MAGNABEND STORIA DI SVILUPPO E PRODUZIONE
Genesi dell'idea:
Nel 1974 avevo bisogno di realizzare scatole per alloggiare progetti elettronici.Per fare questo mi sono fatto una cartella di lamiera molto grezza con un paio di pezzi di ferro angolare incernierati insieme e tenuti in una morsa.Per non dire altro era molto scomodo da usare e poco versatile.Presto ho deciso che era giunto il momento di fare qualcosa di meglio.
Quindi ho pensato a come creare una cartella "corretta".Una cosa che mi preoccupava era che la struttura di bloccaggio doveva essere legata alla base della macchina alle estremità o sul retro e questo avrebbe intralciato alcune delle cose che volevo realizzare.Quindi ho fatto un atto di fede e ho detto ...OK, non leghiamo la struttura di bloccaggio alla base, come potrei farlo funzionare?
C'era un modo per interrompere quella connessione?
Riesci a tenere un oggetto senza attaccarvi qualcosa?
Sembrava una domanda ridicola da porre, ma una volta che ho inquadrato la domanda in quel modo, ho trovato una possibile risposta: -
Puoi influenzare le cose senza una connessione fisica con esse... tramite un CAMPO!
Conoscevo i campi elettrici*, i campi gravitazionali* e i campi magnetici*.Ma sarebbe fattibile?Funzionerebbe davvero?
(* Per inciso, è interessante notare che la scienza moderna deve ancora spiegare completamente come funziona effettivamente la "forza a distanza").
Quello che accadde dopo è ancora un ricordo nitido.
Ero nel mio laboratorio di casa ed era passata la mezzanotte ed era ora di andare a letto, ma non ho resistito alla tentazione di provare questa nuova idea.
Presto trovai un magnete a ferro di cavallo e un pezzo di ottone spessorato.Ho messo lo spessore di ottone tra il magnete e il suo "custode" e ho piegato l'ottone con il dito!
Eureka!Ha funzionato.L'ottone aveva uno spessore di soli 0,09 mm, ma il principio era stabilito!
(La foto a sinistra è una ricostruzione dell'esperimento originale ma utilizza gli stessi componenti).
Ero entusiasta perché mi sono reso conto, fin dall'inizio, che se l'idea potesse funzionare in modo pratico, allora avrebbe rappresentato un nuovo concetto su come formare la lamiera.
Il giorno dopo ho parlato al mio collega di lavoro, Tony Grainger, delle mie idee.Anche lui era un po' eccitato e mi ha abbozzato un possibile progetto per un elettromagnete.Fece anche alcuni calcoli sul tipo di forze che si potevano ottenere da un elettromagnete.Tony era la persona più intelligente che conoscessi e sono stato così fortunato ad averlo come collega e ad avere accesso alla sua notevole esperienza.
All'inizio sembrava che l'idea potesse funzionare solo per spessori di lamiera piuttosto sottili, ma era abbastanza promettente da incoraggiarmi a procedere.
Sviluppo iniziale:
Nei giorni successivi ho ottenuto dei pezzi di acciaio, del filo di rame e un raddrizzatore e ho costruito la mia prima cartella elettromagnetica!Ce l'ho ancora in officina:
La parte elettromagnetica di questa macchina è l'originale originale.
(Il palo anteriore e la trave di flessione mostrati qui sono state modifiche successive).
Anche se piuttosto rozza questa macchina ha funzionato!
Come previsto nel mio momento eureka originale, infatti, la barra di bloccaggio non doveva essere fissata alla base della macchina alle estremità, sul retro o ovunque.Quindi la macchina era completamente aperta e a gola aperta.
Ma l'aspetto aperto potrebbe essere pienamente realizzato solo se anche le cerniere per la trave curvante fossero un po' fuori dagli schemi.
Nei mesi successivi ho lavorato su una specie di semicerniera che ho chiamato 'cerniera a tazza', ho costruito una macchina più performante (Mark II), ho depositato una specifica di brevetto provvisorio presso l'Australian Patent Office e sono apparso anche su un programma televisivo della ABC chiamato "The Inventors".La mia invenzione è stata selezionata come vincitrice per quella settimana e in seguito è stata selezionata come una delle finaliste per quell'anno (1975).
Sulla sinistra c'è la curva Mark II come dimostrato a Sydney in seguito all'apparizione nella finale di The Inventors.
Ha utilizzato una versione più sviluppata della "cerniera a tazza" come mostrato di seguito:
Nel 1975 incontrai Geoff Fenton a una riunione dell'Associazione degli Inventori a Hobart (3 agosto 1975).Geoff era piuttosto interessato all'invenzione del "Magnabend" ed è tornato a casa mia dopo l'incontro per osservarla più da vicino.Questo doveva essere l'inizio di un'amicizia duratura con Geoff e successivamente di una partnership commerciale.
Geoff era un laureato in ingegneria e lui stesso un inventore molto intelligente.Capì subito l'importanza di avere un design a cerniera che permettesse alla macchina di realizzare il suo pieno potenziale aperto.
La mia "cerniera a tazza" ha funzionato ma ha avuto seri problemi per gli angoli del fascio molto oltre i 90 gradi.
Geoff si interessò molto alle cerniere senza centri.Questa classe di cerniera può fornire la rotazione attorno a un punto virtuale che può essere completamente esterno al meccanismo della cerniera stessa.
Un giorno (1 febbraio 1976) Geoff si presentò con il disegno di un cardine dall'aspetto insolito e innovativo.Sono rimasto stupito!Non avevo mai visto nulla di simile prima d'ora!
(Vedi disegno a sinistra).
Ho imparato che questo è un meccanismo del pantografo modificato che coinvolge i collegamenti a 4 barre.In realtà non abbiamo mai realizzato una versione adeguata di questa cerniera, ma alcuni mesi dopo Geoff ha realizzato una versione migliorata che abbiamo realizzato.
Di seguito viene mostrata una sezione trasversale della versione migliorata:
I "bracci" di questa cerniera sono mantenuti paralleli agli elementi girevoli principali da piccole manovelle.Questi possono essere visti nelle foto qui sotto.Le pedivelle devono sopportare solo una piccola percentuale del carico totale della cerniera.
Una simulazione di questo meccanismo è mostrata nel video qui sotto.(Grazie a Dennis Aspo per questa simulazione).
https://youtu.be/wKxGH8nq-tM
Sebbene questo meccanismo a cerniera funzionasse abbastanza bene, non è mai stato installato su una vera macchina Magnabend.I suoi svantaggi erano che non prevedeva una rotazione completa di 180 gradi della trave di flessione e inoltre sembrava contenere molte parti (sebbene molte parti fossero uguali l'una all'altra).
L'altro motivo per cui questo cardine non è stato utilizzato è stato perché Geoff ha poi inventato il suo:
Cerniera triassiale:
La cerniera triassiale prevedeva una rotazione completa di 180 gradi ed era più semplice in quanto necessitava di meno parti, sebbene le parti stesse fossero più complicate.
La cerniera triassiale è progredita attraverso diverse fasi prima di raggiungere un design abbastanza stabile.Abbiamo chiamato i diversi tipi The Trunnion Hinge, The Spherical Internal Hinge e The Spherical External Hinge.
La cerniera esterna sferica è simulata nel video qui sotto (grazie a Jayson Wallis per questa simulazione):
https://youtu.be/t0yL4qIwyYU
Tutti questi design sono descritti nel documento US Patent Specification (PDF).
Uno dei maggiori problemi con la cerniera Magnabend era che non c'era nessun posto dove metterla!
Le estremità della macchina sono fuori perché vogliamo che la macchina sia aperta, quindi deve andare da qualche altra parte.Non c'è davvero spazio nemmeno tra la faccia interna della trave di flessione e la faccia esterna del polo anteriore del magnete.
Per fare spazio possiamo prevedere dei labbri sulla trave di flessione e sul polo anteriore ma questi labbri compromettono la forza della trave di flessione e la forza di bloccaggio del magnete.(Puoi vedere queste labbra nelle foto della cerniera del pantografo sopra).
Pertanto, il design della cerniera è vincolato tra la necessità di essere sottile in modo che siano necessarie solo piccole labbra e la necessità di essere spessa in modo che sia sufficientemente forte.E anche la necessità di essere centerless in modo da fornire un perno virtuale, preferibilmente appena sopra la superficie di lavoro del magnete.
Questi requisiti rappresentavano un compito molto arduo, ma il design molto fantasioso di Geoff ha affrontato bene i requisiti, sebbene fosse necessario molto lavoro di sviluppo (che si estendeva per almeno 10 anni) per trovare i migliori compromessi.
Se richiesto posso scrivere un articolo a parte sui cardini e il loro sviluppo ma per ora torniamo alla storia:
Contratti di fabbricazione in licenza:
Negli anni a venire abbiamo firmato una serie di accordi di "produzione sotto licenza":
6 febbraio 1976: Nova Machinery Pty Ltd, Osborne Park, Perth Western Australia.
31 dicembre 1982: Thalmann Constructions AG, Frauenfeld, Svizzera.
12 ottobre 1983: Roper Whitney Co, Rockford, Illinois, USA.
1 dicembre 1983: Jorg Machine Factory, Amersfoort, Olanda
(Più cronologia se richiesta da qualsiasi parte interessata).