Brevet FR2527769A1 — publié le 19831202

- L'invention est relative à une pince dynamométrique destinée notamment à mesurer les forces d'écrasement de comprimés, granulés et autres Elle trouvera notamment son application dans le domaine pharma- ceutique, agronomique et autre industrie en rapport avec les produits se présentant sous une forme de comprimés et granulés. Parmi les caractéristiques mécaniques que doivent présenter les comprimés, l'une d'entre elles est la résistance à lécrasement. La mesure de ce paramètre est réalisée en appliquant une force croissante sur le comprimé jusqu'à obtenir son écrasement, la force maximale détec- tée juste avant la fragmentation du comprimé correspond à la force d'écrasement A l'heure actuelle, il existe un certain nombre de dispositifs de mesure de cette force d'écrasement de comprimés, que l'on peut classer en deux catégories, l'une englobant les appareils portatifs, l'autre forméedes appareils de laboratoire. Parmi les appareils portatifs, le plus répandu est un dynamo- mètre à ressort dans lequel l'objet à tester est comprimé de façon indi- recte en utilisant un ressort taré intermédiaire En mesurant sur des graduations, la compression du ressort taré, il est possible de dé- terminer la force exercée sur le comprimé Toutefois, la mesure de la force d'écrasement est fugitive puisqu'il faut-détecter l'instant o le comprimé se rompt pour lire sur les graduations, l'effort imprimé par le ressort à ce moment précis Il s'agit d'un appareil délicat à manipuler, peu précis, et le temps de mesure est très long puisque la compression du ressort est assurée au moyen d'une vis. Dans la catégorie des appareils de laboratoire, il existe différents principes utilisés parmi lesquels on peut trouver notamment des appareils motorisés qui utilisent également un ressort taré pour mesurer les efforts imposés aux comprimés On peut reprocher à cette catégorie d'appareils d'être lourds et encombrants et de présenter une plage de mesures relativement étroite. Un des buts de la présente invention est de présenter une pince dynamométrique, de faible dimension et autonome, à affichage direct de la force d'écrasement Ainsi, la manipulation est extrêmement aisée, les erreurs de lecture totalement écartées. Un autre but de la présente invention est de présenter une pince dynamométrique qui présente une grande plage de mesures et par conséquent qui est parfaitement adaptée à la mesure de force d'écrase- 2 - ment de comprimés présentant des duretés très différentes sans réglage préalable. L'autonomie de fonctionnement des accus équipant la pince dynamométrique est élevée grâce à l'emploi judicieux de composants élec- troniques à faible consommation. En outre, la position relative des mâchoires de la pince dyna- mométrique peut être modifiée et adaptée aux dimensions et géométries particulières que peuvent présenter les comprimés. Il faut noter que la pince dynamométrique de l'invention pour- ra également trouver son application dans d'autres usages tels que la mesure de dureté des poudres destinées à réaliser des matériaux frittés, contrôle des forces de résistance au cisaillement des goupilles, etc D'autres buts et avantages de la présente invention apparai- tront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. La pince dynamométrique destinée notamment à mesurer les forces d'écrasement de comprimés, granulés et autres, composée de deux mâchoires entre lesquelles sont disposés l-es objets à tester, au moins l'une des mâchoires étant actionnée par une poignée articulée sur le corps de la pince, comprend un afficheur numérique sur lequel les résultats de la mesure sont indiqués La pince dynamométrique de l'invention est carac- térisée par le fait qu'elle présente des moyens pour mesurer la force maximale de réaction exercée par le comprimé lors de son écrasement, sur au moins l'une des mâchoires de la pince. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la descrip- tion ainsi qu'aux dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 représente la pince dynamométrique illustrée en coupe longitudinale selon un mode préférentiel de réalisation de l'in- vention. La figure 2 représente une vue de détail en coupe de la mâchoire de la pince de la figure 1. La figure 3 schématise le circuit électronique de traitement du signal issu du capteur de force. La pince dynamométrique de l'invention est destinée à mesurer des efforts, et dans le cas qui a été adopté, il s'agit de forces d'écra- sement de comprimés, granulés ou poudres, etc Toutefois, l'invention pourra facilement être adapté aux mesures de force de cisaillement de goupilles ou autres objets, il suffira pour -3- cela d'adapter les mâchoires de la pince a l'objet a mesurer, ce qui est à la portée de l'Hommle de l'Art. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 1, et qui correspond à un mode préférentiel, la pince dynamométrique 1 présente deux mâchoires 2 et 3 entre lesquelles seront disposés les objets à tester. Au moins l'une des mâchoires 2 pourra être actionnée par une poignée 4, articulée sur le corps 5 de la pince 1, en vue de rapprocher les mâchoires 2 et 3 et ainsi écraser les comprimés placés entre les mà- choires. Les résultats de-la mesure de la force d'écrasement, sont in- diqués sur un afficheur numérique 6 disposé sur le corps 5 de la pince 1 De la sorte, l'opérateur peut obtenir directement les résultats de la mesure qu'il effectue La pince dynamométrique 1 est portative et autonome et présente donc une grande facilité d'emploi. La pince dynamométrique 1 présente des moyens pour mesurer la force maximale de réaction exercée par le comprimé lors de son écrase- ment, sur au moins l'une des mâchoires * 2 de la pince 1 Ainsi, puisque c'est la force maximale qui est mesurée, celle-ci correspond exactement à la force d'écrasement du comprimé. En outre, il y a mémorisation et affichage de cette force maxi- male, ce qui permet-à l'opérateur de lire la valeur sans précipitation puisque son affichage est durable. Les moyens de mesure se présentent sous la forme d'un capteur de force intégré dans l'une des mâchoires 2 et qui reçoit la force de réaction du comprimé, et d'un circuit électronique 7 qui mémorise la valeur maximale de réaction exercée par le comprimé durant l'opération d'écrasement Ce circuit électronique, de même que le circuit d'afficha- ge, sont disposés dans le corps 5 de la pince 1 Un circuit électronique indique sur l'afficheur 6 la valeur convertie en unité de force, mémorisée dans le circuit électronique de mémoire. Afin d'effectuer une nouvelle mesure, il est nécessaire de réinitialiser la mémoire, selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention, cette réinitialisation à zéro de la mémoire sera réalisée lorsque la poignée 4 et donc les mâchoires 2 et 3 sont ouvertes L'opé- rateur, ne doit ainsi effectuer aucune manoeuvre particulière pour effec- tuer la remise à zéro, par contre, tant que la pince est actionnée, l'affichage de la force d'écrasement est effectué. La mâchoire 2 se présente sous la forme d'un piston guidé, dont le déplacement axial est assuré par l'intermédiaire de la poignée 4 pivotant autour d'un axe d'articulation 8 placé sur le corps 5 de la pince et qui agit comme un levier pour rapprocher la mâchoire 2 de la mâchoire 3. Le rappel de la poignée 4 pourra être assuré par exemple à i'aide d'un ressort 9 et le rappel de la mâchoire 2 pourra être assuré à l'aide d'un ressort 10. L'axe de guidage 11 de la mâchoire 2 pourra avantageusement agir en fin de course sur un interrupteur 12 dont la fonction entre autre sera de réini'tialiser à zéro le circuit mémoire. Le mors 3 sera rapporté sur le corps 5 de la pince 1 et par conséquent pourra être facilement interchangé pour s'adapter aux formes et dimensions du produit à tester et, de plus, l'écart existant entre les mâchoires 2 et 3, lorsque la pince est en position ouverte, pourra être ajustée à l'aide d'une molette 13 assurant le déplacement de la mâchoire 3. La figure 2 représente une vue de détail du capteur de force intégré dans la mâchoire 2 La mâchoire 2 sera en forme de piston creux à l'intérieur duquel sera disposé un organe piezo-électrique 14 Le piston 2 sera composé d'une embase creuse 15 et d'un mors rapporté 16 de façon souple De la sorte, l'organe piezo-électrique 14 disposé dans l'embase creuse subira intégrale-ment l'effort exercé sur le mors 16. Le montage souple du mors 16 sur l'embase 15 pourra, par exemple, être assuré au moyen d'un joint torique souple 17. La tension qui apparaît aux bornes de l'organe piezo-électrique 14 lorsqu'il est soumis à une compression pourra être recueilli à l'aide de feuilles conductrices 18 et 19 disposées sur sa surface La feuille 18 pourra, par exempie, être isolée de l'embase 15 par l'intermédiaire d'une rondelle isolante 20. La différence de potentiel recueillie à l'aide des feuilles conductrices 18 et 19 pourra être transmise vers les circuits électroni- ques de mémo ire 7 par l'intermédiaire de fils électriques 21 disposés dans un alésage 22 réalisé dans l'axe 11 du piston 2. La figure 3 illustre le schéma électrique utilisé pour le trai- tement de l'information issue de l'organe 14 piezo-électrique formant-le capteur de force. L'organe piezo-électrique utilisé ici est un quartz 14, dont - la tension est entrée sur un amplificateur opérationnel 23, de préfé- rence à grande impédance d'entrée Cette caractéristique permet en effet à l'opérateur d'exercer lentement l'opération d'écrasement sans pour au- tant fausser la mesure par une perte des charges apparaissant aux bornes du quartz. L'amplificateur opérationnel 23 est monté en détecteur de seuil maximum de tension Par conséquent, la charge du condensateur 24 correspondra à la tension maximum apparue aux bornes du quartz durant l'opération d'écrasement, ce qui correspond à une mémorisation de cette force. L'amplificateur opérationnel 25, monté en amplificateur de gain unitaire permet d'envoyer une tension proportionnelle à celle présente aux bornes du condensateur 24 vers un circuit analogique digi- tal, non représenté qui alimente un afficheur sur lequel s'inscrit une valeur de tension proportionnelle à l'effort maximum enregistré En outre, un potentiomètre 26 permet le tarage de l'appareil. Un interrupteur 12 sera placé aux bornes du condensateur 24, cet interrupteur 12 étant manoeuvré lorsque la poignée 4 de la pince 1 revient en position ouverte pour réinitialiser à zéro la mémoire. En outre, pour éviter toute dérive de l'appareil qui aurait pour conséquence de fausser la mesure, un circuit jumelé à l'interrup- teur 12 court-circuitera le quartz lorsque la pince est en position ouverte, et un circuit 27 de compensation de dérive sera mis en place aux bornes du quartz. D'autres mises en oeuvre de la présente invention, à la portée de l'Homme de l'Art, auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, la forme extérieure de la pince qui a été adoptée dans la description précédente, la rend plus particulièrement adaptée à la mesure des forcesd'écrasement de comprimés, toutefois, pour la mesure de forces telles que la résistance au cisaillement de goupilles, il est bien évident qu'il serait plus judicieux d'adopter une autre disposition. Egalement, la pince trouvera son application dans le domaine pharmaceutique des ampoules buvables pour mesurer la force nécessaire pour casser leurs extrémités. 6 - REVENDICATIONS 1 Pince dynamométrique destinée notamment à mesurer les forces d'écrasement de comprimés, granulés et autres, composée de deux mâchoires ( 2) et ( 3) entre lesquelles sont disposés les produits à tester, au moins l'une des mâchoires ( 2) étant actionnée par une poignée ( 4) arti- culée sur le corps ( 5) de la pince ( 1), les résultats de la mesure étant indiqués sur un afficheur numérique ( 6), caractérisée par le fait qu'elle présente des moyens pour mesurer la force maximale de réaction exercée par un comprimé lors de son écrasement sur au moins l'une des mâchoires ( 2) de la pince ( 1). 2 Pince dynamomé-trique selon la'revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens se présentent sous la forme d'un capteur de force intégré dans l'une des mâchoires ( 2) et qui reçoit la force de réac- tion du comprimé, et d'un circuit électronique ( 7) qui mémorise la valeur maximale de réaction exercée par le comprimé durant l'opération d'écra- sement. 3 Pince dynamométrique selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'un circuit électronique indique sur un afficheur ( 6) la valeur convertie en unité de force, mémorisée dans le circuit électronique de mémoire. 4 Pince dynamométrique selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le circuit électronique de mémoire est réinitialisé à zéro lorsque la poignée ( 4) et donc les mâchoires ( 2) et ( 3) sont ouver- tes. Pince dynamométrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'une-des mâchoires ( 2) se présente sous la forme d'un piston creux à l'intérieur duquel est disposé un organe piezo-électrique ( 14), le dit piston étant composé d'une embase creuse ( 15) et d'un mors rapporté ( 16) de façon souple qui autorise la transmission de l'effort subi sur l'organe piezo-électrique ( 14). 6 Pince dynamométrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'écart existant entre les mâchoires ( 2) et ( 3) en posi- tion ouverte peut être ajusté. 7 Pince dynamométrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'une des mâchoires ( 3) est rapportée et interchangeable sur la pince ( 1). 3 Pince dynamométrique selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le capteur de force est un organe piezo-électrique ( 14) 7 - tel qu'un quartz et qu'il est court-circuité lorsque la pince est ouverte. 9 Pince dynamométrique selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le circuit ( 23) de mémorisation de la tension maximale qui apparait aux bornes de l'organe piezo-électrique ( 14) durant la mis e en oeuvre de la pince, présente une grande impédance d'entrée et que les dérives sont compensées. Pince dynamométrique selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le piston ( 2) se déplace axialement poussé par la poi- gnée ( 4) agissant comme un levier.