Dispositif pour le guidage en rotation de mobiles dans les instruments de mesure.
La présente invention a pour objet un dispositif pour le guidage en rotation de mo- biles dans les, instruments de mesure, notamment dans une balance, un galvanomètre, etc., dans lequel deux pièces effectuent des rotations relatives inférieures à un quart de tour, da. ns lequel l'un des éléments de deux sortes qui le'composent est rigidement solidaire de l'une de ces pièces et est en contact, par au moins un point, sur ehaeuzne d'au moins deux surfaces appartenant à deux éléments de l'autre aorte, lesquels sont portés par l'autre des deux pièces susdites, surfaces qui sont des surfaces.
réglées et développablee et qui sont disposées sur ladite pièce de manière qu'un plan normal aux génératrices de l'une soit aussi normal aux génératrices, de l'autre, puis de manière que leurs projections sur ce plan soient deux lignes qui se. coupent, dispositif dans lequel, en outre, l'élément qui est en contact avec lesdites surfaces des deux autres éléments est susceptible, en roulant sur de les entraîner quelque peu grâce à une mobilité dépendant de la..
conformation de ces éléments et de leur montage sur la pièce qui les porte et autorisant, des déplace- ments de part et d'autre d'une position de départ, caractérisé en ce que les susdites sur- faces sont les surfaces périphériques cylindriques de deux ga-lets circulaires entiers dont chacunestmobileautour d'au moins un point de l'axe de sa surface périphérique cy- lindrique et est susceptible de tourner autour de cet axe, afin qu'aucune force de rappel des susdits éléments mobiles vers ladite position de départ ne soit nécessaire et n'influe sur la.
mesure des forces déterminant le mou vement relatif des susdites pièces et afin que, après leur usure sur un arc de roulement déterminé,onpuissedéplacerla.zonedecon- tactdecessurfacesavecl'élément qui roule sur ellese'ndéplaçantangulairementles'dits galets.
Le dessin ci-a-ninexéreprésente,à titre d'examples, une forme d'exécution de l'objet de l'invention et une variante.
Dans'cesexemples,l'undesdispositifs représenté seït à guider en rotation rela-bivbe- ment à une pièce 1 faisant partie du bâti d'une balance, un levier ou fléau 3, sur lequel agitlachanged'unplateau8etl'autre qui est une variante sert à permettre une rotation du plateau 8 relativement à ce levier 3. Ce dernierestsupposéfaitd'une plaque de métal dans laquelle est fixéuncouteau2 constitua. nt l'un des éléments'dudispositif de guidage. Dans la-figure unique du dessin, ce couteau est supposé faire saillie sur les deux faces de la plaque formant le levier 3.
Il prend appui, de part et d'autre, sur deux disques ou galets circulaires4 < !et4 & dont les tourillons 7 et 7'sontmontésdansune chapeformée par la pièce 1 du bâti.
Une telle chape est supposée de chaque côté du levier3.Les'galetspassent'partielle- ment'l'un devant l'autre, et leurs axes sont parallèles,c'est-à-direque..lescirconférences que sont les projections, sur le plan de la fi gure, de leurs surfaces périphériques, se cou- pent en deux points. On voit que l'arête du couteau 2 se projette suivant le point supérieur de leur intersection.
Le principal avantage de cette disposition est que la position de'l'axederotation du levier 3 est beaucoup plus constante, au cours d'un mouvement angulaire toujours inférieur à un quart de tour, que cet-le de l'arête d'un couteau dans le fond d'un V qui est toujours quelque peu arrondi de sorte que le frottement tend à empêcher lecouteau d'y prendre la position'la plus basse.
Ici, seule la résistance au roulement du couteau sur les galets pourrait 1''empêcher d'atteindre cette position la plus basse, car il y est au contraire conduit par la rotation du galet 46, supposé par faitement libre, que déterminerait la charge du couteau dès que celui-ci N'écarteraitquel- que peu du galet 4a ; en effet, il y a rotation de 46 grâce au brasdelevier par rapport à l'axe du tourillon 7'que possède cette charge tant que le couteau est à gauche du plan vertical passant par cet axe, et grâce à la résiistamoe a. u glissemeint faisant que le'cou- teau accompagne le galet dans sa rotation.
De plus, est avantagesubsiste lorsque le couteau est remplacé par un corps cylindrique de 1 à plusi, eurs mtillilmètres ou eeWnti- mètres de dia-mètre moyennant un écartement convenable des tourillons 7 et 7', mais, alors,Sanglederotationdesgaletsent-ra-înés par roulement est accru autant de fois que la résistance au roulement est diminuée, celle-ci étantmveDsementproportionnelle aux rayons de roulement, de sorte que le frottement de glissement des tourillons 7 et 7'ne serait plus négligeable quant à son travail comme il l'est lorsque le rayon de courbure à l'arête du couteau ne mesure que quelques c & n'tièmesdemillimètre.
On monteraitalorslesgalets'surbilles ou comme ceux du couteau 10, à moins qu'on ne puisse les faire très grands.
Les tourillons 13 et 13'des galets 4c et 4 < surlesquelsreposelecouteau10pren- nent. eux-mêmesappuicontre des galets 15 et'ceux de la face arrière traversent des trous 14 du levier 3, trous plusgpands'que ces tourillons et qui pourraient être remplacés par des encoches partant du bord du ] levier 3. Les galets. 15 sont munis d'arbres dont des pivots 16 engagés dans des trous de ponts17fixéspardesvis 18 et'des che- villes 19 contre chaque face du levier.
On conçoit que le travail du frottement sur ces pivots soit négli)g'eabled'autantplusque le petit jeu latéral nécessaire peut même faire qu'il n'y ait pas réellement frottement, mais seulement roulement des pivots dans leurs trous vu l'extrême petitesse de l'angle de rotation de ces galets 15.
Les arêtes des couteaux peuvent ainsi être arrondies eylindriquement sur un secteur dont l'angle est au moins égal à l'angle ma ximu, m du mouvement du levier relativement au support ou au plateau 8 qui est supporté, d'autre part par au moins deux autres leviers semblables au levier 3. La chargequepeut supporter un couteau ainsi arrondi est plus grande que'celled'un'couteauaitgtnquis'use davantage, au moins lorsqu'il est frottant.
L'ordre de grandeur du rayon'du secteur arrondi roulant peut rester inférieur à un dixième de mm en présentant cet avantage à l'usage,mais'ilpeutatteindreplusieurs dixièmes de mm sans que le travail des frot tements soit plus ? grand avee un jeu eonvena- ble de galets.
Les'galetspourraientprésenters'ur une face une creusure cylindrique, à. l'intérieur de laquelle reposerait le couteau de chaque côté du levier. Le frottement de roulement serait ainsi un peu moindre que lors du roulement sur les surfaces'convexes extérieures pour les mêmes rayons de courbure, ee frotbement s'exprimant par la formule :
EMI2.1
dans laquelle C est le coefficient de roule ment exprimé en unités''de longueur, Q la force normale au contact, r le rayon de courbure du couteau ou cylindre'et-B le rayon de courbure de l'autre surface de roulement ;
le signe-s'applique au roulement intérieur. donc au casoùlesgaletssontcreusés.Mais,
R pouvant facilement être cent fois plus grand que r, la différence entre les cas de roulement extérieur et intérieur est minime, de même en ce qui concerne le moment de la résistance au raulement. En effet, ce moment, qui est indépendant de r pour un corps roulant sur un plan, puisqu'il s'exprime par produit C Q, devient pour le cas de deux rayons finis :
EMI3.1
Or, si R est nécessairementtrèstgirand devant le rayon de'courbured'uncouteau même aensiblemeaitarrondi, il devient par contrepossiblepratiquementde donner an rayon-R de la creusure'd'un galet une valeur peu supérieure à r si r est notablement plus grandqu'àl'arrondid'uncouteauet vaut par exemple plusieurs millimètres ou centimètres. La parenthèse'de la formule peut alors ne valoir qu'une petite fraction.
De plus, rien n'empêche de monter de l'a même manière les tourillons de ces galets creux à l'intérieur d'autres galets creux, pourvu que les dia-métres de l'a. première articulation soient assezg'rospour que eeux des suivan- tes, nécessairement plus'petits pour que les arcs de roulement diminuent,soient,encore réalisables.
Dans le cas d'un seul train de galets, comme 4a et 4b, on peut monter sur billes les tourillons 7 et 7'dans leurs chapes ; mais on peut, de préférence, disposer un seul roulement à billes dans le plan médian de l'épaisseur de chaquega,let,roulementdontl'élément intérieur est a,lors fixé à un arbre dont les extrémités 7 7'pourraient aussi bien être fixées au support 1 que libres de tourner. Ce roulement à billes serait choisi parmi les types qui autorisent un ébat latéral de l'élément extérieur sur leur élément intérieur, afin que ce soit le couteau 2 qui détermine l'axe de rotation en s'appuyant sur une génératrice de la surface cylindrique, extérieure.
I ; e ga- let se comporte alors comme s'il était mobile autour d'un seul point de cet axe avant que le couteau soit en place, donc comme'il était monté à la cardan. Mais sa mobilité transversale, serait limitée à la valeur de l'ébat prévu, qui peut être petite vu que cette dispo- sition ne vise qu'à assurer que le couteau touche la surface cylindrique par tous les points d'une génératrice.
Device for guiding in rotation of moving parts in measuring instruments.
The subject of the present invention is a device for guiding the rotational movement of moving parts in measuring instruments, in particular in a balance, a galvanometer, etc., in which two parts perform relative rotations of less than a quarter of a turn, da. ns which one of the elements of two kinds which compose it is rigidly integral with one of these parts and is in contact, by at least one point, on ehaeuzne of at least two surfaces belonging to two elements of the other aorta, which are carried by the other of the aforesaid two parts, surfaces which are surfaces.
adjusted and developable and which are arranged on said part so that a plane normal to the generators of one is also normal to the generators, of the other, then so that their projections on this plane are two lines which are. cut, device in which, moreover, the element which is in contact with said surfaces of the other two elements is capable, by rolling on, of dragging them somewhat thanks to a mobility dependent on the.
conformation of these elements and of their mounting on the part which carries them and allowing movements on either side of a starting position, characterized in that the aforesaid surfaces are the cylindrical peripheral surfaces of two Whole circular ga-nets each of which is movable around at least one point of the axis of its cylindrical peripheral surface and is capable of rotating around this axis, so that no return force of the aforesaid movable elements towards said starting position is necessary and does not affect the.
measurement of the forces determining the relative movement of the aforesaid parts and so that, after their wear on a determined rolling arc, the surface contact zone can be moved with the element which rolls on them and angularly displaced the said rollers.
The drawing below represents, by way of example, an embodiment of the object of the invention and a variant.
In these examples, one of the devices shown is to guide in rotation rela-bivbe- ment to a part 1 forming part of the frame of a balance, a lever or flail 3, on which actslachange'unplateau8 and the other which is a variant is used to allow rotation of the plate 8 relative to this lever 3. The latterestsupposéfaitd'une metal plate in which is fixedunouteau2 constitua. nt one of the guiding device elements. In the single figure of the drawing, this knife is supposed to protrude on the two faces of the plate forming the lever 3.
It is supported, on both sides, on two discs or circular rollers4 <! And4 & whose journals 7 and 7'ontésdansune clevis formed by part 1 of the frame.
Such a yoke is assumed on each side of the lever.3 The 'rollers pass' partially' one in front of the other, and their axes are parallel, that is to say that ... the circumferences that are the projections, on the plane of the fi gure, of their peripheral surfaces, intersects at two points. We see that the edge of the knife 2 projects along the upper point of their intersection.
The main advantage of this arrangement is that the position of the axis of rotation of the lever 3 is much more constant, during an angular movement always less than a quarter of a turn, than that of the edge of a knife. in the bottom of a V which is always somewhat rounded so that friction tends to prevent the knife from taking the lowest position there.
Here, only the rolling resistance of the knife on the rollers could prevent it from reaching this lowest position, because it is on the contrary driven there by the rotation of the roller 46, supposedly free, which would determine the load of the roller. knife as soon as it does not move away from the roller 4a; in fact, there is a rotation of 46 thanks to the brasdelevier with respect to the axis of the journal 7 'that this load has as long as the knife is to the left of the vertical plane passing through this axis, and thanks to the resistance a. u slides causing the knife to accompany the roller in its rotation.
In addition, is advantages subsists when the knife is replaced by a cylindrical body of 1 to several millimeters or eeWntimeters of diameter with a suitable spacing of the journals 7 and 7 ', but, then, Sanglederotationdesgaletsent-ra-înés by rolling resistance is increased as many times as the rolling resistance is decreased, the latter being very proportional to the rolling radii, so that the sliding friction of the journals 7 and 7 'would no longer be negligible as regards its work as it is when the radius of curvature at the edge of the knife is only a few c & nths of a millimeter.
We would then climb the curls or like those of knife 10, unless we can make them very large.
The journals 13 and 13 'of rollers 4c and 4 <on which the knife 10 rests. themselvesappuicontre rollers 15 and 'those of the rear face pass through holes 14 of lever 3, holes plusgpands' these journals and which could be replaced by notches starting from the edge of] lever 3. The rollers. 15 are provided with shafts, the pivots 16 of which are engaged in holes in the bridges 17 fixed by screws 18 and with pins 19 against each face of the lever.
We can imagine that the work of the friction on these pivots is negligible, all the more so as the small lateral play necessary can even mean that there is no real friction, but only rolling of the pivots in their holes given the extreme smallness the angle of rotation of these rollers 15.
The edges of the knives can thus be rounded eylindrically on a sector whose angle is at least equal to the angle ma ximu, m of the movement of the lever relative to the support or to the plate 8 which is supported, on the other hand by at least two other levers similar to lever 3. The load that a rounded knife can withstand is greater than that of a knife that wears more, at least when it is rubbing.
The order of magnitude of the radius of the rounded rolling sector can remain less than one tenth of a mm while having this advantage in use, but it can reach several tenths of a mm without the work of the friction being more? large with a suitable set of pebbles.
The 'pebbles could present' on one side a cylindrical hollow, with. the inside of which would rest the knife on either side of the lever. The rolling friction would thus be a little less than when rolling on the outer convex surfaces for the same radii of curvature, this friction being expressed by the formula:
EMI2.1
where C is the rolling coefficient expressed in units '' of length, Q the normal contact force, r the radius of curvature of the knife or cylinder, and-B the radius of curvature of the other rolling surface;
the sign-applies to the inner bearing. so in case the pebbles are dug.
Since R can easily be a hundred times greater than r, the difference between the outer and inner rolling cases is minimal, and so is the moment of resistance to rolling. Indeed, this moment, which is independent of r for a body rolling on a plane, since it is expressed by product C Q, becomes for the case of two finite radii:
EMI3.1
Now, if R is necessarily very tight in front of the radius of curvature of a knife, even if it is rounded, it becomes practically possible, on the other hand, to give the radius-R of the hollow of a pebble a value little greater than r if r is notably greater than the rounded 'a knife is for example several millimeters or centimeters. The parenthesis of the formula may then be of only a small fraction.
In addition, nothing prevents mounting a the same way the pins of these hollow rollers inside other hollow rollers, provided that the diameters of a. first articulation are large enough so that the following ones, necessarily smaller so that the rolling arcs decrease, are, still achievable.
In the case of a single train of rollers, such as 4a and 4b, the journals 7 and 7 'can be mounted on balls in their yokes; but it is possible, preferably, to have a single ball bearing in the median plane of the thickness of each ga, let, bearing of which the inner element is a, when fixed to a shaft whose ends 7 7 ′ could also be fixed to the support 1 that free to rotate. This ball bearing would be chosen from the types which allow a lateral flap of the outer element on their inner element, so that it is the knife 2 which determines the axis of rotation by relying on a generatrix of the cylindrical surface, exterior.
I; The roller then behaves as if it were movable around a single point of this axis before the knife is in place, therefore as if it was mounted on the gimbal. However, its transverse mobility would be limited to the value of the expected clearance, which may be small since this arrangement only aims to ensure that the knife touches the cylindrical surface at all the points of a generator.