Procédé pour équilibrer un organe indicateur et appareil pour sa mise en oeuvre
La présente invention comprend un procédé pour équilibrer un organe indicateur monté sur l'axe d'un instrument et pourvu d'un contrepoids, comprenant un poids supporté à frottement de façon à pouvoir se déplacer dans n'importe quelle direction à l'intérieur d'un organe profilé. Elle comprend aussi un appareil pour la mise en oeuvre de ce procéde.
Des organes indicateurs connus d'instruments de mesure à grande sensibilité comprennent des contrepoids en forme de bras s'étendant latéralement avec des poids fixés sur eux par frottement, les poids pouvant être déplacés le long des bras. Certaines constructions utilisent des poids percés et taraudés montés sur des bras filetés. Dans d'autres constructions, des poids réglables en forme de petits ressorts enserrent solidement les bras. Le poids peut être aussi un ressort en forme d'anneau qui entoure son axe et est entrelacé à frottement autour de bras s'étendant radialement de l'organe indicateur. Avec toutes ces constructions, l'équilibrage est difficile et prend beaucoup de temps, et les personnes effectuant les opérations d'équilibrage doivent avoir une grande habileté et une expérience considérable.
L'invention a pour but de fournir un procédé et un appareil permettant aisément d'équilibrer l'organe indicateur.
Le procédé que comprend la présente invention est caractérisé en ce qu'on supporte l'instrument dans un plan horizontal normal à l'axe sur lequel l'organe est monté, on note la position de l'organe par rap port à l'instrument, on transfère l'instrument dans un plan d'ajustement non horizontal normal à l'axe sur lequel l'organe est monté, on déplace l'instrument dans le plan d'ajustement dans une première orientation dans laquelle la position de l'organe par rapport à l'instrument est la même que celle notée lorsque l'instrument était supporté dans le plan horizontal, on fait tourner l'instrument autour d'un axe parallèle à l'axe de l'organe dans une deuxième orientation décalée de la première orientation d'un arc égal à 90o, on note le changement de la position relative de l'organe,
on bloque l'organe dans sa position initiale par rapport à l'instrument dans sa première orientation, et on fait glisser le poids dans l'organe profilé dans une direction horizontale et sur une distance telle que le balourd de l'organe, indiqué par le changement de sa position relative lorsque l'instrument est déplacé entre la première et la deuxième orientation, disparaisse.
L'appareil que comprend l'invention pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend un logement pour supporter rigidement l'instrument et permettre le libre déplacement de l'organe indicateur autour de son axe, le logement étant mobile autour d'un axe parallèle à l'axe de l'organe indicateur, des moyens de basculement pour maintenir alternativement le logement dans un plan horizontal et dans un plan non horizontal normal à l'axe du logement, des moyens à plaque tournante pour faire tourner le logement sélectivement autour de son axe dans l'une ou à l'autre des deux orientations décalées d'un arc égal à 900,
des moyens indicateurs pouvant être alignés avec l'organe indicateur pour fournir une indication du déplacement relatif de l'organe lorsque la position dudit logement est modifiée par les moyens d'ajustement du contrepoids pour mettre en position le poids supporté à frottement pour équilibrer ledit organe.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, une mise en oeuvre du procédé que comprend l'invention
et représente, également à titre d'exemple, une forme
d'exécution de l'appareil que comprend aussi l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des vues de face de deux
organes indicateurs connus destinés à être équili bries
les fig. 3 et 4 sont respectivement une vue de
face et une vue de profil d'un organe indicateur
auquel se rapporte cette mise en oeuvre;
la fig. 5 est une vue schématique illustrant la
théorie physique sur laquelle est basée ladite mise
en oeuvre, et
la fig. 6 est une vue en perspective éclatée de
cette forme d'exécution.
On va décrire d'abord un type spécial d'organe
indicateur d'instrument destiné à être utilisé en com
binaison avec un galvanomètre de grande sensibilité
dans le système de réglage automatique du temps de pose d'une caméra. L'organe indicateur particulier auquel on se réfère ici comprend un organe en forme d'aiguille qui peut être bloqué ou utilisé pour l'indication visuelle ainsi qu'un organe en forme d'ailette pourvu d'une ouverture arquée qui, en combinaison avec le système optique de la caméra, fournit un diaphragme de caméra variable qui est ajusté
automatiquement en fonction de l'illustration incidente réfléchie par la scène photographiée.
Les fig. 1 et 2 représentent deux de ces organes indicateurs connus à ailette 11 et 12 utilisés dans des caméras automatiques. Les organes 1 1 et 12 sont montés pour tourner autour de centres 13 et
14 et comprennent des aiguilles 15 et 16 et des ailettes 17 et 18, ces dernières présentant des ouvertures
arquées 19 et 20. Les organes indicateurs 11 et 12 comprennent également des parties d'équilibrage comprenant des contrepoids fixes 21 et 22 et des bras 23, 24 et 25, 26. L'équilibrage fin est effectué en faisant varier les positions de poids 27 et 28 constitués par des ressorts le long des bras 23 et 24, ou de poids taraudés 29 et 30 le long des bras 25 et 26 qui sont filetés.
En pratique, l'équilibrage des organes indicateurs 1 1 et 12 est obtenu par tâtonnement, et les opérateurs effectuant l'équilibrage de ces organes doivent être extrêmement habiles à juger de l'effet sur l'équilibre de l'organe du déplacement des poids respectifs le long de leurs bras respectifs.
La complexité de l'opération d'équilibrage peut être appréciée du fait qu'un déplacement d'un seul poids dans l'un ou l'autre sens tend à modifier l'équilibre de l'organe à des degrés différents dans toutes les orientations.
L'organe indicateur 31 représenté aux fig. 3 et 4 peut tourner autour d'un centre 33 et comprend une aiguille 35 et une ailette 37, cette dernière présentant une ouverture arquée 39. Un contrepoids fixe comporte un profil en U 41 présentant des parties latérales 43 et 45, et l'ajustement fin est obtenu en amenant en position un poids sphérique 47 qui est supporté à frottement à l'intérieur du profil du contrepoids 41.
Le poids sphérique 47 peut être déplacé dans n'importe quelle direction à l'intérieur du profil 41, et la mise en position de ce seul poids ajustable suffit pour les besoins de l'équilibrage. Du moment que le poids sphérique 47 est libre d'être déplacé dans n'importe quelle direction à l'intérieur du profil 41, on voit qu'une fois que la direction et l'importance du balourd sont déterminées, le poids 47 peut être déplacé simplement et directement dans la direction et de la distance indiquées par cette détermination. En outre, comme il sera expliqué ci-dessous, cette construction donne la possibilité d'équilibrer l'organe indicateur 31 suivant une certaine orientation en ajustant le poids 47 sans pour cela affecter l'équilibre de l'organe indicateur suivant d'autres orientations.
Le procédé qui va être décrit pour équilibrer l'organe indicateur 31 fait plein usage de l'avantage de la construction du contrepoids, laquelle, comme expliqué ci-dessus, permet de déplacer le poids ajustable 47 dans n'importe quelle direction dans le
plan du profil 41. On se réfère à la fig. 5 qui illustre schématiquement la théorie physique sur laquelle est basé le procédé. L'organe indicateur 31 est monté sur le pivot 51 d'un instrument de mesure électrique 49 pour tourner autour du centre 33, la déviation de l'organe indicateur 31 étant limitée de manière conventionnelle par des ressorts spiraux (non représentés).
Le procédé d'équilibrage comprend divers stades.
Stade 1. - L'instrument de mesure 49 est placé de sorte que son pivot 51, et plus particulièrement l'axe de l'organe indicateur, se trouve dans un plan sensiblement vertical, et l'on permet à l'organe indicateur 31 de venir à sa position de repos, position pour laquelle les forces engendrées par les ressorts spiraux sont en équilibre. Cette position de l'organe indicateur est notée. En pratique ceci peut être effectué en déplaçant une marque d'index, telle que la marque O d'une graduation 53, jusqu'à ce qu'elle coïncide avec la position de l'aiguille 35 de l'organe indicateur 31. La graduation 53 doit être réglée initialement par rapport à l'instrument 49, et ensuite au cours des stades suivants décrits ci-dessous, doit rester dans cette position relative initiale.
Stade 2. - L'instrument de mesure 49 est ensuite transféré à un plan d'ajustement dans lequel l'axe de l'organe indicateur est sensiblement horizontal. Il y a lieu de noter que tout balourd de l'organe indicateur 31 dû à des défauts d'assemblage, à des accumulations de tolérances, etc., doit théoriquement provoquer une rotation de l'organe autour du centre 33 tant que son axe de rotation se trouve dans tout plan non vertical. Toutefois, pour des raisons pratiques, il est désirable de placer l'axe de rotation dans un plan généralement horizontal afin de réduire au minimum tout mouvement de rotation de l'organe indicateur 31 dû à un balourd de ce dernier.
Stade 3. - L'instrument 49 et la graduation 53 sont ensuite déplacés ensemble dans ce plan d'ajustement pour prendre une première orientation pour laquelle l'organe indicateur arrive à la même position relative de repos que celle notée pour le stade 1 ci-dessus. Cette remise à zéro de l'organe indicateur est essentielle pour que l'équilibrage d'une distribution de poids incorrecte n'affecte pas l'équilibre de l'organe dû aux ressorts spiraux.
Ces trois premiers stades sont illustrés symboliquement à la figure 5 par la position de l'organe indicateur 31 qui est dessiné schématiquement, l'ailette 37 étant représentée de manière générale par un poids symbolique Wt et le contrepoids, comprenant le profil 41 et le poids ajustable 47, par un poids symbolique W;. On suppose que l'instrument 49 est orienté de telle façon qu'une ligne de référence de base A-A' soit horizontale, et que l'instrument 49 a été déplacé avec la graduation 53 jusqu'à ce que l'organe indicateur 31 vienne au repos dans la position représentée, c'est-à-dire avec l'aiguille 35 alignée avec la marque O de la graduation 53, indiquant la position relative initiale de l'équilibre dû aux ressorts spiraux.
Du moment que l'organe indicateur 31 se trouve au repos, on peut admettre que les forces tendant à faire tourner l'organe 31 autour du centre 33 sont en équilibre. On peut dire, par conséquent, que le poids Wt qui agit par un bras de levier théorique équivalent à une distance Mt, est équilibré par le poids W agissant sur un bras de levier théorique égal à une distance M2. Cette condition d'équilibre peut s'exprimer symboliquement par l'équation:
W,M1 = W,M, (1)
Stade 4. - L'instrument 49 est ensuite déplacé autour d'un axe parallèle au pivot 51, c'est-à-dire parallèle à l'axe de rotation de l'organe indicateur 31, d'un arc de 900 pour l'amener à une deuxième orientation dans le plan d'ajustement.
Cette nouvelle orientation peut être rendue visible à la fig. 5 en considérant que la nouvelle base est représentée par une ligne B-B', que l'on regarde maintenant comme étant horizontale, tandis que la ligne A-A' représente maintenant la verticale.
Stade 5. - Tout changement de la position de l'organe indicateur 31 par rapport à l'instrument 49 est de nouveau noté à la suite du déplacement de l'instrument 49 dans cette deuxième orientation. A la fig. 5, il a été supposé que lorsque l'instrument 49 est déplacé dans cette deuxième orientation, un balourd provoque également un déplacement de l'organe 31 par rapport à l'instrument 49 de sorte que l'aiguille 35 vient au repos en alignement avec la marque d'index 1.0 de la graduation 53.
On voit que dans cette position, c'est-à-dire pour laquelle la ligne B-B' représente la nouvelle base horizontale, l'équilibre des forces agissant pour faire tourner l'organe indicateur 31 autour du point 33 peut être représenté approximativement par l'équation:
W1V1 = W2V2 (2)
Compte tenu de la direction du déplacement relatif de l'aiguille 35, on peut voir que si l'on déplaçait le poids ajustable W2 en direction horizontale pour augmenter la distance V2 d'une quantité déterminée empiriquement C , l'organe indicateur 31 tournerait dans le sens anti-horaire (fig. 5) pour revenir à sa position relative initiale en alignant ainsi l'aiguille 35 avec la marque O de la graduation 53.
Stade 6. - Tout en maintenant l'instrument 49 en place dans cette deuxième orientation, on fait tourner l'organe indicateur 31, dans le sens anti-horaire jusqu'à ce que l'aiguille 35 soit de nouveau alignée avec la marque d'index O de la graduation 53, et l'organe indicateur 31 est alors maintenu en place dans cette position. I1 est essentiel que cette étape (à savoir, le maintien en place de l'organe indicateur 31 dans sa position relative initiale par rapport à l'instrument 49) soit effectuée avant le déplacement du poids W2. Ceci afin d'assurer que l'ajustement du poids W2 ne rompra pas l'équilibre qui existe lorsque l'instrument 49 se trouve dans sa position d'orientation initiale sur la base horizontale représentée par la ligne A-A'.
Stade 7. - On fait maintenant glisser le poids Ws dans une direction horizontale jusqu'à la position représentée en lignes pointillées, en augmentant ainsi la longueur V2 de son bras de levier de la distance correctrice C .
L'équilibre est maintenant obtenu dans la deuxième position d'orientation avec l'aiguille 35 alignée avec la marque O plutôt qu'avec la marque + 1.0 de la graduation 53, et ce nouvel équilibre peut être représenté par l'équation
W1V2=W2(V2+C) (3)
I1 est essentiel de noter que le déplacement du poids ajustable W2 de sa position initiale à la position représentée par des lignes pointillées à la fig. 5, a non seulement réalisé l'équilibrage O pour l'organe indicateur 31 sur la base horizontale B-B', mais également que ce déplacement du poids W2 n'a affecté en aucune façon l'équilibrage O de Organe indicateur 31 sur la ligne de base horizontale A-A'.
Ceci peut être compris en regardant de nouveau la fig. 5 avec la ligne A-A' comme base horizontale et en notant que l'ajustement du poids
W2 qui vient d'être décrit se faisait uniquement le long d'une ligne verticale, c'est-à-dire perpendiculaire à la base A-A', et que par conséquent le déplacement du poids W2 n'affectait en aucune façon la longueur du bras de levier M2, de sorte que l'équilibre dans la position d'orientation initiale pouvait toujours être représenté par l'équation (1).
Par conséquent, en ayant effectué l'équilibrage de l'organe indicateur 31 par rapport à l'instrument 49 pour deux positions de l'instrument écartées l'une de l'autre de 900 sans rompre l'équilibre dû aux ressorts spiraux initial, comme mis en lumière symboliquement par les équations (1) et (3) et comme illustré schématiquement à la fig. 5 par la position O x de l'aiguille 35 sur la base A-A' aussi bien que sur la base B-B', l'organe se trouve maintenant équilibré pour toute orientation de l'instrument.
L'appareil pour réaliser l'éqnilibrage d'organes indicateurs est représenté à la fig. 6. I1 comprend une plaque basculante 59 montée sur un socle 55 au moyen d'une charnière 57 et qui peut être déplacée de la position verticale représentée à une position horizontale dans laquelle elle est supportée par une colonne 61. La plaque basculante 59 porte un tourillon 63 sur lequel est montée une plaque tournante 65.
La plaque tournante 65 porte des sabots de coulissement 67 qui coopèrent avec une rainure de frottement (non représentée) ménagée dans la base d'un anneau à graduation 69 pour supporter l'anneau à graduation 69 avec son logement 71 pour l'instrument 49 de manière qu'il puisse effectuer un mouvement de rotation par rapport à la plaque tournante 65. Des encoches 75 et 77 (également indiquées par A > et B respectivement) à la circonférence extérieure de la plaque tournante 65 sont espacées de 900 et coopèrent avec une détente à ressort 79 montée sur la plaque basculante 59 pour arrêter le mouvement de rotation de la plaque tournante 65 en des positions déterminées. L'anneau à graduation 69 porte la graduation 53 ainsi qu'une mâchoire de serrage chargée par un ressort 81 pour l'organe indicateur.
Pour faciliter la compréhension du fonctionnement des moyens d'ajustement du contrepoids, la figure 6 montre également la position relative de l'instrument 49, avec une plaque de montage 83 attachée à celui-ci, et l'organe indicateur 31. Un dispositif de réglage micrométrique 85 est fixé au socle 55 au moyen d'un bloc de montage 87 et comprend un doigt 89 de mise en position du poids. Le doigt 89 est réglable en direction verticale au moyen d'un mécanisme à pignon et crémaillère 91, et est réglable en direction horizontale au moyen d'un mécanisme à vis micrométrique 93.
Pour expliquer le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit on fera les suppositions suivantes: (1) que l'appareil est utilisé pour contrôler l'un d'une série d'instruments de mesure de grande sensibilité semblables produits et ajustés en quantités relativement grandes; (2) que la graduation 53 est calibrée en centièmes de millimètre, la calibration étant calculée empiriquement pour déterminer la distance horizontale que l'on doit faire parcourir au poids 47 afin d'assurer l'alignement de l'aiguille 35 avec la marque d'index O > lorsque l'instrument 49 se trouve dans la deuxième position de repos comme expliqué ci-dessus;
(3) que lors de l'assemblage initial de rorgane indicateur 31, le poids sphérique 47 est disposé exprès à proximité d'une extrémité ouverte du profilé 41, afin que l'organe indicateur présente un balourd de direction déterminée.
Initialement, la plaque basculante 59 repose sur la colonne 61 dans un plan horizontal, afin de permettre une introduction et une extraction faciles des instruments dans et hors du logement 71 de l'anneau à graduation 69, et l'instrument 49 est placé dans le logement 71 de telle façon que lorsque l'organe indicateur 31 arrive au repos, l'aiguille 35 soit alignée avec O de la graduation 53 et soit généralement alignée avec un coin 95 de la plaque basculante 59.
A ce moment, la plaque tournante 65 est dans une position telle que l'encoche A > est alignée et en engagement avec la détente à ressort 79. La plaque basculante est alors amenée à sa position verticale d'ajustement comme représenté à la fig. 6, et une petite goutte de ciment époxy ou d'un autre ciment ne subissant pas de perte de poids au durcissement, est placée sur le poids sphérique 47.
A la suite de ces préparations préliminaires, l'anneau à graduation 69 est mis en rotation sur les sabots de coulissement 67 jusqu'à ce que l'organe indicateur 31 parvienne à une position de repos avec l'aiguille 35 réalignée avec la marque d'index O de la graduation 53, indiquant la position relative d'équilibre due aux ressorts spiraux, comme décrit ci-dessus. Ensuite, la plaque tournante 65 est amenée à effectuer une rotation autour du tourillon 63 pour parvenir à une nouvelle orientation sur une base horizontale décalée d'un angle égal à 900 par rapport à la position A > , c'est-à-dire avec l'encoche B engagée par la détente à ressort 79. La rotation de la plaque tournante 65 fait également exécuter à l'anneau à graduation 69 et à l'instrument 49 une rotation d'un arc égal à 900.
Du moment que le poids sphérique 47 a été initialement disposé dans le profil 41 dans une position donnant un léger balourd, comme on l'a supposé ci-dessus, le changement de la position de l'instrument 49 en entier a pour effet que l'organe indicateur 31 déséquilibré se déplace à une nouvelle position par rapport à l'instrument 49. Quoique l'amplitude du mouvement relatif de l'organe indicateur 31 varie suivant les variations du poids exact des différents éléments de l'organe 31, cette variation aura toujours la même direction générale à cause du balourd intentionnel imparti au moment de l'assemblage initial.
Après que l'organe indicateur 31 est parvenu au repos dans sa nouvelle position relative, l'amplitude du déplacement de l'organe indicateur est déterminée en notant la position relative de l'aiguille 35 le long de la graduation 53, laquelle comme expliqué ci-dessus est calibrée en centièmes de millimètres du déplacement horizontal que l'on doit faire effectuer au poids sphérique 47 pour réaligner l'aiguille 35 avec la marque d'index O > .
Après avoir noté l'ampleur indiquée du déplacement nécessaire pour l'équilibrage, l'organe 31 est déplacé jusqu'à ce que l'aiguille 35 soit de nouveau alignée avec la marque d'index de la gradua- tion 53, et alors l'organe indicateur 31 est bloqué au moyen de la mâchoire de serrage chargée par un ressort 81 dans cette position O , qui comme décrit ci-dessus, est sa position d'équilibre due aux ressorts spiraux et également sa position d'équilibre par rapport à l'instrument 49 lorsque ce dernier est orienté suivant la base A .
Comme on ra expliqué ci-dessus, quoique l'instrument 49 soit toujours orienté suivant la base B : > (représentée par la ligne horizontale B-B' à la fig. 5), le blocage de l'organe indicateur 31 dans sa position d'équilibre de base A > assure que tout ajustement du poids 49 dans une direction horizontale (parallèle à la ligne B-B') apparaîtra comme un déplacement vertical lorsque l'instrument 49 est de nouveau orienté sur la base A > et ainsi n'aura aucun effet sur son équilibre dans cette dernière orientation.
Une fois l'organe indicateur 31 bloqué, le doigt de mise en position du contrepoids 89 est amené en contact avec le poids sphérique 47 par réglage correct du mécanisme à pignon et crémaillère 91 et du mécanisme à vis micrométrique 93. Ensuite, en utilisant le mécanisme micrométrique 93 et en vissant ce mécanisme de la distance exacte qui avait été indiquée par la position secondaire de l'aiguille 35 sur la graduation 53, le poids sphérique 47 est déplacé dans le profil 41 à la position correcte pour équilibrer l'organe indicateur 31. Ceci donne l'équilibrage de poids pour deux positions décalées de 900 sans affecter l'équilibre dû aux ressorts spiraux et l'instrument est ainsi équilibré pour toute orientation.
La plaque basculante 59 est alors ramenée à sa position horizontale initiale en reposant sur la colonne 61, l'aiguille 35 est débloquée, et l'instrument 49 est extrait du logement 67. Le ciment époxy se durcit sans perte de poids et le poids sphérique 47 est rigidement fixé au profil 41 dans la position d'équilibrage à laquelle il a été ajusté.
On voit que la construction de ce contrepoids particulier simplifie considérablement le problème de l'équilibrage des organes indicateurs d'instruments de mesure de grande sensibilité, et que lorsqu'elle est combinée avec le procédé décrit tel qu'il est mis en oeuvre au moyen de l'appareil également décrit ci-dessus, l'équilibrage d'un organe indicateur sensible peut être obtenu simplement, économiquement et rapidement par du personnel ne nécessitant pas la longue formation requise pour lui donner l'habileté spécialisée dans le domaine de l'équilibrage qui était généralement nécessaire dans le cas de constructions précédentes.