Brevet FR2623904A1 — publié le 19890602

BALANCE DE PRECISION A PLATEAU SUPERIEUR SELON LE PRIN- CIPE DE LA COMPENSATION DE FORCE ELECTROMAGNETIQUE. La présente invention concerne une balance à plateau supérieur selon le principe de la compensation de force électromagnétique équipée d'un support de sys- tème solidaire d'un boîtier, d'un capteur de charge, de deux bras oscillants qui relient, sous la forme d'un gui- dage parallèle, le capteur de charge, mobile dans le sens vertical, au support du système, le support du système, les deux bras oscillants et le capteur de charge étant réalisés sous la forme d'une pièce coulée unitaire, d'un levier de réduction et d'un élément de couplage en- tre le capteur de charge et le levier réducteur, la force correspondant à la masse du produit à peser étant trans- mise par le capteur de charge par l'intermédiaire de l'é- lément de couplage au bras de levier plus court du le- vier réducteur et le bobine de la compensation de force électromagnétique étant fixée au bras de levier plus long du levier réducteur, ainsi qu'elle est connue par l'état de la technique selon la Demande de Brevet allemand pu- bliée DE-OS 34 22 072. Des supports de système de ce type sont connus pour de telles balances de précision par la Demande de Brevet allemand précitée, non seulement sous la forme d'une pièce fraisée unitaire, mais également sous la forme d'une pièce coulée unitaire. La réalisa- tion décrite dans ce document peut être perfectionnée dans la mesure o le support de système connu sous la forme d'un bloc coulé est trop lourd et trop coûteux et par suite d'une accumulation de matériau en différents points est trop hétérogène en ce qui concerne son compor- tement en température et cause des problèmes pour des ba- lances de précision à résolution élevée. La présente invention a par conséquent objet de réduire en poids par des ioyens simples un support de système pour des balances de précision à résolution éle- vée du type indiqué dans le préambule sous la forme d'un bloc coulé sans altérer sa résistance au gauchissement à l'encontre de forces appliquées de façon excentrée au capteur de charge et sans altérer la tenue à une poussée et autres forces. Simultanément, également par la réduc- tion du poids, le comportement thermique du support du système doit être amélioré et,grâce au façonnage, une fa- brication industrielle d'un grand nombre de pièces doit être rendue possible. Ce problème est, selon l'invention, résolu par le fait que le bloc coulé est réalisé en fonte d'alu- minium sous pression et la base du système rapportée aux plans horizontaux s'étendant dans celle-ci est divisée vers le haut et vers le bas en nervures et vers le haut et/ou vers le bas en cavités ouvertes, les nervures con- vergeant en coupe en direction de l'ouverture de cavité associée et étant alignées à partir du plan horizontal en direction d'un axe supérieur du système ou de paral- lèles à celui-ci, - le capteur de charge est maintenu sensiblement paral- lèlement à un axe transversal du système et à écart paral- lèle par les bras oscillants supérieur et inférieur du guidage parallèle et la zone postérieure associée à la base du système du bloc coulé est réalisée sous la forme d'un profilé en caisson avec des cavités s'ouvrant vers l'extérieur et divergeant de part et d'autre d'un axe longitudinal à considérer en tant qu'axe de symétrie, - et les parties de la base du système se trouvant dans l'espace libre vertical entre les bras oscillants supé- rieur et inférieur, et en cas de besoin les bras oscil- lants supérieur et inférieurs disposés écartés vertica- lement, sont divisées par un nervurage et des cavités, les nervures de part et d'autre de l'axe longitudinal du système étant alignées en direction de l'axe transver- sal du sytéme ou de parallèles à celui-ci et les sections de nervures par rapport à des parallèles ou à l'axe trans- versal du système convergeant en direction de l'ouverture. Selon.une autre caractéristique de l'invention, les ouvertures-forment des cavités, des poches ou des trous borgnes et les fonds des ouvertures s'étendant transversalement aux nervurages forment des renforts pro- filés. Selon une autre caractéristique de l'invention, le profilé en caisson du capteur de charge présente dans les plans verticaux des prolongements qui présentent, en direction de l'axe longitudinal du système sur le côté éloigné de la base, des nervurages convergents en coupe, s'ouvrant et des ouvertures divergentes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les nervures et les ouvertures dans les bras oscillants supérieur et inférieur sont disposées dans l'espace entre les endroits minces intégrés et traversant le capteur de charge et l'extrémité postérieure de la base du système. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bloc coulé présente une forme à contour sensiblement rectangulaire, le support de réception pour un moyen de compensation de charge étant disposé dans la zone posté- rieure de la base du système dans l'axe longitudinal du système. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le support de réception est réalisé cylindrique en vue de la réception d'un aimant sous forme de pot. Selon une autre caractéristique de l'invention, le nervurage s'écartant verticalement vers le haut et/ou vers le bas de la base du système est réalisé par des ner- vures radiales et/ou tangentielles autour du centre du support de réception cylindrique. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bloc de fonte observé en vue de dessus horizontale possède sensiblement la forme d'un trapèze symétrique, dans lequel le capteur de charge forme le petit côté du trapèze et le côté long du trapèze, s'étendant parallè- lement à celui-ci est constitué par la partie postérieure du support du système et les deux parties sont réunies par les bras oscillants supérieur et inférieur s'éten- dant obliquement avec des endroits minces. Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur de charge présente des prolongements s'éten- dant parallèlement à l'axe transversal du système et élargissent celui-ci au moins jusqu'à la largeur de la partie postérieure de la base. Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie se trouvant à proximité des bras oscillants supérieur et inférieur de la base du système s'étend la- téralement dans l'espace libre formé par les bras oscil- lants supérieur et inférieur jusqu'à environ les limites latérales extérieures des bras oscillants supérieur et inférieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les prolongements présentent des supports de fixation pour des nervures transversales complétées en un cadre de réception de charge, les nervures transversales sup- portant le plateau de charge proprement dit. 2623904' Selon une autre caractéristique de l'invention, les nervures transversales sont réalisées sous la forme de pièces en fonte d'aluminium sous pression avec ner- vurage. Selon encore une autre caractéristique de l'in- vention, le support du système entre les bras oscillants et la base du système et entre le capteur de charge et la base du système présentent des surfaces d'usinage pro- venant de ponts de coulée enlevés et la surface d'usinage entre le capteur de charge et la base du système est réa- lisée sous la forme d'une surface de fixation pour l'in- stallation d'un élément de couplage réunissant mécanique- ment le capteur de charge aux moyens de compensation dis- posés dans la base du système. Grâce à la division du bloc en fonte d'alumi- nium en une structure nervurée formée par des découpures, cavités, poches ou trous borgnes, on obtient d'une part une réduction de poids mais simultanément la rigidité à l'encontre de forces de différentes directions est main- tenue et une accumulation de matériau en différents points évitée. L'idée inventive est décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation en regard des dessins annexes. La Fig.1 est une vue de dessus schématique simplifiée des constituants principaux mécaniques d'une balance de précision à compensation de force électroma- gnétique. La Fig.2 est une élévation en perspective d'une forme de réalisation préférée. La Fig.3 est une vue de dessus détaillée de la forme de réalisation préférée selon la flèche V de la Fig.4 du support du système équipé de barrettes trans- versales vissées, partiellement en coupe horizontale, sans moyens de compensation de charge. La Fig.4 est une élévation latérale selon la flèche VI de la Fig.3. La Fig.5 est une élévation antérieure du sup- port du système selon la flèche VII de la Fig.6, partiel- lement en coupe verticale et La Fig.6 est une vue de dessous selon la flèche VIII de la Fig.5 du support de système partiellement en coupe horizontale. Le support du système 1 se compose d'une pièce unitaire de fonte d'aluminium avec une zone médiane 15 et une zone postérieure 18 en tant que base du système, qui peut être fixée avec des fixations inférieures 24 de la base en des points fixes d'un bottier l'entourant ou d'une plaque de montage. La zone postérieure 18 de la base du système est réunie par l'intermédiaire de deux bras oscillants supérieur 4 et de deux bras oscillants inférieurs 5 par l'intermédiaire de points minces 7 au capteur de charge 2 se trouvant dans la zone antérieure, de sorte qu'il en résulte un guidage parallèle à bras oscillants usuel pour le capteur de charge 2. Le capteur de charge 2 comporte en outre une surface de vissage 9 en vue de la fixation d'un élément de couplage 3' en vue de la liaison articulée entre le capteur de charge 2 et un levier réducteur 3 avec une bobine SP. Dans la zone postérieure 18 du support 1 du système, est introduit un point d'appui 6 sous la forme d'une découpure cylindrique ou d'une cavité cylindrique en vue de la réception d'un aimant permanent M en forme de pot de la compensation de force électromagnétique. A l'extrémité libre du levier réducteur 3, est fixée une première partie et à la partie postérieure 18 du support 1 du système, l'autre partie d'un capteur de position opto-électronique 29 et une pla- tine électronique 30. D'autres surfaces de vissage 8 en vue du vissage du support élastique du levier réducteur 3 sont également façonnées dans la pièce coulée et doivent éventuellement encore être préparées pour le montage par usinage par enlèvement de matière. Le support 1 du système est réalisé sensible- ment symétrique (cf. Figs.1-3,5,6) en référence à la vue de dessus et possède un axe longitudinal SA, qui est si- multanément l'axe de symétrie, un axe transversal QA, qui, dans cette forme de réalisation, passe par le centre du support de réception cylindrique 6 et un axe supérieur HA, passant également par le centre du support de récep- tion 6. Dans l'exemple de réalisation représenté, le sup- port du système 1 a sensiblement la forme d'un trapeze symétrique, dans lequel le capteur de charge 2 constitue le c6té court du trapeze et le côté long du trapèze s'é- tendant parallèlement à celui-ci est constitué par la partie postérieure 18 du support du système. Les deux parties 2,18 sont réunies par les bras oscillants supé- rieur et inférieur 4,5 s'étendant obliquement et des points minces 7. Le nervurage 16 de la base du système 15,18 s'étendant verticalement vers le haut et vers le bas est formé par des nervures radiales et des nervures tangen- tielles passant par le centre ou l'axe supérieur HA du support de réception cylindrique 6. La partie de base 15 réalisée également sensiblement trapézoidale est séparée des deux bras oscillants supérieur et inférieur 4,5 et des points minces 7 par une rigole 27 en forme de tranchée, qui est représente cependant dans l'élévation laté- rale également sous la forme d'une ouverture 27' (Fig.4). Les nervures 16 s'étendant sur le côté supérieur et sur le côté inférieur en direction des ouvertures 16', 27 convergent en section en direction des ouvertures et les cavités 16', 6, 27 divergent en direction de leurs ou- vertures et s'étendent en direction de parallèles P à l'axe supérieur HA. Les parois sensiblement horizontales des ouvertures forment dans ce cas des renforts en forme de disque dans le sens horizontal. Le capteur de charge 2 est maintenu sensible- ment parallèlement à un axe transversal QA du système et à écart parallèle par les bras oscillants supérieur et inférieur 4, 5 et des points minces 7 du guidage paral- lèle et la zone postérieure 18 du bloc de fonte associée à la base 18, 15 du système est réalisée sous la forme d'un profilé en caisson avec,de part et d'autre d'un axe longitudinal SA à considérer en tant qu'axe de symétrie, des cavités 17,18' s'ouvrant vers l'extérieur et diver- gentes. Plusieurs plots 31 façonnés dans la partie de base 18 et 15 servent de supports de vissage pour une tôle de blindage recouvrant le système d'aimant M/SP et/ ou de supports de câble pour de câbles électriques. Les bras oscillants supérieur et inférieur 4, 5 disposés à écartement vertical possèdent,dans le cas d'une plus grande longueur et d'une épaisseur plus impor- tante appropriée, dans la zone médiane renforcée adjacen- te aux points minces 7 disposés de part et d'autre, des nervurages 19 et des cavités ouvertes vers l'extérieur 19', les nervures 19 de part et d!autre de l'axe longi- tudinal SA du système étant alignées dans la direction de l'axe transversal QA du système ou de parallèles P à celui-ci, et dans lesquellles les nervures 19 convergent dans leur section par rapport aux parallèles P ou à l'axe transversal QA du système dans la direction de l'ou- verture, tandis que les cavités 19' divergent en direc- tion des ouvertures de cavité. Le profilé en caisson du capteur de charge 2 présente, dans le plan vertical, des prolongements 10" (Fig.5), qui présentent dans la direc- tion de l'axe longitudinal SA du système sur le côté é- loigné de la base 15,18, des nervurages convergents 25, 26 et des ouvertures divergentes 25', 26' et sont visi- bles sur les Figs.3 et 5. D'une manière analogue, les limites latérales de la partie médiane 15 de la base du système sont selon la Fig.6 munies de nervures 22 et de cavités 22'. La par- tie médiane 10' du capteur de charge 2 présente des pro- longements 10 s'étendant parallèlement à l'axe transver- sal QA du système, qui élargissent celui-ci au moins jus- qu'à la largeur de la partie postérieure 18 de la base. Les prolongements 10 sont également réalisés sous la for- me de profilés en caisson, les cavités 17 divergeant en direction de l'ouverture et présentant sur leurs surfaces frontales des trous de vissage 11 pour des vis 13 ou des supports de fixation pour des barrettes transversales 12 avec lesquelles le capteur de charge 2 peut être complété au moyen de traverses supplémentaires 28 en un châssis de réception de charge 12, 28, ainsi qu'il est représenté sur la fig.3. Ces barrettes transversales 12 sont égale- ment réalisées en pièces de fonte d'aluminium sous pression avec des nervurages et possèdent à leurs extrémités des supports de fixation 14 en vue de la ré- ception d'un plateau de charge rectangulaire. Le support du système tout entier 1 est struc- turé au moyen de nervurages et de cavités et de découpu- res à la manière d'un filigrane en vue de la formation d'épaisseurs de paroi plus minces et en vue de la réduc- tion d'accumulations de matière et peut ainsi d'une part introduire des charges importantes dans le système de mesure et possède, en raison de l'homogénéité du maté- riau et en raison des épaisseurs de paroi uniformes, un comportement thermique satisfaisant, ce qui est particu- lièrement avantageux pour des balances de précision à résolution élevée. En vule de la protection du guidage parallèle sensible contre des forces nuisibles lors du démoulage, du transport et de l'usinage du bloc coulé, sont disposés entre les parties mobiles relativement entre elles dans le support terminé du système du guidage parallèle et de la base 15,18 du système, des ponts de coulée 20,21 séparables, qui sont visibles après leur enlèvement sous la forme de surfaces d'usinage 20', 21' sur le bloc de fonte. La surface d'usinage 21',formée entre le capteur de charge 2 et le support du système 15,18 à partir du pont de coulée 21, sert dans ce cas de support de fixa- tion pour un élément de couplage 3' entre le capteur de charge 2 et les parties mécaniques des moyens de compen- sation de charge tels que le levier de réduction 3 et la bobine SP. L'usinage fin du support du système sous la forme d'un bloc de fonte unitaire est limité à des points de fixation très peu nombreux pour des éléments supplé- mentaires en 8 et 9 et éventuellement aux points minces 7 (Fig.2), afin d'effectuer dans ces derniers, par enlè- vement de matière, un ajustage du comportement de charge d'angle. 1 RE VE N D I C AT I ON S 1. Balance de précision à plateau supérieur selon le principe de la compensation de force électromagnéti- que équipée d'un support de système (1) solidaire d'un boî- tier, d'un capteur de charge (2), de deux bras oscillants (4,5), qui relient sous la forme d'un guidage parallèle le capteur de charge (2), mobile dans le sens vertical, au support (1) du système, le support (1) du système, les deux bras oscillants (4,5) et le capteur de charge (2) étant réalisés sous la forme d'une pièce coulée unitaire, d'un levier de réduction (3) et d'un élément de couplage (3') entre le capteur de charge (2) et le levier réducteur (3), la force correspondant à la masse du produit à peser étant transmise par le capteur de char- ge (2) par l'intermédiaire de l'élément de couplage (3') au bras de levier plus court du levier réducteur (3) et la bobine (SP) de la compensation de force électromagné- tique (M) étant fixée au bras de levier plus long du le- vier réducteur (3), caractérisée en ce que le bloc coulé est réalisé en fonte d'aluminium sous pression et la base du système (15,18) rapportée aux plans horizon- taux s'étendant dans celle-ci est divisée vers le haut et vers le bas en nervures (16) et vers le haut et/ou vers le bas en cavités ouvertes (16', 6,27), les nervures (16) convergeant en coupe en direction de l'ouverture de cavité associée et étant alignées à partir du plan horizontal en direction d'un axe supérieur (HA) du sys- tème ou de parallèles (P) à celui-ci, - le capteur de charge (2) maintenu sensiblement paral- lèlement à un axe transversal (QA) du système et à écart parallèle par les bras oscillants supérieur et in- férieur (4,5) du guidage parallèle et la zone postérieu- re (18) associée à la base (15,18) du système du bloc coulé étant réalisée sous la forme d'un profilé en cais- son avec des cavités (17,18'} s'ouvrant vers l'extérieur et divergeant de part et d'autre d'un axe longitudinal (SA) à considérer en tant qu'axe de symétrie, - et les parties de la base (15,18) du système se trou- vant dans l'espace libre vertical entre les bras oscil- lants supérieur et inférieur (4,5) et en cas de besoin les bras oscillants supérieur et inférieur (4,5) dispo- sés écartés verticalement étant divisés par un nervurage (19,22) et des cavités (19',22'), les nervures (19,22) de part et d'autre de l'axe longitudinal (SA) du systè- me étant alignées en direction de l'axe transversal (QA) du système ou de parallèles (P) à celui-ci et les sec- tions de nervures par rapport à des parallèles (P) ou à l'axe transversal (QA) du système convergeant en di- rection de l'ouverture. 2. Balance de précision selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures (16',17,18',22', ',26',27) forment des cavités, des poches ou des trous borgnes et les fonds des ouvertures s'étendant transver- salement aux nervurages (16,19,22,25,26) forment des ren- forts profilés. 3. Balance de précision selon l'une-des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le profilé en caisson du capteur de charge (2) présente dans les plans verticaux des prolongements (10"), qui présentent en direction de l'axe longitudinal (SA) du système sur le côté. éloigné de la pièce de base (15,18) des nervurages (25,26) con- vergents en coupe, s'ouvrant et des ouvertures (25',26') divergentes. 4. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les nervures (19) et les ou- vertures (19') dans les bras oscillants supérieur et in- férieur (4,5) sont disposées dans l'espace entre les en- droits minces intégrés(7)ettraversant le capteur de charge (2) et l'extrémité postérieure (18) de la base (15,18) du système. 5. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bloc coulé présente une forme à contour sensiblement rectangulaire, le sup- port de réception (6) pour un moyen de compensation de charge étant disposé dans la zone postérieure de la base (15,18) du système dans l'axe longitudinal (SA) du sys- tème. 6. Balance de précision selon l'une ces revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le support de réception (6) est réalisé cylindrique en vue de la réception d'un ai- mant sous forme de pot. 7. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le nervurage (16) s'écartant verticalement vers le haut et/ou vers le bas de la base (15,18) du système est réalisé par des nervures radiales et/ou tangentielles autour du centre du support de récep- tion cylindrique (6). 8. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le bloc coulé observé en vue de dessushorizontale possède sensiblement la forme d'un trapeze symétrique, dans lequel le capteur de charge (2) forme le petit côté du trapeze et le côté long du trapèze, s'étendant parallèlement à celui-ci est formé par la partie postérieure (18) du support (1) du système et les deux parties (2,18) sont réunies par les bras os- cillants supérieur et inférieur (4,5) s'étendant oblique- ment avec des endroits minces (7). 9. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le capteur de charge (2) pré- sente des prolongements (10) s;étendant parallèlement à l'axe transversal (QA) du système et élargissent celui- ci au moins jusqu'à la largeur de la partie postérieure (18) de la base. 10. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à * 9, caractérisée en ce que la partie (15) se trouvant à proximité des bras oscillants supérieur et inférieur de la base (15,18) du système s'étend latéralement dans l'espace libre formé par les bras oscillants supérieur et inférieur (4,5) jusqu'à environ les limites latérales extérieures des bras oscillants supérieur et inférieur (4,5). 11. Balance de précision selon l'une des revendicaticns 1 à 9, caractérisée en ce que les prolongements (10) pré-. sentent des supports de fixation (11) pour des nervures transversales (12) complétées en un cadre de réception de charge (12,28), les nervures transversales (12) sup- portant le plateau de charge proprement dit. 12. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les nervures transversales (12) sont réalisées sous la forme de pièces coulées en fonte d'aluminium sous pression avec nervurage. 13. Balance de précision selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le support (1) du système entre les bras oscillants (4,5) et la base (15,18) du système et entre le capteur de charge (2) et la base (15, 18) du système présente des surfaces d'usinage provenant de ponts de coulée enlevés (20,21) et la surface d'usina- ge entre le capteur de charge (2) et la base (15,18) du système est réalisée sous la forme d'une surface de fixa- tion (9) pour l'installation d'un élément de couplage (3'), qui réunit mécaniquement le capteur de charge (2) aux moyens de compensation de charge (3,M,SP) disposés dans la base (15,18) du système.