Instrument de mesure.
La présente invention a, pour objet un instrument de mesure, dans lequel un équipage mobile relativement au bâti comprend un fléau et au moins une pièce montée sur ce fléau et destinée à le soumettre au moment d'une force proportionnelle à la quantité qu'il s'agit de mesurer, et dans lequel divers autres moments sont appliqués à cet équipage, moments qui, grâce au fait que l'un au moins d'entre eux est antagoniste à celui de ladite force, peuvent se composer en un moment ré sultant aussi antagoniste au moment de cette force lorsque, au cours de l'opération de mesure, on fait varier, par l'un au moins de ses facteurs force et bras de levier, l'un au moins des susdits autres moments jusqu'à ce qu'il y ait équilibre entre le moment imposé par ladite force et le susdit moment résultant antagoniste.
Cet instrument est caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif contacteur coopérant par butées avec ledit équipage pour en limiter les mouvements dans les deux sens et déterminer dans chaque cas l'un des états de fermeture et d'ouverture de l'un d'au moins deux circuits électriques des que et aussi longtemps que l'un des susdits moments imposé et moment résultant antagoniste est plus grand que l'autre d'une quantité déterminée par construction, et en ce qu'il comprend, branchés dans ces circuits, des organes propres à traduire le sens du déséquilibre dé- celé par la butée en un effet tout au moins indicateur.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemples, diverses formes d'exécution de l'instrument faisant l'objet de l'invention, par des vues semi-schématiques.
La fig. 1 est une élévation de face d'une première forme d'exécution.
La fig. 2 montre une deuxième forme d'exécution par une vue de même espèce que la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan par le haut de la fig. 2.
La fig. 4 montre un détail de la fig. 2 à échelle agrandie.
La fig. 5 est un schéma d'une partie de la deuxième forme d'exécution où certaines dimensions sont exagérées dans un but explieatif.
La fig. 6 est une vue partiellement en coupe d'une variante de la deuxième forme d'exécution.
La fig. 7 montre des détails de cette variante à plus grande échelle.
La fig. 8 est une vue partielle de même espèce que fig. 1 d'une troisième forme d'exé- cution.
La fig. 9 montre une variante, avec com- pléments, de la troisième forme d'exécution par une vue en plan.
La fig. 10 est une vue partielle, en éléva- tion, prise du bas de la fig. 9.
La fig. 11 est un schéma représentant une variantesimplificatriceapplicableaux trois formes d'exécution.
La. fig. 12 est un schéma d'une quatrième forme d'exécution.
La fig. 1 représente une balance. Le bâti 1 porte un couteau 2 sur lequel repose, par un V non représenté, un fléau 3 représenté par une simple droite. Ce fléau est. supposé à équilibre stable, comme d'ordinaire, mais il pourrait aussi être en équilibre indifférent.
Son point d'appui ou axe est désigné par 4.
En un point 5 est suspendu un plateau 6 re- eevant les charges à peser telles que le corps 7.
Entre deux montants 8 du bâti s'étendent une barre 9 et une tige filetée 15 qui prolonge l'arbre d'un moteur 14. La barre 9 sert de guide à un curseur 16 dont elle traverse deux manchons 17 ainsi que la paroi d'un tube 18 fixé au curseur perpendiculairement à cette barre 9. Ce tube 18 contient une bille 19 qui y a. un jeu minimum assurant sa liberté de manière qu'elle puisse obéir à son poids pour l'appliquer au fléau 3 sur lequel elle repose.
Le curseur 16 fait écrou sur la vis 15 et porte un archet 21 sur lequel est tendu un fil 20 servant d'aiguille par rapport à un cadran à lignes de division reetilignes 22 et 27 régu- lièrement divisées. La surface solidaire du fléau sur laquelle repose la bille 19 s'étend à gauche et à droite de l'axe 4. Quand la bille est en un point 26 à gauche, son poids est équilibré par celui d'une masse 25 suspendue en un point 26'situé à droite.
Deux butées 10 et 11 limitent le mouvement du fléau à un très petit angle, tel que le fléau reste pratiquement horizontal, quelle que soit la charge 7.
Ces butées sont des pièces de contact bornant des circuits électriques alimentés par une source 12 dont un pôle est connecté au bâti et dont l'autre 1'est à un dispositif eontacteur 13 à relais inverseurs connecté au moteur 14, de manière que ce moteur tourne dans des sens inverses, selon que c'est la butée 10 ou la butée 11 qui est rencontrée par le fléau 3, lequel est supposé en contact éleetri- que avec le bâti par le couteau 2.
La tige filetée 15 tourillonne dans le slip- port 8 qu'elle traverse et elle actionne, audelà de ee support, un compteur de tours 23 dont les roues portent des tambours à chiffres visibles 24. Le tambour de la roue qui tourne le plus vite peut repérer des fraetions de tour de la vis 15.
Le fonctionnement de cette balance est le suivant :
On remarque d'abord qu'en l'absence de charge, l'équilibre est rompu par le poids 25 des que la bille est à droite du point 26 et qu'il peut être alors rétabli par une charge convenable. Supposons d'abord la bille en 26.
Plaçons la charge 7. Elle rompt l'équilibre dans un sens tel que le fléau rencontre] a butée 10. Le circuit auquel appartint cette butée est fermé de manière que le moteur tourne dans le sens qui déplace la bille vers la droite. Il arrive un moment où l'équilibre est rompu dans le sens inverse. Alais, alors, c'est la butée 11 qui est rencontrée, ce qui inverse le mouvement du moteur et ramené la bille vers la gauche.
Après quelques oscillations toujours plus courtes par le fait que le moteur n'a pas le temps de se lancer lorsque la bille n'a que peu dépassé la position qui donnerait équilibre, le fléau s'arrête entre les deux butées s'il est à équilibre stable, ou se met à vibrer en concordance avec le moteur avecuneamplitudedemouvementqui est imperceptible par les déplacements du fil 20 ou les rotations du premier tambour du côté des petites unités indiquées par le compteur 23, si le fléau seul est en équilibre indifférent.
La balance est done entièrement automa- tique. Après avoir placé la charge 7, on attend que les chiffres du compteur ne changent plus ; on lit alors le résultat qu'il indique pour la pesée, tel que 2, 516 grammes ou kilogrammes, etc., selon les dimensions absolues de la balance.
La vis 15 est de préférence à grand pas ou n filets multiples. Un dispositif peut être prévu au curseur 16 pour que l'ébat axial de son écrou soit réglable à nouveau à une valeur très petite après usure.
Dans la forme d'exécution des fig. 2 et 3, on retrouve les éléments susdéerits appliqués à une bascule d'une capacité de quelques cen taines de kilogrammes. Le plateau 29 recevant la charge 30 est supposé reposer par quatre V sur les couteaux d'un système de leviers connu dans les bascules et dont le rôle est de réduire la charge à, peser par transmission à une tige de traction 31. Ces leviers, non représentes, sont supposés logés dans le socle 28, dont un montant 28a porte deux couteaux 40 et 41 à des hauteurs différentes sur le même plan vertical. Ces couteaux s'étendent horizontalement à l'arrière du pla- teau 29.
Sur eux reposent deux fléaux comprenant ehaeun un cadre rigide dont le su- périeur est visible en fig. 3. Ce cadre a deux longerons 33 assemblés par des fers 46 et 47 formant les autres cotés et est raidi par des fers en diagonale 45. Le cadre inférieur est d'une construction analogue ; il est visible en fig. 2 par ses longerons 32. Sur lui agit un couteau porté par la tige 31. Le cadre supérieur porte, parallèlement aux longerons 33, une planchette de métal dressée sur laquelle repose la bille 19 au-dessous du guide 9 et de la tige filetée 15.
Ces deux cadres sont reliés par des bielles 42 et 43 montées sur V et couteaux de part et d'autre des couteaux de support 40 et 41. Plus exactement, la bielle 42 ? relie ici deux bras 32'et 33'solidaires chacun de l'un des cadres et s'étendant à gauche des couteaux de support. Elle porte un contrepoids 44 pour parfaire l'équilibre des poids de droite. La bielle 43 forme un cadre vertical entre les deux côtés verticaux duquel est supportée une barre horizontale 48.
Les bielles sont de même longueur, de sorte que la bielle 43 satisfait aux conditions de montage d'un plateau dans une balance de Roberval par exemple, c'est-à-dire que tous ses points se déplacent verticalement de la même hauteur lors d'un mouvement de l'équipage autour des axes des couteaux 40 et 41.
Des cavaliers 49 et un cavalier 25a sont passés sur la barre 48. Les cavaliers 49 portent des anneaux 50 dans lesquels sont passés des leviers 51 qui coopèrent avee des cames 52. En l'absence de charge et lorsque les organes indicateurs sont à leur zéro, ces cames maintiennent ces leviers soulevés et ceux-ci maintiennent à leur tour les cavaliers hors de contact avec la barre 48. Dans la position représentée, le levier 51 visible en fig. 2 laisse le cavalier reposer sur la barre, donc agir sur l'équipage par son poids. L'. arbre des cames 52 porte une roue 53 qui engrené avec le pi- gnon 54 d'une roue 55 engrenant elle-même avec un pignon 56 cale sur l'arbre d'un moteur 14b.
On a représenté en fig. 3, schématiquement, une liaison entre ce moteur 14b et le compteur 23 dont le moteur 14a actionne les tambours correspondant aux petites unités alors qu'une roue conique 60 est montée sur un arbre tubulaire, dans laquelle passe la tige filetée 15, et qui pénètre avee elle dans le eompteur de tours pour mouvoir les tambours correspondant aux grandes unités. Cette roue conique engrené avec une roue 57 calée sur l'arbre du moteur 14b.
Le cavalier 25a repose en permanence sur la barre 48 ; il tient lieu du poids 25 de la fig. 1 et est équilibré par la bille 19 lorsque le dispositif indicateur est au zéro. Il peut être supprimé si le contrepoids 44 est allégé d'une quantité correspondante.
L'équipage articulé comporte encore deux pièces 46 disposées de part et d'autre des cou- teaux de support et portant chacune l'un des éléments d'une articulation par V et couteau, dont l'autre élément est porté par une pièce 64 solidaire d'une masse 62, respeetivement 63. Ces pièces font partie d'un dispositif représenté à plus grande échelle en fig. 4 pour une partie et sehématiquement dans son ensemble en 5.
Lesdites masses 62 et 63 reposent ordinairement sur des appuis 28c que leur offre le bâti 28. Afin qu'elles s'y déposent sans donner lieu à un déplacement laté- ral du V 66 relativement au couteau 65, chaque pièce 64 présente une tige filetée 67 portant comme éerou un contrepoids réglable permettant qu'on amène le centre de gravité de l'ensemble 64-62 sur la verticale du cou- teau 65.
Les deux supports 28c sont reliés respectivement aux deux extrémités d'enroulements statoriques inverses k', et S, opposées au point de jonction de ces enroulements avec le rotor R du moteur 14s. Ce rotor est, d'autre part, relié à l'une des bornes d'une source 12, dont l'autre borne 1'est au couteau 2 (fig. 5). Il s'ensuit que le moteur tourne dans un sens ou dans l'autre, selon que le fléau 33 rencontre, sans la soulever, la pièce 66 ou la pièce 66', et que, s'il soulevé l'une de ces pièces, le moteur s'arrête par le fait que le contact est rompu entre le support 28c et l'une ou l'autre des masses 62 et 63.
Le cou- rant pent être aussi bien alternatif que con- tinu.
Le moteur 14b est branche de la même manière que 14a, mais entre les bornes fixes 10a. et 11a..
Le fonctionnement de la forme d'exécution représentée par les fig. 2 à 5 est le suivant :
Les organes indicateurs étant à leurs posi- tions zéro, on place la charge 30 sur le plateau. Le rapport global des transmissions par leviers du plateau à la barre 48 est par exem- ple tel qu'un kilogramme placé sur cette barre fait équilibre à cent kilogrammes sur le plateau. Les dix cavaliers 49 pèsent alors eha cun cent grammes et font équilibre a. dix kilogrammes, de même que] a masse 62 lorsqu'elle est soulevée. Le moment de la masse 63 a même valeur que celui de la masse 62.
Si la charge 30 pèse moins de dix kilogrammes, elle ne peut déterminer le soulèvement de la masse 62 après avoir fermé le circuit entre 65 et 66, de sorte que ce circuit de l'enroulement S,, reste fermé. La butée 10a étant plus éloignée du fléau que la butée 66, le moteur 14a est seul mis en marche. Le fonctionnement est le même qu'en fig. 1 et le curseur mesurera la fraction de dix kilogram- mes que vaut la charge.
Si celle-ei pèse au contraire plusieurs fois dix kilogrammes, on eomprend que le moteur 14a n'aura pas le temps de se mettre en marche jusqu'à ce que la masse 62 soit soulevée, ce qui rompt son circuit, puis que le fléau fermera le circuit de la butée 10a qui met en marche le moteur 147u actionnant l'arbre des cames 52. Les pre mière, deuxième, troisième, etc. cames déposent successivement leurs eavaliers égaux jusqu'à ce que l'équilibre du fléau soit rompu en sens inverse. Supposons que la charge pèse plus de soixante kilogrammes. Il ne se déposera ainsi que cinq cavaliers, parce que la masse 62 compte pour un et est soulevée.
Si l'échelle mesure 60 em, un kilogramme est représenté par 6 em, cent grammes par 6 mm, dix grammes par 0, 6 mm et 1 gramme par 0, 06 mm. Ces deux dernières quantités ne sont pas pereeptibles sur le cadran. Mais, par des dispositifs qui ne font pas l'objet de la présente invention, on peut faire en sorte que le fléau 33 obéisse encore aux charges eorrespondant à ces petites longueurs et l'on peut supposer que l'ébat de la bille dans le tube 18 vaut 0, 01 mm, de sorte qu'un gramme peut encore être mesuré à un sixième près.
Le compteur 23 rend alors pereeptibles ces petites quantités si la vis 15 a un pas de 0. 6 mm et porte le dernier tambour divisé en dix pour indiquer les grammes ou bien si, ayant un pas plus grand, elle est reliée par engrenage multiplicateur à ce dernier tam bour. Cette vis est reliée par engrenages ré ducteurs au deuxième et au troisième tambour, tandis que le premier est porté par l'arbre tubulaire 61 de la fig. 3, est divisé en dix et indique les dizaines de kilogrammes.
On conçoit qu'on pourrait disposer 20, 30, etc. cavaliers sur la bielle 43 si la balance doit pouvoir peser plusieurs centaines de kilogrammes.
Pour accroître la capacité, on peut aussi recourir à la variante de construction de la fig. 6. A chacune de ses faces avant et arrière, la bielle 43 forme un cadre 43a muni d'une traverse 436. Par les deux traverses sont portées des barres 4866, 48b, OSc... destinées à porter des eavaliers respectivement de dix, de cent et de mille grammes par exemple, correspondant à des charges de un, dix et cent kilogrammes du plateau.
Ces eavaliers sont eom- mandés par des leviers 5la-, 51b, 51c coopérant avee des cames 5 Cz, 5 b, 5 c, dont les séries de neuf sont portées par trois arbres 1, B et 0. Les trois premières cames de la première de ces séries sont représentées les unes à côté des autres en fig. 7, bien qu'elles soient calées sur le même arbre 1, lequel porte un pignon 69. Ce pignon engrené avec une roue 70 dix fois plus grande calée sur l'arbre B, lequel porte un pignon 71 engrenant avec une roue 72 dix fois plus grande calée sur 1'arbre C. Les leviers 51a,, 51b... sont mobiles autour des axes 58a, 58b...
La premièl e came 59', de l'arbre l, présente un secteur de un dixième de tour en proémi- nenee, la deuxième, 5?", un secteur de deux dixièmes de tour, et ainsi de suite jusqu'à la neuvième qui ne présente ainsi qu'une entaille s'étendant sur un dixième de tour. Les cames sont calées, comme l'indi- que la fig 7, de manière que, lorsqu'elles ont achevé un tour et déposé les neuf petits ca- valiers, elles les soulèvent tous ensemble en même temps que la première came de l'ar- I) re B dépose le premier cavalier de sa série.
Comme cet arbre tourne dix fois moins vite que l'arbre l, il ne déposera son deuxième cavalier que lorsque l.'arbre aura fait un second tour. Il en sera de même entre les arbres B et C si la charge dépasse cent kilogrammes. Supposons qu'elle pèse 142, 856 kg.
Le moteur 14b s'arrêtera lorsque l'arbre C aura déposé un cavalier, l'arbre B une pre mière fois neuf, qu'il aura ensuite resoulevés, puis une seconde fois quatre, et 1'arbre ¯l quatorze fois neuf en quatorze tours, puis deux à nouveau après que B aura déposé son quatrième cavalier à son deuxième tour. Il est supposé que cette variante possède le dispositif contacteur de la fig. 5. Ce dispositif fait donc que l'équilibre est rompu et que le moteur s'arrête alors que la charge en eavaliers n'équilibre pas toute la charge du pla- teau et ne correspond qu'à la partie entière du nombre de kilogrammes 142, 856 supportés par le plateau.
La charge 62, qui faisait le moment du fléau équivalent à celui de 143 kilogrammes, donc plus grand que celui provenant du plateau chargé, se dépose sur t'appui 28c en fermant le circuit du moteur ! 4 commandant le curseur de la fig. 1, par exemple pour faire varier l'un des moments eomposants du moment résultant antagoniste
la e charge du plateau de quantités correspondant aux unités divisionnaires en lequelles s'exprime la fraetion 0, 856, à savoir 8 hectogrammes, 5 décagrammes et 6 grammes.
On conçoit que ce moteur des petites unités pourrait actionner un second dispositif de trois arbres à cames comme celui de la fig. 6 qui remplacerait le dispositif à curseur.
Ainsi, les arbres à cames seraient en un nombre égal au nombre de chiffres significatifs de la mesure. Or, ils pourraient aussi n'être pas reliés trois à trois par engrenages, mais comporter chacun son moteur, lequel moteur serait commandé par le dispositif à butée mobile de la fig. 5 qui serait, par exemple, répété cinq fois s'il y a six chiffres à la mesure, les butées fixes commandant seulement le moteur qui correspondrait aux plus gran- des unités. Ces cinq butées 66 mobiles et chargées de masses telles que 62 seraient à des distances du fléau croissantes de la plus légère à la plus lourde.
Lorsqu'on enlève la charge 30 du plateau, les choses reviennent à leur position initiale de la manière suivante, grâce à la masse 63 faisant butée mobile à la gauche du fléau, laquelle peut aussi intervenir lors de la pesée si l'inertie du moteur fait qu'il est déposé un cavalier de trop à droite puisque, d'après la fig. 5, elle a pour but d'inverser le mouvement du moteur lorsque l'équilibre est rompu dans le sens d'un excès de charge à droite.
Donc, dès qu'on ôte la charge, la masse 63 est soulevée, le moteur 14a correspondant n'a pas le temps de se mettre en marche et c'est la butée fixe 11 qui est rencontrée. Son circuit étant fermé sur le stator de gauche du moteur 14b, celui-ci fait tourner les cames de la fig. 7 en sens inverse de la flèche, de même que celles des arbres B et C. Les deux cavaliers de l'arbre 1 sont soulevés pendant que les deux cames 51"et 51'repassent par la position représentée, puis les neuf eames A laissent ensemble retomber leurs cavaliers à l'instant où la came numéro quatre de l'ar- bre B soulevé un cavalier de l'ordre supérieur.
Les cavaliers de i sont ensuite successivement ressoulevés puis simultanément relâchés encore treize fois jusqu'à ce que le plus gros cavalier de l'arbre C soit lui-même soulevé et que toutes les cames se retrouvent dans la position représentée. Mais le curseur qui indique la fraction 0, 856 maintient encore le contact entre le point 65'du fléau et la pièce 66'de la masse 63 que le poids de la bille 19 ne peut soulever, de sorte que le cir- cuit du moteur 14a est fermé sur le stator de gauche qui détermine le mouvement du moteur propre à ramener le curseur vers la gauche.
Si l'inertie fait dépasser le point zéro, c'est la masse 62 qui est mise en circuit et ainsi de suite jusqu'à l'arrêt du fléau dans sa position d'équilibre où il ne touche ni à la pièce 66 ni à la pièce 66'. On conçoit que l'arbre à cames peut aussi porter un nombre de cames inférieur à neuf si l'on fait en sorte que les forces auxquelles sont soumises les pièces commandées par les cames soient entre elles comme les va. leurs d'un jeu de poids d'une balance permet. tant de réaliser une charge de neuf unités égales par accroissements succes- sifs d'une unité, grâce à l'ordre suivant lequel ces pièces sont libérées par les cames pour agir sur l'équipage.
La fig. 8 montre une forme d'exécution réalisant les mêmes effets en remplaçant les forces de gravité par des forces de réaction élastique pour le moment antagoniste, pour mesurer des forces F indépendantes de la pesanteur ou des poids-force de masses connues pour la mesure de l'accélération g en un lieu.
C'est-à-dire que, selon la provenance de la force F appliquée, l'instrument représenté peut constituer un dynamomètre, un ampèremètre, un voltmètre, un wattmètre, etc., dont les mesures pourront être aussi précises que celles des balances décrites ei-avant et aussi par des dispositifs de lecture à divisions régulières d'échelles rectilignes, par des compteurs à chiffres ou par plusieurs aiguilles se mouvant sur des cadrans ou cercles divisés indiquant chacun l'un des chiffres significatifs d'une mesure, comme dans une horloge.
S'il suffit qu'un tel instrument fournisse une mesure par trois chiffres dont le troi- sième soit incertain, on peut l'obtenir en remplaçant le plateau de la fig. 1 par un dispositif électromagnétique et en laissant les dispositifs à gravité décrits former le moment antagoniste vu que l'aeeélération g ne varie guère plus que d'un millième dans les pays habités, ou à la condition que l'on connaisse ou puisse déterminer cette accélération avec plus de précision au lieu où l'on utilise l'instrument.
L'instrument de la fig. 8, convenablement réalisé, permet toute la précision désirable dans un appareil transportable en n'exigeant pas cette dernière précaution. Pour cela, le fléau 3a, dont l'axe est horizontal en fig. 8 et vertical dans la variante de la fig. 9, est en équilibre indifférent lorsqu'il est seul monté. Sa position d'équilibre entre les butées 10 et 11 est déterminée par un ressort-spiral 81 dont une extrémité est fixée au bâti en 80.
La masse 25 de fig. 1 est remplacée par un levier équilibré 25a qui exeree sur le fléau une force due à un ressort 25b. La pièce 64 des fig. 2 et 4 est. remplacée par un levier 64a équilibré par un contrepoids 75. Un ressort 76 maintient ordinairement ce levier appuyé contre une butée fixe io8d remplaeant le sup- port 28c de fig. 4 et dans une position où il ne touche pas à la pièce 46 lorsque le fléau est en équilibre.
Un levier analogue 64a'sou- mis à un ressort 76'est disposé de l'autre coté de l'axe du fléau, et les deux ressorts 76 et 76'sont armés de quantités telles que les moments contraires qu'ils peuvent exercer sur le fléau au cours d'une pesée soient égaux. Ces ressorts sont choisis tels que l'angle dont ils sont fléchis en permanence soit très grand devant le très petit mouvement de leurs leviers qu'autorise la distance des butées 10 et 11 au fléau, afin que la force que chacun exerce soit pratiquement constante. Ils sont de préfé- rence en élinvar. La figure les montre fixés à un membre 77 du bâti, mais ils le sont de préférenee à une raquette mobile telle que celle qui va être décrite à propos du curseur 16a.
Celui-ci porte une vis sans fin 82 qui engrène avee un secteur denté que présente une raquette 83 montée sur une chape 85 solidaire du curseur. Cette chape comprend les moyens de pivotement d'un levier 86 équilibré par un contrepoids réglable 88 et soumis à un ressort 84, fixé par un bout audit levier et par l'autre à la raquette, dans des conditions o son angle d'armage est très grand, mais peut être réglé par ladite vis sans fin. Le levier 86 porte un galet 87 remplaçant la bille des fig. 1 et 2. Ledit armage du ressort lui fait exercer sur le fléau contre lequel il. s'ap- puie une force dont le moment est égal à ce- lui du levier 95a lorsque'le curseur est à la position zéro du cadran.
Ce galet pourrait être remplacé par une pointe-mousse de ma- tière dure fixée au levier 86.
L'instrument comporte, en outre, l'un ou l'autre des dispositifs décrits d'arbres à cames des fig. 2 et 6. Dans ce dispositif, non repré- senté en fig. 8, les eavaliers sont remplacés par des leviers équilibrés qui sont soumis à des ressorts, comme les leviers 64a ou9a (z, et qui peuvent coopérer directement avec les rames
On comprend done que, lors de 1'applica- tion d'une force F, le fonctionnement est le même qu'aux fig. 2 à 6, et aussi lorsque cette force cesse d'agir.
Dans la variante de fig. 9, le fléau en équilibre indifférent 3a est monté par un pivot inférieur dans une crapaudine et par un pivot ou un couteau sur un support supérieur. Les charges constantes qu'il supporte sont équilibrées, par rapport au pivot infé- rieur, par des masses convenablement disposées, mais non représentées, équilibrant no tamment le poids d'un aimant permanent 96 constituant l'armature d'un solénoïde 97 fixée au fléau par une tige 95.
Ce solénoïde est fixe et on comprend qu'il peut être condi- tionné comme le bobinage d'un ampèremètre ou d'un voltmètre ou être double comme dans un wattmètre
Le curseur 16a porte une chape 89, dans laquelle est articulé un bras 90 formant luimême une chape 91 d'un galet 92 qui peut coulisser librement sur un arbre rotatif de même axe, 93, de section polygonale ou muni d'une clavette. Le galet repose contre un disque 94 au-dessus duquel l'arbre 93 s'étend dans un plan radial et parallèlement à la surface du disque.
Celui-ei est animé d'un mou veinent de rotation uniforme par un méca- nisme non représenté et entraîne le galet par roulement, tant que celui-ci n'est pas préci- sément sur l'axe du disque. L'arbre 93 est donc mis en rotation plus ou moins rapide par le galet selon que le point de roulement est éloigné ou proche de l'axe. Il actionne un compteur de tours non représenté, de sorte que ce dispositif constitue un intégrateur des forces mesurées qu'il intègre par rapport au temps. Si l'armature 96 obéit à l'action combinée de forces proportionnelles à la tension et au débit d'un courant, l'intégrateur peut être un kilowatt-heure-mètre.
Cela n'exclut pas que la vis 15 ou les arbres à cames non représentés actionnent un compteur tel que 23 des fig. 1 et 2, indiquant la valeur instantanée de la puissance mesurée, ni que le cur seur porte un index devant un cadran à divisions régulières d'une échelle rectiligne.
La fig. 11 montre une variante où la construction est simplifiée par la suppression des moteurs. Ceux-ci sont remplacés par des arbres à manivelle extérieure et leurs circuits par ceux de quatre lampes 73, 74, 73'et 74' de couleurs différentes.
On comprend que ces lampes traduisent en un effet indicateur tout déséquilibre du fléau l'amenant au contact de l'une des butées, de sorte que, en suivant l'in- clieation des lampes 73 et 74, on fera tourner d'abord le ou les arbres à cames dans un sens ou dans l'autre jusqu'à ce que ce soit l'une des lampes 73'et 74'qui soit éclairée, moment où l'on fera tourner l'arbre remplaçant le moteur 14a jusqu'à ce qu'aucune lampe ne soit éclairée ou que les chiffres indiqués par le compteur ne varient plus que d'une unité du dernier ordre décimal.
On. conçoit que l'instrument muni du dispositif intégrateur des fig. 9 et 10 puisse être appliqué à totaliser toutes sortes de quantités pesées successivement ou constamment et constituer ainsi un compteur d'eau, de lait, de benzine, de gaz ou encore un thermomètre enregistreur si le fléau est soumis à une force exercée par un thermomètre mécanique. Cet-te dernière application est particulièrement favorisée par le fait que les mouvements du fléau peuvent être pratiquement négligeables, cela permettant l'emploi d'un thermomètre à gaz à volume constant.
Chaque moteur décrit comme ayant denx enroulements statoriques peut être remplace par deux moteurs ayant même arbre et dont les enroulements seraient inversés. Il peut aussi n'être pas un moteur électrique à rotor massif de grand moment d'inertie, mais tout autre moteur électromagnétique tel qu'une roue phonique, un mécanisme d'avancement à roue dentée et à trembleur électrique faisant tourner cette roue dent par dent, etc.
Pour l'inversion de leur mouvement, le curseur et les arbres à cames peuvent aussi être reliés à nn moteur tournant toujours dans le même sens, cela par des organes comprenant un mécanisme d'embrayage-débrayage dont le levier de manoeuvre est commandé par l'un ou l'autre de deux électroaimants agissant sur lui dans des sens contraires et alimentés par le dispositif eontac- teur décrit en lieu et place des enroulements statoriques inverses, levier qui est soumis à une force le rappelant ordinairement à une position intermédiaire entre les positions extrêmes et opposées que lui donnent lesdits électro-aimants pour embrayer un arbre avee l'un ou l'autre de deux autres arbres à rotations inverses, lequel arbre est alors relié audit organe mobile, curseur ou arbre à cames.
Dans ce mécanisme, le levier d'embrayage mentionné peut porter des pièces de contact qui ferment le circuit du moteur dans l'une et l'autre desdites positions extrêmes, de sorte que le moteur ne se met en marelle que lorsque l'opération d'embrayage est effectuée.
La fig. 12 montre qu'on peut encore com- biner certains des caractères décrits en réfé- rence aux fig. 1 à 6 avec une balance d'inclinaison d'un type connu ayant un cadran en éventail et un fléau comportant des poids de commutation de sa capacité totale. On peut en effet considérer que le dispositif de lecture en éventail, qui fait connaître la fraction du nombre exprimant la mesure en grandes unités, a un rôle analogue au dispositif à curseur et rendre automatique, par les moyens décrits, la commande des poids de commutation. Dans l'exemple de la fig. 12, le fléau principal 98 est monté sur un couteau 99.
La charge P à déterminer est représentée sehéma- tiquement comme s'y appliquant par un cou- teau 101 d'un étrier 101s. Le fléau comporte un contrepoids 100 qui fait équilibre à la totalité des poids de commutation 113 supportés par un barreau triangulaire 111 fixé à ce fléau.
Celui-ci transmet. l'effort dû à la charge
P à us levier-peson 106, mobile autour d'un axe 105, solidaire d'une masse pendulaire 107, d'une aiguille 108 et d'une came 104, en agissant sur le couteau 102 d'un étrier 102a qu'un ruban flexible 103 relie au levier 106 qu'il peut faire tourner en s'appuyant sur la came 104 conformée de manière à rendre les rotations de ce levier proportionnelles aux charges P.
Des butées-contacts 109 et 110 limitent le mouvement du levier 106 et sont connectées à l'inverseur 13 qui commande le moteur 56 et le train de roues aboutissant à l'arbre D portant les cames 52d, 52d', ete... qui agissent chacune sur le poids de commutation correspondant 113 par l'intermédiaire d'un levier 112 d'axe 114. Pour cela, chaque poids 113 porte un crochet en V retourné 113a qui est ordinairement à une distance du levier 112 assez grande pour que le fléau 98 puisse accomplir son mouvement maximum sans que ce crochet rencontre le levier 112.
La rencon- tre de ces pièces a lieu lorsque le levier 106 rencontre la butée 110 qui ferme un circuit ayant pour effet la mise en marche du moteur ; la came 52d agit alors sur le levier 112 qui soulève un poids 113. Si la charge P vaut 2, 5 kg, le contaet 106-110 est maintenu et une seconde came soulève un second poids 113 ; alors, le contrepoids 100 l'emporte sur les charges contraires et aiguille revient en arrière en même temps que la rupture clu cir- cuit arrête le moteur et son train dans la po- sition qu'ils avaient atteinte.
Lorsqu'on ôte la charge P, la butée 109 est rencontrée, ce qui détermine un mouvement inverse des
Pour que ce mouvement ne dure pas constamment en l'absence de charge, on fait en sorte qlle, lorsque le dernier poids 113 est re place-sur le barreau 111, il. subsiste au repos une distance d'une fraction de millimètre entre 106 et 109. En outre, l'arbre D peut porter une came en coeur coopérant avec un levier soumis à un ressort ou à un poids ca- pable de ramener l'arbre à la position repré- 3entée lorsque aucun courant n'est admis au moteur.
On peut évidemment compliquer le dispo sitif contacteur décrit pour diverses convenances d'ordre technique. Par exemple, interealer entre chaque butée fixe et le fléau une lame ou un levier portant une pièce de contact ou plusieurs soit pour éviter que le courant ne passe par les couteaux du fléau, soit cle maIlière que la butée détermine une rup Lure de circuit au lieu d'une fermeture en faisant qu'elle éloigne ladite piece intermé- diaire d'une pièce de contact avec laquelle elle ferme ordinairement un circuit, rupture 4ui peut déclencher un relais d'un type quel conque connu.
Il va de soi que les échelles du cadran peuvent être en nombre quelconque, avec
L'avantage qu'elles ont toutes la même éten- due et que leurs indications numériques traduisent ordinairement la valeur du moment antagoniste a l'équilibre en les unités de mesure d'autres grandeurs que ee moment, mais domine lui proportionnelles à la grandeur physique dont l'instrument doit mesurer des quantités finies. Ces échelles peuvent donc indiquer des valeurs marchandes, des volumes, pour des marchandises de prix ou de densités connus, indiquer des poids en mesures étrau- gères, etc.
Dans la forme d'exécution des fi, . ; i. : , on peut a. mplitier 1 precision de lecture sur ees éehelles en dirigeant le ehe- min (le roulement de la bille 19 suivant une diagonale du cadre 33 et en disposant le ca- cran suivant la même direction.
Il suffit en effet que la surface d'appui offerte à la bille et solidaire du fléau soit telle vite le lieu de ses points de contact avec la bille eomprenne au moins une droite située dans un plan parallèle à l'axe du fléau et admettant une projection sur un plan per pendiculaire à cet axe, projection dont les variations sont ainsi égales à celles du bras de levier qu'a le poids de la bille par rapport à l'axe du fléau.
Measuring tool.
The present invention relates to a measuring instrument, in which a mobile unit relative to the frame comprises a beam and at least one part mounted on this beam and intended to subject it at the moment of a force proportional to the quantity it a matter of measuring, and in which various other moments are applied to this crew, moments which, thanks to the fact that at least one of them is antagonistic to that of said force, can be composed in a resulting moment also antagonist at the moment of this force when, during the measuring operation, one varies, by at least one of its factors force and lever arm, at least one of the aforesaid other moments until that there is a balance between the moment imposed by said force and the aforesaid antagonistic resulting moment.
This instrument is characterized in that it further comprises a contactor device cooperating by stops with said equipment to limit its movements in both directions and to determine in each case one of the closed and open states of one. of at least two electrical circuits as long as and as long as one of the aforesaid imposed moments and antagonistic resulting moment is greater than the other by an amount determined by construction, and in that it includes, connected in these circuits, organs capable of translating the direction of the imbalance detected by the stop into at least an indicative effect.
The appended drawing represents, by way of examples, various embodiments of the instrument forming the subject of the invention, in semi-schematic views.
Fig. 1 is a front elevation of a first embodiment.
Fig. 2 shows a second embodiment by a view of the same kind as in FIG. 1.
Fig. 3 is a top plan view of FIG. 2.
Fig. 4 shows a detail of FIG. 2 on a larger scale.
Fig. 5 is a diagram of part of the second embodiment where some dimensions are exaggerated for explanatory purposes.
Fig. 6 is a partially sectional view of a variant of the second embodiment.
Fig. 7 shows details of this variant on a larger scale.
Fig. 8 is a partial view of the same kind as FIG. 1 of a third form of execution.
Fig. 9 shows a variant, with additions, of the third embodiment in a plan view.
Fig. 10 is a partial elevational view taken from the bottom of FIG. 9.
Fig. 11 is a diagram showing a variantimplificatriceapplicatriceapplicables three embodiments.
Fig. 12 is a diagram of a fourth embodiment.
Fig. 1 represents a balance. The frame 1 carries a knife 2 on which rests, by a V not shown, a beam 3 represented by a simple straight line. This scourge is. assumed to be in stable equilibrium, as usual, but it could also be in indifferent equilibrium.
Its fulcrum or axis is designated by 4.
At a point 5 is suspended a plate 6 receiving the loads to be weighed such as the body 7.
Between two uprights 8 of the frame extend a bar 9 and a threaded rod 15 which extends the shaft of a motor 14. The bar 9 serves as a guide for a slider 16 of which it passes through two sleeves 17 as well as the wall of. a tube 18 fixed to the cursor perpendicular to this bar 9. This tube 18 contains a ball 19 which is there. a minimum clearance ensuring its freedom so that it can obey its weight to apply it to the plague 3 on which it rests.
The slider 16 forms a nut on the screw 15 and carries a bow 21 over which is stretched a thread 20 serving as a needle relative to a dial with reetilinear division lines 22 and 27 regularly divided. The surface integral with the beam on which the ball 19 rests extends to the left and to the right of the axis 4. When the ball is at a point 26 on the left, its weight is balanced by that of a mass 25 suspended in a point 26 'located on the right.
Two stops 10 and 11 limit the movement of the beam to a very small angle, such that the beam remains practically horizontal, regardless of the load 7.
These stops are contact parts bounding electrical circuits supplied by a source 12, one pole of which is connected to the frame and the other of which is to a contact device 13 with change-over relays connected to the motor 14, so that this motor turns. in reverse directions, depending on whether it is the stop 10 or the stop 11 which is encountered by the beam 3, which is assumed to be in electrical contact with the frame by the knife 2.
The threaded rod 15 is journalled in the slip-port 8 which it passes through and it actuates, beyond this support, a revolution counter 23 whose wheels carry visible number drums 24. The drum of the wheel which rotates the fastest can spot countersinks in screw 15.
The operation of this scale is as follows:
It is first noted that in the absence of load, the balance is upset by the weight 25 as soon as the ball is to the right of point 26 and that it can then be reestablished by a suitable load. Suppose first the ball at 26.
Let us place the load 7. It breaks the balance in a direction such that the flail meets] a stop 10. The circuit to which this stop belonged is closed so that the motor turns in the direction which moves the ball to the right. There comes a time when the balance is upset in the opposite direction. Alais, then, it is the stop 11 which is encountered, which reverses the movement of the motor and brings the ball back to the left.
After a few oscillations, always shorter due to the fact that the motor does not have time to start when the ball has only slightly exceeded the position which would give balance, the flail stops between the two stops if it is at stable equilibrium, or starts to vibrate in accordance with the motor with an amplitude of movement which is imperceptible by the displacements of the wire 20 or the rotations of the first drum on the side of the small units indicated by the counter 23, if the flail alone is in indifferent equilibrium.
The scale is therefore fully automatic. After placing load 7, wait until the counter digits no longer change; one then reads the result which it indicates for the weighing, such as 2, 516 grams or kilograms, etc., according to the absolute dimensions of the balance.
The screw 15 is preferably a large pitch or n multiple threads. A device can be provided at the slider 16 so that the axial swing of its nut is adjustable again to a very small value after wear.
In the embodiment of FIGS. 2 and 3, we find the aforementioned elements applied to a scale with a capacity of a few hundred kilograms. The plate 29 receiving the load 30 is supposed to rest by four Vs on the knives of a system of levers known in the scales and whose role is to reduce the load to, weigh by transmission to a traction rod 31. These levers, not shown, are assumed to be housed in the base 28, an upright 28a of which carries two knives 40 and 41 at different heights on the same vertical plane. These knives extend horizontally behind the plate 29.
On them rest two flails comprising ehaeun a rigid frame, the top of which is visible in fig. 3. This frame has two side members 33 assembled by irons 46 and 47 forming the other sides and is stiffened by diagonal irons 45. The lower frame is of a similar construction; it is visible in fig. 2 by its side members 32. On it acts a knife carried by the rod 31. The upper frame carries, parallel to the side members 33, a raised metal board on which the ball 19 rests below the guide 9 and the threaded rod 15 .
These two frames are connected by connecting rods 42 and 43 mounted on a V and knives on either side of the support knives 40 and 41. More exactly, the connecting rod 42? here connects two arms 32 ′ and 33 ′, each integral with one of the frames and extending to the left of the support knives. It carries a counterweight 44 to perfect the balance of the right weights. The connecting rod 43 forms a vertical frame between the two vertical sides of which a horizontal bar 48 is supported.
The connecting rods are of the same length, so that the connecting rod 43 satisfies the conditions for mounting a plate in a Roberval balance for example, that is to say that all its points move vertically by the same height during 'movement of the crew around the axes of the knives 40 and 41.
Jumpers 49 and a jumper 25a are passed on the bar 48. The jumpers 49 carry rings 50 in which are passed levers 51 which cooperate with cams 52. In the absence of load and when the indicator members are at their zero , these cams keep these levers raised and these in turn keep the jumpers out of contact with the bar 48. In the position shown, the lever 51 visible in FIG. 2 let the rider rest on the bar, thus acting on the crew by their weight. The. camshaft 52 carries a wheel 53 which meshes with the pinion 54 of a wheel 55 itself meshing with a pinion 56 wedged on the shaft of an engine 14b.
There is shown in FIG. 3, schematically, a connection between this motor 14b and the counter 23, the motor 14a of which actuates the drums corresponding to the small units while a bevel wheel 60 is mounted on a tubular shaft, in which the threaded rod 15 passes, and which penetrates with it in the revolution counter to move the drums corresponding to the large units. This bevel gear meshed with a wheel 57 wedged on the motor shaft 14b.
The rider 25a rests permanently on the bar 48; it takes the place of the weight 25 of FIG. 1 and is balanced by the ball 19 when the indicating device is at zero. It can be omitted if the counterweight 44 is lightened by a corresponding amount.
The articulated assembly further comprises two parts 46 arranged on either side of the support knives and each carrying one of the elements of a V-joint and a knife, the other element of which is carried by a part 64. integral with a mass 62, 63 respectively. These parts form part of a device shown on a larger scale in FIG. 4 for a part and sehematically as a whole in 5.
Said masses 62 and 63 usually rest on supports 28c offered to them by the frame 28. So that they are deposited there without giving rise to a lateral displacement of the V 66 relative to the knife 65, each part 64 has a threaded rod. 67 carrying as a nut an adjustable counterweight allowing the center of gravity of the assembly 64-62 to be brought to the vertical of the knife 65.
The two supports 28c are respectively connected to the two ends of reverse stator windings k ', and S, opposite to the junction point of these windings with the rotor R of the motor 14s. This rotor is, on the other hand, connected to one of the terminals of a source 12, the other terminal 1 ′ of which is to the knife 2 (FIG. 5). It follows that the motor rotates in one direction or the other, depending on whether the beam 33 meets, without lifting it, the part 66 or the part 66 ', and that, if it raised one of these parts , the engine stops by the fact that the contact is broken between the support 28c and one or the other of the masses 62 and 63.
The current can be both alternating and continuous.
The motor 14b is connected in the same way as 14a, but between the fixed terminals 10a. and 11a ..
The operation of the embodiment shown in FIGS. 2 to 5 is as follows:
With the indicating members at their zero positions, load 30 is placed on the pan. The overall ratio of the transmissions by levers from the plate to the bar 48 is, for example, such as a kilogram placed on this bar balances at a hundred kilograms on the plate. The ten riders 49 then weigh a hundred grams and balance a. ten kilograms, as well as] a mass 62 when lifted. The moment of mass 63 has the same value as that of mass 62.
If the load 30 weighs less than ten kilograms, it cannot determine the lifting of the mass 62 after having closed the circuit between 65 and 66, so that this circuit of the winding S i remains closed. The stop 10a being further from the beam than the stop 66, the motor 14a is only started. The operation is the same as in fig. 1 and the cursor will measure the fraction of ten kilograms that the load is worth.
If, on the contrary, it weighs several times ten kilograms, we understand that the motor 14a will not have time to start up until the mass 62 is lifted, which breaks its circuit, then that the flail will close the circuit of the stopper 10a which starts the engine 147u operating the camshaft 52. The first, second, third, etc. cams successively deposit their equal riders until the balance of the flail is upset in the opposite direction. Suppose the load weighs more than sixty kilograms. Only five riders will land like this, because the mass 62 counts as one and is lifted.
If the scale is 60 em, a kilogram is represented by 6 em, one hundred grams by 6 mm, ten grams by 0.6 mm, and 1 gram by 0.06 mm. These last two quantities are not perceptible on the dial. However, by devices which are not the subject of the present invention, it is possible to ensure that the beam 33 still obeys the loads corresponding to these small lengths and it can be assumed that the swing of the ball in the tube 18 is 0.01 mm, so that one gram can still be measured to the nearest one-sixth.
The counter 23 then makes these small quantities pereeptible if the screw 15 has a pitch of 0.6 mm and carries the last drum divided into ten to indicate the grams or if, having a larger pitch, it is connected by multiplier gear to this last tam bour. This screw is connected by reduction gears to the second and to the third drum, while the first is carried by the tubular shaft 61 of FIG. 3, is divided into ten and indicates the tens of kilograms.
We can imagine that we could have 20, 30, etc. jumpers on the connecting rod 43 if the balance must be able to weigh several hundred kilograms.
To increase the capacity, it is also possible to resort to the construction variant of FIG. 6. At each of its front and rear faces, the connecting rod 43 forms a frame 43a provided with a cross member 436. By the two cross members are carried bars 4866, 48b, OSc ... intended to carry knights of ten respectively, one hundred and one thousand grams for example, corresponding to loads of one, ten and one hundred kilograms of the plate.
These knights are commanded by levers 5la-, 51b, 51c cooperating with cams 5 Cz, 5b, 5c, the series of nine of which are carried by three shafts 1, B and 0. The first three cams of the first of these series are shown next to each other in FIG. 7, although they are wedged on the same shaft 1, which carries a pinion 69. This pinion meshed with a wheel 70 ten times larger wedged on the shaft B, which bears a pinion 71 meshing with a wheel 72 ten times larger wedged on the shaft C. The levers 51a ,, 51b ... are movable around the axes 58a, 58b ...
The first cam 59 ', of the shaft 1, has a sector of one tenth of a turn in projection, the second, 5? ", A sector of two tenths of a turn, and so on until the ninth. which thus only presents a notch extending over a tenth of a turn. The cams are wedged, as shown in fig 7, so that when they have completed one revolution and removed the nine small cams. valiers, they lift them all together at the same time as the first cam of the rear I) B removes the first jumper in its series.
As this shaft turns ten times slower than shaft 1, it will not drop its second jumper until the shaft has made a second revolution. It will be the same between shafts B and C if the load exceeds one hundred kilograms. Suppose she weighs 142, 856 kg.
The engine 14b will stop when the shaft C has removed a jumper, the shaft B a first time new, which it will then have raised, then a second time four, and the shaft ¯l fourteen times nine in fourteen. rounds, then two again after B drops off his fourth rider on his second round. It is assumed that this variant has the contactor device of FIG. 5. This device therefore causes the equilibrium to be upset and the engine to stop while the load of riders does not balance the entire load on the platform and only corresponds to the whole part of the number of kilograms 142 , 856 supported by the tray.
The load 62, which made the moment of the flail equivalent to that of 143 kilograms, therefore larger than that coming from the loaded plate, is deposited on the support 28c by closing the motor circuit! 4 controlling the cursor of FIG. 1, for example to vary one of the component moments of the resulting antagonistic moment
the load of the tray of quantities corresponding to the divisional units in which is expressed the fraetion 0, 856, namely 8 hectograms, 5 decagrams and 6 grams.
It will be understood that this small unit engine could actuate a second device of three camshafts like that of FIG. 6 which would replace the slider device.
Thus, the camshafts would be in a number equal to the number of significant digits of the measurement. However, they could also not be connected three to three by gears, but each include its motor, which motor would be controlled by the movable stop device of FIG. 5 which would, for example, be repeated five times if there are six digits to the measurement, the fixed stops controlling only the motor which would correspond to the largest units. These five movable stops 66 and loaded with masses such as 62 would be at increasing distances from the beam from the lightest to the heaviest.
When the load 30 is removed from the plate, things return to their initial position as follows, thanks to the mass 63 acting as a movable stop to the left of the flail, which can also intervene during the weighing if the inertia of the motor causes that one too many jumper is deposited on the right since, according to fig. 5, its purpose is to reverse the movement of the motor when the balance is broken in the direction of an excess load on the right.
Therefore, as soon as the load is removed, the mass 63 is lifted, the corresponding motor 14a does not have time to start up and it is the fixed stop 11 which is encountered. Its circuit being closed on the left stator of the motor 14b, the latter turns the cams of FIG. 7 in the opposite direction of the arrow, as well as those of the shafts B and C. The two jumpers of the shaft 1 are raised while the two cams 51 "and 51're pass through the position shown, then the nine eames A leave together fall their jumpers the instant the number four cam of shaft B raised a jumper of the higher order.
The jumpers of i are then successively raised and then simultaneously released a further thirteen times until the largest jumper on the shaft C is itself lifted and all the cams are in the position shown. But the cursor which indicates the fraction 0, 856 still maintains contact between the point 65 'of the flail and the part 66' of the mass 63 that the weight of the ball 19 cannot lift, so that the circuit of the motor 14a is closed on the left stator which determines the movement of the motor capable of bringing the cursor back to the left.
If the inertia causes the zero point to exceed, it is the mass 62 which is switched on and so on until the flail stops in its equilibrium position where it does not touch either the part 66 or the part 66 '. It will be appreciated that the camshaft can also carry a number of cams less than nine if it is ensured that the forces to which the parts controlled by the cams are subjected are between them as will. their of a set of weights of a scale allows. both to carry out a load of nine equal units in successive increments of one unit, thanks to the order in which these parts are released by the cams to act on the crew.
Fig. 8 shows an embodiment achieving the same effects by replacing the forces of gravity by elastic reaction forces for the opposing moment, for measuring forces F independent of gravity or weight-forces of known masses for the measurement of l acceleration g in one place.
That is to say that, depending on the source of the force F applied, the instrument represented may constitute a dynamometer, an ammeter, a voltmeter, a wattmeter, etc., the measurements of which may be as precise as those of balances described before and also by reading devices with regular divisions of rectilinear scales, by number counters or by several needles moving on divided dials or circles each indicating one of the significant digits of a measure, such as in a clock.
If it suffices for such an instrument to provide a measurement by three digits of which the third is uncertain, it can be obtained by replacing the plate of fig. 1 by an electromagnetic device and letting the gravity devices described form the antagonistic moment since the aeeeleration g varies little more than a thousandth in inhabited countries, or on the condition that we know or can determine this acceleration with more precision at the place where the instrument is used.
The instrument of FIG. 8, suitably produced, allows all the precision desired in a portable apparatus without requiring this last precaution. For this, the beam 3a, the axis of which is horizontal in FIG. 8 and vertical in the variant of FIG. 9, is in indifferent equilibrium when alone mounted. Its position of equilibrium between the stops 10 and 11 is determined by a spiral spring 81, one end of which is fixed to the frame at 80.
The mass 25 of FIG. 1 is replaced by a balanced lever 25a which exerts on the beam a force due to a spring 25b. The part 64 of fig. 2 and 4 is. replaced by a lever 64a balanced by a counterweight 75. A spring 76 usually keeps this lever pressed against a fixed stop io8d replacing the support 28c of FIG. 4 and in a position where it does not touch the part 46 when the flail is in equilibrium.
A similar lever 64a 'subjected to a spring 76' is disposed on the other side of the axis of the beam, and the two springs 76 and 76 'are armed with quantities such as the contrary moments which they can exert on the flail during a weigh-in are equal. These springs are chosen such that the angle at which they are permanently bent is very large compared to the very small movement of their levers permitted by the distance of the stops 10 and 11 from the beam, so that the force that each exerts is practically constant. They are preferably in elinvar. The figure shows them attached to a member 77 of the frame, but they are preferably attached to a movable racket such as that which will be described in connection with the slider 16a.
This carries a worm 82 which meshes with a toothed sector presented by a racket 83 mounted on a yoke 85 secured to the slider. This yoke comprises the pivoting means of a lever 86 balanced by an adjustable counterweight 88 and subjected to a spring 84, fixed by one end to said lever and by the other to the racket, under conditions where its winding angle is very large, but can be adjusted by said worm screw. The lever 86 carries a roller 87 replacing the ball of FIGS. 1 and 2. Said winding of the spring causes it to exert on the flail against which it. a force is applied, the moment of which is equal to that of lever 95a when the cursor is at the zero position of the dial.
This roller could be replaced by a hard material blunt tip attached to lever 86.
The instrument further comprises one or the other of the camshaft devices described in FIGS. 2 and 6. In this device, not shown in FIG. 8, the riders are replaced by balanced levers which are subjected to springs, like the levers 64a or 9a (z, and which can cooperate directly with the oars
It will therefore be understood that, during the application of a force F, the operation is the same as in FIGS. 2 to 6, and also when this force ceases to act.
In the variant of fig. 9, the beam in indifferent equilibrium 3a is mounted by a lower pivot in a slider and by a pivot or a knife on an upper support. The constant loads which it supports are balanced, with respect to the lower pivot, by masses suitably arranged, but not shown, balancing in particular the weight of a permanent magnet 96 constituting the armature of a solenoid 97 fixed to the flail by a rod 95.
This solenoid is fixed and we understand that it can be conditioned like the winding of an ammeter or a voltmeter or be double like in a wattmeter.
The slider 16a carries a yoke 89, in which is articulated an arm 90 forming itself a yoke 91 of a roller 92 which can slide freely on a rotary shaft of the same axis, 93, of polygonal section or provided with a key. The roller rests against a disc 94 above which the shaft 93 extends in a radial plane and parallel to the surface of the disc.
This is driven by a slack vein of uniform rotation by a mechanism not shown and drives the roller by rolling, as long as the latter is not precisely on the axis of the disc. The shaft 93 is therefore rotated more or less rapidly by the roller depending on whether the rolling point is far from or close to the axis. It activates a revolution counter (not shown), so that this device constitutes an integrator of the measured forces which it integrates with respect to time. If the armature 96 obeys the combined action of forces proportional to the voltage and the flow of a current, the integrator can be a kilowatt-hour-meter.
This does not exclude that the screw 15 or the camshafts not shown actuate a counter such as 23 of FIGS. 1 and 2, indicating the instantaneous value of the power measured, or that the cursor wears an index in front of a dial with regular divisions of a rectilinear scale.
Fig. 11 shows a variant where the construction is simplified by eliminating the motors. These are replaced by shafts with an external crank and their circuits by those of four lamps 73, 74, 73 'and 74' of different colors.
It is understood that these lamps translate into an indicating effect any imbalance of the beam bringing it into contact with one of the stops, so that, following the inclusion of lamps 73 and 74, the or the camshafts in one direction or the other until one of the lamps 73 'and 74' is illuminated, when the shaft replacing the motor 14a is rotated until that no lamp is lit or that the numbers indicated by the counter vary only by one unit of the last decimal order.
We. understands that the instrument provided with the integrating device of FIGS. 9 and 10 can be applied to totalize all kinds of quantities weighed successively or constantly and thus constitute a meter for water, milk, benzine, gas or even a recording thermometer if the flail is subjected to a force exerted by a thermometer mechanical. This last application is particularly favored by the fact that the movements of the beam can be practically negligible, this allowing the use of a gas thermometer at constant volume.
Each motor described as having x stator windings can be replaced by two motors having the same shaft and whose windings are reversed. It may also not be an electric motor with a massive rotor with a large moment of inertia, but any other electromagnetic motor such as a tone wheel, an advancement mechanism with a toothed wheel and an electric shaker rotating this tooth wheel by tooth, etc.
For the reversal of their movement, the slider and the camshafts can also be connected to an engine always rotating in the same direction, this by members comprising a clutch-release mechanism whose operating lever is controlled by the 'one or the other of two electromagnets acting on it in opposite directions and supplied by the contactor device described in place of the reverse stator windings, a lever which is subjected to a force, usually returning it to an intermediate position between the extreme and opposite positions given to it by said electromagnets for engaging a shaft with one or the other of two other reverse rotation shafts, which shaft is then connected to said movable member, slider or camshaft.
In this mechanism, the mentioned clutch lever can carry contact parts which close the circuit of the motor in one and the other of said extreme positions, so that the motor does not go into hopscotch until the operation of clutch is performed.
Fig. 12 shows that it is still possible to combine some of the characters described with reference to FIGS. 1 to 6 with a tilt balance of a known type having a fan-shaped dial and a beam with switching weights of its full capacity. It can in fact be considered that the fan-shaped reading device, which makes known the fraction of the number expressing the measurement in large units, has a role analogous to the slider device and makes the control of the switching weights automatic, by the means described. . In the example of FIG. 12, the main flail 98 is mounted on a knife 99.
The load P to be determined is represented diagrammatically as being applied thereto by a knife 101 of a caliper 101s. The beam has a counterweight 100 which balances all of the switching weights 113 supported by a triangular bar 111 fixed to this beam.
This one transmits. the effort due to the load
P to us lever-load cell 106, movable around an axis 105, integral with a pendular mass 107, a needle 108 and a cam 104, by acting on the knife 102 of a caliper 102a that flexible tape 103 connects to the lever 106 which it can turn by resting on the cam 104 shaped so as to make the rotations of this lever proportional to the loads P.
Contact stops 109 and 110 limit the movement of the lever 106 and are connected to the reverser 13 which controls the motor 56 and the wheel set terminating at the shaft D carrying the cams 52d, 52d ', ete ... which each act on the corresponding switching weight 113 via a lever 112 of axis 114. For this, each weight 113 carries an inverted V-hook 113a which is ordinarily at a distance from the lever 112 large enough for the flail 98 can achieve its maximum movement without this hook meeting the lever 112.
The meeting of these parts takes place when the lever 106 meets the stopper 110 which closes a circuit having the effect of starting the engine; the cam 52d then acts on the lever 112 which lifts a weight 113. If the load P is equal to 2.5 kg, the contaet 106-110 is maintained and a second cam lifts a second weight 113; then, the counterweight 100 prevails over the contrary loads and the needle moves back at the same time as the rupture of the circuit stops the motor and its train in the position which they had reached.
When the load P is removed, the stop 109 is encountered, which determines a reverse movement of the
So that this movement does not last constantly in the absence of load, we ensure qlle, when the last weight 113 is placed back on the bar 111, it. remains at rest a distance of a fraction of a millimeter between 106 and 109. In addition, the shaft D can carry a heart-shaped cam cooperating with a lever subjected to a spring or a weight capable of returning the shaft to the position shown when no current is admitted to the motor.
The contactor device described can obviously be complicated for various technical convenience. For example, interealer between each fixed stop and the flail a blade or a lever carrying one or more contact piece either to prevent the current from passing through the blades of the flail, or so that the stop determines a rup Lure of the circuit. instead of a closing by causing it to move said intermediate piece away from a contact piece with which it ordinarily closes a circuit, a break which can trigger a relay of any known type.
It goes without saying that the scales of the dial can be of any number, with
The advantage that they all have the same extent and that their numerical indications usually translate the value of the antagonistic moment to equilibrium in the measurement units of other magnitudes than the moment, but dominates it proportional to the physical magnitude whose instrument must measure finite quantities. These scales can therefore indicate market values, volumes, for goods of known prices or densities, indicate weights in foreign measures, etc.
In the embodiment of the fi,. ; i. :, we can a. mplitier 1 reading precision on these scales by directing the wheel (the bearing of the ball 19 along a diagonal of the frame 33 and by placing the frame in the same direction.
It suffices for the bearing surface offered to the ball and integral with the flail to be such quickly the place of its points of contact with the ball to include at least one straight line located in a plane parallel to the axis of the flail and admitting a projection on a plane perpendicular to this axis, the projection of which the variations are thus equal to those of the lever arm that the weight of the ball has with respect to the axis of the beam.