DE1027473B

DE1027473B - Magnetisches Kugelgelenk

Info

Publication number: DE1027473B
Application number: DEP15798A
Authority: DE
Inventors: Walter Zeischegg
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1956-03-05
Filing date: 1956-03-05
Publication date: 1958-04-03
Also published as: NL214989A; NL100974C; BE555494A; FR1172805A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Kugelgelenk, bei dem eine aus ferromagnetischem Werkstoff bestehende Gelenkkugel an nur an ihrer einen Hälfte angreifenden Polschuhen eines ringförmigen Dauermagneten verstellbar gehalten ist.

Es ist bereits ein derartiges magnetisches Kugelgelenk bekannt, bei dem die Polschuhe als etwa halbringförmige, mit halbkugelkalottenartigen Ansätzen versehene Teile ausgebildet sind, welche einen linienförmigen Arbeitsspalt zwischen sich einschließen. Auf diesen als Kugelkalotte ausgebildeten Polschuhen ist eine ferromagnetische Kugelschale dreh-und schwenkbar gelagert. Ferner ist hierbei in dem Innenraum des Ringmagneten ein weiterer scheibenförmiger Magnet angeordnet.

Zur Erzielung einer starken Haftung der Kugelschale an den Polschuhen ist es aber erforderlich, daß die Kugelschale ohne Luftspalt auf den Polschuhen aufliegt. Dies verlangt jedoch miteinander zusammenwirkende kalottenförmige Bauteile, die nur sehr geringe Maßtoleranzen besitzen dürfen und somit schwierig und teuer herzustellen sind. Außerdem ist der linienförmige Arbeitsspalt, zwischen dem die eine Halterung der Kugelschale bewirkenden magnetischen Kraftlinien auftreten, nur relativ kurz, so· daß die auf die Kugelschale ausgeübten Haftkräfte dementsprechend klein sind. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß die Ringöffnung des Dauermagneten mit einem weiteren Scheibenmagneten ausgefüllt ist, so daß es nicht möglich ist, durch das Kugelgelenk hindurch eine Leitung od. dgl. zu führen.

Die Erfindung beseitigt diese Nachteile bei einem magnetischen Kugelgelenk eingangs erwähnter Art dadurch, daß die Polschuhe ringförmig ausgebildet sind, auf ringförmigen Polflächen des Dauermagneten aufliegen und ihre die Gelenkkugel tragenden Schenkel einen kreisringförmigen Arbeitsspalt zwischen sich einschließen.

Auf diese Weise wird ein langer, kreisringförmiger Arbeitsspalt geschaffen, zwischen dem ein Magnetfeld erheblicher Stärke auftritt, welches eine feste Halterung einer sogar mit einem großen Gewicht belasteten Gelenkkugel gestattet. Die Auflageflächen der Gelenkkugeln auf den Schenkeln der Polschuhe sind verhältnismäßig klein, so daß die Einhaltung der erforderlichen Maßtoleranzen hierbei keine Schwierigkeiten bereitet und somit eine billige Herstellungsweise gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil des Kugelgelenkes nach der Erfindung ist darin zu erblicken, daß im Innenraum des Ringmagneten, bedingt durch die ringförmige Ausbildung der Polschuhe, stets ein Durchführungskanal für Leitungen od. dgl. verbleibt. Dadurch, daß die Schenkel der Polschuhe nur an einer Magnetisches Kugelgelenk

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Walter Zeischegg, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

Hälfte der Gelenkkugel angreifen, wird ferner erreicht, daß die Gelenkkugel in das Magnetfeld des Arbeitsspaltes hineingezogen wird; erst hierdurch entsteht eine Haftreibung, deren Größe den Erfordernissen der Praxis genügt.

Vorzugsweise weisen die die Gelenkkugeln tragenden Schenkel der Polschuhe eine derart unterschiedliche Länge auf, daß der Mittelpunkt der Gelenkkugel außerhalb des Dauermagneten liegt. Auf diese Weise wird es ermöglicht, einen Schwenkbereich für die mit einem Tragarm od. dgl. versehene Gelenkkugel von 180° und mehr zu erreichen. Zweckmäßig liegt hierbei der zwischen den Schenkeln der Polschuhe befindliche Arbeitsspalt unsymmetrisch zur Mittelebene des Ringmagneten.

Der Dauermagnet kann aus mehreren ring- oder teilringförmigen Einzelmagneten zusammengesetzt sein und besteht zweckmäßig aus einem Werkstoff, bei dem das Verhältnis der remanenten Induktion B₇. und der Koerzitivkraft H_c kleiner als 4 ist, vorzugsweise aber aus einem Werkstoff, der im wesentlichen nicht kubische Kristalle von Polyoxyden des Eisens und eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium enthält.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen im Querschnitt einige Ausführungsformen von Kugelgelenken nach der Erfindung mit axial magnetisiertem Dauermagneten.

In Fig. 5 ist im Querschnitt ein Kugelgelenk mit radial magnetisiertem Dauermagneten dargestellt.

Die Fig. 6 und 7 stellen ebenfalls im Querschnitt zwei Ausf ührungsformen von Kugelgelenken dar, bei denen die Gelenkkugel mit einer Aussparung versehen ist.

Fig. 6 a ist ein Schnitt längs der Linie A-B der Fig. 6.

In den Fig. 1 bis 4 und 6 ist mit 1 ein ringförmiger Dauermagnet bezeichnet, der in axialer Richtung magnetisiert ist. An den beiden Stirnflächen des Dauer-

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Claims

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magneten 1 liegt je ein Polschuh 2 bzw. 3 aus ferro- kel4 und 5 der Polschuhe 2 und 3 derart weit in die

magnetisch weichem Material an. Diese Polschuhe 2 Ringöffnung 6 des Dauermagneten 1 hineingeführt,

und 3 sind als flache ringförmige Scheiben ausgebildet, daß der Arbeitsspalt 7 unsymmetrisch zur Mittelebene

deren Schenkel 4 und 5 in die Ringöffnung 6 des Dau- des ringförmigen Dauermagneten 1 liegt. In diesem

ermagneten 1 hineinragen und zwischen sich einen 5 Fall ist der Schwenkbereich der Gelenkkugel 8 kleiner

kreisförmigen Arbeitsspalt 7 einschließen. Auf die als 180°, jedoch die Haftung der Gelenkkugel 8 an den

Schenkel 4 und 5 ist eine aus ebenfalls ferromagnetisch Polschuhen besonders groß.

weichem Material bestehende Gelenkkugel 8 aufge- In Fig. 4 ist der ringförmige Dauermagnet 1 ko-

setzt, welche den Arbeitsspalt 7 überbrückt. Die nisch ausgebildet, ebenso die Polschuhe 2 und 3. Im Schenkel 4 und 5 der Polschuhe 2 und 3 sind derart io übrigen entspricht dieses Kugelgelenk im wesentlichen

ausgebildet und geformt» daß sie nur an einer Hälfte dem nach Fig. 1 und 2.

der Gelenkkugel 8 angreifen. Hierdurch wird erreicht, Bei dem Kugelgelenk nach Fig. 5 ist der Dauerdaß die Gelenkkugel 8 praktisch in das am Arbeite- magnet 1 radial magnetisiert. Die Polschuhe 20 und spalt 7 auftretende magnetische Feld hineingezogen 21 sind als zylinderförmige, am Innen- bzw. Außenwird. . 15 umfang des Ringmagneten 1 anliegende Hülsen aus-Die Gelenkkugel 8' ist mit einem Durchführungs- gebildet, deren die Gelenkkugel 8 tragende Schenkel kanal 9 versehen, der sich durch die Ringöffimng 6 22 und 23 in axialer Richtung über den Ringdes Dauermagneten 1 hindurch erstreckt. Auf diese magneten 1 hinausragen. Die Polschuhe 20 und 21 Weise ist es möglich, durch das Kugelgelenk hindurch dienen hierbei gleichzeitig als Teil einer den Maz. B. einen elektrischen Zuführungsleiter od. dgl. 20 gneten 1 umgebenden Schutzhülle. Den Abschluß diehindurchzuführen. In dem-Durchführungskanal 9 der ser Schutzhülle bildet ein Ring24 aus unmagnetischem Gelenkkugel 8 ist ein rohrförmiger Arm 10 eingesetzt, Material, z. B. aus Aluminium oder Messing od. dgl. der z.B. als Tragarm für eine elektrische Glühlampe In Fig. 6 ist die Gelenkkugel 8 mit einer symod. dgl. dienen kann. metrisch zur Querschnittsebene durch den Durchfüh-In den Fig. 1, 2 und 4 weisen die Schenkel 4 und 5 25 rungskanal 9 des Tragarmes 10 verlaufenden nutender Polschuhe 2 und 3 eine derart unterschiedliche förmigen Aussparung 25 versehen, welche sich, in der Länge auf, daß der Mittelpunkt der Gelenkkugel 8 Zeichenebene betrachtet, etwa über ein Viertel der außerhalb des Dauermagneten 1 zu liegen kommt. Gelenkkugel 8 erstreckt. Der Schenkel 4 des PoI-Hierdurch wird ein Schwenkbereich der Gelenk- Schuhes 2 ist als zylindrische Ringbuchse 26 ausgebilkugel8 bzw. des Tragarmes 10 von über 180° erreicht. 30 det, greift in die Aussparung 25 der Gelenkkugel 8 Während in Fig. 1 die Polschuhe 2 und 3 mit ihren hinein und bildet so einen Begrenzungsanschlag für Schenkeln 4 und 5 als ebene Ringscheiben ausgebildet einen Schwenkbereich von 90° der Gelenkkugel 8. Die sind, verlaufen in den Fig. 2 bis 4 die Schenkel 4 und Breite der Aussparung 25 entspricht etwa dem Außen-5 in der Ringöffnung 6 des Dauermagneten 1 auf ein- durchmesser der Ringbuchse 26. Diese Ausführungsander zu bis zum Abstand der Breite des Arbeits- 35 form hat den Vorteil, daß eine durch den Durchfühspaltes 7. In Fig. 2 sind die Enden 11 und 12 der rungskanal 9 und die Ringbuchse 26 hindurchgeführte Schenkel 4 und 5 zur Erzielung einer größeren Haft- Leitung nicht abgeschert werden kann und nur minifläche für die Gelenkkugel 8 zur Kugeloberfläche hin mal durch Biegung oder Knickung belastet wird, abgewinkelt. Da der Tragarm 10 um 360° drehbar und um 90° In Fig. 2 ist ferner der Durchführungskanal 9 durch 40 schwenkbar ist, kann er praktisch in jede beliebige die Gelenkkugel 8 nicht geradlinig ausgebildet, son- Richtung eingestellt werden. Im übrigen ist die Andern besteht aus zwei sich im Kugelmittelpunkt tref- Ordnung nach Fig. 6 im wesentlichen die gleiche wie fanden Bohrungen 13 und 14, deren· Längsachsen einen nach Fig. 2.

Winkel von 135° zwischen sich einschließen. In der Die Gelenkkugel 8 in Fig. 7 mit der Aussparung 25 Bohrung 14 ist wiederum der Tragarm 10 und in der 45 ist ebenfalls die gleiche wie in Fig. 6. Das Magnet-Bohrung 13 eine nach außen ragende Gewindebuchse system entspricht praktisch dem nach Fig. 5. Als Be-15 befestigt. Bei geradliniger Ausbildung des Durch- grenzungsansohlag für dien Schwenkbereich der Geführungskanals 9 und bei Hindurchführung einer lenkkugel 8 dient jedoch in diesem Falle eine in der Leitung od. dgl. würde nämlich der gesamte Schwenk- Polschuhhülse 20 angeordnete Buchse 27 aus unmagnebereich der Gelenkkugel 8 nur etwa einen Winkel α 5° tischem Material, welche in die Aussparung 25 einvon 90° betragen, da die Gewindebuchse 15 nach greift nind deren Außendurchmesser etwa der Breite Verschwenken des Tragarmes 10 um jeweils 45° nach der Aussparung 25 entspricht.

beiden Seiten an dem Schenkel 4 des Polschuhes 2 Jeweils zwei Gelenkkugeln mit ihren Dauermagneanschlagen würde. Aus diesem Grunde ist die Bohrung ten können zu einer baulichen Einheit zusammenin einem Winkel ß, im Ausführungsbeispiel von 55 gefaßt werden, wobei vorzugsweise die beiden Gelenk-135°, zur Bohrung 14 angeordnet. Der Tragarm 10 kugeln einen gemeinsamen Dauermagneten besitzen, kann hierbei zunächst aus seiner dargestellten Mittel- Mit einer derartigen Anordnung kann ein Schwenklage in Richtung des Pfeiles 16 nach rechts geschwenkt bereich von 360° erzielt werden, werden, bis die Gewindebuchse 15 an der linken Selbstverständlich kann die Gelenkkugel 8 auch als Seite des Schenkels 4 anstößt, also um einen 60 Kugelkalotte bzw. Kugelschale ausgebildet sein. Winkel α von 90°. Nach Zurückschwenken des Trag- Die Kugelgelenke nach der Erfindung eignen sich armes 10 in die dargestellte Lage wird die Gelenk- insbesondere zur gelenkigen Halterung von Leuchkugel 8 so weit um die Längsachse des Tragarmes 10 ten und Fotoapparaten, für sanitäre Anlagen, z. B. gedreht, bis die Bohrung 13 die gestrichelt angedeutete Wasserbrausen, u. a. m. Lage angenommen hat. Nunmehr ist der Tragarm 10 65

nach links in Richtung des Pfeiles 17 um 90° schwenk- Patentansprüche: bar. Der Gesamtschwenkbereich des Tragarmes 10 1. Magnetisches Kugelgelenk, bei dem eine aus und damit der Gelenkkugel beträgt somit 180° trotz ferrornagnetischem Werkstoff bestehende Gelenk-Durchführung einer Leitung od. dgl. kugel an nur an ihrer einen Hälfte angreifenden ■ Bei dem Kugelgelenk nach Fig. 3 sind die Sehen- 70 Polschuhen eines ringförmigen Dauermagneten ΐ

verstellbar gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (2, 3 bzw. 20, 21) ringförmig ausgebildet sind, auf ringförmigen Polflächen des Dauermagneten (1) aufliegen und ihre die Gelenkkugel (8) tragenden Schenkel (4, 5 bzw. 22, 23) einen kreisringförmigen Arbeitsspalt (7) zwischen sich einschließen.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, insbesondere bei dem der ringförmige Dauermagnet axial magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gelenkkugel (8) tragenden Schenkel (4, 5) der Polschuhe (2,3) eine derart unterschiedliche Länge aufweisen, daß der Mittelpunkt der Gelenkkugel außerhalb des Dauermagneten (1) liegt.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den Schenkeln (4,5) der Polschuhe (2,3) befindliche Arbeitsspalt (7) unsymmetrisch zur Mittelebene des Ringmagneten (1) liegt.
4. Kugelgelenk nach Anspruch 1, bei dem der ringförmige Dauermagnet radial magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (20,21) als zylinderförmige, am Innen-bzw. Außenumfang des Ringmagneten (1) anliegende Hülsen ausgebildet sind, deren die Gelenkkugel (8) tragende Schenkel (22,23) in axialer Richtung über den Ringmagneten hinausragen.
5. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (11,12) der die Gelenkkugel (8) tragenden Schenkel (4, 5) der Polschuhe (2, 3) zur Erzielung einer größeren Haftfläche abgewinkelt sind.
6. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (1) aus mehreren ring- oder teilringförmigen Einzelmagneten zusammengesetzt ist.
7. Kugelgelenk nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkugel (8) mit einem sich durch die Ringöffnung (6) des Dauermagneten (1) hindurch erstreckenden Durchführungskanal (9) versehen ist.
8. Kugelgelenk nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchführungskanal (9) aus zwei sich im Kugelmittelpunkt treffenden Bohrungen (13, 14) besteht, deren Längsachsen einen Winkel (/^,vorzugsweise von etwa 135°, zwischen sich einschließen.
9. Kugelgelenk nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkkugel (8) mit einer vorzugsweise symmetrisch zu einer Querschnittsebene durch den Durchführungskanal (9) verlaufenden nutenförmigen Aussparung (25) versehen ist, welche sich in besagter Querschnittsebene über etwa ein Viertel der Gelenkkugel erstreckt und in welche ein als Begrenzung für den Schwenkbereich der Gelenkkugel dienender Anschlag (26 bzw. 27) eingreift.
10. Kugelgelenk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkel (4) eines Polschuhes (2) selbst als Anschlag (26) ausgebildet ist.
11. Kugelgelenk nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gelenkkugeln an den Polschuhen eines gemeinsamen Dauermagneten gehaltert sind.
12. Kugelgelenk nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (1) aus einem Werkstoff besteht, bei dem das Verhältnis der remanenten Induktion (B_r) und der Koerzitivkraft (H_c) kleiner als 4 ist.
13. Kugelgelenk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (1) aus einem Werkstoff besteht, der im wesentlichen nicht kubische Kristalle von Polyoxyden des Eisens und eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 823 369.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 709 958/223 3.