Arithmomètre (machine à calculer mécanique)

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Une Creation de avatarManon Cortial dans les catégories Décoration, Jeux & Loisirs, Science & Biologie | Dernière modification le 20/06/2018 par MJ.

Introduction

J'ai fait cette machine parce que j'ai toujours été fascinée par les machines mécaniques si astucieuses du passé, en particulier les machines à calculer utilisées jusqu'à l'arrivée des ordinateurs. Additionnez deux nombres à 5 chiffres en un tour de manivelle ! Ma principale référence est cette vidéo .

La machine est principalement faite à la découpeuse laser, dans des feuilles d'acrylique de 3mm. On peux probablement la faire en bois, mais attention aux frottements. Quelques unes des pièces sont imprimées en 3D.

La machine ne calcule pas parfaitement, c'est plus pour la beauté du geste, mais normalement tout y est pour des additions jusqu'à 5 chiffres. Des améliorations sot toujours possibles et je suis prête à fournir les fichiers Solidworks sur demande.

Les estimations de temps et de coût sont très approximatifs et supposent un accès pas cher à une découpeuse laser et une imprimante 3D.

Video d'introduction

Matériaux

plaques de plastique dur (ex acrylique, PMMA) épaisseur 3mm, environ 6 A4

4 vis diamètre 6mm, longueur 60mm + écrous

clé allen 4mm pour la manivelle

5 ressorts circulaires diamètre 4.5mm

pic à brochette (axe 3mm)

Outils

découpeuse laser (40W suffisent)

imprimante 3D

colle (type super glue) + mouchoirs en papier pour essuyer

feutre noir

lime, pince coupante

Étape 1 - Remarque préliminaire

J'ai fait une machine qui compte jusqu'à 99 999 en utilisant 5 roues à nombre de dents variables. Rien (à part les frottements) n’empêche de passer à 6, 7 ou plus de roues...

Attention : soyez très minutieux, il y a beaucoup d'étapes dans lesquelles l'ordre et le sens comptent, les erreurs sont faciles à faire et parfois difficiles à corriger !

Étape 2 - Impression 3D

Imprimer

1 outil de montage (nécessaire pour l'assemblage des pièces découpées)

1 roue de manivelle

45 dents mobiles (9 par roue)

4 interlocks épais

1 interlock fin

1 outil interlock

4 dents de retenues (la première roue n'en a pas)

4 leviers de retenue (la dernière roue n'en a pas)

5 supports de levier

Il est fortement conseillé de repercer (avec une perceuse colonne si possible) les différents trous des pièces imprimées : diamètre 3mm pour les dents de retenue, 6mm pour les supports de levier.



Étape 3 - Découpe des pièces

Dans du plastique (éventuellement du bois) d'épaisseur 3mm, découper les différentes pièces. Je conseille l'acrylique transparent au moins pour les panneaux extérieurs, pour pouvoir voir à l'intérieur !

TODO : fichiers, nombre de découpes

Les pignons sont tous les mêmes, mais certains ont des chiffres gravés pour aider au montage.


Étape 4 - Montage de la roue d'affichage

Attention à ne pas coller l'outil de montage !

Insérer le pignon d'affichage dans l'outil de montage, chiffres en bas.

Coller par dessus les deux disques.

Au feutre noir, inscrire les numéros 0 à 9 sur le tour des disques, en face de chaque numéro..

Faire 5 fois.

Étape 5 - Montage du pignon intermédiaire

Attention à ne pas coller l'outil de montage !

Insérer le pignon intermédiaire dans l'outil de montage, chiffres en haut. Je conseille de mettre la dent 9 dans l'encoche de l'outil.

Mettre un tout petit peu de colle sur la dent de pignon et la coller de façon à ce qu'elle soit en face de la dent 9.

Faire 5 fois.

Étape 6 - Montage du ressort de retenue

Couper un tronçon (12mm) de pic à brochette qui s'insère dans l'espace du milieu de la roue principale.

Limer les côtés de la dent pour qu'elle soit bien plane. Repercer le centre (3mm).

Plier l'une des pattes du ressort (pas n'importe laquelle !) à environ 17 mm et insérez-la au dessus de la dent de retenue (le chanfrein est en bas de la dent). Rabattre la patte en dessous.

Monter la dent et le ressort sur le petit axe. Couper l'autre patte à environ 15 mm. Vérifier que la dent passe bien dans l'encoche.

Faire 4 fois.

Étape 7 - Montage de la roue principale - 1

Attention à ne pas coller l'outil de montage !

Les 5 roues sont différentes ! Vérifiez bien que l'encoche de la dent de retenue est en face !

Bien préparer les éléments de chaque roue. Il n'y a que les sélecteurs et les pignons qui sont les mêmes pour toutes les roues. Je conseille de faire le montage sans colle dans un premier temps pour vérifier que tout est bon.

Mettre le pignon (couche 1) dans l'outil de montage.

Encoller le pignon et mettre par dessus la couche 2. Si le trou de l'interlock est à droite, l'encoche pour la dent de retenue doit être en haut !

Encoller la couche 3 (avec un point de colle entre les encoches), puis la coller sur la couche 2. Attention au sens !

Étape 8 - Montage de la roue principale - 2

[sauf pour la première roue] Ajouter une dent de retenue dans l'encoche. Vérifier qu'elle bouge facilement.

Mettre le pignon intermédiaire au milieu de la couche 4. Encoller la couche 4 et l'ajouter dans l'outil de montage en maintenant la dent de retenue. Attention au sens ! Ne pas coller le pignon intermédiaire !

Retirer le pignon intermédiaire à l'aide d'une pince plate.

Faire 5 fois.

Étape 9 - Montage des dents et de l'interlock

Enlever les petits supports des dents mobiles. Limez bien.

Pour une machine en bois, frotter tous les éléments (dents, sélecteur) sur de la paraffine (une bougie) pour diminuer les frottements.

Insérer les dents dans les encoches, puis ajouter le sélecteur. Vérifier que les dents rentrent et sortent sans problème quand on tourne le sélecteur.

Ajouter l'interlock : un interlock large pour les 4 premières roues, le fin pour la cinquième. A l'aide de l'outil d'interlock, vérifier qu'il tourne et qu'il bloque le sélecteur.

Faire 5 fois.

Étape 10 - Assemblage final - une seule roue

Monter la machine avec une seule roue permet de mieux comprendre son fonctionnement, mais ne permet des additions que jusqu'à 9 !

Remplacez l'interlock de la roue 1 par l'interlock fin pour ce montage.Vous pouvez utiliser des vis plus courtes (25mm)

  1. Glisser 3 vis dans les trous du panneau extérieur avant, la tête des vis vers l'extérieur (côté où il y a les nombres)
  2. Insérer la roue de manivelle dans le grand trou.
  3. Sur l'axe 2, insérer l'afficheur puis une rondelle
  4. Sur l'axe 3, insérer deux rondelles puis un pignon intermédiaire, dent supplémentaire au dessus. Positionner de telle sorte que les numéros des roues dentées correspondent.
  5. Sur l'axe 1, insérer la roue numéro 1, sélecteur en haut.
  6. Placer le panneau extérieur arrière et visser, sans trop serrer

Vérifier que l'afficheur tourne correctement, puis le mettre en position 0. Vérifier que le roue principale tourne correctement.

L'utilisation de la machine est la même que dans le cas à plusieurs roues.

Étape 11 - Assemblage final

  1. Glisser 4 vis dans les trous du panneau extérieur avant, la tête des vis vers l'extérieur (côté où il y a les nombres)
  2. Sur les axes 3 et 4, insérer une rondelle sur chaque axe, puis le faux levier
  3. Insérer la roue de manivelle dans le grand trou.
  4. Sur l'axe 1, insérer la roue 1, sélecteur vers le haut
  5. Sur l'axe 2, insérer l'afficheur
  6. Sur l'axe 3, insérer un pignon intermédiaire, dent supplémentaire au dessus. Positionner de telle sorte que les numéros des roues dentées (pignon et afficheur) correspondent.
  7. Sur l'axe 4, ajouter un contre levier, les pattes vers le bas. Sur les axes 3 et 4, ajouter un levier de retenue, excroissances vers le bas.
  8. Refaire 4 fois les étapes 3 à 7
  9. Placer le panneau extérieur arrière et visser, sans trop serrer 

Notes et références

vidéo de référence.

J'espère que vous avez apprécié cette machine à calculer.

OK, elle ne calcule pas toujours complètement juste, mais c'était pour moi un super projet, amusant et instructif, qui m'a permit de m'améliorer en modélisation 3D et de découvrir toutes les possibilités offertes par les fablabs.

Pour me contacter : https://www.facebook.com/ManonBricole/ Yes