МАГНАБЕНД ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРОИЗВОДСТВА
Генезис идеи:
Еще в 1974 году мне нужно было сделать коробки для электронных проектов.Для этого я сделал себе очень грубую папку из листового металла из пары кусков уголка, соединенных шарнирами и зажатых в тисках.Мягко говоря, это было очень неудобно в использовании и не очень универсально.Вскоре я решил, что пришло время сделать что-то лучше.
Поэтому я задумался о том, как сделать «правильную» папку.Одна вещь, которая беспокоила меня, заключалась в том, что зажимная конструкция должна была быть привязана к основанию машины либо на концах, либо сзади, и это должно было помешать некоторым вещам, которые я хотел сделать.Поэтому я сделал прыжок веры и сказал ... Хорошо, давайте не будем привязывать зажимную конструкцию к основанию, как я могу заставить это работать?
Был ли способ разорвать эту связь?
Можете ли вы держаться за объект, не прикрепляя к нему что-либо?
Это казалось нелепым вопросом, но как только я сформулировал вопрос таким образом, я придумал возможный ответ:
Вы можете влиять на вещи без физической связи с ними... через ПОЛЕ!
Я знал об электрических полях*, гравитационных полях* и магнитных полях*.Но будет ли это осуществимо?Это действительно сработает?
(* Между прочим, интересно отметить, что современная наука еще не полностью объяснила, как на самом деле работает «сила на расстоянии»).
То, что произошло дальше, до сих пор хорошо помнится.
Я был в своей домашней мастерской, было уже за полночь и пора ложиться спать, но я не мог устоять перед искушением опробовать эту новую идею.
Вскоре я нашел подковообразный магнит и кусок латуни.Я вставил латунную прокладку между магнитом и его «держателем» и согнул латунь пальцем!
Эврика!Это сработало.Латунь была толщиной всего 0,09 мм, но принцип был установлен!
(Фотография слева представляет собой реконструкцию исходного эксперимента, но с использованием тех же компонентов).
Я был взволнован, потому что с самого начала понял, что если эту идею можно будет реализовать на практике, то она будет представлять собой новую концепцию формовки листового металла.
На следующий день я рассказал о своих идеях своему коллеге по работе Тони Грейнджеру.Он тоже был немного взволнован и набросал для меня возможный дизайн электромагнита.Он также сделал некоторые расчеты относительно того, какие силы можно получить от электромагнита.Тони был самым умным человеком, которого я знал, и мне так повезло, что он был моим коллегой и имел доступ к его обширному опыту.
Сначала казалось, что эта идея, вероятно, сработает только для довольно тонких листов металла, но она была достаточно многообещающей, чтобы побудить меня продолжить.
Ранняя разработка:
В течение следующих нескольких дней я раздобыл несколько кусков стали, несколько медных проводов, выпрямитель и соорудил свой первый электромагнитный фолдер!У меня до сих пор лежит в мастерской:
Электромагнитная часть этой машины является подлинным оригиналом.
(Показанные здесь передняя стойка и изгибающаяся балка были более поздними модификациями).
Хотя довольно сыро эта машина работала!
Как и предполагалось в моем первоначальном моменте эврики, зажимную планку действительно не нужно было прикреплять к основанию машины на концах, сзади или где-либо еще.Таким образом, машина была полностью открытой и с открытым горлом.
Но открытый аспект можно было бы полностью реализовать только в том случае, если бы шарниры для изгибающейся балки также были немного нетрадиционными.
В последующие месяцы я работал над своего рода полушарниром, который я назвал «чашечный шарнир», я построил более производительную машину (Mark II), я подал предварительную патентную спецификацию в Австралийское патентное ведомство, а также появился на телевизионная программа ABC под названием «Изобретатели».Мое изобретение было выбрано победителем той недели, а позже было выбрано одним из финалистов этого года (1975).
Слева - сгибатель Mark II, продемонстрированный в Сиднее после появления в финале The Inventors.
В нем использовалась более развитая версия «чашечного шарнира», как показано ниже:
В 1975 году я встретил Джеффа Фентона на собрании Ассоциации изобретателей в Хобарте (3 августа 1975 года).Джеффа очень заинтересовало изобретение "Магнабенда", и он вернулся ко мне после встречи, чтобы поближе познакомиться с ним.Это должно было стать началом прочной дружбы с Джеффом, а затем и делового партнерства.
Джефф был выпускником инженерного факультета и сам был очень умным изобретателем.Он с готовностью осознал важность конструкции шарнира, которая позволила бы машине полностью реализовать свой открытый потенциал.
Мой «чашечный шарнир» работал, но имел серьезные проблемы с углами луча намного больше 90 градусов.
Джефф очень заинтересовался бесцентровыми петлями.Этот класс шарниров может обеспечивать поворот вокруг виртуальной точки, которая может находиться полностью за пределами самого шарнирного механизма.
Однажды (1 февраля 1976 г.) появился Джефф с чертежом необычного и новаторски выглядящего шарнира.Я был удивлен!Я никогда раньше не видел ничего даже отдаленно похожего!
(См. рисунок слева).
Я узнал, что это модифицированный пантографный механизм с 4-х стержневыми связями.На самом деле мы так и не сделали правильную версию этой петли, но через несколько месяцев Джефф придумал улучшенную версию, которую мы сделали.
Поперечное сечение улучшенной версии показано ниже:
«Руки» этого шарнира удерживаются параллельно основным поворотным элементам с помощью небольших кривошипов.Их можно увидеть на фотографиях ниже.Шатуны должны воспринимать лишь незначительный процент от общей нагрузки шарнира.
Моделирование этого механизма показано на видео ниже.(Спасибо Деннису Аспо за эту симуляцию).
https://youtu.be/wKxGH8nq-tM
Хотя этот шарнирный механизм работал довольно хорошо, его никогда не устанавливали на настоящую машину Magnabend.Недостатки его заключались в том, что он не обеспечивал полного поворота гибочной балки на 180 градусов, а также в нем как будто бы было много деталей (хотя многие детали были одинаковыми друг с другом).
Другая причина, по которой эта петля не использовалась, заключалась в том, что Джефф придумал свою:
Трехосный шарнир:
Трехосный шарнир действительно обеспечивал полный поворот на 180 градусов и был проще, поскольку требовал меньшего количества деталей, хотя сами детали были более сложными.
Трехосный шарнир прошел несколько этапов, прежде чем достиг довольно стабильной конструкции.Мы назвали различные типы цапфовым шарниром, сферическим внутренним шарниром и сферическим внешним шарниром.
Сферический внешний шарнир моделируется в видео ниже (спасибо Джейсону Уоллису за эту симуляцию):
https://youtu.be/t0yL4qIwyYU
Все эти конструкции описаны в документе спецификации патентов США (PDF).
Одна из самых больших проблем с шарниром Magnabend заключалась в том, что его некуда было поставить!
Концы машины снаружи, потому что мы хотим, чтобы машина была открытой, поэтому она должна идти куда-то еще.Между внутренней поверхностью изгибающейся балки и внешней поверхностью переднего полюса магнита действительно нет места.
Чтобы освободить место, мы можем предусмотреть выступы на изгибающей балке и на переднем полюсе, но эти выступы снижают прочность изгибающей балки и усилие зажима магнита.(Вы можете увидеть эти выступы на фотографиях шарнира пантографа выше).
Таким образом, конструкция шарнира ограничена между необходимостью быть тонкой, чтобы потребуются только маленькие выступы, и необходимостью быть толстой, чтобы она была достаточно прочной.А также необходимость быть бесцентровой, чтобы обеспечить виртуальную ось вращения, предпочтительно чуть выше рабочей поверхности магнита.
Эти требования были очень высокими, но очень изобретательный дизайн Джеффа хорошо отвечал требованиям, хотя для поиска наилучших компромиссов потребовалось много работы по развитию (растянувшейся как минимум на 10 лет).
По запросу могу написать отдельную статью о петлях и их развитии, а пока вернемся к истории:
Лицензионные соглашения о производстве:
В ближайшие годы мы подписали ряд соглашений «Производство по лицензии»:
6 февраля 1976 года: Nova Machinery Pty Ltd, Осборн-Парк, Перт, Западная Австралия.
31 декабря 1982 г.: Thalmann Constructions AG, Фрауэнфельд, Швейцария.
12 октября 1983 года: Roper Whitney Co, Рокфорд, Иллинойс, США.
1 декабря 1983 г.: Jorg Machine Factory, Амерсфорт, Голландия.
(Дополнительная история по запросу любой заинтересованной стороны).