Brevet FR3054033A1 — publié le 20180119

La présente invention concerne le domaine technique des appareils de mesure ou balances permettant de déterminer la masse d'un corps en utilisant l'action de la pesanteur sur ce corps. L'invention vise plus précisément les balances de portée moyenne et 5 de précision fine comme par exemple les balances qui puissent, au niveau métrologique, être certifiées jusqu'à 30 kg avec une précision au gramme en classe II ou jusqu'à 150 Kg en classe III. L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour une balance posée et utilisée sur le sol. 10 Classiquement, une balance comporte un tablier de réception d'une charge s'appuyant sur un faux-tablier de réception de force supporté par une embase. La balance comporte un système de pesage de la charge déposée sur le tablier. Ce système de pesage comporte au minimum un capteur de force, une chaîne de mesure, un traitement numérique du signal de mesure 15 et une interface homme machine. Dans l'application préférée de l'invention, le capteur de force est un capteur à jauges de contrainte utilisant le principe de l'extensométrie. L'extensométrie est la technique qui permet de transformer une déformation mécanique en un signal électrique mesurable par l'intermédiaire d'un capteur 20 à jauges de contrainte. Les jauges de contrainte sont constituées d'un fil très fin collé sur un support isolant dont la résistance est quasiment invariable en fonction de la température. Bien entendu, la balance selon l'invention peut être équipée d'un capteur de force mettant en oeuvre des technologies différentes. Par 25 exemple, ce capteur de force peut par exemple utiliser la fibre optique ou une corde vibrante. Le principe est d'obtenir un signal électrique représentatif de la déformation mécanique engendrée par l'application d'une force. Ce capteur doit être protégé des chocs lors de la dépose des masses 30 sur le tablier pour éviter une casse ou la déformation définitive du capteur, immobilisant définitivement le capteur. Les balances sont ainsi équipées de butées venant bloquer le faux-tablier lorsque le poids de la charge dépasse la 3054033 capacité de pesage de la balance ou lorsque la charge est brutalement lâchée d'une certaine hauteur. D'une manière générale, ces butées sont réglées en usine pour chacune des balances, par une opération de vissage en déposant un poids étalon à différents endroits de la balance. La difficulté réside dans le réglage de cette butée, liée aux tolérances du pas de la vis utilisée, de la planéité et de la déformation du faux-tablier et de la déformation du capteur de l'ordre du mm au maximum. Un mauvais réglage entraine soit l'incapacité de peser jusqu'à la portée maximale soit l'inefficacité de la protection. Dans le premier cas, la balance est non conforme alors que dans le second cas, la sensibilité à la destruction de cette balance augmente. Le réglage à la fabrication de cette butée est important mais constitue en pratique une opération délicate à mener à bien. L'objet de l'invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une balance protégée des chocs et des surcharges lors de la dépose des masses sur le tablier, à l'aide d'un mécanisme de protection de mise en oeuvre simple, ne nécessitant pas une opération délicate de réglage. Pour atteindre de tels objectifs, la balance selon l'invention comporte un tablier de réception d'une charge s'appuyant sur un faux-tablier de réception de force supporté par une embase, la balance comportant un système de pesage de la charge déposée sur le tablier. Selon l'invention, le tablier s'appuie sur le faux-tablier de réception par l'intermédiaire de systèmes d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge, montés sur le faux-tablier et comportant chacun un mécanisme d'absorption d'énergie interposé en appui entre le tablier et le faux-tablier, en étant mobile entre une position de repos et une position de surcharge correspondant à des valeurs de charges sur le tablier, respectivement nulle et maximale, chaque mécanisme d'absorption d'énergie étant équipée d'une butée venant en contact avec l'embase uniquement lorsque ce mécanisme atteint sa position de surcharge. 3054033 3 De plus, la balance selon l'invention peut comporter en outre en combinaison au moins l'une et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - chaque mécanisme d'absorption d'énergie comporte un ressort 5 dimensionné pour absorber l'énergie tant que la valeur de surcharge n'est pas dépassée ; - le ressort d'absorption d'énergie est un ressort de compression à spires ou un ressort ondulé ; - chaque mécanisme d'absorption d'énergie comporte une tige 10 sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier, cette tige traversant librement le faux-tablier en étant équipée à sa seconde extrémité par la butée venant en contact avec l'embase uniquement lorsque ce mécanisme atteint sa position de surcharge ; - chaque tige est sollicitée constamment à sa première extrémité par 15 le tablier, en étant fixée à ce dernier par un assemblage ; - chaque tige est sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier, en étant fixée à ce dernier par un assemblage de type filetage coopérant avec un logement fileté ; - chaque tige est sollicitée constamment à sa première extrémité par 20 le tablier, en étant en appui sur la face inférieure du tablier de réception de la charge ; - chaque tige est en appui sur la face inférieure du tablier, à l'aide d'un tampon d'appui auquel la première extrémité de la tige est fixée par un assemblage de type filetage coopérant avec un logement fileté ; 25 - chaque mécanisme d'absorption d'énergie comporte un ressort traversé par la tige pourvue de la butée ; - un bloc d'amortissement est interposé entre le faux-tablier et la butée ; - au moins trois systèmes d'absorption d'énergie et de limitation d'une 30 surcharge, disposés sur le faux-tablier ; - le système de pesage comporte un capteur de force qui est shunté lors de l'apparition d'une surcharge. 3054033 4 Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue en perspective montrant un exemple de 5 réalisation d'une balance conforme à l'invention. La Figure 2 est une vue en perspective montrant la balance conforme à l'invention illustrée à la Fig. 1 sans le tablier. La Figure 3 est une vue en coupe élévation d'une partie d'une balance, montrant un système d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge 10 conforme à l'invention. La Figure 4 est une vue en coupe élévation d'une partie d'une balance, montrant un système d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge conforme à l'invention, en position de surcharge. La Figure 5 est une vue en perspective éclatée montrant un exemple 15 de réalisation d'un système d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge conforme à l'invention. Tel que cela ressort des Figures, l'objet de l'invention concerne une balance 1 comportant un plateau supérieur 2 de réception d'une charge, appelé également tablier. Classiquement, ce tablier 2 présente la forme d'un 20 parallélogramme et s'appuie sur un faux plateau 3 de réception de force, appelé également faux-tablier. Ce faux-tablier 3 qui est par exemple réalisé par une platine en forme de X, est supporté par une embase 4 réalisé de toute manière appropriée. Dans l'exemple illustré, cette embase 4 est réalisée par une plaque en forme de X équipée de pieds de support 5. Bien 25 entendu, le faux-tablier 3 et l'embase 4 peuvent présenter des formes différentes de celles illustrées à titre d'exemple uniquement. La balance 1 comporte un système 7 de pesage de la charge déposée sur le tablier 2. Le système de pesage 7 n'est pas décrit en détail car il est bien connu de l'homme du métier et ne fait pas partie précisément de l'objet 30 de l'invention. Ce système de pesage 7 comporte au minimum un capteur de force 9, une chaîne de mesure non représentée, un traitement numérique du 3054033 5 signal de mesure et une interface homme machine 11 telle qu'un écran de commande et d'affichage. Dans une application préférée de l'invention, le capteur de force 9 est un capteur à jauges de contrainte utilisant le principe de l'extensométrie. Le 5 capteur de force 9 comporte des jauges de contrainte montées sur un barreau 12 fixé entre le faux-tablier 3 et l'embase 4. Bien entendu, la balance selon l'invention peut être équipée d'un capteur de force mettant en oeuvre des technologies différentes, utilisant par exemple la fibre optique ou la corde vibrante. 10 Conformément à l'invention, le tablier s'appuie 2 sur le faux-tablier 3 par l'intermédiaire de systèmes 14 d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge. Ces systèmes 14 sont montés sur le faux-tablier 3. La balance 1 comporte au moins trois et dans l'exemple illustré sur les dessins, quatre systèmes 14 d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge, 15 disposés sur le faux-tablier 3 au niveau de chacun de ses coins. Chaque système 14 comporte un mécanisme d'absorption d'énergie 15 interposé en appui entre le tablier 2 et le faux-tablier 3, en étant mobile entre une position de repos correspondant à une valeur nulle de la charge sur le tablier 2 (Fig.3) et une position de surcharge correspondant à une 20 valeur maximale de la charge sur le tablier 2 (Fig.4). Chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 est dimensionné pour absorber l'énergie tant que la valeur de surcharge n'est pas dépassée. Dans l'exemple illustré, chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 comporte un ressort 16 dimensionné pour absorber l'énergie tant que la valeur de 25 surcharge n'est pas dépassée. Par exemple, le ressort d'absorption d'énergie 16 est un ressort de compression à spires ou un ressort ondulé. Bien entendu, chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 peut être réalisé de manière différente. Ainsi, chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 comporte tout autre composant assimilable à un ressort comme un tampon 30 en caoutchouc par exemple, dimensionné pour absorber l'énergie tant que la valeur de la surcharge n'est pas dépassée. 3054033 6 Chaque ressort 16 qui se trouve interposé entre le tablier 2 et le faux tablier 3 est assujetti à la charge du tablier 2 de sorte qu'il présente une longueur initiale correspondant à sa position de repos et une longueur comprimée inférieure à sa longueur initiale et correspondant à sa position de 5 surcharge. Chaque ressort 16 et par suite le tablier 2 est apte à occuper toutes positions entre ses deux positions extrêmes. Chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 comporte une tige 17 sollicitée constamment à sa première extrémité 17a par le tablier 2. Cette tige 17 traverse librement le faux tablier 3 par un trou traversant 18 en 10 étant équipée à sa seconde extrémité 17b par une butée 19 venant en contact avec l'embase 4 uniquement lorsque ce mécanisme 15 atteint sa position de surcharge. Selon une variante préférée de réalisation, chaque tige 17 traverse un ressort c'est-à-dire s'étend à l'intérieur des spires du ressort. Entre les positions de repos et de surcharge, la tige 17 se déplace 15 en suivant les mouvements du tablier 2 et en étant guidée en translation par tous moyens appropriés. Chaque tige 17 est sollicitée constamment à sa première extrémité 17a par le tablier 2, en étant soit en appui sur la face inférieure du tablier 2 soit fixée à ce tablier 2. Dans l'exemple illustré sur les dessins, chaque tige 17 20 est en appui sur la face inférieure du tablier 2, à l'aide d'un tampon d'appui 21. Chaque tampon 21 se présente sous la forme d'un capuchon comportant une face plane d'appui 21a avec la face inférieure du tablier 2. Par exemple, les tampons 21 sont réalisés en matière plastique. Chaque tige 17 est fixée au tampon d'appui 21 de toute manière 25 appropriée. Dans l'exemple préféré illustré sur les dessins, chaque tige 17 est fixée au tampon d'appui 21 par un assemblage de type filetage. La première extrémité 17a de chaque tige 17 est filetée et vient coopérer avec un logement fileté 23 présenté par le tampon d'appui 21. De préférence, ce logement fileté 23 est réalisé par une douille taraudé 24 rapportée qui est 30 fixée à l'intérieur d'un puits 25 présenté par le tampon d'appui 21. En pratique, chaque tige 17 est une vis dont la tête forme la butée 19. Le montage et le réglage de chaque mécanisme d'absorption d'énergie 15 3054033 7 est relativement simple puisqu'il suffit, après avoir enfilé le ressort 16 sur la tige, de visser cette tige à fond dans la douille taraudé 24 pour obtenir le bon réglage. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, le tablier 2 est 5 indépendant par rapport aux tiges 17. Il est à noter qu'il peut être prévu que les tiges 17 se trouvent fixées au tablier 2 par un assemblage de tous types connus en soi. Par exemple, chaque tige 17 peut être fixée au tablier 2 par un assemblage de type filetage coopérant avec un logement fileté aménagé à partir de la face inférieure du tablier 2. 10 Chaque tige 17 comporte à sa deuxième extrémité 17b, la butée 19 qui se trouve positionnée entre le faux-tablier 3 et l'embase 4. En l'absence d'une charge sur le tablier 2, la butée 19 est libre de tout mouvement. La butée 19 peut être en appui ou non sur la face inférieure du faux-tablier 3. Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, un bloc 15 d'amortissement 26 est interposé entre le faux-tablier 4 et la butée 19. Ainsi, en position de repos, la butée 19 est en appui sur le faux-tablier 3 par l'intermédiaire de ce bloc d'amortissement 26. Par exemple, ce bloc d'amortissement 26 est monté librement autour de la tige 17 en étant retenu à sa partie inférieure par la butée 19. 20 Il est à noter que ce bloc d'amortissement 26 assure également le guidage en translation de la tige 17. Bien entendu, il peut être envisagé de supprimer l'utilisation d'un tel bloc d'amortissement 26. Selon cette variante de réalisation, la tige 17 qui traverse simplement le faux-tablier 3 peut être guidée en translation par une douille de longueur adaptée. 25 En position de surcharge, la butée 19 vient en contact avec l'embase 4. De préférence, l'embase 4 est pourvue de patins d'appui 4a sur chacun desquels une butée 19 vient en contact en cas de surcharge. Il découle de la description qui précède que la balance selon l'invention est protégé efficacement contre une charge dépassant la capacité de pesage 30 de la balance ou lorsque la charge est brutalement lâchée d'une certaine hauteur. En effet, en cas de surcharge sur le tablier 2, la butée 19 vient en appui sur l'embase 4 de sorte que le capteur de force 9 ne perçoit pas cette 3054033 8 surcharge compte tenu de la dérivation de cette surcharge vers l'embase 4. Le capteur de force 9 se trouve ainsi shunté lors de l'apparition d'une surcharge. Les mécanismes d'absorption d'énergie 15 permettent d'absorber 5 l'énergie tant que la valeur de surcharge n'est pas dépassée. Ces mécanismes assurent l'amortissement des mouvements du tablier 2. Il est à noter que les blocs d'amortissement 26 permettent d'amortir le mouvement retour des tiges 17 c'est-à-dire les mouvements d'écartement relatif du tablier 2 par rapport au faux tablier 3. 10 L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS1 - Balance comportant un tablier de réception (2) d'une charge s'appuyant sur un faux-tablier (3) de réception de force supporté par une embase (4), la balance comportant un système (7) de pesage de la charge déposée sur le tablier, caractérisé en ce que le tablier (2) s'appuie sur le faux-tablier (3) de réception par l'intermédiaire de systèmes (14) d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge, montés sur le faux-tablier (3) et comportant chacun un mécanisme (15) d'absorption d'énergie interposé en appui entre le tablier (2) et le faux-tablier (3), en étant mobile entre une position de repos et une position de surcharge correspondant à des valeurs de charges sur le tablier, respectivement nulle et maximale, chaque mécanisme d'absorption d'énergie (15) étant équipée d'une butée (19) venant en contact avec l'embase (4) uniquement lorsque ce mécanisme atteint sa position de surcharge. 2 - Balance selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque mécanisme d'absorption d'énergie (15) comporte un ressort (16) dimensionné pour absorber l'énergie tant que la valeur de surcharge n'est pas dépassée. 3 - Balance selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ressort d'absorption d'énergie (16) est un ressort de compression à spires ou un ressort ondulé. 4 - Balance selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que chaque mécanisme d'absorption d'énergie (15) comporte une tige (17) sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier (2), cette tige (17) traversant librement le faux-tablier (3) en étant équipée à sa seconde extrémité par la butée (19) venant en contact avec l'embase (4) uniquement lorsque ce mécanisme atteint sa position de surcharge. 5 - Balance selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque tige (17) est sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier (2), en étant fixée à ce dernier par un assemblage. 6 - Balance selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque tige (17) est sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier, en 3054033 10 étant fixée à ce dernier par un assemblage de type filetage coopérant avec un logement fileté. 7 - Balance selon la revendication 4 caractérisée en ce que chaque tige (17) est sollicitée constamment à sa première extrémité par le tablier (2), en 5 étant en appui sur la face inférieure du tablier de réception de la charge. 8 - Balance selon la revendication 7 caractérisée en ce que chaque tige (17) est en appui sur la face inférieure du tablier, à l'aide d'un tampon d'appui (21) auquel la première extrémité de la tige (17) est fixée par un assemblage de type filetage coopérant avec un logement fileté (23). 10 9 - Balance selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que chaque mécanisme d'absorption d'énergie (15) comporte un ressort (16) traversé par la tige (17) pourvue de la butée (19). 10 - Balance selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'un bloc d'amortissement (26) est interposé entre le faux-tablier (3) et la 15 butée (19). 11 - Balance selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins trois systèmes (14) d'absorption d'énergie et de limitation d'une surcharge, disposés sur le faux-tablier (3). 12 - Balance selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce 20 que le système de pesage (7) comporte un capteur de force (9) qui est shunté lors de l'apparition d'une surcharge.