Appareil de pesage. La présente invention a pour objet un ap pareil de pesage à une seule position d'équi libre, comprenant un fléau dont l'un des bras porte la masse à peser et l'autre un contre poids, et des moyens pour rendre le fléau an- gulairement déformable pour l'obtention de l'équilibre.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple seulement, certaines formes d'exé cution, de l'objet de l'invention.
Les fig. 1, 2 et 3 sont des schémas; La fig. 4 est une vue d'une forme d'exécu tion; La fig. 5 est un schéma d'une variante; Les @fig. 6 et 7 sont respectivement une élévation en coupe et un plan d'une forme pratique d'exécution; La fig. 8 est relative à une variante; La fig. 9 est un schéma d'un perfection nement; La fig. 10 est un schéma d'un autre per fectionnement. Dans l'exemple de la fig. 1, le levier dé- formable se compose de deux parties la et lb articulées entre elles en 2.
La partie la repose sur un bâti fixe 3 par un couteau 4. Par un autre couteau 5, elle reçoit le poids P à mesurer. La partie lb est munie du contrepoids Q. Une butée est pré vue en 6 pour la partie la.
Soit P la verticale passant par l'articula tion 2; 1 la distance horizontale entre les arêtes des couteaux 5 et 4; m la distance hori zontale entre l'arête du couteau 4 et l'axe d'articulation 2 ; n la distance entre l'articula tion 2 et le centre de gravité de la partie lb avec son contrepoids Q; enfin, a l'angle formé avec la verticale V par la partie lb, à un ins tant quelconque.
La ligne 5-4 des arêtes des couteaux étant supposée horizontale et l'articulation 2 rendue rigide par un moyen quelconque après exécution du mouvement angulaire conve- nable du bras lb par rapport au bras la, l'équation d'équilibre serait évidemment: Pd <I>-</I> Qytz -f- Qn sin<I>a</I> Il est donc clair que la mesure de a donne une mesure de P. Donc, cette disposition donne directement la mesure d'un poids par celle d'un déplacement angulaire.
On remarquera que la nature et la posi tion de l'articulation 2 n'importent pas. Dans l'exemple de la fig. 1. elle est située en dehors des points 5 et 4 du côté de 4; mais elle pour rait être placée d'une façon quelconque. Dans la fig. 2, elle est entre 5 et 4; dans la fig. 3, elle est en dehors de 5-4, mais du même côté que 5. Elle pourrait aussi coïncider avec 5 ou avec 4.
Dans les exemples précédents, on a sup posé que le contrepoids était porté par la par tie 1b, et la charge par la partie la du levier du fléau. On pourrait aussi faire l'inverse.
Pour opérer le déplacement angulaire re latif des parties la et lb, on pourra utiliser un moteur, par exemple électrique, monté sur l'une des parties la ou lb pour agir sur l'autre, de sorte que le moteur fait partie de l'ensemble oscillant; les efforts moteurs et les résistances passives, lors de la déformation du levier, sont donc purement internes, et n'interviennent en aucune façon sur la posi tion d'équilibre.
On peut aussi utiliser pour opérer le dé placement angulaire relatif des parties la et lb, l'énergie potentielle soit de la charge à peser, soit du contrepoids. Le travail exécuté par cette charge ou ce contrepoids ne nuit aucunement à la précision de la position d'é quilibre.
Dans l'appareil de la fig. 4, le bras lb est relié au bras la non seulement par l'articula tion 2, mais encore par une disposition pro pre à ralentir la vitesse de chute du contre poids, par exemple pour rendre celle-ci prati quement uniforme. D'autre part, l'appareil comporte un dispositif qui solidarise, l'une avec l'autre, les parties la et lb dès que l'é quilibre est réalisé. Au début de l'opération de pesée, le bras lb est horizontal et le couple exercé par le contrepoids Q est supérieur à celui de la charge P. Les parties la et lb étant supposées solidarisées, l'ensemble la-lb a tendance à tourner dans le sens des aiguilles d'une mon tre, et le bras la bute contre la portée fixe 6.
Si on libère à ce moment le bras lb, celui- ci commence à. tomber en tournant autour de l'articulation 2. Le mouvement de chute de Q étant supposé uniforme, il n'y a pas lieu de tenir compte d'aucune force d'inertie dans l'équation d'équilibre, qui est évidemment: <I>Pl -</I> Qm <I>-</I> Qn sin<I>a - 0. (1)</I> Lorsque sin a aura atteint la valeur qui résulte de cette équation:
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l'équilibre statique par rapport au point de pivotement 4 sera réalisé.
A ce moment, le bras la quitte la butée fixe 6 et par un moyen quelconque (par exemple à l'aide d'un cliquet 8 s'engageant, par l'effet d'un pendule 10, dans la roue 9 calée sur la partie lb), les deux parties la et 1b sont rigidement liées l'une à l'autre. L'équilibre atteint se main tient donc, et l'angle a mesure la valeur de la charge P.
Si le mouvement de chute de Q n'est pas uniforme, une force d'inertie est à appliquer en sens inverse de Q; tout se passe donc comme si le contrepoids Q avait sa masse di minuée. Donc l'équilibre apparent se pro duira pour un angle â supérieur à l'angle a correspondant à, l'équilibre réel. Les deux parties l a et lb se solidariseront, ce qui ar rêtera la chute de Q; la: force d'inertie dispa- ràissant, l'ensemble basculera à nouveau au tour de 4 pour amener la sur la portée fixe 6.
Le levier 7 b sera libéré et recommencera son mouvement, pour aboutir ainsi de proche en proche à la position d'équilibre statique exact où il s'arrêtera définivement.
Pour opérer une nouvelle pesée, il suffira de ramener le contrepoids Q à sa position ini tiale, ce qui pourra avoir lieu soit à la main, soit par un moteur. On pourrait, pour per mettre de remonter plus vite le contrepoids, faire usage d'une roue libre (par exemple cliquet et rochet) qui permettrait, pendant le remontage, de désolidariser le contrepoids de tout autre organe mobile; cette disposition permettrait en particulier de constituer une bascule totalisatrice, car- lesdits organes mo biles intégreraient les mesures successives.
Dans ce cas où l'appareil est combiné avec un dispositif d'enregistrement ou d'impression qui doit être ramené à zéro après chaque pe sée, le dispositif à cliquet et rochet ne peut être employé que si, avant de ramener le con trepoids l? à sa position haute, on lui fait continuer son premier mouvement pour at teindre une position dans laquelle l'index et le dispositif d'enregistrement, quand il y en a un, marquent zéro.
Dans ce qui vient d'être décrit, c'est le sinus de l'angle a qui est proportionnel à la charge P à mesurer; mais on peut facilement faire que ce soit l'angle a lui-même qui soit proportionnel à P, en faisant usage de l'un quelconque des moyens de rectification du sinus déjà bien connus. Par exemple, le bras 1b se terminera par une came lk en dévelop- pante de cercle sur laquelle roule un lien flexible lr retenant le contrepoids Q.
Cette disposition a une très grande im portance comme il sera expliqué relativement à la fig. 9, car elle permet d'assurer une sen sibilité constante, le centre de gravité du fléau restant toujours dans le même plan ho rizontal.
Il est particulièrement remarquable que la chute de Q produit une diminution de l'é nergie interne du système, diminution qui n'intervient en aucune façon sur la précision de la position d'équilibre statique. On com prend alors qu'on puisse sans aucun inconvé nient utiliser cette dépense d'énergie pour l'entraînement de dispositifs d'indication, d'enregistrement, d'impression ou tous autres.
Dans l'équation (1) qui précède, on pourra éliminer Qm soit en amenant l'articu lation 2 à coïncider avec le couteau 4, soit à l'aide d'un contrepoids ou tare placé sur le bras là. Si, d'autre part, on fait usage d'un moyen connu de rectification du sinus, on aura:
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Cette équation montre que l'appareil ainsi constitué est propre à être utilisé comme compteur automatique de nombre de pièces. Soit en effet p le poids d'une pièce; si l'on constitue le contrepoids Q par un nombre<I>a</I> de ces pièces, on voit que l'on a:
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x étant le nombre de pièces de la charge.
Donc:
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Le nombre x est donc proportionnel au produit
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; par une graduation convenable, on obtiendra x en multipliant le nombre des pièces témoins a par l'indication donnée sur le cadran.
Il est à remarquer que, dans tout ce qui précède, on a supposé que le contrepoids, par exemple, remonté à un potentiel maximum, descend jusqu'à la position correspondant à l'équilibre et effectue dans ce mouvement tout travail utile sans fausser la mesure.
Le même travail peut être accompli, à partir de la position de l'équilibre, de la ma nière suivante: L'équilibre étant atteint, comme il est dit précédemment, par exemple, on enlève la charge. Le contrepoids est libéré et continue à descendre jusqu'à la position zéro. Pendant cette période, il pourra, bien entendu, accom plir tout travail voulu, comme dans les pré cédents exemples.
L'articulation 2 peut, comme dans l'exem ple de la fig. 5, être constituée par une simple lame élastique 2 reliant le bras lb au bras la. Dans cet exemple, la déformation est pro duite par la rotation de la came 7, qui peut avoir tout profil convenable, par exemple pour permettre la rectification. La rotation de la came 7 est produite à la main ou par un moteur.
Les fig. 6 et 7 sont relatives à une forme pratique d'exécution.
Dans cette forme d'exécution, l'appareil comprend un bâti 27, qui est l'équivalent du bras la des précédents exemples schématiques, ce bâti 27 reposant par des couteaux 11 et 12 sur un support 13. A l'intérieur du bâti 27 sont montés des arbres tournants 14 et 15. L'arbre 15 porte, folle sur lui, une roue 25, sur le moyeu de laquelle est calé le bras lb qui porte à son extrémité le contrepoids; la roue 25 entraîne, par un train d'engrenages formant des démultiplications convenables, les arbres 14 et<B>15.</B> Une roue d'impression 16 est calée sur l'arbre 15, et une autre roue 17 sur l'arbre 14. La roue 17 marque les unités supérieures, et la roue 16 les unités les plus basses.
Le train démultiplicateur a donc ici une double fonction: celle de ralentir la chute du contrepoids et celle de faire tourner les roues 16 et 17 dans le sens convenable. La charge à peser est supportée par le cou teau 29.
L'arbre 14 reçoit en outre un index 18, tandis que le cadran est, de préférence, monté sur le bâti<B>27.</B> On pourrait aussi pivoter le cadran sur le support fixe 13 ou sur le bâti 27 et le munir d'un contrepoids. Le couloir 19 de sortie des tickets imprimés est de pré férence monté sur le support fixe 13, et tra verse le bâti 27, qui n'oscille que très peu, par une fenêtre 20.
Lorsque le bâti 27 (analogue au bras la) quitte, à. l'équilibre, sa position normale, un contact se ferme pour provoquer l'excitation d'un électro 21 qui, par l'attraction de son armature, engage un cliquet 22 dans la den ture d'une roue \? 3 calée sur l'arbre 1.5. Ce cliquet remplit ici une fonction double, car il solidarise le bâti 27 avec le bras lb (l'arbre 15 et l'arbre 14 par conséquent ne peuvent plus tourner) et, d'autre part, immobilise la roue 16 en bonne position d'impression, si le nombre et la position des dents de la roue 23 correspondent aux chiffres portés par la roue 16.
Pour remonter le contrepoids, on peut uti liser un moteur 24 entraînant l'arbre 15 par la courroie 28 et la poulie 26. On pourrait aussi placer normalement le contrepoids en position basse, et le soulever par le moteur pour opérer la pesée; les deux moyens sont équivalents; mais dans le second cas l'excita tion de l'électro 21 pourrait avantageusement couper le circuit du moteur 24.
D'ailleurs, si ce circuit n'était pas coupé, la courroie 28 patinerait sur la poulie 26, sans grand inconvénient. Bien entendu, on pourrait comme précédemment utiliser pour l'actionnement du cliquet 22 le basculement du bâti 27, ou tout autre moyen convenable.
Dans l'exemple de la fig. 8, le bras la du fléau est prolongé par une partie 1d en forme de came rectificatrice, et le contrepoids Q est attaché à un axe 30 qui est librement mobile dans une rainure 31 du bras lb arti culé en 2.
Au cours du mouvement angulaire du bras lb, l'axe 30 se déplace le long de la courbe 1d, laquelle est choisie de telle façon que, si l'on appelle: a l'angle entre le bras lb et la verticale passant par le point d'articulation 2, x la projection de la distance 2-30 sur l'horizontale, on ait toujours:
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da étant une variation infinitésimale de a et dx la variation correspondante de x.
L'équation de la courbe 1d, en coordonnées polaires ayant 2, pour pôle et l'horizontale xy pour axe est donc:
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a étant un facteur constant.
En coordonnées cartésiennes, on aurait: <I>x =</I> aa <I>y = a a</I> cotg<I>a</I> Cette courbe peut se terminer, au voisi nage de la verticale, par un simple arc de cer cle de raccordement, car dans cette zone où les sinus sont assimilables aux arcs, la cir- conférence satisfait pratiquement aux condi tions précitées, et se confond avec la courbe théorique.
Au lieu de se déplacer ou d'être déplacé dans un plan vertical, le contrepoids (ou la charge) pourrait être déplacé dans un plan horizontal. Dans ce cas, bien entendu, le con tre<B>p</B>oids ne pourrait plus être automoteur. En outre, il y aurait intérêt à employer deux contrepoids se déplaçant en sens inverses, pour que le centre de gravité reste sur la verticale du couteau 4.
Dans l'exemple de la fig. 9, on a dessiné une came 1k en forme de développante de cercle, appartenant au bras lb, et dont la dé veloppée lm est tangente à la droite horizon tale<I>tu</I> qui passe par les arêtes des couteaux 5 et 4. Bien entendu, il n'est pas absolument nécessaire que la développée lrn soit tangente à cette droite, mais cette disposition facilite l'explication.
Lorsque le bras lb tourne autour de l'ar- tioulation 2, on voit que le point de tangence du lien flexible 1r avec la came 1k est tou jours situé sur la droite<I>tu,</I> conformément aux propriétés bien connues de la développante. On a d'ailleurs représenté en pointillé la came et le contrepoids dans une autre posi tion. Dans ces conditions, on voit que le cen tre de gravité de l'ensemble la-lb ne subit aucun déplacement vertical au cours de la ro tation du bras lb.
Dans cet exemple, lorsqu'on veut opérer une pesée, on appuie momentanément sur le contact 32, ce qui a pour effet d'exciter le relais 33. Ce relais reste excité par les con tacts 34 et 35, et par le contact 36, il pré pare un circuit pour les relais 37 et 38.
Dans la position de repos, qui est celle où le contrepoids Q est complètement re monté, le prolongement ln du bras la touche le contact 39a. On voit alors que le circuit du relais 38 est fermé par: pôle -I- de la batterie, contact 36, relais 38, contact 39a, bras ln et le second pôle de la batterie qui est relié à la masse de l'appareil. Le relais 38 s'excite, et il se maintient excité par les contacts 39 et 40.
Au contact 41, le circuit de l'électro 21 est fermé, de sorte que le cliquet 22 dégage la denture de la roue 23. Le bras lb peut donc se déplacer angulairement par rapport au bras la. Dans cet exemple, on a supposé que le contrepoids Q était insuffisant pour assu rer ce mouvement, mais on voit qu'au contact 42 le circuit du moteur 24 est fermé par l'in ducteur 43, ce qui permet au contrepoids Q de descendre.
En même temps que l'électxo 21, un élec- tro 44; qui est en dérivation avec lui, a attiré son armature 45 pourvue, par exemple, de deux contacts 46. Lorsque le contrepoids Q est arrivé à une position pour laquelle le bas- culement de l'ensemble la-lb autour du cou teau 4 commence à se produire, le bras ln quitte le contact 39a, ce qui ne produit aucun effet, mais rencontre, un peu avant la posi tion d'équilibre, le premier contact 46.
Le circuit du relais 47 est alors fermé, et le circuit de maintien du relais 38 est alors coupé en 40. Le moteur s'arrête, les électron 21 et 44 retombent. Le cliquet 22 relie rigide ment la et lb, et les contacts 46 sortent du chemin du bras 1n. L'ensemble du fléau peut donc librement osciller autour de sa position d'équilibre.
La position des contacts 46 est déterminée pour que la position d'équilibre soit très pro bablement atteinte par cette première opéra tion. Mais il peut arriver accidentellement que le contrepoids Q ait dépassé cette position d'équilibre. Dans ce cas, le bras ln doit venir au contact de la butée 48a. Le circuit du re lais 37 est alors fermé, et ce relais se main tient excité par les contacts 48 et 40; au con tact 49, les électron 21 et 44 sont à nouveau excités et au contact 50, le circuit du moteur est à nouveau fermé, mais cette fois par l'in ducteur 51 qui fait tourner le moteur en sens inverse.
Le fonctionnement se reproduira identiquement comme dans le cas précédent lorsque le bras ln viendra à nouveau toucher l'un des contacts 46.
Lorsque la position d'équilibre est at teinte de façon certaine, l'opérateur provoque l'impression du résultat, ce qui a pour effet, par un moyen quelconque, de couper le con- tact 35. Si on ne réalise pas l'impression du résultat, l'opérateur appuie sur le contact 35 pour désexciter le relais 33. On comprend que si, au repos, le bras ln au lieu de toucher la butée 39a touchait la butée 48a, le fonctionne ment serait identiquement le même.
L'exemple de la fig. 10 montre comment on peut réaliser à la main l'impression du ré sultat de la mesure.
Sur le bâti 50 de l'appareil est monté un plateau 51 où s'articule en 52 un levier 53. Lorsqu'après une pesée, on veut réaliser l'im pression du résultat, on appuie sur le levier 53. Un doigt 54 est poussé par le cliquet 55. Si le fléau est bien dans sa position d'équili bre, ce doigt 54 s'engage dans une encoche ou trou 56 d'une pièce 57 portée par le fléau 1, et le mouvement du levier 53 peut s'effec tuer librement. Si, au contraire, le fléau 1 n'est pas dans sa position d'équilibre, le doigt 54 est arrêté et il fait tourner le cliquet 55, et le mouvement de 53 est arrêté.
En continuant son mouvement, le levier 53 vient appuyer sur la tige 58 par la butée 59 montée élastiquement. La tête 60 qui ter mine la tige 58 vient alors s'appliquer sur le fléau 1 pour l'immobiliser définitivement. Enfin, à la fin de son mouvement, le levier 53 appuie sur le dispositif d'impression 61.
Si on le désire, on peut prévoir des moyens d'alignement pour les roues de type 16 et 17, afin que l'impression soit effectuée en chiffres alignés.
La partie lb du fléau entraîne en rotation l'arbre 2. Sur celui-ci est calée une roue 62, qui, par la roue 63, fait tourner plus rapide ment l'arbre 64. Celui-ci par la roue 65 et par la roue 66 fait tourner la roue de types 16, qui est celle des unités inférieures. D'au tre part, l'arbre 2 porte, fixé sur lui, un man chon 67 qui entraîne la roue de types 17 par l'intermédiaire d'un ressort 68.
Par les roues 69 et 70, l'arbre 64 entraîne, à la même vitesse que la roue 16, un manchon 71 qui porte une roue dentée 72, et une tige de butée 73 correspondant aux positions voi sines de zéro de la roue de types 16. Par exemple, cette butée 73 correspond aux chiffres 0 à 5 de la roue 16. En outre, la roue 17 reçoit, fixée sur elle, une denture 74.
La tige 58, précédemment décrite, peut s'engager dans la roue 72 pour arrêter le fonctionnement, et solidariser les parties la et lb du fléau. En continuant le mouvement du levier 53, celui-ci vient appuyer par la portée 75 contre la tige 76. Deux cas sont alors à considérer: ou bien la butée 73 se trouve au-dessous de la tige 76, ou bien au contraire elle laisse le chemin libre à cette tige. On examinera d'abord ce second cas. La tige 76 n'offrant aucune résistance, le mou vement de 53 peut continuer, et la portée 77 vient s'appuyer sur la tige 78 qui, en s'enga geant dans la denture 74, force la roue 17 à se placer dans une bonne position d'impres sion. Dans le premier cas, au contraire, la bu tée 73 s'oppose au déplacement de la tige 76.
Les portées 75 et 77 étant disposées sur une lame élastique 79, le mouvement de 53 fait fléchir cette lame, de sorte que la portée 7 7 ne peut plus agir sur la tige 78. La roue 17 ne subit donc aucun mouvement d'alignement avant l'impression. Cette disposition est moti vée par le fait que la roue 17, lorsque 1a roue 1.6 est placée entre 0 et 5 par exemple, est déjà alignée d'une façon suffisamment cor recte, alors que, si on faisait agir la tige 78 à ce moment, il ne serait pas sûr qu'elle pé nètre dans la bonne dent et des erreurs pour raient se produire.