Dynamomètre
Les jauges électriques à fil résistant sont entrées dans la pratique courante des mesures, en particulier pour la détermination des efforts auxquels sont soumis des éléments mécaniques en fonctionnement.
Ces jauges sont collées généralement sur l'élément soumis à des efforts que l'on veut déterminer. Ces efforts provoquent des déformations qui sont transmises à la jauge par l'intermédiaire du collage. Les déformations de la jauge provoquent des modifications de sa résistance insérée dans un circuit électrique de mesure. Ces variations de résistance sont traduites en variations de potentiel convenablement amplifiées et appliquées à des appareils de mesure.
Un inconvénient dans l'emploi de ces jauges résulte du fait que l'isolement des fils doit être très bon pour ne pas fausser les indications et ne peut être réalisé qu'avec des moyens réduits. En fait, les fils de jauges ne sont protégés du contact avec le corps auquel ils sont collés que par une mince feuille de papier enduit de colle. Ce papier peut s'altérer en réduisant la stabilité des indications.
L'objet de la présente invention qui comprend une jauge de ce type, c'est-à-dire une jauge électriquement conductrice et élastique dont la résistance électrique varie d'une manière sensible en fonction de sa variation de longueur, ne présente pas ces inconvénients car ladite jauge est fixée par adhérence à un corps élastique en matière isolante.
La matière isolante peut être une matière céramique telle que la porcelaine. Elle peut être aussi une résine synthétique, à laquelle on peut éventuellement ajouter une charge pulvérulente ou fibreuse. D'une manière générale, on emploiera une matière isolante à haute résistance à la compression et éventuellement, à la traction, et à faible module d'élasticité.
L'invention a aussi pour objet un procédé de fabrication du dynamomètre défini ci-dessus.
Ce procédé est caractérisé en ce que ledit corps en matière isolante est moulé.
Le dessin ci-joint donne, à titre d'exemple, deux formes de réalisation au dynamomètre selon l'invention.
La fig. 1 représente un dynamomètre pour la mesure d'efforts de compression.
La fig. 2 représente un dynamomètre pour la mesure d'efforts de traction.
Dans le dynamomètre de la fig. 1, la jauge 1 est collée sur un cylindre de céramique 2 intercalé entre les brides 3 et 4 d'un montage mécanique soumis à des efforts de compression. Le cylindre 2 comporte deux métallisations 5 et 6 auxquelles sont soudées d'une part les extrémités de la jauge et d'autre part les bornes de connexion aux appareils de mesure 7 et 8. On obtient ainsi un ensemble rigide et compact très robuste alors que la soudure des câbles du circuit de mesure aux fils des jauges a toujours constitué un point délicat dans cette technique.
On peut s'arranger, par un montage approprié, pour toujours faire travailler la pièce céramique 2 en compression, même lorsque les efforts à déceler sont des efforts de traction. Un tel montage est représenté sur la fig. 2, d'après laquelle la pièce 2 se trouve soumise à la compression entre deux étriers à coulisse soumis à un effort de traction.
De cette façon, on utilise la céramique selon sa résistance mécanique maximum, resistance du même ordre de grandeur que celle de l'acier. Le module d'élasticité de la céramique étant en moyenne trois fois plus petit que celui de l'acier, on peut réaliser des dynamomètres trois fois plus sensibles qu'un dynamomètre de mêmes dimensions dans lequel le support céramique serait remplacé par un support métallique.
Dans les montages usuels de jauges électriques, il est difficile d'annuler complètement l'effet de température même par l'insertion de jauges de compensation non soumises aux efforts à mesurer, car les jauges ne sont généralement pas identiques et une compensation parfaite n'est pas réalisable pratiquement. On peut dans l'objet de l'invention pallier ce défaut de compensation en choisissant une matière isolante dont le coefficient de dilatation est voisin de ou égal à 0. On obtient ainsi, soit en collant sur le même support céramique un élément constitué d'une jauge active et d'une jauge de compensation perpendiculaire à la première, soit en collant une jauge de compensation sur un support identique au support de jauge active et soumis à la même température, une compensation très poussée.
La technique usuelle de métallisation des isolants, de la céramique en particulier, permet de réaliser un dynamomètre compact et robuste dont les bornes de liaison aux appareils de mesure sont solidement fixées et indépendantes des soudures des connexions de la jauge. Celles-ci sont délicates et sont avants geusement soustraites à toute vibration ou effort mécanique par une soudure directe au support isolant.
Le dynamomètre peut être protégé par revêtement ou disposé à l'intérieur d'une gaine déformable.
On peut utiliser comme matière isolante, une matière synthétique. Dans ce cas, la jauge peut être fixée au corps au moment du moulage, c'est-à-dire que les deux opérations peuvent être réalisées simultanément.
I1 faut noter que dans ce cas, la fixation de la jauge peut être effectuée en noyant la jauge à l'intérieur de la masse isolante.
On peut utiliser comme matières isolantes synthétiques celles appartenant au groupe des résines éthoxylines. Ces résines présentent l'avantage de conduire à la réalisation de dynamomètres dont la sensibilité à la compression est trois à quatre fois plus grande et la sensibilité à la traction un et demi à deux fois plus grande que celle des dynamomètres dont la masse isolante est en porcelaine, et qui de plus peuvent être même sollicitées à la torsion.
REVENDICATIONS :
I. Dynamomètre comprenant une jauge électriquement conductrice élastique dont la résistance électrique varie d'une manière sensible en fonction de sa variation de longueur, dynamomètre caractérisé en ce que ladite jauge est fixée par adhérence à un corps élastique en matière isolante.
Dynamometer
Resistant wire electrical gauges have entered into current measurement practice, in particular for determining the forces to which mechanical elements are subjected in operation.
These gauges are generally glued to the element subjected to the forces that one wishes to determine. These forces cause deformations which are transmitted to the gauge by means of the bonding. Deformation of the gauge causes changes in its resistance inserted into an electrical measurement circuit. These variations in resistance are translated into variations in potential suitably amplified and applied to measuring devices.
A drawback in the use of these gauges results from the fact that the insulation of the wires must be very good so as not to distort the indications and can only be achieved with reduced means. In fact, the gauge wires are protected from contact with the body to which they are glued only by a thin sheet of paper coated with glue. This paper can deteriorate by reducing the stability of the indications.
The object of the present invention which comprises a gauge of this type, that is to say an electrically conductive and elastic gauge, the electrical resistance of which varies appreciably as a function of its variation in length, does not have these disadvantages because said gauge is fixed by adhesion to an elastic body of insulating material.
The insulating material can be a ceramic material such as porcelain. It can also be a synthetic resin, to which one can optionally add a pulverulent or fibrous filler. In general, an insulating material with high compressive strength and possibly tensile strength, and low modulus of elasticity, will be used.
The subject of the invention is also a method of manufacturing the dynamometer defined above.
This method is characterized in that said body of insulating material is molded.
The accompanying drawing gives, by way of example, two embodiments of the dynamometer according to the invention.
Fig. 1 shows a dynamometer for measuring compressive forces.
Fig. 2 represents a dynamometer for measuring tensile forces.
In the dynamometer of fig. 1, the gauge 1 is glued to a ceramic cylinder 2 interposed between the flanges 3 and 4 of a mechanical assembly subjected to compressive forces. The cylinder 2 has two metallizations 5 and 6 to which are welded on the one hand the ends of the gauge and on the other hand the connection terminals to the measuring devices 7 and 8. This gives a rigid and compact assembly very robust while the soldering of the cables of the measuring circuit to the wires of the gauges has always been a delicate point in this technique.
Arrangements can be made, by appropriate mounting, to always make the ceramic part 2 work in compression, even when the forces to be detected are tensile forces. Such an assembly is shown in FIG. 2, according to which the part 2 is subjected to compression between two sliding calipers subjected to a tensile force.
In this way, the ceramic is used according to its maximum mechanical resistance, resistance of the same order of magnitude as that of steel. The modulus of elasticity of ceramic being on average three times smaller than that of steel, it is possible to produce dynamometers three times more sensitive than a dynamometer of the same dimensions in which the ceramic support would be replaced by a metal support.
In the usual assemblies of electrical gauges, it is difficult to completely cancel the temperature effect even by the insertion of compensation gauges not subjected to the forces to be measured, because the gauges are generally not identical and a perfect compensation is not is not practically feasible. In the object of the invention, it is possible to overcome this compensation defect by choosing an insulating material whose coefficient of expansion is close to or equal to 0. One thus obtains, either by bonding to the same ceramic support an element consisting of an active gauge and a compensation gauge perpendicular to the first, or by sticking a compensation gauge on a support identical to the active gauge support and subjected to the same temperature, a very thorough compensation.
The usual technique of metallizing insulators, ceramics in particular, makes it possible to produce a compact and robust dynamometer whose connection terminals to the measuring devices are firmly fixed and independent of the welds of the connections of the gauge. These are delicate and are carefully removed from any vibration or mechanical stress by direct welding to the insulating support.
The dynamometer can be protected by a coating or placed inside a deformable sheath.
A synthetic material can be used as insulating material. In this case, the gauge can be fixed to the body at the time of molding, that is to say that the two operations can be carried out simultaneously.
It should be noted that in this case, the fixing of the gauge can be carried out by embedding the gauge inside the insulating mass.
Those belonging to the group of ethoxylin resins can be used as synthetic insulating materials. These resins have the advantage of leading to the production of dynamometers whose sensitivity to compression is three to four times greater and the sensitivity to traction one and a half to two times greater than that of dynamometers whose insulating mass is in porcelain, and which moreover can be even subjected to torsion.
CLAIMS:
I. Dynamometer comprising an elastic electrically conductive gauge whose electrical resistance varies appreciably as a function of its variation in length, dynamometer characterized in that said gauge is fixed by adhesion to an elastic body made of insulating material.