du récepteur de charge, cp = la constante élastique du guide parallèle, et ck = la constante élastique de l'organe de transmission de force. Dans les cellules de pesage connues mentionnées ci-dessusles systèmes de ressort sont dimensionnés de telle manière que le guide parallèle élastique absorbe la partie principale de la charge de pesage, tandis que la fraction restante formant la force de mesure-est absor- bée par l'organe de transmission de force élastique et transmise au système de mesure Le rapport c P/ck est alors beaucoup plus grand que 1, par exemple de 100 De cette manière, on obtient une démultiplication de charge sans levier. Un inconvénient essentiel de ce concept réside cependant dans le fait que la force de mesure dépend en grande proportion des-propriétés élastiques et que des modifications non uniformes de ces propriétés dans les deux systèmes de ressort, en particulier en raison des influences de la température et des effets du fluage,peu- vent produire des résultats de mesure défectueux On peut certes compenser de tels écarts, mais seulement partiellement avec des frais relativement importants Pour éviter par exemple les conséquences des effets du fluage ou pour les réduite à une proportion admissible, il faut prendre des mesures faisant en sorte que sur les deux systèmes de ressort, des conditions uniformes de dilatation de matière en charge aient lieu Dans ce but, dans une forme de réalisation selon une proposition antérieure, on fabrique par exemple les biellettes et l'organe de trans- mission de force, qui sont constitués entièrement par des ressorts à lame ayant des points de flexion concentrés localement, dans la même matière et on les dimensionne de telle façon que la varie tion de contrainte de flexion provoquée par une modification de la charge soit la même dans tous les points de flexion La fabrication de tels systèmes à ressort nécessite une grande précision et en outre, des exigences sévères sont formulées concernant le serrage des pièces élastiques. Par ailleurs, avec une cellule de pesage qui ne présente pour la transformation de force qu'un système élastique parallèle, on ne peut avoir que des démultiplica- tions de charge, c'est-à-dire que pour des multiplications de charge,on doit prévoir additionnellement des dispositifs correspondants en dehors de la cellule de pesage. Garantir la cellule de mesure contre les chocs ou la surcharge représente un autre problème dans de telles cellules de pesage Une première mesure de protection est constituée par la réalisation élastique de l'organe de transmission de force Il est cependant nécessaire de prévoir en plus une butée mécanique pour la pièce mobile de la cellule de pesage Il est spécialement avantageux que cette butée soit aussi près que possible de l'extrémité de l'organe de transmission de force, afin d'écarter du système-de mesure les ondes de choc induites également dans le récepteur de charge La difficulté est désormais de régler de façon sûre une butée sur la valeur maximale de la force de mesure, étant donné les trajets quelquefois très courts du récepteur de charge Lors de circonstances défavorables, en particulier avec des guides parallèles élastiques durs, il peut en résulter une valeur si faible du parcours du récepteur de charge, comparable au trajet d'excursion possible du système de mesure, qu'on ne peut pratiquement plus réaliser un réglage de la butée - La présente invention a pour but de permettre la construction d'une cellule de pesage du type mentionné ci-dessus,dans laquelle la force de mesure introduite dans le système de mesure est largement indépendante de la structure du guide parallèle et des propriétés de matière des biellettes correspondantes, et oû de plus on dis- pose de conditions plus favorables-pour réaliser une butée mécanique destinée àla protection du système de mesure de peu de trajet, tout en ayant un domaine d'emploi plus large. La solution selon la présente invention consiste à raccorder au récepteur de charge un levier monté sur la console et servant de convertisseur de force et à faire coopérer un bras de ce levier avec une butée de la console. Dans une forme de réalisation préférée, l'or- gane de transmission de force élastique est un ressort élastique en flexion qui constitue un-bras de levier efficace pour la conversion de force Le récepteur de force contacte le bras de levier rigide,tandis que le bras de levier élastique agit sur le système de mesure. La force de mesure P résulte maintenant de la relation suivante: P = a 1 + 1/c'k ( 2) b 1 + P ci b o C'k = c a il O Ck k a a = longueur efficace du bras de levier rigide, et b = longueur efficace du bras de levier élastique. Comme on emploie un levier pour la conversion de force, la force induite dans le guide parallèle peut être réduite à une fraction de la charge de pesage (cp " ck) De ce fait, le terme A = c P/c'k diminue dans l'équation ( 2),de même que l'influence des propriétés élastiques changeantes sur la force de mesure P Dans le cas d'une démultiplication de force (a " b), cet effet se renforce encore, si bien que le terme A devient si petit qu'il disparaît et que la formule approchée suivante est valable pour obtenir la force de mesure P b Q ( 1 A) ( 3) Dans des cas moins extrêmes, il suffit d'appli- quer des mesures connues simples pour compenser les effets perturbateurs provenant des systèmes élastiques Dans ces circonstances, on peut utiliser des structures simples et peu coûteuses pour le guide parallèle. Pour réaliser la fonction de butée, le levier peut présenter un bras de levier rigide additionnel dont la longueur efficace est choisie pour qu'il en résulte un trajet suffisamment grand pour la coopération avec la butée Cette solution doit être également préférée lorsquecomme dans le cas d'une multiplication de charge, on disposerait du côté de récepteur de charge du levier suffisamment de trajet pour la fonction de butée, car de cette façon, la butée peut être disposée au même endroit le plus favorable pour son effet de protection, dans toutes les possibilités d'emploi de la cellule de pesage. La solution selon la présente invention permet la construction d'une cellule de pesage insensible aux influences externes ayant une représentation précise et stable de la force de mesure dans toute la gamme de mesure. Elle est appropriée pour un emploi tant dans des bascules commerciales et industrielles que par exemple dans des -5 bascules d'analyse La seule variable impliquée par une gamme d'utilisations large est la longueur efficace du bras de levier contacté par le récepteur de charge qui doit être adaptée à chaque charge nominale respective. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention vont maintenant apparaître dans la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisa- tion qui est représenté schématiquement à la figure unique du dessin. La cellule de pesage présente une console 1 et un récepteur de charge mobile 2 qui sont reliés l'un à l'autre par un guide élastique parallèle Ce guide est constitué par des biellettes 3 en forme de ressorts à lame disposés les uns sur les autres en deux plans à raison de deux biellettes 3 dans chaque plan Chaque biellette 3 comprend deux bras 4 et 5 qui s'étendent res- pectivement, à partir de la console 1 et du support de charge 2, dans la même direction au-delà du support de charge 2, vers un emplacement de liaison commun à pivote- ment libre qui est représenté ici Par un élément de connexion 6 commun pour les deux biellettes d'un même plan. Au dessin, les bras des biellettes ne sont pas montrés dans un seul plan pour obtenir une meilleure vue d'ensemble. Au point de contact, les deux bras 4 et les deux bras 5 sont reliés les uns aux autres respectivement par un élé- ment de liaison 7 ou 8 L'élément-7 est fixé à la console 1 et l'élément 8 au support de charge 2. Les biellettes 3 des deux plans sont respective- ment fabriquées en une seule pièce, avec leurs éléments de liaison 6 à 8, et sont préférence obtenues par estampage de tôle Dans l'exemple présent, on a encore réalisé par estampage à partir de la même pièce deux ressorts à lame 9 agissant comme des filtres passe-bas mécaniques, par l'intermédiaire desquels la console 1 est reliée au bâti non représenté d'une bascule. Différentes mesures peuvent être prises pour placer précisément en parallèle les biellettes On préfère une solution selon laquelle deux biellettes respectives 3 disposées l'une sur l'autre sont reliées mutuellement sur les éléments de liaison 6 à pivotement libre par un organe de réglage modifiable en longueur. Dans le présent cas, l'organe de réglage est une tvis longue 10 dont la tête 11 repose sur l'élément de liaison supérieur 6 et dont l'extrémité 12 munie d'un filet est vissée dans l'élément inférieur de liaison 6 Les deux éléments de liaison 6 sont maintenus à distance par un ressort de compression 13 Lorsqu'on contrôle la cellule de pesage ayant une charge excentrique du récepteur de charge 2, cette solution permet un réglage du guide parallèle. Sur la console 1 est monté un levier 14 à trois bras, servant de convertisseur de force Pour monter le levier 14, on prévoit un support à flexion sous la forme d'un ressort à lame 15 avant un emplacement de flexion concentré localement Le bras de levier 16 rigide plus court:est relié au récepteur de charge 2 par l'inter- maédiaire d'une biellette 17 élastique-en flexion Le bras de levier plus long 18 est élastique en flexion; il constitue l'organe élastique de transmission de force Un deuxièe ébras de levier plus long 19 est rigide et comporte une tige de butée 20 qui traverse un orifice 21 d'une olaque de butée 22 limitant le trajet de pivotement de la tige de butée 20, la plaque 22 étant fixée à la console 1. Ne système de mesure de peu de trajet est un oscillateur à une seule corde de type connu dont le dessin ne représente que la corde oscillante 23 Cette corde est tendue d'une part dans une tête 24 à l'extrémité libre du bras de levier élastique 18 et,d'autre part,dans un appendice 25 de la console 1. Lorsque le récepteur de charge 2 supporte la charge de pesage Q, le bras de levier élastique 18 produit au niveau de la corde 23 la force de mesure P en correspondance avec le rapport des longueurs des bras de levier 16 et 18 Le bras de levier élastique 18 fléchit alors à cause de l'extension faible de la corde chargée 23 tandis que le levier de butée rigide 19 pivote complètement en fonction de la multiplication de trajet produite par le rapport des longueurs des bras de levier 16 et 19. La corde 23 est normalement tendue préliminai- rement -La force de tension préliminaire requise à cet effet peut être obtenue soit par un ressort hélicoïdal de traction contactant la tête 24 du bras de levier élas- tique 18, soit par un ressort de flexiôn introduit entre le bras de levier élastique 18 et la console 1. Le dispositif de butée se trouve dans le dernier membre de la transmission de force vers le système de mesure Le système de mesure est ainsi garanti de façon optimale tout comme l'organe élastique de transmission de force 18, contre des effets de surcharge et de choc. Le levier 14 avec ses bras de levier 16, 18, 19 est de préférence fabriqué en une seule pièce, le ressort à lame 15 constituant le support de flexion comprenant par exemple deux branches qui sont fixées à des épaulements latéraux du levier 14 Une solution particulièrement avantageuse économiquement est constituée par le fait que le levier est fabriqué-en un alliage d'aluminium comme une pièce coulée sous pression. Il existe par ailleurs la possibilité de fabri- quer le bras de levier 18 élastique à partir d'une autre matière que celle de l'autre pièce de levier ou de prévoir l'organe de transmission de force élastique sous une autre forme, par exemple comme une pièce séparée en forme de ressort hélicoïdal En général, pour les raisons indiquées précédemment, on s'efforce cependant d'utiliser pour l'organe de transmission de force élastique la même matière que pour les biellettes du guide parallèle, en particulier à cause du fait que les propriétés mécaniques de la matière dépendent de la température. Dans la plupart des cas d'utilisation, le guide parallèle et le levier, avec l'organe élastique de transmission de force, peuvent être fabriqués cependant, sur la base du dispositif selon la présente invention, à partir d'une matière d'un prix relativement modique, et on n'a pas alors à tenir compte d'un coefficient de Z 530336 température éventuellement plus élevé du module d'élasticité. La cellule de pesage décrite est également appropriée pour une utilisation dans des balances de charge nominale élevée On peut pour la démultiplication de charge monter en amont de la cellule de pesage un pont supporté élastiquement Ce support élastique forme alors, en compagnie de la suspension élastique (filtre passe-bas) de la cellule de pesage, à nouveau un système de ressort en parallèle qui affaiblit les influences de la sollicita- tion mécanique excessive que subit la cellule de pesage, et en particulier le système de mesure En choisissant de façon appropriée la matière destinée aux deux systèmes de ressort, les facteurs de perturbation-liés à la matière peuvent être largement compensés de façon connue. Finalement, il est à noter encore que la représentation choisie au dessin de la console 1 et du récepteur de charge 2 ainsi que des biellettes 3 a pour but de mettre en évidence les différents bras de levier. En fait, la console 1 et le récepteur de charge 2 ont la même hauteur et tous les bras de biellette 4, 5, 9 qui se correspondent sont toujours parallèles l'un à l'autre. REVENDICATIONS 1 Cellule de pesage comportant une console ( 1), un récepteur de charge mobile ( 2), qui est relié à la console au moyen d'un guide parallèle formé par des biellettes élastiques ( 3), un système de mesure de peu de trajet ( 23) et un organe élastique de transmission de force ( 18) monté en amont du système de mesure, caracté- risée en ce qu'un levier ( 14) monté sur la console ( 1) et servant de convertisseur de force est raccordé au récepteur de charge ( 2) et en ce qu'un bras ( 19) de ce levier coopère avec une butée ( 22) de la console ( 1). 2 Cellule de pesage selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe élastique de transmission de force est un ressort ( 18) élastique en flexion et forme un bras de levier efficace pour la conversion de force. 3 Cellule de pesage selon la revendication 2, caractérisée en ce que le levier ( 14) est réalisé en une seule pièce avec le ressort ( 18) élastique en flexion. 4 Cellule de pesage selon la revendication 2 D caractérisée en ce flexion est constitué en une matière qui au moins approxi- mativement est la même pour ce qui concerne la dépendance des propriétés mécaniques par rapport à la température que celle dont sont faites les biellettes ( 3) du guide parallèle. Cellule de pesage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le levier ( 14) est une pièce coulée par compression formée à partir d'un alliage d'aluminium. 6 Cellule de pesage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un support à flexion ( 15) est utilisé pour monter le levier ( 14). 7 Cellule de pesage selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le bras ( 19) et le ressort ( 18) élastique en flexion s'étendent sensiblement en parallèle et sont disposés du même côté du levier ( 14).