FR2554231A1

FR2554231A1 - Mecanisme de detection de charge

Info

Publication number: FR2554231A1
Application number: FR8416261A
Authority: FR
Inventors: Yuzuru Nishiguchi
Original assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Current assignee: Shinko Denshi Co Ltd
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1985-05-03
Also published as: GB2149131A; US4585083A; DE3439325C2; GB8427268D0; GB2149131B; DE3439325A1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES MECANISMES DE DETECTION DE CHARGE. UN MECANISME DE DETECTION DE CHARGE COMPORTE NOTAMMENT UN BARREAU DE CHARGE VERTICAL 22 UNE PREMIERE PLAQUE A BRAS 46A, UNE SECONDE PLAQUE A BRAS 46B ET DES ELEMENTS DE LIAISON VERTICAUX 43 RELIANT LES EXTREMITES EXTERIEURES DES BRAS DES PREMIERE ET SECONDE PLAQUES, TANDIS QUE LEURS EXTREMITES INTERIEURES SONT ACCOUPLEES AU BARREAU DE CHARGE ET A UN ELEMENT FIXE 49. LORSQU'UNE CHARGE EST APPLIQUEE AU BARREAU, CELUI-CI SE DEPLACE DE FACON RECTILIGNE EN DIRECTION VERTICALE SANS ETRE AFFECTE PAR UNE FORCE S'EXERCANT SUR LUI DANS UNE DIRECTION HORIZONTALE. APPLICATION AUX BALANCES ELECTRONIQUES.

Description

La présente invention concerne un mécanisme desti-

né à détecter une charge, et elle porte plus particulièrement sur un mécanisme de détection de charge du type à mouvement linéaire prévu pour l'utilisation dans une balance chargée par le haut. Un mécanisme de détection de charge doit de façon générale satisfaire une condition consistant dans la mesure fidèle d'une force s'exerçant uniquement dans la direction de mesure. Autrement dit, lorsqu'une force est appliquée perpendiculairement à la direction de mesure, le mécanisme doit y résister et le résultat mesuré ne doit absolument pas être affecté. En particulier, dans le cas de la balance chargée par le haut, une erreur dite de décalage ne doit

pas apparaître, même si une charge est appliquée à une posi-

tion excentrée d'un plateau de pesée.

La figure 1 montre un exemple caractéristique d'un

mécanisme de détection de charge connu prévu pour l'utilisa-

tion dans la balance chargée par le haut. Sur la figure l, un plateau, non représenté, est placé au sommet d'une tige

de réception de plateau I. Une charge à détecter est appli-

quée à la tige du fait de la force de gravité qui s'exerce

dans la direction d'un axe Z. La tige de réception de pla-

teau 1 se prolonge vers le bas sous la forme d'un barreau de charge 2 et son extrémité inférieure 3 est accouplée à une cellule dynamométrique 5 placée sur une base 4. La cellule dynamométrique 5 peut être constituée de façon générale par un transducteur dynamométrique approprié ayant un faible

déplacement, tel que des extensomètres, un mécanisme à équi-

librage de forces électromagnétiques, un vibreur à diapason, une corde vibrante ou un gyroscope. Deux colonnes 6 et 7 sont fixées sur la base 4, et deux bras en forme de V, 8 et 9, constituant des mécanismes de Roberval sont supportés l'un au-dessus de l'autre et parallèlement l'un à l'autre par les colonnes 6, 7 et le barreau de charge 2, d'une manière telle que les parties de base 8a et 9a des bras soient fixées au barreau de charge 2, et que les extrémités 8b, 8c et 9b, 9c des branches des bras soient fixées aux colonnes 6 et 7. Une

barre de renfort 10 est disposée entre les extrémités supé-

rieures des deux colonnes 6 et 7. Les bras en forme de V 8 et 9 sont formés de façon à avoir une raideur suffisante, mais des éléments à flexion lia, 11b, l1c, 12a, 12b, 12c sont formés près des parties de base et des extrémités avant et constituent des articulations flexibles, afin que les bras puissent se courber de façon relativement libre dans

ces parties.

On expliquera le fonctionnement du mécanisme connu en se référant à la figure 2. Le mécanisme articulé forme un parallélogramme comprenant quatre éléments de liaison ou sommets qui correspondent aux éléments à flexion lia, 11b, 12a et 12b. Du fait qu'on choisit des points fixes pour les positions des éléments à flexion llb et 12b, le plateau de pesée et le barreau de charge 2 fixés aux éléments à flexion

mobiles 11a et 12a ne peuvent se déplacer que de façon cir-

culaire, comme le montrent les flèches à deux pointes.

Lorsqu'on applique une charge W sur le plateau 13 à une position écartée du centre du plateau dans une direction X,

une force de compression et une force de traction sont res-

pectivement appliquées aux bras 8 et 9, mais tant que les

bras sont parallèles entre eux, même s'ils ne sont pas dis-

posés précisément de façon horizontale, les composantes ver-

ticales dues aux forces de compression et de traction s'annulent mutuellement, ce qui fait que seule la force qui s'exerce dans la direction axiale, c'est-à-dire la direction

verticale, peut être transmise au barreau de charge 2.

Le mécanisme de détection connu qui est représenté

sur la figure 1 présente cependant les inconvénients sui-

vants.

(a) Le mécanisme a une résistance relativement fai-

ble vis-à-vis d'une force exercée horizontalement sur la tige de réception de plateau 1, et il peut réagir différemment à

cette force. En outre, le mécanisme de Roberval est suscepti-

ble de se vriller sous l'effet d'une force qui s'exerce dans

la partie de base 8a du bras 8, dans une direction Y1 perpen-

diculaire à la direction longitudinale X. (b) Lorsque les articulations allongées qui forment les éléments à flexion lia à 11c, 12a à 12c ne sont pas mutuellement parallèles dans les directions Y1 et Y2, et Yi' et Y2', l'erreur de décalage est susceptible de se produire à

cause de la charge déviée.

(c) Lorsque les branches des bras 8 et 9 ne sont pas exactement parallèles entre elles, l'erreur de décalage est susceptible de se produire à cause de la charge déviée, essentiellement dans la direction X. (d) Du fait que le barreau de charge 2 est déplacé de façon circulaire, tout en restant vertical, ce barreau de charge se déplace non seulement dans la direction verticale, mais également dans une faible mesure dans la direction

horizontale. Une force horizontale parasite est donc appli-

quée à la cellule dynamométrique, et une erreur de mesure est donc susceptible d'apparaître. Il résulte de ceci qu'on ne peut pas utiliser une cellule dynamométrique ayant un

grand déplacement, et même si on utilise une cellule dynamo-

métrique ayant un faible déplacement, on ne pas placer entre le barreau de charge 2 et la cellule dynamométrique 5 un ressort ou un amortisseur ayant un grand déplacement, pour

absorber et atténuer le choc et la surcharge qui apparais-

sent lorsqu'on applique la charge W sur le plateau.

Pour résoudre les problèmes ci-dessus de la techni-

que connue, l'inventeur à proposé dans la publication de bre-

vet japonais no 74 016/84 un mécanisme de détection de charge

dans lequel un barreau de charge est déplacé de façon linéai-

re. Ce mécanisme présente cependant d'autres inconvénients qui consistent en ce que le barreau de charge est soumis non seulement à un déplacement linéaire, mais également à une rotation autour de son axe, et en ce que certaines parties

de ce mécanisme sont difficiles à fabriquer.

L'invention a pour but de procurer un mécanisme de

détection de charge qui puisse faire disparaître les inconvé-

nients précités, qui puisse utiliser une cellule dynamométri-

que ayant un grand déplacement, par le fait qu'un barreau de charge peut être déplacé de façon entièrement linéaire, qui puisse offrir la liberté de placer un ressort amortisseur entre le barreau de charge et la cellule dynamométrique, qui puisse résister à toute charge déviée dans la direction horizontale, de façon qu'une erreur de décalage apparaisse

difficilement, et qui puisse en outre être fabriqué aisé-

ment.

Conformément à l'invention, un mécanisme de détec-

tion de charge comprend: des moyens comprenant un barreau de charge qui s'étend dans une première direction dans laquelle s'exerce une charge à détecter; et

des moyens comprenant au moins un mécanisme arti-

culé double qui comprend un élément de liaison commun s'étendant dans une direction pratiquement parallèle au barreau de charge, des premier et second bras, chacun d'eux s'étendant dans une seconde direction pratiquement perpendiculaire à.la première direction, les première et seconde extrémités du premier bras étant accouplées respectivement à des premières extrémités du barreau de charge et de l'élément de liaison commun, et les première et seconde extrémités du second bras étant respectivement accouplées aux secondes extrémités du barreau de charge et de l'élément de liaison commun,

des troisième et quatrième bras qui s'étendent pra-

tiquement parallèlement aux premier et second bras, respecti-

vement, avec les premières extrémités des troisième et qua-

trième bras accouplées respectivement aux première et seconde extrémités de l'élément de liaison commun, et les secondes extrémités des troisième et quatrième bras accouplées à un élément fixe près du barreau de charge, et des éléments à flexion formés dans les premier,

second, troisième et quatrième bras, aux premières et secon-

des extrémités de ces derniers, grâce à quoi les premier et second bras et l'élément de liaison commun forment un premier

mécanisme articulé à parallélogramme et les troisième et qua-

trième bras et l'élément commun forment un second mécanisme articulé à parallélogramme, ayant pratiquement les mêmes

dimensions que le premier mécanisme articulé à parallélogram-

me. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre de modes de réalisation, et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en perspective montrant la

structure d'un détecteur de charge connu utilisant le mécanis-

me de Roberval; La figure 2 est un schéma destiné à expliquer le principe de fonctionnement du mécanisme connu; Les figures 3 et 4 sont des schémas qui illustrent la structure de principe du mécanisme de détection de charge conforme à l'invention; Les figures 5 et 6 sont des schémas destinés à

expliquer comment on évite l'erreur de décalage dans le méca-

nisme conforme à l'invention; Les figures 7A et 7B sont des vues en perspective

montrant un mode de réalisation du mécanisme conforme à l'in-

vention; Les figures 8A et 8B sont des vues en plan et de

côté montrant un mode de réalisation de la plaque à bras con-

forme à l'invention; La figure 9 est une vue en plan montrant un autre mode de réalisation de la plaque à bras; La figure 10 est une vue en plan montrant un autre

mode de réalisation de la plaque à bras conforme à l'inven-

tion; Les figures 11 et 12 sont des vues en perspective montrant un autre mode de réalisation du mécanisme conforme à l'invention, qui est fabriqué à partir d'un seul bloc de métal; La figure 13 est une vue en perspective montrant un

autre mode de réalisation du mécanisme conforme à l'inven-

tion; La figure 14 est une vue en perspective montrant un

autre- mode de réalisation du mécanisme conforme à l'inven-

tion; et Les figures 15A et 15B sont des vues en plan et de

face montrant encore un autre mode de réalisation du mécanis-

me conforme à l'invention, dans lequel trois jeux de mécanis-

mes articulés doubles sont disposés de façon symétrique par rapport à l'axe du barreau de charge, et chacun de ces jeux

est formé à partird'un bloc de métal.

La figure 3 est une représentation schématique mon-

trant la structure de principe du mécanisme de détection de charge conforme à l'invention. Le mécanisme consiste en un mécanisme articulé double, formant deux mécanismes articulés à parallélogramme de mêmes dimensions, ayant six sommets correspondant à des éléments à flexion 35 à 40. Le premier mécanisme articulé est formé par deux bras horizontaux 41, 42 et par un élément de liaison vertical 43 et il possède quatre sommets au-niveau des éléments à flexion 35, 36, 39 et 40. Les éléments à flexion 3S et 36 qui sont opposés à l'élément de liaison vertical 43 sont positionnés de façon fixe et situés près du centre de l'ensemble du mécanisme, c'est-à-dire un barreau de charge 22. Cette structure du mécanisme articulé diffère notablement de celle du mécanisme connu. Le second mécanisme articulé est formé par deux bras horizontaux 44, 45 et par l'élément de liaison vertical 43,

et il comporte quatre sommets au niveau des éléments à fle-

xion 37, 38, 39 et 40. Les éléments à flexion 39, 40 et l'élément de liaison vertical 43 sont par principe communs aux premier et second mécanismes articulés, et les éléments à flexion 37 et 38 qui sont opposés à l'élément de liaison

vertical 43 sont fixés au barreau de charge 22.

Dans la structure de principe du mécanisme confor-

me à l'invention qui est représentée sur la figure 3, lorsqu'on applique une charge W sur un plateau de pesée 33 qui est accouplé au barreau de charge 22, ce dernier se déplace de façon linéaire dans la direction verticale, à condition que les éléments à flexion 35 à 40 aient la même résistance vis-à-vis de la force de rotation. Dans ce cas, si les propriétés élastiques des éléments à flexion sont bonnes, on peut obtenir une balance du type à mouvement linéaire. On peut en outre accoupler le barreau de charge -22 à une cellule dynamométrique, ou bien on peut transmettre le mouvement du barreau de charge 22 à un transducteur de

déplacement du type à mouvement linéaire.

Même si les éléments à flexion ont des résistances différentes vis-à-vis de la force de rotation, lorsque deux jeux de mécanismes articulés doubles, chacun d'eux étant

formé par deux parallélogrammes articulés comme ceux repré-

sentés sur la figure 3, sont disposés symétriquement par rapport au barreau de charge 22, comme il est représenté sur la figure 4, le barreau de charge 22 ne peut se déplacer que de façon linéaire dans sa direction axiale, comme l'indique

une flèche à deux pointes sur la figure 4.

La figure 5 montre la structure de principe du

mécanisme conforme à l'invention, dans lequel quatre mécanis-

mes articulés sont disposés de façon symétrique par rapport a l'axe central. Pour les besoins de l'explication, chacun des mécanismes articulés est représenté avec un écart ou une déformation considérable par rapport au parallélogramme, du fait d'erreurs de fabrication. Si les mécanismes articulés étaient réellement déformés de façon aussi considérable, le plateau de pesée 33 et le barreau de charge 22 ne pourraient jamais se déplacer de façon progressive. On expliquera donc le problème de l'erreur de décalage en considérant un très

faible écart dû aux erreurs de fabrication.

Lorsqu'on applique une charge W à la périphérie du plateau de pesée 33, comme il est représenté sur la figure 5, des forces de traction et de compression sont appliquées aux bras respectifs formant le mécanisme articulé, ce qui incline le barreau de charge 22, et des forces F1, Fi', F2, F2' sont alors appliquées aux bras au niveau des éléments à

flexion 37, 37', 38, 38'.

Lorsqu'on compare les mécanismes représentés sur les figures 4 et 5 avec le mécanisme connu représenté sur la

figure 2, on note que dans le mécanisme connu il est absolu-

ment nécessaire que les bras 8 et 9 soient exactement paral-

lèles entre eux pour supprimer l'erreur de décalage, tandis que dans le mécanisme conforme à l'invention, il n'est pas toujours nécessaire de satisfaire cette condition. Ceci est dû aux faits suivants. Si les bras 44 et 45 ne sont pas parallèles entre eux, les composantes verticales des forces F1 et F2 ne sont pas égales entre elles et ne s'annulent donc pas mutuellement. Cependant, les composantes verticales des forces F1 et Fli' ont des intensités égales et des directions opposées, et elles s'annulent donc mutuellement. De façon similaire, les composantes verticales des forces F2 et F2'

s'annulent aussi mutuellement. Par conséquent, les composan-

tes verticales des forces Fi, F2, Fi' et F2' qui sont produi-

tes par les forces de traction et de compression dues à la

charge déviée s'annulent complètement et, considérées globa-

lement, elles n'agissent pas sur le barreau de charge 22, ce

qui fait que l'erreur de décalage n'apparaît pas.

Comme expliqué ci-dessus et conformément à l'inven-

tion, il est préférable que les mécanismes articulés doubles soient disposés de façon symétrique par rapport au barreau de charge 22. Il faut cependant noter qu'on peut utiliser des

mécanismes articulés doubles ayant des configurations asymé-

triques. A titre d'exemple, les mécanismes articulés doubles peuvent comprendre des bras ayant des longueurs différentes,

comme il est représenté sur la figure 6. Dans un tel mécanis-

me, le principe expliqué ci-dessus en relation avec la figure pour la suppression de l'erreur de décalage ne s'applique pas directement, et il faut faire en sorte que les bras 41 et

44 soient respectivement parallèles aux bras 42 et 45 corres-

pondants.

Dans les modes de réalisation expliqués jusqu'à pré-

sent, le mécanisme comprend une paire de mécanismes articulés doubles qui sont disposés de façon pratiquement symétrique par rapport au barreau de charge 2, et chacun d'eux comprend l'élément de liaison vertical commun 43 et une paire de parallélogrammes articulés. Conformément à l'aspect principal de l'invention, on peut disposer deux mécanismes articulés doubles, ou plus, à des angles égaux autour du barreau de charge, ou symétriquement par rapport au barreau de charge, et dans les modes de réalisation préférables, on utilise

trois ou quatre jeux des mécanismes articulés doubles.

Les figures 7A et 7B montrent un mode de réalisa-

tion du mécanisme de détection de poids conforme à l'inven-

tion. Avant d'expliquer ce mode de réalisation, on expliquera en relation avec les figures 8A, 8B et 9 une plaque à bras à

trois branches qui constitue un élément de structure impor-

tant. Sur la figure 8A, une plaque à bras à trois branches

46 est formée d'un seul tenant à partir d'une tOle élastique.

Les bras extérieurs 41 sont accouplés à un bras intérieur 44 à leurs extrémités avant 51, mais sont complètement séparés

du bras intérieur dans les parties restantes. On peut fabri-

quer une telle plaque à bras 46 par poinçonnage, par décou-

page par fil, par attaque, etc. La plaque à bras 46 comprend trois trous de montage 47 et un trou central 48. Lorsque la plaque 46 est fixée au niveau des trous de montage 47 et lorsqu'on tire vers le haut une partie centrale entourant le trou central 48, la partie centrale se déplace de façon linéaire dans une direction perpendiculaire au plan du dessin de la figure 8A. La tôle élastique à partir de laquelle la

plaque à bras 46 est formée a une épaisseur telle que la pla-

que à bras-46 puisse présenter une résistance élevée à la compression, à la traction et à la flexion. En outre, des éléments à flexion 39 et 35, 37 sont formés près des extré-

mités avant et des parties de base, en réduisant partielle-

ment l'épaisseur par emboutissage, comme il est représenté en vue latérale sur la figure 8B. Les éléments à flexion sont formés perpendiculairement à la direction dans laquelle s'étendent les bras. Les deux bras extérieurs 41, 41 qui

s'étendent pratiquement parallèlement l'un à l'autre, for-

ment le premier bras horizontal du mécanisme articulé, et le bras intérieur 44 constitue le second bras horizontal. la fonction fondamentale des deux bras extérieurs 41, 41 est entièrement identique à celle du bras horizontal unique. On

peut donc supprimer l'un des bras extérieurs 41, 41. Cepen-

dant, en pratique, il est préférable pour la stabilité du

fonctionnement de former le premier bras horizontal du méca-

nisme artieulé au moyen d'une paire de bras pratiquement parallèles, comme il est représenté sur la figure 8A. Dans le mode de réalisation qui est représenté sur les figures 7A et 7B, une paire de telles plaques à trois branches 46a et 46b, ayant les mêmes dimensions, sont disposées l'une

au-dessus de l'autre.

La figure 9 montre un autre mode de réalisation de la plaque à bras à trois branches conforme à l'invention,

qui est similaire à celle représentée sur les figures 8A, 8B.

Dans le mode de réalisation considéré, la plaque de bras est formée par une tôle élastique très mince et les éléments à flexion 35, 37 et 39 sont formés simplement en rétrécissant les largeurs dans des parties appropriées. En outre, pour augmenter la résistance à la compression et à la flexion dans les directions longitudinales des bras, les bras 41 et 44 sont pliés le long de l'un de leurs côtés latéraux, ou des deux. Une telle structure permet de fabriquer plus simplement il et plus économiquement les plaques à bras à trois branches 46

ayant les mêmes dimensions et les mêmes propriétés, en procé-

dant seulement par emboutissage en production en grande série. Dans le mode de réalisation du mécanisme de détec- tion de charge qui est représenté sur la figure 7A, deux des plaques à bras à trois branches, 46a et 46b, sont disposées l'une au-dessus de l'autre. Les parties centrales des bras -extérieurs 41 de la plaque à bras supérieure 46a sont fixées à une surface d'extrémité supérieure d'un tube de support 49, au niveau des trois trous de montage 47. Les parties

centrales des bras extérieurs de la plaque à bras inférieu-

re 46b sont bloquées entre la surface d'extrémité inférieure du tube de support 49 et une base 51 comprenant une partie tubulaire 50 qui a un diamètre égal à celui du tube de support 49 et qui est accouplée à ce dernier. La plaque à bras inférieure 46b peut être accouplée au tube 49 au moyen de vis. La partie centrale du bras intérieur 44 de la plaque à bras supérieure 46a est fixée à une partie supérieure du barreau de charge 22, au niveau du trou de montage 48. La partie centrale des bras intérieurs 45 de la plaque à bras inférieure 46b est fixée à une partie inférieure du barreau de charge 22 au niveau du trou de montage 48. Le barreau de charge 22 et les parties centrales des plaques à bras supérieure et inférieure 46a et 46b peuvent donc se déplacer de façon linéaire le long de l'axe longitudinal, le barreau de charge traversant librement le tube de support 49. Les extrémités avant 51 des bras 41 et 44, 45 des plaques à bras

supérieure et inférieure 46a et 46b sont mutuellement accou-

plées par trois éléments de liaison verticaux 43, pour former

trois jeux de mécanismes articulés doubles.

Comme il est représenté sur la figure 7B, trois cavités 52 et 53 sont formées respectivement dans les surfaces

d'extrémité supérieure et inférieure du tube de support 49.

Ces cavités forment des espaces qui permettent le mouvement

ascendant et descendant des parties centrales des bras inté-

rieurs 44 et 45 des plaques à bras supérieure et inférieure

46a et 46b, en liaison avec le mouvement du barreau de char-

ge 22. La profondeur des cavités détermine le déplacement maximal admissible du barreau de charge 22. Une cavité 54 est formée dans la partie tubulaire 50 de la base 51, et cette cavité constitue une fenêtre par laquelle on peut transmettre à l'extérieur le mouvement du barreau de charge 22. Comme on le voit sur la figure 7A, un élément de support inférieur 55 dont une extrémité est accouplée au barreau de charge 22 traverse la cavité 54, et un élément de support supérieur 56 est fixé à la partie supérieure du tube de support 49. Une cellule dynamométrique 25 est placée entre

les éléments de support inférieur et supérieur 55 et 56.

Dans le mécanisme de détection de charge conforme à l'inven-

tion, la force de traction ou de compression qui est appli-

quée axialement au barreau de charge 22 peut être transférée

correctement à la cellule dynamométrique 25.

Le mode de réalisation représenté sur les figures 7A et 7B, utilisant une paire de plaques à bras à trois branches 46a et 46b, formées symétriquement par rapport à l'axe, qui sont représentées sur les figurs 8A, 8B et 9, est préférable pour une petite balance comportant un plateau chargé par le haut. Dans le cas o on fabrique à partir d'une tôle élastique une plaque à bras à trois branches de grande taille, pour l'utilisation dans une grande balance ayant un plateau chargé par le haut, il apparaît des pertes importantes de la matière de la tôle élastique. Dans un tel cas, il est préférable de réaliser une plaque à bras croisés en plaçant l'une sur l'autre, comme le montre la figure 10, deux plaques à bras en forme de bande 59a et 59b, formées symétriquement par rapport à l'axe. Il faut noter que si on néglige les pertes de matière, on peut former d'un seul tenant la plaque à bras croisés à partir d'une seule tôle

élastique.

Sur la figure 10, une plaque à bras en forme de bande 59a représentée avec des hachures et une plaque à bras en forme de bande 59b légèrement plus longue que la plaque à bras 59a sont disposées de façon à se croiser à angle droit, et elles sont fixées au tube de support 49 au niveau de quatre trous de montage 47 au moyen de vis. Les plaques à bras 59a et 59b peuvent avoir la même dimension ou peuvent avoir des dimensions différentes, comme il est représenté sur la

figure 10, en fonction de la forme et des dimensions du pla-

teau de pesée 33 ou de l'utilisation. En outre, dans le cas

de la pesée de poids faibles ou dans des utilisations spécia-

les, on peut disposer l'une au-dessus de l'autre et de façon mutuellement parallèle deux plaques à bras en forme de bande ayant une plus petite longueur et une plus grande largeur, d'une manière similaire à celle de la structure de principe qui est représentée sur la figure 3. L'explication donnée ci-dessus en relation avec la figure 7A permet de comprendre

aisément l'ensemble de la structure du mécanisme de détec-

tion de charge utilisant la plaque à bras en forme de bande

ou à bras croisés, et cette explication n'est donc pas pré-

sentée. La figure 11 est une vue en perspective montrant un autre mode de réalisation du mécanisme de détection de charge conforme à l'invention, et ce mode de réalisation correspond à la structure de principe qui est représentée

sur la figure 3. Le mécanisme consiste en un mécanisme arti-

culé double formé d'un seul tenant en enlevant par découpe

une partie centrale d'un bloc de métal en forme de parallé-

logramme. Deux fentes parallèles 60, 60 sont formées dans le bloc de métal et s'étendent dans la direction longitudinale du bloc, pour former un mécanisme articulé mobile central 61 et deux mécanismes articulés fixes extérieurs 62, 62, de part et d'autre du mécanisme articulé mobile 61. Pour que les éléments à flexion aient des résistances égales vis-à- vis de la force de rotation, on fixe de préférence la largeur b du mécanisme articulé mobile 61 au double de la largeur a de chacun des mécanismes articulés fixes 62. Il faut noter que les fentes 60, 60 sont formées d'une manière telle que l'un des côtés du parallélogramme devienne un côté commun et que les côtés restants soient séparés en trois parties. Une tige de réception de plateau 63 est fixée sur une extrémité libre du mécanisme articulé mobile 61, et les côtés verticaux 64, 64 des mécanismes articulés fixes 62, 62 sont fixés à un corps fixe, non représenté. Ces côtés verticaux 64, 64 font

donc fonction d'élément fixe.

En comparant le mécanisme de la figure 11 avec celui des figures 7A et 7B, on voit qu'un côté vertical 65 commun aux mécanismes articulés mobile et fixes 61 et 62, 62 correspond à l'élément de liaison vertical 43, et qu'un côté vertical 66 du mécanisme articulé mobile 61 auquel est fixée la tige de réception de plateau 63 remplit la fonction du barreau de charge 22. En outre, des côtés supérieurs 67, 67 des mécanismes articulés fixes 62, 62correspondent aux bras horizontaux supérieurs 41, 41, des côtés inférieurs 68, 68 correspondent aux bras horizontaux inférieurs 42, 42, un côté horizontal supérieur 69 du mécanisme articulé mobile 61 correspond au bras horizontal 44, et un côté inférieur 70 correspond au bras horizontal 45. Des parties minces 71 près des deux extrémités de chacun des côtés correspondent aux

éléments à flexion 35, 37 et 39.

Le mécanisme articulé double de ce mode de réalisa-

tion est formé d'un seul tenant à partir d'un seul bloc de métal, et il peut donc résister à la force horizontale et à la force de torsion. En outre, on peut aisément faire en

sorte que les côtés 67 à 70 soient mutuellement parallèles.

Lorsqu'on applique une charge W à la tige de réception de plateau 63, et donc au côté 66 constituant le barreau de charge, comme le montre le montre la figure 12, le côté 66 constituant le barreau de charge est déplacé vers le bas d'une manière pratiquement linéaire par rapport aux côtés

verticaux 64, 64 des mécanismes articulés fixes 62, 62.

Ainsi, en mesurant le déplacement du côté 66 correspondant au barreau de charge, au moyen d'une cellule dynamométrique, d'un transformateur différentiel, etc, il est possible de détecter d'une manière précise la charge W. La figure 13 est une vue en perspective montrant

un autre mode de réalisation du mécanisme conforme à l'in-

vention. Dans ce mode de réalisation, une seule fente 60 est formée dans un bloc de métal dont on a découpé et enlevé la partie centrale, pour former un mécanisme articulé fixe 62 et un mécanisme articulé mobile 61. Le principe de la structure et le fonctionnement du mécanisme de ce mode de réalisation sont identiques à ceux expliqués en relation

avec la figure 11.

Dans les modes de réalisation représentés sur les figures il et 13, si les résistances des éléments à flexion respectifs 71 vis-à-vis de la force de rotation ne sont pas mutuellement égales, le côté 66 correspondant au barreau de

charge se déplace non seulement de façon linéaire mais éga-

lement de façon circulaire. On peut cependant supprimer complètement ce mouvement linéaire du côté correspondant au barreau de charge, par un mode de réalisation représenté

sur la figure 14, dans lequel il existe une paire de méca-

nismes articulés doubles. Dans ce mode de réalisation, on

forme tout d'abord dans un bloc de métal allongé deux ouver-

tures pratiquement rectangulaires, puis on forme une paire de fentes parallèles 60, 60 d'une manière telle que deux des mécanismes artieulés doubles représentés sur la figure Il soient formés de manière symétrique par rapport à un axe vertical le long duquel s'étend une tige de réception de

plateau 63. Les côtés verticaux 64, 64 des mécanismes arti-

culés fixes 62, 62 et le côté 66, correspondant au barreau de charge, du mécanisme articulé mobile 61 sont communs aux mécanismes articulés doubles gauche et droit. La structure

de principe du mécanisme de ce mode de réalisation est iden-

tique à celle qui est représentée sur la figure 4.

On a expliqué en relation avec les modes de réali-

sation représentés sur les figures 11 à 14 un mécanisme constitué par un seul mécanisme articulé double ou par une paire de mécanismes articulés doubles disposés de façon symétrique par rapport à l'axe. Conformément à l'invention, on peut disposer symétriquement par rapport au barreau de

charge trois jeux, ou plus, de mécanismes articulés doubles.

Dans un tel cas, on peut effectivement supprimer l'erreur de

décalage et l'influence d'une force parasite s'exerçant per-

pendiculairement au barreau de charge.

Les figures 15A et 15B montrent un autre mode de réalisation du mécanisme conforme à l'invention, dans lequel trois jeux des mécanismes articulés doubles sont disposés avec des angles égaux autour de l'axe du barreau de charge. Des côtés verticaux 64, 64 de mécanismes articulés fixes 62 sont fixés à une embase tubulaire courte 72, et des

côtés 66 correspondant à des barreaux de charge de mécanis-

mes articulés mobiles 61 sont mutuellement accouplés à leurs extrémités supérieures au moyen d'une plaque d'accouplement 74 sur laquelle est fixée une tige de réception de plateau 73. Une cavité 75 est formée dansl'embase 72 et permet le

mouvement vers le bas des côtés 66 correspondant aux -

barreaux de charge. Le fonctionnement du mécanisme de ce mode de réalisation est pratiquement le même que celui des modes de réalisation précédents, et le mécanisme de ce mode

de réalisation est en particulier supérieur en ce qui concer-

ne la résistance à une force perturbatrice horizontale

s'exerçant dans n'importe quelle direction.

Les avantages du mécanisme de détection de charge conforme à l'invention qui a été expliqué ci-dessus sont

résumés ci-après.

(1) Du fait que la résistance à des forces horizon-

tales parasites appliquées dans n'importe quelle direction au barreau de charge est grande, le mécanisme ne peut guère être endommagé par un choc et il ne produit guère d'erreur de décalage. Dans une application dans laquelle la charge est

fortement déviée dans une certaine direction, on peut effec-

tivement éviter l'erreur de décalage en choisissant de façon appropriée la longueur des bras. (2) Même si les directions des éléments à flexion

ne sont pas exactement parallèles les unes aux autres, aucu-

ne erreur de décalage n'apparaît sous l'effet d'une charge déviée dans une direction parallèle à l'une quelconque des

directions des éléments à flexion. Ceci est dû essentielle-

ment au fait que la charge déviée est principalement suppor-

tée par l'autre bras qui est croisé à angle droit ou à 1200

avec le bras considéré.

(3) Lorsque les mécanismes articulés à parallélo-

gramme sont disposés symétriquement par rapport à l'axe du barreau de charge, l'erreur de décalage n'apparaît pas, même si les bras supérieur et inférieur correspondants ne

sont pas exactement parallèles l'un à l'autre.

(4) Du fait que le barreau de charge peut effec-

tuer un mouvement parfaitement linéaire, il est possible

d'utiliser une cellule dynamométrique ayant un grand dépla-

cement. En outre, aucune force parasite perpendiculaire à la direction de la charge n'est appliquée à la cellule dynamométrique, ce qui permet de détecter la charge de

*façon très précise.

(5) Du fait qu'on peut disposer un ressort d'amortissement ou un amortisseur entre le barreau de charge et la cellule dynamométrique, on peut effectivement protéger la cellule dynamométrique contre les détériorations, même si on utilise une cellule ayant un faible déplacement. En

outre, du fait qu'on peut donner une valeur élevée au dépla-

cement du barreau de charge, on peut de façon simple empê-

cher l'application de toute surcharge à la cellule dynamomé-

trique, en prévoyant une butée mécanique pour le déplacement

qu'effectue le barreau de charge sous l'effet de l'applica-

tion d'une surcharge.

(6) Dans le mécanisme connu, les longueurs des colonnes 6 et 7 représentées sur la figure 1 qui doivent avoir une résistance mécanique élevée doivent être réglées avec précision dans le but de réduire l'erreur de décalage, ce qui fait que le mécanisme et le procédé de réglage sont

très complexes et difficiles à mettre en oeuvre. Contraire-

ment à ceci, on peut conformément à l'invention effectuer le réglage en réglant simplement les longueurs des éléments

de liaison verticaux auxquels aucune force n'est théorique-

ment appliquée, ce qui permet d'effectuer par exemple ce réglage au moyen d'une vis différentielle à pas fin. On peut donc fabriquer le mécanisme de manière simple et on peut effectuer aisément le réglage pour la correction de

l'erreur de décalage.

(7) Dans le mécanisme connu, du fait que l'ensem-

ble du mécanisme de détection est fixé à la base 4 ayant une aire élevée comme il est représenté sur la figure 1, une erreur peut apparaître dans la mesure si la base 4 est

déformée à cause d'une charge élevée ou déviée. Au contrai-

re, l'ensemble du mécanisme de détection conforme à l'in-

vention est supporté par une base ayant une aire faible et, par conséquent, aucune erreur n'apparaît dans la mesure,

même si une plaque inférieure d'une balance est déformée.

Ceci fait qu'on peut installer le mécanisme de détection dans

un boîtier léger et économique ayant une faible épaisseur.

(8) On peut fabriquer économiquement en grande série, par exemple par emboutissage, les plaques à bras qui constituent le composant important du mécanisme. On peut en

outre assembler aisément les pièces du mécanisme.

Les avantages expliqués jusqu'à présent sont ceux

qu'on peut obtenir lorsqu'on applique le mécanisme de détec-

tion de charge à une balance avec un plateau chargé par le haut. Le mécanisme conforme à l'invention offre les avantages

suivants lorsqu'il est appliqué à d'autres machines.

(9) Lorsque le barreau de charge 22 est disposé

horizontalement, on peut utiliser le mécanisme en inclinomè-

tre ou en instrument de mesure d'une charge horizontale et d'une accélération de vibration. Dans ce cas, même si des composantes de force perturbatrices élevées sont appliquées au barreau de charge 22 perpendiculairement à celui-ci, il est possible de détecter avec précision l'accélération et la force dans la direction axiale seules. En ce qui concerne les caractéristiques dynamiques du mécanisme de détection, il est possible d'utiliser une cellule dynamométrique ayant un faible déplacement pour augmenter la fréquence naturelle, ou d'utiliser une cellule dynamométrique ayant un grand déplacement pour diminuer la fréquence naturelle. En outre,

lorsqu'on combine le mécanisme avec un transformateur diffé-

rentiel au lieu de la cellule dynamométrique, il est possi-

ble d'obtenir un instrument permettant de détecter le dépla-

cement de vibration, ou un inclinomêtre d'un type détectant

le déplacement.

(10) On peut en outre utiliser le mécanisme con-

forme à l'invention non seulement pour détecter un déplace-

ment et une force, mais également en tant que mécanisme à-

mouvement linéaire exempt de contact et de frottement.

On a utilisé depuis de nombreuses années le méca-

nisme de Roberval représenté sur les figures 1 et 2 non seulement dans les balances électroniques, mais également dans des balances mécaniques avec un plateau chargé par le

haut. Le mécanisme de détection de charge du type à mouve-

ment linéaire conforme à l'invention offre de nombreux avan-

tages par rapport au mécanisme connu et peut contribuer dans une large mesure au progrès et à l'amélioration des

balances et des détecteurs de charge.

Claims

REVENDICATIONS i - Mécanisme destiné à détecter une charge caracté- risé en ce qu'il comprend: des moyens comprenant un barreau de charge (22) s'étendant dans une première direction dans laquelle s'exerce une charge à détecter; et des moyens com- prenant au moins un mécanisme articulé double qui comprend un élément de liaison (43) commun s'étendant pratiquement parallèlement au barreau de charge (22), des premier et se- cond bras (44, 45), chacun d'eux s'étendant dans une seconde direction pratiquement perpendiculaire à la première direc- tion, avec les première et seconde extrémités de ce premier bras (44) accouplées respectivement à des premières extrémités du barreau de charge (22) et de l'élément de liaison (43) commun, et les première et seconde extrémités du second bras (45) accouplées respectivement aux secondes extrémités du barreau de charge (22) et de l'élément de liaison (43) com- mun, des troisième et quatrième bras (41, 42) s'étendant pratiquemnt parallèlement aux premier et second bras (44, 45) respectivement, avec les premières extrémités des troisième et quatrième bras (41, 42) accouplées respectivement aux première et seconde extrémités de l'élément de liaison (43) commun, et les secondes extrémités des troisième et quatrième bras (41, 42) accouplées à un élément fixe (49) près du bar- reau de charge (22), et des éléments à flexion (35 à 40) formés dans les premier, second, troisième et quatrième bras (41, 42, 44, 45), aux première et seconde extrémités de ceux-ci, grâce à quoi les premier et second bras (44, 45) et l'élément de liaison (43) commun forment un premier méca- nisme articulé à parallélogramme et les troisième et quatriè- me bras (41, 42) et l'élément de liaison (43) commun forment un second mécanisme articulé à parallélogramme ayant prati- quement les mêmes dimensions que le premier mécanisme articu- lé à parallélogramme.

2 - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les premier et troisième bras (44, 41) et les se-

cond et quatrième bras (45, 42) sont respectivement position-

nés dans des premier et second plans, et ces premier et second plans sont perpendiculaires à un plan contenant les première

et seconde directions.
3 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premier et troisième bras (44, 41) sont formés d'un seul tenant sous la forme d'une première plaque à bras (46a) en forme de V qui est découpée dans une seule tôle élastique, les second et quatrième bras (45, 42) sont formés d'un seul tenant sous la forme d'une seconde plaque à bras (46b) en forme de V qui est découpée dans une seule tôle élastique, et les première et seconde plaques à bras (46a, 46b) sont respectivement disposées dans les premier et second plans. 4 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme articulé double comprend en outre des

cinquième et sixième bras (41, 42) qui s'étendent respecti-

vement dans les premier et second plans et qui ont des pre-

mières extrémités respectivement accouplées aux première et seconde extrémités de l'élément de liaison (43) commun, et des secondes extrémités accouplées à l'élément fixe (49) près du barreau de charge (22) , grâce à quoi les premier et second bras (44, 45) s'étendent respectivement entre les troisième et cinquième bras (41) et entre les quatrième et sixième bras

(42), et des éléments à flexion sont formés dans les cinquiè-

me et sixième bras (41, 42) près de leurs premières et secon-

des extrémités.
5 - Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premier, troisième et cinquième bras (44, 41) sont formés d'un seul tenant sous la forme d'une première plaque (46a) à bras qui est découpée dans une seule tôle élastique, les second, quatrième et sixième bras (45, 42) sont formés d'un seul tenant sous la forme d'une seconde plaque (46b) à bras qui est découpée dans une seule tôle élastique, et les première et seconde plaques à bras sont

respectivement disposées dans les premier et second plans.
6 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 ou 4, caractérisé en ce que des premier et second mécanismes articulés doubles sont disposés symétriquement

par rapport au barreau de charge (22).
7 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que des premier et second mécanismes articulés doubles sont disposés symétriquement par rapport au barreau de charge (22), les premières plaques

à bras (46a) des premier et second mécanismes articulés dou-

bles sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique, et les secondes plaques (46b) à bras des premier et second mécanismes articulés doubles sont formées d'un

seul tenant à partir d'une seule tôle élastique.
8 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 ou 4, caractérisé en ce que des premier, second et troisième mécanismes articulés doubles sont disposés autour

du barreau de charge (22) à des angles égaux de 120 .
9 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que des premier, second et troisième mécanismes articulés doubles sont disposés autour du barreau de charge (22) à des angles égaux de 120 , des

premières plaques (46a) à bras des premier, second et troi-

sième mécanismes articulés doubles sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique, et des secondes

plaques (46b) à bras des premier, second et troisième méca-

nismes articulés doubles sont formées d'un seul tenant à par-

tir d'une seule tôle élastique.

- Mécanisme selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 ou 4, caractérisé en-ce que des premier, second, troisième et quatrième mécanismes articulés doubles sont

disposés de façon symétrique autour du barreau de charge (22).
11 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que des premier, second, troisième et quatrième mécanismes articulés doubles sont disposés symétriquement autour du barreau de charge (22), des premières plaques (58b) à bras des premier et troisième mécanismes articulés doubles, diagonalement opposés, sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique,

des premières plaques à bras des second et quatrième mécanis-

mes articulés doubles, diagonalement opposés, sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique, des

secondes plaques (59b) à bras des premier et troisième méca-

nismes doubles sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique, et des secondes plaques (59a) à bras des second et quatrième mécanismes articulés doubles sont formées d'un seul tenant à partir d'une seule tôle élastique, et les deux premières plaques à bras formées d'un seul tenant sont placées l'une sur l'autre à angle droit tandis que les deux secondes plaques à bras formées d'un seul tenant sont

placées l'une sur l'autre à angle doit.
12 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que chacun des éléments à flexion (35 à 40) est formé par une partie mince ou étroite

de la plaque à bras.
13 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que chacune des première et seconde plaques (46a, 46b) à bras comporte des bords latéraux qui sont respectivement pliés perpendiculairement aux premier

et second plans.
14 - Mécanisme selon la revendication 11, caractérisé en ce que les première et seconde plaques à bras formées d'un seul tenant des premier et troisième mécanismes articulés doubles ont une longueur supérieure à celle des première et seconde plaques à bras formées d'un seul tenant des second

et quatrième mécanismes articulés doubles.

- Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 3 ou 5, caractérisé en ce que l'élément fixe comprend un tube de support (49) dans lequel s'étend le barreau de charge (22), et une embase <51') accouplée à une première extrémité du tube de support, la première plaque (46a) à bras est fixée à la seconde extrémité du tube de support (49) ainsi qu'au barreau de charge (22), près de l'autre extrémité du tube de support, et la seconde plaque (46b) à bras est fixée à la première extrémité du tube de support (22) ainsi qu'au barreau de charge (22) près de la première extrémité du tube de support (49), en traversant au moins une ouverture

formée dans le tube de support (49).
16 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 5, caractérisé en ce que la première direction est

la direction verticale et la seconde direction est la direc-

tion horizontale.
17 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que le barreau de charge (22), l'élément de liaison (43) commun et les premier, second,troisième, quatrième bras (44, 45, 41, 42) sont formés d'un seul tenant à partir d'un seul bloc de métal dans lequel sont formées au moins une ouverture s'étendant dans les premier et second plans, et au moins une fente (60) s'étendant dans le plan qui contient les

première et seconde directions.
18 - Mécanisme selonla revendication 17, caractérisé

en ce que le bloc de métal et l'ouverture ont une forme pra-

tiquement rectangulaire et il existe au moins une fente (60) formée dans le bloc de métal et s'étendant le long de trois côtés du bloc rectangulaire, mais pas le long d'un c6té qui forme l'élément de liaison (43) commun, grâce à quoi-un côté parmi deux côtés parallèles opposés à l'élément de liaison commun forme le barreau de charge (22) et l'autre côté est fixé à l'élément fixe.
19 - Mécanisme selon la revendication 17, caractéri-

sé en ce que le bloc de métal et l'ouverture ont une forme pratiquement rectangulaire et le bloc de métal comporte deux fentes (60) parallèles s'étendant le long de trois côtés du bloc rectangulaire, mais pas sur un côté qui forme l'élément de liaison (43) commun, grâce à quoi un côté situé au milieu parmi trois côtés opposés à l'élément de liaison commun forme

le barreau de charge (22), et deux côtés extérieurs sont fi-

xés à l'élément fixe.
20 - Mécanisme selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que le bloc de métal a pratiquement une forme rectangulaire allongée et comporte deux ouvertures de forme pratiquement rectangulaire et deux fentes (60) parallèles s'étendant le long de trois côtés du bloc rectangulaire, mais pas sur deux côtés opposés qui forment les éléments de liaison (43) communs de deux mécanismes articulés doubles, grâce à quoi une partie située au milieu parmi trois parties centrales forme le barreau de charge (22) et les deux parties

centrales extérieures sont fixées à l'élément fixe.
21 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 18 ou 19, caractérisé en ce que trois blocs de métal sont disposés autour du barreau de charge (22) à des angles

égaux de 120 .
22 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendica-

tions 17, 18, 19 ou 20, caractérisé en ce que la première direction est la direction verticale et la seconde direction

est la direction horizontale.