Introduction Une machine à calculer Une machine à imprimer Un numérateur Figures

13480.

BREVET D'INVENTION DE QUINZE ANS,

En date du 22 mai 1855,

    Au sieur Nits, comte de Barck, en Suède,
    Pour une nouvelle machine à calculer et à imprimer des tables de mathématiques.

    Pl. LV.
    La machine totale vue de côté, en élévation et en plan, fig. 1, 2, 3, est une combinaison de trois machines simples, savoir:
    1° Une machine à calculer;
    2° Une machine à imprimer;
    3° Un numérateur.

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1. Une machine à calculer.

    Les organes principaux de cette machine sont les roues calculatrices D.
    Chaque roue calculatrice a autant de dents J qu'il y a de chiffres dans le système de numération dont la machine fait usage en calculant.
    En conséquence elle aurait six dents pour les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, s'il s'agissait du système sixial; dix dents pour les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dans le cas du système décimal; douze dents pour les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, si l'on calculait dans le système duodécimal.
    Les roues calculatrices ont la forme d'anneaux cylindriques; autour de leur circonférence sont marqués les chiffres du système de numération adopté (voir les figures de détail de la planche LVI).
    N'ayant pas d'arbres, ces roues se meuvent dans des charnières concentriques fixées à la charpente de la machine, et contre des rouleaux de friction, fixés de même fig. 1, pl. LVI.
    On peut les tourner librement à la main, et on les ajuste, par ce moyen, de façon que les chiffres qui font face à l'opérateur, lus ensemble, expriment le nombre tabulaire et les nombres des différences qu'il faut que la machine contienne, en commençant une série tabulaire quelconque.
    Toutes les roues calculatrices, destinées à représenter des chiffres de la même différence, sont placées sur des tablettes qui font partie du même rayon ou plan; ainsi les roues, pour les nombres tabulaires, sont rangées sur le même plan ou rayon, et les roues pour la première différence, pour la seconde, la troisième, la quatrième, etc. sont rangées sur des rayons parallèles; les rayons des roues différentielles sont les uns sous les autres, et tous au-dessous du rayon des roues tabulaires.
    Quand la machine est en train, toutes les roues calculatrices qui représentent des différences impaires se tournent dans le même sens, pendant que toutes les roues qui représentent les différences paires sont stationnaires; et, au contraire, quand les roues calculatrices qui représentent des differences paires sont en mouvement , elles se tournent dans le sens contraire; tandis que les roues qui représentent des différences impaires restent stationnaires.
    Conséquemment, les roues calculatrices de chaque deuxième rayon sont alternativement stationnaires et en mouvement, et, dans le dernier cas, les roues de chaque deuxième rayon tournent en sens contraire.
    Chaque roue calculatrice, excepté celles des rayons supérieurs, est garnie d'un arrêt K fig. 1, pl. LVI, dont une partie p est un peu élevée par l'effet d'un contre-poids ou d'un ressort.
    Au-dessus de chacune de ces roues est une espèce de trébuchet L, fixé à l'arbre vertical M, fig. 3', pl. LV, qui s'élève au centre de toutes les roues calculatrices de la même colonne, les passant toutes sans en toucher aucune.
    Ces arbres M tournent et retournent alternativement et tous à fois, moyennant leurs pignons, qui s'engrènent tous sur une même crémaillère C, fig. 2.
    Le mouvement de va-et-vient de la même crémaillère C détermine les arbres à faire chaque fois un tour entier dans l'un ou l'autre sens.
    La crémaillère C est mue elle-même par un pignon r, qui s'engrène avec un secteur denté r', dont le mouvement est produit par une roue de calandre l, cette dernière se mouvant alternativement dans l'un et l'autre sens par la nature même de sa construction.
    La roue de calandre est mise en mouvement par un pignon l', dont l'arbre, commun ainsi à un autre pignon m, a ses coussinets dans deux bras à moyeu m'. Ces bras sont parallèles l'un à l'autre, et oscillent autour de l'arbe n de la roue n', qui s'engrène avec le pignon m.
    La roue n' reçoit son mouvement d'un moteur quelconque.
    Quand les arbres M, qui servent à la fois d'appui et de moteurs aux trébuchets L, tournent dans un sens, le bras descendant des trébuchets dans chaque deuxième rayon atteint la partie supérieure p de l'arrêt K, pl. LVI, de la roue calculatrice au-dessous de lui, l'abaisse, après avoir vaincu la résistance du contrepoids ou du ressort, et passe outre sans autre effet; mais quand l'arbre tourne dans le sens contraire, le bras descendant du trébuchet L, en atteignant la partie supérieure p de l'arrêt K, est détourné de sa position verticale, et, par ce mouvement, il élève le point saillant du trébuchet qui, s'appuyant à l'étai L, s'insinue entre les roues de la dent calculatrice immédiatement au-dessous de lui, s'accroche aussi à cette roue et fait la tourner avec lui, tandis que l'arbe M du trébuchet tourne lui-même.
    Ce mouvement fini, tous ceux des trébuchets qui viennent d'être élevés et en activité pendant la rotation de l'arbre M retombent à la fois, et sont réduits à leur inactivité antérieure.
    Ce retour à l'état d'inactivité est effectué par des plans inclinés L³, pl. LVI, sur lesquels les bras horizontaux des étais L' passent, fig. 3, 4, pl. LVI.
    En les passant, ces bras, élevés par là, détournent les étais L' de leur position verticale, la seule dans laquelle ils servent d'appui au point saillant des trébuchets L; mais dépourvus d'appui, les trébuchets retombent en plaçant leurs points saillants entre les étais L' et leurs bras.
    Pour assurer la transition des trébuchets à cet état de repos, le mouvement de va-et-vient de la crémaillère C est limité par deux ressorts B, B, pl. LV, qui résistent ainsi à ce mouvement pour mettre les points saillants des trébuchets hors du contact des dents des roues calculatrices qu'ils viennent d'atteindre.
    Le mouvement rétrograde des arbres M produit précisément le même effet sur certaines roues des deuxièmes rayons, que le mouvement direct produit sur les autres deuxièmes.
    Les arrêts K sont libres d'élever les trébuchets L, quand les roues calculatrices stationnaires représentent une chiffre de valeur intrinsèque 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9; mais quand une roue stationnaire représente 0, le point culminant p, de son arrêt K, est déprimé par un petit bras n², pl. LVI, fixé à la charpente, et, dans cette position abaissée, la partie p n'atteint pas le bras descendant du trébuchet, qui la passe sans la toucher, et conséquemment sans se remuer.
    Chacune des tablettes qui contiennent les roues calculatrices, excepté celles de la dernière colonne à gauche et celles du rayon le plus bas, porte un levier S t, fig. 5, pl. LVI, dont le centre d'oscillation se trouve à l'un des coins de la tablette.
    L'un des bras S de ce levier S t s'étend à côté de la roue; l'autre bras t s'étend sur le tableau à gauche de la première, et porte deux plans inclinés, l'un t', verticalement; l'autre u, horizontalement, fig. 5, 6.
    Chaque roue calculatrice, qui a un de ses leviers fixé à la tablette, porte aussi une dent solitaire q, outre les dents numératrices J, et cette dent q est placée de façon à atteindre le bras S du levier S t, et à le repousser chaque fois que, à son côté, la roue marque 0.
    Aussitôt que le bras S vient d'être repoussé par la dent q, l'autre bras t transporte le plan incliné vertical t' jusqu'au bord de la tablette à gauche, et le plan incliné horizontal u hors de ce bord.
    En avant et en arrière des rayons des roues calculatrices, la base de la charpente a deux cannelures ou guides v, v, fig. 2, pl. LV, parallèles aux rayons, et faits pour recevoir des chevilles x, attenant aux socles des piliers mobiles x'.
    Ces piliers reçoivent un mouvement de va-et-vient par une chaîne dentée, le long des deux cannelures ou guides v.
    Les bouts de cette chaîne sont fixés aux chevilles x. De l'autre côté des mêmes chevilles sont fixés les bouts d'un cordon; ce dernier entoure une poulie qui est fixée à la charpente et qui sert à tendre le cordon conjointement avec la chaîne.
    La chaîne dentée s'engrène sur un pignon l², attaché à un pignon conique l³, fig. 3', qui est mis en mouvement par une roue conique attachée à la roue de calandre, et, en conséquence, douée, comme celle-ci, d'un mouvement de va-et-vient.
    Pour chaque rayon impair des roues calculatrices, l'un des deux piliers mobiles porte un cadole y' y³, et pour chaque rayon pair l'autre des deux piliers mobiles porte un cadole y, y², excepté pour le rayon le plus bas.
    Le centre d'oscillation de chaque cadole est fixé au pilier, de façon à permettre au bout libre du cadole un mouvement vertical; n'étant pas en mouvement, le cadole repose sur un support fixé aussi au pilier.
    Le bout libre du cadole porte un rouleau de friction Z, pl. LVI, placé de telle sorte que, en passant de droite à gauche avec le pilier, il atteigne tous les plans inclinés verticaux t', fig. 6, pl. LVI, qui se trouvent alors transportés aux bords des tablettes des roues calculatrices.
    En atteignant ces plans, le rouleau les passe en roulant au-dessus, mais en même temps il élève le bout libre du cadole, le laissant retomber sur le support chaque fois qu'un des plans est passé.
    La dent libre du cadole porte aussi entre le rouleau Z une dent Z', fig. 10', qui passe sous les dents numératrices J des roues calculatrices sans les toucher, si le cadole, en passant le long du rayon, reste en repos; mais si le cadole est entraîné avec lui, les dents sont élevées et, au moyen du rouleau, quelques-uns des plans inclinés verticaux t'; alors la dent Z' atteint une des dents J de la roue calculatrice derrière le plan passé, et fait tourner cette roue d'un pas en avant.
    Les piliers mobiles x portent aussi des plans inclinés horizontaux u', fig. 9, pl. LVI, placés de façon à atteindre les plans inclinés horizontaux u des leviers S t, toutes les fois que ces plans u se trouvent poussés hors du bord de la tablette sur laquelle le bras t repose; ils les repoussent alors sur leurs tablettes, rendant par là les leviers S t prêts à de nouveaux mouvements.
    Quand tous les chiffres employés au calcul des termes tabulaires ne risquent pas d'être retenus dans la table imprimée, et quand il faut corriger le dernier des chiffres retenus, les corrections sont effectuées par la machine elle-même, moyennant un ajustement préalable.
    On déplace la dent solitaire q, qui appartient à la roue, à droite de la roue destinée à exprimer les chiffres sujets à la correction, et on la replace de manière qu'elle atteigne le bras S à son côté, quand la roue marque 5, mais qu'elle ne l'atteigne pas quand elle marque 0.
    S'il n'est pas question de correction, on laisse toutes les dents solitaires q à leurs places ordinaires.
    Pour mettre les cadoles y en état de fonctionner quand on fait usage des roues calculatrices appartenant au système sixial (par example, en les insérant entre des roues décimales, pour le calcul des tables à termes sexagésimaux) on a fait les dents J des roues sixiales plus longues que les dents J des roues décimales, et pourvu les dents Z' du cadole d'une augmentation de longueur correspondante, saillante sous la dent Z', et propre à atteindre les dents J des roues sixiales, et à faire avancer ces roues d'un pas, quand le cadole s'élève au moyen du rouleau passant sur le plan vertical t' au-devant d'une roue sixiale.
    Si en accélérant le mouvement de la machine on désire s'assurer que les roues calculatrices n'excéderont pas leurs points de relâche, on peut employer de petits arrêts b, munis de plans inclinés propres à s'insinuer dans l'intervalle des dents numératrices, y étant poussés par des ressorts.

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2. Machine à imprimer.

    Chacune des roues calculatrices qui réprésentent des chiffres destinés à l'impression porte une came spiraloïdale horizontale H', fig. 7, 8, pl. LVI, centrée autour de la ligne droite verticale qui traverse perpendiculairement le centre de la roue, et composée d'autant de secteurs 0, 1, 2,.... etc. que la roue a de chiffres.
    De ces secteurs, égaux quant aux angles au centre, l'un excède l'autre à la périphérie d'une quantité constante et inverse de la valeur des chiffres.
    En conséquence, le secteur le plus grand correspond toujours à 0, et le secteur le plus petit correspond à 9, si la roue appartient au système décimal, mais à 5, si la roue appartient au système sixial.
    Sur la came H reposent perpendiculairement les bords d'une autre came A, fig. 2, pl. LV, formée d'un cylindre creux, dont la superficie cylindrique est coupée en forme de marches d'escalier.
    Pour éviter des prolixités dans l'explication suivante, nous nous servirons de l'expression came à secteurs, pour les pièces H, et de l'expression escalier cylindrique, pour les pièces marquées A.
    Chacun des escaliers cylindriques est pourvu de onze marches, dont les dix premières correspondent aux chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9.
    Le centre du cylindre est fixé à un arbre horizontal I, qui porte, outre l'escalier cylindrique, une poulie I' avec un poids I², et un secteur denté J³, fig. 3, pl. LV.
    Le poids I² tend à abaisser les marches de l'escalier cylindrique, de telle façon que, si la marche correspondante à 0 était appuyée au secteur correspondant à 0, la roue ferait un tour entier; les autres marches de l'escalier cylindrique descendraient successivement de la marche 0 à la marche 9, si la roue appartenait, ainsi que la came, au système décimal, et à la marche 5, si la roue et la came appartenaient au système sixial.
    Le secteur denté I³ s'engrène à une crémaillère C', fig 3, pl. LV, la pousse plus ou moins en avant, de façon qu'il soit permis au poids I² de descendre plus ou moins bas, ce qui, comme on le voit, dépend de la position de la roue calculatrice qui porte la came à secteur H.
    Les crémaillères C' s'engrènent encore aux roues E, fig. 3', qui, conjointement avec d'autres roues F, sont fixées au bout des tujaux, montés l'un sur l 'autre, comme des tuyaux de lunette; chaque tuyau, avec ses deux roues E et F tourne indépendamment des autres, le plus extérieur sur tous les intérieurs, et le plus intérieur sur un arbre, qui est fixé à la charpente, et qui sert à la fois d'appui et de centre de rotation à toutes ces roues accouplées E et F.
    Les roues F s'engrènent aux roues à types G, fig. 1', pl. LV.
    Les roues à types G, fig. 3', portent chacune onze dents, dont dix ont leurs extrémités garnies de types, pour les chiffres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 et 9.
    La onzième dent, n'ayant pas de type, est plus courte que les autres.
    Chaque roue à types est libre de tourner, indépendamment des autres, sur un arbre commun N fixé à la charpente.
    Les roues à types G ont la même épaisseur que les roues F.
    La dimension longitudinale de l'arbre N surpasse les épaisseurs des roues à types G, prises ensemble, d'une quantité suffisante pour permettre l'insertion des espaces entre les types, soit pour les grouper, soit pour fixer dans leurs intervalles des signes et lignes typographiques, propres à imprimer conjointement avec des chiffres.
    Au-dessous des roues à types se trouve la table à imprimer S, fig. 1', 3'. Elle est mobile alternativement en haut et en bas.
    Sur cette table un poulain S' peut glisser; sur le poulain on fixe le papier ou la planche qui doit recevoir l'impression des types.
    La planche est en plomb ou en toute autre matière propre à fournir des matrices stéréotypiques ou électrotypiques.
    La table à imprimer S repose sur une console portant un rouleau de friction S², qui repose sur l'excentrique S³.
    En tournant, l'excentrique hausse et baisse alternativement le rouleau de friction S², la table S, le poulain S' et le papier ou la planche à imprimer, et, en les haussant, il presse le papier ou la planche contre les types, et produit ainsi des copies ou des matrices.
    Les secteurs dentés I³, les crémaillères C' et les roues E, F et G sont combinés ensemble de telle manière que les chiffres tabulaires exprimés par la machine à calculer soient, au moment suivant, tournés perpendiculairement vers le papier ou la planche par les roues à types, et reproduits sur le papier ou la planche par l'exhaussement de la table à imprimer.
    Quand les termes tabulaires sont composés de décimales commençant par un ou plusieurs zéros, la machine à imprimer répète ces termes sans altération sur le papier ou sur la planche.
    Mais les termes tabulaires non commençant par des décimales ne doivent être précédés par aucun zéro.
    Pour obvier à l'impression des zéros, dans ce cas, les roues à types sont pourvues d'une onzième dent, qui, n'ayant pas de types, ne laisse aucune trace sur le papier ou sur la planche.
    En supposant que cette dent vienne d'être pointée perpendiculairement vers la table d'impression au lieu de la dent qui porte le zéro, il est évident que les zéros sont remplacés sur le papier ou sur la planche par des espaces vides.
    Ce pointement est effectué par des verrous O, fig. 7, pl. LVI, formant sur les secteurs des zéros (c'est-à-dire les secteurs les plus grands) des secteurs plus grands.
    En ajustant la machine, on pousse les bouts extérieurs de ces verrous en dehors des bords arrondis des secteurs, en faissant glisser leurs bouts intérieurs devant des petits goujons qui sont fixés à la charpente au-dessus des verrous.
    Dans cette position chaque verrou forme une prolongation du secteur, et fonctionne provisoirement comme un secteur encore plus grand que le secteur de zéro, c'est-à-dire comme un onzième secteur provisoire.
    En descendant vers la came à secteurs H, ainsi agrandie, la onzième marche de l'escalier cylindrique A, étant aussi la marche la plus basse, s'arrête au bout saillant du verrou O, qui, par là, empêche la marche du zéro d'atteindre le secteur 0, en même temps empêchant la roue à types, qui est combinée avec l'escalier arrêté, de tourner la dent 0 vers le papier ou la planche, et la forçant de présenter, au lieu de cette dent, la dent vide qui ne produit pas d'impression.
    Mais quand la came à secteur agrandie vient d'être mise en mouvement, son verrou, s'échappant du goujon est repoussé vers le centre du secteur par un ressort qui, par cet échappement, devient libre d'opérer, et le secteur est, par là, ramené à sa forme et à sa fonction ordinaire.
    Quand un terme tabulaire est imprimé, que la table à imprimer S s'abaisse par la rotation successive de l'excentrique S³, le poulain S' glisse en avant sur la table S par l'impulsion d'un arrêt, qui agit sur une crémaillère fixée au poulain.
    On ajuste d'avance l'étendue des glissements, selon les distances désirées entre les lignes de la table en question, afin que les types, en s'arrangeant pour la reproduction des nouveaux termes tabulaires, trouvent toujours des places vides et convenablement choisies pour de nouvelles lignes.

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3. Le numérateur

    Le numérateur Q, fig. 1', pl. LV, qui sert à compter et à représenter par l'impression les nombres ordinaux ou d'index, n'est pas indispensable; la machine calculatrice contenant elle-même toutes les conditions nécessaires pour être à l'instant mise à même de produire aussi les nombres ordinaires ou l'index.
    La machine présente est, néanmoins, pourvue d'un numérateur spécial, afin de réserver les autres parties exclusivement pour le calcul et la reproduction typographique des termes tabulaires, qui croissent ou décroissent, suivant des différences excédant l'unité.
    Le numérateur Q est mis en mouvement par un bras g, fixé au même arbre qu'un autre bras g', fig. 2, pl. LV, qui porte une fourchette, et, dans celle-ci, un rouleau de friction g².
    Le rouleau à friction g² agit sur les bouts de toutes les crémaillères C'; il est poussé vers ces bouts par des poids g³, assez pesants pour élever, au moyen des crémaillères C' et des secteurs dentés I³, non moins les escaliers cylindriques A que les poids I², et de tourner les roues E, F et G.
    Les poids g³, I² sont arrangés de manière que les poids petits I² poussent toutes ces parties combinées dans l'un des sens, et que les poids grands g³ les poussent dans l'autre sens, leur mouvement alternatif dépendant d'un excentrique g 4, qui agit sur un bras à rouleau g 5.
    Les deux excentriques uniformes et égaux R' donnent un mouvement de va-et-vient à la traverse R, et la forcent à s'enforcer dans l'intervalle entre les deux fils de dents des roues à types G, par ce moyen alignent les types et assurent l'égalité des lignes imprimées.
    Le mouvement des excentriques R' continuant, la traverse R s'éloigne des roues à types G, les laissant libres de changer leurs positions réciproques pour le term suivant.
    Deux ressorts servent à éloigner la traverse des roues à types G aussitôt que la position de l'excentrique R' permet cet éloignement.
    Sur l'arbre T tous les excentriques de la machine à imprimer sont fixes.
    Cet arbre est mis en mouvement par une roue conique T' fixée à lui, et s'engrenant avec un pignon conique T² fixé sur l'arbre n.
    L'arbre n porte aussi la roue n', qui a sa place entre les deux bras parallèles m', et reçoit son mouvement du moteur.
    Par les dispositions réciproques des excentriques sur l'arbre T, et par les excentricités relatives, ainsi que par les proportions respectives des autres roues et de leurs pignons, la machine est faite pour effectuer ses mouvements aux moments fixées, et de telle manière qu'aucun de ses mouvements ne présente d'obstacle aux autres, qui ont lieu simultanément, ni qu'aucune partie, capable d'action simultanée, reste inactive pendant que d'autres de la même catégorie fonctionnent.
    En conséquence il faut changer plusieurs des dimensions ici exposées, s'il s'agit de construire des machines d'une autre étendue, c'est-à-dire pour l'emploi d'un plus grand ou d'un plus petit nombre des roues calculatrices ou des différences.


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Figures:   Planche LV,   Planche LVI.



Notes:
  1. This patent describes a difference engine, developed by the Swedes George and Edward Scheutz, from 1837 to 1853. "Nits, comte de Barck" should be read as "Count Nils Barck" (there is no estate called "Barck"). On the 9th of May, 1856, so a year after this patent was granted, the patent was renewed in the name of George and Edward Scheutz. It was not until May 1857, that the French patent was completely safe in the hands of the Scheutz's.
    See Michael Lindgren, "Glory and Failure", Linköping Studies in Arts and Science, 1987.
  2. The Scheutzes were inspired by the famous Difference Engine of Charles Babbage.
    See Manufacturer and Builder, Vol. 2 (August 1870) p. 225-227
  3. This Patent was HTML'ized by Andries de Man from a paper copy at the European Patent Office Library.

 

Andries de Man 12/30/1999