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.
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.
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.
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.
Figures:
Planche LV,
Planche LVI.
Notes:
- 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.
- The Scheutzes were inspired by the famous Difference
Engine of Charles Babbage.
See
Manufacturer
and Builder, Vol. 2 (August 1870) p. 225-227
- 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