Brevet FR2536853A1 — publié le 19840601

L'invention est relative aux appareils de pesage du type à jauges de déformation, et elle s'applique en parti- culier aux pèse-personnes. Elle a pour but,de fournir un appareil de ce type qui, tout en étant de conception et de structure simples, donc i faible prix de revient, soit néanmoins fiable et précis. A cet effet, l'appareil selon l'invention est carac- térisé par le fait qu'il comporte un barreau unique soli- darisé à ses extrémités respectivement avec un plateau de réception de charge et avec une assise de support; au moins deux ensembles à jauge de déformation fixée au barreau, sen- sibles à la flexion du barreau sous l'effet de la charge appliquée, ces ensembles, en association avec la zone du barreau avec laquelle ils coopèrent et avec le circuit de traitement des signaux émis par les jauges, ayant la même sensibilité de mesure pour une m&me charge appliquée, au moins un troisième ensemble à jauge de déformation fixée au barreau, sensible à la torsion du barreau sous l'effet de la chargeappliquée, et un circuit de traitement des signaux émis par lesdits trois ensembles à jauge de défor- mation, comportant des moyens pour combiner lesdits si- gnaux de manière à éliminer dans le signal sortant la com- posante résultant de la déformation du barreau en torsion. De préférence, les deux premiers ensembles sensibles -à la flexion comportent des jauges identiques coopérant avec le barreau dans des zones de même section. En dehors des zones de mesure du moment de flexion, le-barreau peut être de section et/ou de composition va- riables, notamment à ses extrémités de fixation ou dans la zone de réception de l'ensemble sensible à la torsion. De préférence, cependant, lç barreau est de section constante, par exemple polygonale (carrée, rectangulaire,), ou courbe (ronde, elliptique,), ou profi- lé (T, U, I, Hl C, L,). Le barreau peut être plein ou tubuldire. Suivant un mode de réalisation préféré, chaque en- semble comporte une seule jauge, la jauge de chaque ensem- ble sensible à la flexion étant parallèle à la direction générale du barreau et la jauge de l'ensemble sensible à la torsion étant inclinée sur cette direction, par exemple de 45 o Dans la pratique, chacun des trois ensembles à jauge de déformation est sensible à la fois à la flexion et à la torsion, mais pour des parts différentes, de sorte que, par l'élimination de la composante de torsion dans le si- gnal sortant, la composante de flexion formant ce signal sortant est essentiellement définie par les deux ensembles sensibles à la flexion et, pour une faible part, par l'en- semble sensible à la torsion. On comprendra bien l'invention à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig 1 est une coupe verticale d'un appareil selon l'invention, cette coupe étant faite par l'axe du barreau Fig 2 est une vue en plan de l'appareil de la fig 1; Fig 3 montre le pont extensométrique constitué avec les jauges de l'appareil des fig 1 et 2; Fig 4 montre un barreau équipé de jauges suivant un autre agancement; Fig 5 montre le pont extensométrique constitué avec les jauges de la fig 4; et Fig 6 et 7 sont des vues analogues aux fig 4 et 5, respectivement, et relatives à une autre variante 9 L'appareil de pesage, notamment un pèsepersonne, représenté aux fig 1 et 2, comporte un élément sensible 1 constitué par un barreau unique cylindrique, c'est-à-dire de section constante; de préférence comme représenté, le barreau 1 est de section circulaire, mais cette section pourrait être d'une autre forme courbe, par exemple ellip- tique, ou encore polygonale, par exemple carrée ou rectan- gulaire, ou encore profilée (T, H, I, Us r, L,). A une extrémité 2, le barreau 1 est solidarisé, par exemple par bridage à l'aide de vis 3 et d'une bride de serrage 4, avec un plateau 5 de support de charge consti- tué par un plateau proprement dit 6 et par une structure de support 7 en forme de fourche ou de cadre, à laquelle est fixé le plateau 6 et qui est immobilisée directement sur l'extrémité 2. A son autre extrémité 3, le barreau 1 est solidarisé, par exemple également par bridage à l'aide de vis 8-et d'une bride 9, avec une embase 10 par laquelle l'appareil repose sur son support, par exemple le sol L'embase peut recevoir un habillage latéral Il dont le bord supérieur est recouvert par la jupe latérale du plateau 6- L'embase 10 - est également en forme de fourche ou de cadre pour fournir un appui stable. Le plateau 6 et l'habillage 11 ont été supprimés à la fig 2 pour la clarté du dessin. Le barreau 1 est généralement horizontal, de même que la structure 7 et l'embase 10. Le barreau 1 peut s'étendre parallèlement à un côté de l'appareil ou, le cas échéant, suivant une diagonale ou encore suivant un diamètre si l'appareil est circulaire. Quand une charge à peser est placée sur le plateau 6, elle soumet le barreau 1 à des contraintes de flexion et éventuellement de torsion. Pour mesurer ces contraintes, on fixe sur le barreau 1, généralement par collage, au moils deux jauges de déforma- tion longitudinales 12, 13 et au moins une jauge de défor- mation 14, montrée en traits mixtes sur la fig 1, dont la direction est inclinée sur l'axe longitudinal 15 du barreau. De préférence, les deux jauges longitudinales 12, 13 sont sur la même génératrice, par exemple sur la généra- trice supérieure ou inférieure, et la jauge 14 est inclinée de 45 * sur l'axe 15 du barreau de manière à avoir le maxi- mum de sensibilité à la torsion Si la charge à peser est à l'aplomb de l'axe 15 du barreau, celui-ci ne travaille qu'éreni flexion, tandis que, si la charge est désaxée, le barreau travaille en flexion, mais aussi'en torsion; dans ce cas, la déformation du bar- reau en torsion sollicite également les jauges longitudi- nales 12, 13 qui risquent alors de fausser la mesure. La jauge inclinée 14 est principalement sensible à la torsion et, pour une moindre part, à la flex Son Son rôle est précisément de permettre d'annuler la partie du signal des jauges longitudinales 12, 13 qui est induite par la torsion. Le traitement des signaux se fait au moyen du pont extensométrique de la fig 3; les jauges 12, 13 sont montées en série; les bornes de ce circuit série sont branchées sur les bornes S, S' de l'alimentation; en parallèle sur ce circuit série, on prévoit un deuxième circuit sériee constitué par la jauge 14 et une résistance d'équilibrage réglable Rea Le signal est prélevé entre les jauges 12, 13, d'une part, et entre la jauge 14 et la résistance Re, d'autre part Pour annuler la compo- sante de torsion dans le signal sortant,-on prévoit une faible résistance rc en série avec la jauge 14 ou, comme c montré en traits mixtes, une forte résistance Rc en paral- lèle sur cette jauge 14. Dans la variante de la fig 4, on adjoint aux jauges 12, 13 et 14 des fig 1 à 3 une quatrième jauge 17 incli- nde sur l'axe 15 du barreau t d'un angle opposé à celui de la jauge 14, par exemple 45 . Le pont extensométrique de la fig 5 ne diffère de celui de la fig 3 que par le remplacement de la résistance Re par 1,a jauge 17, les branches du pont comportant les jauges 14, 17 comprenant les faibles résistances série rc, r'ct ou de grandes résistances Rc R' en parallèle. Cl C La variante de la fig 6 ne diffère de celle de la fig 4 que par l'adjonction d'une deuxième paire de jauges longitudinales 18, 19, situées par exemple sur une même génératrice et diamétralement opposées aux jauges 12, 13, et par le déplacement de position de la jauge -17 qui reste néanmoins inclinée sur l'axe 15 d'un angle opposé à celui de la jauge 14 Le pont extensométrique de la fig 7, utilisé avec l'agencement de la fig 6, comporte trois circuits série montés entre les bornes d'alimentation S, S': un circuit comportant les-jauges longitudinales 12, i 3, un circuit comportant les jauges longitudinales 18, 19, uh circuit comportant les jauges inclinées 14, 17, chacune associée à une faible résistance de correction rc, r'c en série (ou à une forte résistance en parallèle), le signal sortant étant prélevé entre la borne commune aux jauges 12, 13 et la borne commune aux jauges 14, 17, une résistance rég 1 a- ble de correction R'0 étant en parallèle sur les bornes de prélèvement du signal sortant, et une autre résistance réglable de correction RI'' étant prévue entre la borne c commune aux jauges 18, 99 et la borne commune aux jauges 14, 17 Dans la pratiques une seule des résistances R'e, Re'çu est utilisée; leur circuit peut donc être- ouvert, par exemple par un interrupteur. Il apparaîtra à l'homme de l'art que d'autres agence- ments de ponts sont possibles O Les positions relatives des jauges longitudinales et inclinée(*)sur le barreau 1 ne sont pas en général déterminantes Par exemple, une jauge inclinée pourrait être collée sur le barreau en même temps qu'une jauge longitudinale, pour former une double jauge croisée. Dans chacune des réalisations décrites ci-dessus à titre d'exemple, on n'utilise qu'un seul barreau de défor- mation et les erreurs de mesure induites par les jauges longitudinales lors de la torsion du barreau sont annihi- lées par la ou les jauges inclinées. Bien qu'on ait décrit des ensembles à jauge unique et un barreau de section constante, il va de soi que diverses variantes équivalentes sont possibles C'est ainsi que, le barreau ayant une section variable, cette section pourrait même varier d'une zone de mesure du moment de flexion à l'autre, la correction se faisant alors dans le pont extensométrique, adapté à cet effet, pour que les signaux provenant des deux ensembles sensibles à la flexion soient les mêmes Il est également possible de prévoir plusieurs jauges par ensemble de mesure. R E V E N D I C A T I O N S 1 Appareil de mesure à jauges de contraintes notamment pèse-personne, caractérisé par le fait qu'il comporte: un barreau unique ( 1) solidarisé à ses extré- mités ( 2, 3) respectivement avec un plateau ( 5,9 69 7) de réception de charge et avec une assise de support ( 10) au moins deux ensembles ( 12, 13, 18, 19) à jauge de déformation fixée au barreau, sensibles à laflexion du barreau sous l'effet de la charge appliquée, ces ensem- bles, en association avec la zone du barreau avec laquelle ils coopèrent et avec le circuit de traitement des signaux émis par les jauges, ayant la même sensibilité de mesure pour une même charge appliquée, au moins un troisième ensemble ( 14, 17) à jauge de déformation fixée au barreau, sensible à la torsion du barreau sous l'effet de la charge appliquée, et un circuit de traitement des signaux émis par lesdits trois ensembles à jauge de déformation, compor- tant des moyens pour combiner lesdits signaux de manière à éliminer dans le signal sortant la composante résultant de la déformation du barreau en torsion. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux premiers ensembles ( 12, 13, 18, 19) comportent des jauges identiques coopérant avec le barreau ( 1) dans des zones de même section. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le barreau ( 1) est de section constante, par exemple polygonale (carrée, rectangulaire, ),ou courbe (circulaire, elliptique,), ou profilée (T, H, I, U, A, L le barreau étant plein ou creux. 4 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le barreau ( 1) est de section variable. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chacun des trois ensembles comporte une seule jauge, la jauge ( 12, 13, 18, 19) de chaque ensemble sensible à la flexion étant parallèle à la direction générale du barreau et la jauge ( 14, 17) de l'ensemble sensible à la torsion étant inclinée sur cette direction, par exemple de 45 . 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que deux jauges longitudinales sont sur une même ligne parallèle à ladite direction, par exemple sur une génératrice. 7 Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comporte quatre ensembles sensibles à la flexion. 8 Appareil selon l'une des revendications I à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte deux ensembles sensibles à la torsion, -leurs jauges étant inclinées sur l'axe ( 15) du barreau ( 1) suivant des angles opposéso 9 Appareil selon 1 'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le circuit de traitement est du type pont extensométrique comportant, dans ou sur la branche équipée d'une jauge de l'ensemble sensible à la torsion, une résistance de correction - Appareil selon l'une des revendications l à 9, caractérisé par le fait que le plateau de réception de la charge comporte un plateau proprement dit ( 6), une struc- ture de support ( 7) solidarisée avec une extrémité ( 2) du barreau ( 1), par exemple par bridage, et agencée en forme de fourche ou de cadre. 11 Appareil selon l'une des revendications' à 10, caractérisé par le fait que l'assise de support ( 10) est fixée à une extrémité ( 3) du barreau ( 1) par exemple par bridage et est-agencée en forme de fourche ou de - cadre.