Balance automatique
La présente invention a pour objet une balance automatique comportant un bâti, un fléau qui oscille sur ce bâti et sur un bras duquel agit le poids de la charge à peser, caractérisée par un contrepoids qui coulisse le long de ce fléau pour équilibrer la charge et qui est muni d'une crémaillère à dents inclinées, par une roue à denture hélicoïdale qui est supportée par le bâti et qui engrène avec cette crémaillère pour entraîner le contrepoids dans les deux sens en lui appliquant une force passant constamment par l'axe d'oscillation du fléau, par au moins un moteur électrique porté par le bâti pour actionner la roue dans les deux sens,
et par un jeu d'interrupteurs actionnés par le dé- équilibre du fléau pour commander le dé- placement du contrepoids sous l'action de la roue dans le sens qui tend à rétablir l'équilibre du fléau.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la balance objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue en plan ;
la fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne ll-ll de la fig. 1.
la fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne III-III de la fig. 1 ; et
la fig. 4 est un schéma électrique.
Comme le montrent les fig. 1 à 3, le fléau est constitué par deux flasques symétriques 1-2, réunis par deux entretoises 3-4. Il repose sur un bâti 5 par l'intermédiaire de deux couteaux 6-7 qui sont portés par les flasques et dont les arêtes sont dans le prolongement l'une de l'au- tre.
Les flasques 1-2 portent également deux couteaux 8-9 sur lesquels reposent les deux branches d'un étrier qui porte la charge et deux couteaux 10-11 qui supportent l'étrier qui porte le contrepoids de tare.
Un contrepoids mobile est constitué par une poutre 12 qui coulisse à l'intérieur du fléau en roulant sur des galets 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 dont les axes sont fixés aux flasques 1-2.
Le contrepoids 12 porte sur sa face infé- rieure des dents inclinées qui forment une cré- maillère engrenant avec une roue 21 qui porte une denture hélicoïdale. La roue 21 est fixée sur un arbre 22 qui tourne dans les coussinets aménagés dans le bâti.
L'engrenage formé par cette roue et la cré- maillère est à contact ponctuel et le point de contact des deux dentures est constamment sur la génératrice de contact du cylindre primitif de la roue dentee et du plan primitif de la crémaillère. Par construction, cette génératrice coincide avec l'axe d'oscillation du fléau constitué par la ligne des arêtes des couteaux par lesquels le fléau repose sur le bâti. La force qui provoque le déplacement du contrepoids passe ainsi constamment par l'axe d'oscillation du fléau et son moment par rapport à cet axe est nul, de sorte que l'existence de cette force ne modifie pas les conditions d'équilibre du fléau.
Le mouvement de rotation de la roue 21, qui entraîne le déplacement du contrepoids 12, a lieu sous l'influence de deux groupes 23 et 24 constitués chacun d'un moteur électrique et d'un réducteur.
Les deux moteurs peuvent tourner dans les deux sens et sont munis d'un dispositif d'arrêt instantané à la rupture du courant.
Sur l'arbre de sortie du groupe moto-réduc- teur 24 est fixée une roue dentée 25 qui engrène avec une roue dentée 26 tournant librement sur l'arbre de sortie 27 du groupe motoréducteur 23. Cet arbre est dans le prolongement de l'arbre 22.
Sur la roue 26 est fixé un boîtier 28 d'un train épicycloïdal dont les roues extrêmes 29-30 sont fixées respectivement sur les arbres 27 et 22, tandis que des roues intermédiaires 41-42 tournent ensemble sur un axe du boîtier 28 en engrenant respectivement avec les roues 29-30.
Quatre vis moletées 31-32-33-34, fixées dans les plaquettes liées au flasque 1, sont respectivement au-dessus des boutons de quatre interrupteurs à rupture brusque 35-36-37-38 fixés à deux potences 39-40, fixées elles-mê- mes au bâti.
La fig. 4 représente le schéma électrique de la balance.
En 43, on a indiqué une ligne d'alimentation en-courant pour les deux moteurs des groupes moto-réducteurs 23-24. Ces moteurs ont chacun un inducteur à deux enroulements ; la mise sous tension d'un enroulement provoque la rotation dans un sens déterminé, tandis que la mise sous tension de l'autre enroulement provoque la rotation dans l'autre sens. Sur les deux circuits d'alimentation des enroulements du moteur 23 sont interposés respectivement les interrupteurs 35 et 36, et sur les deux circuits d'alimentation du moteur 24, les interrupteurs 37 et 38.
Le fonctionnement de la balance s'effectue comme indiqué ci-après. Le plateau de la balance étant vide, le fléau est en équilibre. Le contrepoids 12 est dans sa position extrême sur la gauche (fig. 1), position correspondant au zéro de l'indicateur de poids, actionné par exemple par l'arbre 22 ; ce contrepoids 12 se trouve alors équilibré par le contrepoids de tare suspendu aux couteaux 10-11.
L'introduction d'une charge sur le plateau suspendu aux couteaux 8-9 rompt cet équilibre. Le fléau pivote autour de son axe d'oscillation et les vis 31 et 33 enfoncent les boutons des interrupteurs 35-37. Les moteurs des groupes 23-24 se mettent à tourner dans le sens voulu pour que les deux roues dentées 26-29 aient même sens de rotation. La roue 30 tourne alors dans le même sens en entraînant l'ar- bre 22 et la roue 21. Celle-ci fait avancer le contrepoids 12 vers la droite afin de rétablir l'équilibre du fléau.
Si vl est la vitesse angulaire de rotation de la roue 29, v2 celle de la roue 26, n la raison du différentiel, c'est-à-dire le rapport du produit des nombres de dents des roues 30-41 à celui des nombres de dents des roues 42-29, la vitesse wl de la roue 30 est donnée par l'équation :
EMI2.1
Quand le contrepoids 12 approche de la position qui correspond à l'équilibre du fléau, la pression exercée par les vis 31-33 sur les boutons des interrupteurs 35-37 diminue. A un moment donné, la pression exercée sur le bouton de l'interrupteur 37 devient égale à la force de détente de celui-ci. L'interrupteur 37 s'ouvre alors, arrêtant le moteur du groupe 24 et immobilisant les roues 25-26.
La vitesse v2 devient nulle et la vitesse des roues 30 et 21 devient
W2=V1 n
Par construction, w2 est nettement inférieur à w > , le rapport de ces deux vitesses étant (n-1) p + 1 qui peut être aussi grand qu'on le désire.
Le contrepoids 12 continue sa course à une vitesse très ralentie. Quand la pression exercée par la vis 31 devient égale à la force de détente de l'interrupteur 35, celui-ci s'ouvre à son tour, arrêtant le moteur du groupe 23. Le contrepoids 12 s'immobilise. La pesée est terminée.
Quand on enlève ou diminue la charge placée sur le plateau, l'équilibre du fléau est de nouveau rompu, mais cette fois il penche sur la droite et ce sont les vis moletées 32-34 qui enfoncent les boutons des interrupteurs 36-38.
Ceux-ci provoquent la rotation des moteurs 23 et 24 dans le sens inverse et le contrepoids est ramené vers la gauche jusqu'à ce que le nouvel équilibre du fléau soit obtenu.
L'angle dont a tourné la roue dentée 21, à partir de la position de plateau vide, pendant l'opération de pesée, est proportionnel au dé- placement du contrepoids 12, donc au poids de la charge introduite sur le plateau. On peut fixer sur l'arbre 22 une aiguille qui se déplace devant un cadran et indique le poids de la charge par lecture directe.
On remarquera cependant qu'on dispose ici d'une énergie aussi grande que l'on veut, puisqu'elle ne dépend que de la puissance choisie pour les moteurs des groupes 23 et 24. Par ailleurs la position du contrepoids 12 correspondant à l'équilibre du fléau est indépendante des résistances qu'opposent les mécanismes actiontés par l'arbre 22.
On peut donc faire actionner par cet arbre : 1) un compteur totalisateur qui additionne les
pesées successives ; 2) un dispositif d'enregistrement des poids qui
fonctionne automatiquement en fin de pe
sée à l'ouverture des interrupteurs 35 et
36 qui devront être alors inverseurs ; 3) un dispositif d'intégration des poids d'une
matière transportée sur bande convoyeuse ; 4) un dispositif de régulation de débit ; 5) un dispositif de classement des objets pe
sés par catégorie de poids.
Automatic scale
The present invention relates to an automatic balance comprising a frame, a beam which oscillates on this frame and on an arm of which acts the weight of the load to be weighed, characterized by a counterweight which slides along this beam to balance the load and which is provided with a rack with inclined teeth, by a helical toothed wheel which is supported by the frame and which meshes with this rack to drive the counterweight in both directions by applying a force constantly passing through the axis of oscillation of the flail, by at least one electric motor carried by the frame to actuate the wheel in both directions,
and by a set of switches actuated by the unbalance of the beam to control the displacement of the counterweight under the action of the wheel in the direction which tends to restore the balance of the beam.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the balance object of the invention.
Fig. 1 is a plan view;
fig. 2 is a vertical section taken along line II-II of FIG. 1.
fig. 3 is a vertical section taken on line III-III of FIG. 1; and
fig. 4 is an electrical diagram.
As shown in Figs. 1 to 3, the beam is formed by two symmetrical flanges 1-2, joined by two spacers 3-4. It rests on a frame 5 by means of two knives 6-7 which are carried by the flanges and whose edges are in the extension of one another.
The flanges 1-2 also carry two knives 8-9 on which rest the two branches of a stirrup which carries the load and two knives 10-11 which support the stirrup which carries the tare counterweight.
A movable counterweight consists of a beam 12 which slides inside the beam while rolling on rollers 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, the axes of which are fixed to the flanges 1-2.
The counterweight 12 carries on its lower face inclined teeth which form a rack meshing with a wheel 21 which carries a helical toothing. The wheel 21 is fixed on a shaft 22 which rotates in the bearings provided in the frame.
The gear formed by this wheel and the rack is in point contact and the point of contact of the two toothings is constantly on the generator of contact between the primitive cylinder of the toothed wheel and the pitch plane of the rack. By construction, this generator coincides with the axis of oscillation of the flail formed by the line of the edges of the knives by which the flail rests on the frame. The force which causes the displacement of the counterweight thus constantly passes through the axis of oscillation of the beam and its moment with respect to this axis is zero, so that the existence of this force does not modify the conditions of equilibrium of the beam. .
The rotational movement of the wheel 21, which drives the displacement of the counterweight 12, takes place under the influence of two groups 23 and 24 each consisting of an electric motor and a reduction gear.
The two motors can turn in both directions and are fitted with an instantaneous stop device when the current is interrupted.
A toothed wheel 25 is fixed to the output shaft of the geared motor group 24 which meshes with a toothed wheel 26 rotating freely on the output shaft 27 of the geared motor group 23. This shaft is an extension of the tree 22.
On the wheel 26 is fixed a housing 28 of an epicyclic gear whose end wheels 29-30 are respectively fixed on the shafts 27 and 22, while intermediate wheels 41-42 rotate together on an axis of the housing 28 while meshing respectively with wheels 29-30.
Four knurled screws 31-32-33-34, fixed in the plates linked to the flange 1, are respectively above the buttons of four snap-action switches 35-36-37-38 fixed to two brackets 39-40, fixed together - even in the frame.
Fig. 4 shows the electric diagram of the balance.
At 43, a current supply line has been indicated for the two motors of the 23-24 geared motors. These motors each have an inductor with two windings; energizing one winding causes rotation in one direction, while energizing the other winding causes rotation in the other direction. On the two supply circuits of the windings of the motor 23 are respectively interposed the switches 35 and 36, and on the two supply circuits of the motor 24, the switches 37 and 38.
The balance is operated as described below. The weighing pan being empty, the beam is in equilibrium. The counterweight 12 is in its extreme position on the left (FIG. 1), a position corresponding to the zero of the weight indicator, actuated for example by the shaft 22; this counterweight 12 is then balanced by the tare counterweight suspended from the knives 10-11.
The introduction of a load on the platform suspended from knives 8-9 breaks this balance. The beam rotates around its axis of oscillation and the screws 31 and 33 depress the buttons of the switches 35-37. The motors of groups 23-24 start turning in the desired direction so that the two toothed wheels 26-29 have the same direction of rotation. The wheel 30 then turns in the same direction, driving the shaft 22 and the wheel 21. The latter moves the counterweight 12 to the right in order to re-establish the balance of the beam.
If vl is the angular speed of rotation of wheel 29, v2 that of wheel 26, n the reason for the differential, i.e. the ratio of the product of the numbers of teeth of the wheels 30-41 to that of the numbers of teeth of the wheels 42-29, the speed wl of the wheel 30 is given by the equation:
EMI2.1
As the counterweight 12 approaches the position which corresponds to the balance of the beam, the pressure exerted by the screws 31-33 on the buttons of the switches 35-37 decreases. At a given moment, the pressure exerted on the button of the switch 37 becomes equal to the force of relaxation thereof. Switch 37 then opens, stopping the motor of group 24 and immobilizing wheels 25-26.
The speed v2 becomes zero and the speed of wheels 30 and 21 becomes
W2 = V1 n
By construction, w2 is clearly less than w>, the ratio of these two speeds being (n-1) p + 1 which can be as large as desired.
The counterweight 12 continues its course at a very slow speed. When the pressure exerted by the screw 31 becomes equal to the force of relaxation of the switch 35, the latter opens in turn, stopping the motor of the group 23. The counterweight 12 is immobilized. The weighing is finished.
When the load placed on the plate is removed or reduced, the balance of the beam is again upset, but this time it leans to the right and it is the knurled screws 32-34 which push the buttons of the switches 36-38.
These cause the motors 23 and 24 to rotate in the opposite direction and the counterweight is returned to the left until the new balance of the beam is obtained.
The angle at which the toothed wheel 21 has turned, from the empty platform position, during the weighing operation, is proportional to the displacement of the counterweight 12, therefore to the weight of the load introduced on the platform. A needle can be fixed on the shaft 22 which moves in front of a dial and indicates the weight of the load by direct reading.
It will be noted, however, that we have here as much energy as we want, since it depends only on the power chosen for the motors of groups 23 and 24. Furthermore, the position of the counterweight 12 corresponding to the The balance of the plague is independent of the resistance opposed by the mechanisms actuated by the shaft 22.
It is therefore possible to make this tree actuate: 1) a totalizing counter which adds the
successive weighings; 2) a weight recording device which
works automatically at the end of the week
when opening switches 35 and
36 which must then be inverters; 3) a device for integrating the weights of a
material transported on a conveyor belt; 4) a flow control device; 5) a device for classifying objects pe
sed by weight category.