Instrument de mesure de forces
La présente invention est relative aux instruments de mesure de forces et spécialement à des transducteurs qui sont capables de mesurer de manière continue des forces, poids, tensions, et autres quantités mesurables appliquées mécaniquement ou de transformer une force mécanique en une autre forme d'énergie telle qu'un signal électrique.
Généralement, ces transducteurs de force comprennent essentiellement une plate-forme de support de la charge qui est montée de manière basculante sur une base fixe au moyen d'une connexion pivotante à flexion.
Les forces appliquées afin de faire effectuer à la plateforme une déviation pivotante sont opposées par un ressort à lame d'ajustement du domaine connecté opérativement entre la plate-forme pour la charge et la base. La déviation impartie à la plate-forme pour la charge par la force qui fait fléchir le ressort à lame est transmise sous la forme d'une énergie choisie à un indicateur, à un élément de réglage ou aux deux. Ce type de transducteur de force est décrit dans le brevet U. S. No 2981100 et dans le brevet U. S. No 3182495, respectivement délivrés le 25 avril 1961 et le 11 mai 1965 pour Instruments de mesure de forces .
Quoique les instruments de mesure de forces du type décrit ci-dessus fonctionnent en général de manière satisfaisante. ils souffrent du désavantage de présenter des domaines de charge limités de manière inacceptable du moment que le ressort résistant à la charge d'ajustement du domaine peut tre trop rigide ou trop souple pour le travail envisagé. I1 en résulte qu'il est souvent nécessaire de remplacer le ressort à lame resistant à la charge de l'instrument par un autre d'une épaisseur différente et de recalibrer l'instrument afin d'obtenir le domaine de charge désiré.
Par exemple des ressorts d'une épaisseur de 6.35 mm, de 7,94 mm, de 9, 52 mm, de 12,7 mm et de 15.87 mm sont nécessaires avec l'instrument de mesure de forces décrit dans le brevet susmentionné No 2981100 pour couvrir un domaine de charges s'étendant de 90 kg à 680 kg. Le remplacement des ressorts à lame d'ajustement de la charge prend un temps indésirable et est souvent très difficile à effectuer correctement en campagne sans que la précision et la sensibilité de l'instrument en souffrent.
L'invention propose de remédier à ces inconvénients.
Elle a en conséquence pour objet un instrument de mesure de forces, présentant une base de support, une plate-forme de réception des forces connectée à pivotement élastique avec ladite base et des organes de flexion opérativement connectés à ladite plate-forme lorsqu'une force est appliquée à celle-ci, caractérisé en ce que lesdits organes de flexion sont connectés en série entre ladite base et ladite plate-forme.
Un avantage de cette invention est de permettre de fournir un nouvel instrument de mesure de forces de haute précision et à réponse rapide qui présente un domaine de charges passablement plus étendu que les instruments précédents sans nécessiter de remplacement d'une partie quelconque.
Un autre avantage de cette invention est de permettre de fournir un instrument de mesure de forces présentant un nouvel assemblage de ressorts résistant à la charge qui éliminent substantiellement la présence de fréquence de résonance.
Enfin, un autre avantage de cette invention est de permettre la construction d'un instrument de mesure de forces de construction exceptionnellement compacte pour pouvoir se conformer aux nécessités de l'espace disponible dans diverses applications, spécialement dans le cas d'installations d'instruments où l'espace disponible pour l'équipement constitue un facteur critique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'instrument faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en plan par-dessus de la première forme d'exécution de l'instrument.
La fig. 2 est une vue en élévation latérale, partie en coupe de l'instrument représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan par-dessous de l'instrument représenté à la fig. 1, avec des parties arrachées ou montrées en coupe.
La fig. 4 est une élévation de bout vue de la droite de l'instrument comme on le voit à la fig. -1.
La fig. 5 est une élévation de bout à plus grande échelle depuis la gauche de l'instrument tel qu'on le voit à la fig. 1, avec des parties arrachées ou montrées en coupe.
La fig. 6 est une coupe par la ligne 6-6 de la fig. 2.
La fig. 7 est une coupe à plus grande échelle par la ligne 7-7 de la fig. 2.
La fig. 8 est une coupe à plus grande échelle par la ligne 8-8 de la fig. 2.
La fig. 9 est une coupe à plus grande échelle par la ligne 9-9 de la fig. 2.
La fig. 10 est une vue en élévation latérale, partie en coupe, de la seconde forme d'exécution de l'instrument.
La fig. 1 1 est une vue en plan par-dessous de l'instrument représenté à la fig. 10, avec des parties arrachées.
La fig. 12 est une coupe par la ligne 12-12 de la fig. 10.
La fig. 13 est une coupe substantiellement suivant les lignes 13-13 de la fig. 10.
La fig. 14 est une vue en élévation latérale, partie eP coupe. d'une troisième forme d'exécution de I'instrumetc.
La fig. 15 est une vue en plan par-dessous de Fins- trument représenté à la fig. 14, avec des parties arrachées.
La fig. 16 est une vue en élévation de bout de gauche de l'instrument tel qu'on le voit à la fig. 14.
La fig. 17 est une coupe suivant la ligne 17-17 de la fig. 14.
Se référant maintenant aux dessins et plus particulièrement aux fig. 1-3, le chiffre de référence 20 désigne un instrument de mesure de forces construit conformément aux principes de la présente invention et comprenant une base rectangulaire rigide 22 qui constitue un cadre de support pour les éléments actifs de l'instrument.
La base 22, qui est de préférence d'une épaisseur adéquate afin de fournir un support fixe rigide, est pourvue d'alésages latéraux la traversant, parallèles, espacés latéralement 24 (voir fig. 3) qui sont adaptés pour recevoir des boulons de montage, non représentés, destinés à maintenir l'instrument dans une position de fonctionnement fixe. La base 22 peut tre fixée dans n'importe quelle position du moment que les parties de l'instrument qui fonctionnent sont construites et disposées de telle manière qu'elles puissent fonctionner quelle que soit la position dans laquelle la base 22 est supportée. Ainsi, la base 22 peut tre montée dans n'importe quelle position angulaire. soit entièrement à l'envers ou dans toute position inclinée en utilisant des moyens de fixation convenables.
Comme on le voit mieux aux fig. 2 et 4, une plateforme de réception de la force 28, comprenant une pla-que de forme rectangulaire à côtés plats relativement épaisse, est supportée par un assemblage pivotant à flexion 30. Dans la position des parties montrée aux des sinsi la plate-forme 28 est disposée verticalement audessus de la base 22 et présente une surface de dessous faisant face à la surface de dessus de la base 22. L'assemblage pivotant 30 comprend une plaque de flexion dressée à côtés plats 32 qui est fixée à proximité de ses extrémités opposées à des blocs de support 36 et 38 par des séries séparées de vis à métaux 40 et 42 respectivement. Le bloc de support 36 est fixé par des vis de serrage 46 à la base 22 à proximité du bord postérieur de celle-ci, comme vu à la fig. 2.
Le bloc de support 38 est disposé verticalement au-dessus du bloc 36 et est fixé par des vis 48 (dont une seule est représentée) à la plateforme 28 à proximité du bord de droite de celle-ci., Com- me représenté, le bloc de support 38 est formé avec une surface plane 50 faisant face à une surface plane 51 du bloc 36. Les surfaces 50 et 51 délimitent un espace de jeu 52 s'étendant horizontalement entre les blocs 36 et 38, substantiellement à mi-chemin entre la plate-forme 28 et la base 22.
Les blocs de support 36 et 38, comme on le voit mieux à la fig. 2, sont pourvus d'encoches usinées 54 et 56 formant un dégagement s'ouvrant vers l'arrière et présentant respectivement des surfaces de paroi 58 et 60 faisant face vers l'arrière et formées à angle droit par rapport à leurs surfaces associées 50 et 51. La plaque de flexion 32 est solidement appliquée contre les surfaces 58 et 60 par des vis de serrage 40 et 42 et s'étend substantiellement sur toute la largeur du dégagement formé par les encoches 54 et 56.
Avec la construction telle qu'elle a été décrite jusqu'ici. la plaque de flexion 32 fournit une charnière ou connexion pivotante à flexion entre la plate-forme 28 et la base 22, l'axe de la charnière étant situé approximativement en 64 (voir fig. 2) et s'étendant latéralement par rapport à la plate-forme 28 à proximité de l'espace de jeu 52. Dans la position des parties représentée à la fig.
2, la plaque 32 n'est pas fléchie, et la plate-forme 28 et la base 22 sont en disposition relative substantiellement parallèle, avec les surfaces 50 et 51 contenues dans des plans substantiellement parallèles espacés. Lorsqu'une charge est appliquée à la plate-forme 28, la plaque 32 fléchit afin de permettre à la plate-forme 28 de pivoter dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre autour de l'axe 64.
Les dimensions et les exigences quant au matériau de la plaque de flexion 32 sont choisies en fonction de l'étendue du domaine des forces à mesurer de manière à fournir, par exemple. une déflexion d'environ 10 minutes et à assurer que les forces de déflexion maximum et minimum rencontrées à l'usage tomberont dans les limites d'élasticité du matériau. Grâce à la dimension latérale considérable de la plaque de flexion 32 et à sa solide connexion par serrage avec les blocs de support 36 et 38, la plate-forme 28 est assurée contre tout déplacement latéral, mais est libre d'effectuer un déplacement de pivotement autour de l'axe 64 dans la mesure permise par les limites d'élasticité du matériau dont est faite la plaque 32.
Comme montré aux fig. 1 et 2, une plaque d'adaptation à côtés plats 66 est fixée par des vis de serrage 68 à la plate-forme 28. La plaque d'adaptation 66 peut supporter un bloc d'appui dans lequel est monté rotativement un rouleau, par exemple, qui pourrait supporter un brin d'une courroie fransporteuse dont on doit mesurer la tension. On comprendra que tout autre moyen pour transmettre une force à la plate-forme 28 peut tre employé suivant comment on désire utiliser l'instrument de mesure de force de cette invention. Par exemple, des éléments de mesure de tension, des manomètres et d'autres dispositifs peuvent tre connectés à la plate-forme 28 pour la transmission des indications.
Comme le montrent les fig. 2, 5 et 6, la plate-forme 28 s'étend en avant de la connexion pivotante fournie par l'assemblage 30 jusqu'à une région située au-delà de l'extrémité avant-de la base 22. Dans cette forme d'exécution, l'extrémité avant pouvant fléchir de la plate-forme 28 est reliée par un assemblage de transmission de mouvement 72 à un contrôleur convenable comprenant un noyau d'armature 74 d'un transformateur différentiel 76 qui fonctionne pour transformer le déplacement de pivotement de la plate-forme 28 en un signal électrique qui peut tre transmis à un contrôleur, indicateur ou enregistreur convenable.
Comme on le voit mieux à la fig. 5, un dispositif de réglage de la position zéro 80, faisant partie de l'assemblage de transmission de mouvement 72 pour le calibrage de l'instrument, comprend une tige cylindrique 81 qui s'étend coaxialement et à coulissement à travers une douille rigide 82. La douille 82 fait saillie vers le bas de la plate-forme 28 et est formée avec une partie d'extrémité supérieure de plus grand diamètre 84 vissée dans un alésage taraudé 86 formé dans la partie avant surplombant la base 22 de la plate-forme 28 et traversant celle-ci. Une vis-capuchon de réglage à filet fin 90 est vissée coaxialement dans l'extrémité supérieure de la tige 81. La tte 92 de la vis 90 est adaptée pour siéger sur un épaulement annulaire faisant face vers le haut 94 formé dans la douille 82 pour limiter le déplacement vers le bas de la tige 81.
Continuant à se référer à la fig. 5, une goupille cylindrique 96 s'étend coaxialement de manière ajustée à travers un alésage formé dans la tige 81 à angle droit de l'axe longitudinal de celle-ci. Les extrémités opposées de la goupille 96 font saillie sur la périphérie de la tige 81 et s'étendent avec ajustement à coulissement à travers des fentes 98 diamétralement opposées longitudinales s'ouvrant vers le bas, formées dans l'extrémité inférieure de la douille 82. Un ressort enroulé en hélice 99 entourant la douille 82 est comprimé entre la goupille 96 et un épaulement annulaire extérieur faisant face vers le bas formé sur la douille 82, afin de repousser la tige 81 vers le bas et ainsi appliquer la tte de la vis 90 sur l'épaulement 94.
Un anneau de retenue 100, logé dans une gorge portée par l'extrémité inférieure de la douille 82, peut venir en engagement avec les extrémités en saillie de la goupille 96 afin de limiter le déplacement relatif entre la tige 81 et la douille 82.
En se référant toujours à la fig. 5, l'extrémité inférieure de la tige 81 s'étend au-delà de la douille 82 et porte un joug 104 qui s'étend latéralement par rapport à la plate-forme 28 et dans lequel est monté à vis un manchon vertical 106 fileté intérieurement et extérieurement. Une tige réglable 108, vissée coaxialement dans le manchon 106, relie le noyau 74 et le manchon 106 suivant un axe commun s'étendant parallèlement aux axes longitudinaux de la tige 81 et du manchon 82.
Le noyau 74 est reçu coaxialement dans un enroulement de transformateur creux 110 qui est fixé par une console convenable 111 à la paroi postérieure d'une boîte de connexion 112, présentant une ouverture faisant face à l'avant 114. Une plaque de couverture 116, pourvue d'une pièce d'étanchéité fixée amoviblement au carter 112 par des yis 118, recouvre l'ouverture 114. La boîte de connexion 112 est fixée à-l'extrémité avant de la base 22 par tout moyen convenable. Les parois latérales de la boîte 112 sont pourvues d'ouvertures 119 (voir fig. 2 et 6) destinées à recevoir des armatures de conducteurs électriques (non représentées) à travers lesquelles peuvent s'étendre des conducteurs non représentés adaptés pour tre connectés aux bornes de l'enroulement 110.
D'après la description ci-dessus de l'assemblage de transmission de mouvement 72, on comprendra qu'une déflexion de la plate-forme 28 autour de l'axe 64 de la connexion pivotante impartit un déplacement axial proportionnel au noyau 74 afin de faire varier l'intensité du signal de sortie électrique aux bornes de l'enroulement 110. Le réglage de la position zéro est effectué en vissant la vis 90 dans ou hors de la tige 81 afin de déplacer la tige 81 axialement, et par conséquent le noyau 74 à une position zéro par rapport à la douille 82 et à la plateforme 28. Le réglage de la vis 90 fait ainsi varier la position du noyau 74 par rapport au dessus de la plate-forme 28 et de la plaque d'adaptation 66. La tige 81 est empchée de tourner avec la vis 90 par l'engagement de la goupille 96 avec les bords des fentes 98.
Dans cette forme d'exécution, un tour de la vis 90 déplace la tige 81 axialement d'une distance d'approximativement 0,025 pouce.
Le ressort 99 en repoussant la tige 81 vers le bas, sert à rattraper tout mouvement perdu dans l'assemblage de transmission de mouvement 72, en assurant un déplacement proportionnel du noyau 74 lorsque la plate-forme 28 fléchit par pivotement autour de l'axe de pivotement 64.
Dans des installations où la température ambiante n'est pas réglée, un changement de température provoquera des changements faibles mais mesurables du signal de sortie aux bornes de l'enroulement de transformateur 110 du moment que les différences de dilatation et de contraction des métaux, spécialement des différentes éléments formant l'assemblage de transmission de mouvement 72, si elles ne sont pas compensées, déplaceront de manière indésirable l'armature 74 par rapport à la plateforme 28 sans qu'il y ait de variation de la charge à mesurer appliquée à la plate-forme. I1 est par conséquent désirable de compenser ces changements dus aux changements de température, du moment que de petits déplacements du dispositif de mesure de forces sont critiques et provoquent des variations indésirables des caractéristiques de contrôle ou d'indication.
La compensation de température effective peut tre obtenue en ajustant la position axiale du noyau 74 par rapport au manchon 106, au joug 104, à la tige 81, à la douille 82 et, par conséquent, à la plate-forme 28. Ceci est obtenu en formant le manchon 106 rigidement avec une tte hexagonale 120 de manière qu'on puisse le faire tourner facilement avec une clé ou autre outil. En faisant tourner le manchon 106, on déplace le noyau 74 axialement par rapport à l'enroulement 110 et aux autres éléments de l'assemblage de transmission de mouvement 72, afin d'effectuer l'ajustement de compensation de température indépendamment de l'ajustement de calibrage que permet la manipulation de la vis 90.
En plus de l'ajustement susmentionné de la position du noyau 74, des changements de la position du noyau 74 provoqués par la température peuvent tre rendus petits en fabriquant la tige 81 préférablement en Invar ou autre métal présentant un coefficient de dilatation thermique faible ou négligeable semblable, en constituant la tige 108 qui porte l'armature 74 de préférence en magnésium ou en métal présentant un coefficient de dilatation thermique élevé semblable, et en fabriquant le manchon 106 constituant la connexion entre le joug 104 et la tige 108 en laiton ou autre métal présentant un coefficient de dilatation thermique moins élevé que celui de la tige 108.
Par conséquent, en faisant varier les proportions du laiton et du magnésium dans la connexion entre le joug 104 et l'armature 74, la distance sur laquelle l'armature 74 s'étend dans l'enroulement du transformateur peut tre controlée pour compenser les changements de température se produisant après que l'instrument a été monté en place et ajusté. Des explications plus détaillées de cette caractéristique de compensation de température sont données dans le susdit brevet No 3182495, auquel on peut se référer au cas où l'on désirerait un complément de description.
Si la structure transductrice de force de cette invention est utilisée en tension, la tige 81 est alors de préférence réalisée en aluminium afin de compenser les variations de température de manière plus précise.
Comme le montre la fig. 5, la douille 82 s'étend librement à travers une ouverture 122 formée dans la partie de paroi supérieure 124 de la boîte de connexion 112.
Afin d'empcher la pénétration de poussières atmosphériques, d'autres particules étrangères et d'humidité dans la boîte de connexion 112, un soufflet ondulé flexible 126 de résistance négligeable est serré de manière étanche autour de l'ouverture 122 et autour de la douille 82 à l'extrémité inférieure de l'alésage 86. Un capuchon élastique 128 est logé dans l'extrémité supérieure de l'alésage 86 en formant un joint étanche avec la paroi de celui-ci afin de former ainsi une chambre substantiellement étanche à l'air composée de l'alésage 86, de l'intérieur du soufflet 126 et de l'intérieur de la boîte de connexion 112. Pour avoir accès à la vis 90, le capuchon 128 peut s'enlever facilement au moyen d'un tournevis ou outil semblable.
Comme le montrent les fig. 2 et 3, un assemblage de ressort en porte à faux d'ajustage du domaine 134 réagit contre la base 22 afin de résister élastiquement aux déplacements pivotants de la plate-forme 28 provoqués par les forces appliquées à celle-ci. L'assemblage à ressort 134. conformément à l'invention, comprend un ressort à lame à côtés plats central 136 s'étendant le long de l'axe longitudinal de l'instrument entre et en relation parallèle espacée avec une paire de ressorts à lame à côtés plats 138 et 140. Le ressort 136 est solidement fixé en porte à faux à son extrémité de gauche à la plateforme 28 au moyen d'un assemblage de pince et de bloc de support 142. Les ressorts 138 et 140 sont solidement fixés en porte à faux à leurs extrémités de gauche correspondant à la base 22 par un autre assemblage de pince et de bloc de support 144.
Les extrémités libres de droite correspondantes des ressorts 136, 138 et 140, comme on le voit aux fig. 2 et 3 sont rigidement serrées ensemble au moyen d'un assemblage de serrage réglable 146 de manière à relier le ressort 136 en série avec le sous-assemblage des ressorts 138 et 140. Il s'ensuit que des forces de flexion appliquées à la plate-forme 28 sont d'abord transmises par le ressort 136 et ensuite en relation parallèle par les ressorts 138 et 140.
Les axes de fléchissement longitudinaux des ressorts 136, 138 et 140 sont contenus dans des plans parallèles espacés coupant normalement l'axe de pivotement 64.
Dans leurs positions non fléchies montrées au dessin, les axes de fléchissement longitudinaux des ressorts 136, 138 et 140 sont contenus dans un plan commun s'étendant environ à mi-chemin entre les faces inférieure et supérieure opposées de la plate-forme 28 et de la base 22 et contenant l'axe 64 de la connexion pivotante, dans un but qui sera expliqué en détail par la suite.
Dans cette forme d'exécution, les sections transversales des ressorts 136, 138 et 140 sont rectangulaires.
Les ressorts 138 et 140 présentent la mme construction et ont les mmes dimensions. Le ressort 136 est quelque peu plus court que les ressorts 138 et 140 et sa largeur latérale est plus grande que celle des ressorts 138 et 140.
En faisant varier les dimensions du ressort 136 par rapport à celles des ressorts 138 et 140 de cette façon, la fréquence de résonance de l'assemblage à ressort 134 est efficacement rompue afin d'empcher qu'il se produise des vibrations indésirables. Il s'ensuit que la précision et la sensibilité de l'instrument de mesure de force de la présente invention sont améliorées en comparaison avec les instruments conventionnels utilisant un ressort unique ou une pluralité de ressorts de construction identique connectés en relation parallèle.
Dans leurs positions non fléchies, les ressorts 136, 138 et 140 sont droits et parallèles d'une extrémité à l'autre.
Se référant en détail aux fig. 6 et 8, l'assemblage 144 comprend un bloc de support de ressorts 150 qui est fixé au moyen de vis de serrage 152 à la base 22 à proximité de la paroi postérieure du carter 112 et qui est formé avec une paire d'encoches usinées 154 et 155 parallèles, latéralement espacées l'une de l'autre, s'ouvrant vers le haut et s'étendant longitudinalement, délimitées chacune par une paroi de fond plane s'étendant perpendiculairement entre des parois latérales planes parallèles. Les encoches 154 et 155 sont disposées de manière équidistante de part et d'autre de l'axe longitudinal de l'instrument. Les extrémités de gauche correspondantes des ressorts 138 et 140 sont reçues de manière ajustée et coulissante dans les encoches 154 et 155 respectivement et sont appliquées sur les parois de fond des encoches.
Les ressorts 138 et 140 sont solidement ancrés au bloc de support 150 par une plaque de serrage 162 et des vis de fixation espacées latéralement l'une de l'autre 164.
Comme le montrent les fig. 2, 3 et 9, I'assemblage 146, pour fixer ensemble les extrémités libres des ressorts 136, 138 et 140, comprend une paire de plaques de serrage à côtés plats, opposées et s'étendant latéralement 166 et 168 et une paire de vis de serrage 170 et de vis à métaux 172 espacées latéralement qui s'étendent vers le haut à travers des alésages parallèles à parois lisses de la plaque 168 et qui sont vissées dans des alésages taraudés alignés formés dans la plaque 166. Les ressorts 136, 138 et 140 sont solidement serrés entre les plaques 166 et 168 par le serrage des vis 170 et 172.
Les vis de serrage 170, comme on le voit mieux à la fig. 9, sont disposées latéralement à l'extérieur des ressorts 138 et 140 et fixent ensemble les extrémités correspondantes des plaques 166 et 168. Les vis à métaux 172 s'étendent respectivement entre les ressorts 136 et 140 et entre les ressorts 136 et 138 pour délimiter avec les vis 170 et les plaques 166 et 168 des passages à extrémités ouvertes à travers lesquels s'étendent les ressorts 136, 138 et 140.
Comme on le voit mieux aux fig. 2, 7 et 8, I'assemblage de serrage et de bloc de support 142, pour ancrer l'extrémité de gauche du ressort 136 (comme on le voit à la fig. 2), comprend un bloc d'espacement 180 et un bloc de serrage 182. Le bloc de serrage 182 est fixé à la plate-forme 28 par des vis de serrage espacées latéralement 184 qui s'étendent vers le bas à travers des alésages parallèles formés dans le bloc d'espacement 180.
L'extrémité de gauche du ressort 136, comme on le voit mieux aux fig. 6 et 8, est serrée solidement entre les faces planes supérieure et inférieure opposées du bloc de serrage 182 et du bloc d'espacement 180 par le serrage des vis 184.
Afin d'orienter convenablement le ressort 136 par rapport aux ressorts 138 et 140, une goupille cylindrique 186, comme montré à la fig. 6, s'étend coaxialement à travers un alésage vertical 188 formé dans le ressort 136 suivant un axe coupant perpendiculairement l'axe de fléchissement longitudinal du ressort. Les extrémités opposées de la goupille 186 sont reçues coaxialement dans des alésages borgnes de retenue axialement alignés 190 et 192 respectivement formés dans le bloc d'espacement 180 et le bloc de serrage 182.
Comme on le voit mieux à la fig. 6, la plate-forme 28 est pourvue d'un alésage à gradin 194 la traversant.
Lorsque la plate-forme 28 est parallèle à la base 22,
L'alésage 194 est axialement aligné avec un alésage à paroi lisse 196 traversant la plaque de serrage 162 et avec un alésage borgne taraudé s'ouvrant vers le haut 198 formé dans le bloc de support 150 au-dessous de la plaque de serrage 162. Une vis de butée réglable 200, pourvue d'une tte 202, est introduite vers le bas et librement à travers les alésages 194 et 196 et est vissée dans l'alésage 198. La vis de réglage 200 est fixée à la plaque de serrage 162 par une vis de blocage 203. L'alésage 194 est contre-alésé afin de présenter un épaulement annulaire faisant face vers le haut 204, contre lequel la tte 202 est destinée à venir buter pour limiter la déflexion de la plate-forme 28 vers le haut.
Une goupille fixe 206 s'étend à travers un alésage transversal de la partie de tige de la vis 200 et présente des extrémités faisant saillie radialement qui s'étendent à travers des alésages alignés d'une rondelle hexagonale 208 pour fixer la rondelle 208 sur la tige de la vis 200. La rondelle 208 est adaptée pour venir buter contre la face inférieure de la plate-forme 28 pour limiter la déflexion vers le bas de la plate-forme. La distance axiale entre la tte 202 et la rondelle 208 détermine la déflexion maximum de la plate-forme 28. Lorsque la vis de blocage 203 est desserrée, la vis de réglage 200 peut tre vissée dans ou hors de l'alésage 198 pour déplacer ensemble les butées supérieure et inférieure respectivement formées par la tte 202 et la rondelle 208.
Le jeu entre la tige de la vis de réglage 200 et l'alésage 194 est suffisamment grand pour empcher un coincement lorsque la plate-forme 28 est déplacée entre ses limites de flexion supérieure et inférieure.
Pour ajuster le domaine de charges de l'instrument de mesure de forces qui vient d'tre décrit, on desserre de préférence d'abord la vis de blocage 203 et on dévisse la vis de réglage 200, de manière à faire buter la rondelle de butée 208 contre la face inférieure de la plateforme 28 afin de faire supporter la charge de l'assemblage à ressort 134 par la vis 200. L'ensemble de la vis 200 et de la rondelle 208 agit ainsi à la manière d'un vérin, en plus de présenter des butées limites pour la plate-forme 28.
Après avoir fait supporter la charge des ressorts par la vis 200, les vis 170 et 172 sont desserrées, les plaques de serrage 166 et 168 sont amenées à une position choisie le long des ressorts 136, 138 et 140, et les vis 170 et 172 sont serrées à nouveau pour serrer rigidement ensemble les extrémités libres des ressorts 136, 138 et 140. Le déplacement des plaques de serrage 166 et 168 vers les extrémités fixes des ressorts 136, 138 et 140 provoque un raccourcissement effectif et ainsi un raidissement de la résistance des ressorts 136, 138 et 140.
Le déplacement des plaques de serrage 166 et 168 dans la direction opposée provoque un allongement effectif et ainsi une diminution de la résistance des ressorts 136, 138 et 140. I1 est clair que les longueurs effectives des ressorts 136, 138 et 140 peuvent tre modifiées de manière continue en déplaçant sélectivement les plaques de serrage 166 et 168 afin de permettre un ajustement facile et rapide du domaine de charges de l'instrument.
En serrant les ressorts 136, 138 et 140 rigidement ensemble en des
soient fournies par l'usager pour déterminer l'épaisseur
correcte du ressort d'ajustement du domaine avant de
terminer l'assemblage de l'instrument. Dans le cas de la présente invention. toutefois, l'instrument de mesure de
forces décrit ici peut tre assemblé et emmagasiné avant le calibrage répondant aux indications relatives au domaine de charges requis par l'usager grâce au domaine de charges appréciablement plus étendu qu'il présente sans qu'il soit nécessaire d'effectuer un remplacement de ressorts d'épaisseurs différentes.
En outre, le domaine de charges exceptionnellement étendu que permet l'assemblage à ressort de cette invention élimine pratiquement la nécessité de remplacer les ressorts 136. 138 et
140 par des ressorts plus épais ou plus minces pour répondre à des changements des conditions de domaines de charges se présentant en campagne.
Du fait que l'axe de pivotement 64 de la plate-forme recevant la force est placé dans un plan passant par les axes longitudinaux ne fléchissant pas des ressorts 136,
138 et 140. des déplacements d'extrémités indésirables du ressort 136 sont réduits de quelques millièmes de pouce à quelques millionièmes de pouce, ce qui est facilement rattrapé par l'allongement et la compression des ressorts.
En disposant le dispositif d'ajustement du point zéro 80 opérativement dans l'ensemble de transmission de mouvement 72, celui-ci n'est pas soumis à une charge par les forces appliquées à la plate-forme 28 pour la faire fléchir. Il s'ensuit que le réglage de la vis 90 pour faire varier les positions relatives de la plate-forme 28 et du noyau 74 s'effectue facilement.
Dans la forme d'exécution représentée aux fig. 10-13, les ressorts 136, 138 et 140 sont respectivement remplacés par des ressorts 214. 215 et 216 dont la section transversa le est circulaire. Dans la mesure où l'instrument de mesure de forces représenté aux fig. 10-13 est semblable à l'instrument représenté aux fig. 1-10, on a utilisé les mmes chiffres de référence pourvus de l'indice a pour désigner des parties semblables.
Comme on le voit mieux aux fig. 1 1 et 12, le ressort 214 est solidement fixé à son extrémité de gauche à la base 22a par un ensemble de serrage et de bloc de support 218. L'ensemble 218 comprend un bloc de support 220 et une plaque de serrage 222. Le bloc de support 220 est fixé au moyen de vis 224 à la base 22a à proximité de la paroi postérieure de la boîte 112a et s'étend entre la base 22a et la plate-forme 28a. La plaque de serrage 222 est fixée amoviblement au sommet du bloc de support 220 par des vis 226. Le bloc de support 220 et la plaque de serrage 222 sont formés avec des encoches semi-circulaires opposées se correspondant 228 et 230 délimitant un alésage recevant l'extrémité de gauche du ressort 214 et ayant un diamètre légèrement plus petit que celui du ressort 214.
L'extrémité de gauche du ressort 214 est solidement maintenue en place entre les surfaces de serrage des encoches 228 et 230 par le serrage des vis 226.
Comme on le voit mieux à la fig. 12, les ressorts 215 et 216 sont solidement fixés en porte à faux à la plateforme 28a par un bloc de support 232. Le bloc de support 232 est rigidement fixé à la plate-forme 28a par des vis 234 et est formé avec des bras s'étendant vers le bas 236 et 238 qui s'étendent sur les côtés opposés du bloc de support 220. Le bras 236 est formé avec un alésage 240 le traversant dont l'axe longitudinal est disposé en relation parallèle espacée par rapport à l'axe de l'alésage délimité par les encoches 228 et 230. Une fente verticale
242 formée dans le bras 236 intersecte normalement l'alé
sage 240 et forme ainsi deux parties de bras élastiques
s'étendant vers le bas 244 et 246 disposées côte à côte.
L'extrémité de gauche du ressort 216 s'étend à travers l'alésage 240 dans lequel elle est ajustée. La partie de
bras 244 est formée avec un alésage à gradin la traver
sant 248, qui est axialement aligné avec un alésage taraudé 250 traversant la partie de bras 246 suivant un
axe s'étendant à angle droit par rapport à et décalé laté
ralement par rapport à l'axe longitudinal de l'alésage 240. Une vis de serrage 252, introduite à travers l'alésage 248, est vissée dans l'alésage 250 pour tirer l'une vers
l'autre les parties de bras 244 et 246 afin de fixer solidement l'extrémité de gauche du ressort 216 en porte à faux au bloc de support 232.
En continuant à se référer à la fig. 12, le bras 238, dont la construction est la mme que celle du bras 236, est formé avec un alésage 254 le traversant normalement, intersecté par une fente verticale 256. La fente 256 forme une paire de parties de bras élastiques s'étendant vers le bas 258 et 260 disposées côte à côte. L'extrémité de gauche du ressort 215 est reçue coaxialement de manière bien ajustée dans l'alésage 254. Les axes des alésages 240 et 254 sont parallèles et espacés de manière équidistante sur les côtés opposés de l'alésage délimité par les encoches 228 et 230. Les axes des alésages 240 et 254 et celui de l'alésage formé par les encoches 228 et 230 sont contenus dans un plan commun qui est parallèle à la base 22a et passe par l'axe de pivotement 64a autour duquel la plate-forme 28a peut fléchir en pivotant.
Se référant toujours à la fig. 12, la partie de bras 260 est formée par un alésage à gradin à paroi lisse 262 qui est aligné axialement avec un alésage taraudé 264 formé dans la partie de bras 258. Les axes alignés des alésages 262 et 264 sont alignés avec les axes correspondants des alésages 248 et 250 et s'étendent à angle droit par rapport à l'alésage 254 au-dessous du ressort 215. Une vis de serrage 226, s'étendant à travers l'alésage 262, est vissée dans l'alésage 264 pour tirer l'une vers l'autre les parties de bras 258 et 260 afin de fixer solidement l'extrémité de gauche du ressort 215 en porte à faux dans l'alésage 254.
Comme on le voit mieux aux fig. 1 1 et 13, l'assemblage de plaques de serrage servant à fixer ensemble les extrémités libres des ressorts 214-216 en relation parallèle mutuelle, est le mme que l'assemblage 146 représenté aux fig. 1-9, sauf que les plaques de serrage 166a et 1 68a sont respectivement formées avec trois paires d'encoches en forme de V correspondantes 268, 269 et 270 formant des canaux recevant respectivement les ressorts 214, 215 et 216.
Les axes de fléchissement longitudinaux des ressorts 214-216 sont contenus dans des plans parallèles espacés intersectant normalement l'axe de pivotement 64a. Dans la position non fléchie représentée aux dessins. les axes de fléchissement longitudinaux des ressorts 214-216 sont contenus dans un plan commun s'étendant environ à michemin entre les faces inférieure et supérieure opposées de la plate-forme 28a et de la base 22a et contenant l'axe de pivotement 64a, comme décrit pour la forme d'exécution des fig. 1-9.
Les ressorts 215 et 216 ont la mme construction et les mmes dimensions. Le ressort 214 est formé avec un diamètre plus grand que celui des ressorts 215 et 216 et peut tre plus long ou plus court que les ressorts 215 et 216, afin de rompre la fréquence de résonance de l'assemblage à ressort pour empcher l'apparition de vibra tions indésirables, de la manière décrite dans le cas de la forme d'exécution précédente.
Ainsi qu'il a été décrit dans le cas de la forme d'exécution des fig. 1-9, les ressorts 214-216 fléchissent chacun à proximité de leurs extrémités fixes supportées en porte à faux et également à proximité de l'assemblage de serrage 146a. Les forces faisant fléchir la plate-forme, transmises en série par le ressort 214 et le sous-ensemble de ressorts 215 et 216 passent ainsi par quatre régions de fléchissement de l'assemblage à ressort.
Dans la forme d'exécution des fig. 10-13, la vis de réglage 200a, comme on le voit mieux à la fig. 10, est vissée coaxialement dans un alésage borgne taraudé s'ouvrant vers le haut 272 formé dans le bloc de support 220.
Un écrou de blocage 274 bloque la vis de réglage 200a en position ajustée.
Les fig. 14-17 représentent encore une autre forme d'exécution de cette invention, contenant un assemblage à ressort de réglage du domaine résistant aux forces modifié 280 qui est utilisé avantageusement lorsqu'il s'agit de réduire la largeur plutôt que la hauteur de l'instrument de mesure de forces. Dans la mesure où la forme d'exécution représentée aux fig. 14-17 est semblable aux formes d'exécution précédentes, on a utilisé les mmes chiffres de référence pourvus de l'indice b pour désigner les parties semblables.
Comme on le voit mieux aux fig. 14 et 16, la plateforme 28b est montée à pivotement sur la base 22b par un assemblage de pivot à flexion 282 formé essentiellement par une paire de plaques de flexion mutuel:ement perpendiculaires 284 et 286. La plaque 284 se trouve dans un plan vertical et est fixée à la plate-forme 28b au moyen d'une plaque d'appui 287 et de vis de serrage 288.
Comme on le voit mieux à la fig. 14. la plaque 284 s'étend vers le bas de l'extrémité de droite de la plateforme 28b et est fixée à un bloc de support 290 par une plaque d'appui 292 et des vis 293. La plaque de flexion 286 a en plan une configuration en forme de U et est fixée par sa partie de corps principale à la plate-forme 28b par une plaque d'appui 294 et des vis de serrage 295. Les extrémités libres des parties de bras de la plaque de flexion 286 s'étendent vers l'arrière sur les côtés opposés de la plaque 284 et chacune d'elles est fixée au bloc de support 290 par une plaque d'appui 296 et des vis de serrage 297. Le bloc de support 290 est rigidement fixé à la base 22b par des vis de serrage 299, comme montré aux fig. 14 et 15.
Les plaques de flexion 284 et 286 forment ainsi une connexion pivotante flexible présentant un axe situé approximativement en 300 qui s'étend latéralement par rapport à la plate-forme 28b.
Les exigences dimensionnelles et de matériau des plaques de flexion 284 et 286 sont choisies en fonction de la valeur des forces à mesurer, afin de fournir un domaine de déflexion d'environ 0,005 pouce et d'assurer que les forces de déflexion rencontrées lors de l'usage tomberont dans les limites élastiques du matériau des plaques de flexion. Grâce à la relation à angle droit des plaques de flexion 284 et 286, à leurs dimensions latérales substantielles, et à leurs solides connexions de serrage avec la plate-forme 28b et le bloc de support 290, la plateforme 28b est empchée de se déplacer latéralement, mais est libre de se déplacer en pivotant autour de l'axe 300 dans la mesure permise par les limites d'élasticité du matériau constituant les plaques 284 et 286.
Comme le montrent les fig. 14 et 17, l'assemblage à ressort 280 comprend une paire de ressorts à lame de précision à côtés plats 302 et 304 ayant des axes de fléchissement longitudinaux contenus dans un plan commun qui s'étend à angle droit par rapport à l'axe de pivotement 300 de la plate-forme 28b. Le ressort 304 et supporté en porte à faux par la plate-forme 28b au moyen d'un assemblage de plaque de serrage et de bloc de support 306 et s'étend entre la base 22b et la plate-forme 28b avec son extrémité libre disposée à proximité de l'axe 300. L'assemblage 306 comprend une plaque de serrage 308, une plaque d'appui 310 et un bloc de support 312. Le bloc de support 312 est fixé par des vis 313 (dont une seule est montrée à la fig. 14) à la plate-forme 28b.
L'extrémité de gauche du ressort 304, comme on le voit à la fig. 14, est fixée par serrage entre les plaques 308 et 310 au moyen de vis de serrage parallèles latéralement espacées 314 (dont l'une est montrée à la fig. 14).
Chaque vis 314 s'étend à travers des alésages alignés verticalement formés dans la plate-forme 28b, le bloc 312 et la plaque 310 sont vissés dans un alésage taraudé aligné 316 formé dans la plaque 308 le long d'un axe qui est contenu dans un plan intersectant normalement l'axe de pivotement 300 de la plate-forme. Le ressort 304 est solidement serré entre la plaque de serrage 308 et la plaque d'appui 310 par le serrage des vis 314.
En continuant à se référer à la fig. 14, le ressort 302 est monté en porte à faux sur la base 22b au moyen d'un assemblage de plaque de serrage et de bloc de support 318 dont la construction est la mme que celle de l'assemblage 306. Par conséquent, les mmes chiffres de référence pourvus de l'indice a ont été utilisés pour désigner les parties semblables.
Comme représenté, l'extrémité de gauche du ressort 302 est fixée par serrage entre les faces planes opposées de la plaque de serrage 308a et de la plaque d'appui 310a de l'assemblage 318 en introduisant la vis 3 14a à travers des alésages alignés formés dans la base 22b, le bloc 312a et la plaque 310a et en la vissant dans l'alésage taraudé aligné formé dans la plaque de serrage 308a. Le bloc de support 312a est fixé à la base 22b par des vis 319. Le ressort 302 s'étend de son point fixe vers l'extrémité pivotée de la plate-forme 28b et, dans la position de l'instrument représentée à la fig. 14, est disposé verticalement au-dessous du ressort 304.
Comme représenté aux fig. 14 et 17, les extrémités libres correspondantes des ressorts 302 et 304 sont serrées rigidement ensemble en relation de parallélisme mutuel par un assemblage de plaques de serrage d'ajuslement des ressorts 322. L'assemblage 322 comprend une plaque de serrage 324 disposée entre le ressort 304 et la plate-forme 28b, une autre plaque de serrage 326 disposée entre le ressort 302 et la base 22b et un bloc d'espacement 328 disposé entre les ressorts 302 et 304. Une paire de vis à métaux 330 s'étendent chacune à travers des alésages lisses alignés formés dans la plaque 326 et le bloc 328 sur les côtés opposés des ressorts 302 et 304 et sont respectivement vissées dans des alésages taraudés 331 et 332 traversant la plaque de serrage 324.
En serrant les vis 330, le ressort 304 est rigidement serré entre la plaque de serrage 324 et le bloc d'espacement 328 et le ressort 302 est rigidement serré entre la plaque de serrage 326 et le bloc d'espacement 328. Les régions de serrage des ressorts 302 et 304 sont parallèles l'une à l'autre.
Les axes des vis 330 sont parallèles et sont contenus dans un plan commun passant à angle droit par les axes de flexion des ressorts 302 et 304.
Les forces de flexion sont transmises en série par les ressorts 302 et 304 de manière semblable à celle décrite pour les formes d'exécution précédentes. Le ressort 302 fléchit dans deux régions espacées longitudinalement respectivement situées à proximité de l'assemblage de plaques de serrage 322 et de l'assemblage 318. Le ressort 304 fléchit également dans deux régions espacées longitudinalement, respectivement situées à proximité des assemblages 322 et 318.
Les longueurs effectives des ressorts 302 et 304 s'ajustent sélectivement en desserrant les vis 330, en faisant coulisser l'assemblage 322 pour l'amener à une position choisie. et en resserrant les vis 330. En déplaçant l'assem- blage 322 vers la gauche de la position des parties montrée à la fig. 14, les ressorts 302 et 304 sont raidis de manière à faire augmenter la résistance qu'ils opposent à une déflexion de pivotement de la plate-forme 28b.
Un déplacement de l'assemblage 322 dans la direction opposée fait diminuer la résistance de l'assemblage de ressorts 280.
La vis 200b, comme le montre la fig. 14, est vissée dans un alésage borgne taraudé formé dans le bloc de support 338. Le bloc 338 est fixé par une vis de serrage 340 (voir fig. 15) à la base 22b à proximité de l'extrémité de gauche de celle-ci.