Brevet FR2541450A1 — publié le 19840824

L'invention concerne généralement les instruments de pesage, plus particulièrement les instruments de pesage électroniques destinés à délivrer une indication de masse. On connaît déjà des instruments de pesage, comprenant un récepteur de charge défini par un montant fixe, par un montant chargé relid à un plateau portecharge, et par des moyens à réponse élastique agencés entre les montants fixe et chargé, avec aussi un organe détecteur d'une grandeur élastique, telle qu'une flexion ou une contrainte, imprimée par la charge au récepteur de charge. Il est particulièrement commode de construire le récepteur de charge d'une seule pièce, avec des charnières définies par des affaiblissements, comme cela est décrit dans les publications-brevets FR 2 453 396, FR 2 469 701 et FR 2 475 218, par exemple.L'organe détecteur-peut être fait de jauges de contraintes placées au niveau des charnières, ou bien réalisé par un condensateur dont les armatures sont fixées à deux points du récepteur de charge qui sont sujets à déplacement relatif sous l'effet de la charge. Dans les deux cas, on prévoit aussi un organe de mesure et d'affichage qui utilise les valeurs au repos et en charge de la grandeur élastique, en fonction de ladite réponse élastique, pour en déduire et afficher la grandeur de pesage. Dans le cas d'un condensateur, on utilise par exemple le montage décrit dans la publicationbrevet FR 2 475 231. Les instruments de pesage ainsi constitués indiquent un poids, qui dépend'donc de leur inclinaison et de la valeur locale de l'accélération liée à la pesanteur (g). Cette indication de poids dépend également de la température, qui fait varier de son côté la réponse élastique du récepteur de charge. Il a déjà été proposé (FR 2 418 451) d'utiliser deux balances interconnectées, l'une recevant une masse de référence, l'autre la charge à peser. Cette disposition permet une mesure de la masse de la charge. Cependant la complexité de cette solution empêche sa généralisation comme dispositif de mesure de masse. La présente invention vient offrir une autre solution, qui présente de surcroît l'avantage de compenser pratiquement les variations de la réponse élastique du récepteur de charge. Pour cela, l'invention utilise un instrument de pesage du type défini ci-dessus, et comprenant au moins une masse de référence, un dispositif de retenue de la masse de référence en position de repos, et des moyens de relâchement temporaire du dispositif de retenue, de sorte que la masse de référence vienne solliciter librement le montant chargé. L'organe de mesure et d'affichaae utilise également la valeur de la grandeur élastique mesurée lorsque la masse de référence est en appui sur le montant chargé, afin d'afficher ultérieurement comme grandeur de pesage la masse de toute charge posée sur le plateau porte-charge. Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, une pièce d'appui formant fourchette en déport est fixée au montant chargé, ladite fourchette étant placée autour de la masse de référence, de manière à recevoir celle-ci lorsque les moyens de relâchement sont actionnés. Selon une variante intéressante de l'invention, un levier, articulé sur une partie fixe à l'une de ses extrémités, est relié au montant chargé en un point intermédiaire, et reçoit la masse de référence en appui au-delà de ce point intermédiaire lorsque les moyens de relâchement sont actionnés, le montant chargé recevant alors la masse de référence amplifié. Dans un mode de réalisation particulier, la masse de référence est un disque tourné possédant concentriquement deux épaulements latéraux annulaires également tournés, de diambtre réduit, et un axe central faisant saillie de part et d'autre. De son côté, le dispositif de maintien comprend un levier possédant deux zones de courbure homologue de celles des épaulements, placées en regard de ceux-ci, et un organe moteur possédant une position de repos où le levier soulève la masse de référence en appui contre une butée, et une position de travail qui relâche la masse de référence de sorte qu'elle vienne solliciter le montant chargé. Très avantageusement, l'organe moteur est un électro-aimant dont la tige est articulée sur le levier et agit également sur un organe de verrouillage de celuici en position de repos. De préférence, le levier et les pièces d'appui de la masse de référence sont agencés de sorte que celleci tourne autour de son axe chaque fois qu'elle est déposée sur la fourchette. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 illustre sous forme d'une vue latérale un exemple de récepteur de charge de type connu - la figure 2 illustre une pièce destinée à être fixée sur un tel récepteur de charge pour la mise en oeuvre de l'invention - les figures 3 et 4 illustrent sous forme de vue laté rale et de vue de dessus un mode de réalisation préfér rentiel de la présente invention - la figure 5 est un détail permettant de mieux comprendre le mécanisme de la figure 3 ; et - la figure 6 illustre schématiquement un élément d'une variante de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, la référence numérique 10 désigne un plateau porte-charge, qui. peut supporter en un point quelconque une charge Q. Un bâti schématisé en 20 est solidaire d'un montant fixe 11, tandis qu'un montant chargé 12 est solidaire du plateau porte-charge 10. Entre le montant fixe 11 et le montant chargé 12 sont disposés deux bras 21. et 22. Le bras 21 est relié au montant fixe 11 par une charnière élastique 211, réalisée par un étranglement de la matière constitutive une autre charnière 212 à étranglement relie le bras 21 aumontant chargé 12. De même, l'autre bras 22 est relié par un étranglement 221 au montant fixe 11 et par un étranglement 222 au montant chargé 12. On obtient ainsi une structure réalisée d'uneseule pièce, et qui constitue un parallélogramme déformable. Un support d'électrode fixe 31 est vissé en 310 et 311 sur le montant fixe 11. Ce support 31 soutient une électrode fixe 320 par un montage constitué ici de traversées isolantes en stéatite telles que 316 et de tiges de fixation d'électrode telles que 313. Un support d'électrode-mobile 35 est fixé en 350 et 351 sur le montant chargé 12. Il se prolonge par un bras de fixation d'électrode 341, qui. vient soutenir une semelle isolante en bakélite 342, surmontée de. l'électrode proprement dite 343. La valeur de la capacité existant entre les électrodes 320 et 343 est reliée à la charge Q appliquée sur le plateau. Un dispositif. électronique 60 mesure Cette capacité, et en déduit la valeur affichée sur l'instrument de pesage. D'autres récepteurs de charge semblables à ce transducteur capacitif sont décrits dans la publicationbrevet FR 2 453 396. Des récepteurs de charge un peu différents sont décrits dans la publication-brevet FR 2 469 701, ou encore FR 2 475 218. Dans les deux derniers cas, le transducteur est soit à jauges de contraintes, soit capacitif. Tous ces récepteurs de charge présentent, entre eux, d'importantes différences de réalisation. L'invention s'applique néannoins à tout récepteur de charge, et notamment à ceux indiqués ci-dessus. Pour la description détaillée ci-après, on fera référence au récepteur de charge de la figure 1. Dans un mode de réalisation, l'invention fait usage d'une pièce d'appui en forme de fourchette, fixée au montant chargé 12. Illustrée sur la figure 2, cette pièce 40 comporte une équerre 41 soudée latéralement sur la fourchette 42. Un côté 410 de l'équerre s'aligne sur le fond 420 de la fourchette. Le même côté 410 est fixé par boulonnage en 411 et 412 au côté gauche du montant chargé 12 (sur la figure 1), de façon que la fourchette 42 soit en déport latéral sur le récepteur de charge, sans jamais venir au contact des parties de celui-ci qui se déforment sous l'effet de la charge.Perpendiculairement à son fond 420, la fourchette 42 comporte deux bras 421 et 422 dont le côté supérieur est horizontal, et le côté inférieur oblique pour pouvoir soutenir une masse importante en porte-d-faux. Sur les côtés supérieurs des bras 421 et 422, deux fentes 425 et 426 définissent ensemble une direction parallèle aux pièces 410 et 420, donc perpendiculaire au plan de la figure 1. On se référera maintenant à la figure 3, sur laquelle on reconnaît le côté 422 de la fourchette 42, avec sa fente 426. Sur le bâti de l'instrument de pesage est fixé un montant 43, la fixation se faisant par exemple au niveau de son ergot inférieur 430. En partie haute du montant 43 sont fixés deux flasques 44 et 45. A leur autre extrémité, ces flasques supportent ensemble en haut un électro-aimant 46, et en bas une platine 445 (figure 5). En regard de l'échancrure 426, le flasque 44 possède une échancrure homologue 441. Il en est de même pour le flasque 45 en regard de l'échancrure 425. Le bas de la pièce 43 comporte, vers la droite, un étrier défini par deux replis 431. Cet étrier définit l'axe de pivotement 490 d'un levier double 49. Une masse de référence, notée 50 dans son ensemble, est constituée d'un disque tourné possédant concentriquement deux épaulements latéraux annulaires également tournés, de diamètre réduit, désignés par 501 et 502. La masse de référence possède également un axe central 505 faisant saillie de part et d'autre, pour venir se loger entre les deux échancrures telles que 441 et 426 (figure 3). On remarquera maintenant que le levier 49 présente deux parties en arc de cercle telles que 490, qui possèdent une forme homologue de celle d'un arc de cercle de l'épaulement 502. La masse 50 vient donc reposer sur ces parties en arc 490 par son épaulement 502, et de même de l'autre côté sur son épaulement 501. Elle se trouve ainsi suspendue entre les deux échancrures 441 et 426 d'un côté, et les échancrures homologues, de l'autre côté. La figure 5 illustre plus en détail la cinématique associée au levier 49. Ce levier forme lui aussi une fourchette venant soutenir la masse 50 par ses deux épaulements 501 et 502. Les deux parties du levier 49 sont réunies à l'autre bout par un axe 491. D'un autre côté, l'électro-aimant 46 comporte une tige 461 qui vient se fixer par filetage sur une pièce 47 de forme particulière. Extérieurement, cette pièce comporte en haut une partie cylindrique 473, suivie dtune partie conique 474, et se termine en bas par une autre partie conique de plus faible diamètre 475. Sur celle-ci est fixé diamétralement un axe 471 qui vient en butée sur l'axe 491 déjà cité. De la sorte, l'axe 491 se trouve intérieurement logé à l'intérieur de la pièce 47, et il est rappelé en butée contre l'axe 471 par un ressort 472 venant prendre appui sur un décrochement interne 476 de la pièce 47. Dans la position de repos de l'électro-aimant 46, de sa tige 461, ainsi que de la pièce 47, la partie conique 474 de celle-ci vient en.prise sur l'ergot 484 d'une pièce 48 montée à pivotement autour d'un axe 480 entre les deux flasques 44 et 45. A l'opposé de son axe 480, la pièce 48 comporte un prolongement 4 & muni d'un rappel élastique 486 prenant appui sur la platine 445. Juste après son bec 484, la pièce 48 comporte une échancrure 482 qui s'étend perpendiculairement à sa grande dimension L'échancrure 482 loge un pion 478 monte entre les deux parties-du levier 49. Ce piôn 478 est par ailleurs muni d'un rappel élastique (ressort 479) vis à vis d'un point fixe tel que l'axe 480. La position de repos du système est celle illustrée sur la figure 5. La tige 461 est en position rétractée à l'intérieur de l'6lectro-aimant, et sollicite vers le haut l'axe 491, tandis que le pion 478 est en position verrouillée à l'intérieur de la pièce 48. Dans cette situation, le levier 49 soulève la masse de refé- rence 50 pour-qu'elle vienne en butée sur les échancrures telles que 441 (figure 3). La masse de référence n'exerce alors aucune action sur le récepteur de charge. L'effort ressenti par celui-ci sur son montant chargé 12 est simplement augmenté de la masse de la pièce 40 illustrée sur la figure 2. L'homme de-l'art sait en tenir compte dans le calibrage du dispositif de mesure et d'affichage 60 (figure 1). Lorsque l'électro-aimant 46 est excité, la tige 461 est repoussée, écartant alors l'ergot 484 de la pièce 48, et tendant à supprimer le verrouillage du pion 478. Dès que ce verrouillage disparaît, le levier 49 est libre de descendre, ce à quoi il est sollicité par l'action de la tige 461 à travers le ressort 472. Le levier 49 s'efface alors complètement en libérant la masse 50, qui vient maintenant en appui sur les échancrures 425 et 426 de la fourchette 42. La masse 50 vient ainsi solliciter le montant chargé 12 du récepteur de charge de la figure 1. Lorsqu'on met fin à l'excitation de l'éiectror aimant, la tige de celui-ci remonte, en même temps que le levier 49 est sollicité-vers-le haut par les ressorts tels que 476. Dès que le pion 478 arrive au droit de l'échancrure 482 dans la pièce 48, le rappel élastique de celle-ci par le ressort 486 rétablit le verrouillage du levier 49, et maintient ainsi la masse 50 en position de repos. On observera à cet égard que le verrouillage procuré par la pièce 48 interdit tout déplacement de la masse 50, même lors du transport de l'instrument de pesage, et quelles que soient les accélérations appliquées lors du transport à la tige 461 et à la pièce 47. On a observé par ailleurs que cette disposition permet de faire tourner un peu la masse sur elle-même, toujours dans le même sens, lorsqu'elle est déposée. Cela évite une usure prématurée, notamment au niveau de l'axe 505. La mise en oeuvre de l'invention se fait comme suit - en l'absence de charge sur le plateau 10, l'électro aimant est excité, et la masse de référence (de valeur connue) vient charger le récepteur de charge. Le circuit 60 détermine alors la valeur de mesure qui correspond à la valeur de la masse de référence, ainsi qu'un coef ficient égal au rapport de la valeur de la masse de référence à la valeur de mesure. L'électro-aimant est alors ramené en position de repos, et la valeur du coefficient est mise en mémoire. - par la suite, la balance affichera non pas la valeur de mesure habituelle (indication de poids), mais le résultat du produit de cette valeur de mesure par le coefficient mémorisé (indication de masse). Les moyens de mémoire et de multiplication nécessaire à cet effet sont bien connus de l'homme de l'art, et la plupart du temps déjà contenus dans le circuit 60 de la balance (balances poids-prix en particulier). La détermination du coefficient pourra s'effectuer automatiquement à chaque mise en service de la balance, à chaque déplacement de celle-ci, ainsi que de manière périodique (toutes les heures par exemple). On notera que le processus décrit ci-dessus est indifférent au type de capteur (jauges de contrainte ou capacitif), bien que le mode d'obtention de la valeur de mesure soit très différent dans les deux cas. La présente invention peut également être utilisée de manière plus sophistiquée, par exemple en faisant la moyenne de n mesures de la "valeur de mesure", effectuées pendant une même excitation de l'électroaimant, ou pendant n excitations consécutives de l'électro-aimant. Au lieu de la moyenne, on peut aussi utiliser des techniques statistiques plus évoluées. Par ailleurs, on peut également utiliser plusieurs masses de références, associées à plusieurs dispositifs selon l'invention. Au lieu de déterminer un seul coefficient multiplicateur, on réalisera alors une interpolation pour la détermination des masses. Les points de référence pour cette interpolation sont la masse zéro et les valeurs respectives de chacune des masses de référence. Enfin, il a été observé qu'avec les dispositions décrites ci-dessus, le poids de la balance est augmenté de celui de la masse de référence. Pour certaines applications, il est souhaitable-de réduire ce poids. Le levier 52 de la figure 6 le permet : la masse de référence vient s'appliquer en 526 ; à l'autre bout, la partie 529 est fixée au bâti. Au voisinage de celle-ci, deux perçages 531 et 532 définissent une charnière. Plus loin deux autres perçages 541 et 542 définissent une autre charnière vers un renvoi 521 qui vient se fixer au montant chargé du récepteur de charge, directement ou à travers une transmission de force telle qu'un fil. La valeur de la masse appliquée au récepteur de charge est alors celle de la masse de référence, amplifiée compte tenu du rapport des distances du point 526 et de la charnière 541, 542 à la charnière d'articulation 531, 532. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, et s'étend à toute variante inscrite dans le cadre des revendications ciaprès. REVENDICATIONS 1. Instrument de pesage, comprenant un récepteur de charge défini par un montant fixe (11), par un montant chargé (12) relié à un plateau porte-charge (10), et par des moyens à réponse élastique (21, 22) agencés entre les montants fixe et chargé, avec aussi un organe détecteur (320, 343) d'une grandeur élastique, telle qu'une flexion ou une contrainte, imprimée par la charge au récepteur de -chàrge, ainsi qu'un organe de mesure et d'affichage qui utilise les valeurs au repos et en charge de la grandeur élastique, en fonction de ladite réponse élastique, pour en déduire et afficher la grandeur de pesage, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre -:: - au moins une masse de référence (50), - un dispositif (44, 45, 49) de retenue de la masse de référence en position de repos , et - des moyens (46, 47) de relâchement temporaire du dis positif de retenue, de sorte que la masse de référence vienne solliciter librement le montant chargé, et par le fait que l'organe de mesure et d'affichage (60) utilise également a valeur de la grandeur élastique mesurée lorsque la masse de référence est en appui sur le montant chargé, afin d'afficher ultérieurement comme grandeur de pesage la masse de toute charge posée sur le plateau porte-charge. 2. Instrument de pesage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une pièce d'appui (40) formant-fourchette en déport (42) est fixée au montant chargé (12), ladite fourchette (42) étant placé-e autour de la masse de référence (50), de manière à recevoir celle-ci lorsque les moyens de relâchement sont actionnés. 3. Instrument de pesage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un levier (52), articulé sur une partie fixe à l'une de'ses extrémités (529), est relié au montant chargé en un point intermédiaire (521), et reçoit la masse de référence en appui au-delà (526) de ce point intermédiaire lorsque les moyens de relâchement sont actionnés, le montant chargé (12) recevant alors la masse de référence amplifiée. 4. Instrument de pesage selon l'une dés revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la masse de référence (50) est un disque tourné possédant concentriquement deux épaulements latéraux annulaires également tournés, de diamètre réduit (501, 502, et un axe central (505) faisant saillie de part et d'autre. 5. Instrument de pesage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif de maintien comprend au moins un levier (49) possédant deux zones (490) de courbure homologue de celles des épaulements (501, 502), placées en regard de ceux-ci, et un organe moteur (46) possédant une position de repos où le levier soulève la masse de référence en appui contre une butée (441), et une-position de travail qui relâche la masse de référence de sorte qu'elle vienne solliciter le montant chargé (12). 6. Instrument de pesage selon la revendication 5, caractérisé- par le fait que l'organe moteur (46) est un électro-aimant dont lâ tige (461) est articulée sur le levier (49) et agit également sur organe (48) de verrouillage de celui-ci en position de .repos. 7. -Instrument de pesage selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que le levier (49) et les pièces d'appui (421, 422) de la masse de référence sont agencés de sorte que celle-ci tourne autour de son axe chaque fois qu'elle est déposée sur la fourchette.