FR2581758A1 - Force sensor for weighing instrument - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif capteur de force pour appareil de mesure tel qu'un instrument de pesage. The present invention relates to a force sensor device for a measuring device such as a weighing instrument.
On connait déjà des dispositifs capteurs de force constitués par un bloc parallélépipédique présentant des évidements définissant des sections amincies de moindre résistance dont on mesure la déformation sous l'action d'une masse à peser avec des éléments adaptés à détecter une déformation tels que des jauges de contrainte. Force-sensing devices are already known which consist of a parallelepipedic block having recesses defining thinned sections of less resistance, the deformation of which is measured under the action of a mass to be weighed with elements adapted to detect a deformation such as gauges. of constraint.
Les dispositifs capteurs de force du type précité comportent généralement une plage d'appui en porte-à-faux située près d'un coin du bloc sur sa face inférieure et une plage de réception de la force 9 mesurer située près d'un coin diagonalement opposé à celui précité sur la face supérieure du bloc. Force-sensing devices of the aforementioned type generally include a cantilevered support surface located near a corner of the block on its underside and a force 9 measurement receiving range located near a corner diagonally opposite to that mentioned above on the upper face of the block.
En pratique, à la plage de réception de la force à mesurer est rapporté un plateau sur lequel on place une masse à peser en un endroit quelconque. On comprend que, pour une mesure précise de cette masse, il convient d'éliminer (ou de réduire à un minimum) l'influence parasite de la position de la masse sur le plateau : il convient donc que ces dispositifs soient rendus aussi peu sensibles que possible aux moments de flexion créés par des forces excentrées. In practice, to the receiving range of the force to be measured is attached a plate on which a mass to be weighed is placed in any location. It is understood that, for a precise measurement of this mass, it is necessary to eliminate (or reduce to a minimum) the parasitic influence of the position of the mass on the plate: it is therefore necessary that these devices be made as insensitive as possible at bending moments created by eccentric forces.
On a proposé à cet effet diverses géométries de blocs dont l'une, proposée dans le brevet FR-2.386.024 ou le brevet EP-O 060 766, donne toute satisfaction. Ces brevets proposent un bloc parallélépipédique dont les dimensions constantes maximale et minimale (respectivement appelées longuéur et largeur) sont orientées dans un plan horizontal tandis que la troisième dimension, intermédiaire entre la largeur et la longueur, appelée hauteur, est orientée verticalement.Divers évidements sont ménagés dans le bloc dans le sens de la largeur en sorte de définir un parallélogramme déformable comportant deux montants verticaux reliés par des zones amincies à des traverses horizontales, les deux montants verticaux étant reliés l'un à l'autre, entre les traverses horizontales, par deux poutres horizontales reliées par un élément vertical central de flexion qui peut fléchir perpendiculairement au sens de la largeur. C'est cet élément central qui permet l'élimination des moments de flexion engendrés par les forces excentrées. Une mesure de la charge appliquée est faite par des jauges disposées de part et d'autre d'une zone amincie par laquelle l'une des poutres est reliée au montant correspondant, du côté de la plage d'appui. Various block geometries have been proposed for this purpose, one of which, proposed in patent FR-2,386,024 or patent EP-0 060 766, is entirely satisfactory. These patents propose a parallelepiped block whose constant maximum and minimum dimensions (respectively called length and width) are oriented in a horizontal plane while the third dimension, intermediate between width and length, called height, is oriented vertically. arranged in the block in the width direction so as to define a deformable parallelogram comprising two vertical uprights connected by thinned zones to horizontal crosspieces, the two vertical uprights being connected to each other, between the horizontal crosspieces, by two horizontal beams connected by a central vertical bending element which can flex perpendicular to the width direction. It is this central element which allows the elimination of the bending moments generated by the eccentric forces. A measurement of the applied load is made by gauges arranged on either side of a thinned zone by which one of the beams is connected to the corresponding upright, on the side of the bearing surface.
Une autre géométrie est proposée par le brevet US-4.432.247 qui propose un bloc dont la plus petite des dimensions (hauteur) est orientée verticalement; ce bloc présente des évidements dans le sens de la largeur ; cette dernière dimension, quoique inférieure à la longueur (également orientée horizontalement), est nettement supérieure à la hauteur. Ces évidements définissent un parallélogramme très aplati comportant deux montants horizontaux massifs reliés par des zones amincies de grande dimension (dans le sens de la largeur) à des plaques supérieure et inférieure. Une mesure de la masse à peser est donnée par des jauges de contraintes fixées au dessus des zones amincies bordant la plaque supérieure de ce bloc qui se comporte donc, dans son ensemble, comme une poutre de flexion.Une certaine insensibilité aux moments de flexion engendrés par les forces excentrées est obtenue du fait de l'importance de la largeur, qui confère au bloc une bonne rigidité dans un plan horizontal. Another geometry is proposed by patent US-4,432,247 which proposes a block whose smallest of dimensions (height) is oriented vertically; this block has recesses in the width direction; this latter dimension, although less than the length (also oriented horizontally), is clearly greater than the height. These recesses define a very flattened parallelogram comprising two massive horizontal uprights connected by thinned large areas (in the width direction) to upper and lower plates. A measure of the mass to be weighed is given by strain gauges fixed above the thinned areas bordering the upper plate of this block which therefore behaves, as a whole, like a bending beam. A certain insensitivity to the bending moments generated by eccentric forces is obtained due to the importance of the width, which gives the block good rigidity in a horizontal plane.
I1 est à noter que la sensibilité d'un capteur de force formé d'un bloc parallélépipédique évidé de l'un quelconque des types précités diminue lorsque sa largeur augmente, d'où il découle que la faible sensibilité aux forces excentrées de la poutre de flexion du brevet US-4.432.247 va de pair avec une faible sensibilité et donc une faible précision sur les mesures. It should be noted that the sensitivity of a force sensor formed by a hollowed parallelepiped block of any of the aforementioned types decreases when its width increases, where it follows that the low sensitivity to the eccentric forces of the beam bending of patent US-4,432,247 goes hand in hand with a low sensitivity and therefore a low precision in the measurements.
La présente invention a pour objet un capteur de force du type comportant un bloc parallélépipédique~évidé dans le sens de sa largeur, qui présente à la fois une grande sensibilité et donc une grande précision (du fait d'une faible largeur, nettement inférieure à la hauteur dudit bloc), et une très faible sensibilité aux efforts excentrés, avec une géométrie globale qui soit toutefois plus simple et plus aisée à obtenir (à moindre coût) que celles proposées par les documents FR-2.386.024 et même EP-O 060 766 précités. The present invention relates to a force sensor of the type comprising a parallelepiped block ~ hollowed out in the direction of its width, which has both a high sensitivity and therefore a high accuracy (due to its small width, significantly less than the height of said block), and a very low sensitivity to eccentric forces, with an overall geometry which is however simpler and easier to obtain (at a lower cost) than those proposed by documents FR-2,386,024 and even EP-O 060 766 cited above.
L'invention propose à cet effet un capteur de force pour instrument de pesage du type comportant un bloc globalement parallélépipédique dont la longueur et la largeur sont mesurées selon des axes horizontaux perpendiculaires et dont la hauteur est mesurée selon un axe vertical, ce bloc étant évidé dans le sens de la largeur en sorte de comporter deux montants verticaux reliés par deux paires de zones amincies à deux poutres horizontales supérieure et inférieure, l'un de ces montants étant destiné à être fixé à un socle et l'autre de ces montants étant destiné à être fixé à un plateau de réception d'une charge à peser, ce capteur comportant en outre des éléments sensibles à une déformation par flexion associés à au moins une zone du bloc amincie dans le sens due la hauteur, ce bloc étant caractérisé en ce que, en combinaison ::
- ce bloc se réduit à un parallélogramme déformable comportant un seul évidement central, et sa hauteur, inférieure à sa longueur, est sensiblement supérieure à sa largeur;
- les éléments sensibles à une déformation par flexion sont disposés sur une face horizontale sensiblement plane du bloc en regard de deux zones amincies par lesquelles l'une des poutres horizontales est reliée aux montants verticaux; et
- la flexibilité des zones amincies de la poutre portant lesdits éléments sensibles est supérieure à celle des zones amincies de l'autre des poutres horizontales.The invention proposes for this purpose a force sensor for a weighing instrument of the type comprising a generally parallelepipedic block whose length and width are measured along perpendicular horizontal axes and whose height is measured along a vertical axis, this block being hollowed out in the width direction so as to comprise two vertical uprights connected by two pairs of thinned zones to two upper and lower horizontal beams, one of these uprights being intended to be fixed to a base and the other of these uprights being intended to be fixed to a tray for receiving a load to be weighed, this sensor further comprising elements sensitive to bending deformation associated with at least one area of the block thinned in the direction due to the height, this block being characterized in what, in combination:
- This block is reduced to a deformable parallelogram comprising a single central recess, and its height, less than its length, is substantially greater than its width;
- the elements sensitive to bending deformation are arranged on a substantially planar horizontal face of the block opposite two thinned zones by which one of the horizontal beams is connected to the vertical uprights; and
- The flexibility of the thinned areas of the beam carrying said sensitive elements is greater than that of the thinned areas of the other of the horizontal beams.
On vérifiera que l'invention propose un ensemble de caractéristiques dont la combinaison n'est ni décrite ni suggérée dans les documents précités. I1 est à noter qu'il est déjà connu, de par des documents tels que la demande de brevet EP-O 107 966 A, d'utiliser, dans un capteur de force pour pesage, un bloc présentant un évidement central, mais ces documents proposent à chaque fois de respecter une grande symétrie dans la géométrie du bloc, avec des jauges de contrainte associées à chaque zone amincie, les diverses zones amincies présentant une même flexibilité.L'invention propose par contre de renoncer à la symétrie que préconise, en fait, la quasi-totalité des dispositifs connus, en ce qui concerne à la fois la disposition des organes de détection de déformation, la géométrie et les caractéristiques mécaniques des diverses zones amincies. It will be checked that the invention proposes a set of characteristics whose combination is neither described nor suggested in the aforementioned documents. It should be noted that it is already known, from documents such as patent application EP-O 107 966 A, to use, in a force sensor for weighing, a block having a central recess, but these documents propose each time to respect a great symmetry in the geometry of the block, with strain gauges associated with each thinned zone, the various thinned zones having the same flexibility. The invention proposes on the other hand to give up the symmetry that advocates, by fact, almost all known devices, with regard to both the arrangement of the deformation detection members, the geometry and the mechanical characteristics of the various thinned areas.
Dans le cas où les poutres supérieure et inférieure sont dans un même matériau, cette différence de flexibilité peut être obtenue par une différence (en sens inverse) entre les épaisseurs des zones amincies des deux poutres. Cette différence de flexibilité peut également être obtenue grâce à des différences adéquates entre les largeurs ou les caractéristiques mécaniques des zones amincies (voire des poutres dans lesquelles elles sont définies). In the case where the upper and lower beams are made of the same material, this difference in flexibility can be obtained by a difference (in the opposite direction) between the thicknesses of the thinned areas of the two beams. This difference in flexibility can also be obtained by means of adequate differences between the widths or the mechanical characteristics of the thinned zones (or even of the beams in which they are defined).
Les éléments ou organes sensibles sont de préférence portés par la poutre supérieure. The sensitive elements or organs are preferably carried by the upper beam.
Dans un mode préféré de l'invention les organes sensibles à une déformation par flexion sont flexibles et font de préférence partie d'un circuit souple, adapté à suivre les déformations de la poutre supérieure du bloc, constitué par exemple par un circuit imprimé. Les organes sensibles précités sont avantageusement rapportés directement sur la face supérieure du bloc, par collage par exemple, ou lui sont reliés au travers d'une couche souple de support ; ils peuvent être obtenus sur ce bloc par toute autre technique connue. In a preferred embodiment of the invention, the members sensitive to bending deformation are flexible and are preferably part of a flexible circuit, adapted to follow the deformations of the upper beam of the block, constituted for example by a printed circuit. The aforementioned sensitive members are advantageously attached directly to the upper face of the block, for example by gluing, or are connected to it through a flexible support layer; they can be obtained on this block by any other known technique.
Dans un but de simplicité d'usinage, l'évidement central du bloc est avantageusement formé d'un alésage cylindrique central raccordant quatre alésages cylindriques plus petits bordant les zones amincies et disposés en rectangle. On sait en effet que le percage de trous est une technique d'usinage qui est particulièrement bon marché. For the sake of simplicity of machining, the central recess of the block is advantageously formed by a central cylindrical bore connecting four smaller cylindrical bores bordering the thinned zones and arranged in a rectangle. We know that drilling holes is a particularly inexpensive machining technique.
En fait, seule la géométrie des zones amincies-est importante, surtout celles de la poutre supérieure, aussi le reste de l'évidement central peut-il être obtenu avec des tolérances tout à fait moyennes. In fact, only the geometry of the thinned areas is important, especially those of the upper beam, so the rest of the central recess can be obtained with tolerances quite average.
Selon une disposition avantageuse de l'invention le bloc parallélépipédique est en deux parties, avantageusement en deux matériaux, une partie lame de flexion portant les éléments sensibles, et un bâti en U. Cette disposition en deux parties, d'une part facilite la fabrication du bloc (par découpe par exemple de deux bâtis en U disposés tête-bêche dans une plaque, avec une perte de métal moindre que dans le cas d'un bloc en une pièce) et, d'autre part, facilite la fixation autour des éléments sensibles, d'un manchon d'isolation étanche tel qu'un soufflet métallique.Cette disposition a pour autre avantage de permettre, sur un même bâti, le montage d'une pluralité de lames de flexion à performances diverses, tandis qu'une telle lame peut même être utilisée, dans certaines applications, toute seule sans être rapportée à un bâti en U ou, au contraire, être montée, au choix, sur une pluralité de bâtis en U de caractéristiques mécaniques et de compositions différentes. According to an advantageous arrangement of the invention, the parallelepiped block is in two parts, advantageously made of two materials, a bending blade part carrying the sensitive elements, and a U-shaped frame. This arrangement in two parts, on the one hand, facilitates manufacture of the block (by cutting, for example, two U-shaped frames arranged head to tail in a plate, with less metal loss than in the case of a one-piece block) and, on the other hand, facilitates fixing around the sensitive elements, a waterproof insulation sleeve such as a metal bellows. This arrangement has the further advantage of allowing, on the same frame, the mounting of a plurality of flexion blades with various performances, while a such a blade can even be used, in certain applications, on its own without being attached to a U-shaped frame or, on the contrary, being mounted, as desired, on a plurality of U-shaped frames with different mechanical characteristics and compositions.
Une telle structure en deux parties du bloc parallélépipédique permet, par l'association de matériaux différents pour les deux parties, ou par le choix de deux largeurs différentes, d'obtenir la différence de flexibilité visée par l'invention, même en utilisant des zones amincies de même épaisseur. Such a structure in two parts of the parallelepiped block allows, by the association of different materials for the two parts, or by the choice of two different widths, to obtain the difference in flexibility targeted by the invention, even by using zones thinned of the same thickness.
Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue latérale en élévation d'un capteur de force selon l'invention;
- la figure 2 en est une vue du dessus, à plus grande échelle;
- la figure 3 est une vue latérale en élévation d'un capteur de force selon une variante de réalisetion du capteur de la figure 1;
- la figure 4 est une vue en perspective d'un capteur de force selon l'invention conformément à un autre mode de réalisation, et
- la figure 5 est une vue en élévation d'un exemple d'application du capteur de force de la figure 4.Objects, characteristics and advantages of the invention appear from the following description, given by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a side elevational view of a force sensor according to the invention;
- Figure 2 is a top view, on a larger scale;
- Figure 3 is a side elevational view of a force sensor according to an alternative embodiment of the sensor of Figure 1;
FIG. 4 is a perspective view of a force sensor according to the invention in accordance with another embodiment, and
FIG. 5 is an elevation view of an example of application of the force sensor of FIG. 4.
La figure 1 représente à titre d'exemple un capteur de force (1) comportant un bloc homogène sensiblement parallélépipédique (2) présentant une portée d'appui (3) pour sa fixation à un socle représenté en (4) et, diagonalement opposée, une portée de réception (5) adaptée à être soumise à une force à mesurer. FIG. 1 shows by way of example a force sensor (1) comprising a homogeneous substantially parallelepipedic block (2) having a bearing surface (3) for its attachment to a base shown in (4) and, diagonally opposite, a reception range (5) adapted to be subjected to a force to be measured.
En pratique cette portée de réception est adaptée à recevoir pour fixation un plateau représenté en tiretés sous la référence (6) et qui est destiné à supporter une masse à peser. Le bloc (2) présente des taraudages (7 et 8) destinés d coopérer avec des organes de fixation non représentés, tels que des vis, pour son assujettissement 8U socle (4) et au plateau (6). In practice, this reception range is adapted to receive for fixing a tray shown in dashed lines under the reference (6) and which is intended to support a mass to be weighed. The block (2) has threads (7 and 8) intended to cooperate with not shown fixing members, such as screws, for its subjection 8U base (4) and to the plate (6).
Ce bloc présente sa plus grande dimension, appelée longueur (L), suivant un axe horizontal X-X, et présente sa plus petite dimension, appelée largeur, suivant un axe horizontal Y-Y perpendiculaire au plan de la figure 1. Ce bloc présente, suivant un axe vertical Z-Z, parallèle au sens de la force à mesurer (F), une dimension appelée hauteur qui est inférieure à la longueur et sensiblement supérieure à la largeur. This block has its largest dimension, called length (L), along a horizontal axis XX, and has its smallest dimension, called width, along a horizontal axis YY perpendicular to the plane of Figure 1. This block has, along an axis vertical ZZ, parallel to the direction of the force to be measured (F), a dimension called height which is less than the length and substantially greater than the width.
Le bloc (2) est évidé dans le sens de Sa largeur, perpendiculairement aux axes X-X et Z-Z, en sorte de comporter un premier montant vertical (2A) à l'aplomb de la plage d'appui (3), un second montant vertical (28) sous la plage de réception (5) et deux poutres horizontales (2C) et (2D) respectivement supérieure et inférieure, reliées à ces montants par des zones amincies (9A) et (9B), (9C) et (9D). L'épaisseur el des zones amincies (9A) et (9B) bordant la poutre supérieure (2C), mesurée suivant l'axe Z-Z, est inférieure à l'épaisseur e2 des zones amincies (9C) et (9D) bordant la poutre inférieure (2D) ; la flexibilité des zones (9A) et (9B) est donc supérieure à celle des zones amincies (9C) et (9D). The block (2) is hollowed out in the direction of its width, perpendicular to the axes XX and ZZ, so as to comprise a first vertical upright (2A) perpendicular to the support surface (3), a second vertical upright (28) under the receiving range (5) and two horizontal beams (2C) and (2D) respectively upper and lower, connected to these uprights by thinned zones (9A) and (9B), (9C) and (9D) . The thickness el of the thinned zones (9A) and (9B) bordering the upper beam (2C), measured along the axis ZZ, is less than the thickness e2 of the thinned zones (9C) and (9D) bordering the lower beam (2D); the flexibility of the zones (9A) and (9B) is therefore greater than that of the thinned zones (9C) and (9D).
De façon avantageuse, l'évidement central du bloc (2) est constitué d'un alésage cylindrique central (11) de rayon (R) et de centre (O), raccordant quatre alésages cylindriques (12A à 12D) de plus petit rayon (r), définissant chacun l'une des zones amincies, et centrés selon les coins d'un rectangle 01-02-0,-0, à côtés parallèles aux axes X-X et Z-Z. Advantageously, the central recess of the block (2) consists of a central cylindrical bore (11) of radius (R) and center (O), connecting four cylindrical bores (12A to 12D) of smaller radius ( r), each defining one of the thinned zones, and centered along the corners of a rectangle 01-02-0, -0, with sides parallel to the axes XX and ZZ.
A titre d'exemple, dans un bloc 110 x 40 x 20 (en millimètres) R vaut 17,5 mm, r vaut 7,5 mm. et les épaisseurs des zones amincies sont respectivement a1 = 2,5 mm et e2 = 3,5 mm, et les zones amincies sont espacées de 30 mm parallèlement à l'axe X-X (distance entre 1 et 02, ou 30 et 04). For example, in a 110 x 40 x 20 block (in millimeters) R is 17.5 mm, r is 7.5 mm. and the thicknesses of the thinned areas are respectively a1 = 2.5 mm and e2 = 3.5 mm, and the thinned areas are spaced 30 mm parallel to the axis X-X (distance between 1 and 02, or 30 and 04).
I1 s'est avéré que pour obtenir une bonne précision, il était souhaitable que la somme el + e2 soit supérieure à une valeur minimale (de 1,8 mm. par exemple dans le cas précité) et que, en vue d'une faible sensibilité aux charges excentrées, il était avantageux que la différence e2-el soit supérieure à une valeur minimale non nulle (de 0,6 mm. par exemple dans le cas considéré). It turned out that in order to obtain good accuracy, it was desirable for the sum el + e2 to be greater than a minimum value (of 1.8 mm, for example in the aforementioned case) and that, with a view to a low sensitivity to eccentric loads, it was advantageous for the difference e2-el to be greater than a non-zero minimum value (of 0.6 mm, for example in the case considered).
Sur la face supérieure du bloc (2) sont disposés, en regard des- zones amincies (9A) et (9B) de flexibilité maximale, des éléments sensibles (13A) et (138), sensibles à une déformation par flexion de ces zones. Ces éléments sensibles sont connectés au sein d'un circuit souple (13) comportant une partie résiduelle (13C) au dessus du montant vertical (2A), c'est-à-dire en une zone neutre du point de vue contrainte ou déformation. On the upper face of the block (2) are arranged, opposite the thinned zones (9A) and (9B) of maximum flexibility, sensitive elements (13A) and (138), sensitive to bending deformation of these zones. These sensitive elements are connected within a flexible circuit (13) comprising a residual part (13C) above the vertical upright (2A), that is to say in a neutral zone from the stress or deformation point of view.
Le détail de ce circuit souple (13) apparaît à la figure 2 qui montre la tranche supérieure du bloc (2). The detail of this flexible circuit (13) appears in FIG. 2 which shows the upper edge of the block (2).
On notera que selon une disposition avantageuse de l'invention, les éléments sensibles et le reste du circuit (13) sont rapportés sur une surface très étroite. It will be noted that according to an advantageous arrangement of the invention, the sensitive elements and the rest of the circuit (13) are attached to a very narrow surface.
Le circuit (13) de la figure 2 comporte des éléments sensibles (13A) et (138) constitués par des jauges de contrainte qui sont reliées par des fils étamés (14A) (148), (14C) et (14D) au circuit partial (13C) comportant une grille (15) de compensation de la dérive de la sensibilité en température, et des jauges inactives (16A) et (168). Ce circuit comporte des bornes de sortie (17). The circuit (13) of FIG. 2 comprises sensitive elements (13A) and (138) constituted by strain gauges which are connected by tinned wires (14A) (148), (14C) and (14D) to the partial circuit (13C) comprising a grid (15) for compensating for the drift in temperature sensitivity, and inactive gauges (16A) and (168). This circuit has output terminals (17).
En variante non représentée, les jauges inactives sont fixées sur une face verticale du bloc. In a variant not shown, the inactive gauges are fixed on a vertical face of the block.
Le circuit souple (13) est obtenu par collage direct des jauges actives (13A) et (138) sur les zones amincies (9a) et (9B), (des zones de colle apparaissent en (18) à la figure 2), par collage d'un support de circuit (19) (circuit imprimé) comportant des lignes conductrices puis par collage sur ce support de la grille (15) et des jauges inactives (16A) et (16B). Ces collages sont en pratique suivis d'un passage en étuve pour consolider thermiquement et sous pression la fixation de ces éléments. The flexible circuit (13) is obtained by direct bonding of the active gauges (13A) and (138) on the thinned areas (9a) and (9B), (areas of glue appear in (18) in FIG. 2), by bonding of a circuit support (19) (printed circuit) comprising conductive lines then by bonding to this support the grid (15) and the inactive gauges (16A) and (16B). These bondings are in practice followed by a passage in an oven to consolidate thermally and under pressure the fixing of these elements.
En variante non représentée, la partie résiduelle (13C) du circuit (13) est localisée entre les éléments sensibles (13A) et (138) (il s'agit par exemple d'une couche de polymide, ou de résine époxyde, d'une épaisseur d'environ 10 microns). Selon une autre variante encore, les portions (13A), (138) et (l3C) font partie d'un même circuit continu. In a variant not shown, the residual part (13C) of the circuit (13) is located between the sensitive elements (13A) and (138) (it is for example a layer of polymide, or of epoxy resin, of a thickness of about 10 microns). According to yet another variant, the portions (13A), (138) and (13C) are part of the same continuous circuit.
La figure 3 montre une variante de la figure 1 dans laquelle les montants verticaux (2'A) et (2'8? du bloc (2') présentant une augmentation de hauteur (2 n H) par rapport au reste du bloc (ce qui peut permettre une fixation plus aisée à un socle et à un plateau) et où les zones amincies (9'A), (9'3), (9'C) et (9'D) sont déterminées par de petits alésages raccordés par un évidement central rectangulaire. Le bloc (2') présente en outre des percages (20) dans le sens de la largeur, dans les montants verticaux, par lesquels ces montants peuvent être fixés audit socle ou audit plateau. Le circuit souple (13') est continu et se prolonge jusqu'au coin supérieur gauche du bloc. Figure 3 shows a variant of Figure 1 in which the vertical uprights (2'A) and (2'8? Of the block (2 ') having an increase in height (2 n H) compared to the rest of the block (this which can allow easier attachment to a base and a tray) and where the thinned areas (9'A), (9'3), (9'C) and (9'D) are determined by small connected bores by a central rectangular recess. The block (2 ') also has holes (20) in the width direction, in the vertical uprights, by which these uprights can be fixed to said base or to said plate. The flexible circuit (13 ') is continuous and extends to the upper left corner of the block.
Selon une disposition avantageuse de l'invention, le bloc parallélépipédique d'un capteur de force selon l'invention est en deux parties, éventuellement obtenues selon des processus de fabrication parallèles mais distincts, en des matériaux qui peuvent être différents (métal et/ou plastique, résine ......). According to an advantageous arrangement of the invention, the parallelepiped block of a force sensor according to the invention is in two parts, possibly obtained according to parallel but distinct manufacturing processes, in materials which may be different (metal and / or plastic, resin ......).
La figure 4 illustre un bloc (21) comportant un bêti en U (22) comportant des montants verticaux (22A) et (228) reliés à leurs bases, par des zones amincies (23A) et (238), à une poutre horizontale (24), ainsi qu'une lame de flexion (25) adaptée à être rapportée à la partie supérieure du bâti (22), par des vis par exemple à la faveur de percages et taraudages (26) ménagés aux extrémités de ladite lame et à la partie supérieure des montants (22A) et (228). Sur cette lame de flexion (25) est rapporté un circuit continu (28) s'étendant continûment au dessus et entre les zones amincies (27A) et (278). A ce circuit (28) sont associés des fils de sortie (29). FIG. 4 illustrates a block (21) comprising a U-shaped frame (22) comprising vertical uprights (22A) and (228) connected to their bases, by thinned zones (23A) and (238), to a horizontal beam ( 24), as well as a bending blade (25) adapted to be attached to the upper part of the frame (22), by screws for example by means of holes and threads (26) formed at the ends of said blade and at the upper part of the uprights (22A) and (228). On this flexure blade (25) is added a continuous circuit (28) extending continuously above and between the thinned areas (27A) and (278). To this circuit (28) are associated output wires (29).
La figure 5 représente un montage qui fait ressortir un avantage d'une constitution du bloc (21) en deux parties. Sur cette figure la lame de flexion (25) est effectivement fixée au bêti (22) en U; ce bâti est rapporté à un socle (4) et une extrémité diagonalement opposée de la lame de flexion constitue une plage de réception d'une force (F) à mesurer. FIG. 5 represents an assembly which highlights an advantage of a constitution of the block (21) in two parts. In this figure, the flexion blade (25) is effectively fixed to the U-shaped frame (22); this frame is attached to a base (4) and a diagonally opposite end of the bending blade constitutes a range for receiving a force (F) to be measured.
De manière avantageuse des moyens de fixation (non représentés) assurent à la fois l'assujettissement d'un plateau de réception d'une charge à peser et de cette lame de flexion et au montant (228) du bâti. Advantageously, fixing means (not shown) ensure both the securing of a tray for receiving a load to be weighed and of this bending blade and to the upright (228) of the frame.
Le circuit (28) rapporté sur la face supérieure de la lame de flexion (25) est disposé en totalité à l'intérieur d'une enceinte étanche constituée d'un manchon d'isolation étanche, ici constitué par un soufflet métallique (30) adapté à suivre les flexions de cette barre de flexion; la fixation de ce soufflet est facilitée par la présence d'épaulements (31) en saillie verticale. Le montage du soufflet (30) est rendu possible, sans soudure longitudinale suivant l'axe X-X par le caractère amovible de la lame (25) vis-à-vis du reste du bloc (21). The circuit (28) attached to the upper face of the bending blade (25) is disposed entirely inside a sealed enclosure constituted by a sealed insulation sleeve, here constituted by a metal bellows (30) adapted to follow the flexions of this flexion bar; the fixing of this bellows is facilitated by the presence of shoulders (31) projecting vertically. The mounting of the bellows (30) is made possible, without longitudinal welding along the axis X-X by the removable nature of the blade (25) vis-à-vis the rest of the block (21).
La flexibilité des zones amincies 27A et 278 est supérieure à celle des zones amincies 23A et 238. Cette différence peut être obtenue comme précédemment en choissant e" inférieur à a"2 ; en profitant de la constitution du bloc en deux parties, on peut aussi prendre une lame de flexion de moinddre largeur que le bâti en U, ou étant constitué d'un matériau plus flexible ; on peut également envisager pour les diverses zones amincies des différences, à la fois, dans leur hauteur, leur largeur (voire leur longueur, avec des rayons de courbure différents) et leur matériau constitutif. The flexibility of the thinned areas 27A and 278 is greater than that of the thinned areas 23A and 238. This difference can be obtained as previously by choosing e "less than a" 2; by taking advantage of the constitution of the block in two parts, it is also possible to take a flexion blade of smaller width than the U-shaped frame, or being made of a more flexible material; one can also envisage for the various thinned areas differences, both in their height, their width (or even their length, with different radii of curvature) and their constituent material.
I1 va de soi que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre indicatif non limitatif et que de nombreuses variantes pourront être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention, notamment par combinaison des dispositions avantageuses précitées : les blocs des figures 1 et 3 peuvent ainsi être réalisés en deux parties et la forme de l'évidement central se prête à de nombreuses variantes. It goes without saying that the above description has been given for information only and is not limiting and that numerous variants may be proposed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention, in particular by combining the advantageous arrangements mentioned above: the blocks of Figures 1 and 3 can thus be made in two parts and the shape of the central recess lends itself to many variants.
Les zones amincies de flexibilité maximale peuvent être disposées à la partie basse du bloc ; les lames de flexion peuvent constituer la poutre inférieure d'un bloc selon l'invention. The thinned zones of maximum flexibility can be arranged at the bottom of the block; the bending blades can constitute the lower beam of a block according to the invention.
Claims (10)
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| FR8506937A FR2581758B1 (en) | 1985-05-07 | 1985-05-07 | FORCE SENSOR FOR WEIGHING INSTRUMENT |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0248965A1 (en) * | 1986-06-09 | 1987-12-16 | Esselte Moreau S.A. | Force sensor for a weighing instrument |
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- 1985-05-07 FR FR8506937A patent/FR2581758B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2581758B1 (en) | 1987-11-20 |
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