WO2013045797A1 - Capteur de forces a butee integree et balance integrant un tel capteur - Google Patents

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WO2013045797A1
WO2013045797A1 PCT/FR2012/052117 FR2012052117W WO2013045797A1 WO 2013045797 A1 WO2013045797 A1 WO 2013045797A1 FR 2012052117 W FR2012052117 W FR 2012052117W WO 2013045797 A1 WO2013045797 A1 WO 2013045797A1
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WO
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test body
base
force sensor
forces
application
Prior art date
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PCT/FR2012/052117
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English (en)
Inventor
Benoît LINGLIN
Didier Anthoine-Milhomme
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SEB SA
Original Assignee
SEB SA
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G3/00—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances
    • G01G3/12—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing
    • G01G3/14—Weighing apparatus characterised by the use of elastically-deformable members, e.g. spring balances wherein the weighing element is in the form of a solid body stressed by pressure or tension during weighing measuring variations of electrical resistance
    • G01G3/1402—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/44—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing persons
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01G21/00—Details of weighing apparatus
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
    • G01G23/005—Means for preventing overload

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of electronic devices used for the measurement of forces.
  • the invention relates to electronic weighing apparatus and in particular but not exclusively to household scales used in cooking or used as scales.
  • An electronic weighing apparatus generally comprises, in the field of household scales as described by the application WO2008 / 009794, a tray for receiving the load to be weighed and a base for resting on a support such as the ground in the case of a scale or, for a kitchen scale, a tabletop or furniture.
  • the electronic weighing apparatus further comprises at least one and, generally, between three and four weight sensors which are interposed between the plate and the base and which are electrically connected to an electronic measurement unit adapted to determine according to the information provided by the sensors the value of the mass or weight of the load applied to the plate.
  • the electronic measurement unit then comprises a display allowing the user of the measuring device to read the measured value.
  • the sensors used must be sufficiently precise while presenting a reduced cost price compatible with the type of products in which they are integrated.
  • a patent application FR 2 867 275 proposed a force sensor achieving such a compromise.
  • This force sensor whose metal body is obtained by stamping or die cutting of a metal flank, comprises an elongated test body of parallelepiped general shape. The test body is extended at each of its ends by a base for applying the forces to be measured. Each base has the general shape of a U whose soul is integral with the test body and the branches extend from both sides of the test body being parallel to the latter.
  • the body On at least one of its faces, and preferably at least two strain gauges measuring the strain of the test body in a direction parallel to its longitudinal axis.
  • the sensor also comprises means for the electrical connection of each strain gauge to the electronic measurement unit.
  • Such a sensor has the advantage of offering, at a reduced manufacturing cost, a precision adapted to its use in household scales while having a limited size favorable to the constitution of small device.
  • this sensor has the disadvantage of being relatively sensitive to overloads and being subject to risks of irreversible deformation when the load applied to it greatly exceeds its nominal capacity.
  • the invention relates to a force sensor comprising:
  • the plate has an elongated shape and extends, at least in part, parallel to the test body being located at a distance from the test body and comprises, at a distance from its rigid connection end with the test body, a stop intended to bear on the test body and / or the base when the applied forces are greater than a maximum value.
  • the presence of the stop integrated in the plate makes it possible to limit the deformation of the test body when the forces applied to the sensor exceed a maximum value.
  • the abutment thus avoids the risk of permanent deformation of the test body in case of accidental application of excessive forces.
  • the distance between the abutment and the facing surface may for example be between 3% and 35% of the value of the thickness of the test body measured at its center. Such a value makes it possible to contain the maximum deformation of the test body within the limits of its elastic deformation and well below its limit of plastic deformation.
  • the base has two lateral branches which extend on either side of the test body and whose force application faces, facing the opposite of the platinum, are, at rest, substantially coplanar with the corresponding face of the test body.
  • This conformation of the base allows to limit the size of the sensor while providing a large force application area at the base which facilitates the integration of the sensor in a household weighing device.
  • the area of application of the forces of the plate is, on the one hand, offset with respect to the application surface of the forces of the base, in a direction normal to the surface of application of the forces of the base, and, on the other hand, substantially aligned with a plane longitudinal median of the test body.
  • a median longitudinal plane corresponds to a deformation plane of the test body.
  • the forces applied to the base and the plate are then parallel to this median longitudinal plane.
  • the plate has a width, measured parallel to the surface of application of the forces of the base, less than or equal to the width of the test body. This characteristic makes it possible to guarantee proper alignment or centering of the forces applied to the plate with respect to the test body.
  • the plate comprises, on its opposite face of the test body, a stud of application of strengths.
  • the platinum comprises from the test body:
  • a proximal segment which is parallel to the test body and against the test body and which forms, at least in part, the rigid connection end of the plate with the test body
  • a force application segment which extends the intermediate segment opposite the proximal segment and which is substantially parallel to the test body
  • the proximal segment is connected to the test body by a folding zone.
  • the proximal segment comprises, on its face located opposite the test body, a force application pad. The presence of this force application stud on the proximal segment makes it possible to precisely define a point of application of the forces that can be used during the calibration of the sensor according to the invention.
  • the force application segment comprises, on its face located opposite the test body, a force application stud.
  • the senor can be made in any suitable way.
  • the sensor and more particularly its body may, for example, be formed by folding and / or stamping a metal flank.
  • the material used may for example be steel.
  • the folding zone connecting them may comprise at least one joint stamping point of the two thicknesses of material constituting said folding zone.
  • the invention also relates to an electronic weighing apparatus comprising:
  • strain gauge force sensor which is interposed between the measuring plate and the base and which is equipped with means for electrically connecting each strain gauge to the electronic measurement unit.
  • FIG. 1 is an exploded schematic perspective of an electronic weighing apparatus according to the invention implementing force sensors according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of three-fourths above, a force sensor according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagrammatic perspective, in a three-quarter view below, of the force sensor illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a section along the median plane M of the force sensor at rest.
  • FIGS. 5 and 6 show the steps of manufacturing the force sensor illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • Figure 7 is a section, similar to Figure 4, the force sensor under a load exceeding a maximum value of measurement.
  • An electronic weighing apparatus comprises, for example and as shown in Figure 1, at least one measuring plate 1 and at least one base 2.
  • the electronic weighing device comprises a single plate 1 and a single base 2 which define a housing inside which is disposed an electronic measurement unit 3 and four force sensors 4 of which only three are visible in Figure 1.
  • the force sensors 4 are connected to the electronic measurement unit 3 by connection means 5 such as electric cables.
  • each force sensor 4 comprises, as shown in Figures 2 and 3, an elongate test body 10 of generally parallelepipedal shape extending along a longitudinal axis ⁇ .
  • the test body 10 is extended at one of its ends by a base 1 1 application of the forces to be measured and carries, at the opposite end, a plate 12 for applying the forces to be measured.
  • the base 1 1 and the plate 12 are both rigidly connected to the test body 10.
  • the base 1 1 has the general shape of a U whose core 13 is integral with the body. test 10 and branches 14 extend on both sides of the test body 10 being parallel to the latter.
  • the force application faces, here the upper faces, of the core 13 and branches 14 constituting the base 1 1 are substantially coplanar with the corresponding face of the test body as shown in Figure 4 especially.
  • the base 1 1 and the test body 10 have substantially the same thickness, it can be considered that the base 1 1 and the test body 10 are, as a whole , substantially coplanar or located at the same level when the sensor is at rest, that is to say is not subject to any external load.
  • the plate 12 has an elongate shape and extends at least partially parallel to the test body 10 being located at a distance from the latter. If it is considered that in Figure 2, the sensor is seen from above, then the plate 12 is located under the test body 10. The area 15 of application of the forces of the plate 12 is offset relative to at the surface 16 of application of the forces of the base 1 1 as is apparent from Figure 4. The surfaces 15 and 16 of application of the forces are parallel and spaced apart from each other. Insofar as the plate 12 is located under the test body 10, it is substantially aligned with a median longitudinal plane M of the test body 10. The median longitudinal plane M contains the longitudinal axis ⁇ and is substantially perpendicular to the upper face of the test body 10. The median longitudinal plane M is also substantially parallel to the direction of application of the forces to be measured and corresponds to the deformation plane of the test body 10.
  • the plate 12 is rigidly connected to the test body 10 by a folding zone 20.
  • the plate 12 comprises, from this folding zone 20 common to the test body 10 and at the turntable 12, a proximal segment 21 which is parallel to the test body 10 being applied against it.
  • the proximal segment 21 contributes to forming the rigid connecting end of the plate 12 with the test body 10.
  • the proximal segment 21 is extended opposite the folding zone 20 by an intermediate segment 22 which is inclined with respect to the test body 10.
  • the average fiber of the intermediate segment 22 forms with the average fiber of the test body 10 and in the median plane M an angle of between 30 ° and 90 ° and preferably of order of 45 °.
  • the plate 12 comprises, following the intermediate segment 22 and opposite the proximal segment 21 and the folding zone 20, a force application segment 23 which is substantially parallel to the test body 10 [30]
  • the plate 12 comprises, at a distance from its end of connection with the test body 10, a stop 24 intended to bear on the test body 10 and / or the base 1 1 when the forces applied on the test body 10 are greater than a maximum value as will appear later.
  • the stop 24 is formed by the distal end of the plate 12 which is bent towards the test body 10 and / or the base 1 1.
  • the stop 24 is substantially opposite the connection zone between the base 1 1 and the test body 10.
  • the stop 24 is at a distance d from the facing surface of between 3% and 50% of the thickness e of the test body 10 and preferably between 3% and 30% of the thickness e. of the test body 10.
  • the distance d can for example be between 0.2 mm and 1 mm for a stop thickness of 3 mm.
  • the sensor thus formed may be manufactured in any appropriate manner. According to a preferred form of manufacture for obtaining the force sensor and more particularly its body at lower cost.
  • the manufacture involves, in a first step, cutting by stamping of a metal flank such that HLE type steel (High Limit Elastic) so as to obtain a matrix MA as illustrated in Figure 5. At the end of this first step the base 1 1 and the test body 10 are formed.
  • the matrix MA is stamped to conform the intermediate segment 22, the force application segment 23 and the stop 24 as shown in FIG. stamping is used to develop, on the face of the force application segment 23 located opposite the test body 10, a stud 30 for applying forces which protrudes from the underside of the plate 12.
  • a third step the region connecting the proximal segment 21 to the test body 10 is folded in such a way as to bring the proximal segment 21 against the latter and thus to form the folding zone 20.
  • the two thicknesses of material constituting the bending zone are stamped one-time so as to reinforce the rigidity of the bending zone 20.
  • This stamping also makes it possible to form a stud 31 application of forces on the face of the proximal segment 21 located opposite the test body 10. This pad 31 may be used during a calibration phase of the sensor.
  • the test body 10 finally comprises on its upper face, at least one and, according to the example shown, two strain gauges 34,35 for measuring the deformation of the test body 10 in a direction parallel to the longitudinal axis ⁇ .
  • the sensor 4 also comprises means 36 for the electrical connection of each strain gauge 34, 35 to the electronic measurement unit 3.
  • the sensor according to the invention thus formed has the advantage of being deformed substantially linearly at the level of the test body 10 until the forces applied exceed a maximum value and the abutment 24 comes to bear. on the junction zone between the base 1 1 and the body 10, as shown in Figure 7.
  • This support prevents the sensor is deformed irreversibly.
  • the support pad 31 makes it possible to obtain a good centering of the forces applied on the plate 12, which contributes to the quality of the measurements.

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Abstract

L'invention concerne capteur de forces comprenant: une embase (11) d'application de forces, une platine (12) d'application de forces, un corps d'épreuve (10) de forme allongée dont une première extrémité est liée de manière rigide à l'embase (11) et une deuxième extrémité est liée de manière rigide à la platine, au moins une jauge extensométrique de mesure de la déformation du corps d'épreuve (10), Selon l'invention, la platine (12) possède une forme allongée et s'étend, en partie au moins, parallèlement au corps d'épreuve (10) en étant située à distance du corps d'épreuve (10) et comprend, à distance de son extrémité de liaison rigide avec le corps d'épreuve (10), une butée (24) destinée à venir en appui sur le corps d'épreuve (10) et/ou l'embase (11) lorsque les forces appliquées sont supérieures à une valeur maximale. L'invention concerne également un appareil électronique de pesée intégrant un tel capteur.

Description

CAPTEUR DE FORCES A BUTEE INTEGREE ET BALANCE INTEGRANT UN
TEL CAPTEUR
[01] La présente invention concerne le domaine technique des dispositifs électroniques utilisés pour la mesure de forces. Dans une application préférée mais non exclusive, l'invention se rapporte aux appareils électroniques de pesée et notamment mais non exclusivement aux balances ménagères utilisées en cuisine ou encore utilisées comme pèse-personne.
[02] Un appareil électronique de pesée comprend généralement, dans le domaine des balances ménagères comme décrit par la demande WO2008/009794, un plateau destiné à recevoir la charge à peser et un socle destiné à reposer sur un support tel que le sol dans le cas d'un pèse personne ou, pour une balance de cuisine, un dessus de table ou de meuble. L'appareil électronique de pesée comprend en outre au moins un et, généralement, entre trois et quatre capteurs de poids qui sont interposés entre le plateau et le socle et qui sont raccordés électriquement à une unité électronique de mesure adaptée pour déterminer en fonction des informations fournies par les capteurs la valeur de la masse ou du poids de la charge appliquée sur le plateau. L'unité électronique de mesure comprend alors un afficheur permettant à l'utilisateur de l'appareil de mesure de lire la valeur mesurée. [03] Les capteurs utilisés doivent être suffisamment précis tout en présentant un coût de revient réduit compatible avec le type de produits dans lesquels ils sont intégrés. Une demande de brevet FR2 867 275 a proposé un capteur de forces réalisant un tel compromis. Ce capteur de forces, dont le corps métallique est obtenu par estampage ou découpe en matrice d'un flanc de métal, comprend un corps d'épreuve allongé de forme générale parallélépipédique. Le corps d'épreuve est prolongé à chacune de ses extrémités par une embase d'application des forces à mesurer. Chaque embase présente la forme générale d'un U dont l'âme est solidaire du corps d'épreuve et les branches s'étendent de part et d'autre du corps d'épreuve en étant parallèles à ce dernier. Le corps d'épreuve comprend sur l'une de ses faces au moins une et, de préférence, au moins deux jauges extensométriques de mesure de la déformation du corps d'épreuve selon une direction parallèle à son axe longitudinal. Le capteur comprend également des moyens pour le raccordement électrique de chaque jauge extensométrique à l'unité électronique de mesure.
[04] Un tel capteur présente effectivement l'avantage d'offrir, à un coût de fabrication réduit, une précision adaptée à son usage dans des balances ménagères tout en possédant un encombrement limité favorable à la constitution de dispositif de petites dimensions. Toutefois, ce capteur présente l'inconvénient d'être relativement sensible aux surcharges et d'être sujet à des risques de déformation irréversible lorsque la charge qui lui est appliquée dépasse très largement sa capacité nominale. [05] Il est donc apparu le besoin d'un nouveau capteur de forces qui présente les mêmes caractéristiques de coût limité et de précision que les capteurs selon l'art antérieur tout en ne présentant pas les risques de déformation irréversible de ces derniers en cas de surcharge. [06] Afin d'atteindre cet objectif l'invention concerne un capteur de forces comprenant :
- une embase d'application de forces,
- une platine d'application de forces,
- un corps d'épreuve de forme allongée dont une première extrémité est liée de manière rigide à l'embase et une deuxième extrémité est liée de manière rigide à la platine,
- au moins une jauge extensométrique de mesure de la déformation du corps d'épreuve. Selon l'invention, la platine possède une forme allongée et s'étend, en partie au moins, parallèlement au corps d'épreuve en étant située à distance du corps d'épreuve et comprend, à distance de son extrémité de liaison rigide avec le corps d'épreuve, une butée destinée à venir en appui sur le corps d'épreuve et/ou l'embase lorsque les forces appliquées sont supérieures à une valeur maximale.
[07] La mise en œuvre d'une platine qui s'étend en partie au moins parallèlement au corps d'épreuve en étant sensiblement alignée avec ce dernier selon la direction d'application des forces à mesurer permet d'obtenir une bonne symétrie de déformation des jauges de contrainte portées par le corps d'épreuve limitant ainsi les défauts de déformation et donc de mesure liés à un défaut de centrage des points d'application des forces par rapport au corps d'épreuve.
[08] De plus, la présence de la butée intégrée à la platine permet de limiter la déformation du corps d'épreuve lorsque les forces appliquées au capteur dépassent une valeur maximale. La butée évite ainsi le risque de déformation permanente du corps d'épreuve en cas d'application accidentelle de forces excessives.
[09] La distance entre la butée et la surface en regard peut par exemple être comprise entre 3 % et 35 % de la valeur de l'épaisseur du corps d'épreuve mesurée en son centre. Une telle valeur permet de contenir la déformation maximale du corps d'épreuve dans les limites de sa déformation élastique et très en dessous de sa limite de déformation plastique.
[10] Selon une caractéristique de l'invention, l'embase possède deux branches latérales qui s'étendent de part et d'autre du corps d'épreuve et dont les faces d'application des forces, orientées à l'opposé de la platine, sont, au repos, sensiblement coplanaires avec la face correspondante du corps d'épreuve. Cette conformation de l'embase, permet de limiter l'encombrement du capteur tout en offrant une importante surface d'application des forces au niveau de l'embase ce qui facilite l'intégration du capteur dans un appareil de pesée ménager.
[il] Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface d'application des forces de la platine est, d'une part, décalée par rapport à la surface d'application des forces de l'embase, selon une direction normale à la surface d'application des forces de l'embase, et, d'autre part, sensiblement alignée avec un plan longitudinal médian du corps d'épreuve. Un tel plan longitudinal médian correspond à un plan de déformation du corps d'épreuve. Les forces appliquées à l'embase et à la platine sont alors parallèles à ce plan longitudinal médian. [12] Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la platine possède une largeur, mesurée parallèlement à la surface d'application des forces de l'embase, inférieure ou égale à la largeur du corps d'épreuve. Cette caractéristique permet de garantir un bon alignement ou centrage des forces appliquées sur la platine par rapport au corps d'épreuve.
Toujours dans le sens d'un centrage aussi bon que possible des forces appliquées sur la platine par rapport au corps d'épreuve, la platine comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve, un plot d'application de forces. [13] Selon une forme de réalisation de l'invention, la platine comprend à partir du corps d'épreuve :
- un segment proximal qui est parallèle au corps d'épreuve et contre le corps d'épreuve et qui forme, en partie au moins, l'extrémité de liaison rigide de la platine avec le corps d'épreuve,
- un segment intermédiaire qui est incliné par rapport au corps d'épreuve,
- un segment d'application des forces qui prolonge le segment intermédiaire à l'opposé du segment proximal et qui est sensiblement parallèle au corps d'épreuve,
- une extrémité distale qui est recourbée vers le corps d'épreuve et/ou l'embase et forme la butée.
[14] Cette forme de réalisation permet d'obtenir une bonne rigidité de la liaison entre la platine et le corps d'épreuve. [15] Selon une variante de cette forme de réalisation, le segment proximal est relié au corps d'épreuve par une zone de pliage. [16] Selon une autre variante de cette forme de réalisation, le segment proximal comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve, un plot d'application de forces. La présence de ce plot d'application de forces sur le segment proximal permet de définir avec précision un point d'application des forces utilisable lors de l'étalonnage du capteur selon l'invention.
[17] Selon encore une autre variante de cette forme de réalisation, le segment d'application des forces comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve, un plot d'application des forces.
[18] Selon l'invention le capteur peut être réalisé de toute manière appropriée. Le capteur et plus particulièrement son corps peut, par exemple, être formé par pliage et/ou emboutissage d'un flanc de métal. Le matériau utilisé peut par exemple être de l'acier.
[19] Afin d'augmenter la rigidité de la liaison entre le corps d'épreuve et la platine d'application des forces, la zone de pliage les reliant peut comprendre au moins un point d'emboutissage conjoint des deux épaisseurs de matière constitutive de ladite zone de pliage.
[20] L'invention concerne également un appareil électronique de pesée comprenant :
- au moins un plateau de mesure
- au moins un socle
- une unité électronique de mesure,
- et au moins un capteur de forces à jauge extensométrique selon l'invention qui est interposé entre le plateau de mesure et le socle et qui est équipé de moyens de raccordement électrique de chaque jauge extensométrique à l'unité électronique de mesure.
[21] Bien entendu les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.
[22] Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent une forme non limitative de réalisation d'un capteur de forces conforme à l'invention.
- La figure 1 est une perspective schématique éclatée d'un appareil électronique de pesée selon l'invention mettant en œuvre des capteurs de forces selon l'invention.
- La figure 2 est une perspective schématique, en vue de trois-quarts dessus, d'un capteur de forces selon l'invention.
- La figure 3 est une perspective schématique, en vue de trois-quarts dessous, du capteur de forces illustré à la figure 2.
- La figure 4 est une coupe selon le plan médian M du capteur de forces au repos.
- Les figures 5 et 6 montrent des étapes de fabrication du capteur de forces illustré figures 3 et 4.
- La figure 7 est une coupe, analogue à la figure 4, du capteur de forces sous une charge dépassant une valeur maximale de mesure.
[23] Un appareil électronique de pesée selon l'invention comprend, par exemple et comme le montre la figure 1 , au moins un plateau de mesure 1 et au moins un socle 2. Selon l'exemple illustré l'appareil électronique de pesée comprend un seul plateau 1 et un seul socle 2 qui définissent un boîtier à l'intérieur duquel est disposée une unité électronique de mesure 3 et quatre capteurs de forces 4 dont seuls trois sont visibles à la figure 1 . Les capteurs de forces 4 sont reliés à l'unité électronique de mesure 3 par des moyens de raccordement 5 tel que des câbles électriques.
[24] Selon l'invention chaque capteur de forces 4 comprend, comme le montre les figures 2 et 3, un corps d'épreuve allongé 10 de forme générale parallélépipédique s'étendant selon un axe longitudinal Δ. Le corps d'épreuve 10 est prolongé à l'une de ses extrémités par une embase 1 1 d'application des forces à mesurer et porte, à l'extrémité opposée, une platine 12 d'application des forces à mesurer. L'embase 1 1 et la platine 12 sont toutes les deux liées de manière rigide au corps d'épreuve 10. [25] L'embase 1 1 présente la forme générale d'un U dont l'âme 13 est solidaire du corps d'épreuve 10 et les branches 14 s'étendent de part et d'autre du corps d'épreuve 10 en étant parallèles à ce dernier. Au repos, les faces d'application des forces, ici les faces supérieures, de l'âme 13 et des branches 14 constitutives de l'embase 1 1 sont sensiblement coplanaires avec la face correspondante du corps d'épreuve comme le montre la figure 4 notamment. Dans la mesure où, selon l'exemple illustré, l'embase 1 1 et le corps d'épreuve 10 possèdent sensiblement la même épaisseur il peut être considéré que l'embase 1 1 et le corps d'épreuve 10 sont, dans leur ensemble, sensiblement coplanaires ou situés à un même niveau lorsque le capteur est au repos, c'est-à-dire n'est soumis à aucune charge extérieure.
[26] La platine 12 possède une forme allongée et s'étend en partie au moins parallèlement au corps d'épreuve 10 en étant située à distance de ce dernier. S'il est considéré qu'à la figure 2, le capteur est vu de dessus, alors la platine 12 est située sous le corps d'épreuve 10. La surface 15 d'application des forces de la platine 12 est donc décalée par rapport à la surface 16 d'application des forces de l'embase 1 1 comme cela ressort de la figure 4. Les surfaces 15 et 16 d'application des forces sont parallèles et distantes l'une de l'autre. Dans la mesure où la platine 12 est située sous le corps d'épreuve 10, elle se trouve sensiblement alignée avec un plan longitudinal médian M du corps d'épreuve 10. Le plan longitudinal médian M contient l'axe longitudinal Δ et se trouve sensiblement perpendiculaire à la face supérieure du corps d'épreuve 10. Le plan longitudinal médian M est en outre sensiblement parallèle à la direction d'application des forces à mesurer et correspond au plan de déformation du corps d'épreuve 10.
[27] Selon l'exemple illustré, la platine 12 est liée de manière rigide au corps d'épreuve 10 par une zone de pliage 20. La platine 12 comprend, à partir de cette zone de pliage 20 commune au corps d'épreuve 10 et à la platine 12, un segment proximal 21 qui est parallèle au corps d'épreuve 10 en étant appliqué contre ce dernier. Le segment proximal 21 contribue à former l'extrémité de liaison rigide de la platine 12 avec le corps d'épreuve 10. [28] Le segment proximal 21 est prolongé à l'opposé de la zone de pliage 20 par un segment intermédiaire 22 qui est incliné par rapport au corps d'épreuve 10. La fibre moyenne du segment intermédiaire 22 forme avec la fibre moyenne du corps d'épreuve 10 et dans le plan médian M un angle a compris entre 30° et 90° et de préférence de l'ordre de 45°.
[29] La platine 12 comprend, à la suite du segment intermédiaire 22 et à l'opposé du segment proximal 21 et de la zone de pliage 20, un segment 23 d'application des forces qui est sensiblement parallèle au corps d'épreuve 10. [30] Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, la platine 12 comprend à distance de son extrémité de liaison avec le corps d'épreuve 10, une butée 24 destinée à venir en appui sur le corps d'épreuve 10 et/ou l'embase 1 1 lorsque les forces appliquées sur le corps d'épreuve 10 sont supérieures à une valeur maximale comme cela apparaîtra par la suite. Selon l'exemple illustré la butée 24 est formée par l'extrémité distale de la platine 12 qui est recourbée vers le corps d'épreuve 10 et/ou l'embase 1 1 . Selon l'exemple illustré et lorsque le capteur est au repos, la butée 24 se trouve sensiblement en regard de la zone de liaison entre l'embase 1 1 et le corps d'épreuve 10. [31] Toujours lorsque le capteur est au repos, la butée 24 se trouve à une distance d de la surface en regard comprise entre 3 % et 50 % de l'épaisseur e du corps d'épreuve 10 et, de préférence, comprise entre 3% et 30% de l'épaisseur e du corps d'épreuve 10. La distance d peut être par exemple comprise entre 0.2mm et 1 mm pour une épaisseur de butée de 3mm.
[32] Le capteur ainsi constitué peut être fabriqué de toute façon appropriée. Selon une forme de fabrication préférée permettant d'obtenir le capteur de forces et plus particulièrement son corps à moindre coût. La fabrication fait intervenir, dans une première étape, la découpe par estampage d'un flanc de métal tel que de l'acier de type HLE ( Haute Limite Elastique ) de manière à obtenir une matrice MA telle qu'illustrée à la figure 5. Au terme de cette première étape l'embase 1 1 et le corps d'épreuve 10 sont formés. [33] Dans une deuxième étape, la matrice MA fait l'objet d'un emboutissage de manière à conformer le segment intermédiaire 22, le segment d'application des forces 23 et la butée 24 comme le montre la figure 6. Cette étape d'emboutissage est mise à profit pour aménager, sur la face du segment d'application des forces 23 située à l'opposé du corps d'épreuve 10, un plot 30 d'application des forces qui s'étend en saillie de la face inférieure de la platine 12.
[34] Dans une troisième étape, il est procédé à un pliage franc de la région reliant le segment proximal 21 au corps d'épreuve 10 de manière à ramener le segment proximal 21 contre ce dernier et ainsi former la zone de pliage 20.
[35] Dans une quatrième étape, il est procédé à un emboutissage ponctuel des deux épaisseurs de matière constitutives de la zone de pliage de manière à renforcer la rigidité de la zone de pliage franc 20. Cet emboutissage permet en outre de former un plot 31 d'application de forces sur la face du segment proximal 21 située à l'opposée du corps d'épreuve 10. Ce plot 31 peut être utilisé lors d'une phase d'étalonnage du capteur.
[36] Le corps d'épreuve 10 comprend enfin sur sa face supérieure, au moins une et, selon l'exemple illustré, deux jauges extensométriques 34,35 de mesure de la déformation du corps d'épreuve 10 selon une direction parallèle à l'axe longitudinal Δ. Le capteur 4 comprend également des moyens 36 pour le raccordement électrique de chaque jauge extensométrique 34,35 à l'unité électronique de mesure 3.
[37] Le capteur selon l'invention ainsi constitué présente l'avantage de se déformer de façon sensiblement linéaire au niveau du corps d'épreuve 10 jusqu'à ce que les forces appliquées dépassent une valeur maximale et que la butée 24 vienne en appui sur la zone de jonction entre l'embase 1 1 et le corps d'épreuve 10, comme le montre la figure 7. Cet appui évite que le capteur ne se déforme de manière irréversible. De plus le plot d'appui 31 permet d'obtenir un bon centrage des forces appliquées sur la platine 12 ce qui contribue à la qualité des mesures.
[38] Bien entendu d'autres variantes de l'invention et diverses modifications du capteur peuvent être envisagées dans le cadre des revendications annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Capteur de forces comprenant :
- une embase (1 1 ) d'application de forces,
- une platine (12) d'application de forces,
- un corps d'épreuve (10) de forme allongée dont une première extrémité est liée de manière rigide à l'embase (1 1 ) et une deuxième extrémité est liée de manière rigide à la platine (12),
- au moins une jauge extensométrique (34) de mesure de la déformation du corps d'épreuve (10),
caractérisé en ce que la platine (12) possède une forme allongée et s'étend, en partie au moins, parallèlement au corps d'épreuve (10) en étant située à distance du corps d'épreuve (10) et comprend, à distance de son extrémité de liaison rigide avec le corps d'épreuve (10), une butée (24) destinée à venir en appui sur le corps d'épreuve (10) et/ou l'embase (1 1 ) lorsque les forces appliquées sont supérieures à une valeur maximale.
2. Capteur de forces selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'embase (1 1 ) possède deux branches latérales (14) qui s'étendent de part et d'autre du corps d'épreuve (10) et dont les faces d'application des forces, orientées à l'opposé de la platine (12), sont, au repos, sensiblement coplanaires avec la face correspondante du corps d'épreuve (10).
3. Capteur de forces selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface d'application des forces de la platine (12) est, d'une part, décalée par rapport à la surface d'application des forces de l'embase (1 1 ), selon une direction normale à la surface d'application des forces de l'embase (1 1 ), et, d'autre part, sensiblement alignée avec un plan longitudinal médian (M) du corps d'épreuve (10).
4. Capteur de forces selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la platine (12) possède une largeur, mesurée parallèlement à la surface d'application des forces de l'embase (1 1 ), inférieure ou égale à la largeur du corps d'épreuve (10).
5. Capteur de forces selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en que la platine (12) comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve (10), un plot (30) d'application de forces.
6. Capteur de forces selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la platine (12) comprend à partir du corps d'épreuve (10) :
- un segment proximal (21 ) qui est parallèle au corps d'épreuve (10) et contre le corps d'épreuve (10) et qui forme, en partie au moins, l'extrémité de liaison rigide de la platine (12) avec le corps d'épreuve (10),
- un segment intermédiaire (22) qui est incliné par rapport au corps d'épreuve (10),
- un segment d'application (23) des forces qui prolonge le segment intermédiaire (22) à l'opposé du segment proximal (21 ) et qui est sensiblement parallèle au corps d'épreuve (10),
- une extrémité distale qui est recourbée vers le corps d'épreuve (10) et/ou l'embase (1 1 ) et forme la butée (24).
7. Capteur de forces selon la revendication 6, caractérisé en ce que le segment proximal est relié au corps d'épreuve (10) par une zone de pliage.
8. Capteur de forces selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le segment proximal (21 ) comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve (10), un plot (31 ) d'application de forces.
9. Capteur de forces selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en que le segment d'application (23) des forces comprend, sur sa face située à l'opposé du corps d'épreuve (10), un plot (30) d'application des forces.
10. Capteur de forces selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que son corps est formé par pliage et/ou emboutissage d'un flanc de métal.
1 1 . Capteur de forces selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que la zone de pliage (20) comprend au moins un point d'emboutissage conjoint des deux épaisseurs de matière constitutive de ladite zone de pliage.
12. Capteur de forces selon l'une des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que la distance entre la butée (24) et la surface en regard est comprise entre 3 et 35% de la valeur de l'épaisseur du corps d'épreuve (10) mesurée en son centre.
13. Appareil électronique de pesée comprenant :
- au moins un plateau de mesure (1 ),
- au moins un socle (2)
- une unité électronique de mesure (3),
- et au moins un capteur de forces (4) à jauge extensométrique selon l'une des revendications 1 à 12 qui est interposé entre le plateau de mesure (1 ) et le socle (2) et qui est équipé de moyens (36) de raccordement électrique de chaque jauge extensométrique (34,35) à l'unité électronique de mesure.
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