Brevet FR2210788A1 — publié le 19740712

La présente invention due a la collaboration de Messieurs Michel BAILLOT et Fernand PEILLOUD concerne les instruments de calcul et s'apparente plus particulièrement aux règles a calcul. Dans l'état actuel de la technique, les règles a calcul utilisent surtout le déplacement relatif de deux ou plusieurs échelles graduées (échelle logarithmique par exemple). La compréhension et le maniement de ces instruments font appel a certaines connaissances trop complexes pour certaines catégories de personnes et dans certaines conditions; exemple: les ouvriers d'usine dans le cadre d'un atelier. L'invention remédie à ces inconvénients et a notamment pour but de réaliser un dispositif ne faisant pas appel à des connaissances particulières et évitant tout calcul mental. A cet effet, le dispositif de calcul est caractérisé, conformément à l'invention, en ce qu'il comprend un levier a deux bras qui est monté en équilibre sur son axe de support et dont au moins une partie constitue une règle s'étendant parallèlement à l'axe du levier et porte au moins une graduation linéaire longitudinale, et des éléments d'affichage pesants de masse identique susceptibles chacun d"être placé sur le levier en regard de la graduation de la règle dans une position quelconque le long de cette dernière. Ainsi ce nouveau dispositif de calcul est très simple d'emploi puisque son utilisateur doit seulement afficher des valeurs, chercher l'équilibre d'une balance et lire un résultat. Avantageusement, ce nouveau dispositif comporte en outre au moins un élément pesant d'équilibrage dont la masse est, de préférence, supérieure à celle de chaque élément d'affichage, et qui est susceptible d'être monté sur le levier de manière à équilibrer le couple exercé sur ce dernier par lesdits éléments d'affichage placés sur ledit levier. Grâce à cette disposition, ce nouveau dispositif permet comme cela sera décrit plus loin d'obtenir par lecture directe, la valeur moyenne d'un nombre n de valeurs isolées affichées sur la graduation de la règle. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description donnée ci-dessous à titre indicatif et non limitatif et de plusieurs modes de réalisation de l'invention, description faite en référence au des sin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif de calcul selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue en élévation d'une fiche d'af chage du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective du contrepoids d' équilibrage du dispositif de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV-IV du dispositif de la figure 1. La figure 5 est une vue partielle en coupe montrant un index "mémoire" logé dans la rainure de la règle du dispositif de la figure 1. La figure 6 est une vue schématique en élévation d'un dispositif de calcul selon un deuxième mode de réalisation. La figure 7 est une vue en perspective d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de calcul selon l'invention. La figure 8 est une vue schématique en élévation d'un quatrième mode de réalisation; et La figure 9 est une vue en perspective d'un cinquième mode de réaiisation de l'invention. On a représenté sur le dessin plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de calcul comprenant: un levier à deux bras 1 qui est monté en équilibre sur son axe de support 2 et dont au moins une partie constitue une règlé s'étendant parallèlement à l'axe du levier 1 et portant au moins une graduation linéaire longitudinale, et des éléments d'affichage pesants de masse identique susceptibles chacun d'être placés sur le levier en regard de la graduation de la règle dans une position quelconque le long de cette dernière. Dans les exemples représentés, le levier est constitué en tant que fléau ou corps de balance 1 comportant en son milieu un couteau solidaire 2. Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 1, le corps de balance 1 est constitué par un tube rectiligne creux de section rectangulaire équipé d'un couteau 2 solidaire du corps 1 et situé au milieu de la longueur de ce dernier. Le corps 1 constitue en même temps la règle du dispositif. A cet effet, le corps 1 comporte sur une face une rangée rectiligne de trous circulaires 3 identiques entre eux, séparés deux à deux par un même intervale 4 dans le sens de la longueur du corps 1, et répartis en nombre égal de chaque cOté du milieu 5 du corps 1 qui se projette sur l'arête du support 2a du couteau 2 et qui est matérialisé par l'un des trous, dit trou central 3a Les trous 3 sont numérotés, selon la série des nombres entiers consécutifs croissant à partir de zéro jusqu'à un certain nombre entier, de part et d'autre du trou central 3a, qui est affecté du nombre zéro, de sorte que chaque trou 3 constitue un repère d'une échelle graduée linéairement 6 s'étendant le long de la règle 1.Les nombres 6a associés aux trous 3 situés à droite dù trou central 3a sont affectés d'un signe - et ceux 6b associés aux trous 3 -situés à gauche dudit trou central 3a sont affectés d'un signe + L'affichage des valeurs isolées a. se fait à l'aide de n éléments d'affichage ou fiches 7 de masse égale m . Chaque fiche 7 comporte un tenon cylindrigue 12 dimensionné de manière à s'ajuster librement dans chacun des trous 3 ou dans un trou cylindrique borgne 13 que comporte également chaque fiche 7, afin de permettre la superposition de plusieurs fiches 7 dans le cas où l'on veut afficher plusieurs valeurs isolées ai identiques. Le trou 13 est coaxial au tenon 12 correspondant. Le corps 1 reçoit en outre dans son évidement longitudinal la un contrepoids 8 mobile le long du corps 1. Avantageusement la masse M5du contrepoids 8 est égale au produit n x m Le contrepoids 8 comporte sur une face et au milieu de sa longueur un doigt de guidage 9 dont la masse est incluse dans la masse M et dont le déplacement se fait dans une rainure ou lu mièvre longitudinale 10 pratiquée sur une face du corps 1 de la balance et faisant communiquer l'évidement la avec l'extérieur. Dans cette rainure 10 péuvent être placés des index mobiles 11 pour mémorisation des valeurs moyennes algébriques A n ai obtenues en repérant à l'équilibre la position du doigt de guidage servant d'index 9 du contrepoids 8 le long de l'échelle graduée linéaire 6. Ainsi, la valeur moyenne cherchée s'obtient par déplacement du contrepoids 8 jusqu'à obtenir une position d'équilibre de la balance, et, par lecture directe du chiffre devant lequel le doigt de guidage 9 est arrêté. L'écart de position entre deux index peut par exemple indiquer la valeur moyenne d'un enlèvement de matière. Différentes modifications peuvent être apportées au dispositif décrit ci-dessus. Les fiches 7 et le contrepoids 8 peuvent être remplacés par des aimants permanents. Dans ce cas, les trous 3 sont supprimés et remplacés par une graduation classique peinte ou gravée sur la règle. Il faut évidemment dans ce cas que la règle soit magnétique. La numérotation peut être telle que le zéro soit déplacé du milieu de la longueur. Le déplacement du contrepoids 8 peut être limité à une partie de la longueur de la regle. La masse X du contrepoids 8 peut être un multiple ou un sous-multiple du produit n x m . Dans ce cas l'échelle graduée 6 devra être modifiée en conséquence ou alors la lecture sera corrigée mentalement par l'opérateur. Le contrepoids 8 peut être fixé en dehors du corps de balance 1 sur un axe 14 solidaire dudit corps 1 mais perpendiculaire à ce dernier, comme représenté sur la figure 6. L'axe 14 peut comporter un index 15 se déplaçant devant une échelle graduée fixe 16 étalonnée spécialement. Le corps de balance peut être réalisé avec des bandes profilées parallèles, de section quelconque. Dans ce cas les fiches 7 et le contrepoids 8 seront des cavaliers ou des bagues, s'adaptant aux dites bandes profilées. Une variante peut consister à percer les trous 3 recevant les fiches-7, sur un curseur ou réglette mobile 17, coulissant axialement sur le corps de la balance (figure 7). Le déséquilibre du à la masse du curseur 17 peut être compensé par un deuxième curseur de poids égal au premier, qu'il faut alors déplacer de la même valeur que l'autre mais en sens contraire. La compensation peut être aussi assurée par le fait que le curseur se présenterait sous la forme d'une bande sans fin. Dans cette variante l'équilibre se fait par déplacement des fiches 7 à l'aide d'une translation convenable du curseur. I1 n'y a plus de contrepoids. Une variante peut encore consister à rendre le couteau mobile. Le poids du corps doit être négligeable ou compensé par un système de deux demi-corps 18 et 19 (figure 8). Dans ce cas, le couteau est par exemple un axe rond monté sur un socle fixe 21. Les demi-corps sont maintenus parallèles entre eux et espacés l'un de l'autre par deux bagues 22 et 23. Dans cette variante il n'y a plus de contrepoids. Une autre forme de réalisation consiste simplement à afficher les valeurs contenues dans une identité ou une équation telle que n x = n2y ou telle que nlx + n2y = n3z . Dans ce cas n2y telle que n1x n2y 3 il n'y a plus de contrepoids . Chaque membre de l'identité doit équilibrer l'autre membre. Si l'identité n'est pas juste, l'équilibre ne peut se réaliser. La figure 9 montre que l'on peut réaliser à cet effet un corps de balance suffisamment large pour recevoir plusieurs échelles graduées parallèles entre elles 6 et chercher à équilibrer ainsi les identités dont les membres contiennent plusieurs termes. L'intérêt du dispositif suivant l'invention est donc d'abord de permettre à des personnes ne possédant pas de connaissances particulières en mathématiques et dans un cadre d'activité dont les conditions sont défavorables à un travail d'écriture, d'obtenir,après affichage des valeurs et équilibrage du dispositif, la lecture directe de la valeur moyenne. L'écart entre deux valeurs moyennes ainsi obtenues et mémorisées par des index, donne par exemple l'enlèvement de ma trière moyen ou la dilatation moyenne. Le dispositif trouve donc son application première en contrôle statistique,de fabrication par exemple. Le deuxième intérêt du dispositif réside sur le plan pédagogique, dans l'enseignement par exemple, par le fait qu'une variante permet de vérifier la véracité d'une identité. Cette application peut permettre aux enseignants de faire découvrir con crètement aux enseignés, le mécanisme des quatre opérations élé- mentaires: addition, soustraction, multiplication, division. Les pédagogues savent par exemple qu'il est difficile de faire assimiler ces quatre opérations par les sujets atteints de "dyslexie". Dans ce cas le dispositif peut rendre de grands services. L'invention peut donc être utilisée en contrôle statisv tique, mais aussi dans l'enseignement comme moyen pédagogique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de calcul caractérisé en ce qu'il comprend un levier à deux bras 1 qui est monté en équilibre sur son axe de support 2 et dont au moins une partie constitue une règle s'étendant parallèlement à l'axe du levier et porte au moins une graduation linéaire longitudinale 6,et des éléments d'affichage pesants de masse m- identique 7 susceptibles chacun d'être placés sur le levier 1 en regard de la graduation 6 de la règle dans une position quelconque le long de cette dernière. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un élément pesant d'éqûili- brage 8 dont la masse M est, de préférence, supérieur à celle m de chaque élément d'affichage, et qui est susceptible d'entre monté sur le levier 1 de manière à équilibrer le couple exercé sur ce dernier par lesdits éléments d'affichage 3 placés sur ledit levier. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément-d'équilibrage 8 est constitué en tant que curseur qui est susceptible de se déplacer le long de la règle du levier 1 et qui comporte un index 9 associé à une graduation linéaire 6 de ladite règle. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, ca racterisé en ce que la masse M de l'élément d'équilibrage 8 est un multiple entier de celle m de chaque élément d'affichage 7. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la graduation linéaire 6 de la règle est constituée par une série de repères 3 régulièrement espacés le long de cette dernière et numérotés selon la série des nombres entiers consécutifs croissant à partir de zéro jusqu'à un certain nombre entier, de part et d'autre d'un repère central 3a situé, de préférence, au milieu 5 de la règle, les nombres 6a associés aux repères 3 situés d'un côté du repère central 3a étant affectés d'un signe - et ceux 6b associés aux repères 3 situés de l'autre côté étant affectés d'un signe + 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque repère 3 de la règle est constitué par un logement dans lequel peut s'enficher un tenon d'un élément d'affichage 7, chacun de ces derniers étant également muni d'un logement 13 coaxial au tenon 12 dudit élément d'affichage 7, de même section que le logement repère 3 de la règle et dans lequel peut s'enficher le tenon 12 d'un autre élément d'affichage 7. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la règle est montée axialement mobile sur un support convenable du levier l. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la règle présente un évidement longitudinal la dans lequel peut coulisser l'élément déquilibrage 8, une lumière longitudinale 10 faisant communiquer ledit évidement la avec l'extérieur étant prévue pour permettre le déplacement longitudinal d'un doigt de guidage 9 dudit élément d'équilibrage 8. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le levier 1 est constitué en tant que fléau de balancé qui est muni en son milieu d'un couteau 2 solidaire et qui constitue la règle portant la graduation linéaire 6.