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"Perfectionnements apportés au mécanisme d'équilibration".
La présente invention se rapporte aux dispositifs d'équilibration permettant de donner aux objets auxquels ils sont appliqués des déplacements,sans qu'il y ait freinage apparent par friction et de maintenir les dits objets en équilibre et dans une position quelconque,pourvu qu'ils restent dans le champ d'action des dits dispositifs.
Dans le brevet belge n 398 937 du 3 octobre 1933,on a décrit des dispositifs dans lesquels le poids d'une masse est équilibré à l'aide d'un élément.élastique ou de plusieurs éléments élastiques ayant la propriété d'exercer un effort sensiblement proportionnel à la longueur du dit élément,ou à la distance entre les points extrêmes,entre lesquels s'exerce cet effort.Les éléments élastiques sont disposés de façon à déterminer un effort constant dirigé dans
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un seul sans,en vue de contre-balancer l'attraction terres- tre agissant sur une masse qui pivote autour d'un axe pla.
-ce à une certaine distance du centre de gravité de la dite masse,ces éléments élastiques étant reliés par une de leur) extrémités à un point situé dans le même plan vertical que l'axe de pivotement de la masse,tandis que l'autre extrémi. té des éléments élastiques est reliée soit à la masse,soit à un levier qui en constitue le support.
'La présente invention concerne des dispositifs d'équi. libration dans lesquels on peut se servir d'éléments élastiques ayant les propriétés mentionnées cidessus;mais elle vise également des dispositifs dans lesquels les efforts équilibrants sont fournis par des poids ou par des pièces élastiques qui,tout en n'ayant pas les propriétés précitée) permettent d'équilibrer les dispositifs en toutes position) de fonctionnement. Par exemple,lors de l'existence de frotte ments appréciables dans les joints des dispositifs,on peut utiliser des organes élastiques présentant d'autres propri tés.Toutefois,et dans bien des cas,on obtient des résultats particulièrement favorables,en faisant appel à des élément) élastiques ayant les propriétés qui viennent d'être expo- sées.
Dans certaines formes d'exécution décrites dans le br@ vet belge précité,on relie une masse à l'aide de bielles à l'un des cotés d'un parallélogramme articulé consittué par quatre bielles et formant support,un autre cotédu dit parallélogramme étant fixé dans un plan vertical,de telle sorte que lorsque le parallélogramme est déplacé dans ledi plan,la position de la masse change par rapport aux dites bielles.Dans ces conditions,la bielle fixe du parallélogramme limite,dans une certaine mesure, l'amplitude des mou vements possibles de l'appareil.Or,un des buts de la présente invention est de prévoir un mécanisme d'équilibratic
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permettant d'effectuer des mouvements de très grande amplitude.
Le dispositif d'équilibration établi conformément à la présente invention est constitué par un parallélogramme articulé formé par des bielles ou par un mécanisme équivalent, parallélogramme ou mécanisme dont un des côtés est prolongé de manière à pouvoir supporter l'objet qu'il s'agit d'équili- brer;
ce parallélogramme,ou ensemble équivalent de bielles, est articulé de plus sur son côté opposé au droit de l'arti- culation,ou au voisinage de celle-ci,de manière à pouvoir tourner librement autour d'un axe horizontal, les parties mobiles autour du dit axe horizontal étant équilibrées par des efforts appliqués au parallélogramme articulé ou mécanisme équivalent, soit par des poids,soit par des éléments élastiques,soit à la fois par un poids et par un élément élastique.Dans ces condi- tions,le côté du parallélogramme articulé ou du mécanisme équivalent qui est opposé à celui qui supporte le poids,est muni d'un axe de pivotement,
ce qui permet aux dispositifs éta- blis conformément à l'invention d'effectuer des déplacements. de très grande amplitude.
L'invention a également pour objet l'application des moyens grâce auxquels il devient possible de placer l'élément élastique,ou les éléments élastiques,ou 'bien encore le contrepoids du dispositif d'équilibration en un point éloigne de la masse ou d'un levier relié directement à celle-ci.Par exem- ple,dans le cas d'une lampe,ou d'un microphone,reliée à un levier articulé sur une tige ou sur un bras il est quelquefois désirable de disposer l'élément élastique,ou les éléments é- lastiques,ou bien le contre-poids destiné équilibrer le levier,à l'extrémité du bras de support qui est la plus éloi- gnée du levier et la présente invention a précisément pour but de réaliser cette disposition.
Ainsi,et conformément à un autre mode de réalisation de l'invention,on a prévu un dispositif d'équilibration compor-
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tant deux leviers reliés l'un à l'autre à l'aide d'un système de bielles destinées à assurer le parallélisme entre les le- viers, quelle que soit la position du @@@@ mécanisme, dis- positif dans lequel le poids de la masse à équilibrer est applj que à l'un des leviers,tandis que l'effort équilibrant qui est fourni,par un contre-poids (ou par un élément élastique ayant la propriété d'exercer un effort sensiblement proportionnel à la longueur de l'élément,ou bien à la distance entre les deux points extrêmes entre lesquels cet effort est exercé)
/est appli que à l'autre levier de manière à @@@@@ assurer l' équilibra- tion de la dite masse,quelle que soit la position qu'elle occu- pe.Afin de donner au dispositif encore plus de liberté,on peut monter convenablement le levier à contre-poids sur un levier de support qui pivote autour d'un axe horizontal et qui fait partie d'un deuxième système d'équilibration disposé de telle façon que le levier de support reste en équilibre,quelle que soit la position qu'il occupe dans le plan vertical auquel est perpendiculaire l'axe du dit levier de support.Le système de bielles destiné à assurer le parallélisme entre le levier supportant le poids et l'autre levier peut être constitué par un parallélogramme articulé;
dans ce cas,les deux leviers en question constituent deux côtés parallèles du dit parallélogramme.A titre d'alternative on peut maintenir le parallélisme des deux leviers en question au moyen de deux poulies dont chacune est fixée sur le levier correspondant et d'une bande @@@ flexible entourant les dites poulies,l'axe de chaque poulie passant par le point d'appui de son levier respectif.Dans le cas envisagé,lorsque le levier,chargé de l'objet à équilibrer, est monté sur un levier de support équilibré,ce dernier est disposé de telle façon que son point d'appui se trouve sur l'axe du deuxième levier et de la poulie qui y est reliée et que l'axe de la poulie reliée au levier chargé de l'objet à équilibrer est placé au point de jonction du levier de support
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et du levier chargé de l'objet à équilibrer.
Lorsqu'on se sert d'un lévier de support équilibré,on en assure l'équilibration à l'aide d'au moins un élément élastique qui fonctionne entre un point fixe et le levier de support et qui possède la propriété d'exercer un effort sensiblement proportionnel à la longueur de l'élément,ou bien à la distance entre les deux points extrêmes entre lesquels le dit élément exerce cet effort.
Le levier chargé de l'objet à équilibrer peut être relié à un pilier, ou colonne.pouvant être constitué par un levier oscillant autour d'un axe longitudinal, un dispositif de freinage par friction appliqué audit axe permettant d'immobiliser le levier en question dans une position prédéterminée.Le freinage par friction peut (être réalisé par une vis serrée contre un support,de telle sorte que lorsque la vis est desserrée,la friction se trouve suffisamment réduite pour permettre de déplacer le levier et pour l'amener à une autre position,dans laquelle il pourra être immobilisé par un.nouveàu serrage de la vis.
On peut organiser le mécanisme d'équilibration établi con- formément à l'invention de manière à permettre la suspension du dit mécanisme à un plafond,ou sa fixation à une console faisant saillie sur un mur et supportant une pièce verticale sur laquelle est articulé le deuxième levier,de même qu'on peut articuler sur cette pièce le levier de support qui peut luimême faire partie d'un système d'équilibration.
Afin que l'invention puisse être comprise clairement et mise en oeuvre aisément on décrira ci-après,à titre d'exemples avec référence au dessin annexé, un certain nombre de mécanismes établis conformément à l'invention.
Sur le dessin annexé:
La figure 1 est une vue en élévation d'un mécanisme d'ét
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La figure 2 est une vue d'une partie du mécanisme montr< sur la figure 1 lorsquon le regarde dans le sens de la flè- che II ;
La figure 3 montre une variante du mécanisme représenté sur la figure 1;
La figure 4 montre une autre variante du mécanisme repr senté sur la figure 1;
La figure 5 est une vue partielle du mécanisme montré sur la figure 4,lorsqu'on le regarde dans le sens de la flè- che V ;
La figure 6 montre une autre variante du mécanisme repré senté sur la figure 1 ;
La figure 7 est une vue d'une partie du 'mécanisme' , montré sur la figure 6,lorsqu'on le regarde dans le sens de la flè- che VII;
La figure 8 montre encore une autre variante du mécanism @ représenté sur la figure 1;
La figure 9 montra une autre mode de réalisation du méca me représenté sur la figure 1.
Dans le mode de réalisation des fig.l et 2,le dispositif comporte le levier 1 qui a les propriétés mentionnées en prem lieu dans les lignes précédentes et qui sert de levier de support;ce levier oscille autour d'un axe horizontal 2 se pro longeant entre les extrémités supérieures des deux branches 3 d'une pièce verticale en forme de fourche ou d'étrier.Cet étrier tourne librement autour d'un axe vertical 4 fixé à un socle massif qui n'est pas montré sur le dessin et qui sert de support au mécanisme tout entier.
Un levier 5 ayant les propriétés mentionnées en premier lieu oscille autour d'un axe horizontal 6 fixé à une extrémit du premier levier 1.Le levier 5 supporte à une extrémité une lampe 7,par l'intermédiaire d'une fourche ou étrier 8.Cette lam@e 7 eut tourner autour d'un axe horizontal 9 se prolon-
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geant entre deux extrémités des branches de l'étrier 8 et passant à travers le centre de gravité de la lampe.le poids de la lampe 7, du levier 5 et des pièces qui y sont reliées est équilibré par un ressort 10 qui est suspendu à une de ses extrémités à l'extrémité du levier de support 1 qui est éloignée de l'axe 6,tandis que l'autre extrémité de ce ressort est suspendue à une tige horizontale 11 située dans le même plan vertical que l'axe 2,
la dite tige 11 passant à travers les orifices ménagés dans les branches 3.Le ressort 10 est un ressort hélicoïdal qui est enroulé de telle façon que l'effort exercé par lui est proportionnel à sa longueur; les extrémités du ressort sont suspendues de telle façon qu'il reste rectiligne,quelles que soient les positions du premier levier 1.Dans ces conditions,l'effort développé par le ressort agit toujours suivant la ligne droite qui passe entre les extrémités, par lesquelles il est suspendu.Ainsi, lorsque le premier levier 1 est mis en position angulaire par rapport aux branches 3,le ressort 10 maintient le dit levier dans cette position et le levier 1 ne présente aucune tendance à se déplacerpour occuper.une autre position,la résistance du ressort étant bien entende convenablement choisie.
La position angulaire du levier porte-charge 5 par rapport au levier de support l,est commandée par l'intermédiaire d'un deuxième levier qui e'st constitué par deux biellettes 12.
Ces 'biellettes 12 sont disposées de part et d'autre du levier 1 et oscillent autour du même axe 2.Les extrémités des biellettes 13,qui sont éloignées de l'axe 2,sont disposées de part et d'autre d'une des extrémités d'une bielle 13,Elles sont articulées à cette bielle 13 à l'aide d'une tige horizontale 14 qui passe à travers les bielles 12 et 13.la bielle 13 relie les biellettes 12 à l'extrémitédu levier porte-chargé 5 qui est éloignée de la lampe;la bielle 13 est articulée sur le
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. ¯¯¯¯ , fl;.p fielin axe horizontal 15 autour
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duquel elle oscille.
La distance entre les axes 6 et 15 est égale à la distance entre l'axe 2 et la tige 14 et la distance entre la tige 14 et l'axe 15 est égale à la distance entre l'axe 2 et l'axe 6,de telle sorte qu'on dbtient un parallélogramme articulé et que le second levier qui est constitué par les biellettes 12 reste parallèle au levier p rte-charge 5, quelle que soit la position du mécanisme.Le couple qui tend à faire osciller la lampe 7 autour de l'axe 6 est équilibré par deux ressorts 16 dont cha- -un est suspendu par une de ses extrémités à la tige 11 et par l'autre extrémité à la tige @@ 14.Comme le ressort 10,
ce@ ressorts 16 sont des ressorts hélicoïdaux entoulés de manière que l'effort exercé par ceux-ci soit porportionnel à leur longueur.
En raison de cette propriété des ressorts 16.ceux-ci maintiennent le levier porte-charge 5 dans une position angulaire quelconque par rapport au levier de support l,sans que ce levier porte-charge 5 ait une tendance quelconque à se déplacer pour occuper une autre position;on donne, bien entendu,à cet effet aux ressorts 16 une résistance appropriée.
On verra à présent qu'on peut donner à la lampe 7 des déplacements dans trois sens et que cette lampe restera en équilibre quelle que soit la position qu'elle occupera,pourvu que cette position soit dans le champ d'action du mécanisme.
La lampe 7 est montée à frottement sur l'étrier 8,de telle sorte que lorsqu'on donne à la lampe 7 un déplacement angulaire autour de l'axe 9,elle reste dans la position à laquelle elle a été ramenée par rotation.Comme l'axe 9 passe par le centre de gravité de la lampe, de tels déplacements ne déterminent pas une rupture d'équilibre du mécanisme.L'étrier 8 peut être monté de manière qu'on puisse le faire tourner autour de l'axe du levier 5 porte-charge.Dans ce cas,la lampe 7 peut également subir un déplacement angulaire dans un plan perpendiculaire au levier porte-charge 5.0n peut prévoir également une certain
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frottement entre l'étrier 8 et le levier porte-charge 5,afin que la lampe puisse être immobilisée dans xx n'importe quelle position dans le dit plan.
Ldaction des ressorts peut être réglée en modifiant la position, dans un plan vertical de la tige 11;à cet effet, on perce dans les branches 3 un certain nombre de trous 17,chaque trou d'une des branches se trouvant,dans le sens horizontal, l'opposé d'un trou correspondant percé dans l'autre branche.
La tige 11 peut être introduite à travers l'une quelconque des paires de trous placés en face dans le sens horizontal.Dans un autre mode de réalisation,on peut régler l'action des res- sorts 16,à l'aide d'une vis & laquelle sont fixées les ex- trémités inférieures des ressorts.Cette vis pouvant être ser- rée ou desserrée dans des bossages appropriés fixés à l'étrier @ ou fourche;on peut prévoir un dispositif analogue pour le ressori 10.
Le levier 5 porte-charge et la bielle 13 sont constituées par des tubes de section carrée livrant passage aux conducteurs 18 qui amènent du courant électrique à la lampe 7;ces conduc- teurs pénètrent dans la bielle 13 par l'orifice 19 (fig.) pour en sortir par l'orifice percé en 20; ils pénètrent ensuite dans le levier 5 porte-charge,par l'orifice percé en 21 et en res- sortant à l'extrémité du levier entre les branches de l'étrier 8.
Dans le mode de réalisation montré sur la figure 3,le mé- canisme est disposé de telle façon que la lampe puisse être suspendue à un plafond 22.Dans ce mode de réalisation,le méca- nisme est sensiblement équivalent à celui qui est montré sur les figures 1 et 2;toutefois,le levier de support 23 et le le- vier 24 auquel est appliquée la charge sont des leviers de deuxième genre, le point d'appui de chacun de ces leviers étant placé à son extrémité ( en 25 et en 26 respectivement).
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Dans la variante montrée sur les figures 4 et 5,1e levi de support est identique,au poin.t de vue mécanique, à celui qui fait partie du mécanisme représenté sur les figures 1 et 2.quoiqu$il en diffère par la forme d'exécution.Dans la va- riante.en question, le levier de support est constitué par det lames 27,à faces planes,assemblées par des tiges 28 et 29.Cha que bande est montée à pivot et indépendamment l'une de l'aut sur une des branches 30 de l'étrier,les axes de pivotement ad mettant,bien entendu, un seul et même axe horizontal.ires lamée 27 convergent vers le levier 31 auquel est @@ appliquée la charge et viennent s'articuler respectivement sur les deux faces latérales du dit levier,Toutefois,
la principale différence entre le mode de réalisation montré sur les figures 4 et 5 et celui représenté sur les figures 1 et 2 consiste dans fait que le deuxième levier n'est pas articulé sur le levier de support au droit de l'axe autour duquel le levier de support pivote sur l'étrier;par contre,ce deuxième levier tourne sur le levier de support autour de la tige 29.De même,le deu- xième levier qui est constitué par les biellettes 32 n'est pa articulé sur l'extrémité de la bielle 33 qui relie les bielletes 32 à l'une des extrémités du levier 31 auquel est appliqua la charge;
il est articulé au contraire sur la biellette 33 par le moyen de l'axe 34 qui se trouve à une distance du poi d'assemblage de la bielle 33 et du levier 31 qui est égale à la distance, minimum entre la tige 29 et le point d'assemblage du levier de support avec le levier 31.Dans ces conditions,et comme l'écart entre les axes de pivotement de chaque biellette 32 est identiquement le même que celui prévu entre les deux points d'assemblage précités,le deuxième levier reste toujouri parallèle au levier 3l.De plus.la bielle 33 a la même longueur que celle de la distance prévue entre le point d'appui du le. vier de support et le point d'assemblage du dit levier de sup. port avec le levier porte-charge 3l.0n réalise donc une dispo.
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sition d'organes grâce à laquelle le mécanisme permet d'obtenir le même résultat que dans le cas du mécanisme montré sur les figures 1 et 2.On fera remarquer que dans le mode de réalisation des figures 4 et 5,le levier de support est équilibré par deux ressorts placés de part et d'autre de l'étrier,chacun de ces ressorts étant relié à l'une des lames 27.Le ressort destiné à équilibrer le couple agissant sur le levier 31 est disposéentre les branches de l'étrier et relié à une extrémité de la bielle 33.
Sur les figures 6 et 7 on a montré un dispositif comportait des leviers,des bielles et des rassorts disposés exactument de la même façon que dans le mode de réalisation des figures 1 et 2,de même qu'il comporte un mécanisme additionnel pour maintenir dans une position verticale l'axe de la lampe,quelle que 'soit la position de l'extrémité du levier auquel est appliquée la charge.Dans ce mode de réalisation,la lampe est fixée sur un bras horizantal 35, lequel est fixé rigidement,sur l'une de ses extrémités,entre deux poulies 36 montées à pivotement sur l'extrémité du levier porte-charge,
ces poulies étant placées de part et d'autre du dit levier.La disposition des organes est donc conçue de telle façon que les poulies 36 et le bras 35 soient assemblés rigidement et qu'ils forment un ensemble susceptible de tourner autour de l'axe des poulies et par rap- port au levier porte-charge.Deux autres poulies 37 sont montées à pivotement sur l'axe d'assemblage du levier de support et du levier porte-charge et de part et d'autre du dit axe.On a pré- vu une autre paire de poulies 38 dont l'axe coïncide avec le point d'appui du levier @@ de support et qui sont placées de part et d'autre du dit levier,Ces poulies sont fixées, à l'aide de goupilles 39 aux branches de l'étrier,
de telle sorte que
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les poulies 38 ne sont pas sasceptibles de se déplacer angulairement par rapnort au dit tl étrier.Deux câbles ZZ 4 ,fixés en ........ "'"",. T'lnu1ies 58 et 36 les relient entre elles.L'un
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de ces sables est destiné à relier les poulies placées d'un côté du levier de support et du levier porte-charge,tandis qu l'autre câble relie les poulies placées de l'autre coté de ce leviers.Si l'on considère un de ces câbles,on remarque que pa une de ses extrémités il est fixé en 41 à la poulie correspon dante 38.Ce câble enveloppe ensuite une partie du pourtour de la poulie;il chemine ensuite dans une direction parallèle au levier de support pour aboutir à la poulie correspondante 37.
Celle-ci change la direction du câble qui se déplace alors pa rallélement au l@vier porte-charge. Enfin, après qu'ol l'a pass sur une partie du pourtour de la poulie correspondante 36,on fixe @@ par ancrage,en 42,sur la même poulie.
Sur la figure 8,on a montré une autre variante du, dispo sitif permettant de maintenir le parallélisme entre le levier porte-charge et le deuxième levier.Sur le même axe,sur lequel se trouve le point d'appui du levier porte-charge,on a monté une poulie 43 qui est fixée au dit levier.,de manière a pouvoir tourner avec celui-ci par rapport au lévier de support.On a monté de même sur l'axe d'articulation du deuxième levier une poulie 44 qui en est solidaire et qui tourne avec ce levier par rapport à l'étrier ou pièce fourchue.Les poulies 43 et 44 ont le même diamètre et comportent un câble 45 qui s'applique fortement sur leur pourtour,
de telle sorte que lorsque le le- vier porte-charge subit un déplacement angulaire par rapport au levier de support un déplacement angulaire de valeur iden- tique est transmis au deuxième levier.
Le mode de réalisation montré sur la figure 9 est analogi à celui qui est représenté sur les figuces @ 1 et 2,avec cette seule différence que les ressorts sont remplacés par des cont poids 46 et 47 portés respectivement par les prolongements fi- letés du levier porte-charge et @@@@ du deuxième levier.On peul régler les mouvements de rotation dus à ces contrepoids en faisant varier leurs positions respectives sur les dits prolo!
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gements filetés,à l'aide d'écrous convenables montés sur ceux- ci.Il est évident qu'au lieu de se servir de deux contre-poids on peut équilibrer un des leviers par un ressort ou par des ressorts,tandis que l'autre levier est équilibré par un poids.
Enfin,dans une autre variante du dispositif montré sur la figure l,le levier de support tubulaire 1 sert de logement au ressort 10,ce dernier étant fixé par une de ses extrémités à la paroi intérieure du tube et s'étendant le long du tube pour aboutir à un câble auquel il vient se fixer par l'autre extré- mité.Le câble passe autour d'une petite poulie disposée sur 1 l'extrémité du levier de support qui est éloignée du levier por- te-charge ;il se dirige ensuite,suivant une ligne droite,vers la tige 11 à laquelle il est fixé.Dans le cas envisagé,le ressort est établi de manière à exercer un effort qui est proportionnel à la distance entre la petite poulie et le point de fixation du câble à la tige 11.
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