LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN VÀ SẢN XUẤT CỦA MAGNABEND
Genesis of the Idea:
Trở lại năm 1974, tôi cần làm hộp cho các dự án điện tử về nhà ở.Để làm điều này, tôi đã tự tạo cho mình một tập tài liệu bằng kim loại rất thô sơ từ một vài mảnh sắt góc được gắn với nhau và được giữ ở một vị trí khác nhau.Để ít nhất, nó rất khó sử dụng và không linh hoạt cho lắm.Tôi sớm quyết định đã đến lúc phải làm một cái gì đó tốt hơn.
Vì vậy, tôi đã suy nghĩ về cách tạo một thư mục 'thích hợp'.Một điều khiến tôi lo ngại là cấu trúc kẹp phải được gắn trở lại đế máy ở hai đầu hoặc ở phía sau và điều này sẽ cản trở một số thứ mà tôi muốn làm.Vì vậy, tôi đã thực hiện một bước nhảy vọt của niềm tin và nói ... OK, không được buộc kết cấu kẹp vào đế, làm sao tôi có thể làm cho nó hoạt động được?
Có cách nào để phá vỡ kết nối đó không?
Bạn có thể giữ một vật thể mà không cần gắn một vật gì đó vào nó không?
Đó có vẻ như là một câu hỏi vô lý để hỏi nhưng một khi tôi đã đóng khung câu hỏi theo cách đó, tôi đã nghĩ ra một câu trả lời khả thi: -
Bạn có thể tác động đến mọi thứ mà không cần kết nối vật lý với chúng ... thông qua một LĨNH VỰC!
Tôi đã biết về điện trường *, trường trọng lực * và từ trường *.Nhưng liệu nó có khả thi không?Nó có thực sự hoạt động không?
(* Ngoài ra, điều thú vị là cần lưu ý rằng khoa học hiện đại vẫn chưa giải thích đầy đủ cách thức hoạt động của "lực ở khoảng cách xa").
Những gì xảy ra tiếp theo vẫn là một ký ức rõ ràng.
Tôi đang ở xưởng làm việc tại nhà của mình và đã quá nửa đêm và đến giờ đi ngủ, nhưng tôi không thể cưỡng lại sự cám dỗ để thử ý tưởng mới này.
Tôi nhanh chóng tìm thấy một nam châm hình móng ngựa và một miếng miếng đệm kim loại bằng đồng thau.Tôi đặt cái thau chêm giữa nam châm và 'người giữ nó' và dùng ngón tay bẻ cong cái thau!
Eureka!Nó đã làm việc.Đồng thau chỉ dày 0,09mm nhưng nguyên tắc đã được thiết lập!
(Ảnh bên trái là bản dựng lại của thí nghiệm ban đầu nhưng nó đang sử dụng các thành phần tương tự).
Tôi rất phấn khích vì ngay từ đầu tôi đã nhận ra rằng nếu ý tưởng có thể được thực hiện thành công trong thực tế thì nó sẽ đại diện cho một khái niệm mới trong cách hình thành tấm kim loại.
Ngày hôm sau, tôi nói với đồng nghiệp làm việc của tôi, Tony Grainger, về những ý tưởng của tôi.Anh ấy cũng hơi hào hứng và anh ấy đã phác thảo một thiết kế khả thi cho một nam châm điện cho tôi.Ông cũng đã thực hiện một số tính toán liên quan đến loại lực nào có thể đạt được từ một nam châm điện.Tony là người thông minh nhất mà tôi biết và tôi thật may mắn khi có anh ấy là đồng nghiệp và có thể tiếp cận với chuyên môn đáng kể của anh ấy.
Ban đầu, có vẻ như ý tưởng có thể chỉ phù hợp với các đồng hồ đo kim loại khá mỏng nhưng nó đủ hứa hẹn để khuyến khích tôi tiếp tục.
Phát triển sớm:
Trong vài ngày tiếp theo, tôi đã kiếm được một số mảnh thép, một số dây đồng, và một bộ chỉnh lưu và xây dựng thư mục điện từ đầu tiên của mình!Tôi vẫn có nó trong xưởng của mình:
Bộ phận nam châm điện của máy này là nguyên bản chính hãng.
(Trụ trước và dầm uốn ở đây đã được sửa đổi sau này).
Mặc dù khá thô sơ nhưng chiếc máy này đã hoạt động!
Như đã dự đoán trong thời điểm eureka ban đầu của tôi, thực sự thanh kẹp không cần phải được gắn vào đế của máy ở hai đầu, ở phía sau hoặc bất cứ đâu.Vì vậy, máy đã hoàn toàn mở và mở cổ họng.
Nhưng khía cạnh kết thúc mở chỉ có thể được thực hiện đầy đủ nếu bản lề cho dầm uốn cũng hơi khác thường.
Trong những tháng tới, tôi đã làm việc trên một loại nửa bản lề mà tôi gọi là 'bản lề cốc', tôi đã chế tạo một chiếc máy hoạt động tốt hơn (Mark II), tôi đã nộp Thông số kỹ thuật bằng sáng chế tạm thời với Văn phòng Bằng sáng chế Úc và tôi cũng đã xuất hiện trên một chương trình truyền hình ABC có tên "Những nhà phát minh".Sáng chế của tôi đã được chọn là người chiến thắng trong tuần đó và sau đó tiếp tục được chọn vào vòng chung kết của năm đó (1975).
Ở bên trái là máy uốn cong Mark II được trình diễn ở Sydney sau khi xuất hiện trong trận chung kết của The Inventors.
Nó sử dụng một phiên bản phát triển hơn của 'bản lề cốc' như hình dưới đây:
Trong năm 1975, tôi gặp Geoff Fenton tại một cuộc họp của Hiệp hội các nhà phát minh ở Hobart (ngày 3 tháng 8 năm 1975).Geoff tỏ ra khá hứng thú với phát minh "Magnabend" và đã quay lại chỗ tôi sau cuộc họp để xem xét kỹ hơn về nó.Đây là khởi đầu của một tình bạn lâu dài với Geoff và sau đó là quan hệ đối tác kinh doanh.
Geoff là một sinh viên tốt nghiệp ngành Kỹ thuật và là một nhà phát minh rất thông minh.Anh ấy dễ dàng nhận thấy tầm quan trọng của việc có một thiết kế bản lề cho phép cỗ máy phát huy hết tiềm năng của nó.
'Bản lề cốc' của tôi đã hoạt động nhưng có vấn đề nghiêm trọng đối với góc chùm vượt quá 90 độ.
Geoff trở nên rất quan tâm đến bản lề không tâm.Loại bản lề này có thể cung cấp chuyển động xoay quanh một điểm ảo có thể nằm hoàn toàn bên ngoài chính cơ cấu bản lề.
Một ngày (1 tháng 2 năm 1976) Geoff xuất hiện với một bản vẽ của một bản lề trông khác thường và sáng tạo.Tôi đã rất ngạc nhiên!Tôi chưa bao giờ nhìn thấy bất cứ điều gì từ xa như nó trước đây!
(Xem bản vẽ bên trái).
Tôi được biết rằng đây là một cơ chế pantograph đã được sửa đổi liên quan đến liên kết 4 thanh.Chúng tôi chưa bao giờ thực sự tạo ra một phiên bản phù hợp của bản lề này nhưng vài tháng sau, Geoff đã đưa ra một phiên bản cải tiến mà chúng tôi đã thực hiện.
Một phần của phiên bản cải tiến được hiển thị bên dưới:
Các 'cánh tay' của bản lề này được giữ song song với các bộ phận trục chính bằng các tay quay nhỏ.Chúng có thể được nhìn thấy trong các bức ảnh dưới đây.Các tay quay chỉ phải chịu một tỷ lệ nhỏ của tổng tải trọng bản lề.
Một mô phỏng của cơ chế này được hiển thị trong video dưới đây.(Cảm ơn Dennis Aspo về mô phỏng này).
https://youtu.be/wKxGH8nq-tM
Mặc dù cơ chế bản lề này hoạt động khá tốt, nhưng nó chưa bao giờ được cài đặt trên máy Magnabend thực tế.Hạn chế của nó là nó không cung cấp cho dầm uốn một góc quay hoàn toàn 180 độ và dường như nó có rất nhiều bộ phận trong đó (mặc dù nhiều bộ phận giống nhau).
Lý do khác khiến bản lề này không được sử dụng là vì Geoff sau đó đã nghĩ ra:
Bản lề ba trục:
Bản lề ba trục đã cung cấp khả năng xoay hoàn toàn 180 độ và đơn giản hơn vì nó cần ít bộ phận hơn, mặc dù bản thân các bộ phận này phức tạp hơn.
Bản lề ba trục đã tiến triển qua nhiều giai đoạn trước khi đạt đến một thiết kế khá ổn định.Chúng tôi gọi các loại khác nhau là Bản lề Trunnion, Bản lề trong hình cầu và Bản lề ngoài hình cầu.
Bản lề ngoài hình cầu được mô phỏng trong video dưới đây (Cảm ơn Jayson Wallis về mô phỏng này):
https://youtu.be/t0yL4qIwyYU
Tất cả các thiết kế này được mô tả trong tài liệu Đặc điểm kỹ thuật bằng sáng chế của Hoa Kỳ. (PDF).
Một trong những vấn đề lớn nhất với bản lề Magnabend là không có chỗ nào để đặt nó!
Các đầu của máy bị chìa ra ngoài bởi vì chúng ta muốn máy ở dạng mở, vì vậy nó phải đi đến một nơi khác.Thực sự không có khoảng trống giữa mặt trong của chùm uốn và mặt ngoài của cực trước của nam châm.
Để tạo khoảng trống, chúng ta có thể cung cấp một môi trên dầm uốn và trên cực trước nhưng những môi này làm ảnh hưởng đến độ bền của chùm uốn và lực kẹp của nam châm.(Bạn có thể thấy đôi môi này trong các bức ảnh của bản lề pantograph ở trên).
Do đó, thiết kế bản lề bị hạn chế giữa nhu cầu mỏng để chỉ cần môi nhỏ và cần dày để đủ mạnh.Và cũng cần phải không có tâm để cung cấp một trục ảo, tốt nhất là ngay trên bề mặt làm việc của nam châm.
Những yêu cầu này lên đến một thứ tự rất cao, nhưng thiết kế rất sáng tạo của Geoff đã giải quyết tốt các yêu cầu, mặc dù cần rất nhiều công việc phát triển (kéo dài ít nhất 10 năm) để tìm ra những thỏa hiệp tốt nhất.
Nếu được yêu cầu, tôi có thể viết một bài riêng về bản lề và sự phát triển của chúng nhưng bây giờ chúng ta sẽ quay lại lịch sử:
Thỏa thuận Sản xuất Theo Giấy phép:
Trong những năm tới, chúng tôi đã ký một số thỏa thuận "Sản xuất theo Giấy phép":
Ngày 6 tháng 2 năm 1976: Nova Machinery Pty Ltd, Công viên Osborne, Perth Tây Úc.
Ngày 31 tháng 12 năm 1982: Thalmann Constructions AG, Frauenfeld, Thụy Sĩ.
Ngày 12 tháng 10 năm 1983: Roper Whitney Co, Rockford, Illinois, Hoa Kỳ.
Ngày 1 tháng 12 năm 1983: Nhà máy Máy Jorg, Amersfoort, Hà Lan
(Thêm lịch sử nếu bất kỳ bên quan tâm yêu cầu).