Brevet FR2599145A1 — publié le 19871127

La présente invention concerne un dispositif de mesure de force du type dynamomètre électrodynamique au moyen duquel la mesure de forces importantes de l'ordre de la centaine de décanewtons ou plus peut etre réalisée. Les dynamomètres du type électrodynamique appliquent le principe de la mesure par opposition, c'est-à-dire une méthode de zéro dans laquelle on oppose à la force à mesurer une force connue qui est créée -par un conducteur (bobine) placé dans un champ magnétique connu et parcouru par un courant connu. Ainsi, dans ce type d'appareils, la bobine est portée par un équipage mobile dans un champ magnétique qui tend à être déplacé par la force à mesurer auquel il est soumis, ce déplacement étant détecté et constituant la variable d'asservissement de l'intensité du courant traversant la bobine pour maintenir dans une position fixe d'équilibre l'équipage mobile. La valeur de l'intensité atteinte à L'qui libre est significative de la force résistante engendrée (F = KBI)donc de la force à mesurer. Ces appareils de mesure ont cependant une limite qui se traduit par une capacité de mesure, limitée à des charges faibles de quelques décanewtons. Il se produit en effet au-delà d'un certain seuil d'intensité des phénomènes non linéaires de saturation qui ne permettent plus d'équiLibrer La force à mesurer. Or, un tel dynamomètre présente de nombreux avantages en ce qui concerne La précision de mesure, le temps de 'réponse, la transmission des résultats... qu'il est intéressant de conserver notamment pour des dispositifs de pesage du genre bascules dont la capacité maximale peut être de l'ordre de la centaine de décanewtons ou plus. A cet effet, l'invention propose donc un dispositif de pesage et plus généralement un dispositif de mesure d'une force comportant un dynamomètre électrodynamique asservi dont l'élément mobile est attelé à la sortie d'un diviseur de force hydraulique. Dans un premier mode de réaLisation ledit élément mobile comporte une tige attelée par son extrémité libre à la paroi mobile de petite section du diviseur de force hydraulique comportant de manière connue une paroi mobile de plus grande section formant plateau d'application de la force à mesurer. Le diviseur de force hydraulique étant de manière connue constitué par une enceinte ferme remplie de fluide, dont La paroi mobile de grande section est horizontale, la paroi mobile de petite section est constituée par l'extrémité de Ladite tige montée à coulissement horizontal par rapport à un cylindre en communication permanente avec Le volume intérieur de ladite enceinte. Afin de diminuer les frottements du piston dans le cylindre, ce dernier est constitué par un manchon monté à coulissement libre étanche, entre deux butées fixes, sur un embout cylindrique fixe soLidaire des parois de ladite enceinte et sur l'extrémité de ladite tige. Dans une variante de réalisation, la tige susdite est équipée à son extrémité libre d'une coupelle à bords cylindriques portant à coulissement sur un embout solidaire de l'enceinte et possédant un canal central faisant communiquer le volume intérieur de la coupelle avec le volume inté- rieur de L'enceinte. Dans un second mode de réalisation de l'invention, l'enceinte du diviseur de force hydraulique comprend, en plus de la paroi mobiLe formant plateau, deux parois mobiles opposées accouplées par une tige reliée rigidement à L'qui page mobile du dynamomètre électrodynamique, de surfaces exposées à la pression du fluide légèrement différentes. Il pourra être interessant de placer La tige, le detecteur de son déplacement ainsi que la partie électromagnétique du dynamomètre à l'intérieur de L'enceinte hydraulique du diviseur de force. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre' d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe du dispositif selon L'invention, - les figures 2 et 3 illustrent schématiquement deux modes de réalisation de détail de ce dispositif, - la figure 4 montre par un schéma une variante de réalisation de la figure 1, - la figure 5 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit un dynamomètre électrodynamique 1 comportant de manière connue un aimant permanent 2 dans le camp magnétique duquel une bobine conductrice 3 est placée. Cette bobine 3 est portée par un équipage mobile 4 dont te déplacement, guidé par des moyens non représentés, par rapport à un capteur fixe 5 engendre un signal de régulation qui a pour effet de modifier l'intensité du courant traversant la bobine 3 dans le sens de la création d'une force sur l'équipage mobile 4 s'opposant à la force ayant engendré Le déplacement. Cet asservissement est symbolisé sur la figure par Le dispositif 6 qui comporte un indicateur 6a de la valeur due l'intensité du courant donc de la force à équilibrer. Selon l'invention, l'équipage- mobile 4 comporte une tige 4a dont l'extrémité est conformée en un piston 7 de petite surface, qui -constitue la paroi mobile de petite section d'un diviseur de force hydraulique 8. Le piston 7 est monté à coulissement dans un cylindre 9 ménagé dans l'enceinte 8a du diviseur 8 et en communication permanente avec le volume intérieur de cette enceinte. La seconde paroi mobile de grande surface du diviseur est constituée par un piston 10, coulissant dans l'enceinte 8a et formant plateau pour la charge (force ou poids) à mesurer. La force transmise hydro statiquement au piston 7 est proportionnelle (dans le rapport des sections des pistons 7 et 10) à la charge à mesurer du piston 10.Le dynamomètre 1 mesure donc une fraction de la charge réelle compatible avec sa capacité maximale, le diviseur permettant de multiplier par un coefficient égal au rapport des grande et petite sections la plage d'utilisation du dyna momètre. La figure 1, étant un schéma ne comporte pas toutes les dispositions constructives de l'appareil pour assurer son bon fonctionnement, notamment l'équilibre en l'absence de charge et la compensation de la pression de colonne de fluide. A cet égard on peut tout à fait pla-cer le piston 9 à une altitude voisine du piston 10. La figure 2 montre qu'à L'extrémité de la tige 4a on peut disposer un piston creux 11 en forme de coupelle qui vient coulisser extérieurement sur un embout 12 pour former à-l'extrémité de ce dernier une chambre 13 communiquant en permanence avec le volume intérieur de l'enceinte 8a. Sur ta figure 3 on retrouve l'embout 12 qui constitue une portée de coulissement pour une bague 14, ellemême recevant L'extrémité de la tige 4a et pouvant y coulis ser également. Le mouvement de la bague 14 est limité en amplitude par des butées 15a et 15b prévues respectivement sur L'embout 12 et la tige 4a Cette disposition est intéressante par le fait que les mouvements de la tige 4a sous L'effet de la variation de la force que son extrémité subit, sont immédiatement contrés par la réaction du dynamomètre et donc de très faible amplitude. Il en résulte un risque de "grippage" du coulissement que l'on peut éviter en manoeuvrant, par exemple, manuellement la bague 14 entre les deux butées. Sur la figure 4 on a représenté partiellement une variante de réalisation de la figure 1 dans laquelle Les pistons sont remplacés par des parois 16 et 17 élastiquement mobiles par rapport à l'enceinte 8a pour éviter Les problèmes de guidage en coulissement et frottements qui en résultent. La figure 5 enfin montre une variante de réalisation du dispositif dans laquelle on retrouve le dynamomètre 1 dont l'équipage mobile 4 est attelé à une tige 18, s'étendant entre deux parois mobiles élastiquement 19 et 20 de l'enceinte 8a. Ces parois n'ont qu'une seule face,en regard l'une de L'autre, exposée à la pression du liquide contenu dans l'enceinte, leur autre face étant au contact de la pression atmosphérique. En outre, l'une des parois 19 est d'une surface plus faible que la paroi 20. Dans ces conditions, une augmentation de pression dans le liquidé, du fait d'une charge sur les plateaux 10 ou 16 (parois mobiles) de l'enceinte 8a, crée des forces différentes appliquées sur les parois 19 et 20 dont la résultante tend à déplacer la tige 18 en direction de la paroi 20 de plus grande surface. Cette force résultante est bien entendu proportionnelle à la charge à déterminer et contrée par la réaction du dynamomètre 1. La lecture de l'intensité parvenant à maintenir l'équilibre du dispositif donne l'indication de la valeur de la force à mesurer. Dans la réalisation représentée l'ensemble du dispositif est interne à l'enceinte 8a mais on peut en imaginer une variante mettant en oeuvre une tige de liaison des surfaces extérieure à l'enceinte, le dynamomètre étant également situé à l'extérieur. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des dispositifs de pesage REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'une force, notamment d'un poids, comportant un dynamomètre électrodynamique t1) asservi, caractérisé en ce que l'élément mobile (4, 4a, 18) du dynamomètre est attelé à la sortie (7, 11,17,19,20) d'un diviseur (8) hydraulique de force. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit élément mobile (4) comporte une tige (4a) attelée par son extrémité libre à La paroi mobile (7,11,17) de petite section du diviseur hydraulique de force, comportant, de manière connue, une paroi mobile (10,16) de plus grande section formant plateau d'application de la force à mesurer 3.Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, le diviseur de force hydraulique (8 > étant constitué par une enceinte fermée (8a) remplie d'un fluide, dont la paroi mobile de grande section (10,16) est horizontale, la paroi mobile de petite section est constituée par l'extré- mité (7,11) de la tige (4a) montée à coulissement horizontal par rapport à un cylindre (5,12,14) en communication permanente avec le volume intérieur de ladite enceinte. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le cylindre (14) est constitué par un manchon (14) monté à coulissement libre étanche entre deux butées fixes (15a, 15b),sur un embout cylindrique (12) fixe solidaire des parois (8a) de ladite enceinte et sur l'extremité de ladite tige (4a). 5. Dispositif selon La revendication 3 caractérisé en ce que la tige (4a) est équipée à son extrémité libre d'une coupelle (11) à bords cylindriques portant à coulissement sur un embout (12) solidaire de L'enceinte (8a) et possédant un canal central faisant communiquer te volume intérieur (13) de la coupelle (11) avec le volume intérieur de l'enceinte. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que L'enceinte (8a) du diviseur hydraulique de force (8) comporte, en plus de la paroi mobile (10,16) formant plateau, deux parois mobiles opposées (19,20) accouplées par une tige (18) reliée rigidement à l'équipage mobile (4) du dynamomètre (1), de surfaces exposées à La pression du fluide légèrement différentes.