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Mécanisme d'entraînement |
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» Le ruban tracteur (1820-1822) |
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I) Le ruban tracteur : 1820-1822
Le calcul aujourd’hui nous paraît si simple !...Il suffit d’appuyer sur quelques touches et le résultat apparaît, sans fautes, le rêve ! En cette aube du 19ème siècle, Thomas n’imaginait sans doute pas que des moteurs viendraient remplacer la main humaine, et que de petits circuits imprimés rendraient les machines si transportables !
Brevet de 1820 Le mécanisme d’entraînement se résume finalement à un ruban de soie et à quelques rouages !.... point de manivelle ! Détaillons la conception de l'entraînement des cylindres de Leibniz et du compteur. Appelons cycle un tour complet de cylindre, correspondant par exemple à une addition. A la fin d'un cycle, chaque cylindre doit revenir à sa place initiale. Cette fin de cycle peut se caractériser simplement : la première dent du cylindre des unités les plus à droite doit être prête à engrener avec son pignon satellite. La précision avec laquelle cette position finale est obtenue est essentielle ! Si la position est dépassée, l'opération suivante est engagée et la lucarne de droite risque d'afficher 1 de plus. Si la position n'est pas atteinte, l'opération de report sur le dernier cylindre n'est peut-être pas terminée et il peut manquer 1 au chiffre de gauche ! La précision de cette position sera assurée à partir de 1850 par deux petits ergots à ressort placés sur la platine sous la manivelle et qui créent un point d'arrêt dans la rotation de la manivelle. Sur le brevet de 1820, le seul organe susceptible de remplir cette fonction est la butée du compteur ( roue multiplicatrice ) Cette butée doit être franche et précise !
Tous les cylindres devant faire un tour en même temps, sont entraînés par des pignons identiques b. On a vu dans le chapitre (Mécanisme de retenue, 1820) que les cylindres sont taillés sur la base de 14 dents (dont 4 ont été supprimées rappelez-vous !). Chaque cylindre doit être décalé en rotation d'une dent par rapport à son voisin pour permettre le pont de report. Par souci de standardisation, la logique voudrait que le pignon d'entraînement b du cylindre ait 14 ou 28 dents afin de faciliter le montage. Il suffirait au montage, de décaler les pignons d'entraînement d'une ou deux dents pour que les cylindres aient le bon décalage. Dans le brevet de 1820, Thomas a choisi un pignon de 18 dents. Il faut donc ajuster la position angulaire de chacun des pignons b par rapport à son cylindre pour avoir le bon décalage ! Ceci implique que chaque couple cylindre-pignon a son propre réglage. Si la machine doit être démontée pour entretien, il y a intérêt à bien repérer la position de chaque cylindre et de chaque pignon dans la machine, ainsi que la position angulaire de chaque pignon par rapport à son cylindre.
Des pignons intermédiaires a font que les cylindres tournent dans le même sens. Le nombre de dents du pignon intermédiaire n'a pas d'importance pour le bon fonctionnement de la machine. Ce nombre dépend uniquement de l'entraxe des cylindres.
La roue multiplicatrice e possède 10 dents (chevilles) f. A chaque début de cycle la dent unique o fait avancer le compteur d'une "dent". La cheville g est placée dans le trou correspondant au nombre de cycle que l'on veut faire. Juste après le début du dernier cycle, la cheville vient en butée sur la traverse h. Cette butée doit être franche, avec un minimum de jeu, car, à la fin de ce dernier cycle, la dent o vient s'appuyer sur la dent f qui est sous la cheville (juste à côté) et doit s'y bloquer !
Il s'agit d'une seule dent qui tourne à la même vitesse que les cylindres et fait tourner le compteur (de la roue multiplicatrice) d'un chiffre à chaque cycle. Sa position angulaire par rapport aux cylindres doit être telle qu'elle vienne en butée franche sur une dent du compteur (de la roue multiplicatrice) à la fin du cycle. Au montage la position angulaire de la dent par rapport à son pignon b doit être ajustée avec précision
Pour actionner la machine, Il suffit de tirer sur un cordon pour que celui-ci, en se déroulant, entraîne dans son sillage les différents cylindres. La machine étant doté d’un dispositif multiplicateur, la longueur maximale de cordon tiré correspondra à l’indice maximum du multiplicateur (soit 9). La roue c de 36 dents, qui entraîne les roues b et a de 18 dents, tourne d'un demi-tour par cycle. Ainsi la longueur maximale du cordon de soie, correspondant à l'indice 9 du multiplicateur est égale à ½ (9 x circonférence du cylindre).
La roue k engrène avec les neufs dents du cylindre, mais pas avec la dent de retenue (la 10ème). Au premier abord, on ne voit pas de correspondance entre les 9 dents du cylindre et les 16 dents de la roue k. En fait, il n’y a pas besoin d’y avoir d’équivalent ou de multiple pour que cela fonctionne. Les dents du cylindre engrènent avec les dents de la roue le nombre de fois que la position du curseur l’indique. Quand le cylindre fait un cycle, la roue k, elle, effectue 0/16, 1/16, 2/16, 3/16 … de révolution. Celle-ci pourrait bien avoir 17, 18, ou 30 dents, cela ne changerait rien !
La roue de retenue p n’engrène qu’avec la 10ème dent du cylindre, lorsque la retenue s’effectue. La roue n’avance que d’une dent maximum par révolution de cylindre. Par contre il est essentiel que ce nombre de dents soit le même que celui de la roue k ( pour que le report fasse tourner l'axe du même angle qu'une dent du cylindre de Leibniz = 1 unité )
La roue m, qui comporte également 16 dents engrène avec la roue horizontale n, comptant elle 20 dents ! La roue m doit aussi avoir le même nombre de dents que la roue k pour que 1 dent du cylindre de Leibniz ou 1 report (1/16 de tour de l'arbre) fasse avancer ce pignon d'une dent. Le brevet dit « …sur les roues n sont établis des cadrans qui portent les chiffres 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 … » soit un total de 20 chiffres . En effet, la roue comportant 20 dents à sa partie inférieure, avance d'1/20ème de tour à chaque unité. Exemple : Si le pignon k est en position "1", à chaque cycle, il tourne d'une dent (1/16ème de tour). L'arbre l tourne d'1/16ème de tour. Le pignon m tourne d'1/16ème de tour (donc 1 dent), la roue n avance d'1 dent, la lucarne affiche le chiffre suivant. Au bout de 10 cycles, la roue n affiche le même chiffre qu'au départ, mais elle n'a fait qu'avancer de 10 dents, soit un demi tour ! Il faut donc bien deux séries de chiffres sur un tour complet. " ... Les roues dentées n, engrenant horizontalement avec les roues p, sont munies, chacune, de deux chevilles
Conclusion Si nous avons quelque liberté dans le choix du nombre de dents de certains pignons, il y a des règles à respecter pour que la machine fonctionne : Roues a : chacune peut avoir un nombre de dents quelconque ( par exemple si les cylindres ne sont pas espacés régulièrement ) Roues b : elles doivent être toutes identiques, avec un nombre de dents quelconque . De préférence même nombre de dents (ou un multiple de 14,28,...) que le cylindre de Leibniz avant qu'on lui retire ses 4 dents, ceci dans le but de faciliter le montage. Roues c : quelconque mais en rapport avec la longueur du ruban, le diamètre du tambour et la longueur du ressort de rappel. Roues k : quelconque, mais ce nombre conditionne le diamètre de k, donc la hauteur de la machine Roues p : même nombre que k mais diamètre et module peuvent être différents Roues m : même nombre que k mais diamètre et module peuvent être différents Roues n : multiple de 10 Roue e : multiple de 10 Dent o : 1 dent
Bien entendu, les modules des pignons qui engrènent entre eux doivent être identiques. BSEI de 1822 Même si, au regard du nombre croissant de roues et de pignons, la machine de 1822 semble se complexifier, le ruban de soie est encore utilisé. La première partie du mécanisme comprend un ensemble de grandes roues (n et l) et de petits pignons (g et m). Elle est étroitement liée à la fonction « multiplicatrice » de la machine. Cette fonction est décrite dans un autre chapitre (Anatomie de la machine / La machine multiplicatrice) Lorsque le ruban est tiré, le cylindre F transmet directement le mouvement aux cylindres X (de Leibniz) par l’intermédiaire des roues k,y,n,w, de 54 dents chacune. Ces roues ayant le même nombre de dents, la longueur maximale du cordon correspondant à l’indice 9 du multiplicateur sera égale à (9 x diamètre du cylindre). A chaque révolution les dents du cylindre engrènent avec la roue amovible c. Le roue conique j, placée sur le même axe carré que c engrène ensuite avec la roue horizontale b’ du totalisateur. Le mécanisme de retenue, faisant intervenir la roue f, est décrit également dans un autre chapitre (Anatomie de la machine / Mécanisme de retenue)
La machine du NMAH / BSEI de 1822 a) Le barillet Dans le BSEI, le barillet E est placé à l’une des extrémités du cylindre D, dans la cage principale. La machine conservée au Smithsonian Institution (NMAH) à Washington présente un barillet à l’extérieur de la cage, sur un axe différent du cylindre D initial. En fait, il est positionné sur l’axe de la roue l, qui n’était, initialement, qu’une « simple roue de renvoi » dixit le texte. C’est à l’extrémité de son axe, à l’extérieur de la cage, qu’a été installé le barillet. Celui-ci semble plus large et plus solide. D’autre part son remplacement en est plus aisé, évitant de démonter la cage principale.
b) Le régulateur : volant en plomb contre ailette
Situé également à l’extérieur de la cage, le volant en plomb régularise l’effort à faire pour produire le mouvement. Sur la machine du Smithsonian, le volant en plomb a été remplacé par des ailettes. La potence qui retient l’axe portant les ailettes s’en trouve agrandi de plusieurs centimètres.
A suivre .... |
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2007