Appareil pour l'équilibrage d'un rotor de pièce d'horlogerie La présente invention se rapporte à un appareil pour l'équilibrage d'un rotor de pièce d'horlogerie, et s'ap plique plus particulièrement aux rotors dont l'épaisseur est très faible.
Le déséquilibre d'un rotor, résultant du fait que le centre de gravité ne coïncide pas avec le centre de rota tion est une source de vibrations et de bruits, ces phéno mènes étant dus aux forces centrifuges ; il gêne le fonc tionnement du mécanisme dont ce rotor fait partie, dimi nue sa durée de vie et peut conduire à des détériorations.
Pour éliminer le balourd d'un rotor; on ajoute générale ment une quantité déterminée d'un corps lourd en cer- tains points du rotor ou on pratique des perçages à l'op posé de ces points.
La présente invention vise à créer un appareil per mettant de mesurer le balourd d'un rotor et de le corriger facilement, par des moyens automatiques.
Pour cela, l'appareil selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un ressort de rappel destiné à constituer un système oscillant avec ledit rotor, un sup- port pour le système oscillant soutenant ce dernier de manière qu'il oscille dans un plan vertical, des moyens pour déplacer le ressort de façon à modifier l'orientation du rotor lorsque celui-ci se trouve au repos,
des moyens d'entraînement capables de faire osciller le système oscil lant à sa fréquence naturelle dans chacune desdites posi tions, des moyens de mesure et une mémoire pour enre gistrer les valeurs des périodes mesurées, des organes de calcul de la position et de la grandeur du balourd, des moyens moteurs capables d'amener le rotor dans une orientation correspondant à une position définie pour le balourd,
des moyens pour éliminer le balourd et des moyens de commande automatiques des moyens men tionnés.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention. Les fig. la et 1b sont des vues schématiques du rotor. La fig. 2, une vue schématique de l'appareil d'équi librage.
La fig. 3, une autre vue schématique de l'appareil. La fig. 4, un diagramme expliquant le fonctionnement de l'appareil.
La fig. 5, une vue montrant un ressort spiral et un balancier de montre.
La fig. 6 est une vue frontale du corps de l'appareil. La fig. 7, une vue en plan.
La fig. 8, une vue en coupe.
La fig. 9, une vue à plus grande échelle de la broche de l'appareil.
La fig. 10, une autre vue partielle à plus grande échelle.
Les fig. 11 et 12, des diagrammes blocs des circuits électriques.
La fig. 13 est un diagramme des conditions de mesure. La fig. 14, un diagramme des circuits montrant la partie principale d'un compteur réversible.
La fig. 15a, un foret utilisé pour l'équilibrage.
La fig. 15b, une figure montrant la relation entre la profondeur de perçage et la masse enlevée.
La fig. 16 est un exemple de la fonction qui relie la position c) du balourd et la période T d'oscillation natu relle dans le cas où le balourd est très faible.
La fig. 17, un diagramme des circuits électriques dans une variante de l'appareil, et la fig. 18, un diagramme d'un circuit électrique dans une autre variante d'exécution.
Dans le cas des fig. la et lb, lorsque le rotor 1 placé en équilibre présente un balourd mgr (ni étant la masse, r la distance à l'axe et g l'accélération du champ ter restre) dans une section à la distance 1 d'une extrémité et dans une orientation ;1 mesuré; dans le sens anti- horaire à partir de l'horizontale, l'équilibrage du rotor peut être effectué en enlevant une masse m R dans la même section et la même position angulaire à une dis tance R de l'axe.
La méthode à utiliser pour mesurer le balourd est connue et appliquée couramment, de sorte qu'on ne la décrira pas en détail ici. Elle consiste en principe à mesurer la force centrifuge due au balourd au moyen de ses réactions sur les paliers du rotor. Le balourd est situé dans l'espace en un point déterminé par 1, il et mgr. Toutefois, dans de nombreux cas industriels, l'équili brage se fait, non seulement dynamiquement, mais aussi statiquement.
Dans ce dernier cas, l'épaisseur du rotor peut être négligée. Comme on le voit à la fig. lb, lorsque 1 est négligeable, le balourd n'est déterminé que par mgr et 8. Par exemple, l'équilibrage de rotors minces, tels que des roues de voitures et d'éléments mécaniques comme des roues dentées, des poulies, des volants, etc., est suffi sant, si on se borne à un équilibrage statique.
Les rotors oscillants tels que les balanciers de pièces d'horlogerie se contentent également d'un équilibrage statique. Evidemment, un résultat parfait exige l'équili- brage dynamique, mais pratiquement l'équilibrage sta tique suffit dans un large domaine d'applications.
Pour réaliser cet équilibrage sur un balancier, il est nécessaire de mesurer la position 0 et l'importance mgr du balourd. Les balourds statiques sont un cas parti culier du balourd dynamique qui correspond au cas où la distance 1 est négligée. Le balourd du rotor 3 supporté par des paliers 4 à très faible frottement se place tou jours sous l'arbre. Ceci permet de le mesurer.
Jusqu'à maintenant, la mesure du balourd statique a été effectuée par différentes variantes de la méthode indiquée plus haut.
Le but de l'invention est de fournir un nouvel appa reil de mesure basé sur le fait que la fréquence naturelle des oscillations du système composé du rotor placé dans un plan vertical et de l'organe élastique qui lui confère ses oscillations varie en fonction de la position du balourd.
La fi-. 2 représente un système oscillant composé d'un rotor et d'un corps élastique, supporté par des paliers. On admet que le rotor 5, placé dans le champ de gravitation terrestre et présentant un moment d'inertie 1, possède un balourd égal à mgr dans la direction (f. L'axe 6 du rotor repose sur des paliers 7 et 8 et une extrémité de l'organe élastique, un ressort spiral de constante k, est fixée à l'axe 6 alors que l'autre extrémité est fixée à la barre 11 fixée au socle 10.
Lorsque ce système oscille naturel lement dans la position de la fig. 2, le balourd oscillant à une ampli tude A en prenant la position cp comme centre d'oscillation, la période T de l'oscillation naturelle est donnée par l'équation suivante
EMI0002.0059
où J1(A) est la première fonction de Bessel avec A comme variable. L'équation (1) montre que
EMI0002.0061
reste constante pour une certaine amplitude et la relation entre la période T et la position du balourd cf est une courbe sinusoïdale. Si donc on fixe arbitrairement 3 points.
(T,cpl), (T_>(f2) et (T:;(f.,), la courbe se limite à une seule courbe, ce qui donne le balourd par la distance d'un maximum à l'autre
EMI0002.0069
La position du balourd peut également être obtenue par l'angle du maximum de la courbe.
Ainsi, par exemple, chaque période T du système faisant l'objet de mesures dans trois positions différentes distantes de 90" et ces mesures donnant par exemple T,, T_> et T.,, l'équation (1) donne:
EMI0002.0074
EMI0002.0075
EMI0003.0001
W" est la position du système oscillant dans la pre mière position et mgr représente une mesure du balourd. Cette relation peut être représentée comme le montre la fig. 4.
Les équations (7), (8) et (9) montrent qu'il est pos sible de calculer la position et l'importance du balourd avec ces trois valeurs dès que les trois périodes Tl , T., et T.; sont mesurées.
Pour obtenir un rotor entièrement équilibré, on me sure les périodes naturelles dans plusieurs positions, on calcule le balourd à partir du résultat des mesures et on l'élimine.
La fig. 3 montre un diagramme-bloc d'une forme de réalisation de l'invention. On voit sur cette figure le rotor 12 à mesurer et un ressort spiral 13, ces deux élé ments composant un systèrie oscillant. L'entraînement de ce système est réalisé par un dispositif moteur 14 et la période naturelle telle qu'elle est déterminée par le rotor 12 et le spiral 13 est mesurée par un détecteur 15.
Le dispositif 16 permet de changer l'orientation du sys tème oscillant afin de permettre les trois mesures T, , T_, et T;i comme indiqué précédemment (voir fig. 4).
La période mesurée est mise en mémoire par un dis positif 17, dans une forme convenable. Dans la première forme d'exécution les deux valeurs mises en mémoire sont
EMI0003.0030
Le dispositif 18 est une calculatrice qui résout les équa tions (7) et (8) et donne la valeur du balourd ainsi que sa position à partir des grandeurs mises en mémoire. Le dispositif 19 est destiné à éliminer ;le balourd et 20 est un dispositif de commande qui contrôle séquentiellement et règle le fonctionnement de l'ensemble.
A la fig. 5, on voit un balancier de montre qui com prend une serge 21 et une série de bras radiaux 22 et qui est calé sur un arbre. L'extrémité interne d'un ressort spiral 24 est fixée à une virole 25 également chassée sur l'arbre.
Lorsque le balancier est en place dans une montre, les pivots 26 et 27 sont engagés dans des paliers et l'extré mité extérieure du spiral est fixée à un élément de la cage du mouvement.
La marche du moteur dépend de la période naturelle des oscillations de l'ensemble balancier- spiral 24 est fixée à une virole 25 également chassée sur de la constante du ressort. Si on tourne la montre dans une position telle que le balancier oscille dans un plan vertical (position verticale),
les oscillations suivent les relations exposées précédemment à propos de la fig. 2 et la période des oscillations varie selon la position de la montre, entraînant une variation de la marche. Or, la montre est presque toujours en position verticale quand on la porte au poignit. Les variations de marche dues à des variations de la position de la montre jouent un grand rôle lorsqu'il s'agit d'apprécier la précision d'une montre.
Pour cette raison, il est nécessaire d'éliminer aussi complètement que possible le balourd du balancier.
Jusqu'à maintenant, les procédés d'élimination du balourd d'un rotor consistaient toujours à effectuer cette opération alors que le balancier était séparé du ressort spiral, mais pour un mouvement de montre, comme les variations de marche aux différentes positions sont con sidérablement influencées par le spiral, il est difficile d'obtenir une variation de marche minimum, même si le balancier est parfaitement équilibré.
L'appareil décrit ici permet d'équilibrer le balancier avec le spiral fixé à la virole, c'est-à-dire dans des conditions qui se rapprochent autant que possible des conditions de fonctionnement.
Les fig. 6 à 1 1 représentent un appareil pour éliminer le balourd. Celui-ci se compose en gros de deux parties A et B (fig. 7) dont l'une mesure la période dans chaque position, la calcule, la mémorise et détermine le balourd du rotor à partir de la valeur calculée et dont l'autre élimine le balourd selon le résultat des opérations de la première. On commencera par décrire maintenant la partie A. Le support de palier 29 est fixé à un socle 28 et porte deux paliers 30 et 31 (fig. 8).
Une roue d'engre nage 36 entraînée par une roue 34 et une roue 35 (fi-. 6) à partir d'un petit servo-rnoteur 33 pourvu d'un réduc teur de vitesse fixé à un bloc 32 est solidaire d'un rotor 38 et d'une collerette 39 reliés par des vis 37 et 46 et tourne sur un axe 41. Un ressort 42 s'appuie sur le bloc 32 et pousse un collier 43 vers la droite à partir de l'axe. Lorsqu'il charge ou décharge le balancier, l'opérateur peut déplacer l'axe 41 vers la gauche en saisissant une languette 44 située à l'extrémité gauche de l'axe. L'axe 41 tourne avec le rotor 38 au moyen des organes 45 et 46.
Un palier 47 maintient les pivots 26 et 27 du balancier. 11 est équipé de pierres afin de réduire les frottements dans toute la mesure du possible. L'un de ces paliers est chassé dans une pièce 48 légèrement bi seautée à l'extrémité droite de l'arbre 41. Pour changer le palier, il suffit de changer la pièce 48.
Une vis 50 fixe une pièce 49 sur l'axe 41 (fig. 10) et sur cette pièce sont montés une pince 51 destinée à recevoir l'extrémité inté rieure du spiral, une pince mobile 53 qui tourne autour du point d'appui 52, un ressort 54 donnant la pression à la pince ainsi qu'un phototransistor 55 destiné à détecter les oscillations du balancier. Les signaux émis par le transistor 55 sont conduits par une ligne 56, un anneau 57. monté sur un collier 39 et isolé, et un balai 59 fixé sur le palier 30 par l'intermédiaire de la pièce isolante 58.
Une échelle 60 est gravée sur la roue 36 et l'index 61 permet de lire la valeur de la position de déséquilibre.
La roue 64 d'un dispositif de résolution 63 monté sur un socle 62 est en prise avec une roue 65 à denture conique d'un rapport 1 : 1 et détecte les positions angu laires dos rotors 38 et 67. La roue 65 est solidaire du rotor 67 et du collier 68 reliés par des vis 66 et 69 et une pièce 70 de même construction que 48 est légèrement engagée sur l'extrémité gauche de l'arbre.
Une barre à crochet 72 ayant un crochet 71 qui s'accroche aux bras du balancier passe à travers le rotor 67 et son extrémité droite est fixée par chassage dans une partie mobile transversale 73. 74 représente un ressort situé entre la roue 65 et la pièce 73. Il pousse constamment la pièce 73 vers la droite. A la fig. 6, une bobine 76 mobile et fixée à un support 75 pousse la pièce 73 vers la gauche par l'intermédiaire de la pièce 77 et sert à solliciter le cro chet 71 vers la gauche.
Ainsi, le crochet 71 se déplace vers la gauche lorsque la bobine est excitée et revient vars la droite lorsqu'elle est désexcitée. Le rotor 67 porte en outre une petite lampe électrique 78 avec une lentille qui forme une source lumineuse détectant les oscillations du balancier en agissant sur le phototransistor 55.
L'alimen tation de la :lampe est assurée par le bâti de la machine et par une ligne 79, une bague 80 isolée et fixée à la roue conique c2 par un balai monté isolé sur le bloc 31 (non représenté en détail).
Ainsi, les rotors gauche 38 et droit 67 tournent ensemble en sens inverse. La roue 34 qui entraîne le rotor gauche 38 engrène avec la roue 36 et la roue 82 qui entraîne le rotor droit 67 par engrènement avec une denture droite de la roue 65 sont reliées par un arbre (non représenté) qui traverse le bloc 29.
Une tuyère 84 est montée sur un support 83 comme on le voit à la fig. 10. Elle constitue un dispositif qui souffle<B>de</B> @ l'air provenant d'une pompe par une tubu lure 85 contre la serge du balancier.
Le fonctionnement de la partie A va maintenant être décrit en se référant aux schémas des circuits électriques. <B>Il</B> est possible de calculer un balourd à n'importe quelle amplitude, cependant dans le mécanisme décrit, nous pre nons l'exemple d'une amplitude de 90@, pour simplifier l'exposé.
Les circuits électriques représentés aux fig. I I et 12 sont schématisés pour la plupart en 28 à la fi-. 6.
La partie supérieure de la fig. 11 représente les élé ments mécaniques de l'appareil. On voit un balancier 86 à tester, le crochet 71, la bobine 76, la source lumineuse 78, le photo-transistor 55, la tuyère 84 et la pompe à air 81. Un piston 89 coulissant dans un cylindre 88 envoie l'air comprimé dans la pompe vers le dispositif.
Le piston 89 est soumis à l'action d'un ressort 90 qui le repousse en arrière, mais un enrou.lcment 91 qui peut être excité attire alors une plaque magnétique et le piston avance en refoulant l'air à la partie avant 93 de la pompe. Lorsque l'excitation cesse, le piston revient en arrière et l'air s'écoule par l'avant, à travers la tuyère. La pompe fait partie du bâti 29.
En 33, on voit un servo moteur de mise en position et en 63 un appareil de réso- lution. Les rotors 38 et 67 ainsi que l'appareil 63 sont reliés par les roues 35, 36, 82, 64 et 65 et le moteur 33 fait tourner le balancier, la source lumineuse, le photo- transistor, le crochet, etc., comme décrit précédemment.
Sur la table de commande, en avant du mécanisme à la fig. 6, on voit un commutateur rotatif 94 à six posi tions et cinq circuits, pourvu d'un bouton de manaeuvre. Ses connexions sont représentées aux fig. 11 par 94-l, 94-2, 94-3 et 94-5. Le commutateur à bouton poussoir 95 permet de commencer les mesures. En poussant sur cc bouton, on peut mesurer la période des oscillations dans chaque position.
Le bouton 96 permet de remettre tous les circuits en position initiale. Le bouton 97 de démar rage commande les opérations d'élimination du balourd qui vont être décrites ci-après. A la fig. 6, l'interrupteur 98 fournit la puissance électrique, 99 représente une lampe qui indique la mise sous tension de l'appareil et le voltmètre à courant alternatif 100 indique l'importance du balourd.
La charge du balancier est effectuée de la façon sui vante (fig. 10). Le commutateur rotatif 94 étant placé dans sa première position, les rotors 38 et 67 tournent dans une première position sous l'effet du mécanisme de calcul du balourd, comme on l'explique plus loin. L'opé rateur pousse le bouton 95 pour commencer les mesures, coupe le courant de l'enroulement et tire sur le crochet 71.
On tire ensuite le bouton 44 vers la gauche, on dé place le palier 48 également vers la gauche, et on place un balancier avec son ressort spiral entre les paliers 48 et 70. En libérant le bouton, on voit que le balancier peut tourner doucement, son arbre étant supporté par les paliers. L'opération suivante consiste à ouvrir la pince 53 et à insérer une partie du spiral entre les pinces<B>51</B> et 53. Il est alors important de placer l'un des bras du balancier de façon à éviter le faisceau lumineux émanant de la source. L'opérateur tourne la serge de 90o à la main et pousse le bouton 96 de remise au départ.
Les circuits sont mis sous tension et excitent l'enroulement 76, ce qui fait avancer le crochet 71. Lorsque l'amplitude est de 90-, le crochet se trouve à 90 par rapport à la source lumineuse et en conséquence le balancier est maintenu par le bras sur le crochet 71 dans la position orientée à 90 . La fig. 10 représente cette situation. La mise en place du balancier est terminée.
L'opérateur tourne ensuite le commutateur rotatif dans la seconde position. La position du balancier reste la même, niais dans la première étape le plioto-transistor était bloqué. Le crochet peut donc effectuer des mouve ments indésirables même si la source lumineuse est coupée pendant la mise en place du balancier.
Si le transistor n'était pas bloqué un signal parasite se pro duirait pendant la mise cri place, ce qui pourrait faire avancer le crochet, gênant ainsi l'opérateur. Ainsi le transistor n'est débloqué que dans la seconde étape. Les moyens de blocage seront décrits plus loin.
Lorsqu'on pousse finalement le bouton 95, le crochet est tiré vers l'arrière et se sépare du bras du balancier qui commence à osciller d'un mouvement naturel. Ainsi peut s'effectuer la mesure de la période dans la première position.
Lorsque le balancier commence à osciller, son bras coupe le faisceau lumineux et un signal apparaît sur le phototransistor (fig. 11). Ces signaux sont amplifiés et mis en forme d'ondes par passage dans un circuit d'am plificateurs 101, des flip-flop à deux étages trigger 103 et 104 et une porte 102. Le premier signal n'agit que sur le flip-flop 103 alors que le second agit sur les flip-flop 103 et 104. La sortie ouvre alors la porte 110 de la fi.-. 12.
Le troisième signal inverse le flip-flop <B>103</B> et le qua trième agit sur :les flip-flop 103 et 104 de façon à fermer la porte 110. De plus, la sortie du flip-flop 104 com mande un organe 105 dont la durée est de 1/i de la période du balancier.
Un amplificateur 107 amplifie la puissance de sortie des organes 105, excite l'enroulement de la pompe 81, souffle une certaine quantité d'air par la tuyère sur la serge du balancier et fait osciller le balancier à une amplitude atteignant 100 à 150 . Le signal émis lorsque les organes<B>105</B> sont ramenés à l'état stable commande le flip-flop 106, ferme la porte 102 qui a été ouverte entre-temps, bloque tout signal ultérieur et excite l'enroulement 76 du crochet 71, de façon que ce dernier avance. Un amplificateur de puissance 108 permet cette dernière action.
Le balancier se trouvant dans la position d'amplitude maximum (l00 à 150e) du fait du jet d'air, il est accroché par le crochet 71 et ramené dans les conditions de départ. L'oscillateur 109 à quartz piézo- électrique de 100 kc émet un signal pulsé qui est contrôlé à la porte 110. II est possible de calculer la période du balancier en comptant le nombre d'impulsions qui passent. La relation précédente est représentée à la fig. 13.
Les flip-flo;p 103, 104 et 106 sont remis à zéro par le bouton 95 de début des mesures et commencent toujours à compter dans ces conditions.
L'alimentation en cou rant continu au flip-flop 103 est réglée par le contacteur rotatif 94-5. Dans la première étape, l'appareil ne peut pas compter les signaux provenant du phototransistor 55, ce qui facilite à l'opérateur la mise en place du balancier comme on l'a vu plus haut. Cependant, dans les autres étapes, le courant continu est fourni au flip-flop 103, de sorte que celui-ci peut compter les signaux.
Le flip- flop 106 peut être mis en charge par le bouton de remise 96. Ainsi, on peut faire basculer à volonté le flip-flop 106 en poussant alternativement les boutons 95 et 96. Le résultat de cette opération est une avance ou un recul du crochet 71. On effectue cette manoeuvre lors de la mise en place et du réglage du balancier.
Les impulsions qui passent la porte 110 traversent ensuite un diviseur 114 qui les divise par deux et arrivent à une borne d'entrée positive 112 et à une borne d'entrée négative 113 faisant partie du compteur binaire réver sible<B>111.</B> L'impulsion de sortie du diviseur entre par la borne + 116 d'un autre compteur réversible et binaire 115.
Les compteurs 111 et 115 sont formés de huit étages de flip-flop et fonctionnent comme des additionneurs lorsque les impulsions dérivées des flip-flop sont prises par le flip F du flip-flop précédent et comme soustrac- teurs lorsque les impulsions
viennent du flop F comme on le voit au dessin. Pour déterminer si les impulsions doivent être prises de F ou de F, on utilise une porte ET 118 ou une porte OU 119.
Le détail des circuits est visible à la fig. 14 où Tr, et Tr.> sont les flip-flop consti- tuant l'étage précédent et Tr.; et Tr, sont les circuits constituant les portes ET et OU et choisissent les impul sions.
Les émetteurs de ces transistors ne sont pas norma lement connectés à la terre. La borne positive 120 étant mise à la masse, le transistor Tr,i agit et l'ensemble fonc tionne comme un compteur additif. Lorsque .la borne 121 est mise à la terre Tra agit et l'ensemble forme un compteur soustractif.
Le choix de la borne qui doit être mise à la terre est effectué au moyen du commutateur rotatif 94. Dans la seconde étape pour mesurer la période de la première position, le compteur 111, mis à la terre par la borne 122 au moyen du commutateur 94-1,
compte la période
EMI0005.0103
de la première position et la mémorise. L'autre compteur réversible 115 mis à la terre par la borne 124 au moyen du contacteur 94-4 effectue le comptage et mémorise la quantité
EMI0005.0111
Puis,
en plaçant le commutateur rotatif 94 sur la troisième position et en poussant de nouveau le bouton 95 du début des mesures, les rotors 38 et 67 tournent de 90 , ramènent le balancier dans la position de la seconde étape et comptent par la même méthode que dans la première position. Cependant, dans la seconde position, le compteur réversible 111 ne compte pas,
car aucune de ses bornes n'est mise à la terre. 11 ne change donc pas. Le compteur 115 mis à la terre par la borne positive 125 compte la période + T:
,, mais la valeur qui est mémo- risée est
EMI0005.0134
Une fois toutes les opérations de la seconde position effectuées,
on passe à la quatrième étape dans laquelle les valeurs comptées par .les compteurs<B>111</B> et 115 sont mémorisées sous la forme
EMI0005.0145
respectivement. On remarquera que l'étage du flip-flop le plus élevé dans les compteurs 111 et 115 indique chaque fois le signe positif ou négatif de la valeur comptée.
Cela signifie que le flip-flop le plus élevé indique 0 ou l selon que les valeurs comptées sont positives ou négatives.
La capacité des compteurs est de + 63à - 64. Si le flip-flop à deux étages est actionné par la puissance de sortie de l'étage le plus élevé d'un compteur réversible,
les compteurs d'alarme 126 et 127 qui constituent des compteurs binaires ordinaires réversibles indiquent les cas non comptables en formant un signas différent de zéro lorsque les valeurs de
EMI0005.0165
sont supérieures à la capacité du compteur. Lorsque le résultat compté est + 319 à + 64 ou - 65 à - 321, le compteur d'alarme forme un signal différent de zéro. Cependant, dans se cas où le résultat compté devient supérieur à + 320 ou inférieur à - 321, l'appareil est complètement incapable de compter si ce n'est d'une façon entièrement aléatoire.
Lorsque les compteurs d'alarme 126 et 127 forment un signal différent de zéro, le signal de sortie de chaque flip-flop de deux compteurs est amplifié par un amplificateur de puissance 129 après filtrage à travers une porte OU<B>128</B> et allume une lampe <B>130,</B> si le courant est formé à l'amplificateur 129 ;
celui-ci est contrôlé par le commutateur rotatif 94-5 et habituel lement il n'agit pas, mais n'agit que dans les cinquième et sixième étapes.
En tournant le commutateur rotatif dans @la cinquième position, il est possible de calculer la valeur du balourd et sa position selon les équations 7 et 8 à partir des valeurs comptées
EMI0005.0192
Les convertisseurs 131 et 132 capables de convertir les valeurs comptées par les compteurs réversibles en une tension alternative sont d'un type
bien connu et sont composés d'un réseau résistant et de contacts de relais magnétiques.
En amenant le commutateur sur la position de la cinquième étape, les amplificateurs 133 sont connectés à la sortie du flip-flop à chaque étage du compteur réver sible, qui n'agit que dans la cinquième et :la sixième étape en contrôlant l'apport de puissance au moyen du commutateur 94-5.
Les relais magnétiques du convertis- seur sont mis en action et leurs contacts établissent les connexions du réseau. Le relais du flip-flop de l'étage le plus haut indique, comme mentionné précédemment, le signe + ou - des valeurs comptées et convertit la phase du courant alternatif fourni par un transformateur 136.
La tension alternative, produite par conversion du courant continu, est ajoutée sur les enroulements de stator S1 et S2 de l'appareil de résolution par les com mutateurs 94-2 et 94-3. Supposons que ces tensions soient Erl et Erg.
Les tensions de sortie Erl et Erg des enrou lements du rotor sont données par l'équation suivante Erl = al sin 0 + Est coi ft (10) Erg = al coi P - Est sin 0 (11)
où a représente une position angulaire du rotor de l'ap pareil de résolution. Erl entraîne le servomoteur 33 par un amplificateur dé puissance 137 et fait tourner l'aap- pareil de résolution 63 relié à l'engrenage. Ainsi, l'appa reil de résolution,
l'amplificateur et le serva-moteur cons- tituent un système rétroactif. Erl est nul dans les condi- tions d'équilibre
EMI0006.0033
ceci correspond à la huitième équation : T = 0. On trouve donc que l'appareil de résolution s'équilibre dans une position tournée de q" par rapport à la position de référence 0 = 0.
En supposant que la mesure d'angle dans le sens positif coïncide avec le sens horaire et donne dans les conditions de la fia. 2 une position de référence, dans ce cas e = (F", on trouve pour le balourd une position qui se trouve juste à la verticale de l'axe.
Cependant, en fait, le balancier est retenu par le crochet dans une position ayant un écart de 90 et le balourd se trouve dans une position qui fait face au foret de l'appareil de perçage.
En même temps, la valeur Erg est donnée par l'équa tion suivante
EMI0006.0047
ce qui montre que la tension est proportionnelle à la valeur du balourd mgr donnée par la septième équation.
La valeur Erg est indiquée par le voltmètre à courant alternatif 100 sur la face frontale de la machine. Mais la relation entre le balourd du rotor mgr et la valeur indi- quée par le voltmètre 100 n'est pas constante. Elle varie en <RTI
ID="0006.0071"> fonction du moment d'inertie 1 du rotor et de la constante k du spiral.
Il est donc nécessaire de la comparer et de la corriger par un calcul préalable d'un rotor ayant un balourd connu. Ainsi, on obtient facilement la position (p" et la valeur mgr du balourd.
Lorsque !la valeur à calculer dépasse les capacités du compteur réversible, la lampe <B>130</B> s'allume et indique ainsi l'impossibilité du calcul.
Le système de calcul décrit ci-dessus est également applicable pour changer la position du balancier. Dans l'équation (10) en fournissant la phase positive du cou rant alternatif à al et rien à Est, il vient i? = Oaa lorsque al = 0 (à ft = 180 ,
le servomoteur ne s'ar rête pas du fait que le système rétroactif présente un point instable). Ceci est la première position. En four- nissant la phase positive du courant alternatif à Est, il vient $ = 90o (0 = - 90 est un point instable) et ceci donne la seconde position.
En faisant Est = 0 par envoi d'un courant alter- natif de phase négative à al, il vient f9 = 180o (0 = 0 est alors un point d'instabilité) et on a ainsi la troisième position. Pour changer ces positions, on commute l'en trée à l'appareil de résolution au moyen des commuta teurs rotatifs 94-2 et 94-3 comme indiqué à la fia. 12.
Après la détermination de la position du balourd, on constate que le balourd se trouve en face du foret. La tension de sortie Erg de l'enroulement de résolution R2 présente une valeur de balourd mgr et le voltmètre 100 indique cette valeur.
Dans le cas où cette valeur surpasse ce qui est tolérable, il est nécessaire d'éliminer le balourd. Pour cela, on découpe dans ie balancier une masse pro- portionnelle à Erg.
On va décrire maintenant les détails de la partie B de l'appareil.
Les fig. 7 et 9 représentent les éléments mécaniques de cette partie. Une broche 139, mobile axialement sur une embase 138, porte un foret 140 qui est commandé par une courroie 143 au moyen de la poulie 141, située à l'arrière de la broche.
L'entraînement se fait par la courroie 143 à partir d'un moteur 142 (fia. 11) incor poré au bâti 29. Une pièce 144 relie la broche 139 et une barre de guidage 145 par des vis 146 et 147. Un ressort 148 pousse constamment la broche vers l'arrière.
Une cape 149 à l'avant de la broche tient des goupilles de guidage 150 et 153 vissées et assujetties par des écrous et forme un commutateur. La cape 149 avance habituel- lement sous l'effet des ressorts 152 et 154 comme on le voit au dessin.
Une came 155 contrôle un contact 157 qui fixe la masse à enlever par l'intermédiaire d'un pous soir 156. Le contact 157 est fixé à une pièce 159 par un isolateur 158 et cette pièce 159 est également fixée au poussoir 156 par une vis 160 qui rend possible un ajus tage dans le sens longitudinal lorsqu'elle est desserrée. De plus, le palpeur ou poussoir<B>156</B> est empêché de tourner par une gorge dans laquelle pénètre une vis<B>162.</B> En outre,
il est sollicité par un ressort 163 qui le main tient appuyé contre la surface de commande de la came.
La forme du foret est généralement celle représentée à la fia. 15a et il est bien connu que la relation entre la profondeur de perçage d'un foret et la quantité de ma tière enlevée n'est pas linéaire, mais obéit plutôt à une fonction compliquée comme celle que montre la fia. 15b. La surface de guidage de la came est établie de façon à compenser cette relation et à obtenir une relation linéaire entre l'angle de rotation de la came et la quan tité de matière enlevée par le foret.
Une roue d'engrenage 164 solidaire de la came<B>155</B> engrène avec une roue 166 (fia. 7) montée sur l'axe d'un servomoteur 168 pourvu d'un réducteur de vitesse. La roue 166 actionne un potentiomètre 165 par l'intermé diaire d'une roue<B>167.</B> Le potentiomètre 165 correspond. dans un rapport l : 1 à la rotation de la came 155 et calcule donc la position angulaire de cette came.
Le RTI ID="0006.0218" WI="7" HE="4" LX="1118" LY="2413"> petit moteur avec réducteur 169 qui entraîne le foret entraîne une came 171 par un engrenage (non représenté). Un palpeur 172 pousse l'extrémité arrière d'une tige de guidage pour commander le foret vers l'avant au moyen d'un levier 174 pivotant en 173 et d'une tige 175. Sur la came 171 se trouve une tige 170 avec laquelle un con tact 176 fixé à la table 138 et isolé forme le contacteur 195 visible à la fia. 11.
Ce contact est agencé de façon à se fermer lorsque la came revient en position de départ et que le foret retourne en arrière.
Une fois le calcul de la position du balourd terminé, la tension Erg donne la valeur correspondante au dispo sitif de résolution, Erf2 et la tension de sortie du potentio mètre actionnent le moteur 168 par un amplificateur différentiel 177 (fig. 11).
Le servomoteur et le potentio mètre étant reliés l'un à l'autre par un engrenage, ils s'équilibrent dans la position où la tension du potentio mètre et Er2 deviennent égales, c'est-à-dire lorsque le potentiomètre atteint la position angulaire déterminée par Erg. La position du contact 157 est donc limitée et déter mine la quantité de matière à enlever, proportionnelle ment à la valeur Erg.
Jusqu'à ce que cette opération soit effectuée, le contacteur rotatif reste dans la cinquième position aussi longtemps que l'ampli-différentiel<B>177</B> est alimenté en énergie électrique par le commutateur rotatif 94-5. Lorsqu'on tourne le commutateur rotatif dans la sixième position, la source de courant est reliée aux relais 178,<B>182,</B> 187 et 189.
Les diodes 192 et 193 assurent l'isolation du circuit des relais de celui des autres organes de façon à éviter d'actionner les relais au cours de la cinquième étape. Le relais 189 est excité, et ses contacts 190 et 191 font partir le moteur, le foret se mettant à tourner.
En poussant le bouton 97, pour débuter l'opération de perçage, ce bouton se trouvant sur le panneau frontal de la machine, le relais se maintient excité grâce au contact de maintien 179 et fait tourner le moteur 169 vers la droite. La broche 139 avance donc sous l'action de la came 171 et du levier 174.
La cape 149 touche tout d'abord la serge du balancier. Le foret perce le balan cier et fonce jusqu'à ce que les contacts 151 et<B>157</B> de l'interrupteur 194 se touchent. Le relais 182, alimenté par la connexion avec un des contacts 194, se maintient excité grâce au contact 183 et, en même temps, désexcite le relais 178 par le contact 184.
Le moteur 169 com mence à tourner en sens inverse par l'action des contacts 185 et 186 et le foret revient en arrière. Lorsqu'il a fini son mouvement de retour, et que les contacts 170 et 176 du contacteur 195 se touchent, le relais<B>187</B> est excité et le relais <B>182</B> désexcité par le contact 188. Le moteur s'arrête. Le condensateur 196 avance la phase du courant de façon que le moteur tourne dans le sens désiré.
On remarquera, à propos des opérations d'élimina tion du balourd qui viennent d'être décrites, que la pro fondeur de perçage est déterminée et réglée par la mesure de la longueur qui fait saillie de la cage, jusqu'à l'extré mité du foret. On prend ainsi garde d'éliminer dans sa détermination de la profondeur de perçage toute erreur due à une différence dans les diamètres des balanciers ou leur positionnement, en effet, la cape appuie directe ment sur la surface du balancier.
On va décrire maintenant une seconde forme d'exé cution d'un appareil dans lequel le balourd d'un système oscillant est mesuré par la mesure de sa période.
Dans la première forme d'exécution, on s'est basé sur l'équation (1). Celle-ci correspond très bien aux .résultats d'expérience dans le cas où le balourd est important. Cependant, dans le cas de balourds de petite valeur, la relation T - cp dans l'équation (1) n'est plus une sinu soïde exacte. II faut lui ajouter des termes correctifs dus aux conditions extérieures et elle prend par exemple la forme représentée à la fig. 16.
Dans ce cas, la méthode de calcul de la première forme d'exécution ne peut pas donner une fonction de calcul complète, car les résultats du calcul du balourd diffèrent dans la première position. Dans :la seconde forme d'exécution, le procédé appliqué corrige cette erreur.
La courbe T - (V représentée à la fig. 16 présente l'allure suivante dans de nombreux cas T=acosq)+Pcos(2cp+y) (12) où a, (3, y sont constants.
L'expérience confirme que le premier arme a cos y dépend du balourd tandis que le second (3 cos (2 cp + y) marque l'influence des facteurs extérieurs.
Dans la première forme d'exécution il vient
EMI0007.0112
et l'influence du terme (3 cos (2 (V + y) apparaît dans le terme
EMI0007.0117
C'est ce qui provoque l'obtention d'un résultat erroné. Dans la première forme d'exécution, le balourd était calculé dans trois positions distantes angulairement de 90 . Dans la seconde forme d'exécution,
on le calcule dans quatre positions. Les périodes dans ces quatre posi- tions sont T, , T2, T,, et T4 . Si on prend
EMI0007.0135
et le terme (3 cos (2 (p + y) n'apparaît pas.
Même si la forme de l'onde varie plus ou moins à partir de celle représentée à la fig. 16, il est possible de détecter et de calculer uniquement le facteur dû au balourd.
La fig. 17 est un schéma des circuits électriques qui permettent de modifier la première forme d'exécution pour la. trans- former dans la seconde. Un commutateur rotatif 94' est ajouté et forme une autre étape entre la quatrième et la cinquième dans l'instrument 94 de la première forme d'exécution. En 94'-2,
la puissance d'entrée de l'appareil de résolution ajoute la phase négative du courant à S2 pour produire la quatrième position. Egalement en 94'-1, la seconde mémoire est contrôlée, de façon à effectuer une addition dans la troisième étape et une soustraction dans la quatrième étape.
De plus, les signaux d'entrée au compteur sont fournis par un diviseur par deux 114. A part la modification qui vient d'être relevée, des cir cuits sont les mêmes que dans la première forme d'exé cution et dans l'opération de mesure il suffit d'ajouter la quatrième étape. On comprendra aisément que le pro <B>cédé</B> de calcul dans la seconde forme d'exécution peut être mis en aeuvre comme indiqué ci-dessus.
On décrira maintenant la troisième forme d'exécution de l'appareil de calcul.
La méthode appliquée dans le second cas convenait lorsque la courbe T - (p était analogue à celle de l'équa tion (12).
Cependant, pour améliorer encore la précision du calcul, ,l'expérimentation confirme qu'il est préférable de choisir l'équation suivante T=acas+(3cos(2(p+y)=8cos(3cp+e) (13) Comme a cos (p représente le mieux possible l'in- fluence du balourd,
il faut conduire les calculs de façon à éliminer l'influence des deux autres termes.
Si les périodes sont mesurées dans six positions différentes faisant entre elles des angles de 60o et si les valeurs murées sont respectivement T., T60, T,20, T,80, T@4o et T300 ,
la valeur de TI est celle de c) = (po + i dans l'équation (13).
En substituant, et calculant, on obtient
EMI0008.0047
La méthode de calcul de la troisième forme de réali- sation consiste à obtenir les solutions a et W" en utilisant ces trois équations. La fig. 18 représente un diagramme des connexions des circuits électriques dans <RTI
ID="0008.0063"> ce cas.
Le même compteur :réversible et le même compteur d'alarme que dans la première forme d'exécution sont représentés chacun par trois appareils.
Le premier compteur réversible 197 compte et mé- morise
EMI0008.0075
Un commutateur rotatif 94" ayant sept circuits et neuf étages remplace le commutateur 94 de la première forme, les connexions du commutateur 94" sont 94"-1, 94"-2, 94"-3, 94"-4, 94"-5, 94"-6.
Quant à 94"-7, nous le lais sons de côté car il représente la même connexion que 94-5, comme on le comprendra aisément. Les connexions 94"-2, 94"-4 et 94"-6 commandent l'entrée des enroule ments statoriques S1,
S2 et S3 de l'appareil de résolu tion 200 pour changer les positions et calculer le balourd. Les stators de l'appareil 200 employé ici comprennent trois enroulements à 120 électriques.
Les tensions de sortie Erl et Erg de l'enroulement rotorique sont donc aussi grandes que celles obtenues comme composantes de trois vecteurs Esl, Est et Es3 dirigés dans la direction des enroulements rotoriques R 1 ex R2.
Cet appareil de résolution est différent sur ce point, car il utilise un vecteur composé de trois vecteurs alors que dans la première forme de mise en oeuvre, on utilisait un vecteur à deux composantes tels que Esl et Est,
dont les directions diffèrent de 90 . Le reste est le même que dans la seconde forme d'exécution. Dans la première étape, on ajoute la phase positive du courant uniquement à<B>SI'</B> par la connexion 94"-2. Ceci forme la première position.
Dans cette première position, le balan cier est monté; dans la deuxième étape, le premier comp- teur 19 fait l'addition par la connexion 94"- ( et compte et mémorise la période
EMI0008.0150
Ensuite la phase négative du courant alternatif n'est ajoutée qu'à S2' par la con nexion 94"-4 du troisième étage et l'appareil de résolu tion tourne de 60,, et parvient dans la seconde position.
Le second compteur effectue la soustraction par une connexion 94"-3 et compte et mémorise
EMI0008.0160
On mesure ainsi, successivement, T,z", -T,Ro, T24, et -T."", danses étapes 4, 5, 6 et 7. Finalement, trolls mémoires comptent et mémorisent les valeurs des équations (14), (15) et (16).
La huitième étape est destinée à calculer la position de déséquilibre et les trois valeurs susmention nées sont transformées en tensions alternatives par les convertisseurs 199, 200 et 201. Elles sont ajoutées à S1, S2 et S3.
Le vecteur résultant de la somme des trois valeurs est â de longueur (a) et de direction (f,. Le second terme ê col (3 çpo + e) des équations (14), (15) et (16) s'annule et n'apparait pas dans le vecteur résul tant.
En conséquence le servomécanisme agit et lorsque Erl = 0, la position angulaire de l'appareil de résolution est W". Erg représente a et on a ainsi le balourd comme décrit dans la première forme d'exécution.
Ainsi le second terme de l'équation (13) est éliminé au cours du comptage et le troisième au cours du calcul, de sorte que seul le premier terme est pris.
Selon la qualité on choisira l'une ou l'autre des méthodes décrites.
La première dans laquelle on ne mesure les périodes que dans trois positions est plus rapide que les deux autres, mais de précision moindre. La seconde dans laquelle las périodes sont mesurées dans quatre positions est meilleure, mais moins rapide.
La troisième méthode fournit les résultats les plus précis, mais comme elle porte sur la mesure de six périodes, elle est la plus lon gue.
En conséquence, il est nécessaire de choisir la mé thode la plus rationnelle en fonction de la précision désirée. Cependant, dans la plupart des cas,
les résultats donnés par la première et la. seconde méthode sont satis- faisants et la troisième n'est que rarement indispensable.
Les méthodes RTI ID="0008.0237" WI="12" HE="3" LX="1407" LY="1786"> décrites conviennent particulièrement bien à l'équilibrage des balanciers de montre puisqu'il est nécessaire de fixer un ressort au rotor et que les balanciers sont de toute façon reliés à leur spiral.
Lorsque le ressort doit être fixé spécialement au rotor pour la mesure, il faut prendre garde que le mo ment d'inertie de l'ensemble oscillant soit la somme du moment propre et du moment des organes de fixation du ressort. Ces derniers doivent donc être réalisés aussi légers que possible par rapport au rotor.
Les oscillations du rotor peuvent aussi être induites par d'autres moyens que ceux décrits précédemment. Bien que dans la des cription précédente on ait choisi une amplitude de 90 , d'autres valeurs peuvent également être adoptées. Des amplitudes plus faibles donnent de plus grandes varia tions de position et en conséquence facilitent la mesure du balourd.
Comme le montre l'équation (1), une varia tion de la position est proportionnelle à
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A propos des circuits électriques, on a décrit ici l'uti lisation d'un appareil de résolution. Cependant, on peut également utiliser un potentiomètre sinus-cosinus ou des moyens purement électroniques, par exemple des semi conducteurs, des tubes à vide, etc.