Brevet FR2594533A1 — publié le 19870821

La présente invention concerne un procédé pour réaliser des jauges de contrainte et les appliquer sur un corps d'épreuve. La présente invention concerne également, à titre notamment de produits intermédiaires obtenus par ce procédé, des jauges de contrainte munies d'un circuit électrique à au moins une résistance sensible On connut les jauges comprenant un circuit a résistance sensible collé sur un film-support dont la face ne portant pas le circuit est destinée à Btre à son tour collée sur le corps d'épreuve. Ainsi, le film-support est interposé entre le corps d'épreuve et le circuit. Le film support facilite la manipulation. Cependant, l'avantage ainsi obtenu est limité car le filmsupport doit être tres mince, donc fragile, pour bien transmettre au circuit électrique les déformations du corps d' épreuve. En pratique, les épaisseurs des films-support habituellement utilisés sont Si faibles que la fabrication des jauges par un processus automatique est rendue difficile. Malgré cela, la transmission des déformations n'est pas excellente, et en particulier le collage du filmsupport sur le corps d'épreuve est delicat : la transmission des déformations sera mauvaise si une bulle d'air reste prisonnière entre corps d'épreuve et filmsupport. Pour faciliter la fabrication des jauges de contrainte, on pourrait songer à s'inspirer d'un procédé connu pour fabriquer des circuits électriques miniaturisés, dans lequel on grave ces circuits sur une bande métallique continue de faible épaisseur, préalablement collée sur un film-support en forme de bande en matière plastique. Selon ce procédé connu, le film-support en matière plastique est muni d'ouvertures, découpées régulièrement le long du film avant collage de la bande métallique. On grave ensuite la bande-mXtallique de façon à obtenir un circuit électrique. Cette gravure est réalisée par la méthode classique de photogravure La gravure réalisée dans la bande métallique a pour effet de former des pattes métalliques s'étendant librement en regard des ouvertures ménagées dans la bande de support, afin de pouvoir Etre raccordées a d'autres circuits électriques. Le film-support continu en matière plastique permet ainsi de réaliser en continu des circuits électriques en constituant un support mécanique et isolant pour ceux-ci, qui facilite considérablement la manipulation de ces circuits. Malheureusement, ce procédé n'est pas directement transposable a la fabrication des jauges de contrainte de type connu car il nécessite de la part du film-support une résistance mécanique incompatible avec la bonne transmission des déformations. Le but de l'invention est ainsi de proposer un procédé du genre indiqué au début et qui facilite considérablement la fabrication des jauges de contrainte, leur manipulation postérieurement a la fabrication, leur bonne application sur le corps d'épreuve, et qui assure que la transmission des déformations entre le corps d'épreuve et la jauge soit améliorée en service. Suivant un premier aspect du procédé selon l'invention, pour fabriquer une jauge de contrainte et l'appliquer sur un corps d'épreuve : - on colle une couche métallique sur l'une des faces d'un film-support - on grave la couche métallique selon les contours d'un circuit électrique comprenant au moins une resistance sensible - on amène lsensemble film-support - circuit sur une surface isolante du corps de épreuve de façon sue le circuit soit interposé entre le film-support et le corps d'épreuve ; et - on colle le circuit électrique sur la surface isolante du corps d'épreuve. Ainsi, le film-support utile pour la manutention jusqu 7 au moment du collage n'a pas de fonction d'isolation électrique entre le circuit et le corps d'épreuve. Cette fonction d'isolation est assurée par une surface isolante du corps d'épreuve. Cette surface isolante est directement disponible si le corps d'épreuve est en matière isolante. Dans le cas plus fréquent où le corps d'épreuve est conducteur, par exemple métallique, la surface isolante résulte d'un traitement préalable du corps dépreuve, par exemple traitement de surface chimique ou déport d'une couche isolante. Une telle couche isolante ne réintroduit pas les inconvénients de mauvaise transmission des déformations car elle peut etre appliquée a l'état liquide ou semi-liquide ce qui lui permet ensuite d'entre en parfaite liaison mécanique avec le corps d'épreuve. Suivant un deuxième aspect du procédé selon lSinventionq pour fabriquer une jauge de contrainte et lapoliouer sur un corps d'épreuve - on grave, selon les contours dun circuit électrique comprenant au moins une résistance sensible, une couche métallique portée par un film-support ! et - après avoir polymérisé au contact de la couche métallique une couche de matière adhésive de façon que celle-ci ait, dans la région du circuit électrique, une face libre et une face adjacente au circuit, on colle sur le corps d'épreuve la face libre de la couche de matière adhésive polymérisée. Cet aspect du procédé se distingue du précédent en ce cue le moyen d'isolation électrique est amené sur la jauge de contrainte préalablement à sa pose, au lieu d'erre fourni par ou aménagé sur le corps d'épreuve. Cependant, comme le premier aspect, le second aspect est basé sur l'idée inventive consistant à utiliser le film-support comme moyen de manutention indépendant de toute isolation interposée entre le corps d'épreuve et le circuit électrique. La couche de matière adhésive polymérisée qui remplit cette fonction d'isolation peut etre relativement mince et souple pour transmettre les déformations de manière optimale, car la résistance mic?nique nécessaire avant la pose sur le corps d'épreuve est assurée par le film-support. Un circuit électrique peut avoir un film-support individuel pour constituer une jauge de contrainte individuelle ou être associé à un film-support ayant la forme d'une bande sur laquelle des circuits électriques semblables sont réalisés les uns à la suite des autres sur la bande. Dans une jauge de contrainte prévue pour être collée sur le corps d'épreuve de façon que le circuit électrique soit interposé entre le corps d'épreuve et le film-support. le collage associant le circuit électrique au film-support est d'un tvpe à faible adhérance permettant de détacher le film-support du circuit électrique par pelage. Rinsi, dans une telle jauge de contrainte. le film-support ne sert qu'à la manutention depuis la fabrication jusqu'à la mise en place sur le corps d'épreuve, et disparait ensuite. Selon un autre mode de réalisation, la jauge de contrainte comprend une couche intermédiaire entre le filmsupport et le circuit électrique, ce dernier étant porté par la couche intermédiaire et s'inscrivant dans une ouverture du film-support lorsqu'il est vu perpendiculairement au film-support Pour poser une telle jauge, on place le corps d'épreuve contre le film-support. et on pousse le circuit électrique à travers l'ouverture du film-support pour l'appliquer contre le corps d'épreuve, la couche intermédiaire ou une substance additionnelle assurant le collage. Le film-support peut ensuite gtre éloigné du corps d'épreuve. Selon un troisième mode de réalisation de la jauge de contrainte, le film-support présente une ouverture donnant accès, depuis le coté du film-support oppose au circuit, à des surfaces de connexion du circuit électrique, le circuit électrique étant collé au film-support en dehors de l'ouverture précitée. Pour mettre en service cette jauge, on la colle sur le corps d'épreuve de façon que le circuit électrique soit interposé entre le corps d'épreuve et le film-support. Ensuite, on raccorde électriquement le circuit électrique avec un equipement d'exploitation à travers au moine une ouverture du film-support. On peut également effectuer à travers cette ouverture l'ajustage des valeurs électriques du circuit, par coupure, grattage ou soudure en des positions appropriées prévues sur le circuit. Pour que le film-support résiste convenablement aux manipulations industrielles son épaisseur peut être de l'ordre de 20 micromètres. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Rux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue en plan avec arrachements du film-support en matière plastique utilisé dans le procédé selon l'invention - la figure 2 est une vue à plus qrande échelle de ce film ;; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale du film-support en matière plastique et de la bande métallique collée à celui-ci par l'intermédiaire d'une couche adhésive - la figure 4 est une vue analogue a la figure 3, après gravure de la bande métallique et amenée d'un outil pour appliquer le circuit gravé sur un corps d'épreuve - la figure 5 est une vue en plan du filmsupport, montrant le circuit électrique grave dans la couche métallique - la figure 6 est une vue schématique en coupe du circuit électrique déposé sur le corps d'épreuve - la figure 7 est une vue analogue à la figure 1 d'un deuxième mode de réalisation du film-support en vue de la mise en oeuvre d'une variante du procédé ;; - la figure 8 est une vue du film-supporten coupe longitudinale, sur lequel est collée la couche métallique - la figure 9 est une vue en plan du circuit obtenu par gravure de la couche métallique sur le filmsupport - la figure 10 est une vue analogue à la figure B mais après gravure de la couche métallique et application de celle-ci sur un corps d'épreuve - la figure il est une vue analogue à la figure 8 mais montrant l'ensemble film-support - couche métallique utilisé dans le cadre d'une seconde variante du procédé ; - la figure 12 est une vue analogue à la figure 11 mais après gravure de la couche métallique - la figure 13 est une vue en plan du circuit obtenu par gravure de la couche métallique sur le filmsupport ; et - la figure 14 est une vue en coupe du corps d'épreuve et de la jauge de contrainte appliquée sur lui, lors du pelage du film-support. En référence aux figures 1 a 6, le procédé pour fabriquer une jauge de contrainte et l'appliquer sur un corps d'épreuve comprend les étapes suivantes - on réalise (voir figure 1) dans une bande de matière plastique constituant un film-support 1, des ouvertures 2 régulièrement espacées, en meme temps oue des ouvertures latérales 3 de plus faible dimension, destinées å l'entraînement de la bande 1 a la manière d'un film cinématographique - on réalise d'autre part une bande composite comprenant une couche métallique 4 et une couche de matière adhésive réticulable 5 - on applique le film-support 1 contre le coté de la couche de matière adhésive 5 qui est opposé a la couche métallique 4 (figures 2 et 3 > de façon que la bande composite laisse libres les ouvertures 3 du film-support 1 et ferme complètement les ouvertures 2 de celui-ci, de fanon que. dans les ouvertures 2. la couche 5 ait une face libre a adjacente au film i et une face 5b adjacente au circuit 7 - on grave selon le procédé connu de photogravure la coucne métallique 4 depuis sa face opposée a la couche 5, et selon les contours d'un circuit électrique 7, de façon que le circuit 7 s'inscrive dans le contour d'une ouverture 2 du film 1 lorsque celui-ci est vu perpendiculairement a sa surface - d'autre part. on dépose une couche de colle sur ne surface du corps d'épreuve 6 - on amène le film-support muni de la couche 5 et de la couche 4 travée contre la couche de colle du corps d'apreuve 6 le film-support 1 étant adjacent au corps 6 (figure 4) - on amène un outil 11 du genre poinçon sur le circuit 7 et on actionne le poinçon 11 vers le corps d'epreuve 6 pour pousser le circuit 7 et la région attenante de la couche 5 å travers l'ouverture 2 pour appliquer ladite région de la couche 5 contre la surface encollée du corps 6 (figure 6) ; - on éloigne le film 1 et on retire le poinçon 11. Les opérations qui viennent d'etre décrites ci dessus peuvent entre réalisées en continu Plus particulière- ment. les couches 4 et 5 peuvent être assemblées en continu entre elles, cuis avec le film-support 1, à la suite de quoi les circuits 7 sont gravés les uns après les autres. chacun au droit des ouvertures 2 du film 1. Le film 1. par exemple en polvimide, a une épaisseur comprise entre 20 et 100 microns, suffisante pour que le film-support et les éléments qu'il porte soient entrainés sans risque de rupture dans une machine automatique de fabrication. On appelle jauge de contrainte l'ensemble comprenant le circuit 7, la région adjacente de la couche 5 et, éventuellement, la région adjacente du film 1, comprenant une ouverture 2. Le roule de la couche 5 est de maintenir le circuit 7 en regard de l'ouverture 2 lorsque le circuit est encore porté par le film 1, puis d'assurer la liaison mécanique entre le corps d'épreuve et le circuit après enlèvement du film. Dans l'exemple représenté, le circuit 7 comprend différentes résistances sensibles 7j (figure 5) et des surface p pour raccorder le circuit 7 avec un équipement d'exploitation. Ce genre de jauge est utilisable sur le corps d'épreuve d un appareil de pesage. Dans l'exemple représenté aux figures 7 'a 10, le film-support 1 comprend les mêmes ouvertures d'entrainement 3 que dans l'exemple précédent. et des ouvertures 2 plus courtes relativement a la direction longitudinale du film que les ouvertures 2 de la figure 1. Comme le montre la figure B. la couche métallique 4 est collee directement contre l'une des faces du film 1. Par "collée directement". on veut dire que la colle interposée entre le film 1 et la couche 4 n'a pas d'épaisseur sensible et, plus précisément, n'a pas une épaisseur qui serait suffisante pour soutenir le circuit 7 en retard d'une ouverture 2 de l'exemple des figures 1 a 6. D'ailleurs. dans le présent exemple, la coile est appliquée sur le film 1 de sorte qu'elle n' est pas présente dans les ouvertures 2. Ensuite comme le montre la figure 9, on grave la couche 4 par photogravure pour réaliser un circuit électrique passant par des résistances sensibles 7j et présentant des surfaces de connexion 7p. I1 est fait en sorte que toutes les surfaces de connexion 7p soient en regard de 1 ouverture 2. Par ailleurs, la quasi-totalité du circuit 7 est portée par le film-support 1 de part et d'autre de l'ouverture 2. Notamment, les quatre résistances 7j sont entièrement situées en dehors de l'ouverture 2 D'autre part, on fait subir a une partie au moins de la surface du corps d'épreuve métallique 6 figure 4) un traitement chimique de surface permettant de développer en surface une couche a dioxydes isolants (phosphatation, anodisation.....). Ensuite (figure 10), on amène vers le corps d'épreuve 6 la jauge de contrainte ainsi réalisée de façon que la couche métallique 4 soit adjacente au corps d'épreuve. Préalablement, une couche de colle a été dêposse sur la surface isolante 6a du coros d'épreuve 6, qui est inchangé par rapport à 1 exemple précédent. On appuie sur e iim-support 1 pour appliquer le circuit 7 sur l'emplacement encollé de la surface 6a du corps . On fait en sorte qu'il ne reste qu'une épaisseur insignifiante de colle entre le circuit 7 et le corps 6, la colle semiliquide étant chassée entre les différentes branches ou contours du circuit 7 comme cela est représenté en trait fin à la figure 10. l'adhérance et le couplage mécanique des résistances 7j avec le corps d'épreuve sont favorisés par cet enrobage. Après cela. comme représenté schématiquement et en trait mixte a la figure 10, on relie électriquement les surfaces 7p avec un équipement d'exploitation 12 en faisant passer es conducteurs 1= 13 à travers l'ouverture 2 du film- support. Avant ou après cette dernière opération on coupe le film-support 1 selon les deux traits mixtes 14 représentés a la figure 10 de part et d'autre de l ouverture 2 , de façon a ne laisser subsister sur le corps d'épreuve que le circuit 7 et la région du film 1 qui est directement adjacente à ce dernier On éloigne du corps 6 le reste du film 1. Dans l'exemple représenté aux figures Il a 14, on part d'un film-support i n'ayant que des ouvertures 3, et non plus les ouvertures 2. Le film est muni d'une couche métallique 4 comme cela était décrit dans 1-exemple précédent. et on grave des régions de la couche métallique 4 qui se succèdent le long du film-support 1 de façon a former des circuits électriques 7 successifs le long du film 1. Un tel circuit 7 est représenté aw figures 12 et 13. Dans l'exemple représenté, le circuit 7 est analogue a celui de exemples précédents. Pour le collage de chaque jauge de contrainte sur le corps d'épruve 6, on procède comme décrit à propos de l'exemple précédent. Une fois le collage effectué o découpe le film-support de part et d'autre du circuit comme cela a été également décrit. La colle qui a été utilisée pour assembler le film-support 1 et la couche 4 est une colle e faible adnérance. Lorsque la jauge a été placée sur le corps b comme il a été dit précédemment, et que la prise de la colle reliant le circuit 7 au corps 6 a eu lieu, on détache le film-support 1 du circuit 7 par une action de pelage comme cela est représenté à la figure 14. Ainsi, il ne reste plus en service sur le corps b que le circuit 7 et la colle pour l'associer au corps 6. Ceci facilite les opérations de raccordement électrique du circuit 7 et le cas echeant c ajustage des valeurs électriques du circuit 7.De plus, comme tailleurs dans le premier exemble décrit. le film-support X ne peut plus en aucune manière influer sur la transmission des déformations, par exemple ne peut plus avoir d'influence tendant a maintenir le circuit 7 dans sa forme initiale lorsque le corps d'épreuve ó subit une déformation. Invention n'est pas limitée aux exemples décrits. Par exemple, le circuit électrique peut comporter des moyens d'ajustement de ses valeurs électriques. Le corps d'épreuve peut être en matière isolante. En particulier, dans un appareil de pesage, on a le choix de la matiere du corps d'épreuve, et celui-ci peut par exemple être en céramique ou en matière plastique composite renforcée. ci le corps d'épreuve est conducteur, la couche isolante peut tre constituée par une couche rapportée, par exemple une couche de résine (telle que colle époxy) que l'on fait polymériser avant d'y coller la jauge de contrainte. Une couche isolante peut encore ire développée par bombardement d'alumine sous vide Dans l'exemple des figures 7 à 10, il pourrait v avoir plus d'une ouverture telle que 2 pour chaque circuit, par e; Dans les eemples des figures 7 a 14, on pourrait rapporter une couche de matière adhésive sur la couche 4 de oravée, laisser polymériser cette couche puis la coller par sa face iibre contre le corps d'épreuve n'avant pas subi de traitement pour tre rendu isolant en surface. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer une jauge de contrainte et l'appliquer sur un corps d'épreuve, caractérisé par les étapes suivantes - on colle une couche métallique (4) sur lune des faces d'un film-support (t} ; - on grave la couche métallique (4) selon les contours d'un circuit électrique (7) comprenant au moins une résistance sensible - on amène l'ensemble film-support (1) - circuit (7) sur une surface isolante (6a) du corps d'épreuve (6) de façon que le circuit (7) soit interposé entre le filmsupport (1) et le corps d'épreuve (6) ; et - on colle le circuit électrique (7) sur la surface isolante (6a) du corps d'épreuve (6). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait subir au corps d'épreuve (b) un traitement de surface pour lui donner une surface isolante (6a) destinée à recevoir le circuit électrique (7) lors du collage de ce dernier. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, lors du collage sur le corps d'épreuve (b), de la matière adhésive a l'état semi-liquide est mise au contact du circuit électrique (7) de façon à pénéter entre les contours du circuit électrique t7) et à y cemeurer après prise de la matière adhésive (5). 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce qu'on pèle le film-support (1) pour le détacher du circuit électrique après collage de celui-ci sur le corps d'épreuve 5. Procédé selon l'une des revendications 1 a , caractérisé en ce qu'on pratique au moins une ouverture (2) dans le film-support (1), on grave la couche métallique (4 > de façon que des surfaces de connexion (7p) et/ou d'ajustement de ce circuit (7) soient en regard de l'ouverture (2) et, après collage du circuit (7) sur le corps d'epreuve (6). on ractorde électriduement le circult electrique (7) avec un équipement d'exploitation (12) a travers l'ouverture (2) du film-support (1). la filmsupport (1) subsistant en service sur ie circuit électrique (7) pour protéger electriquement et mécaniquement ce dernier. 6. Procédé pour fabriquer une jauge de contrainte et l'appliquer sur un corps d'épreuve. caractérisé par les étapes suivantes - on grave, selon les contours dun circuit électrique (7) comprenant au moins une résistance sensible (@). une couche métallique (4) portée par un film-support (1) - apyres avoir polymérisé, au contact de la couche métallique (4). une couche de matière adhésive (5) de façon que celle-ci ait. dans la région du circuit (7). une face iibre (5a) et une face (5b) adjacente au circuit (7), on colle sur le corps d'épreuve (6) la face libre (5a! de la couche de matière adhésive polymérisée (5). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on pratique une ouverture (2) dans le filmsupport. on associe la couche métallique (4) au filmsupport (1) pa interposition de la couche de matiere adhesive (5), on grave la couche métallique (4) de façon cue le circuit électrique (7) s'inscrive dans l'ouverture (Z) lorsou'il est vu transversalement au film-support (1). on amène l'ensemble film-support (1) - couche adhésive (5) circuit électrique (7) sur le corps d'épreuve (6), le filmsupport (1) étant adjacent au corps d'épreuve (6). et on pousse le circuit électrique (7) contre le corps d'épreuve (6) å travers l'ouverture (2) pour coller contre le corps d'épreuve (is la matiere adhésive (5) supportant le circuit électriaue (7). puis on éloigne le film-support (1). B. Procédé selon l'une des revendications l a 7. ceractérisé en ce que. dans le cadre d'une fabrication en serie sur un film-support (1) en forme de bande portant sur @@une de ses faces une couche métallique t4) en forme de bande. on grave des régions de la bande métallique (4) qui se surcbuent le long du film (1). de façon a former des circuits électriques (7) successifs le long du film (1). 9. Jauge de contrainte comprenant un film-support (i) et un circuit électrique (7) à au moins une résistance sensible (7j) associé au film-support (1) par collage, notamment comme produit intermédiaire obtenu au cours de la mise en oeuvre du procédé selon l > une des revendications t a 4, caractérisée en ce que le collage associant le circuit (7) au film-support (1) est d'un type à faible adhérance permetant de détacher le film-support (i) du circuit (7) par pelage. 10. Jauge de contrainte comprenant un film support (1) et un circuit électrique (7) à au moins ne résistance sensible (7j) associe au film support 11.Jauge de contrainte comprenant un film support t et un circuit électrique (7! à au moins une résistance sensible (7j) associé au film-support (1) par collage, notamment comme produit intermédiaire obtenu au cours de la mise en oeuvre du procédé selon lune des revendications r à s, caractérisée en ce que le film support (1) a une épaisseur de l'ordre de 20 m. 1 Jauge de contrainte comprenant un filmsupport (f) et un circuit électrique (7) associe au film support (1) par collage, notamment comme produit intermédiaire obtenu au cours de la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une couche intermédiaire (5) entre le film-support (i) et le circuit électrique (7), ce dernier étant porté par la couche intermédiaire (5) et s inscrivant dans une ouverture (2) du film-support (1) lorqu'il est vu perpendiculairement au film-support (1). 13. Jauge de contrainte selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce qu'elle fait partie d'une bande formée de jauges de contrainte successives semblables.