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Est-a
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Tric
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Dus
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Trem
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Polymer
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Rayon
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Polytetrafluoroethylene
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Teflon
(1)
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Physical
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200 % de
(1)
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252281 s
(1)
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Molecule
(1/ 2)
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DES
(2)
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Organism
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F sur
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522815A1
Family ID 2040911
Probable Assignee Bofors Ab
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CELLULE DYNAMOMETRIQUE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UNE CELLULE DYNOMOMETRIQUE METTANT EN OEUVRE DES
FORCES TRANSVERSALES.
ELLE SE RAPPORTE A UNE CELLULE AYANT UN CORPS 1 DE MESURE DONT LES
PARTIES D'EXTREMITE COMPORTENT UN COUSSINET COULISSANT 22 FORME ENTRE
UNE SURFACE CYLINDRIQUE DE L'EXTERIEUR DU CORPS ET UN ANNEAU 2 DONT LA
SURFACE EXTERNE EST SPHERIQUE. LORSQU'UNE FORCE F EST APPLIQUEE, LE
CORPS 1 FLECHIT ET LES JAUGES DE CONTRAINTE 10 A 13 DONNENT DES
SIGNAUX REPRESENTATIFS DE CE FLECHISSEMENT.
APPLICATION A LA REALISATION D'APPAREILS DE PESEE.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne une cellule dyna-
mometrique mettant en oeuvre des forces transversales et
comportant un corps de mesure sous forme d'un barreau allon-
ge supporte dans ses regions externes d'extremite et sup-
portant une force dans sa region centrale, le corps etant
muni de jauges de contraintes montees dans des zones in-
termediaires entre les regions d'extremite et la region
centrale, afin qu'elles soient affectees par les deforma-
tions de la matiere du barreau du fait du flechissement
de celui-ci sous l'action de la force constituant la charge.
On connait deja l'utilisation de cellules dynamo-
metriques en forme de barreaux ou de transducteurs dynamo-
metriques mettant en oeuvre des jauges resistives de con-
trainte, dans les appareillages electroniques de pesee de differents
types La raison en est que de telles cellules dynamometriques sont
tres fiables et elles peuvent respecter des criteres d'etalonnage et
de reproductibilite pendant une longue periode et dans des conditions
defavorables de mesure Etant donne leur dimension relativement faible,
les cellules dynamometriques a barreau peuvent etre mises en place
tres rapidement et commodement, et elles peuvent
donner une faible hauteur totale Les cellules dynamometri-
ques ont normalement une force cylindrique qui leur permet
de remplacer un arbre ou un autre element mecanique exis-
tant, si bien que le montage de la cellule dynamometrique dans des
mecanismes existants dans lesquels l'equipement
de pesee doit etre incorpore, est tres simple.
Un avantage important des cellules dynamometriques fonctionnant par
mise en oeuvre de forces transversales est
du au fait que de telles cellules sont pratiquement insensi-
bles aux forces laterales, c'est-a-dire a des forces qui agissent dans
des directions differentes de la direction de mesure Aucun support
contre les flechissements dus aux forces laterales ou analogues n'est
necessaire, et les cellules peuvent encaisser des forces laterales
pouvant
atteindre 100 a 200 % de la charge nominale.
Cependant, d'autres forces indesirables affectent aussi une cellule
dynamometrique, et notamment des forces
"parasites" qui sont dues aux variations de temperature.
Les jauges de contrainte qui sont utilisees dans la cellule
dynamometrique sont aussi affectees par la temperature, notamment par
ce que le corps de mesure et les fils des jauges de contrainte ont des
coefficients differents de dilatation thermique Cependant, lorsqu'on
utilise au moins
quatre jauges de contrainte identiques collees au meme mate-
riau, les variations de resistance provoquees par les va-
riations de temperature sont les memes Si les jauges de contrainte
sont alors montees dans un pont classique de
mesure, il n'apparait aucun desequilibre du pont sous l'ac-
tion de tels changements de resistance.
D'autres forces indesirables qui ont une action perturbatrice sur la
precision de pesee sont dues par exemple aux variations de temperature
de la plate-forme de pesee ou du chassis de pesage Pour cette raison,
la cellule dynamometrique comporte habituellement des paliers
supplementaires ou d'autres organes de montage afin que des forces
indesirables telles que les forces laterales
ou les moments de flexion, n'affectent pas la cellule.
Celle-ci a habituellement ete montee avec ses regions ex, ternes
d'extremite supportees dans des paliers a etrier ou analogue, ayant
des surfaces de contact definies, spheriques ou autres Dans ce cas, la
force est aussi appliquee par l'intermediaire d'un palier, dans la
region centrale du
corps de mesure de la cellule dynamometrique.
En consequence, on a pu jusqu'a present utiliser des organes
specifiques de montage en plus de la cellule
dynamometrique elle-meme, dans presque toutes les applica-
tions de pesage Dans une variante de tels organes comple-
mentaires de montage, l'utilisateur peut s'occuper lui-
meme du montage de la cellule dynamometrique en fonction des
instructions donnees par le fournisseur Cependant, dans tous les cas,
un cout supplementaire s'ajoute au prix de la
cellule dynamometrique.
L'invention est destinee essentiellement a la reduction au minimum du
nombre d'organessupplementaires
de montage, de preference de maniere qu'aucun organe supple-
mentaire de montage soit necessaire, c'est-a-dire que la cellule
dynamometrique est offerte comme un tout pret a etre utilise.
L'invention se caracterise essentiellement par le
fait que les regions externes d'extremite du barreau de me-
sure comportent un palier incorpore Grace a un tel palier
incorpore, les organes supplementaires -de montage, ne-
cessaires jusqu'a present afin qu'ils reduisent les effets
des forces defavorables, sont alors elimines L'utilisa-
tion du palier incorpore permet l'application d'une force
a la cellule dynamometrique a l'aide d'un dispositif sim-
ple de couplage de force sans qu'un palier supplementaire
soit necessaire.
D'autres caracteristiques et avantages de
l'invention ressortiront mieux de la description qui va
suivre, faite en reference aux dessins annexes sur lesquels
la figure 1 est une coupe longitudinale d'une cel-
lule dynamometrique ayant un palier incorpore sous forme d'un
coussinet glissant; 1
la figure 2 est une coupe d'une cellule dynamome-
tric ayant un palier a billes; les figures 3 et 4 sont des coupes
agrandies d'une region d'extremite externe d'une cellule
dynamometrique ayant un palier a rouleaux et un palier a aiguilles;
la figure 5 est une coupe d'une cellule dynamo-
metrique dans laquelle des anneaux spheriques de support sont formes
directement a la surface cylindrique du barreau de mesure afin que le
palier incorpore soit forme par la surface de contact des anneaux
spheriques et de la base de montage; et les figures 6 et 7 sont des
vues de bout des
cellules dynamometriques de figures 1 et 2 respectivement.
Dans les differents modes de realisation de cel-
lules dynamometriques qui sont decrits dans la suite du present
memoire, les elements correspondants portent des 252281 s references
identiques La configuration fondamentale est aussi la meme dans les
differents modes de realisation de cellules, mais les dispositifs
particuliers de montage incorpores sont differents Comme l'indiquent
les figures, le corps 1 de mesure de la cellule comporte
essentiellement un barreau cylindrique creux ayant deux regions
externes
2, 3 d'extremite destinees a supporter la cellule dynamome-
tric et une region centrale 4 a laquelle est appliquee la force ou
charge comme indique par la force F sur les
figures.
La cellule dynamometrique est de preference montee horizontalement,
par exemple dans la pesee de reservoirs et de recipients, si bien que
le montage est simple et l'encombrement est faible La base de montage
est souvent un sol de beton ou analogue Lorsque le palier de la base
de montage est insuffisant, une plaque durcie ou trempee
de montage ou analogue peut etre utilisee pour la reparti-
tion des contraintes ponctuelles exercees par la cellule
dynamometrique sur la base de montage 5.
Comme l'indiquent les figures, les deux regions externes d'extremite
et la region centrale sont de forme annulaire, de rayon superieur au
rayon des parties restantes
du corps de mesure de la cellule Lorsqu'une force est ap-
pliquee a la region centrale 4 de la cellule par un simple etrier 6
d'application de force, la cellule est affectee par une force de
cisaillement qui est transversale, si
bien que les deformations du materiau du barreau se concen-
trent dans les zones internes 7, 8 entre les deux regions externes
d'extremite et la region centrale, etant donne la
faible epaisseur de la matiere dans ces zones.
Le corps 1 de mesure a aussi une cavite axiale 9
traversant le corps et qui permet un positionnement des jau-
ges de contrainte avec une meilleure protection et qui la sse
plus de place pour les fils de connexion electriques prove-
nant de ces jauges Quatre jauges de contrainte 10, 11, 12
et 13 sont placees dans la cavite, dans les zones interme-
diaires, et sont fixees a des cotes opposes de la face in-
terne de la cavite, ces faces etant paralleles au plan de
flechissement du barreau Les jauges de contrainte sont aussi disposees
de maniere qu'elles soient affectees par
la deformation de la matiere du barreau dans deux direc-
tions perpendiculaires l'une a l'autre et formant un angle de 450 avec
l'axe longitudinal 14 du barreau De maniere connue, la sensibilite de
la cellule dynamometrique est accrue par connexion des deux paires de
cellules 10, 11 et 12, 13 dans les quatre branches d'un pont classique
de Wheatstone Un cable 15 est connecte aux fils des jauges de
contrainte par l'intermediaire d'un manchon 16 place
a l'une des deux parties d'extremite du barreau de mesure.
L'autre extremite de ce dernier a un organe interne cir-
culaire 17 a de fermeture d'extremite et un couvercle exter-
ne 17 b.
Comme indique predecemment dans l'introduction du present memoire, les
cellules dynamometriques classiques ont habituellement des organes
separes de montage sous forme de paliersa etrier ou analogues, ayant
des surfaces de contact bien definies, spheriques ou autres, ainsi
qu'un dispositif de couplage de charge ayant des paliers destines a
empecher que des forces defavorables ne perturbent les cellules
dynamometriques De telles forces defavorables peuvent etre dues a la
dilatation thermique ainsi qu'au vent, lors de la pesee de reservoirs
et recipients de grandes dimensions. De tels organes separes de
montage sont superflus dans la cellule dynamometrique selon
l'invention Les regions d'extremite de la cellule ont des paliers
incorpores
destines a rendre la cellule insensible aux forces defavora-
bles, a la place de ces organes separes de montage Ainsi,
les cellules dynamometriques peuvent ktre placees directe-
ment sur une base de montage ou sur un socle ayant une resistance
suffisante de support, et un dispositif simple de couplage de charge
peut etre utilise, ce dispositif etant fixe par des vis ou d'une
maniere analogue directement a
la region centrale du barreau de la cellule.
Dans le mode de realisation represente sur la figure 1, un palier
incorpore sous forme d'un coussinet coulissant est place dans les
regions externes d'extremite
du barreau Les coussinets coulissants agissent par coope-
ration entre un anneau externe spherique 18 ayant une coupe en L et un
anneau interne cylindrique 19 forme directement a la face externe du
barreau de mesure Les
anneaux spheriques externes sont formes d'une matiere trem-
pee, par exemple d'acier, et ils sont retenus en position
longitudinale precise par des bagues de blocage 20 qui
sont au contact de la partie 21 en retour de l'anneau 18.
Une surface cylindrique interne plane, ayant de preference le meme
rayon que le dispositif cylindrique 4 de couplage de charge est
preferable afin que la fabrication de la
bague cylindrique interne soit facilitee La bague spheri-
que externe a une surface cylindrique interne plane corres-
pondante de contact A la surface de contact entre les sur-
faces cylindriques des anneaux, un coussinet 22 de coulis-
sement, forme d'etoffe revetue de polytetrafluoroethylene
ou de "Teflon" est dispose afin qu'il facilite le glisse-
ment relatif de la bague spherique externe du corps de mesure.
La figure 2 represente un autre mode de realisa-
tion dans lequel le palier incorpore comprend un roulement a billes 23
place entre une bague spherique externe 18 et une bague cylindrique
interne 19 formee directement sur le corps de mesure et correspondant
a la bague 19 de la figure 1 Le roulement a billes 23 est fixe entre
les deux
bagues par une bague interne et externe 20 de blocage.
La cellule dynamometrique est supportee sur deux gorges de support, de
preference formees dans les pieces placees,
remplacant la plaque de support dans ce cas.
Sur la figure 3, la partie externe gauche d'un
autre mode de realisation d'un corps de mesure d'une cel-
lule dynamometrique est representee avec un palier incorpore
du type a aiguilles 24 Dans ce cas aussi, la region d'extre-
mite du barreau comporte un anneau externe trempe et spherique 18 et
un anneau cylindrique interne 19 forme directement; sur la surface
cylindrique du corps de mesure Le roulement a aiguilles est fixe entre
les deux anneaux par une bague
de blocage.
La figure 4 represente un autre mode de realisa- tion dans lequel le
palier incorpore est un roulement a rouleau spherique 25 Dans ce cas,
l'anneau externe 18 a une surface cylindrique et non spherique Deux
bagues de blocage maintiennent le roulement a rouleau 25 en position
convenable entre les anneaux Dans les deux figures 3 et 4, des gorges
de support sont utilisees en cooperation
avec la cellule dynamometrique.
Dans le mode de realisation represente sur la figure 5, le palier
incorpore est simplement forme d'une partie annulaire spherique 26
realisee directement a la surface cylindrique du corps de mesure Dans
ce cas, le palier lui-meme est forme par contact entre la partie 26 en
forme d'anneau spherique et la base 27 de montage Cette
cellule dynamometrique peut etre utilisee dans des applica-
tions dans lesquelles une temperature constante est prevue et dans
lesquelles les criteres de precision ne sont pas tres astreignants,
par exemple lors de la surveillance
d'un niveau de fuite dans un reservoir ou analogue.
Enfin, les figures 6 et 7 sont deux vues de bout
des cellules dynamometriques des figures 1 et 2 Comme re-
presente, l'etrier d'application de force est forme d'un element
simple 6 fixe par une vis 28 dans la region centrale
de la cellule dynamometrique et comporte deux trous 29 fa-
cilitant le montage de la cellule dans l'appareillage con-
sidere Comme l'indiquent les figures, le couvercle externe
17 b est fixe au corps de mesure par quatre vis 30.
Il est bien entendu que l'invention n'a ete de-
crite et representee qu'a titre d'exemple preferentiel et qu'on pourra
apporter toute equivalence technique dans ses
elements constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.
Ainsi, le corps de mesure en forme de barreau peut avoir par exemple
une section carree et non circulaire, pourvu que ses regions externes
d'extremite comportent le palier incorpore En outre, il n'est pas
necessaire que le barreau soit creux, et il peut etre plein; dans ce
cas, les jauges de contrainte sont placees a la surface externe du
barreau de mesure, dans les zones intermediaires.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Cellule dynamometrique mettant en oeuvre des for- ces transversales
et comprenant un corps de mesure en forme de barreau supporte par ses
regions externes d'extre- mite et recevant une forcedans sa region
centrale, le corps ayant des jauges de contrainte montees dans des
zones in- termediaires entre les regions d'extremite et la region
centrale afin qu'elles soient affectees par les deforma- tions de la
matiere du barreau lorsque celui-ci flechit sous l'action de la force
constituant la charge, ladite cel- lule etant caracterisee en ce que
les regions externes d'extremite (
2,
3) du corps de mesure ( 1) en forme de bar- reau comportent un palier
incorpore ( 22, 23, 24, 25, 26). 2 Cellule selon la revendication 1,
caracterisee en ce que le corps de mesure en forme de barreau est pra-
tiquement cylindrique et comporte des regions externes d'extremite (
2, 3) et une region centrale (
4) de forme an- nulaire, ayant un rayon qui depasse le rayon des
parties restantes du corps de mesure. 3 Cellule selon la revendication
2, caracteriseeen ce que le palier incorpore comprend un palier
coulissant place entre un anneau externe ( 18) et un anneau
cylindrique interne ( 19) forme directement a la face externe du corps
de mesure. _ 4 Cellule selon la revendication 3, caracterisee en ce
que l'anneau externe ( 18) a une surface externe spherique destinee a
etre au contact de la base de support.
5 Cellule selon la revendication 3, caracterisee en ce que le palier
coulissant ( 22) est forme d'une etoffe reve- tue dlaue matiere qui
facilite le glissement et place a la surface de contact entre les
anneaux externe et interne ( 18, 19).
6 Cellule selon la revendication 2, caracterisee en ce que le palier
incorpore est un roulement a rouleaux ( 23) place entre un anneau
spherique externe ( 18) et un anneau cylindrique interne ( 19) forme
directement a la face externe du corps de mesure.
7 Cellule selon la revendication 2, caracterisee en ce que le palier
incorpore est un roulement a aiguilles ( 24) place entre un anneau
externe spherique ( 18) et un anneau cylindrique interne ( 19) forme
directement a la face externe du corps de mesure.
8 Cellule selon la revendication 2, caracterisee en ce que le palier
incorpore est un roulement a rouleaux ( 25) place entre un anneau
cylindrique externe ( 18) et un anneau cylindrique interne ( 19) forme
directement a la face externe du corps de mesure.
9 Cellule selon la revendication 2, caracterisee en ce que le palier
incorpore est une partie spherique de forme annulaire ( 26) formee
directement a la face externe du corps de mesure et destinee a etre au
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