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"Pendule d'équilibrage pour balances".
Cette invention concerne des perfectionnements aux pendules employés comme éléments d'équilibrage dans les ba- lances.
Les pendules destinésà être utilisés dans les balances peuvent être divisés en deux grandes classes, à savoir les pendules à centre fixe et les pendules flottants.
Un pendule à centre fixe est articulé autour de son centre d'oscillation de façon qu'il puisse osciller sans être déplacé en translation sous l'action d'une charge à peser.
Un pendule flottant est monté de façon que son déplacement sous l'action d'une charge à peser soit une combinaisbn d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation.
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Un pendule flottant, tel qu'il est généralement construit, est muni de deux secteurs de pivotement centrés sur le centre d'oscillation du pendule et remplaçant les cou- teaux ou autres éléments d'appui. Le pendule est suspendu sur un coté d'un bâti rigide appelé le guide-secteurs, par des rubans d'acier fixés eu guide et à l'extrémité inférieure du secteur de pivotement. Les charges sont appliquées au pen- dule à l'aide d'un ruban de propulsion qui s'enroule sur une surface incurvée du pendule,-généralement appelée secteur de propulsion.
Lorsque des augmentations de charge sont appli- quées au ruban de propulsion d'un pendule flottant, celui-ci oscille autour de son centre, et ce centre d'oscillation est déplacé en translation vers le haut d'une distance déterminée par le rayon du secteur de pivotement et par les angles d'oscillation du pendule. Pour la mesure de la charge, on peut employer le mouvement de translation vers le haut du centre d'oscillation ou le déplacement vers le bas du ruban de propulsion. Le pendule flottant présente un avantage par rapport au pendule à centre d'oscillation fixe, parce que les rubans portant le pendulenesont pas soumis à l'usure ou au frottement qui ont une action nuisible sur la précision des indications.
Pour les réglages, le pendule flottant (que la me- sure ae la charge ait lieu par le mouvement de translation vers le haut du pendule ou per le déplacement du ruban de propulsion) est généralement muni d'une tige filetée le long de laquelle on peut déplacer une masselotte, et d'un dispo- sitif permettant de modifier la position angulaire de la tige filetée par rapport au secteur. Le mode de réalisation le plus ancien du pendule flottant comportait une tige filetée
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verticale et en alignement avec le ruban de pivotement lorsque l'index était à zéro.
Ce pendule ne se distinguait d'un pen- dule à centre fixe que par la substitution des secteurs de pivotement et des rubans au montage articulé du pendule à cen- tre fixe, Ce pendule compensateur antérieur était difficile à régler parce qu'il était nécessaire d'effectuer des correc- tions simultanées de la puissance ou capacité (différence de charge ou de traction exercée par le pendule à la fin de ses mouvements) et du réglage en ligne droite. Le réglage en ligne droite est celui qui donne des indications correctes en demi- capacité lorsque la balance est réglée pour des indications exactes à zéro et en pleine capacité. Ces réglages étaient fonction l'un de l'autre parce qu'il n'était pas possible de changer l'un sans affecter l' autre.
Pour faciliter la production industrielle et la conformation du guide-secteurs, le mouvement vers le bas et vers l'intérieur de ces pendules flottants antérieurs était limité de telle manière que la tige filetée et la masselotte portée par celle-ci étaient écartées du guide-secteurs lorsque l'index était à zéro. Cette modification, qui facilitait la fabrication et le montage de l'ensemble du mécanisme de la balance, augmentait par contre la difficulté de réglage de cette balance en vue de l'obtention d'indications correctes, étant donné que la traction initiale était changée à chaque réglage.
Le perfectionnement suivant des pendules flottants consistait à ramener les tiges filetées à la verticale à zéro de façon que la traction initiale ne soit pas changée à zéro par le déplacement de la masselotte le long de la tige filetée, et à recaler la tige filetée pour faire passer
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son axe entre le centre d'oscillation du pendule et la pé- riphérie du secteur de pivotement, assez loin du plan du ruban de pivotement pour que la masselotte de la tige ne vienne pas frapper le guide -secteurs. Cet agencement permettait de ré- gler la position de la masselotte dans de grandes limites sans modification ni réglage des butées d'arrêt employées pour arrêter le pendule lorsqu'il passe au-delà de la position ver- ticale.
Ce pendule flottant, quoique perfectionné par rapport au pendule flottant antérieur, était toujours difficile à ré- gler parce que tout déplacement de la messelotte le long de la tige filetée, en vue de la rectification d'une erreur en pleine capacité, exigeait un changement de position angulaire de la tige filetée par rapport au secteur, pour le maintien d'une indication correcte en demi-capacité. -Au point de vue de la fabrication, un inconvénient de ce pendule flottant est la difficulté qui s'oppose au réglage et à la rigidité entre la tige filetée et les secteurs.
Au point de vue du réglage, les inconvénients proviennent non seulement de l'inter-action des réglages l'un sur l'autre, mais également du fait que tout réglage de la position angulaire entre le secteur et la tige filetée font que le secteur occupe une nouvelle posi- tion angulaire pour une charge déterminée. Ceci signifie que l'index doit être décalé sur son axe ou que la liaison entre le centre d'oscillation du pendule et l'index doit être ré- glé. Dans de nombreuses balances, un dispositif de blocage est incorporé au mécanisme pour maintenir les pendules à zéro lorsque la balance est mise en mouvement.
Il est également nécessaire de régler ces dispositifs de blocage chaque fois qu'on effectue un changement sensible de la position angulaire entre la tige filetée et le secteur.
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Le principal but de la présente invention est de créer un pendule pour balances dans lequel les réglages de capacité et de fonctionnement linéaire sont sensiblement indé- pendants l'un de l'autre.
Un autre but de l'invention est de créer un pendule de balance comportant plusieurs dispositifs de réglage agen- cés pour que le réglage exact de l'un puisse être effectué même si un autre de ces dispositifs est encore sujet à une erreur sensible.
L'invention consiste en un pendule de balance muni d'une glissière rectiligne sur laquelle peut se déplacer un contrepoids en vue du changement de la capacité du pendule, et dont le bras de puissance, lorsque le pendule oscille autour de son axe, varie en longueur et atteint sensiblement sa lon- gueur maximum lorsque la glissière' est verticale.
Le pendule de balance suivant l'invention, dont plusieurs exemples sont représentésau dessin annexé, résulte de la découverte du fait que, lorsqu'un pendule flottant est réglé sur des capacités différentes par déplacement d'une mas- selotte le long d'une tige filetée, et si on effectue les réglages correspondants de la position angulaire entre la tige filetée et le secteur, le centre de gravité du pendule se dé- place suivant une ligne droite orientée sous un angle déterminé par rapport au secteur. La ligne ou le lieu géométrique sui- vant lequel le centre de gravité se déplace lors d'un change- ment de la capacité du pendule, passe sur le côté du centre d'oscillation du pendule opposé aux secteurs de pivotement et de propulsion.
Si le pendule est construit de façon que la masselotte de réglage de la capacité puisse se déplacer sur ..une glissière rectiligne parallèle à la ligne des centres de
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gravité, le déplacement de la masselotte modifie la capacité du pendule et change en même temps la position angulaire du centre de gravité par rapport aux secteurs en vue de l'obten- tion de la rectification linéaire nécessaire. Ce changement automatique de la positio,n angulaire relative simplifie consi- dérablement le réglage de la capacité du pendule.
Une autre découverte suivant la présente invention réside dans le fait que la correction linéaire d'un pendule peut être effectuée sans affecter le réglage de la capacité, si une deuxième masselotte est déplacée sur un guide rectili- gne orienté sous un angle déterminé par rapport à la glissiè- re rectiligne sur laquelle se déplace la masselotte de réglage de la capacité. Le déplacement de la deuxième masselotte, en vue du réglage linéaire, modifie la traction initiale de la balance. Pour le pendule suivant l'invention, ce changement de la traction initiale est un multiple invariable de la cor- rection linéaire obtenu par le déplacement de la deuxième mas- selotte.
En conséquence, la correction linéaire peut être effectuée très facilement, si on note le changement d'indica- tion de la balance en demi-capacité lors du déplacement de la deuxième masselotte.
Les pendules suivant l'invention présentent de nom- breux avantages par rapport aux pendules antérieurs, non seu- lement parce que les réglages sont sensiblement indépendants l'un de l'autre, mais également parce que le réglage angulaire des secteurs par rapport à la tige du pendule peut être sup- primé, ce qui permet de construire un pendule beaucoup plus léger et plus rigide. La suppression de ce réglage angulaire élimine également toute nécessité de réglage de l'index et du mécanisme de blocage. D'autre part, il est possible de
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choisir un certain angle pour la position initiale du pendule de telle manière que la traction initiale reste constante pour tous les changements de la capacité du pendule, obtenus par déplacement de la masselotte de réglage de la capacité.
Sur le dessin annexé à titre d'exemple:
La fig. 1 est une vue en élévation de face d'un mé- canisme compensateur et indicateur de charge d'une balance équipée de pendules suivant la présente invention.
La fig. 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation partielle de dos à plus grande échelle du mécanisme compensateur d'après la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en élévation latérale, avec certaines parties en coupe et arrachées, du contrepoids de réglage monté sur le pendule d'après la fig. 3.
La fig. 5 est une vue en élévation partielle de dos d'une variante de réalisation d'un pendule de balance suivant l'invention.
La fig. 6 est une vue en plan du contrepoids de réglage, montrant une partie du pendule en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en élévation d'une autre variante du pendule suivant l'invention.
La fig. 8 est un., diagramme montrant les rapports entre les augmentations de la charge, la traction initiale et l'oscillation angulaire des pendules suivant l'invention.
Le mécanisme compensateur et indicateur de la charge que montre la.fig. 1 est monté dans un boîtier 1, en forme de boîtier d'horloge, muni d'un cadran 2 sur lequel
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sont tracées des divisions 3 indiquant les augmentations du poids. Un index 4, tournant en fonction des charges à peser, se déplace sur le cadran 2 en face des divisions 3 pour indi- quer le poids de la charge.
Un guide-secteurs 5, constitué par un bâti formé de quatre colonnes verticales faisant corps avec des traverses qui les maintiennent espacées les unes des autres suivant une conformation rectangulaire, est monté en position verticale à l'intérieur du boîtier 1. L'index 4 est fixé sur un arbre monté à rotation dans des chapes formées dans des traverses centrales du guide-secteurs 5.
Deux pendules 6 et 7, forment l'objet de l'invention dont chacun porte des secteurs de pivotement 8, sont suspendus sur les côtés du guide=secteurs 5 à l'aide de rubans de pi- votement 9, dont les extrémités supérieures sont fixées sur le guide-secteurs 5 et dont les extrémités inférieures sont accrochées sur l'extrémité inférieure des secteurs de pivote- ment 8. Les secteurs de pivotement 8 remplissent le but des axes de pivotement d'un pendule ordinaire à levier ouà cen- tre fixe, et le point de tangence, c'est-à-dire le point de déroulement des rubans de pivotement 9 sur les secteurs 8,
Corme le centre ou point de pivotement temporaire autour du- quel oscille le pendule.
Les forces produites par les charges à peser sont transmises par un étrier d'accouplement 10, fixé à l'extré- mité supérieure d'une tringle de fléau 11, à deux rubans de propulsion 12, dont les extrémités supérieures s'enroulent sur la périphérie et sont fixés à l'extrémité supérieure de secteurs de propulsion 13 des pendules 6 et 7. Les secteurs . de populsion 13 ont un rayon supérieur à celui des secteurs
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de pivotement 8 et s'engagent entre les colonnes du guide- secteurs 5. L'agencement est tel que, lorsqu'une charge est posée sur la balance, les pendules ont tendance à osciller vers l'extérieur et à rouler de bas en haut le long des côtés du guide-secteurs 5.
Le mouvement des pendules est donc une combinaison d'un mouvement de rotation et d'un mouvement de translation, lequel peut être transformé en un mouvement de rotation autour d'axes passant par le centre des secteurs de pivotement 8 et un mouvement de translation vers le haut de ces axes. Ce mouvement de translation du pendule est utilisé pour la mesure de la charge. Deux balanciers de compensation
14 et 15 sont articulés sur des vis 16 et 17, vissées dans les branches d'une chape18 et dont les pointes coniques coopèrent avec des roulements à billes 19 encastrés au centre de pivo- tement des pendules 6 et 7. Au milieu entre leurs extrémités, les balanciers de compensation 14 et 15 portent une traverse
20 tournant librement, à laquelle est élastiquement suspendue une crémaillère 21.
Cette crémaillère 21 engrène avec un pi- gnon solidaire de l'arbre de l'index et sert à faire tourner l'index 4 d'un angle proportionnel au déplacement en t ransla- tion vers le haut des centres de pivotement des pendules 6 et 7. Etant donné que la crémaillère est suspendue au milieu des balanciers de compensation 14 et 15, son déplacement est égal à la moyenne des déplacements en translation vers le haut des pendules. Ces pendules oscillent en sens contraires de sorte que toute inclinaison latérale de la balance, faisant qu'un pendule exerce une traction plus forte tandis que l'autre ré- duit se traction d'une quantité égale, a pour effet que là traction totale, la position de la crémaillère et les indi- cations ne subissent aucun changement.
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Chacun des pendules 6 et 7 est formé d'une pièce de fonderie d'une forme générale aplatie comportant un voile min- ce 22 (figs. 2 et b), des nervures de renforcement 23 sur le pourtour et une nervure transversale :4. Cette pièce de fonde- rie est munie de bossages latéraux 25 et 26 entourant l'axe de pivotement, et destinés à recevoir les roulements 19 portant des balanciers de compensation 14 et 15. Les secteurs de prac- tement 8 sont formés de segments cylindriques orientés latéra- lement, centrés sur l'axe de pivotement. Les secteurs de pro- pulsion 13 sont formés d'une nervure en arc de cercle prévue à l'extrémité supérieure de le pièce constituant le pendule.
Les surfaces des secteurs sur lesquelles s'enroulant les rubans de pivotement.et de propulsion sont incurvées en arcs de cercle, et les secteurs de pivotement sont centrés sur l'axe des rou- lements 19, tandis que les secteurs de propulsion sont centrés sur un point 27, décalé par rapport à l'axe de pivotement. Les secteurs de propulsion sont par conséquent excentrés par rap- port à l'axe de pivotement des roulements 19.
Chacun des pendules comporte une glissière rectili- gne 28, pratiquée dans l'une de ses tranches et formée par deux guides parallèles pour le montage d'un contrepoids 29. La glissière 28 est constituée par une rainure de section trans- versale en T, mais dont le fond est cylindrique au lien d'être rectangulaire comme dans une rainure en T ordinaire. Chaque contrepoids 29 comporte une masselotte 30, dont une face est usinée et munie de nervures 31 formant une rainure à cheval sur la glissière 28.
La masselotte 30, qui est coulée en plomb ou une autre matière pesante, est fixée en position par des boulons 32 traversant des douilles 33 pour pénétrer dans la rainure de la glissière 28, où ils sont vissés dans un piston
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cylindrique :54 qui coulisse dans le fond cylindrique de la rainure en T. Les deux guides parallèles formant la glissière 28 entourent donc partiellement la pièce sur laquelle est fixée la masselotte 30. Les douilles 33 sont encastrées à la coulée dans la masselotte 30 de telle sorte que les boulons 32 puissent être serrés sans déformer cette masselotte.
Une branche d'un support 35 en L est serrée sous les têtes des boulons 32, tandis que l'autre branche est orientée vers l'extérieur dans le plan du pendule et forme un deuxième guide rectiligne, faisant un angle avec la glissière rectili- gne 28. Un deuxième contrepoids 36 est monté sur la branche extérieure du support 35. Ce contrepoids 36 est formé par un étrier 37 en U, dont les branches sont échancrées pour pouvoir coulisser sur le support 35 Une masselotte couliss'ante 38, une pince à ressort 39 et un écrou 40 sont montés à l'inté- rieur de l'étrier 37 en U et serrés à l'aide d'une vis d'arrêt 41. Ce deuxième contrepoids 36 est représenté en plan sur la fig. 2 et la fig. 4 en est une vue en élévation latérale.
Le contrepoids est constitué de telle manière que, lorsque la vis d'arrêt 41 est desserrée, les éléments sont maintenus par friction à l'aide de la pince à ressort 39 et la masselotte 38 peut être déplacée dans une direction parallèle à la glis- sière 28, tandis que l'ensemble du contrepoids 36 peut être déplacé le long du deuxième guide'formé par le support 35.
Les-traits pleins de la fig. 3 représentent le pen- dule 7 dans la position qu'il occupe lorsque l'index est placé sur le zéro, c'est-à-dire lorsqu'aucune charge n'est appliquée à la balance. Dans cette position, la glissière 28 est orientée verticalement et la ligne passant par les centres des secteurs de pivotement et de propulsion est sensiblement horizontale.
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Dans cette position, une nervure horizontale 42 faisant corps avec le pendule se trouve tout juste écartée de tampons d'ar- rêt 43 prévus sur un support 44 solidaire du guide-secteurs 5 et une corne d'arrêt 45 a son bec directement placé au- dessous d'une ouverture 46 pratiquée dans une plaquette d'ar- rêt 47. Cette plaquette 47 est montée à coulissement vertical sur le guide-secteurs 5 et elle est tirée vers le bas lorsque le mécanisme à leviers de la balance est verrouillé.
La pièce de fonderie du pendule représenté sur la fige ::5 est faite en aluminium et le poids est réparti de telle manière que le centre de gravité de la pièce de fonderie et du contrepoids 29 soit situé en un point de la glissière 28.
L'emplacement de la glissière 28 est déterminé suivant la forme des secteurs et l'angle sous lequel le ruban de propul- sion 12 tire sur le secteur de propulsion 13 de talle sorte que l'alignement entre l'effort de traction de la tringle 11 du fléau et le déplacement angulaire du pendule soit maintenu pour toutes les position--Au contrepoids 29 sur la glissière 28. La masselotte 38 et le deuxième contrepoids 36 permet- tent les réglages de précision de la-capacité et de l'aligne- ment, réglages qui sont effectués après blocage du contre- poids 29 sur la glissière 28.
Ce pendule présente l'avantage que la capacité du pendule, c'est-à-dire la différence entre la traction pour la charge la plus élevée et pour la charge zéro, puisse être réglée dans de grandes lignes par déplacement du contrepoids 29 sur la glissière 28, sans qu'il en résulte un changement de la traction initiale. Cet agencement permet, par exemple, de transformer une balance de 50 kg en une balance de 100 kg par le simple abaissement des contrepoids 29 sur les glis-
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sières 28. La capacité du pendule peut tre modifiée dans un rapport utile d'environ 3 : 1 par une modification de la posi- )ion du contrepoids 29 sur la glissière 28.
Il n'est pas nécessaire que la glissière 28 soit verticale lorsque l'index est placé sur le zéro. La traction initiale élevée résultant de cette position verticale peut ne pas être souhaitable pour certaines applications. Cette trac- tion initiale peut 'être réduite, sans qu'il en résulte une modification de la capacité du pendule, par un agencement tel que ce pendule oscille vers l'intérieur, en direction du gui- de-secteurs, pour les charges élevées. Un pendule construit pour une traction initiale plus faible est représenté par la fig. 5. Cette figure correspond à la fig. S et représente le pendule tel qu'il est vu de l'arrière de la balance.
Dans cet exemple, le corps 48 du pendule, formé d'une unique pièce de fonderie, comporte un segment de forme générale cylindrique
49 constituant le secteur de pivotement, une jante extérieure incurvée 50 formant le secteur de propulsion, des moyeux la- téraux 51 contenant les centres des secteurs de pivotement et de propulsion 49 et 50, et une glissière 52 sur laquelle peut se déplacer un contrepoids 53 que l'on peut bloquer dans une position quelconque. Comme dans l'exemple précédent, le pen- dule est suspendu à un coté-d'un guide-secteurs 54 à l'aide d'un ruban de pivotement 55, dont l'extrémité inférieure est accrochée sur le secteur de pivotement 49. Les forces pro- duites par les charges à peser sout transmises au pendule par la tringle 56 du fléau à un ruban de propulsion 57 qui s'en- roule sur le secteur de propulsion 50.
La glissière 52, comme la glissière 28 de l'exemple précédent, présente des faces extérieures rectifiées et une
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rainure longitudinale débouchant dans un canal cylindrique pratiqué dans la pièce parallèlement aux surfaces rectifiées.
Le contrepoids 53 se compose de deux masselottes principales 58, coulées en plomb sur les branches d'un support 59 en U, dont le fond est appliqué sur la glissière 52, les masselot- tes 58 étant alors placées de part et d'autre de cette glis- sière. Le support 59 est maintenu en place par deux boulons passant dans des trous percés dans le support, traversant la rainure de la glissière 52 et vissés dans un piston cylin- drique 60 ajusté dans le canal cylindrique. Un guide recti- ligne 61, soudé sur le support 59 en U, est orienté dans le plan du pendule et fait un angle avec la glissière 52.
Le gui- de 61 porte un deuxième contrepoids 62 qui comporte un support 63 en U, dont les branches sont encochées pour pouvoir coulis- ser sur le guide 61; ce support 63 entoure une masselotte 64 entre ses branches, un ressort 65 et un écrou 66, qui sont maintenus en place à l'aide d'une vis d'arrêt 67. Ce contre- poids est d'une constitution similaire à celle du'deuxième contrepoids 46 que montrent les figs. 3 et 4. Cet agencement permet de régler la position de la masselotte 64 parallèlement à la glissière 52, tandis que le contrepoids 62 peut être réglé le long du guide 61.
Quoique l'agencement comportant une glissière le long de laquelle les masselottes sont déplacées comme partie intégrante du pendule, assure un maximum de rigidité pour un poids donné, et fournit ainsi un pendule excellent comme élé- ment de pesée, il n'est pas absolument nécessaire que les glissières fassent corps avec le pendule. De même, il n'est pas indispensable que le guide du deuxième contrepoids soit monté sur le contrepoids principal ou un élément de ce contre- poids porté par la glissière. La fig. 7 montre un troisième
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exemple d'un pendule, pour lequel les réglages sont sensible- ment indépendants l'un de l'autre, tandis que les guides des contrepoids sont séparément fixés sur les secteurs.
D'après cet exemple, une pièce de fonderie 68 portant un secteur de pivotement 69, un secteur de propulsion 70 et des moyeux laté- raux 71, est munie d'une tige 72 orientée vers le bas, eneas- trée et filetée, sur laquelle est monté de manière réglable un contrepoids sous la forme d'une masselotte 73. Une deuxième tige filetée 74, portant une deuxième masselotte 75, est pré- vue pour assurer le réglage de demi-capacité de la balance.
Dans cet exemple, les tiges filetées 72 et 74 forment les guides rectilignes le long desquels les masselottes 73 et 75 peuvent être respectivement réglées. On voit que le guide for- mé par la tige 74 est décalé angulairement par rapport au pre- mier guide formé par la tige 72. Ce pendule correspond sous le rapport du fonctionnement, du réglage, de la puissance et de la traction initiale au pendule représenté en détail par la f ig. 3.
Le pendule que montre la fig. 7 peut être modifié par une orientation des secteurs de pivotement et de propul- sion vers le bas en direction de la tige 72, le pendule étant alors destiné à osciller vers l'intérieur, en direction du guide-secteurs, ceci en vue de réduire la traction initiale sans qu'il en résulte une réduction de la puissance du pen- dule.
Avec chacun des pendules précédemment décrits, on dispose de grandes limites de capacité et il suffit à cet effet de déplacer un contrepoids le long de son guide. Dans certains des exemples, la modification de la capacité n'af- fecte pas la traction initiale. Dans l'exemple de la fig. 5,
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une augmentations de la capacité est accompagnée d'une réduc- tion de la traction initiale. Dans ce pendule, la traction initiale et la capacité peuvent être augmentées simult anément par une augmentation du poids du contrepoids 53. Si le contre- poids est augmenté et en même temps déplacé vers le haut sur la glissière 52, la traction initiale peut tre augmentée sans qu'il en râsulte une augmentation de la capacité du pendule.
De même, le contrepoids 53 peut être réduit et déplacé vers le bas sur la glissière, pour une réduction de la traction ini- tiale sans qu'il en résulte une modification de la capacité du pendule. D'une manière similaire, la capacité du pendule peut être augmentée sans qu'il en découle un changement de la trac- tion initiale, si le contrepoids 53 est augmenté et déplacé vers le bas sur la glissière 52. Le changement de la traction et de la capacité est directement proportionnel au changement de la masse totale du pendule, si on ajoute ou retranche de la masse au contrepoids. Le changement de la capacité, et de la traction initiale est également directement proportionnel aux amplitudes du déplacement des contrepoids sur leurs glissières.
A cause de la nature transcendante des fonctions trigonométriques, le problème de la construction d'un pendule oscillant d'angles égaux pour des augmentations égales de la charge ne peut recevoir une solution exacte. Les écarts, pour un pendule convenablement proportionné, n'apparaissent que si les calculs sont effectués avec cinq chiffres significatifs ou plus. Le couple de rappel des pendules représentés sur le dessin est proportionnel à la distance antre un plen vertical contanant le ruban de pivotement et le centre de gravité du pendule.
Pour le calcul de l'emplacement du centre de gravité, la pertie du poids des balanciers de compensation, des chapes @
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ou étriers et de la crémaillère que porte le pendule, est sup- posée concentréeau centre de pivotement du pendule, c'est-à- dire au centre de courbure du secteur de pivotement. La dis- tance entre le plan de pivotement et le centre de gravité du pendule, lorsque le pendule oscille suivant des angles diffé- rents, est égale au rayon du secteur de pivotement augmenté du produit de la distance entre le centre de pivotement et le centre de gravité, et du sinus de l'angle entre la verticale et la ligne reliant le centre de pivotement au centre de gravité.
De cette façon, le couple de compensation du pendule est égal à une constante augmentée d'une fonction du sinus de l'angle.
Cette fonction n'est pas linéaire,.par rapport à l'angle et, en conséquence, le bras de levier de la charge doit varier de telle manière qu'il compense la nature non linéaire du couple de componction.
L'étude des figs. 3 ou 5 montre que les rubans de propulsion 12 et 57 ne sont pas exactement verticaux, mais ont tendance à diverger en partant de la chape ou étrier de la tringle du fléau. La tension de chacun des rubans de pro- pulsion (chaque balance en comporte deux) est égale à la moi- tié de la charge appliquée à la chape, divisée par le cosinus de l'angle entre chaque ruban de propulsion et la verticale.
Le bras de levier avec lequel la traction du ruban de propul- sion est appliquée au pendule est égal à la distance, mesurée perpendiculairement par rapport au ruban de propulsion, entre ce ruban et le point de contact entre le secteur de pivotement et le guide-secteurs. Par une combinaison de l'augmentation de la tension, provenant de l'orientation angulaire des rubans de propulsion, avec le bras de levier du ruban, c'est-à-dire ,en divisant la distance perpendiculaire entre le ruban de pro-
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pulsion et le point de contact du secteur de pivotement par le cosinus de l'angle du ruban de propulsion, on obtient le bras de levier horizontal effectif, appelé ici le bras de puissance.
Suivant l'invention, le bras de puissance, qui varie en lon- gueur au fur et à mesure que le pendule oscille autour de son axe, atteint sensiblement sa valeur maximum lorsque la glis- sière 28, 52 ou 72 est verticale. Par un choix convenable de la distance entre les centres du secteur de pivotement et le secteur de propulsion, et de la différence des rayons des secteurs, il est possible d'adapter le bras de puissance du pendule au couple de compensation, pour obtenir des augmenta- tions angulaires sensiblement égales pour des augmentations égales de la charge.
Ce rapport est valable si la distance entre les centres de courbure des secteurs est légèrement in- férieure au tiers de la distance entre les périphéries des secteurs, mesurée sur une ligne passant par les centres des secteurs. Q'autre part, ce rapport n'est pas exact parce que l'angle entre les rubans de propulsion et la verticale varie avec la charge, et que l'orientation angulaire du, ruban de propulsion agit de plus en plus sur le pendule, au fur et à mesure que la ligne des centres des secteurs s'écarte de l'horizontale. Ces considérations déterminent l'orientation des glissières, mais ne donnent aucune indication concernant l'emplacement de ces glissières par rapport aux secteurs.
Le calcul, confirmé par des essais, indique que le lieu géomé- trique des centres de gravités du pendule, avec lequel les glissières 28, 52 ou 72 sont parallèles, coupe la ligne des centres des secteurs sur le côté du secteur de propulsion à une distance au-delà des centres qui est une fonction des rayons des secteurs et de l'excentration du secteur de pro-
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pulsion par rapport au secteur de pivotement. La position de ce lieu peut être déterminée par des essais, par un réglage du pendule en vue d'un fonctionnement correct avec le contre- poids à proximité de l'extrémité inférieure de la glissière, par réglage du centre de gravité, ensuite par déplacement du contrepoids vers l'extrémité supérieure de la glissière et par un nouveau réglage en vue d'un fonctionnement linéaire.
Les deux lieux géométriques du centre de gravité ainsi déterminés déterminent l'emplacement des glissières. Dans le pendule d'après la fig.3, la glissière 28 est constituée pour colnci- der avec le lieu géométrique et le contrepoids 29 possède une masse et une forme telles que le centre de gravité résultant se trouve sur la glissière 28. Dans le pendule que montre la fig. 5, la glissière 52 est parallèle au lieu, mais ne coîn- cide pas avec celui-ci et la forme du contrepoids 53 est mo- difiée de telle manière que le centre de gravité résultant soit reporté sur le lieu géométrique nécessaire.
L'effet des différents réglages d'un pendule sui- vant l'invention est représenté par la fig. 8. Cette figure est un diagramme des tractions appliquées à la tringle du fléau, portées en ordonnées par rapport aux déplacements an- gulaires correspondants du pendule, portés en abscisses. Les limites de fonctionnement du pendule d'après la fig. 3, cor- rectement réglé, sont représentées par la partie de la courbe
76-77 allant de 0 à 60 . Les angles sont mesurés dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, en partant de l'angle pour lequel la glissière 28, 52 ou 72 est verti- cale. Les limites de fonctionnement du pendule d'après la fig. 5 sont représentées par la partie de la courbe 76-77 allant de -20 à + 40 .
Si, pour le pendule d'après la fig.3,
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le contrepoids 29 est abaissé sur la glissière 28, ou si la deuxième masselotte 38 est déplacée vers le bas dans son sup- port 37 en U, la capacité du pendule est augmentée de façon au'il fonctionne alors suivant une courbe 78-79, qui coupe la courbe initiale 76-77 au point 0 . De même, si le contrepoids
29 ou la deuxième masselotte 38 est élevé, le fonctionnement a lieu suivant la courbe 78-80. L'effet du déplacement d'une masselotte parallèlement à la glissière se manifeste unique- ment par une modification de la pente de la courbe, sans in- troduire dans cette courbe une courbure quelconque.
Ceci in- dique que, si la balance est assemblée et équilibrée avec l'index placé sur le zéro et la glissière orientée vertice- lem3nt, une charge maximum peut être appliquée et que la ba- lance peut être rectifiée pour sa capacité maximum par un simple déplacement de la masselotte suivant une ligne paral- lèle à la glissière, jusqu'à ce que l'indication maximum soit correcte, et que ce réglage n'aggrave pas l'erreur à demi- cap@cité et ne change pas les conditions d'équilibre de la balance à zéro.
Le déplacement du deuxième contrepoids 36le long du deuxième guide 35 produit plusieurs effets. Le premier de ces effets est observé à zéro et se manifeste par une modi- fication de la traction initiale. Si le contrepoids est dé- placé vers l'extérieur sur son guide 35, la traction initiale est augmentée de telle manière qu'après la modification elle soit représentée per le point 81 de la fig. 8. Il sera pro- visoirement supposé que le guide 35 est orienté perpendicu- lairement par rapport à la glissière 28, de sorte que la po- sition verticale du centre de gravité reste alors inchangée.
Si le pendule oscille ensuite vers le haut de façon que le
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guide ait tendance à pointer vers le haut, le degré de va- riation diminue progressivement au fur et à masure que l'an- gle augmente de sorte que la balance, au lieu de fonctionner suivant une courbe rectiligne, par exemple la courbe 78-77 fonctionne au contraire suivant une courbe incurvée 81-82-83.
Mais, pour faciliter le réglage de la balance, et étant donné que cette courbure est employée pour assurer des lectures correctes en demi-capacité, il est souhaitable que la ligne
81-83, c'est-à-dire la corde de la courbe 81-82-83, reste parallèle à la courbe 78-77, parce que cette courbe peut être déplacée verticalement sans qu'il en résulte un changement de la pente ou de la courbure par un changement de la traction initiale. La ligne 81-83 peut être orientée autour du point
81 par un déplacement, soit du contrepoids 29, soit de la masselotte 38, vers le bas, ce qui entraîne une augmentation de la capacité à pleine charge, la ligne 81-83 étant alors amenée à la position 81-84.
Pour éviter deux réglages en vue d'introduire une courbure dans la ligne, et de maintenir mal- gré tout la même pente de la courbe, le guide 35 reçoit une inclinaison vers le bas lorsquele pendule se trouve au point zéro., de sorte que les deux réglages sont alors effectués si- multanément lorsque le contrepoids 36 est déplacé sur le guide
35. Dans 1''exemple de la fige 3, le changement de la traction produit par le déplacement du deuxième contrepoids 36 sur le guide 35 est alors le même, que le pendule se trouve au point zéro (représenté en trains pleins) ou qu'il se trouve au point de la charge maximum (représenté en pointillé). La pentedu guide 35 dans ces deux positions n'est pas la même, étant donné que les bras de puissance, avec lesquels agit le ruban 12, ne sont pas les mêmes.
Si le contrepoids 36 est déplacé
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vers l'intérieur, c'est-à-dire en direction de la masselotte
30, la traction est réduite et la courbe s'incurve vers le bas.
L'élévation de la courbe 81-82-85 au-dessus de la corde 81-83 est égale à environ un dixième de le variation de la traction initiale représentée par la distance 78-81. Ce rapport est utilisé pour le réglage du pendule en vue d'une rectification d'une erreur en demi-capacité, par déplacement du deuxième contrepoids 36 sur le .guide 35, jusqu'à ce que la modification des indications de la balance soit environ dix fois supérieure et opposée à l'erreur observée pour la moitié de la charge.
Lorsaue la charge est enlevée de la balance et que celle-ci est ré-équilibrée à zéro par une modification de l'addition ou soustraction de la traction initiale sur une boîte de cherté, on constate nue la balance est raisonnable- ment réglé=, Une répétition de l'opération du réglage, par application d'une charge de pleine capacité et réglage de la masselotte 38 pour amener l'index à la position correcte, en- suite par réduction de la charge à la moitié et réglage du deuxième contrepoids 6 sur son guide 35 suivant le rapport de un à dix et, enfin, par ré-équilibrage à zéro, amène dans la plupart des cas la balance vers un état de réglage aussi exact que possible.
Le pendule représenté par la fig. 5, dont les limi- tes de fonctionnement vont de -20 à + 40 , est réglé d'une manière similaire. Hais, étant donné que la glissière 52 n'est pas verticale lorsque l'index se trouve à zéro, la traction initiale est changée chaque fois qu'on procède à un change- ment de la capacité. En conséquence, lorsqu'une balance em- ployant le pendule d'après le fig. 5 est équilibrée à zéro et présente une erreur pour une charge de pleine capacité, l'er-
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reur de pleine capacité doit être rectifiée par déplacement de la masselotte 64 dans le sens d'une élimination des deux tiers de l'erreur, et par modification de la traction initiale dans le sens de la rectification du tiers restant. Ensuite la balan- ce est chargée à demi capacité et on note l'erreur d'indica- tion.
On déplace le deuxième contrepoids 62 le long du guide 61 jusqu'à ce que l'erreur d'indication en demi-capacité soit inversée de signe et augmentée d'environ dix fois par rapport à la valeur initiale. La balance est alors remise à zéro et ré- équilibrée. Cette suite d'opérations élimine la plus grande partie de l'erreur et une ou deux répétitions de cette suite d'opérations servent alors à éliminer l'erreur résiduelle.
Ce procédé de réglage d'une balance à zéro, en demi- capacité et en pleine capacité détermine les angles les plus favorables des glissières 28, 52 ou 72, c'est-à-dire que l'an- gle de la glissière par rapport au secteur de propulsion doit être tel que, pour un mouvement d'augmentation de la masse- lotte le long de la glissière, la différence entre les change- ments résultant de la traction à pleine charge et à demi- charge soit égale à la différence entre les changements de la traction à demi-charge et à zéro, c'est-à-dire que le change- ment résultant soit une fonction linéaire de la charge appli- quée à la balance. Si les rubans de propulsion sont sensible- ment verticaux, cette condition de changement linéaire est remplie lorsque la glissière est sensiblement perpendiculaire à la ligne des centres des secteurs.
Dans tous les cas, le bras de puissance du pendule atteint sensiblement sa valeur maximum lorsque la glissière est verticale.
Les réglages pour chaque pendule sont faciles à exécuter et ne sont pas particulièrement critiques, étant
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donné que, dans chaque cas, une masse relativement réduite est déplacée d'une distance appréciable pour effectuer un faible changement de position du centre de gravité du pendule. Le lieu du déplacement des masselottes de réglage est tel que l'une des masselottes modifie la capacité du pendule sans affecter le fonctionnement linéaire, tandis que l'autre masselotte mo- difie le fonctionnement linéaire sans changer la capacité du pendule.
L'agencement en une seule pièce du pendule suivant l'invention assure une résistance mécanique et une rigidité exceptionnelles, de même que des caractéristiques de tempéra- ture uniformes, de sorte que les erreurs dues aux changements sont réduites au minimum. La rigidité'plus forte du pendule permet une meilleure répartition de son poids, de telle sorte que la majeure partie du poids intervienne pour assurer la traction ou le capacité initiale, tandis qu'une très faible partie de ce poids se trouve reportée dans la partie supérieu- re du pendule, c'est-à-dire dans les secteurs où cette partie contribua à assurer l'inertie du pendule, mais n'agit pas sur sa capacité de compensation.
Si, pour une raison quelconque, on désire changer la capacité du pendule par une addition de poids sans affecter la traction initiale ou le fonctionnement linéaire du pendule, celui-ci peut Être construit de telle manière que, lorsque l'index se trouve à zéro, le lieu des centres de gravité, par exemple la ligne parallèle à la glisslefe 52, coupe le plan vertical des rubans de pivotement. Un poids ajouté au pendule en ce point d'intersection ne modifie pas la traction initiale, parce qu'il est ajouté en un point situé directement au-dessous du point d'appui du pendule.
De même, ce point ne modifie pas @
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le fonctionnement linéaire du pendule, parce que l'addition du poids au point d'intersection de la ligne et du plan équivaht simplement au déplacement des masselottes de réglage vers le bas sur la glissière, en même temps que la valeur de ces masse- lottes est augmentée.
REVENDICATIONS
1 Pendule de balance comportant une glis- sière rectiligne sur laquelle peut se déplacer un contrepoids en vue d'un changement de la capacité du pendule, dont le bras de puissance, lorsque le pendule oscille autour de son axe, varie en longueur et atteint sensiblement sa longueur maximum lorsque la glissière est verticale.
2 Le bras de puissance, qui varie en lon- gueur au fur et à mesure que le pendule oscille autour de son axe, atteint sa longueur maximum dans une direction sensible- ment perpendiculaire à la glissière portant le contrepoids.
3 Le bras de puissance, qui varie en lon- gueur au fur et à mesure que le pendule oscille autour de son axe, est obtenu par le fait que le secteur de propulsion du pendule est excentré par rapport à l'axe d'oscillation.
4 Le centre de gravité du pendule est placé de telle manière qu'une ligne passant par ce centre, et parallèle à la glissière rectiligne, passe également par l'axe d'oscillation du pendule sur le côté opposé au secteur de pro- pulsion.
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