CH627841A5 - Dynamometre a multiplication de force. - Google Patents
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Description
L'invention concerne un dynamomètre dans lequel l'amplitude d'une force, par exemple le poids d'une charge, est déterminée par la contrainte engendrée dans un barreau de flexion auquel la charge est appliquée.
Les transducteurs de force à barreau de flexion sont utilisés pour l'analyse des contraintes et des applications de pesée électronique. Des exemples de tels transducteurs sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3951221 et dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 721981.
Dans l'art antérieur, la charge peut donner au dynamomètre de ce type différentes capacités en faisant varier l'épaisseur du barreau de flexion, le barreau utilisé étant plus épais dans le cas de charges importantes. Pour les dynamomètres de faible capacité, par exemple des dynamomètres ayant des capacités inférieures à 1 kg, le barreau devient si mince que des problèmes se posent, par exemple des problèmes de dérive ou l'inaptitude à afficher des valeurs constantes pour une charge donnée. De plus, lorsque l'épaisseur est réduite, les jauges de contrainte et les éléments au moyen desquels ces jauges sont fixées au barreau constituent des paramètres qui prennent de l'importance dans la flexion du barreau.
L'invention concerne un dynamomètre du type dans lequel une charge est mesurée par l'effort qu'elle engendre dans un barreau de flexion auquel elle est appliquée. Le dynamomètre selon l'invention est défini dans la revendication 1.
Dans une forme de réalisation, le bras de levier et le bras de stabilisation dépassent le bras de charge et aboutissent à un second bras de charge, de manière à donner au dynamomètre une double capacité.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples sur lesquels:
la flg. 1 est une élévation d'une première forme de réalisation du dynamomètre selon l'invention;
la fïg. 2 est une élévation d'une autre forme de réalisation du dynamomètre selon l'invention, et la fïg. 3 est une vue en plan de la forme de réalisation montrée sur la flg. 2.
Comme représenté sur la fïg. 1, le dynamomètre selon l'invention comprend un parallélogramme comportant une base 11 de forme en L, un bras 12 de charge espacé de la branche verticale 1 la de la base et à peu près parallèle à cette branche, ainsi qu'un bras 13 de levier et un bras 14 de stabilisation qui s'étendent horizontalement entre le bras de charge et la base. Le bras de levier est relié au bras de charge par un joint flexible 16 et à la base par des joints flexibles croisés 17 et 18. Le bras de stabilisation est relié au bras de charge et à la base par des joints flexibles 19 et 21. Les charges sont appliquées axialement au bras 12, et le bras 13 de levier et le bras 14 de stabilisation obligent le bras de charge à se déplacer dans la direction axiale. Les joints flexibles croisés 17 et 18 constituent un point fixe d'articulation pour le bras 13 de levier et les forces exercées les font travailler en traction et en compression plutôt qu'en cisaillement.
Des butées 23 et 24 sont fixées au bras de levier et au bras de stabilisation et font saillie vers la partie centrale du bras de charge. Des vis 26 et 27 sont montées dans le bras de charge et disposées de manière à pouvoir entrer en contact avec les butées afin de limiter le mouvement du bras de charge. La butée 23 et la vis 26 limitent les diminutions de l'angle formé entre le bras de charge et le bras de levier et, par conséquent, le mouvement de descente du bras de charge, afin d'assurer une protection contre les surcharges. De même, la butée 24 et la vis 27 limitent les diminutions de l'angle formé entre le bras de charge et le bras de stabilisation et, par conséquent, le mouvement vers le haut du bras de charge, de manière à assurer une protection contre les tractions exercées sur ce bras.
Un barreau 31 de charge et fixé par une extrémité à la branche verticale 1 la de la base. Ce barreau part vers l'intérieur du parallélogramme et vers le bras 12 de charge. L'extrémité intérieure du barreau est reliée au bras 13 de levier par une biellette 32 qui comprend des joints flexibles 33,34 et 36. Les joints flexibles 33 et 34 sont orientés de manière à permettre une flexion autour d'axes parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe de la biellette, et le joint flexible 36 est orienté perpendiculairement aux joints 33 et 34 afin de permettre une flexion autour d'un axe qui est perpendiculaire à l'axe de la biellette et aux axes autour desquels les joints 33 et 34 fléchissent. Ces joints flexibles sont destinés à protéger le barreau de charge contre les effets des charges latérales.
La biellette de liaison est reliée au bras de levier, en un point situé entre les extrémités de ce dernier, afin que la force appliquée au barreau 31 soit un multiple de la force exercée sur le bras 12 de charge. Le rapport du levier dépend du rapport des distances entre la biellette de liaison et le point d'articulation du bras de levier, et entre le bras de charge et le point d'articulation du bras de levier.
Le dynamomètre selon l'invention comporte un dispositif destiné à détecter les efforts engendrés dans le barreau 31 et à introduire un signal représentatif de la charge appliquée. Ce dispositif comprend des jauges de contrainte 38 et 39, montées sur les surfaces supérieure et inférieure du barreau 31, en alignement avec les joints flexibles 17, 18 et 21. Ces éléments peuvent être de toute conception connue et convenable, par exemple des jauges de contrainte à résistance à semiconducteur. Dans la forme préférée de réalisation selon l'invention, les jauges de contrainte sont des éléments résistants montés dans un
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circuit en pont classique. Les connexions électriques des jauges de contrainte ne sont pas représentées pour plus de clarté.
Dans la forme de réalisation montrée sur la flg. 1, le dynamomètre est de préférence constitué d'une structure d'une seule pièce réalisée par la mise en œuvre d'un procédé convenable, par exemple par moulage, fraisage ou une combinaison de ces opérations. Des matières convenant à la fabrication du dynamomètre peuvent être des alliages d'aluminium ou de l'acier, inoxydable ou non. Les côtés du dynamomètre sont recouverts de plaques latérales planes (non représentées) qui sont fixées à la base au moyen de vis ou de rivets de montage.
Le fonctionnement et l'utilisation du dynamomètre montré sur la fïg. 1 seront à présent décrits. On suppose que la base 11 a été fixée sur une surface convenable de montage et qu'un élément destiné à recevoir une charge, par exemple le plateau d'une balance, a été monté sur le bras 12 de charge. Une charge appliquée sur le plateau provoque un mouvement vers le bas du bras de charge qui exerce ainsi une force descendante sur l'extrémité extérieure du bras 13 de levier. Cette force est augmentée par le rapport de levier et appliquée au barreau 31 par la biellette 32 de liaison. Les résistances des jauges de contrainte 38 et 39 varient en fonction de l'effort engendré dans le barreau.
La vis 26 est réglée de manière qu'elle porte contre la butée 23 et limite ainsi le mouvement de descente du bras de charge afin d'éviter toute détérioration du dynamomètre sous l'effet d'une surcharge, lorsque ce dynamomètre est soumis à une charge dépassant sa capacité. De même, la vis 27 est réglée de manière à porter contre la butée 24 dans le cas où le bras de charge est tiré vers le haut sous une force risquant autrement de détériorer le dynamomètre.
La forme de réalisation montrée sur les flg. 2 et 3 est sensiblement analogue à celle de la fig. 1, sauf qu'elle comporte un second bras de charge 41. Dans cette forme de réalisation, le bras 13 de levier et le bras 14 de stabilisation sont prolongés au-delà du bras 12 de charge par des bras 42 et 43 qui sont reliés au bras 41 de charge par des joints flexibles 46 et 47. Les extrémités intérieures des bras 42 et 43 sont en forme de fourche ou divisées, afin de pouvoir être reliées au bras de levier et au bras de stabilisation. Les bras de prolongement sont fixés rigidement aux bras de levier et de stabilisation par des axes 48 et des vis 49, en des points espacés vers l'intérieur des joints flexibles 16 et 19 et du bras 12 de charge. Les ouvertures 51 des 5 extrémités en forme de fourche des bras de prolongement sont suffisamment dimensionnées pour permettre un passage libre des joints flexibles 16 et 19 et du bras 12 de charge. Dans la forme de réalisation représentée, des entretoises 52 sont disposées entre les bras de prolongement et les bras de levier et de stabilisation, aux io points de fixation.
Les bras 42 et 43 de prolongement partent du bras 13 de levier et du bras 14 de stabilisation en alignement axial avec ces derniers, et le bras 41 de charge comporte un court tronçon horizontal 53 auquel la charge est appliquée.
15 Le fonctionnement et l'utilisation de la forme de réalisation montrée sur les fïg. 2 et 3 sont sensiblement analogues à ceux décrits précédemment en regard de la fig. 1. Cependant, le dynamomètre montré sur les fig. 2 et 3 présente une capacité double, car des charges peuvent être appliquées aussi bien au bras 12 qu'au bras 41. En 20 raison des différences entre les rapports de levier, les charges appliquées au bras 41 ont pour effet d'exercer sur le barreau 31 une force supérieure à celle résultant des charges appliquées au bras 12. Par conséquent, le bras 12 de charge peut être considéré comme un bras à grande capacité, alors que le bras 41 peut être considéré 25 comme un bras à faible capacité.
Le dynamomètre décrit présente un certain nombre d'avantages importants. Le barreau 31 est protégé efficacement des effets des charges latérales, de sorte que le dynamomètre peut donner des mesures précises bien que la charge puisse être décalée de l'axe du 30 bras 12 ou du bras 41. En raison de l'effet de multiplication de force du bras 13 de levier, il est possible d'utiliser un barreau plus épais que ceux ayant pu être utilisés jusqu'à présent dans des dynamomètres de faible capacité. On élimine ainsi les défauts antérieurs constitués par une précision et une reproduction limitées des mesures obtenues au 35 moyen de dynamomètres de faible capacité, du type à barreau de flexion.
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1 feuille dessins
Claims (10)
1. Dynamomètre, caractérisé en ce qu'il comporte un bras de charge, un barreau de flexion, un système à levier qui relie le bras de charge au barreau afin d'appliquer à ce dernier une force de flexion sous l'effet d'une charge exercée sur le bras, cette force étant supérieure à la charge appliquée, le dynamomètre comportant également un dispositif qui détecte les forces engendrées dans le barreau et qui produit un signal correspondant à la charge.
2. Dynamomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un second bras de charge relié au système à levier, en un point diffèrent de celui auquel le premier bras de charge est relié.
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REVENDICATIONS
3. Dynamomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une base, un bras de levier qui relie le bras de charge à la base, le barreau étant monté sur la base et partant de cette dernière dans une direction à peu près parallèle au bras de levier, une biellette reliant le bras de levier au barreau et étant reliée audit bras de levier en un point situé entre les extrémités de ce dernier.
4. Dynamomètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de détection des efforts comprend un élément sensible aux contraintes et monté sur le barreau.
5. Dynamomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bras de levier est relié à la base par des joints flexibles croisés.
6. Dynamomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la biellette de liaison comporte des joints flexibles orientés de manière à fléchir autour d'axes perpendiculaires entre eux et à l'axe de la biellette.
7. Dynamomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le bras de levier et le bras de charge comportent des butées qui limitent le mouvement axial du bras de charge dans une certaine direction.
8. Dynamomètre selon la revendication 7, caractérisé en ce que les butées comprennent un organe de butée fixé au bras de levier et un organe porté par le bras de charge et destiné à pouvoir entrer en contact avec l'organe de butée.
9. Dynamomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la base, les bras, la biellette de liaison et le barreau forment une structure réalisée d'une seule pièce en matière homogène.
10. Dynamomètre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un second bras de charge espacé du premier bras de charge cité et relié au bras de levier, en un point différent de celui auquel le premier bras de charge est relié.
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| GB2014744B (en) | 1982-09-22 |
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| FR2417759A1 (fr) | 1979-09-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |