Fléau de balance
La présente invention a pour objet un fléau de balance qui comprend au moins une came de forme circulaire ou en segment de cercle et au moins un ruban dont l'une des extrémités est fixée à la came et enroulée partiellement autour de celle-ci, ce ruban s'étendant tangentiellement à partir de la surface circonférentielle de la came. Les balances conventionnelles utilisent, au contraire, au point de charge de pivotement et de réaction, des couteaux ou des pivots ainsi que des supports pour ces derniers.
Les couteaux, supports et pivots constituent un mécanisme courant des différents types de balances.
Ils présentent toutefois des inconvénients décrits ci-dessous. Tout d'abord, la fabrication des couteaux est très compliquée étant donné qu'elle requiert un usinage de haute précision. En outre, le montage des fléaux requiert une grande habileté manuelle. Dans ces conditions, il est impossible de prévoir une fabrication en série des balances conventionnelles, ce qui constitue un inconvénient majeur pour la fabrication des différents types de balances en limitant leur qualité et leur coût de production.
De plus, le point de contact entre le bord du couteau et le support de celui-ci doit être plus dur que les autres parties. Toutefois, les traitements thermiques destinés à obtenir les duretés élevées sont difficiles à effectuer et le contrôle de la dureté après ces traitements thermiques est également difficile à exécuter en raison de la forme des couteaux et des supports de ceux-ci. Or, le traitement thermique ainsi que le contrôle de la dureté obtenue sont indispensables si l'on veut pouvoir garantir le couteau et le support de celui-ci contre une usure trop rapide. Les problèmes ci-dessus sont les plus difficiles rencontrés par les fabricants et les réparateurs de balances.
D'autre part, ces balances nécessitent des contrôles et des réparations périodiques en raison de l'usure du point de contact entre le couteau et le support de celui-ci, des cassures et analogues, ceci nécessitant des calibrages périodiques officiels ou non officiels, afin de prévenir des erreurs de pesage provoquées par ces phénomènes.
Ces balances sont également sujettes à des erreurs en cours de pesage. Ceci est notamment le cas des balances à convoyeurs, à trémies ou analogues, lesquelles sont toujours soumises à des chocs ou à des oscillations entraînant une imprécision dans la mesure. Ces erreurs sont dues aux variations de la distance entre les points de charge, de pivotement et de réaction. Cette variation du résultat de la mesure constitue un inconvénient majeur. Afin de l'éviter, on a proposé d'affûter le couteau ou de prévoir des dispositifs empêchant les vibrations. Mais il était impossible d'éliminer complètement ces variations du résultat de la mesure. D'autre part, en affûtant trop le couteau on provoquait inévitablement une usure rapide de ce dernier, de sorte que cette solution n'était pas recommandable.
Ces inconvénients sont dus à l'existence du mécanisme constitué par le couteau et le support de celui-ci. En prévoyant un fléau exempt de ce mécanisme à couteau, si impossible que cela puisse paraître théoriquement, on peut éviter complètement les inconvénients rencontrés dans la fabrication et l'utilisation des balances.
Le dessin représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1 à 6 représentent des formes d'exécution dans lesquelles une came circulaire, une came double circulaire ou une came en segment de cercle, ainsi qu'un ruban d'acier, sont utilisés au point de charge, au point de pivotement et au point de réaction, en lieu et place des dispositifs à couteau; chacune de ces figures comprend une vue en élévation A et une vue en plan B.
Les fig. 7 à 9 représentent des variantes des formes d'exécution 1 à 6, la fig. 7 représentant un fléau en Y, la fig. 8 un fléau en T et la fig. 9 un fléau en
L; et
les fig. 10 à 15 représentent différentes constructions utilisant les principes illustrés aux fig. 1 à 6.
La première forme d'exécution représentée à la fig. 1 comprend un fléau 7 rectiligne au point de charge duquel est fixée une came circulaire 1, au point de pivotement une came circulaire 2 et au point de réaction une came circulaire 3. Les centres de ces cames circulaires sont alignés sur l'axe passant par le centre de gravité X-X, ceci de façon à assurer la sensibilité et la stabilité du fléau. Des rubans d'acier sont fixés à l'une de leurs extrémités aux cames 1, 2 et 3, ceci à l'aide de vis ou semblables, ces rubans étant enroulés sur environ un quart du cercle et s'étendant vers le haut ou vers le bas. Le ruban 5 fixé au point de pivotement s'étend vers le haut et supporte le fléau 7. Le ruban 4 fixé au point de charge s'étend vers le bas et est destiné à supporter la charge.
Le ruban 6 fixé au point de réaction s'étend vers le bas et est destiné à supporter les poids de la balance.
Cette construction est destinée aux balances ou machines à peser utilisant la méthode dite du zéro pour équilibrer le fléau en position horizontale par application d'une force équilibrant le poids de la charge et éliminant le déplacement du fléau.
La fig. 2 représente une seconde forme d'exécution. Celle-ci peut être considérée comme la forme d'exécution selon la fig. 1, mais dans laquelle les cames du point d'appui et du point de charge, de même diamètre, sont venues se confondre. En d'autres termes, les points de charge et de pivotement sont établis sur la came 1. Le ruban de charge 4, s'enroulant légèrement autour de la came 1, s'étend vers le bas, tandis que le ruban 5 de support s'étend vers le haut. Le point de réaction est constitué par une autre came circulaire 3 et un ruban 6. Ce fléau peut être utilisé dans les balances utilisant la méthode dite du zéro .
La fig. 3 représente une troisième forme d'exécution qui comprend, comme la deuxième forme d'exécution, une came 1 utilisée aussi bien pour le point de charge que pour le point d'appui, ainsi que des rubans de charge et d'appui, mais qui ne comprend pas de came et de ruban pour le point de réaction.
Le fléau est représenté dans cette figure par 7.
Cette construction est utilisable dans les balances où le fléau gradué porte un poids coulissant pour équilibrer la charge. Cette forme d'exécution est également utilisable pour les balances travaillant selon la méthode du zéro .
La fig. 4 représente une quatrième forme d'exécution dans laquelle les cames de charge et de support sont concentriques, le diamètre de cette dernière étant supérieur au diamètre de la came de charge. Cette forme d'exécution est dérivée de la troisième en donnant à la came concernant le point de charge et le point d'appui la forme de deux cercles coaxiaux. Elle peut aussi être considérée comme dérivée de la seconde forme d'exécution dans laquelle la came du point de charge et la came du point d'appui ont des diamètres différents et ont été approchées l'une de l'autre jusqu'à ce que leurs centres coïncident.
En d'autres termes, la ligne X-X passant par le centre de gravité porte la came 9 se composant des cames coaxiales 9' et 9", le ruban 4 étant fixé par une de ses extrémités au cercle de petit diamètre de la came 9" pour recevoir la charge, tandis que le ruban 5 est fixé à une de ses extrémités au cercle de grand diamètre de la came 9' pour supporter le fléau 7.
Au point de réaction du fléau 7 est prévue une came 3 coopérant avec un ruban 6, le tout afin de constituer le point de réaction. Ce fléau peut être utilisé dans les balances travaillant selon la méthode du zéro .
La cinquième forme d'exécution représentée à la fig. 5 comprend un fléau 7 pourvu d'une came 1 constituant les points de charge et de support, le centre de cette came étant placé sur la ligne X-X passant par le centre de gravité du fléau 7. Le ruban 4 destiné à supporter la charge et le ruban 5 destiné à supporter le fléau sont fixés sur le cercle de la came, à leurs extrémités respectives, et enroulés sur une certaine longueur de la périphérie de la came, ces rubans s'étendant respectivement vers le haut et vers le bas. Au point de réaction, le fléau porte une came 8 en segment de cercle dont le centre est coaxial à la came 1. La came 8 porte également le ruban 6 de réaction.
Dans ce cas, la distance séparant les points de charge et d'appui est représentée par le diamètre de la came 1, tandis que la distance entre le point d'appui et le point de réaction est égale à la distance entre les surfaces circonférentielles de la came 1 et du segment 8, cette distance demeurant constante quelle que soit l'inclinaison du fléau. Ainsi, cette forme d'exécution n'est pas seulement utilisable, comme celle de la fig. 1, dans les balances utilisant la méthode du zéro , mais peut également être employée dans les balances travaillant par la méthode dite du déplacement , c'est-à-dire dans les balances où le déplacement du fléau dépend de la charge.
La fig. 6 représente une sixième forme d'exécution dans laquelle le point de réaction est constitué comme dans la forme d'exécution selon la fig. 5, mais où la came 9 se compose de deux cames circulaires coaxiales 9' et 9". La charge est reçue par un ruban d'acier 4 dont l'une des extrémités est fixée à la came de petit diamètre 9", tandis que le fléau 7 est supporté par un ruban d'acier 5 dont l'une des extrémités est fixée à la came de grand diamètre 9', ce ruban s'étendant vers le haut.
Dans cette forme d'exécution, la distance entre le point de charge et le point d'appui est constituée par la différence entre les rayons de la came 9' et de la came 9", tandis que la distance entre le point de charge et le point de réaction est égale à la distance entre les surfaces circonférentielles de la came 9' et de la came 8, de sorte que ces distances sont toujours maintenues constantes quelle que soit l'inclinaison du fléau. I1 en résulte que cette forme d'exécution peut être utilisée dans les balances utilisant la méthode du déplacement et dans les balances utilisant la méthode du zéro .
Dans les formes d'exécution décrites ci-dessus, on a utilisé un fléau constitué essentiellement par une tige de forme simple ; toutefois, il est évident que le fléau peut présenter d'autres formes. Différentes formes de fléaux qui peuvent être utilisés sont représentées aux fig. 7 à 9. La fig. 7 représente un fléau en forme de Y, la fig. 8 un fléau en forme de T et la fig. 9 un fléau en forme de L. Dans les formes d'exécution représentées aux fig. 1 à 6, une came de forme circulaire ou en segment de cercle, ainsi que le ruban correspondant, peuvent être prévus de chaque côté du fléau.
Comme décrit en référence aux fig. 1 à 6, les points de charge, d'appui et de réaction sont constitués par une came de forme circulaire ou en segment de cercle ou une came double circulaire et par un ruban d'acier dont l'une des extrémités est fixée à la came et qui est enroulée légèrement autour de la came pour la quitter ensuite tangentiellement.
Ce point de tangence correspond au point de contact entre le couteau et le support du couteau des dispositifs conventionnels. Ainsi, lorsque la charge est appliquée au fléau et que celui-ci s'incline, les distances entre les points d'application des forces varient dans le cas des fléaux conventionnels en raison de la largeur du bord du couteau qui ne peut être éliminée complètement dans les procédés d'usinage connus. Lorsque cette variation est comprise dans des tolérances déterminées, celles-ci sont admises et à l'intérieur de ces tolérances le couteau peut être considéré comme ponctuel.
Toutefois, dans le fléau selon l'invention, les points de charge, de support et de réaction sont constitués par les points de contact entre la périphérie extérieure circulaire des cames et leur ruban d'acier, de sorte que la distance entre ces points demeure constante et que les forces de frottement sont inférieures.
De plus, lorsque le fléau est utilisé dans différents types de balances, la sensibilité que l'on désire atteindre peut être obtenue en utilisant un ruban dont l'épaisseur est suffisante pour permettre l'enroulement du ruban autour du cercle sous l'effet de la charge, ceci avec la sensibilité requise. Ainsi, la sensibilité peut être obtenue théoriquement à partir de la relation entre la sensibilité de charge requise, le diamètre de la came portant un ruban tangent et l'épaisseur du ruban, lorsque le matériau constituant le ruban est convenablement choisi. De plus, l'opération d'équilibrage est facilitée en positionnant le centre de la came circulaire au-dessus de la ligne passant par le centre de gravité du fléau et en prévoyant un poids agencé pour abaisser le centre de gravité.
Les oscillations du fléau qui conduisent à l'équilibre de ce dernier peuvent être exécutées autour du point de contact entre la périphérie de la came et du ruban, cette came et ce ruban constituant le point d'appui de sorte que la position d'équilibre peut être rapidement observée.
Comme décrit ci-dessus, le fléau exempt de couteau, qui a été exécuté pour effectuer des essais, n'a présenté aucune usure contrairement à ce qui est observé dans les dispositifs à couteau. De même, on n'a observé aucune variation de la distance entre les points de charge, d'appui et de réaction. De plus, le fléau peut être fabriqué par une opération d'usinage simple comme, par exemple, par tournage ce qui évite de devoir faire appel à un spécialiste. La sensibilité, la durée des oscillations, la stabilité des valeurs mesurées et autres caractéristiques semblables sont excellentes, de sorte que ce fléau se révèle être le plus adéquat pour la fabrication de balances et autres machines à peser.
Les fig. 10 à 15 représentent des constructions pratiques des six formes d'exécution décrites ci-dessus.
La fig. 10 représente la première forme d'exécution appliquée à une balance. Dans cette balance, le fléau est construit de façon que le point de contact entre le cercle de la came 2 et le ruban 5 dont une extrémité est fixée à la came, coïncident avec le centre du fléau 7 en forme de losange. Ce point agit comme point d'appui, l'autre extrémité de la bande d'acier 5 étant fixée à une colonne 14 montée sur la base 11 de la balance. Aux deux extrémités du fléau 7 sont montées respectivement des cames circulaires 1 auxquelles sont fixés des rubans 4 portant les plateaux 12. Une aiguille 13 est fixée au fléau 7 pour indiquer la position de ce dernier.
La fig. 1 1 représente une construction pratique de la seconde forme d'exécution dans laquelle le fléau est gradué. Dans cette application, la came 1 est utilisée aussi bien pour le point de charge que pour le point de support, cette came étant fixée au fléau gradué 7. Le ruban 4, dont une extrémité est fixée à ladite came 1, est agencé pour recevoir la charge depuis en bas, tandis que le ruban 5, dont une extrémité est également fixée à ladite came 1, s'étend vers le haut et est fixé au corps de la balance de façon à pouvoir supporter le fléau 7. La came 3 constituant le point de réaction est fixée à l'extrémité libre du fléau 7 et le ruban, dont une extrémité est fixée à cette came, s'étend vers le bas afin de recevoir le contrepoids.
La fig. 12 représente une application de la troisième forme d'exécution, le fléau gradué étant celui d'une balance telle que celle utilisée dans les chemins de fer. La came circulaire est utilisée à la fois pour le point de charge et le point d'appui du fléau 7 lequel porte le poids coulissant de masse élevée 24 et le poids coulissant de masse plus faible 25.
Cette came est reliée par un ruban 4 au point de réaction d'une came circulaire 3 fixée à un levier 26 disposé au-dessous du fléau 7. Un ruban 5 dont une extrémité est fixée à la came 1 et l'autre à une colonne 22 supporte le fléau gradué 7. Etant donné que ce fléau 7 est capable d'être mis en équilibre à l'aide des deux poids, sans être obligé d'utiliser un contrepoids lorsque la balance travaille à pleine charge, il n'est pas nécessaire de prévoir une came circulaire au point de réaction, de sorte qu'il suffit d'utiliser une seule came circulaire pour les points de charge et d'appui. De plus, il ressort de la fig. 12, que la première forme d'exécution est appliquée au levier 26 mais, dans ce cas, le sens des rubans est inversé.
La fig. 13 représente la quatrième forme d'exécution appliquée à la balance à plateau portatif de la fig. 11. Une came circulaire double 9 est fixée au fléau gradué 7 afin d'en constituer les points de charge et d'appui. Un ruban 4, dont l'une des extrémités est fixée au cercle de petit diamètre, s'étend vers le bas afin de porter la charge constituée par la tige 29, tandis que le ruban 5 relie le grand cercle de cette came double 9 à la partie supérieure d'un tuyau cylindrique, afin de supporter le fléau. Au point de réaction, le fléau 7 porte une came circulaire 3, à laquelle est fixée l'une des extrémités d'un ruban 6, l'autre extrémité étant fixée à un plateau 28 afin de pouvoir établir l'équilibre au moyen d'un poids placé dans ce plateau.
Dans cette application, la distance entre les points de charge et d'appui est égale à la différence entre les rayons des deux cercles de la came 9, la construction de cette balance pouvant être compacte et présentant l'avantage que les poids placés dans le plateau 28 peuvent être légers relativement aux poids utilisés dans la fig. 11.
Dans cette figure, l'indice de référence 25 désigne un poids coulissant.
La fig. 14 illustre une application de la cinquième forme d'exécution. Une came 1 est prévue au centre de gravité, cette came constituant simultanément les points de charge et d'appui. Un ruban, dont l'une des extrémités est fixée à ladite came, s'étend vers le bas pour recevoir la charge, tandis qu'un ruban 5 dont l'une des extrémités est également fixée à la came 1 supporte le fléau 7, l'autre extrémité de ce ruban étant fixée à une colonne 30 de support. Le point de réaction est constitué par une came en forme de segment de cercle qui est ooaxiale avec le centre de la came 1 et qui est reliée par un ruban 6 à un dispositif indicateur à ressort 32 disposé au-dessus du fléau 7. Ce dispositif indicateur 32 joue le même rôle que lorsqu'il est constitué par un dispositif à pendule ou un dispositif flottant.
De plus, une masse d'équilibrage 31 est prévue à l'extrémité opposée du fléau 7 pour faciliter le réglage à zéro .
La fig. 15 représente une application de la sixième forme d'exécution, le fléau étant celui d'une balance à cadran du même type que celle représentée à la fig. 14. Dans cette application, la came double 9 est ménagée à une des extrémités du fléau 7.
Un ruban 4, dont l'une des extrémités est fixée au cercle de plus grand diamètre de la came, est destiné à recevoir la charge, tandis qu'un ruban 5, dont une des extrémités est fixée au cercle de petit diamètre de la came, s'étend vers le haut, son autre extrémité étant fixée à la paroi du châssis 33. Une came 8 en forme de segment de cercle est ménagée au point de réaction du fléau 7, cette came étant coaxiale à la came 9. Un ruban, dont l'une des extrémités est fixée à la came 8, s'étend dans le dispositif à cadran 34 disposé au-dessus du fléau 7 et est relié au mécanisme d'équilibrage.
Dans cette application, la came double qui est analogue à celle représentée à la fig. 13, peut être utilisée pour constituer le point de charge et le point d'appui, ce qui permet de diminuer la force agissant sur la came 8 en choisissant convenablement la différence entre les rayons des deux cercles de la came.
Outre les applications décrites ci-dessus à titre d'exemple, la came circulaire ou en forme de segment de cercle et la came double circulaire pourvues des rubans d'acier peuvent être utilisées dans tous les types de balances utilisant des couteaux et des supports de couteaux.