Brevet FR2715225A1 — publié le 19950721

Balance avec démultiplication Description L'invention concerne une balance comprenant un premier guide parallèle (à bras parallèles) qui relie souplement un porte-charge à une partie fixée au châssis et qui se déforme souplement sous l'influence du poids à mesurer, et un deuxième guide parallèle plus souple qui est relié au porte-charge par l'une de ses extrémités et qui est relié par son autre extrémité à la partie fixée au châssis par l'intermédiaire d'un transducteur de force au moins approximativement sans déplacement, et qui de ce fait transfère une fraction du poids sur le transducteur de force. Une balance de ce genre est décrite dans le document EP 0 248 226. Dans cette exécution, le deuxième guide parallèle est placé à l'intérieur du premier guide parallèle. De ce fait, le deuxième guide parallèle est plus bas et plus court que le premier. L'équilibre longitudinal décrit dans le document EP 0 248 226 lors de la compression des ressorts des guides parallèles sous l'effet d'une charge n'est, par conséquent, que partiellement réalisé. De même, I'équilibre de la déformation des ressorts des deux guides parallèles n'est pas optimum en raison de la contrainte matérielle spécifique différente des deux guides parallèles. En outre, la fabrication des deux guides parallèles d'un seul bloc est relativement coûteuse, vu que les contours de chaque guide parallèle doivent être fraisés individuellement à partir du bloc. Par ailleurs, le document EP 0 188 997 décrit une balance comportant un porte-charge guidé suivant deux axes parallèles par des ressorts à lames, dans laquelle la variation de position et d'angle du milieu d'un ressort à lames agit au moyen d'un organe de transfert souple sur un système de mesure rigide et transmet ainsi une fraction du poids sur le système de mesure. L'invention vise en conséquence à réaliser une balance du genre mentionné au début de la description, de façon à obtenir un fonctionnement amélioré et surtout un mode de fabrication plus simple. Conformément à l'invention, l'objectif est atteint du fait que les deux guides parallèles ont, au moins approximativement, une même hauteur et une même longueur et que les deux guides parallèles sont placés latéralement tout près l'un de l'autre. Avec la forme de réalisation selon l'invention, les deux guides parallèles sont, en coupe transversale, identiques ou presque identiques. De ce fait, leur rapport de démultiplication de force est également très constant. En outre, les deux guides parallèles peuvent être fraisés d'un bloc en une opération, ou fabriqués à partir d'un profilé filé et la séparation se fait par un seul fraisage vertical ou par une coupe verticale à la scie. On obtient une forme de réalisation particulièrement avantageuse quand le premier guide parallèle est divisé en deux parties et que le deuxième guide parallèle est placé centralement, entre ces deux parties. Il en résulte une construction symétrique et les problèmes de charge angulaires sont minimisés. D'autres formes de réalisation intéressantes se dégagent des sous- revendications. L'invention est décrite ci-après au moyen de figures schématiques. La figure 1 représente une vue latérale du guide parallèle, la figure 2, une vue de dessus du guide parallèle selon une première forme de réalisation, la figure 3, une vue de dessus du guide parallèle selon une deuxième forme de réalisation, la figure 4, une vue de dessus du guide parallèle selon une troisième forme de réalisation, la figure 5, une vue latérale du guide parallèle comportant un transducteur de force selon le principe de la compensation de force électromagnétique, la figure 6, une coupe transversale du guide parallèle suivant la ligne VI-VI de la figure 3, et une coupe transversale du transducteur de force selon le principe de la compensation de force électromagnétique de la figure , la figure 7, une vue latérale du guide parallèle comportant un transducteur de force selon le principe de la compensation de force électromagnétique, avec un levier de transmission supplémentaire, la figure 8, une vue latérale du guide parallèle comportant un vibrateur en tant que transducteur de force, la figure 9, une vue de dessus du vibrateur, la figure 10, une vue de dessus du vibrateur selon une deuxième forme de réalisation, la figure 11, une vue de dessus du guide parallèle selon une quatrième forme de réalisation, la figure 12, une vue de dessus du guide parallèle selon une cinquième forme de réalisation, et la figure 13 représente une coupe transversale d'un bras du guide parallèle selon une forme de réalisation particulière. La figure 1 représente une vue latérale d'une première forme de réalisation du guide parallèle, et la figure 2, une vue de dessus. Le bras 3 supérieur et le bras 4 inférieur relient souplement le porte- charge 2, qui porte le plateau de la balance non représenté, à la partie 5 fixée au châssis. Les deux bras 3 et 4 forment ainsi un guide parallèle pour le portecharge 2. Pour sa fixation au châssis, la partie 5 présente un alésage 6 continu; afin de fixer le plateau de la balance, le porte-charge présente un trou taraudé 9. Sous l'influence d'une charge sur le plateau de la balance - indiquée par la flèche 7 sur la figure 1 - les bras 3 et 4 fléchissent souplement, la partie principale de la déformation souple ayant lieu dans la zone des emplacements minces 10. En outre, le porte-charge 2 s'abaisse. Cet abaissement est transmis au deuxième guide parallèle qui, par l'une 12 de ses extrémités, est relié directement au porte-charge 2. Des deux bras du deuxième guide parallèle, on ne voit, sur la figure 2, que le bras 8 supérieur. L'autre extrémité 11 du deuxième guide parallèle est reliée à la partie 5 fixée au châssis, par un transducteur de force sans déplacement décrit ci-après, et est ainsi maintenue fixée au châssis. De ce fait, le deuxième guide parallèle fléchit aussi souplement que le premier, la charge agissant sur le transducteur de force ayant cependant une valeur qui n'est qu'une fraction du poids auquel est soumis le porte- charge. Si les deux guides parallèles ont exactement la même hauteur et la même longueur, et si les emplacements minces 10 ont également exactement la même section, leurs constantes de rappel sont proportionnelles à la largeur et la démultiplication de force est donnée par le rapport de la largeur du deuxième guide parallèle à la largeur totale du premier et du deuxième guide parallèle. La fabrication des deux guides parallèles se fait, conformément à l'objectif recherché, d'un seul bloc, dans lequel l'espace creux intérieur 16 selon la figure 1 est fraisé. Au lieu de cela, il est également possible de fabriquer le contour selon la figure 1 directement comme un profilé filé. La séparation partielle se fait alors par une coupe verticale à la scie 13 et par une division des deux guides parallèles. La dissymétrie de cet agencement des deux guides parallèles est au détriment de la liberté des charges angulaires de la balance; par conséquent, on préfère un agencement symétrique selon la figure 3 à l'agencement de la figure 2. La vue latérale de la figure 1 est également valable pour cet agencement selon la figure 3. Le premier guide parallèle est en outre divisé en deux parties dont on reconnaît, sur la figure 3, respectivement le bras supérieur 3 et 3'. Le deuxième guide parallèle 8 plus étroit se trouve au centre, entre ces deux parties 3 et 3' du premier guide parallèle. Les deux fentes de séparation 13 verticales peuvent être réalisées à la scie ou par fraisage. Pour la fixation au châssis 1, on prévoit un trou de passage 6 à chaque partie 5 et 5' du premier guide parallèle; pour la fixation du plateau de la balance, on prévoit deux trous taraudés 9 dans le porte-charge 2. La figure 4 représente une troisième variante qui ressemble à la variante de la figure 3. A la place des deux fentes de séparation 13, on a prévu ici une seule fente de séparation en forme de U, qui sépare le premier guide parallèle du deuxième. La fente de séparation 14 est réalisée, par exemple, par fraisage ou par étincelage par fil. La partie d'inflexion 15 de la fente de séparation 14 y est agencée à gauche jusqu'à ce que, à l'extrémité gauche 11 du deuxième guide parallèle, une passerelle de liaison entre le bras 8 supérieur et le bras inférieur reste maintenue. Cette exécution selon la figure 4 a l'avantage que la partie 5 fixée au châssis du premier guide parallèle est plus stable. Selon la forme de réalisation de la figure 3, la stabilité de liaison nécessaire des deux parties 5 et 5' du premier guide parallèle doit être garantie en dessous des deux points de fixation 6 par le châssis 1. L'ajustage de la charge angulaire du premier guide parallèle se fait de manière connue, soit par l'enlèvement de matière dans la zone des emplacements minces 10 (figure 1), soit par une déformation à ressort au moyen de vis de tension ou de pression. Les figures 5 et 6 montrent, dans un premier exemple, le transducteur de force et son montage dans les deux guides parallèles. On suppose également que la forme de réalisation des deux guides parallèles correspond aux figures 1 et 3. La figure 5 est une vue latérale, la figure 6, une coupe verticale suivant la ligne VI-VI de la figure 3. Sur la partie 5 fixée au châssis, est fixé par l'intermédiaire d'une attache 21 un bras 20 faisant saillie qui s'appuie sur une autre partie 5' fixée au châssis par l'intermédiaire d'une attache correspondant à l'attache 21. Le bras 20 faisant saillie porte un aimant permanent 22 dans l'entrefer duquel pénètre une bobine 23. D'autre part, la bobine 23 est reliée par l'intermédiaire d'un bras en porte à faux 24 à la partie d'extrémité 11 du deuxième guide parallèle. En outre, un détecteur de positions 25 commande le courant circulant dans la bobine 23, de sorte que la bobine 23 et l'aimant 22 conservent, I'un par rapport à l'autre, leur position relative; de ce fait, la position de l'extrémité 11 du deuxième guide parallèle est également maintenue par rapport aux parties 5 et 5' fixées au châssis, sans qu'il existe de liaison mécanique. Le courant de la bobine nécessaire au réglage de la position est alors une grandeur déterminant la force appliquée à l'extrémité 11 du deuxième guide parallèle. Le principe de la compensation de force électromagnétique est généralement connu dans la technique des balances, de sorte qu'on peut renoncer ici à une explication détaillée. De même, on sait généralement choisir le point de fixation pour les attaches 21 et l'emplacement du détecteur de position 25, de sorte que la déformation minime inévitable des parties 5 et 5' fixées au châssis sous la contrainte d'une charge angulaire n'influence pas le résultat de la pesée. La figure 7 montre une forme d'exécution du transducteur de force semblable à celle des figures 5 et 6, avec cependant un levier de transmission supplémentaire. Sur les parties 5 et 5' fixées au châssis, un levier de transmission 30 est monté au moyen d'articulations à ressorts à lames 31. Le bras de levier court de ce levier de transmission est formé par la distance qui sépare la bande de traction 32 de l'articulation à ressort à lame 31. L'extrémité de la bande de traction 32 est reliée à l'extrémité 11 du deuxième guide parallèle (vis 33). La bobine 23 de la compensation de force électromagnétique est fixée au bras de levier plus long du levier de transmission 30. L'aimant permanent 22 et le détecteur de position 25 sont identiques aux parties correspondantes des figures 5 et 6. Le bras en porte à faux 20 est prolongé pour supporter les aimants 22. Dans cette forme de réalisation, conformément aux constantes de rappel des premier et deuxième guides parallèles, la charge sur le porte-charge 12 est transportée démultipliée sur la bande de traction. Le levier de transmission démultiplie cette force encore une fois par rapport à ses deux leviers de transmission, de sorte qu'il ne faut créer électromagnétiquement sur la bobine 23 qu'une très petite force. C'est-àdire que la bobine 23 comme l'aimant permanent 22 peuvent être réalisés de petite dimension et de même, seul de faibles courants sont nécessaires pour la compensation de force. La figure 8 montre le guide parallèle démultiplicateur de force ayant un vibrateur en tant que transducteur de force. Le premier et le deuxième guide parallèle sont exécutés comme dans les exemples précédents. Sur les deux parties 5 et 5' fixées au châssis, on a fixé sur une avancée 38 une entretoise transversale 37 d'un vibrateur mécanique 40. La figure 9 montre une vue de dessus du vibrateur 40. L'entretoise transversale 37 stable passe par 34 dans une zone plus mince qui, d'autre part, passe par 35 dans une zone de vissage 36 plus épaisse et plus large. La zone de vissage 36 est fixée au moyen de la vis 44 sur une avancée 39 à l'extrémité 11 du deuxième guide parallèle plus souple. Lors d'une contrainte du porte-charge 2, une fraction du poids est également transportée sur le vibrateur 40 et augmente de manière connue sa fréquence de vibration. Cette variation de fréquence peut être directement évaluée numériquement. On connaît également de façon générale, dans la construction des balances, le fonctionnement d'un vibrateur mécanique, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de préciser les détails comme, par exemple, l'activation des vibrations. La figure 10 représente une vue d'en haut d'une deuxième forme de réalisation du vibrateur mécanique. Ce vibrateur 40' est fixé au guide parallèle démultiplicateur de force, de la même manière que celle représentée sur la figure 8, excepté que, dans ce cas, les trois points de vissage 41, 42 et 43 sont tous à la même hauteur. De ce fait, les avancées désignées par 38 et 39 sur la figure 8, se trouvent sur les parties 5 et 5' fixées au châssis ainsi que sur la partie 11 du deuxième guide parallèle à une certaine hauteur, et peuvent être directement prises en considération lors du fraisage de l'intérieur 16, respectivement pour un profilé filé. En outre, différents coefficients de dilatation du matériau du vibrateur et du matériau du guide parallèle n'entraînent pas de déformation. Les figures 11 et 12 montrent deux autres formes de réalisation des guides parallèles démultiplicateurs de force. Ces deux formes d'exécution donnent deux exemples, à savoir comment la largeur du deuxième guide parallèle peut être maintenue très étroite sans trop affaiblir sa stabilité latérale. Sur la figure 11, le deuxième guide parallèle se compose de deux pièces inclinées 8' et 8" qui sont disposées l'une par rapport à l'autre, en forme de V, respectivement qui forment les deux côtés d'un trapèze. Des pièces inclinées 18 transversales relient les deux pièces inclinées 8' et 8" et augmentent la stabilité sans influencer la constante de rappel du guide parallèle. Sur la figure 12, les deux pièces inclinées 19 extérieures et les deux pièces inclinées 17 en diagonal sont si minces qu'elles ne forment respectivement qu'un trait sur le dessin. Grâce aux pièces inclinées en diagonal, on crée une construction en treillis, qui malgré la faible largeur des pièces inclinées individuelles, garantit une stabilité latérale suffisante. Si le rapport qui peut être obtenu par la variation des largeurs, des constantes de rappel entre le premier guide parallèle et le deuxième guide parallèle ne suffit pas, et si on veut ainsi obtenir des démultiplications de force plus grandes, il est évidemment possible de choisir les emplacements minces 10 pour le deuxième guide parallèle 8, plus minces que pour le premier guide parallèle 3/4. Puisque l'épaisseur des emplacements minces intervient dans la constante de rappel à la puissance trois, on peut obtenir ainsi très vite des rapports de démultiplication de force très élevés. Du point de vue de la technique de fabrication, on obtient ce résultat du fait qu'on choisit le même espace creux intérieur 16 pour les deux guides parallèles, tandis que dans la zone du deuxième guide parallèle 8, on enlève un peu de matière depuis l'extérieur, ce qui amincit leurs emplacements minces. Les bras (par exemple 3 et 4 sur la figure 1) sont toujours représentés, dans ce qui précède, avec des emplacements minces 10 aux extrémités. Evidemment, on peut aussi utiliser des bras qui présentent une épaisseur constante sur toute la longueur, dont l'effet de ressort se répartit ainsi sur toute la longueur. En outre, la section transversale des bras, que l'on a toujours supposée rectangulaire jusqu'à présent, peut également être réalisée en forme de croix, comme le montre en agrandi la figure 13. Si les bras du deuxième guide parallèle 8 sont ainsi formés, les deux élargissements latéraux 46 augmentent considérablement la stabilité latérale, mais n'ont que peu d'influence sur la constante de rappel dans la direction perpendiculaire, car ils se trouvent dans la zone des fibres 45 neutres et leur faible hauteur n'intervient qu'à la puissance trois. D'autre part, il est également possible d'utiliser le levier de transmission supplémentaire, comme le montre la figure 7, avec le vibrateur mécanique de la figure 8. L'utilisation de n'importe quel transducteur de force est également possible, à condition qu'ils travaillent pratiquement sans déplacement. Revendications 1. Balance comprenant un premier guide parallèle (3/4) qui relie souplement un porte-charge (2) à une partie (5) fixée au châssis et qui se déforme souplement sous l'influence du poids à mesurer, et un deuxième guide parallèle (8) plus souple qui est relié au porte- charge (2) par l'une (12) de ses extrémités et qui est reliée par son autre extrémité (11) à la partie (5) fixée au châssis par l'intermédiaire d'un transducteur de force au moins approximativement sans déplacement, et qui, de ce fait, transfère une fraction du poids sur le transducteur de force, caractérisée en ce que les deux guides parallèles (3/4, 8) ont, au moins approximativement, une même hauteur et une même longueur et en ce que les deux guides parallèles (3/4,8) sont placés latéralement tout près l'un de l'autre. 2. Balance selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier guide parallèle (3/4) est divisé en deux parties (3, 3') et que le deuxième guide parallèle (8) est placé centralement entre les deux parties (3, 3') du premier guide parallèle. 3. Balance selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux guides parallèles (3/4, 8) sont fabriqués d'un seul bloc et sont séparés l'un de l'autre par une, respectivement deux, fente(s) verticale(s) (13, 14). 4. Balance selon la revendication 3, caractérisée en ce que le bloc est réalisé comme un profilé filé. 5. Balance selon une des revendication 1 à 4, caractérisée en ce que le premier guide parallèle (3/4) est réalisé de façon à être nettement plus large que le deuxième guide parallèle (8). 6. Balance selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'espace creux (16) intérieur des deux guides parallèles est réalisé de façon identique. 7. Balance selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un système de compensation de force électromagnétique sert de transducteur de force approximativement sans déplacement. 8. Balance selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'un vibrateur mécanique (40, 40') sert de transducteur de force approximativement sans déplacement. 9. Balance selon une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un levier de transmission supplémentaire est installé entre l'autre extrémité (11) du deuxième guide parallèle et le transducteur de force. 10. Balance selon une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le deuxième guide parallèle (8', 8") est réalisé, vu de dessus, en forme de V, respectivement de trapèze. 11. Balance selon une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le deuxième guide parallèle, vu de dessus, est divisé, à la façon d'un treillis, en plusieurs pièces inclinées (17, 19). 12. Balance selon une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les bras du deuxième guide parallèle présentent un élargissement (46) dans la zone des fibres neutres (45).