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"DISPOSITIF DE LEVIERS HOMOTHETIQUES POUR TOUTES APPLICATIONS"
L'idée principale de l'invention et le but qu'elle ae propose dans les cas les plus divers peuvent se résumer ainsi : en s'appuyant sur un point figea multiplier la force en réduisant les déplacements est une propriété précieuse du levier, et il n'est pour ainsi dire pas une machine qui ne l'utilise, mais l'extrémité d'un levier simple ne peut exercer son action que tangentiellement à une sphère ayant le point d'appui pour centre.
Des résultats industriels nouveaux et innombrables pourraient être obtenus si cette extrémité pouvait exercer en principe l'effort multiplié dont elle est capable en tous
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les points de l'espace et dans toutes les directions.
Cette extrémité pourrait alors non seulement sou- lever un poids, mais en outre effectuer un travail quelconque par exemple déplacer sans efforts, en tous points de l'espace, un objet équilibré par un contrepoids ou manoeuvrer un outil en toutes directions comme si cet outil était guidé à la main, mais avec une puissance convenablement multipliée ou bien encore exécuter diverses manoeuvres avec une grande précision, si le but spécial qu'on se propose est l'exécution de très petits mouvements.
Les dispositifs schématiquement décrits ci-dessous permettent très simplement l'obtention de ces résultats.
Les diverses figures du dessin annexé représentent des formes de réalisation d'un dispositif support orientable, suivant l'invention, pour toutes applications.
La figure 1 représente un levier ordinaire mobile en toutes directions de l'espace autour du point fixe A.
L'extrémité C du grand bras AC peut décrire toutes les trajeotoires possibles sur la surface d'une sphère de rayon AC, tandis que l'extrémité B du petitbras AB décrit en sens inverses des trajectoires semblables mais plus petites surubnne sphère de rayon AB.
Les trajectoires de C et de B sont des figures homothétiques inverses par rapport au centre d'homothétie A, et ai par exemple AC = 3 foie AB, leur rapport de simili- tude est 1/3, les chemins parcourus par B sont le 1/3 de ceux parcourus par C, les vitesses sont dans le rapport 1/3, mais les efforts exercés sur C sont multipliés par trois.
En particulier, un objet pesant placé en C, par exemple, un appareil d'éclairage pour la photographie ou la cinématographie, doit pouvoir projeter sur un point déter- miné un faisceau lumineux orienté'dans une direction déter- minée et émanant d'un point déterminé, une maohine-outil
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portative, par exemple une perceuse éleotrique trop lourde pour être portée à la main, sera en équilibre indifférent sur tous les points de la sphère si on place en B un contrepoids trois fois plus lourd que cet objet.
Le centre de gravité de l'ensemble est en A quelle que soit la position du levier, et le support F reposant sur le sol est toujours stable.
Si on voulait que C puisse occuper, à volonté, n'importe quel point de l'espace, il faudrait que le bras du levier AC soit extensible et construit par exemple à l'aide de tubes télescopiques coulissants (figure 2), et si on vou- lait conserver au point B la propriété de décrire dans l'espace une trajectoire homothétique de celle décrite par A avec le rapport de similitude 1/3, il faudrait que le rap- port des longueurs AB/AC= 1/3 soit conservé-, on obtiendra
AC oe résultat si B peut coulisser le long du levier BA et ae rapprocher de A d'une certaine longueur quand C s'en rapproche d'une longueur triple, et inversement quand C s'éloigne. Le centre de gravité restera ainsi invariablement en A et l'ensemble sera équilibré et stable pour toutes les positions de C dans l'espace.
La figure 3 montres à titre d'exemple, et dans une de ses formes d'exécution, l'application d'un tel levier à une lampe d'éclairage portative équilibré et orientable.
L'ampoule électrique (indiquée en pointillé figure 3) est maintenue en C par l'extrémité de la fourche S, elle est entourée d'un réflecteur R orientable en tous sens, la manière d'un projecteur, autour des axes X X et Y Y qui se renoontrent en son centre de gravité Co L'axe de la fourche S peut coulisser télesoopiquement dans le bras de levier tubulaire L.
L'extrémité L1 du braa L est'rétréoie (voir figure 10) et fendue d'un trait de soie Q (figure 3).
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Le rebord L ainsi obtenu s'engage en serrant élaatiquement dans les rainures circulaires à bord oblique P, P1, P2,,,, oreusées sur l'axe N qui peut ainsi tour- ner à frottement dur sans coulisser.
Q2 (figure 9) est une virole d'acier fendue qui renforce le serrage élastique du tube L.
Si on voulait faire coulisser télescopiquement N (figure 10), il suffirait de tirer assez fortement pour vaincre le serrage élastique du tube fendu L jusqu'à ce qu'une des rainures suivantes telles que P s'engage Boue le rebord L1. Pour augmenter le frottement, l'extrémité de L est fendue en P4 et s'applique avec frottement, contre la paroi interne du tube L; une virole élastique d'acier du genre de Q2 (figure 9) peut renforcer cette élasticité.
Le tube L porte un contrepoids B et coulisse dans le trou K de la pièce H (représenté isolément figure 8). H est mobile autour de l'axe horizontal W W (figure 3), grâce aux tourillons J1 et J2 portés par la chape G.
Une vis d'arrêt 1 s'engageant dans les crans d'arrêt I1,I2 ou I3.... permet de fixer la distance de B à A. Un pointeau poussé par un ressort (figure 7), un frottement dur, etc... pourraient remplir le rôle de la vis 1.
La chape G pivote autour de l'axe vertical AZ dans le socle F (figures 3 et 4), grâce au tourillon E.
La goupille V, la rondelle U et le ressort T (figure 4. peuvent être disposés ponr freiner son mouvement de rotation.
De même, pour freiner la rotation de H (figure 3) les branches de la ohape G peuvent exercer sur H une certaine pression par élasticité. la contrepoids B (en/coupe, figure 10) peut tre
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totalement ou partiellement oraux et oonvenablement lesté de frenaille de poub B retenue par le couvercle B1.
La figure 10 montre également un réfleoteur para-
2 bolique R. perfectionne qui peut remplacer le réflecteur
R représenté figure 3, Il est porté par la douille R3 portée elle-même par l'arceau R4.lequel est pourvu d'é- ohanorures telles que R3 dans lesquelles deux pivots tels que R6 peuvent coulisser.
On fixe la position du pivot R le long de l'é- chancrure par le serrage d'une via, par un ressort ou tout autre dispositif de manière que l'axe Y Y passant par le centre de gravité de la partie mobile formée par le réfleo- teur R , l'ampoule, la douille R3. 0 l'arceau R , etc... rencontre en C l'axe x X du levier.
Les figures 11 et 12 montrent les positions du pivot R6 pour deux réflecteurs différents.
La figure 13 montre un dispositif analogue R 4 applicable à des objets ou a des machines de toutes sortes, par exemple une rainure R6 qui permet de déplacer le point d'articulation G d'un moteur électrique C1 actionnant une meule d'émeri C2. G viendrait en G A si on employait une meule différente C3.
Les isolateurs B4.S2,R7 (figure 10) protègent le fil. La figure 4 montre également une tige métallique R2 servant à aoorooher le socle à une paroi verticale à l'aide d'un clou à. crochet spécial adapté et comportant un plan incliné F10 propre à coincer la tige R8 de façon à appliquer le socle contre la paroi.
Dans la variante, figure 12. la génératrice de la tête. conique joue le rôle de la surface oblique du clou F10 (figure 8).
Si la position du contrepoids B est réglée confor- mément aux principes exposée au début, et si à chaque rainure
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telle que P1 correspond un repère tel que I1 convenable- ment placé, on constate (voir figure 3) qu'on peut faire occuper à l'ampoule 0 toutes les positions possibles dans l'espace puisque le levier B A 0 peut être hprizon- tal, vertical (en pointillé figure 3) ou incliné et que dans chaque orientation la distance C A peut varier.
La figure 39 représente, à titre de comparaison, un appareil d'éclairage dont le principe appartient au do- maine public et qui comporte un levier, un réflecteur 0 orientable, un socle et une rotule et un contrepoids B également représenté en pointillé pour montrer que le levier ne péut occuper la position verticale à cause du socle F,
Si l'axe E est vertical l'appareil est stable pour toutes les positions de la lampe C et quel que soient la largeur et le poids du socle F. Si on emploie des am- poules électriques ou des réflecteurs de formes diverses, on peut toujours amener leur centre de gravité sur l'axe x à l'aide du dispositif coulissant R, figure 10.
Toutes les articulations se meuvent avec un léger frottement suffisant pour que le foyer lumineux ne quitte pas sa position sous l'action d'un effort minime tel que trépidations, etc... mais insuffisant pour que les réactions dues à ces frottements compromettent la stabilité quand on déplace le point G.
Si le socle est très lourd ou fixé au sol, ou au mur, les frottements peuvent être augmentés.
La figure 5 montre un soole creux F en métal embouti dont le fond élastique est retenu par la goupille V qui traverse l'axe E. Le socle est lesté à volonté par de
2 la grenaille de plomb F., du sable, etc...
L'appareil, figure 3, est concu pour rendre éco- nomique le démontage, l'emballage et le transport : G se
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sépare du socle F en enlevant V (figures 4 et 5), se retire en éoartant élastiquement les branches de G, le réflecteur R en écartant les branches de S (figure 3).
Si les contrepoids sont creux, de forme conique et fixés par la pièce B (figure 10), on peut les emboîter les uns dans les autres de même que les socles F (figure 5) et les réflecteurs R (figure 3). Il est inutile de transporter le lest (grenaille de plomb, sable, etc...) que l'on peut se procurer n'importe où.
Le tube N se déboîte de L en entraînant le fil B5 (figure 3).
Dans l'appareil simplifié décrit ci-dessus, il faut amener à la main la lampe 0 et le contrepoids B en position correcte par rapport au point fixe d'articulation A. oe qui est facile si les échancrures I1, 12, etc... sont placées en tenant compte de la position des rainures P1,
2 P , etc...
Les divers dispositifs déorits ci-après permettent d'éloigner ou de rapprocher B A automatiquement de la quantité voulue quand on éloigne ou rapproche à la main 0 de A.
B décrit alors dans toutes les directions de l'espaoe une trajectoire homothétique inverse de celle que l'on impose à C.
Si on fait abstraction des frottements des diverses résistances passives et du poids propre des leviers, les efforts exercés sur 0 seront intégralement transmis à B et multipliées dans le rapport inverse des chemins parcourus, et dirigés parallèlement et en sens inverse.
Pour simplifier la présente description, le rapport sera supposé être toujours éfal à 1/3 mais il pourrait être quelconque, par exemple 1/10; 1/50; 1/1; 3/1; etc ...
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Si l'effort est celui de la pesanteur, c'est-à-dire constant et vertical, on peut obtenir un équilibre indiffé- rent pour toutes les positions de l'objet 0 dans l'espace à l'aide d'un contrepoids B de poids invariable.
Dans la description qui suit, il est supposé, pour simplifier le texte, qu'il s'agit uniquement d'équilibrer un objet pesant par un contrepoids, mais il est clair que les appareils conserveraient les propriétés du levier homothéti- que pour des efforts variables ou diversement orientés.
Dans l'appareil schématique, figure 14, représenté en coupe, (figure 15), le levier tubulaire carré L articulé en A et pivotant en L comporte un prolongement tubulaire carré coulissant N qui porte l'objet 0.
La pièce N porte un écrou N2 dans lequel se visse la rampe hélicoïdale N3. laquelle se prolonge par le tourillon N4 qui tourne sans coulisser dans un coussinet fixe au tube L.
N4 se prolonge par la rampe hélicoïdale N5 qui se visse en sens inverse de la première et avec un pas trois fois moins rapide dans l'éorou O2 fixé au tube carré coulissant 0.
Quand le tube N portant l'objet C rentre dans le tube L. il faut tourner les rampes hélicoïdales, le tube 0 portant le contrepoids B rentre également, mais une vitesse trois fois moindre, dans le tube L.
Dans la figure 16, l'objet C est solidaire de la
2 crémaillère C laquelle fait tourner autour de l'axe fixe A le pignon C3 accolé au pignon trois fois plus petit C4 lequel entraîne en sens inverse à une vitesse trois fois moindre, lé crémaillère B2 solidaire du contrepoids B.
Dans la figure 17 le levier L porte trois axes a,b10 et C10. L'objet fixé en 0 à la chaîne sans fin c9 entraîne-la poulie A8, la poulie solidaire A9. de diamètre
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trois fois plus faible! et la chaîne sans fin B9.
Le contrepoids est fixé en B et se déplace le long du levier en sens inverse de C à une vitesse trois fois moindre.
Dans la figure 18. C est porté par la tige du piston hydraulique C2 qui refoule le liquide du cylindre L sous un autre piston B2 de surface trois fois plus grande, lequel se meut en sens inverse trois fois moins vite dans le cylindre L1 en entraînant le contrepoids B.
Dans la figure 19. on emploie une série de croi- aillons formant des losanges ou des parallélogrammes égaux articulée, déformables et juxtaposés,
Si l'on raocouroit la rangée de six croisillons disposés entre le point fixe A et l'objet C, la série de deux croisillons disposée entre. A et le contrepoids S se raccourcit trois fois moins comme l'indique le tracé pointillé C2 A. B2
Dans la figure 20. toutes les articulations su- perflues ont été supprimées et le dispositif se réduit à un seul parallélogramme articulé,, on obtient ainsi une sorte de pantographe dont le point A est fixe et dans lequel la trajectoire de B est homothétique inverse de celle de C.
Si les divers organes sont construits d'une façon suffisamment rigide et susceptibles de résister aux efforts de torsion, il est clair qu'aucun bras de levier reotiligne ne sera nécessaire entre A et B, de sorte que dans le cas où un objet encombrant serait placé sur la ligne pointillée AB, le levier homothétique pourrait néanmoins fonctionner et les déplacements de C et de B s'opéreraient dans l'espace le long des trajectoires homothétiques B1 et C1 exactement comme si 0 et B coulissaient sur un levier reotiligne fictif BAC.
La figure 21 est une autre disposition.
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La ligne pointillée T5,T6 est une bielle facul- tative supplémentaire qui pourrait être un câble.
La figure 22 est une variante de la figure 21 dans laquelle le point A est fixé sur une traverse arti- culée U1. U2 et U3, U4 est une barre articulée facultative qui atténue la flexion des bras de levier.
Dans la figure 23, le bras P1.C portant l'objet entraîne, dans sa rotation, une poulie P1 reliée par une chaîne sans fin à une poulie égale p2 solidaire du bras p2 B portant le contrepoids, de sorte que les bras C P et B P2 peuvent décrire plusieurs tours complets tout en res- tant constamment parallèles.
Il est facile de démontrer que les triangles A, P1, 0 et A, p2, B sont toujours semblables entre eux et homothétiques et que par conséquent la ligne B A C est une ligne droite partagée par A suivant le rapport de similitude 1.3.
La figure 24 représente une réalisation schéma- tique du principe de la figure 23,
Le bras p3 p4 articulé en A autour des axes W et Z est traversé par lesaxes P1 P3, et P3 P4 des bras coudés P1 0 et p2 B qui portent l'un l'objet C, l'autre le contrepoids B,
Deux poulies et une chaîne sans fin obligent les bras P1 0 et P2 B à. tourner du même angle quand on déplace l'un d'eux.
Si on suppose le bras P2 A P4 horizontal et immobile, on voit ciue 0 décrit une circonférence dans un plan horizontal et que B décrit une circonférence trois fois plus petite dans un plan parallèle.
La figure 25 montre géométriquement ces oiroon- férences décrites surdes plana parallèles, elles sont homo- thétiques Inverses pr rapport à un point A situé à la
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rencontre des deux droites B 0 et P1 P2.
La figure 25 montre également que A se trouve dans un troisième plan parallèle trois fois plus rapproché du plan parcouru par G, cette condition est réalisée dans le dispositif schématique, figure 24. où le point d'articu- lation A est à la rencontre de la droite P1 P2 et de la droite G B.
La figure 27 montre schématiquement, décrite à titre d'exemple et dans une de ses formes d'exécution, une lampe d'éclairage comportant un levier homothétique du genre schématiquement représenté par la figure 24.
Cette lampe possède les avantages du dispositif représenté figure 20 c'est-à-dire qu'elle permet de placer le foyer lumineux 0 dans des endroits qu'il serait im- possible d'atteindre à l'aide d'un porte-lampe à levier réctiligne, du genre représenté figure 14, par exemple à cause de l'enaonbrement dû à un objet volumineux.,
Un mécanicien effectuant une réparation sous une automobile, un dentiste ou un chirurgien qui ne veulent pas être gânéS dans leurs mouvements par la présence d'un bras reotiligne, etc... utiliseront cette propriété en plaçant les leviers articulés dans une position moins gê- nante tout en conservant au foyer lummunieux la position nécessaire à l'exécution de leur travail.
La chape G (figure 27 pivote en E dans le soole F.
Un coussinet H pivote dans la chape autour de l'axe J.
Le coussinet H est traversé par le tube L qui peut tourner mais non coulisser.
Le tube L porte à une extrémité l'axe de la poulie P1 et à l'autre extrémité,, l'axe de la poulie P2, les poulies sont égales et reliées entre elles par la chaîne
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sans fin Q.
La chaîne est légèrement déviée pour traverser le tube L dont les extrémités sont évasées à cet effet. la poulie P1 est solidaire du bras articulé 0 qui porte un foyer lumineux schématiquement représenté en G.
La poulie est solidaire du bras P2 B qui porte le contrepoids B.
Quand un des bras P1 0 décrit un tour complet autour de l'axe de sa poulie, l'autre bras B est en- traîné et décrit un tour complet eh lui restant parallèle.
Le parallélisme subsiste quand le tube L pivote dans le coussinet H, ou bascule autour de l'axe J.
La chape G est suffisamment élargie pour per- mettre toutes les évolutions possibles du contrepoids B.
Le socle F est muni de dispositifs permettant de le fixer à une paroi verticale et le foyer lumineux peut recevoir un réflecteur orientable.
Pour transmettre le déplacement angulaire des bras, on peut remplacer le système poulies et chaîne sans fin par tout autre moyen donnant le même résultat par exemple deux jeux de pignons d'angle réunis par un axe traversant le tube L (schématiquement représentés figure 35,
La figure 28 représente une variante d'un mode différent de construction.
Les bras articulés se déplacent exclusivement/dans un plan vertical, de ce fait, ils n'ont pas à résister à des efforts de torsion comme par exemple le bras L représenté figure 26. Cela permet de constituer économiquement les bras par des barres de métal plat assemblées par des rivets (figure 28). al figure 28 montre en outre, pour supporter le
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point A une potenoe A L qui peut basculer autour de L et est soutenue par une tringle articulée coulissante M K réglable par une vis d'arrpêt I.
Le tout est supporté par la pièce G qui pivote autour d'un axe vertical J1 J2 dans des supports fixés au mur.
Le point A peut denc/ocouper toutes les positions sur une sphère de rayon L Ao
Il pourrait même occuper tous les points de l'es- pace ai L A était coulissant extensible.
La potence articulée ci-dessus permet d'augmenter le rayon de l'appareil sans augmenter les dimensions du levier homothétiquB.
La figure 29 montre que le contrepoids n'est pas forcement en B, mais peut être placé plus bas pour augmenter la stabilité.
Le levier homothétique articulé B A C est du genre représenté figure 20.
Il est porté en A par une colonne verticale E A qui pivote en E dans le socle F reposant sur le sol.
Le contrepoids B2 est suspendu au point B par la tringle B B .
2 2 2 2 2 2 Les tringles D-D2 B2-D2 et D - A formant des parallélogrammes articulés, sont théoriquement faoulta- tives et ne servent qu'à empêcher les oscillations du con- trepoids.
Elles seraient au contraire nécessaires si F ne reposait pas sur le sol mais était fixé à une paroi verti- cale, la colonne E A serait alors horizontale et le contrepoids serait moins en porte à faux que s'il était placé en B.
En adjoignent des parallélogrammes articulés du genre, figure 33, à des appareils du genre, figure 28,
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ou figure 29, on pourrait maintenir constamment verticale une- lampe au gaz d'éclairage portée par l'articulation G.
L'application du levier homothétique aux appareils d'éclairage est un cas très particulier.
L'état d'équilibre indifférent dans tous les points de l'espace confère des qualités précieuses à des objets très divers qui peuvent ainsi être déplacés ou orientés sans effort, par exemple : maohines-outila portatives, brûleurs à huile lourde, instruments de précision très pesants tels que règles ou marbres d'ajustages, ou xédes accessoires légers tels que tuyaux d'adduction de liquide sur les outils létaux, etc...
Cet état d'équilibre indifférent a déjà été obtenu par l'application de principes très différents, en particu- lier à l'aide du support équilibreur décrit par le brevet français n 581.781, schématiquement représenté figure 30, gui se compose d'un levier équilibré 0 A B portant un autre levier équilibré E C B.
Mais, dans la présente invention, le même résultat est obtenu à l'aide d'appareils beaucoup moins lourds et moins encombrants, et avec des avantagea et des résultats supplémentaires très importante qui permettent des utilisa- tions industrielles nouvelles.
Dans le support équilibreur (figure 30), le con- trepoids B doit équilibrer non seulement le poids d'un objet E, mais en plus, le poids du contrepoids D direc- tement opposé à l'objet E, de sorte que B atteint un poids considérable par rapport à E.
On ne pourrait diminuer le poids de l'ensemble qu'en allongeant A B par rapport à A C et C D par rapport à C E, mais dans ce cas, l'espaoe que l'on doit réaerver pour la libre évolution des contrepoids devient très grand et l'appareil est très enoombrant, au c9ontraire,
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dans le levier homothétique
1 ) le contrepoids est beaucoup plus faible puisqu'il équilibre directement l'objet seul, et non pas cet objet déjà puni d'un premier contrepoids.
2 0 l'encombrement se réduit à la sphère parcourue par contrepoids unique.
3 ) quand on n'utilise pas la totalité du rayon d'ac- tion de l'appareil, o'est-à-dire quand l'objet se rapproche du point d'appui fixe, le contrepoids se rapproche également, oe qui réduit l'encombrement,, alors que dans le support équilibreur, l'encombrement du contrepoids ne diminue pas quand on rapproche l'objet du point A.
4 ) on peut imposer à l'objet une position ou une trajectoire voulue d'avanoe en agissant en sens inverse sur le contrepoids et réciproquement en agissant sur l'objet, on peut imposer au contrepoids la position voulue, par exemple, la moins gênante,, ce qui serait impossible avec le support équilibreur, à moins de faire intervenir des mécanismes compliqués.,
5 ) on peut, non seulement équilibrer le poids de l'objet, mais, en plus, lui faire exercer des efforts de direction et d'intensité bien déterminés, ce qui est im- possible à l'aide du support équilibreur.
6 ) certains modes de construction permettent de donner au levier homothétique une forme reotiligne dont l'encombrement est minimum quelle que soit la distance des extrémités au point d'appui, ce qui dst impossible avec le support équilibreur.
Certains des dispositifs décrits ci-dessus, le pantographe ou la série de croisillons, par exemple, ne sont pas nouveaux, mais ils sont ici adaptés à des besoins différents et nouveaux et réalisés sous une forme différente
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ou combinés différemment.
Appliqué à la transmission d'efforts et de dé- placements orientés none pas verticalement comme la pe- santeur, mais dirigés en tous sens, le levier homothétique permet d'obtenir avec une extrême simplicité des résultats industriels nouveaux.
Par exemple, figure 31, un levier hydraulique du genre représenté figure 18, portant en B un outil tranchant. Un ouvrier agissant à la main sur la poignée C s'en servira pour sculpter un bloc de pierre ou de
2 bois B.. Ses efforts étant multipliés, il n'aura pas recours au choc du marteau.
Le point d'appui A est constitué par une arti- oulation à cadan portée par un support comportant trois pieds télescopiques fixés au sol par des rotules.
Des vis d'arrêt ou autres dispositifs permettent de fixer la longueur de chaque pied, de sorte que le point A puisse être déplacé puis fixé en tout point de l'espace.
L'appareil pourrait servir également à ébarber un lingot d'acier au burin ou à la meule, à mater un joint sans chocs, écraser un rivet, plier le bord d'une tôle, démolir une chaussée en béton, pétrir une matière plasti- que, etc...
Le support A peut être évidemment rendu soli- daire par tous moyens convenables du bloc de matière que l'on travaille. Ce bloc pourrait étre, d'autre part, mis en rotation par un tour déplace par des glissières, etc...
La figure 32 représente un levier à croisillons du genre représenté figure 19, destiné à manipuler un objet lourd ;: G2 suspendu en G, par exemple pour mettre
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en place une machine sur son socle, superposer deux châssis de fonder:!:,.'. etc...
Le point d'appui A est porté par un support D reposant sur le sol (ou suspendu à, un point roulant D1 indiqué en pointillé). En supportant un objet en trois pointa par trois leviers, on,pourrait non seulement le porter, mais également l'orienter facilement.
La figure 33 représente un levier homothétique supportant une plate-forme C2 qui se déplace en restant horizontale grâce à des parallélogrammes articulés. L'en- semble pivote autour de l'axe vertical d'un chariot M dont la stabilité n'est nullement influencée par les dé- placements de la plate-forme. La plate-forme peut porter un objet quelconque, par exemple un projecteur pour prise de vues cinématographiques, une maohine, etc..., ou un ouvrier chargé d'effectuer une réparation dans un endroit difficilement accessible sans le secours d'un échafaudage, par exemple sous la toiture d'un atelier pendant que les machines sont en marche, etc....
Si les articulations sont suffisamment libres, on pourra déplacer le chariot sans que l'ouvrier se déplace; qi'il se retient 4 un objet fixe.
Réciproquement, l'ouvrier pourra se déplacer sans effort monter ou descendre en prenant appui sur cet objet fixe, il immobilisera la plate-forme pendant son tra- vail par tous moyens convenables par exemple,enel'attachan à un crochet fixé au mur ou en freinant les articulations.
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Le contrepoids réglable peut être constitué par une caisse que l'on charge de poids.
La Fig. 33 montre également en pointillé un système de poulies et chaînes sans fin destiné soit à remplacer le paral- lélogramme articulé pour maintenir horizontal le plateau G, soit à imprimer au plateau un mouvement de rotation pour l'in- cliner par exemple en agissant sur la poulie P placée à por- tée de la main, etc...
Une telle plate-forme pourrait supporter un opérateur et un appareil de prise de vues cinématographiques. Une hélice aérienne mue par un moteur et orientable en toutes directions pourrait servir à opérer les déplacements de la plate-forme.
Le levier homothétique peut être combiné à un appareil de levage (fig. 34). Il faut dans ce cas que le contrepoids G puisse glisser jusqu'en Gl au voisinage de A. On accroche alors l'objet à soulever B au point B, puis on élève le con- trepoids C1 en le faisant glisser jusqu'en G à l'aide d'un piston hydraulique, d'un treuil, etc...
G sera alors rendu solidaire d'un dispositif propre à rendre ses déplacements homothétiques de ceux de B, par exemple poulies et chaînes du genre représenté fige 17. L'objet pourra alors être manipulé comme dans le cas illustré par la fig.32.
L'appareil peut être porté par un chariot.
Pour que le levier homothétique fonctionne correctement pour des objets de poids différents, on emploiera des con- trepoids de poids variable tels que empilage de rondelles de fonte dont on ne soulèvera qu'un certain nombre, un réservoir que l'on remplit partiellement d'eau, etc...
On pourrait également employer un poids invariable mais faire varier le rapport de similitude du levier homothétique par tous moyens convenables par exemple dans un appareil à croisillons du genre ftg. 19, enfixant le contrepoids aU
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@ quatrième, au cinquième, au sixième croisillons, etc...
Dans l'appareil fig. 16 en disposant d'un jeu de pignons de différents diamètres. Dans l'appareil fig. 17 à l'aide de poulies extensibles, etc... on peut combiner le poids variable et le rapport variable.
Dans les réalisations pratiques des dispositifs figs.15 16 et 17, la transmission des efforts dirigés dans le sens de la longueur du levier s'opère avec un rendement moins bon que le basculement autour de l'axe A, à cause du frottement des rampes hélico9dales des engrenages, pistons, etc...
Dans la fig. '36, le mouvement de bascule est opéré à la main et le mouvement d'allongement de A B par piston hydrau- lique alimenté par une canalisation d'huile sous pression qu'un robinet à quatre voies R envoie sous l'une ou l'autre face du piston.
Le robinet R est manoeuvré par l'articulation A1 du pantographe C1 A1 Bl dont les extrémités G! et Bl sont respectivement solidaires de G et de Bo
L'accouplement élastique ou autre est réalisé comme dans les serve-moteurs, c'est-à-dire de telle sorte que; tant que A1 n;est pas en face de la position au point mort du robinet, l'huile afflue sous l'une ou l'autre face du piston.
On conçoit que tout déplacement de G déplace 6 d'une certaine quantité et A1 d'une quantité moindre, il en résulte un afflux d'huile sous le piston et le déplacement de B jusqu'à ce que A reprenne aa position primitive au point mort.
Il va de soi qu'à l'aide de dispositifs de commande convenables et sans interposition d'un pantographe on pour- fait opérer par des servo-moteurs le pivotement et le basculement du levier autour de A.
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L'opérateur n'aurait ainsi à fournir aucune puissance, son rôle se réduirait à opérer des mouvements dans les direc tions voulues.
Les pistons peuvent être remplacés par des vis mues par des moteurs électriques ou autres mécanismes convenables, etc..
Il va de soi que l'invention comprend non seulement les ap- pareils décrits ci-dessus plus ou moins schématiquement mais également les variantes que l'on peut obtenir en combinant entre eux les dispositifs oi-dessus décrits, ainsi que les réalisations très variées que tout homme de l'art pourra cons- truire dans le but d'appliquer les principes de la présente invention à des usages très variés.
La fig. 38 montre une combinaison comportant une perceuse électrique portée en son centre de gravité C1 par l'extrémité d'un levier homothétique. Le foret M, engagé dans le bloc P, peut supporter sans se rompre une perceuse très lourde parce que le poids en porte-à-faux est annulé par l'effort vertical constant exercé en C1 par l'extrémité du levier homothétique équilibré.
La Fig. 37 montre une riveuse hydraulique 6 équilibrée de la même façon, que l'on peut placer sand le moindre effort dans l'alignement des rivets qui doivent assembler deux tôles minces T! et T2. Le fonctionnement n'imprime aucune déforma- tion aux tôles, comme si le poids de la riveuse était absolu- ment négligeable.
Pour diverses raisons telles que la diminution du prix de revient ou la simplification de la fabrication ou la destination des appareils, ou bien pour tenir compte du poids propre des leviers, on sera souvent amené à ne réaliser qu'approximativement les conditions géométriques théoriques.
L'invention comprend évidemment ces réalisations, ainsi que celles ou les propriétés théoriques sont modifiées par des
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résistances passives, par exemple lorsqu'on fera intervenir momentanément ou constamment le frottement pour rendre les articulations moins mobiles, etc....
REVENDICATIONS
1. Dispositif de leviers homothétiques pour toutes ap- pliaations, caractérisé en ce qu'il est composé d'un levier portant à une de ses extrémités un contrepoids et à l'autre extrémité un objet quelconque tel qu'une lampe d'éclairage, une machine, une plate-forme, etc..
Le levier est mobile en toutes directions autour d'un point d'appui fixe et les bras du levier sont extensibles, les extrémités du levier étant assujetties par tous moyens convenables à se déplacer sur une ligne droite passant par le point d'appui, et l'appareil com- portant d'autre part des repères, échancrures, etc.. permettant de donner respectivement aux deux bras du levier des longueurs inversement proportionnelles aux poids respectifs de l'objet et du contrepoids, de sorte que l'objet soit toujours en équilibre indifférent dans tous les points de l'espace quelle que soit l'extension que l'on donne au bras de levier qui le porte.
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"HOMOTHETIC LEVER DEVICE FOR ALL APPLICATIONS"
The main idea of the invention and the aim it has proposed in the most diverse cases can be summed up as follows: by relying on a fixed point, multiplying the force by reducing displacements is a valuable property of the lever, and there is hardly a machine which does not use it, but the end of a simple lever can only exert its action tangentially to a sphere having the fulcrum for its center.
New and innumerable industrial results could be obtained if this extremity could in principle exert the multiplied effort of which it is capable in all
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points in space and in all directions.
This end could then not only lift a weight, but also perform some kind of work, for example moving effortlessly, at any point in space, an object balanced by a counterweight or maneuvering a tool in all directions as if this tool was guided by hand, but with a suitably multiplied power, or else to perform various maneuvers with great precision, if the special aim which is proposed is the execution of very small movements.
The devices schematically described below make it possible very simply to obtain these results.
The various figures of the appended drawing represent embodiments of an orientable support device, according to the invention, for all applications.
Figure 1 shows an ordinary lever movable in all directions in space around the fixed point A.
The end C of the large arm AC can describe all the possible trajectories on the surface of a sphere of radius AC, while the end B of the small arm AB describes in opposite directions similar but smaller trajectories on a sphere of radius AB.
The trajectories of C and B are inverse homothetic figures with respect to the center of homothety A, and ai for example AC = 3 liver AB, their similarity ratio is 1/3, the paths traversed by B are 1 / 3 of those traversed by C, the speeds are in the ratio 1/3, but the forces exerted on C are multiplied by three.
In particular, a heavy object placed at C, for example, a lighting apparatus for photography or cinematography, must be able to project on a determined point a light beam oriented in a determined direction and emanating from a given point. determined point, a maohine-tool
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portable, for example an electric drill too heavy to be carried in the hand, will be in indifferent equilibrium on all the points of the sphere if one places in B a counterweight three times heavier than this object.
The center of gravity of the assembly is at A whatever the position of the lever, and the support F resting on the ground is always stable.
If we wanted C to be able to occupy, at will, any point in space, the arm of the lever AC would have to be extendable and constructed for example using sliding telescopic tubes (figure 2), and if we wanted to keep at point B the property of describing in space a trajectory homothetic to that described by A with the similarity ratio 1/3, it would be necessary that the ratio of the lengths AB / AC = 1/3 be conserved-, we will obtain
AC oe result if B can slide along the lever BA and ae closer to A by a certain length when C approaches it by a triple length, and vice versa when C moves away. The center of gravity will thus invariably remain at A and the whole will be balanced and stable for all the positions of C in space.
FIG. 3 shows by way of example, and in one of its embodiments, the application of such a lever to a balanced and orientable portable lighting lamp.
The electric bulb (shown in dotted figure 3) is held at C by the end of the fork S, it is surrounded by a reflector R which can be oriented in all directions, like a spotlight, around the axes XX and YY which meet again in its center of gravity Co The axis of the fork S can slide telesoopically in the tubular lever arm L.
The L1 end of the braa L is retracted (see figure 10) and split with a line of silk Q (figure 3).
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The rim L thus obtained engages by tightening elaatically in the circular grooves with an oblique edge P, P1, P2 ,,,, oreusées on the axis N which can thus rotate with hard friction without sliding.
Q2 (figure 9) is a split steel ferrule which reinforces the elastic clamping of the L tube.
If one wanted to telescopically slide N (figure 10), it would suffice to pull strongly enough to overcome the elastic tightening of the split tube L until one of the following grooves such as P engages Mud flange L1. To increase the friction, the end of L is split at P4 and is applied with friction, against the internal wall of the tube L; an elastic steel ferrule of the kind of Q2 (figure 9) can reinforce this elasticity.
The tube L carries a counterweight B and slides in the hole K of the part H (shown in isolation in FIG. 8). H is movable around the horizontal axis W W (figure 3), thanks to the journals J1 and J2 carried by the yoke G.
A stop screw 1 engaging in stop notches I1, I2 or I3 ... allows the distance from B to A to be set. A needle pushed by a spring (figure 7), hard friction, etc. ... could fulfill the role of screw 1.
The clevis G pivots around the vertical axis AZ in the base F (figures 3 and 4), thanks to the journal E.
The pin V, the washer U and the spring T (figure 4.) can be arranged to slow down its rotational movement.
Likewise, to slow down the rotation of H (figure 3) the branches of the ohape G can exert a certain pressure on H by elasticity. the counterweight B (in / section, figure 10) can be
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totally or partially oral and oonveniently ballasted with poub B frenaille retained by the cover B1.
Figure 10 also shows a para- refleotor.
2 bolique R. perfects which can replace the reflector
R shown in FIG. 3, it is carried by the sleeve R3 itself carried by the arch R4.lequel is provided with ohanorures such as R3 in which two pivots such as R6 can slide.
The position of the pivot R is fixed along the notch by tightening a via, a spring or any other device so that the YY axis passing through the center of gravity of the moving part formed by the reflector R, bulb, socket R3. 0 the arch R, etc ... meets the axis x X of the lever in C.
Figures 11 and 12 show the positions of the pivot R6 for two different reflectors.
FIG. 13 shows a similar device R 4 applicable to objects or to machines of all kinds, for example a groove R6 which makes it possible to move the articulation point G of an electric motor C1 actuating an emery wheel C2. G would come to G A if we used a different C3 grinding wheel.
Insulators B4.S2, R7 (figure 10) protect the wire. Figure 4 also shows a metal rod R2 serving to aoorooher the base to a vertical wall using a nail. special hook adapted and comprising an inclined plane F10 suitable for wedging the rod R8 so as to apply the base against the wall.
In the variant, figure 12. the generator of the head. conical plays the role of the oblique surface of nail F10 (figure 8).
If the position of the counterweight B is adjusted according to the principles explained at the beginning, and if at each groove
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such that P1 corresponds to a reference such that I1 suitably placed, we see (see figure 3) that we can make the bulb 0 occupy all the possible positions in space since the lever BA 0 can be hprizon- tal , vertical (dotted figure 3) or inclined and that in each orientation the distance CA may vary.
FIG. 39 represents, by way of comparison, a lighting apparatus whose principle belongs to the public domain and which comprises a lever, an orientable reflector 0, a base and a ball joint and a counterweight B also represented in dotted lines to show that the lever cannot occupy the vertical position because of the base F,
If the axis E is vertical, the apparatus is stable for all the positions of the lamp C and whatever the width and the weight of the base F. If one uses electric bulbs or reflectors of various shapes, one can always bring their center of gravity on the x axis using the sliding device R, figure 10.
All the joints move with a light friction sufficient so that the light source does not leave its position under the action of a minimal force such as trepidations, etc ... but insufficient for the reactions due to these friction to compromise the stability when we move point G.
If the plinth is very heavy or fixed to the floor, or to the wall, friction may be increased.
FIG. 5 shows a hollow base F in stamped metal, the elastic base of which is retained by the pin V which crosses the axis E. The base is weighted at will by
2 F. lead shot, sand, etc.
The apparatus, figure 3, is designed to make disassembly, packaging and transport economical: G se
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separates from the base F by removing V (figures 4 and 5), is withdrawn by elastically removing the branches of G, the reflector R by removing the branches of S (figure 3).
If the counterweights are hollow, conical in shape and fixed by part B (figure 10), they can be fitted into each other as well as the bases F (figure 5) and reflectors R (figure 3). There is no need to transport the ballast (lead shot, sand, etc.) that can be obtained anywhere.
The tube N is dislocated from L by dragging the wire B5 (figure 3).
In the simplified apparatus described above, it is necessary to bring the lamp 0 and the counterweight B by hand into the correct position with respect to the fixed point of articulation A. oe which is easy if the notches I1, 12, etc. . are placed taking into account the position of the grooves P1,
2 P, etc ...
The various devices described below make it possible to move B A away or closer automatically to the desired quantity when 0 is moved away or brought closer by hand to A.
B then describes in all directions of the space a homothetic trajectory opposite to that which one imposes on C.
If we disregard the friction of the various passive resistances and the self-weight of the levers, the forces exerted on 0 will be fully transmitted to B and multiplied in the inverse ratio of the paths traveled, and directed in parallel and in the opposite direction.
To simplify the present description, the ratio will be assumed to always be 1/3 but it could be any, for example 1/10; 1/50; 1/1; 3/1; etc ...
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If the force is that of gravity, that is to say constant and vertical, we can obtain an indifferent equilibrium for all the positions of the object 0 in space using a counterweight B of invariable weight.
In the following description, it is assumed, to simplify the text, that it is only a question of balancing a heavy object by a counterweight, but it is clear that the devices would keep the properties of the homothetic lever for forces variable or variously oriented.
In the schematic apparatus, FIG. 14, represented in section, (FIG. 15), the square tubular lever L articulated in A and pivoting in L comprises a sliding square tubular extension N which carries the object 0.
Part N carries a nut N2 into which the helical ramp N3 is screwed. which is extended by the journal N4 which rotates without sliding in a bearing fixed to the L tube.
N4 is extended by the helical ramp N5 which is screwed in the opposite direction to the first and with a pitch three times slower in the ou or O2 fixed to the sliding square tube 0.
When the tube N carrying the object C enters the tube L. it is necessary to turn the helical ramps, the tube 0 carrying the counterweight B also enters, but at a speed three times slower, in the tube L.
In figure 16, the object C is integral with the
2 rack C which rotates around the fixed axis A the pinion C3 attached to the pinion three times smaller C4 which drives in the opposite direction at a speed three times slower, the rack B2 integral with the counterweight B.
In figure 17 the lever L carries three axes a, b10 and C10. The object fixed at 0 to the endless chain c9 drives the pulley A8, the integral pulley A9. of diameter
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three times weaker! and the endless chain B9.
The counterweight is fixed at B and moves along the lever in the opposite direction to C at three times the speed.
In figure 18. C is carried by the rod of hydraulic piston C2 which delivers the liquid from cylinder L under another piston B2 with a surface area three times the size, which moves in the opposite direction three times slower in cylinder L1, driving the counterweight B.
In figure 19. we use a series of brackets forming rhombuses or equal articulated parallelograms, deformable and juxtaposed,
If we re-run the row of six braces arranged between the fixed point A and the object C, the series of two braces placed between. A and the counterweight S shortens three times less as indicated by the dotted line C2 A. B2
In figure 20 all the superfluous articulations have been removed and the device is reduced to a single articulated parallelogram, we thus obtain a sort of pantograph whose point A is fixed and in which the trajectory of B is inverse homothetic of that of C.
If the various components are constructed in a sufficiently rigid way and capable of withstanding torsional forces, it is clear that no reotilinear lever arm will be necessary between A and B, so that in the event that a bulky object is placed on the dotted line AB, the homothetic lever could nevertheless function and the displacements of C and B would operate in space along the homothetic trajectories B1 and C1 exactly as if 0 and B were sliding on a fictitious reotilinear lever BAC.
Figure 21 is another arrangement.
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The dotted line T5, T6 is an additional optional connecting rod which could be a cable.
FIG. 22 is a variant of FIG. 21 in which point A is fixed on an articulated cross member U1. U2 and U3, U4 is an optional hinged bar that mitigates flexion of the lever arms.
In figure 23, the arm P1.C carrying the object drives, in its rotation, a pulley P1 connected by an endless chain to an equal pulley p2 integral with the arm p2 B carrying the counterweight, so that the arms CP and B P2 can describe several complete turns while remaining constantly parallel.
It is easy to show that the triangles A, P1, 0 and A, p2, B are always similar to each other and homothetic and that consequently the line B A C is a straight line shared by A according to the similarity ratio 1.3.
FIG. 24 represents a schematic embodiment of the principle of FIG. 23,
The arm p3 p4 articulated in A around the axes W and Z is crossed by the axes P1 P3, and P3 P4 by the bent arms P1 0 and p2 B which one carries the object C, the other the counterweight B,
Two pulleys and an endless chain force the arms P1 0 and P2 B to. turn at the same angle when moving one of them.
If we assume the arm P2 A P4 horizontal and stationary, we see above 0 describes a circumference in a horizontal plane and that B describes a circumference three times smaller in a parallel plane.
Figure 25 shows these oiroon- ferences geometrically described on parallel planes, they are homothetic Inverse with respect to a point A located at the
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meeting of the two lines B 0 and P1 P2.
Figure 25 also shows that A is in a third parallel plane three times closer to the plane traversed by G, this condition is realized in the schematic device, figure 24. where the point of articulation A meets the line P1 P2 and the line G B.
FIG. 27 shows schematically, described by way of example and in one of its embodiments, a lighting lamp comprising a homothetic lever of the type shown schematically in FIG. 24.
This lamp has the advantages of the device shown in figure 20, that is to say it allows the light focus 0 to be placed in places that it would be impossible to reach using a lamp holder. rectilinear lever, of the kind shown in Figure 14, for example because of the enaonbrement due to a bulky object.,
A mechanic doing a repair under an automobile, a dentist or a surgeon who does not want to be hampered in their movements by the presence of a reotilinear arm, etc ... will use this property by placing the articulated levers in a less awkward position. nante while maintaining at the Lummunieux home the position necessary for the performance of their work.
The clevis G (figure 27 pivots at E in the soole F.
A bearing H pivots in the yoke around the axis J.
The H bearing is crossed by the L tube which can rotate but not slide.
The tube L carries at one end the axis of the pulley P1 and at the other end, the axis of the pulley P2, the pulleys are equal and connected to each other by the chain
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endless Q.
The chain is slightly deflected to pass through the tube L, the ends of which are flared for this purpose. the pulley P1 is integral with the articulated arm 0 which carries a light source schematically represented in G.
The pulley is integral with the arm P2 B which carries the counterweight B.
When one of the arms P1 0 describes a complete revolution around the axis of its pulley, the other arm B is drawn and describes a complete revolution eh remaining parallel to it.
The parallelism remains when the tube L pivots in the bearing H, or rocks around the axis J.
The yoke G is sufficiently widened to allow all possible evolutions of the counterweight B.
The base F is fitted with devices enabling it to be fixed to a vertical wall and the light source can receive an orientable reflector.
To transmit the angular displacement of the arms, the endless pulley and chain system can be replaced by any other means giving the same result, for example two sets of angle gears joined by an axis passing through the tube L (diagrammatically represented in figure 35,
Figure 28 shows a variant of a different mode of construction.
The articulated arms move exclusively / in a vertical plane, therefore, they do not have to resist torsional forces such as for example the arm L shown in figure 26. This makes it possible to economically constitute the arms by metal bars flat assembled by rivets (figure 28). al figure 28 further shows, to support the
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point A a potenoe A L which can swing around L and is supported by a sliding articulated rod M K adjustable by a stop screw I.
The whole is supported by part G which pivots around a vertical axis J1 J2 in brackets fixed to the wall.
Point A can intersect all positions on a sphere of radius L Ao
It could even occupy all the points of the space ai L A was extendable sliding.
The articulated bracket above makes it possible to increase the radius of the device without increasing the dimensions of the homothétiquB lever.
Figure 29 shows that the counterweight is not necessarily at B, but can be placed lower to increase stability.
The articulated homothetic lever B A C is of the type shown in FIG. 20.
It is carried at A by a vertical column E A which pivots at E in the base F resting on the ground.
Counterweight B2 is suspended at point B by rod B B.
2 2 2 2 2 2 The rods D-D2 B2-D2 and D - A forming articulated parallelograms, are theoretically faoultive and only serve to prevent oscillations of the counterweight.
On the contrary, they would be necessary if F were not resting on the ground but were fixed to a vertical wall, the column E A would then be horizontal and the counterweight would be less overhanging than if it were placed at B.
Add articulated parallelograms of the genus, figure 33, to devices of the genus, figure 28,
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or figure 29, we could keep constantly vertical a gas lamp carried by the G joint.
The application of the homothetic lever to lighting fixtures is a very special case.
The indifferent state of equilibrium in all points of space confers valuable qualities on a wide variety of objects which can thus be moved or oriented effortlessly, for example: portable maohine tools, heavy oil burners, precision instruments very heavy such as rulers or adjustment marbles, or xed light accessories such as liquid pipes on lethal tools, etc ...
This indifferent state of equilibrium has already been obtained by applying very different principles, in particular using the balancing support described by French patent n 581,781, schematically represented in figure 30, which consists of a lever. balanced 0 AB carrying another balanced lever EC B.
But, in the present invention, the same result is obtained with the aid of much less heavy and less bulky apparatuses, and with very important additional advantages and results which allow new industrial uses.
In the balancing support (figure 30), the counterweight B must balance not only the weight of an object E, but in addition, the weight of the counterweight D directly opposite to the object E, so that B reaches a considerable weight compared to E.
We could only reduce the weight of the assembly by lengthening AB with respect to AC and CD with respect to CE, but in this case, the space that must be re-adjusted for the free evolution of the counterweights becomes very large and the device is very enoombrant, on the contrary,
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in the homothetic lever
1) the counterweight is much weaker since it directly balances the object alone, and not this object already punished with a first counterweight.
2 0 the size is reduced to the sphere traversed by a single counterweight.
3) when the entire radius of action of the apparatus is not used, that is to say when the object approaches the fixed fulcrum, the counterweight also approaches, oe which reduces the size, while in the balancing support, the size of the counterweight does not decrease when the object is brought closer to point A.
4) we can impose on the object a position or a desired forward path by acting in the opposite direction on the counterweight and vice versa by acting on the object, we can impose on the counterweight the desired position, for example, the least annoying ,, which would be impossible with the balancer support, unless complicated mechanisms were involved.,
5) it is not only possible to balance the weight of the object, but, in addition, to make it exert well-determined efforts of direction and intensity, which is impossible with the aid of the balancing support.
6) certain methods of construction make it possible to give the homothetic lever a reotilinear shape, the size of which is minimum whatever the distance from the ends to the fulcrum, which is impossible with the balancing support.
Some of the devices described above, the pantograph or the series of crosses, for example, are not new, but they are here adapted to different and new needs and made in a different form.
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or combined differently.
Applied to the transmission of forces and displacements oriented none not vertically like gravity, but directed in all directions, the homothetic lever makes it possible to obtain new industrial results with extreme simplicity.
For example, FIG. 31, a hydraulic lever of the type shown in FIG. 18, carrying at B a cutting tool. A worker acting by hand on the handle C will use it to carve a block of stone or
2 wood B .. His efforts being multiplied, he will not have recourse to the impact of the hammer.
The fulcrum A is constituted by a cadan articulation carried by a support comprising three telescopic feet fixed to the ground by ball joints.
Set screws or other devices make it possible to fix the length of each foot, so that point A can be moved and then fixed at any point in space.
The apparatus could also be used to deburr a steel ingot with a chisel or a grinding wheel, to stamp a joint without impact, to crush a rivet, to bend the edge of a sheet, to demolish a concrete pavement, to knead a plastic material. that, etc ...
The support A can obviously be made integral by any suitable means with the block of material being worked. This block could be, on the other hand, rotated by a turn moved by slides, etc ...
Figure 32 shows a cross lever of the kind shown in Figure 19, intended to handle a heavy object;: G2 suspended in G, for example to put
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place a machine on its base, superimpose two base frames:!:,. '. etc ...
The fulcrum A is carried by a support D resting on the ground (or suspended from a rolling point D1 indicated in dotted lines). By supporting an object in three pointed by three levers, one could not only carry it, but also orient it easily.
FIG. 33 represents a homothetic lever supporting a platform C2 which moves while remaining horizontal thanks to articulated parallelograms. The assembly pivots around the vertical axis of a carriage M, the stability of which is in no way influenced by the movements of the platform. The platform can carry any object, for example a projector for cinematographic shooting, a maohine, etc., or a worker responsible for carrying out a repair in a place that is difficult to access without the aid of a scaffolding, for example under the roof of a workshop while the machines are running, etc ....
If the joints are sufficiently free, the cart can be moved without the worker moving; that he is holding back a fixed object.
Conversely, the worker will be able to move effortlessly up or down by leaning on this fixed object, he will immobilize the platform during his work by any suitable means for example, by attaching it to a hook fixed to the wall or by braking the joints.
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The adjustable counterweight may consist of a box which is loaded with weight.
Fig. 33 also shows in dotted lines a system of endless pulleys and chains intended either to replace the articulated parallelogram to keep the plate G horizontal, or to impart to the plate a rotational movement in order to tilt it for example by acting on the pulley P placed within easy reach, etc ...
Such a platform could support an operator and a cinematographic camera. An aerial propeller driven by a motor and orientable in all directions could be used to operate the movements of the platform.
The homothetic lever can be combined with a lifting device (fig. 34). In this case, the counterweight G must be able to slide as far as Gl in the vicinity of A. The object to be lifted B is then hooked at point B, then the counterweight C1 is raised by sliding it as far as G at using a hydraulic piston, a winch, etc.
G will then be made integral with a device suitable for making its displacements homothetic to those of B, for example pulleys and chains of the type shown freeze 17. The object can then be handled as in the case illustrated in FIG. 32.
The device can be carried by a trolley.
In order for the homothetic lever to function correctly for objects of different weights, counterweights of variable weight will be used, such as a stack of cast iron washers of which only a certain number will be lifted, a reservoir which is partially filled with water, etc ...
One could also use an invariable weight but vary the similarity ratio of the homothetic lever by any suitable means, for example in an apparatus with cross members of the ftg type. 19, attaching the counterweight to the
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@ fourth, fifth, sixth braces, etc ...
In the device fig. 16 by having a set of pinions of different diameters. In the device fig. 17 by means of extendable pulleys, etc ... it is possible to combine the variable weight and the variable ratio.
In the practical embodiments of the devices figs. 15 16 and 17, the transmission of the forces directed in the direction of the length of the lever takes place with a less good efficiency than the tilting around the axis A, because of the friction of the ramps helical gears, pistons, etc ...
In fig. '36, the rocking movement is operated by hand and the extension movement of AB by hydraulic piston supplied by a pressurized oil line that a four-way valve R sends under one or the other side of the piston.
The valve R is operated by the joint A1 of the pantograph C1 A1 Bl, the ends of which G! and Bl are respectively integral with G and Bo
The elastic coupling or the like is realized as in servomotors, that is to say so that; As long as A1 is not opposite the neutral position of the valve, oil flows under either side of the piston.
It can be seen that any displacement of G displaces 6 by a certain quantity and A1 by a smaller quantity, this results in an influx of oil under the piston and the displacement of B until A resumes aa primitive position at the point dead.
It goes without saying that with the aid of suitable control devices and without the interposition of a pantograph, it is possible to operate the pivoting and tilting of the lever around A.
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The operator would thus not have to supply any power, his role would be reduced to making movements in the desired directions.
The pistons can be replaced by screws driven by electric motors or other suitable mechanisms, etc.
It goes without saying that the invention comprises not only the devices described above more or less schematically but also the variants which can be obtained by combining the devices oi above described with one another, as well as the very varied embodiments. which any person skilled in the art will be able to construct for the purpose of applying the principles of the present invention to a wide variety of uses.
Fig. 38 shows a combination comprising an electric drill carried in its center of gravity C1 by the end of a homothetic lever. The drill M, engaged in the block P, can support a very heavy drill without breaking because the cantilevered weight is canceled out by the constant vertical force exerted at C1 by the end of the balanced homothetic lever.
Fig. 37 shows a hydraulic rivet 6 balanced in the same way, which can be placed with the slightest effort in the alignment of the rivets which must join two thin plates T! and T2. Operation does not cause any deformation to the sheets, as if the weight of the riveter were absolutely negligible.
For various reasons such as the reduction in the cost price or the simplification of the manufacture or the destination of the devices, or else to take into account the own weight of the levers, it will often be necessary to achieve only approximately the theoretical geometric conditions.
The invention obviously includes these embodiments, as well as those where the theoretical properties are modified by
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passive resistances, for example when friction is used momentarily or constantly to make the joints less mobile, etc.
CLAIMS
1. Device of homothetic levers for all applications, characterized in that it is composed of a lever carrying at one of its ends a counterweight and at the other end any object such as a lighting lamp, a machine, a platform, etc.
The lever is movable in all directions around a fixed fulcrum and the arms of the lever are extendable, the ends of the lever being secured by any suitable means to move in a straight line passing through the fulcrum, and the apparatus comprising on the other hand marks, indentations, etc. allowing to give respectively to the two arms of the lever lengths inversely proportional to the respective weights of the object and of the counterweight, so that the object is always in indifferent equilibrium in all points of space whatever the extension which one gives to the lever arm which carries it.