MAGNABEND GESCHIEDENIS VAN ONTWIKKELING EN PRODUCTIE
Ontstaan van het idee:
In 1974 moest ik dozen maken voor het huisvesten van elektronische projecten.Om dit te doen heb ik voor mezelf een zeer ruwe plaatwerkmap gemaakt van een paar stukken hoekijzer die aan elkaar scharnieren en in een bankschroef werden vastgehouden.Op zijn zachtst gezegd was het erg onhandig in gebruik en niet erg veelzijdig.Ik besloot al snel dat het tijd was om iets beters te maken.
Dus ik ging nadenken over hoe ik een 'juiste' map kon maken.Een ding waar ik me zorgen over maakte, was dat de klemstructuur aan de uiteinden of aan de achterkant aan de onderkant van de machine moest worden vastgemaakt en dit zou sommige dingen die ik wilde maken in de weg staan.Dus ik maakte een sprong in het diepe en zei ... OK, laten we de klemstructuur niet aan de basis binden, hoe zou ik dat kunnen laten werken?
Was er een manier om die verbinding te verbreken?
Kun je een voorwerp vasthouden zonder er iets aan vast te maken?
Dat leek een belachelijke vraag om te stellen, maar toen ik de vraag op die manier had geformuleerd, kwam ik met een mogelijk antwoord: -
Je kunt dingen beïnvloeden zonder een fysieke verbinding ermee ... via een VELD!
Ik wist van elektrische velden*, zwaartekrachtvelden* en magnetische velden*.Maar zou het haalbaar zijn?Zou het echt werken?
(* Terzijde is het interessant om op te merken dat de moderne wetenschap nog niet volledig moet uitleggen hoe "kracht op afstand" eigenlijk werkt).
Wat er daarna gebeurde is nog steeds een heldere herinnering.
Ik was in mijn thuiswerkplaats en het was na middernacht en tijd om naar bed te gaan, maar ik kon de verleiding niet weerstaan om dit nieuwe idee uit te proberen.
Ik vond al snel een hoefijzermagneet en een stuk shim-messing.Ik heb het shim-messing tussen de magneet en zijn 'houder' geplaatst en het koper gebogen met mijn vinger!
Eureka!Het werkte.Het messing was slechts 0,09 mm dik, maar het principe stond vast!
(De foto links is een reconstructie van het originele experiment, maar het gebruikt dezelfde componenten).
Ik was opgewonden omdat ik me vanaf het begin realiseerde dat als het idee op een praktische manier zou kunnen werken, het een nieuw concept zou zijn voor het vormen van plaatwerk.
De volgende dag vertelde ik mijn collega, Tony Grainger, over mijn ideeën.Ook hij was een beetje opgewonden en schetste voor mij een mogelijk ontwerp voor een elektromagneet.Hij deed ook enkele berekeningen met betrekking tot wat voor soort krachten met een elektromagneet konden worden bereikt.Tony was de slimste persoon die ik kende en ik had het geluk hem als collega te hebben en toegang te hebben tot zijn aanzienlijke expertise.
Nou, in eerste instantie leek het erop dat het idee waarschijnlijk alleen zou werken voor vrij dunne platen van plaatstaal, maar het was veelbelovend genoeg om me aan te moedigen door te gaan.
Vroege ontwikkeling:
In de komende dagen kocht ik wat stukjes staal, wat koperdraad en een gelijkrichter en bouwde ik mijn eerste elektromagnetische map!Ik heb het nog in mijn werkplaats:
Het elektromagneetgedeelte van deze machine is het echte origineel.
(De hier getoonde voorste paal en buigbalk waren latere aanpassingen).
Hoewel nogal ruw deze machine werkte!
Zoals voorzien in mijn originele eureka-moment, hoefde de klembalk inderdaad niet aan de uiteinden, aan de achterkant of waar dan ook aan de basis van de machine te worden bevestigd.Dus de machine was volledig open-ended en open-throated.
Maar het open-ended aspect zou alleen volledig gerealiseerd kunnen worden als ook de scharnieren voor de buigbalk een beetje onconventioneel waren.
De komende maanden werkte ik aan een soort halfscharnier dat ik een 'cup-scharnier' noemde, bouwde ik een beter presterende machine (Mark II), diende ik een Voorlopige Octrooispecificatie in bij het Australische Octrooibureau en verscheen ik ook op een ABC-televisieprogramma genaamd "The Inventors".Mijn uitvinding werd die week als winnaar gekozen en werd later geselecteerd als een van de finalisten van dat jaar (1975).
Aan de linkerkant is de Mark II-buiger zoals gedemonstreerd in Sydney na het optreden in de finale van The Inventors.
Het gebruikte een meer ontwikkelde versie van het 'bekerscharnier', zoals hieronder weergegeven:
In 1975 ontmoette ik Geoff Fenton op een bijeenkomst van de Inventors Association in Hobart (3 augustus 1975).Geoff was behoorlijk geïnteresseerd in de "Magnabend"-uitvinding en kwam na de bijeenkomst terug naar mijn huis om het van dichterbij te bekijken.Dit zou het begin zijn van een blijvende vriendschap met Geoff en later een zakelijk partnerschap.
Geoff was afgestudeerd ingenieur en zelf een heel slimme uitvinder.Hij zag meteen het belang in van een scharnierontwerp waarmee de machine zijn volledige potentieel zou kunnen benutten.
Mijn 'cup-scharnier' werkte, maar had ernstige problemen voor stralingshoeken van veel meer dan 90 graden.
Geoff raakte erg geïnteresseerd in centerloze scharnieren.Deze klasse van scharnieren kan zorgen voor scharnieren rond een virtueel punt dat zich volledig buiten het scharniermechanisme zelf kan bevinden.
Op een dag (1 februari 1976) verscheen Geoff met een tekening van een ongewoon en innovatief ogend scharnier.Ik was onder de indruk!Ik had nog nooit zoiets op afstand gezien!
(Zie tekening links).
Ik heb vernomen dat dit een aangepast stroomafnemermechanisme is met 4-bars koppelingen.We hebben nooit een echte versie van dit scharnier gemaakt, maar een paar maanden later kwam Geoff met een verbeterde versie die we wel hebben gemaakt.
Een dwarsdoorsnede van de verbeterde versie is hieronder weergegeven:
De 'armen' van dit scharnier worden door middel van kleine krukjes evenwijdig aan de belangrijkste scharnierende delen gehouden.Deze zijn te zien op onderstaande foto's.De cranks hoeven slechts een klein percentage van de totale scharnierbelasting op te nemen.
Een simulatie van dit mechanisme wordt getoond in de onderstaande video.(Met dank aan Dennis Aspo voor deze simulatie).
https://youtu.be/wKxGH8nq-tM
Hoewel dit scharniermechanisme redelijk goed werkte, werd het nooit op een echte Magnabend-machine geïnstalleerd.De nadelen waren dat het niet zorgde voor een volledige 180 graden rotatie van de buigbalk en het leek ook veel onderdelen te bevatten (hoewel veel van de onderdelen hetzelfde waren).
De andere reden dat dit scharnier niet werd gebruikt, was omdat Geoff toen met zijn kwam:
Drieassig scharnier:
Het drieassige scharnier zorgde voor een volledige rotatie van 180 graden en was eenvoudiger omdat er minder onderdelen voor nodig waren, hoewel de onderdelen zelf ingewikkelder waren.
Het drieassige scharnier vorderde door verschillende fasen voordat het een redelijk stabiel ontwerp bereikte.We noemden de verschillende typen The Trunnion Hinge, The Spherical Internal Hinge en The Spherical External Hinge.
Het bolvormige externe scharnier wordt gesimuleerd in de onderstaande video (met dank aan Jayson Wallis voor deze simulatie):
https://youtu.be/t0yL4qIwyYU
Al deze ontwerpen worden beschreven in het document met de Amerikaanse octrooispecificatie (PDF).
Een van de grootste problemen met het Magnabend-scharnier was dat er geen plek was om het te plaatsen!
De uiteinden van de machine zijn eruit omdat we willen dat de machine een open einde heeft, dus hij moet ergens anders heen.Er is ook echt geen ruimte tussen de binnenzijde van de buigbalk en de buitenzijde van de voorpool van de magneet.
Om ruimte te maken kunnen we lippen op de buigbalk en op de voorste paal voorzien, maar deze lippen brengen de sterkte van de buigbalk en de klemkracht van de magneet in gevaar.(Je kunt deze lippen zien op de foto's van het pantograafscharnier hierboven).
Het scharnierontwerp is dus beperkt tussen de noodzaak om dun te zijn zodat alleen kleine lippen nodig zullen zijn en de noodzaak om dik te zijn om sterk genoeg te zijn.En ook de noodzaak om centrumloos te zijn om een virtuele spil te bieden, bij voorkeur net boven het werkoppervlak van de magneet.
Deze vereisten waren een hele opgave, maar het zeer inventieve ontwerp van Geoff voldeed goed aan de vereisten, hoewel er veel ontwikkelingswerk (dat zich over minstens 10 jaar uitstrekte) nodig was om de beste compromissen te vinden.
Op verzoek kan ik een apart artikel schrijven over de scharnieren en hun ontwikkeling, maar voor nu keren we terug naar de geschiedenis:
Overeenkomsten voor fabricage onder licentie:
In de komende jaren hebben we een aantal "Manufacture-under-License"-overeenkomsten ondertekend:
6 februari 1976: Nova Machinery Pty Ltd, Osborne Park, Perth, West-Australië.
31 december 1982: Thalmann Constructions AG, Frauenfeld, Zwitserland.
12 oktober 1983: Roper Whitney Co, Rockford, Illinois, VS.
1 December 1983: Jorg Machinefabriek, Amersfoort, Holland
(Meer geschiedenis indien gevraagd door een geïnteresseerde partij).