Balance de torsion
La présente invention a pour objet une balance de torsion comprenant une base et un équipage comportant des entretoises extrêmes mobiles portant chacune des organes d'appui supérieur et inférieur et une entretoise intermédiaire montée verticalement sur la base et portant également des organes d'appui supérieur et inférieur, un fléau supérieur et un fléau inférieur montés sur les organes d'appui parallèlement l'un à l'autre, le fléau supérieur étant susceptible de tourner autour de l'organe d'appui interné faire supérieur et le fléau inférieur étant susceptible de tourner autour de l'organe d'appui intermé faire inférieur en restant parallèle avec le fléau supérieur.
Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend un ressort spiral dont les extrémités sont connectées respectivement à la base et à l'un des fléaux à proximité de l'entretoise intermédiaire, de manière à exercer un couple sur l'équipage autour desdits organes d'appui, des organes rotatifs connectés au ressort spiral et permettant de tendre ou détendre ce dernier pour modifier ledit couple, et des organes de réglage connectés au ressort spiral et permettant de faire varier la longueur effective dudit ressort et/ou la distance radiale entre les extrémités de ladite longueur effective.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la balance objet de l'invention.
La fig. 1 en est une vue frontale en perspective.
La fig. 2 en est une vue arrière en perspective le coffret étant retiré.
La fig. 3 est une coupe selon 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe selon 4-4 de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue frontale, à plus grande échelle, d'un détail de cette forme d'exécution.
La fig. 6 est une coupe selon 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe selon 7-7 de la fig. 6.
La fig. 8 est une coupe verticale, à plus grande échelle, d'un autre détail de cette forme d'exécution.
La fig. 9 est une coupe selon 9-9 de la fig. 8.
La forme d'exécution représentée comprend une base 10, un équipage 11, un plateau d'équilibrage 12 destiné à recevoir des poids connus, un plateau de pesée 13 destiné à recevoir le corps à peser, un mécanisme de réglage de couple 14 et un amortisseur 15 relié à l'équipage. La majeure partie du mécanisme est montée dans un coffret 16, monté sur la base 10. Le coffret comprend un couvercle à charnière 17.
L'équipage 1 1 comprend deux entretoises extrêmes 20, 21 et une entretoise intermédiaire 22 sur lesquelles sont fixés un fléau supérieur 23 et un fléau inférieur 24. L'entretoise 21 comprend un plateau comportant des ailes 25, 26. Ces ailes sont symétriques par rapport à une ligne centrale verticale 18 passant à travers le plateau de l'entretoise et présentent des bords 27 et 28. Des échancrures 29, 30 sont ménagées en haut et en bas. des ailes, de sorte que ces. dernières présentent extérieurement des pointes 33, 34, 36, 37. Une bande d'acier 19 est montée rigidement autour de l'entretoise, formant ainsi un organe d'appui supérieur 32 s'étendant depuis. la pointe 33 à la pointe 34 des ailes supérieures. et un organe d'appui inférieur 35 s'étendant entre les pointes 36 et 37 des ailes inférieures.
L'entretoise intermédiaire 22 et l'autre entretoise extrême 20 sont de construction semblable à l'entretoise 21. L'entretoise 20 comprend des. organes d'appui supérieur 32a et inférieur 35a, et l'entretoise centrale des. organes d'appui supérieur 32b et inférieur 35b. L'entretoise intermédiaire 22 est fixée sur un pied 40 fixé à la base 10, sa partie inférieure étant serrée dans ledit pied de manière que l'entretoise soit disposée dans un plan perpendiculaire à la base 10 et perpendiculaire aux fléaux supérieur 23 et inférieur 24 qui sont disposés dans un plan vertical passant par les. lignes centrales verticales des trois entretoises 20, 21, 22.
Le fléau supérieur 23 est fixé à l'une de ses extrémités à l'organe d'appui supérieur 32 de l'entretoise 21, à son autre extrémité à l'organe d'appui supérieur 32a de l'entretoise 20, et à son centre à l'organe d'appui supérieur 32b de l'entretoise inter médiaire 22, par des pinces 41, 41a, 41b, respectivement qui sont fixées de manière amovible aux fléaux au moyen de vis. Le fléau inférieur 24 est attaché de même aux organes d'appui inférieurs extrêmes 35, 35a par des pinces extrêmes semblables et, à mi-longueur, à l'organe d'appui inférieur 35b par une pince centrale semblable.
Le fléau inférieur 24 présente de chaque côté de l'entretoise intermédiaire 22 une tige filetée 42, 43 sur chacune desquelles est monté un poids fileté 44 ou 45, destiné au réglage vertical. Un autre poids de réglage 46 est monté le long du fléau inférieur 24.
On voit que les fléaux 23, 24 peuvent tourner autour des lignes centrales des organes d'appui supérieur et inférieur 32b, 35b de l'entretoise intermédiaire fixe 22, car les deux entretoises extrêmes sont libres de se déplacer vers le haut et vers le bas en réponse au mouvement des fléaux, ces entretoises extrême s n'étant pas fixées à la base.
Sur des étriers verticaux 47, 47a des entretoises extrêmes sont montés des supports 48, 48a qui portent respectivement le plateau de pesée 13 et le plateau d'équilibrage 12. Un bras d'amortisseur 49 est fixé à l'entretoise extrême 20. Son extrémité externe 50 est montée pivotante au moyen d'une cheville en U 50a, sur l'extrémité extérieure d'une tige de piston 51. Celle-ci porte un bouchon de fermeture 52a en forme de collier, fixé à la tige 51 par soudure, par exemple. L'extrémité inférieure du bouchon porte un anneau 52 de section circulaire en une matière élastique, par exemple du néoprène.
L'extrémité inférieure de la tige 51 est reliée à un piston 53 comprenant deux plateaux 54, 55 qui peuvent être réglés angulairement l'un par rapport à l'autre pour modifier la surface de retenue efficace du piston 53 qui peut se déplacer verticalement, dans un bain d'huile 56, dans un cylindre 57 de l'amortisseur 15 monté sur la base 10. La tige de piston peut se déplacer dans un capuchon 58 présentant une ouverture 58a et monté à l'extrémité supérieure du cylindre 57. L'ouverture 58a s'évase vers l'extérieur jusqu'à sa partie supérieure, formant ainsi un siège annulaire 58b dans le capuchon 58. L'ex trémité inférieure du cylindre 57 porte une vis 66 s 'étendant vers le bas qui peut tourner dans un bossage 67 fileté intérieurement au moyen d'un bouton 66a.
Ainsi, quand on fait tourner la vis de manière à la déplacer vers le haut, le cylindre 57 est soulevé.
I1 peut être soulevé d'une distance suffisante pour que le siège 58b dans le capuchon 58 engage l'anneau 52 pour fermer le cylindre et empêcher une fuite de l'huile 56, par exemple pendant le trans- port de la balance. Une butée de fléau 59 est utilisée pour bloquer l'équipage quand la balance est transportée. Une tige d'index 60 est montée sur un étrier 61 fixé sur le fléau 23 au milieu de sa longueur. La tige 60 s'étend vers le haut et porte un index 62 horizontal qui peut se déplacer sur une échelle graduée fixe 63. L'échelle 63 est montée sur un plateau 64 porté par l'extrémité supérieure d'un montant 65 fixé sur la base 10 à son extrémité inférieure. Quand l'équipage est équilibré, l'index 62 coïncide avec une division zéro centrale de l'échelle graduée.
Le mécanisme pour appliquer un couple aux fléaux est important. On va voir qu'il comprend un ressort dont une extrémité est fixée à l'équipage et l'autre extrémité à des moyens montés sur la base et agencés pour modifier la tension du ressort afin que ce dernier puisse appliquer un couple à l'ensemble articulé. Le couple peut être modifié dans certaines limites et le ressort est calibré pour appliquer un couple déterminé pour un réglage déterminé, de manière à faciliter la détermination du poids d'une masse inconnue à peser.
Un ressort spiral 68 est fixé par son extrémité extérieure 69 à une console 70 au moyen d'un plateau 71 maintenu en place par des vis 72. Une branche 73 de la console 70 est fixée sur une branche verticale 74 d'une console 75 dont la branche horizontale est en forme de fourche présentant deux bras 76, 77 qui sont fixés au fléau 23 par des vis 78. La console 75 est montée à mi-longueur du fléau 23. I1 faut noter que la branche verticale 74 présente une fente verticale 79, de sorte que la console 70 peut être réglée verticalement entre certaines limites en dévissant des vis de serrage 80 et en revissant ces dernières quand la console occupe la position voulue.
L'extrémité intérieure 81 du ressort 68 est fixée à l'extrémité intérieure 82 d'un arbre 83 (fig. 6).
Ce dernier est monté pour tourner horizontalement dans un palier 83a, dans la partie extrême supérieure d'un montant de support 84 dont la base 85 est fixée sur la base 10 de la balance. Pour constituer une résistance par frottement contre une rotation indésirable de l'arbre 83, une bille 86 est montée dans un trou fileté 87. La bille est élastiquement pressée contre l'arbre 83 par un ressort de compression 88 dont la force est réglée par une vis 89. Cette construction permet de faire tourner à la main l'arbre 83 mais empêche une rotation involontaire de ce dernier. Le mouvement axial de l'arbre 83 est empêché par un collier 90 et un anneau 91, ce dernier étant maintenu en place par une vis 92.
Sur l'extrémité extérieure 93 de l'arbre 83 est monté un bouton de commande 94 qui est maintenu sur l'arbre 83 par une vis de serrage 95 s'étendant à travers un trou fileté. L'extrémité intérieure de la vis 95 engage une rainure annulaire 96 taillée dans
L'arbre 83. Ainsi, le bouton 94 peut être réglé angulairement sur l'arbre 83 et peut être calé dans toute position angulaire désirée sur cet arbre. Le bouton 94 comprend une bride annulaire 97 s'étendant vers l'extérieur. Cette bride présente une partie inclinée 98 sur laquelle est gravée une échelle graduée 99 disposée à proximité d'un index 100 et susceptible de se déplacer par rapport à cet index. Ce dernier est porté par un plateau 101 monté de manière réglable sur le coffret (fig. 1 et 5), au moyen de fentes et de vis 101a.
L'échelle graduée 99 est divisée en dix parties principales par des traits marqués de 0 à 10. Chaque partie est subdivisée en dix parties. Ainsi, l'ensemble de l'échelle 99 de O à 10 est en relation avec le ressort 68 pour représenter, par exemple, un poids de 0 à 1 g, dans quel cas chaque division principale représente un dixième de gramme et chaque subdivision représente un centième de gramme. Comme on le verra en détail plus loin, le bouton 94 peut tourner avec l'arbre 83 pour prendre toute position angulaire désirée et la division de l'échelle graduée 99 qui coïncide avec l'index 100 est proportionnelle au couple appliqué, opposé au couple fourni par le poids inconnu dans. le plateau 13. Cette division correspond donc au poids placé sur le plateau 12.
Supposons par exemple que la masse inconnue placée sur le plateau de pesée pèse entre dix et onze grammes, ce qui peut être déterminé en plaçant un poids connu de dix grammes sur le plateau 12 et ensuite, en plus, un poids d'un gramme sur ce même plateau 12. On enlève alors le poids d'un gramme et on tourne le bouton 94 à partir de zéro sur l'échelle 99 jusqu'à ce qu'il donne un couple qui équilibre l'équipage.
Supposons que le bouton soit arrêté sur la position 8,3 , soit sur la subdivision 3 entre les divisions principales 8 et 9 sur l'échelle opposée
à l'index 100, le poids de la masse inconnue est
alors de 10,83 g, représenté par le poids. de dix
grammes sur le plateau et l'équivalent d'un poids de 0,83 g assuré par le couple supplémentaire du res
sort 68 opposé au couple fourni par la masse inconnue sur le plateau 13.
On voit d'après ce qui précède qu'en tournant le bouton 94 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre (fig. 1), on enroule le ressort 68 puisque son extrémité extérieure est fixée à la con
sole 70 qui est fixée elle-même à la console 74, fixée
à son tour au fléau 23, et que son extrémité inté
rieure est fixée à l'extrémité 82 de l'arbre 83. Plus
le bouton 94 est tourné dans le sens du mouvement
des aiguilles d'une montre pour faire tourner l'échelle
99 de la position zéro à une position supérieure, plus
la tension du ressort 68 augmente. La valeur du
couple résultant sur l'extrémité extérieure du res
sort 68 (reliée par les consoles 70, 74 au fléau 23),
et par conséquent sur le fléau 23, s'opposant au
couple produit par la masse placée sur le plateau
13, est proportionnelle à la rotation du bouton 94
indiquée par l'échelle 99.
Pour utiliser la balance, on place la masse dont le poids doit être déterminé sur le plateau de pesée 13, l'échelle graduée 99 étant en position zéro. Des poids connus sont placés sur le plateau d'équilibrage 12 jusqu'à ce que le poids soit approché dans la limite imposée par le ressort 68. On tourne alors le bouton 94 pour faire tourner l'échelle 99, et l'arbre 83 sur lequel l'extrémité intérieure du ressort 68 est fixée. On produit ainsi un couple au niveau de l'extrémité extérieure du ressort, couple qui est transmis au fléau 23 de l'équipage 11 par le fait que cette extrémité extérieure est fixée audit équipage par les consoles 70, 74. Le couple appliqué au fléau 23 produit un couple de sens opposé à celui produit par la partie encore non équilibrée de la masse inconnue.
Quand l'échelle 99 a tourné d'un angle tel que le couple produit équilibre l'équipage, comme indiqué quand l'index 62 coïncide avec la marque zéro sur l'échelle fixe 63, la rotation enregistrée, qui est directement proportionnelle à la variation du couple, peut être lue sur l'échelle 99 calibrée pour donner immédiatement le poids de la masse placée sur le plateau 13. En résumé, la somme des poids connus sur le plateau 12 et du poids d'équilibrage lu sur l'échelle 99 donne le poids total de la masse inconnue.
On peut remarquer certaines variations dans les ressorts spiraux du commerce. Cependant, les res sorts de ce type peuvent être fabriqués de manière à développer un couple déterminé en cm-g pour une rotation donnée exprimée en degrés. Dans les fabrications en série, cette valeur peut varier quelque peu d'un ressort à l'autre. La déviation à partir du couple déterminé peut être compensée afin d'utiliser une échelle standard valable sur différentes balances.
En d'autres termes, au lieu de faire varier l'échelle 99 d'une balance à l'autre, on prévoit des moyens pour régler le ressort de chaque balance, de manière que les diverses balances du même type et de la même capacité pèsent avec la meme précision.
L'équation qui représente le couple produit par le ressort spiral comprend la longueur du fil ou de la bande utilisé pour fabriquer le ressort, c'est-à-dire la longueur effective depuis le point d'attache sur l'extrémité 82 de l'arbre 83 jusqu'à l'extrémité exté- rieure fixée à la console 70. Une réduction de cette longueur permet d'obtenir un couple donné avec une rotation plus faible de l'arbre 83 et, inversement, une augmentation de cette longueur permet d'obtenir le même couple donné avec une plus grande rotation de l'arbre 83. En conséquence, pour permettre le réglage suivant une pesée précise, la console 70
et le plateau 71 sont agencés de manière que l'extré
mité libre du ressort 68 puisse être déplacée et fixée
dans la position voulue pour modifier la longueur
effective du ressort.
Le raccourcissement ou l'allongemment de cette longueur modifie la configuration
géométrique, de sorte qu'un second réglage est dési
rable. La console 70 peut être réglée vers le haut
ou le bas au moyen de la fente 79 et des vis 80, de sorte que la configuration du ressort peut être réglée de manière à empêcher que les spires adjacentes du ressort viennent en contact les unes avec les autres quand l'arbre 83 est tourné dans le sens d'enroulement du ressort ou quand cet arbre est tourné de manière à relâcher le ressort.
Le bouton 94 porte une cheville d'arrêt 101' s'étendant vers l'extérieur depuis la face intérieure du bouton vers le support 84. Un disque d'arrêt 102, constituant une butée, coopère avec cette cheville 101'. Ce disque 102 est monté sur une vis 103, décalée par rapport au centre du disque et vissée dans un trou fileté 104 taraudé dans le support 84. On voit que le disque 102 est disposé dans la trajectoire circulaire décrite par la cheville 101' quand le bouton 94 tourne sur l'arbre 83. La position angulaire du bouton 94 pour laquelle la cheville 101' engage le profil de came 105 du disque 102 et arrête ainsi la rotation ultérieure, dans un sens ou dans l'autre, peut être modifiée dans certaines. limi- tes grâce au fait que l'ouverture dans le disque 102 à travers lequel passe la vis 103 est décalée par rapport au centre.
Ainsi, on peut faire tourner le disque 102 puis le serrer dans la position voulue en serrant la vis 103. Quand le disque tourne dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, en regardant la fig. 7, le profil de came 105 sur lequel la che ville 101' engage le disque 102 est déplacé vers la gauche. La rotation du disque d'arrêt 102 en sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre déplace le profil de came 105 vers la droite. Ainsi par un réglage angulaire du disque 102 sur la vis 103, le bouton est empêché de tourner plus avant quand il atteint la position angulaire désirée. Ce : e ré- glage est fait de manière que le bouton 94, quand il ramène l'échelle 99 sur la position zéro, au niveau de l'index fixe 100, est arrêté à zéro, ce qui représente un avantage au début d'une pesée.
De même, le disque constitue également un arrêt quand le bouton est tourné dans le sens du mouvement des aiguilles d'une. montre, de sorte que le ressort ne peut être enroulé trop fortement au-delà de l'extrémité de l'échelle 99. Cet arrêt empêche de tourner le bouton dans l'un et l'autre sens suffisamment pour dérouler ou enrouler le ressort au-delà de ce qu'il peut supporter.
On utilise encore un autre arrêt pour le réglage de l'arbre 83 et du bouton 94 relativement au ressort 68. Une cheville 106 s'étend vers l'extérieur à partir du support 84. Cette cheville est engagée par une vis de serrage 92 qui s'étend à travers un trou fileté taraudé dans l'anneau 91. Cet anneau 91 peut être réglé angulairement sur l'arbre 83 et fixé par la vis 92 de manière que cette vis 92 engage la cheville d'arrêt 106. Cet arrêt permet la mise en place du ressort spiral dans une condition proche de la condition relâchée quand l'échelle 99 marque zéro . Cependant, cette cheville 106 et l'anneau 91 constituent un dispositif d'arrêt secondaire relativement au dispositif constitué par la cheville 101' et au disque 102, ce dernier dispositif étant suffisamment robuste pour supporter les efforts.
Par ailleurs, la cheville d'arrêt secondaire 106 peut devenir inefficace pour le réglage par suite d'un mauvais usage du bouton 94. En conséquence, la construction est telle qu'instantanément, lors de l'engagement de la cheville 106 par la vis 92, la cheville 101' la plus robuste engage l'arrêt le plus robuste, soit le disque 102, pour transmettre tout choc ou tout effort inhabituel à l'arrêt le plus robuste et le plus sûr.
I1 est évident qu'on pourrait utiliser d'autres constructions ou d'autres dispositifs pour déterminer l'angle de rotation et indiquer le poids cherché qui est fonction du ressort spiral. Par exemple, on peut utiliser tout dispositif qui indique par un chiffre la rotation effective d'un arbre et le couple appliqué. De même, l'échelle graduée 99 peut prendre une autre forme que celle décrite et présenter d'autres. subdivisions, de manière à pouvoir déterminer des poids dans un autre domaine de poids. On pourrait utiliser aussi un engrenage entre l'arbre 83 et son bouton et l'échelle 99 pour changer le rapport de la rotation de l'arbre du ressort à la rotation de l'échelle graduée.
En outre, l'échelle 99 qui est utilisée dans la forme d'exécution décrite pour indiquer le poids n'a pas besoin d'être située dans la position représentée sur le coffret de la balance, mais on peut utiliser un arbre flexible ou un train d'engrenages permettant de la loger ailleurs sur le coffret.
Comme le ressort spiral peut être calibré et qu'on peut obtenir de tels ressorts de diverses dimensions on comprend que le ressort est capable de produire une certaine variété de couples. De plus, un ressort spiral de construction correcte peut être utilisé pour indiquer les couples de manière précise et linéaire dans un domaine allant de 1 à 'lion. Ainsi, on peut obtenir une balance de torsion d'une grande sensibilité. On peut mentionner également ici que la rotation de l'échelle ou du bouton n'est pas nécessairement limitée à un tour ou à moins d'un tour, car la rotation est une fonction de la forme du ressort spiral.
L'emploi d'un dispositif d'arrêt n'est pas nécessaire pendant la pesée, mais la balance comprend un dispositif d'arrêt du fléau. I1 est recommandé d'utiliser ce dispositif quand la balance n'est pas en usage, simplement pour protéger ses organes. Le dispositif d'arrêt comprend deux leviers 110, 111 présentant des bras 112, 113 tournés vers le haut et supportant des pièces de blocage 114, 115 qui sont dispos sées au-dessous. des parties extrêmes du fléau inférieur 24. Le levier 110 pivote en 116 sur une console 117 solidaire de la base 10.
Le levier 111 pivote en 118 sur une console 119 également solidaire de la base 10, les extrémités intérieures des leviers présentant des fentes 120, 121 à travers lesquelles s'étend une cheville excentrique 122 d'un arbre 123 monté transversalement aux leviers et susceptible de tourner dans des consoles 124 dans le coffret. L'extrémité extérieure de l'arbre 123 porte un bouton de commande 125 permettant de faire tourner cet arbre. Quand l'arbre 123 tourne d'environ 1800, la cheville 122 fait tourner les leviers 110, 111 sur leurs pivots 116, 118, ce qui déplace vers le haut les pièces. 114 et 115 qui appuient contre la partie inférieure des entretoises 20, 21, assurant ainsi le blocage de l'équipage qui ne peut tourner et supprimant l'effort sur les bandes de cet équipage dans le cas où des poids. trop forts seraient placés sur les plateaux de la balance.
La base de la balance comprend trois pieds dont l'un est fixe et les autres réglables verticalement. Les deux pieds 126 réglables sont placés aux angles avant de la base et l'autre pied (non représenté) au milieu du bord arrière. On peut ainsi mettre la balance de niveau même sur une surface rugueuse ou non de niveau. Des montants 127 supportés verticalement par la base 10 permettent de monter le coffret 16 sur la base 10, par-dessus l'élément articulé, au moyen de vis 127a.
Dans la balance décrite, l'entretoise intermédiaire est fixée sur la base, comme mentionné plus haut, de sorte que l'équipage comprenant le fléau supérieur, le fléau inférieur et les deux entretoises extrêmes, est libre d'osciller autour d'un centre instantané défini par les organes d'appui supérieur et inférieur de l'entretoise intermédiaire. Les fléaux supérieur et inférieur tournent ainsi autour desdits organes d'appui sans frottement. On voit ici la différence avec les autres types de balances dont les fléaux sont supportés par des pivots, des. couteaux ou d'autres. moyens conventionnels qui impliquent un frottement plus ou moins important. Quand les fléaux de la balance de torsion tournent autour de leurs centres. sur les organes d'appui intermédiaires, les entretoises extrêmes décrivent un mouvement qui diffère quelque peu de celui des fléaux supérieur et inférieur.
La ligne de centre verticale passant par une entretoise extrême reste verticale quand l'équipage tourne et présente un léger mouvement tant versal en direction de l'entretoise intermédiaire ou en sens inverse selon la position par rapport à l'horizontalité des. fléaux supérieur et inférieur.
Torsion balance
The object of the present invention is a torsion balance comprising a base and a unit comprising mobile end spacers each carrying upper and lower support members and an intermediate spacer mounted vertically on the base and also carrying upper and upper support members. lower, an upper beam and a lower beam mounted on the support members parallel to each other, the upper beam being able to rotate around the internal support member to make upper and the lower beam being able to turn around the lower intermediate support member while remaining parallel with the upper beam.
It is characterized in that it comprises a spiral spring, the ends of which are connected respectively to the base and to one of the flails near the intermediate spacer, so as to exert a torque on the crew around said members. 'support, rotating members connected to the spiral spring and making it possible to stretch or relax the latter to modify said torque, and adjustment members connected to the spiral spring and making it possible to vary the effective length of said spring and / or the radial distance between the ends of said effective length.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the balance object of the invention.
Fig. 1 is a front perspective view.
Fig. 2 is a rear perspective view of the box being removed.
Fig. 3 is a section on 3-3 of FIG. 2.
Fig. 4 is a section on 4-4 of FIG. 3.
Fig. 5 is a front view, on a larger scale, of a detail of this embodiment.
Fig. 6 is a section on 6-6 of FIG. 5.
Fig. 7 is a section along 7-7 of FIG. 6.
Fig. 8 is a vertical section, on a larger scale, of another detail of this embodiment.
Fig. 9 is a section on 9-9 of FIG. 8.
The embodiment shown comprises a base 10, a gear 11, a balancing plate 12 intended to receive known weights, a weighing plate 13 intended to receive the body to be weighed, a torque adjustment mechanism 14 and a shock absorber 15 connected to the crew. The major part of the mechanism is mounted in a cabinet 16, mounted on the base 10. The cabinet includes a hinged cover 17.
The crew 1 1 comprises two end spacers 20, 21 and an intermediate spacer 22 on which are fixed an upper beam 23 and a lower beam 24. The spacer 21 comprises a plate having wings 25, 26. These wings are symmetrical by relative to a vertical central line 18 passing through the plate of the spacer and have edges 27 and 28. Notches 29, 30 are formed at the top and bottom. wings, so these. latter externally have spikes 33, 34, 36, 37. A steel strip 19 is mounted rigidly around the spacer, thus forming an upper support member 32 extending from. the point 33 to the point 34 of the upper wings. and a lower support member 35 extending between the tips 36 and 37 of the lower wings.
The intermediate spacer 22 and the other end spacer 20 are similar in construction to the spacer 21. The spacer 20 includes. upper 32a and lower 35a support members, and the central spacer of. upper 32b and lower 35b support members. The intermediate spacer 22 is fixed on a foot 40 fixed to the base 10, its lower part being clamped in said foot so that the spacer is arranged in a plane perpendicular to the base 10 and perpendicular to the upper 23 and lower 24 flails. which are arranged in a vertical plane passing through them. vertical center lines of the three spacers 20, 21, 22.
The upper beam 23 is fixed at one of its ends to the upper support member 32 of the spacer 21, at its other end to the upper support member 32a of the spacer 20, and to its center to the upper support member 32b of the intermediate spacer 22, by clamps 41, 41a, 41b, respectively which are removably attached to the flails by means of screws. The lower beam 24 is likewise attached to the lower end support members 35, 35a by similar end clamps and, at mid-length, to the lower support member 35b by a similar central clamp.
The lower beam 24 has on each side of the intermediate spacer 22 a threaded rod 42, 43 on each of which is mounted a threaded weight 44 or 45, intended for vertical adjustment. Another adjustment weight 46 is mounted along the lower beam 24.
It can be seen that the flails 23, 24 can rotate around the central lines of the upper and lower support members 32b, 35b of the fixed intermediate spacer 22, because the two end spacers are free to move up and down. in response to the movement of the flails, these end spacers are not attached to the base.
End spacers 47, 47a are mounted on vertical brackets 48, 48a which respectively carry the weighing plate 13 and the balancing plate 12. A shock absorber arm 49 is fixed to the end spacer 20. Its end external 50 is pivotally mounted by means of a U-shaped pin 50a, on the outer end of a piston rod 51. The latter carries a closing plug 52a in the form of a collar, fixed to the rod 51 by welding, for example. The lower end of the stopper carries a ring 52 of circular section made of an elastic material, for example neoprene.
The lower end of the rod 51 is connected to a piston 53 comprising two plates 54, 55 which can be adjusted angularly with respect to each other to modify the effective retaining surface of the piston 53 which can move vertically, in an oil bath 56, in a cylinder 57 of the shock absorber 15 mounted on the base 10. The piston rod can move in a cap 58 having an opening 58a and mounted at the upper end of the cylinder 57. L The opening 58a flares outwardly to its upper part, thus forming an annular seat 58b in the cap 58. The lower end of the cylinder 57 carries a downwardly extending screw 66 which can rotate in it. a boss 67 internally threaded by means of a button 66a.
Thus, when the screw is rotated so as to move it upward, the cylinder 57 is lifted.
It can be lifted a sufficient distance so that the seat 58b in the cap 58 engages the ring 52 to close the cylinder and prevent leakage of oil 56, for example during transport of the scale. A beam stopper 59 is used to block the crew when the scale is being transported. An index rod 60 is mounted on a yoke 61 fixed to the beam 23 in the middle of its length. The rod 60 extends upwards and carries a horizontal index 62 which can move on a fixed graduated scale 63. The scale 63 is mounted on a plate 64 carried by the upper end of an upright 65 fixed on the base 10 at its lower end. When the crew is balanced, the index 62 coincides with a central zero division of the graduated scale.
The mechanism for applying torque to the flails is important. We will see that it comprises a spring, one end of which is fixed to the assembly and the other end to means mounted on the base and arranged to modify the tension of the spring so that the latter can apply a torque to the assembly. Speak clearly. The torque can be varied within certain limits and the spring is calibrated to apply a determined torque for a determined setting, so as to facilitate the determination of the weight of an unknown mass to be weighed.
A spiral spring 68 is fixed by its outer end 69 to a console 70 by means of a plate 71 held in place by screws 72. A branch 73 of the console 70 is fixed to a vertical branch 74 of a console 75 of which the horizontal branch is in the form of a fork having two arms 76, 77 which are fixed to the beam 23 by screws 78. The console 75 is mounted at mid-length of the beam 23. It should be noted that the vertical branch 74 has a vertical slot 79, so that the console 70 can be adjusted vertically between certain limits by unscrewing set screws 80 and re-screwing the latter when the console is in the desired position.
The inner end 81 of the spring 68 is attached to the inner end 82 of a shaft 83 (Fig. 6).
The latter is mounted to rotate horizontally in a bearing 83a, in the upper end part of a support post 84, the base 85 of which is fixed on the base 10 of the scale. To provide frictional resistance against unwanted rotation of the shaft 83, a ball 86 is mounted in a threaded hole 87. The ball is resiliently pressed against the shaft 83 by a compression spring 88, the force of which is regulated by a. screw 89. This construction allows the shaft 83 to be turned by hand but prevents unintentional rotation of the latter. Axial movement of shaft 83 is prevented by a collar 90 and a ring 91, the latter being held in place by a screw 92.
On the outer end 93 of the shaft 83 is mounted a control knob 94 which is held on the shaft 83 by a set screw 95 extending through a threaded hole. The inner end of the screw 95 engages an annular groove 96 cut into
The shaft 83. Thus, the button 94 can be angularly adjusted on the shaft 83 and can be wedged in any desired angular position on this shaft. Button 94 includes an annular flange 97 extending outwardly. This flange has an inclined part 98 on which is engraved a graduated scale 99 arranged near an index 100 and capable of moving relative to this index. The latter is carried by a plate 101 mounted in an adjustable manner on the box (fig. 1 and 5), by means of slots and screws 101a.
The graduated scale 99 is divided into ten main parts by lines marked from 0 to 10. Each part is subdivided into ten parts. Thus, the whole scale 99 from 0 to 10 relates to the spring 68 to represent, for example, a weight of 0 to 1 g, in which case each major division represents one tenth of a gram and each subdivision represents one hundredth of a gram. As will be seen in detail later, the knob 94 can rotate with the shaft 83 to take any desired angular position and the division of the graduated scale 99 which coincides with the index 100 is proportional to the torque applied, opposed to the torque. provided by the unknown weight in. the plate 13. This division therefore corresponds to the weight placed on the plate 12.
Suppose, for example, that the unknown mass placed on the weighing pan weighs between ten and eleven grams, which can be determined by placing a known weight of ten grams on pan 12 and then, in addition, a weight of one gram on this same plate 12. We then remove the weight of one gram and we turn the knob 94 from zero on the scale 99 until it gives a torque which balances the crew.
Suppose the knob is stopped at position 8.3, or on subdivision 3 between main divisions 8 and 9 on the opposite scale
at index 100, the weight of the unknown mass is
then 10.83 g, represented by weight. of ten
grams on the pan and the equivalent of a weight of 0.83 g provided by the additional torque of the res
output 68 opposite to the torque supplied by the unknown mass on plate 13.
It can be seen from the foregoing that by turning button 94 in the direction of clockwise movement (fig. 1), the spring 68 is wound up since its outer end is fixed to the cone.
sole 70 which is itself fixed to the console 74, fixed
in turn to flail 23, and that its inner end
higher is attached to the end 82 of the shaft 83. More
button 94 is turned in the direction of movement
clockwise to rotate the scale
99 from zero position to a higher position, plus
the tension of the spring 68 increases. The value of
resulting torque on the outer end of the res
exit 68 (connected by consoles 70, 74 to flail 23),
and therefore on the plague 23, opposing the
torque produced by the mass placed on the plate
13, is proportional to the rotation of the button 94
indicated by scale 99.
To use the balance, the mass whose weight is to be determined is placed on the weighing plate 13, the graduated scale 99 being in the zero position. Known weights are placed on the balancing plate 12 until the weight is approached within the limit imposed by the spring 68. Knob 94 is then turned to rotate the scale 99, and the shaft 83 on. which the inner end of the spring 68 is attached. A torque is thus produced at the level of the outer end of the spring, which torque is transmitted to the beam 23 of the crew 11 by the fact that this outer end is fixed to said crew by the consoles 70, 74. The torque applied to the beam 23 produces a torque in the opposite direction to that produced by the still unbalanced part of the unknown mass.
When the scale 99 has rotated such an angle that the torque produced balances the crew, as shown when the index 62 coincides with the zero mark on the fixed scale 63, the recorded rotation, which is directly proportional to the variation of the torque, can be read on the scale 99 calibrated to immediately give the weight of the mass placed on the plate 13. In summary, the sum of the known weights on the plate 12 and the balancing weight read on the scale 99 gives the total weight of the unknown mass.
You can notice some variations in commercial spiral springs. However, springs of this type can be manufactured so as to develop a torque determined in cm-g for a given rotation expressed in degrees. In mass production, this value may vary somewhat from spring to spring. The deviation from the determined torque can be compensated to use a standard scale valid on different scales.
In other words, instead of varying the scale 99 from one scale to another, means are provided for adjusting the spring of each scale, so that the various scales of the same type and of the same capacity weigh with the same precision.
The equation which represents the torque produced by the spiral spring includes the length of the wire or band used to make the spring, that is, the effective length from the point of attachment on the end 82 of the shaft 83 up to the outer end fixed to the bracket 70. A reduction in this length makes it possible to obtain a given torque with a lower rotation of the shaft 83 and, conversely, an increase in this length allows to obtain the same given torque with a greater rotation of the shaft 83. Consequently, to allow adjustment according to an accurate weighing, the console 70
and the plate 71 are arranged so that the end
free end of the spring 68 can be moved and fixed
in the desired position to modify the length
effective spring.
Shortening or lengthening this length changes the configuration
geometric, so that a second setting is desired
saddle. Console 70 can be adjusted upwards
or down by means of the slot 79 and screws 80, so that the configuration of the spring can be adjusted so as to prevent the adjacent turns of the spring from coming into contact with each other when the shaft 83 is rotated in. winding direction of the spring or when this shaft is turned so as to release the spring.
The button 94 carries a stop pin 101 'extending outwardly from the inside face of the button towards the support 84. A stop disc 102, constituting a stop, cooperates with this pin 101'. This disc 102 is mounted on a screw 103, offset from the center of the disc and screwed into a threaded hole 104 tapped in the support 84. It is seen that the disc 102 is disposed in the circular path described by the pin 101 'when the button 94 rotates on shaft 83. The angular position of button 94 for which pin 101 'engages cam profile 105 of disc 102 and thus stops subsequent rotation, in one direction or the other, can be changed within some. limited by the fact that the opening in the disc 102 through which the screw 103 passes is offset from the center.
Thus, the disc 102 can be rotated and then tightened in the desired position by tightening the screw 103. When the disc rotates in the direction of clockwise movement, looking at fig. 7, the cam profile 105 on which the city cheek 101 'engages the disc 102 is moved to the left. Counterclockwise rotation of stop disk 102 moves cam profile 105 to the right. Thus, by angular adjustment of the disc 102 on the screw 103, the button is prevented from turning further when it reaches the desired angular position. This setting is made so that the button 94, when it returns the scale 99 to the zero position, at the level of the fixed index 100, is stopped at zero, which represents an advantage at the start of the process. a weigh-in.
Likewise, the disc also constitutes a stop when the knob is turned clockwise. watch, so that the spring cannot be wound too tightly beyond the end of scale 99. This stop prevents turning the knob in either direction enough to unwind or wind the spring backwards. - beyond what he can bear.
Yet another stop is used for the adjustment of the shaft 83 and of the button 94 relative to the spring 68. A pin 106 extends outwardly from the support 84. This pin is engaged by a set screw 92 which extends through a threaded hole tapped in the ring 91. This ring 91 can be angularly adjusted on the shaft 83 and fixed by the screw 92 so that this screw 92 engages the stop pin 106. This stop allows the installation of the spiral spring in a condition close to the relaxed condition when the scale 99 marks zero. However, this pin 106 and the ring 91 constitute a secondary stop device relative to the device constituted by the pin 101 ′ and to the disc 102, the latter device being sufficiently robust to withstand the forces.
On the other hand, the secondary stop pin 106 may become ineffective for adjustment due to misuse of the button 94. As a result, the construction is such that instantly, upon engagement of the pin 106 by the screw. 92, the strongest peg 101 'engages the strongest stop, disc 102, to transmit any shock or unusual strain to the strongest and safest stop.
It is obvious that other constructions or other devices could be used to determine the angle of rotation and indicate the desired weight which is a function of the spiral spring. For example, any device can be used which indicates by a number the effective rotation of a shaft and the torque applied. Likewise, the graduated scale 99 can take another form than that described and present others. subdivisions, so that weights can be determined in another weight range. One could also use a gear between the shaft 83 and its knob and the scale 99 to change the ratio of the rotation of the spring shaft to the rotation of the graduated scale.
In addition, the scale 99 which is used in the embodiment described to indicate the weight need not be located in the position shown on the case of the balance, but a flexible shaft or a flexible shaft can be used. gear train allowing it to be housed elsewhere on the cabinet.
As the spiral spring can be calibrated and that such springs of various sizes can be obtained it is understood that the spring is capable of producing a certain variety of torques. In addition, a properly constructed spiral spring can be used to accurately and linearly indicate torques in a range from 1 to 1 lion. Thus, it is possible to obtain a torsion balance of great sensitivity. It can also be mentioned here that the rotation of the scale or the knob is not necessarily limited to one turn or less than one turn, since the rotation is a function of the shape of the spiral spring.
The use of a stopper is not necessary during weighing, but the scale includes a stopper for the beam. It is recommended to use this device when the balance is not in use, simply to protect its parts. The stop device comprises two levers 110, 111 having arms 112, 113 facing upwards and supporting locking pieces 114, 115 which are arranged below. end parts of the lower beam 24. The lever 110 pivots 116 on a console 117 integral with the base 10.
The lever 111 pivots at 118 on a console 119 also integral with the base 10, the inner ends of the levers having slots 120, 121 through which extends an eccentric pin 122 of a shaft 123 mounted transversely to the levers and capable of turn in consoles 124 in the cabinet. The outer end of the shaft 123 carries a control button 125 making it possible to turn this shaft. As the shaft 123 rotates about 1800, the pin 122 rotates the levers 110, 111 on their pivots 116, 118, which moves the parts upward. 114 and 115 which press against the lower part of the spacers 20, 21, thus ensuring the blocking of the crew which cannot rotate and removing the force on the bands of this crew in the case of weights. too strong would be placed on the scales.
The scale base has three feet, one of which is fixed and the others vertically adjustable. The two adjustable feet 126 are placed at the front corners of the base and the other foot (not shown) in the middle of the rear edge. The balance can thus be leveled even on a rough or uneven surface. Uprights 127 supported vertically by the base 10 allow the cabinet 16 to be mounted on the base 10, above the articulated element, by means of screws 127a.
In the scale described, the intermediate strut is fixed on the base, as mentioned above, so that the crew comprising the upper beam, the lower beam and the two end struts, is free to oscillate around a center. instantaneous defined by the upper and lower support members of the intermediate spacer. The upper and lower flails thus rotate around said support members without friction. Here we can see the difference with other types of scales whose flails are supported by pivots,. knives or others. conventional means which involve more or less friction. When the flails of the torsion balance revolve around their centers. on the intermediate support members, the extreme spacers describe a movement which differs somewhat from that of the upper and lower flails.
The vertical center line passing through an extreme strut remains vertical when the crew turns and exhibits a slight movement both towards the intermediate strut or in the opposite direction depending on the position with respect to the horizontality of. upper and lower plagues.