Machine à diviser les cercles

Une précision particulièrement élevée est requise pour les instruments astronomiques et géodésiques, tels que les télescopes d'observatoires, les instruments universels ou les théodolites. Ces instruments possèdent deux cercles gradués perpendiculaires, en verre ou en métal précieux, dont la position angulaire est lue à l'aide de microscopes spéciaux d'une précision d'au moins une seconde d'arc (0,0003°). Cette mesure angulaire dépend fortement de la précision des graduations sur les cercles gradués. Dans les théodolites de précision, les cercles en verre ont un rayon d'environ 40 mm. Chaque graduation doit donc être appliquée au cercle gradué avec une précision de 0,000 1 mm.

Les machines à diviser les cercles développées au XX^e siècle possèdent un cercle de base (cercle mère) d'un diamètre maximal d'un mètre, divisé avec une grande précision et exempt de vibrations. Les cercles en métal ou en verre à diviser sont montés au centre de ce cercle de base, et les lignes de division sont gravées radialement par incréments définis ou produites par procédé photomécanique. La rotation du cercle était autrefois assurée par un mouvement continu de précision (engrenage à vis sans fin) et un microscope de lecture ; elle a été automatisée dans les années 1960 grâce à des méthodes de mesure optoélectroniques.

Après la machine à diviser les cercles, la machine à numéroter les cercles doit encore être mise en service, bien que ses étapes puissent désormais être intégrées. Dans un théodolite opto-mécanique ou électronique de second ordre, avec jusqu'à 20 000 graduations, l'épaisseur du trait est de 0,006 mm et la hauteur des chiffres de l'inscription est de 0,1 mm.

Dès la fin du Moyen Âge, on utilisait des cercles gradués de bonne qualité pour les instruments de mesure encore privés tels que les quadrants, les octants et les sextants, mais leur fabrication mécanique (et donc plus précise) ne commença qu'à partir du XVIII^e siècle. Les divisions en degrés étaient reportées d'un disque diviseur circulaire, rotatif autour d'un axe vertical, sur le cercle gradué à réaliser. Le disque diviseur de base était subdivisé sur son pourtour en degrés et fractions (5 ou 10 minutes d'arc), et le mécanisme de traçage, mobile radialement, était monté au-dessus. Le cercle métallique à diviser était fixé au centre de l'axe du disque diviseur, directement sous le mécanisme de traçage, et tournait avec celui-ci d'une graduation à l'autre. Ce réglage était d'abord effectué manuellement, puis à l' aide de loupes. Michel Ferdinand d'Albert d'Ailly, duc de Chaulnes, publia en 1768 une nouvelle méthode de division des cercles qui suscita un intérêt international, bien qu'elle fût rarement utilisée en pratique. Vers 1770, Jesse Ramsden (1735-1800) mit au point une méthode mécanique utilisant une vis sans fin qui s'engrène avec un engrenage monté sur le disque diviseur, assurant ainsi la précision du pas.

À partir de 1800 environ, le réglage fut perfectionné grâce à des microscopes de lecture, dont les plus précis étaient alors fabriqués par l'atelier de mécanique optique de précision de Reichenbach, également pour les théodolites. Sa machine à diviser de 1802 contribua grandement au rayonnement de la Bavière en géodésie et en fabrication d'instruments. Quelques années plus tard, Johann Georg Repsold et d'autres construisirent également leurs propres machines à diviser.

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