Brevet FR2181617A1 — publié le 19731207

La présente invention concerne les machines à calculer de bureau. Le marché actuel des machines à calculer de bureau offre deux types de machines a) les machines mécaniques qui présentent de nombreux défauts elles sont lentes et bruyantes ; elles ne déterminent pas automatiquement la place de la virgule ; elles ne possèdent que très rarement une mémoire, et leur capacité est peu élevée b) les machines électroniques qui n ont qu'un défaut : leur prix trop élevé. L'invention vise à obtenir une machine à calculer, imprimante, possédant plusieurs unités de mémoire, capable d'exécuter automatiquement, en virgule flottante, les quatre opérations élémentaires et ltextraction des racines carrées, qui soit silencieuse et beaucoup plus rapide que les machines mécaniques actuelles, et dont le prix de revient ne soit qu'une faible fraction de celui des machines électroniques offrant les memes avantages. La machine à calculer, objet de l'invention, résulte de la combinaison des organes suivants 1) Un TOTALISATEUR CONTINU, tel que la rotation d'un angle a roue roue provoque la rotation de l'angle a/10 de la roue corres- pondant à tordre décimal immédiatement supérieur (ainsi, par exemple, quand le totalisateur contient le nombre ...29485, la roue des dizaines a tourné de 8,5 unités, celle des centaines de 4,85 unités, celle des mille de 9,485 unités, etc). 2) Un INDICATEUR DE FORCE, qui indique, dans chaque ordre déci- mal, si le chiffre correspondant est fort (5,6,7,6,9) ou faible (O, 1,2,3,4), et dont voici le principe : désignons par x l'angle dont a tourné une roue du totalisateur (x est un nombre décimal compris entre O inclus et 10 exclus), par u l'unité décimale correspondant à la roue considérée, et par u' l'unité décimale de l'ordre immédiatement inférieur.Soient alors g et d deux fonctions telles que x 4 4,5 implique g(x) = 5 \ 0,5 4 x $ 5 implique d(x) = 1 5,5 En raisonnant par l'absurde et en utilisant les principes de la numération décimale, on démontre que Si u' est un chiffre fort, et a) si d(x) = 1 , alors u est un chiffre faible b) si d(x) = O, alors u est un chiffre fort Si u' est un chiffre faible, et a) si g(x) = 1, alors u est un chiffre faible b) si g(x) = O, alors u est un chiffre fort. Pratiquement, la fonction g choisie est définie par g(x) = I pour x 9,75 g(x) = O pour 4,75 3) Un ENTRAINEUR HYDRAULIQUE. Chacune des roues du totalisateur porte les satellites d'un différentiel dont la couronne peut être entraînée par une crémaillère portée par un piston dont chacune des extrémités peut être soumise à l'action d'un fluide incompressible. L'un des points morts du piston est fixe ; l'autre a une position variable commandée par un obturateur agissant sur le circuit hydraulique. 4) Une MEMOIRE, dont chaque unité est constituée par une plaque portant des rainures, dans chacune desquelles une tige peut glisser, à frottement doux, d'une amplitude proportionnelle au chiffre à inscrire. 5) Un INTRODUCTEUR, qui permet d'ajouter le nombre inscrit dans une unité de mémoire au nombre contenu dans le totalisateur ou de le soustraire de ce dernier. 6) Un LECTEUR ELECTROMECANIQUE, commandé par l'indicateur de force, qui permet d'inscrire dans une unité de mémoire le nombre contenu dans le totalisateur. En plus de ces six principaux organes, la machine à calculer comprend quelques auxiliaires classiques et notamment : un clavier réduit permettant à l'opérateur d'inscrire un nombre dans une unité de mémoire, et un dispositf d'impression permettant d'écrire sur une bande de papier le nombre inscrit dans une unité de mémoire. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une machine à calculer conforme à la présente invention. Le totalisateur continu est visible en coupe sur les figures 1 et 3. Chacune des roues l du totalisateur porte trois satellites 2 qui engrènent avec le pignon 4, solidaire de la roue de l'ordre décimal immédiatement inférieur, et avec la partie intérieure de la couronne 3 dont la partie extérieure peut, par déplacement du totalisateur dans le sens des flèches N ou S, engréner avec les crémaillères 7 ou le dispositif de blocage 8. Les plaques 5, qui jouent le rôle de paliers, sont assemblées à l'aide des tiges filetées 6. Chacune des roues 1 porte à sa périphérie, dont le développement a été réalisé partiellement sur la figure 6, des échancrures qui sont utilisées par l'indicateur de force et le lecteur électromécanique.Un tour d'une roue 1 correspond, non à dix unités comme dans les machines classiques, mais à un multiple de dix, par exemple 50 unités, afin de réduire la course des crémaillères et d'augmenter la vitesse de la machine. Le sens positif de rotation des roues du totalisateur est le sens N-W. L'indicateur de force comporte essentiellement le montage électrique en série schématisé sur la figure 7. Pour chaque ordre décimal, le montage comprend deux fils conducteurs 17 et 18, le courant passant dans le conducteur 17 si le chiffre correspondant est fort, dans le conducteur 18 dans le cas contraire. Le conducteur 17 est branché sur les plots 14, le conducteur 18 sur les plots 15. Les contacteurs mobiles 12 et 13 sont alimentés respectivement par les conducteurs 18 et 17 e l'ordre décimal immédiatement inférieur. Les plots 14 et 15 et les contacteurs mobiles 12 et 13 sont montés dans le bloc 9, dont la figure 4 représente une coupe à la même échelle que la figure 6.Les contacteurs 12 et 13 sont réalisés par deux clavettes traversant deux pistons mobiles qui portent respectivement les sondes 10 et 11, situées dans le plan d'une roue du totalisateur(comme indiqué sur la figure i ). Deux ressorts maintiennent le contact entre le plot 14 et les clavettes 12 et 13. Par déplacement du bloc 9 dans le sens de la flèche W, le contact entre les conducteurs 14 et 12 (rsp.13) est maintenu si la sonde iO(resp. 11) tombe dans une échancrure de la roue du totalisateur ; sinon, le contact est supprimé entre les conducteurs 14 et 12 (resp. 13), et il est établi entre le plot 15, monté sur ressort, et la clavette 12 (resp. 13). La construction est telle que le contact entre les conducteurs 12 et 14 (resp. 12 et 15 ; 13 et 14 ; 13 et 15) traduit g(x) = O (resp. g(x) = 1 ; d(x) = O ; d(x) = 1).Les minuscules joints toriques 16 empêchent l'huile de graissage de pénétrer dans le bloc 9. L'entraîneur hydraulique comporte, pour chaque étage du totalisateur, un piston 19, portant une crémaillère 7 et pouvant être soumis à l'action du fluide incompressible contenu dans les conduits 20 et 21. L'obturateur 22 permet d'arrêter, au moment opportun, le déplacement du piston 19 dans le sens de la flèche E. Un distributeur (fig.2) permet de faire communiquer les conduits -20 ou 21 avec l'accumulateur hydropneumatique 23, lequel est alimenté par une petite pompe non représentée sur le dessin. La figure 5 montre les détails d'une unité de mémoire de quinze chiffres qui contient le nombre 03699...99. La plaque 24 comporte 15 rainures transversales dans lesquelles peuvent glisser à frottement doux les tiges 25. Chacune des tiges 25 comporte 10 trous régulièrement disposés. La partie gauche de la plaque 24 comporte aussi des trous qui sont utilisés par l'introducteur. Les différentes unités de mémoire sont empilées comme l'indique la figure 1. L'ensemble des unités de mémoire peut être déplacé dans le sens des flèches N ou S, et chaque unité peut être déplacée parallèlement à l'axe du totalisateur. L'introducteur comporte, pour chaque étage du totalisateur, un poussoir 26, solidaire du piston 19, et une aiguille 27, passant entre les tiges 25 des unités de mémoire, pouvant tourner autour de l'axe 28, et maintenue par un ressort contre la butée fixe 29. L'axe 28 peut se déplacer dans les directions NS et EW. Le fonctionnement de l'introducteur est le suivant : les pistons 19 étant au -point mort W, l'unité de mémoire choisie A est amenée au niveau des poussoirs 26. Après un déplacement suffisant de l'axe 28 dans le sens S, l'unité A est déplacée longitudinalement d'un demi-intervalle : un déplacement de l'axe 28 dans le sens N enfile alors les aiguilles 27 dans les trous des tiges 25 ou de la plaque 24 de l'unité A.Le retard à la fermeture de l'obturateur 22 est compensé par un déplacement convenable de l'axe 28 dans le sens W ; mais, grâce au montage à frottement doux des tiges 25 et aux ressorts des aiguilles 27, celles-ci restent au contact de la butée 29, à moins quelles ne soient enfilées dans l'un des trous de la plaque 24 ou d'une tige 25 contenant le chiffre zéro. La mise sous pression du conduit 20 provoque alors le déplacement dans le sens E de chacun des pistons 19 jusqu a ce que le poussoir 26 vienne toucher la tige 25, ce qui entraîne, par l'intermédiaire de l'aiguille 27, la fermeture de l'ob- turateur 22. En ramenant l'axe 28 dans sa position extrême E, et en mettant le conduit 21 sous pression, on ramène les pistons 19 à leur point mort W.Suivant que les couronnes 3 du totalisateur engrènent avec les crémaillères 7 pendant la course W-E ou pendant la course E-W, le nombre inscrit dans A est soustrait du nombre contenu dans le totalisateur ou ajouté à ce dernier. Le lecteur électromécanique comporte, pour chaque étage du totalisateur, un petit électro-aimant 32, alimenté par le conducteur 17 de l'ordre décimal considéré, dont l'armature 33 est montée libre sur un ressort 35, en forme de U renversé, fixé sur l'axe 36. La partie inférieure de l'armature est prisonnière de la butée fixe 34. Sa partie supérieure supporte l'une des extrémités de la butée mobile 30. Cette butée 30 peut accrocher une échancrure de la roue correspondante du totalisateur et commander la fermeture de l'obtu- rateur 22 par l'intermédiaire du fil inextensible 31 passant sur une poulie montée folle sur l'axe 38. Un ressort maintient la butée mobile 30 contre la plaque 37. L'axe 38 et la plaque 37 peuvent être déplacés dans la direction NS. Le fonctionnement du lecteur électromécanique est le suivant : amener les pistons 19 au point mort W et dégager les aiguilles 27 en déplaçant l'axe 28 dans le sens S. Vider de son contenu l'unité de mémoire A qui doit recevoir le nombre contenu dans le totalisateur et placer cette unité A de façon que ses tiges 25 soient en face des poussoirs 26.Faire fonctionner l'indicateur de force en déplaçant le bloc 9 dans le sens W, puis en mettant son circuit sous tension. Faire tourner légèrement l'axe 36 dans le sens N-E : seules viennent toucher la roue correspondante du totalisateur les butées 30 qui correspondent à un chiffre faible. Déplacer la plaque 37 de trois unités dans le sens N, puis de trois unités dans le sens S, de façon que les positions extrêmes correspondent aux graduations 5,5 et 2,5 d'une roue du totalisateur (fig.6) supposée ramenée à zéro. Ouvrir le circuit de l'indicateur de force et dégager les sondes 10 et il par déplacement du bloc 9 dans le sens E : à ce moment, toutes les butées 30 sont au contact des roues correspondantes du totalisateur. Faire engréner les couronnes 3 avec les crémaillères 7 et mettre le conduit 20 sous pression : la position de l'axe 38 ayant été judicieusement choisie, chaque roue du totalisateur est alors ramenée à 1 ou à une position comprise entre O et 1.Déplacer alors l'axe 38 de une unité dans le sens N : toutes les roues du totalisateur sont EXACTEMENT ramenées à O et le nombre qu'il contenait est inscrit dans l'unité de mémoire A. Enfin, isoler les conduits 20 et 21 de l'accumulateur hydropneumatique, dégager les couronnes 3, ramener les axes 36 et 38 dans leurs positions initiales , et mettre le conduit 21 sous pression : les pistons 19 sont alors ramenés à leur point mort W. La structure de la mémoire et la possibilité de transfert entre celle-ci et le totalisateur permettent d'exécuter les quatre opérations élémentaires en virgule flottante (en division, le signe des restes partiels successifs est donné par l'indicateur de force), ainsi que l'extraction des racines carrées selon la méthode de Léon Collée : il suffit de rendre mobile la butée 29 correspondant à la roue des dizaines du totalisateur pour former successivement, avec l'aiguille correspondante 27, les chiffres 0,1,2,...,8,9 dans l'unité de mémoire recevant la racine carrée. Les roues porte-caractères du dispositif d'impression peuvent être commandées par des crémaillères (non dessinées) portées par les poussoirs 26.Pour imprimer sur la bande de contrôle le nombre inscrit dans une unité de mémoire il suffit alors de faire fonctionner l'introducteur comme il a été dit plus haut, mais en laissant le totalisateur dans sa position extrême S. En utilisant le lecteur électromécanique, on peut imprimer le nombre contenu dans le totalisateur. La machine à calculer, objet de l'invention, est une machine COMPACTE (dimensions du totalisateur : 60 mm x 32 mm ; déplacement maximum des crémaillères : 18 mm), FIABLE (possibilité d'introduire des dispositifs simples de contrôle des fins de courses), SOLIDE et SILENCIEUSE (absence de chocs importants grâce au totalisateur continu et à la commande hydraulique, graissage abondant sous carter étanche), EFFICACE (possibilité de dépasser 50 cycles par seconde en toute sécurité et sans usure appréciable). Sa construction est TRES ECONOMIQUE : réalisation de nombreuses pièces en plastique moulé (pistons, crémaillères, éléments du totalisateur, etc.), commande hydraulique des auxiliaires, inutilité d'un usinage très précis des pièces du circuit hydraulique dont la pression est modérée (10 kg/cm2). Elle intéressera les très nombreux utilisateurs qui attachent plus d'importance au prix, à la fiabilité, et à la solidité d'une machine à calculer qutà une très grande vitesse de calcul. REVENDICATIONS 1. Machine à calculer de bureau, mécanique, imprimante, capable d'exécuter automatiquement, en virgule flottante, les quatre opérations et l'extraction des racines carrées, caractérisée par le fait qu'elle comporte un totalisateur à report continu des dizaines. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il existe un moyen de comparer au chiffre 5 l'unité décimale relative à chaque roue du totalisateur. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'entraîneur est à commande hydraulique. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il existe une mémoire formée de tiges pouvant glisser dans des rainures d'une amplitude proportionnelle aux chiffres à inscrire. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il existe un double transfert entre le totalisateur et les unités de mémoire.