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Dauermagnetisches Kugelgelenk Dauermagnetische Kugelgelenke, bei denen
die Beweglichkeit zwischen Kugelpfanne und Gelenkkugel durch magnetische Reibhaftung
ermöglicht und beeinflußt wird, sind an sich bekannt. Bei diesen bekannten Einrichtungen
befindet sich beispielsweise eine ferromagnetische Kugel in einer offenen Kugelpfanne,
die aus einem Dauermagneten besteht oder ein Dauermagnetsystem enthält bzw. ein
Dauermagnetsystem selbst bildet.
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Die bekannte Lagerung der Kugel in einer offenen Pfanne hat den Nachteil,
daß angreifende Kräfte, die größer als die magnetischen Haftkräfte des Gelenkes
sind, die Gelenkglieder voneinander trennen.
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Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, ein dauermagnetisches
Kugelgelenk zu schaffen, bei dem ein Auseinanderreißen der Gelenkteile auch bei
Überlastung nicht möglich ist und bei dem zusätzlich eine erhebliche Verbesserung
der auftretenden Reibkräfte sichergestellt ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst, indem die gegebenenfalls
mit Ansätzen. Stiften od. dgl. versehene Kugel zwischen zwei von Dauermagneten erregten
federnden Polschuhplatten gefaßt ist, von denen die eine oberhalb, die andere unterhalb
(los Äquators federnd angreift. Durch den so vorgesehenen prinzipiellen Aufbau des
magnetischen Kugelgelenkes wird erreicht, daß <las System auch bei Überlastung
nicht aufgetrennt werden kann. Eine Erhöhung der Reibkraft wird dabei dadurch erzielt,
daß sich die federnden Eisenpolschuhe all die ferromagnetische Kugel ansaugen und
sie dabei gewissermaßen zwischen sich klemmend einspannen.
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Die Polschuhplatten können hierbei. um eine sichere Führung und ein
sicheres Spannen der Kugel durch magnetische Haftkraft und durch mechanische Reibung
zu erreichen, kalottenartig ausgewölbt sein. Es ist ferner möglich, die Polschuhplatten
in der Größe eines Kugelringes zu lochen derart, daß die Kugel durch die beiden
Polschuhplatten jeweils herausragt. Auch Kombinationen aus diesen beiden Anordnungen
sind möglich, indem die Polplatten zunächst kalottenartig ausgewölbt sind und außerdem
die Kalotten längs eines Kugelringes abgeschnitten sind, so daß auch hierbei die
Kugel jeweils teilweise über die. Polplatten herausragt. Ausgehend von den Bohrungen
in den Polplatten können ferner schlitzförmige Ausnehmungen vorgesehen sein, beispielsweise
in Kreuzform. so daß sich stangenförmige Ansätze der Kugeln beim Verschwenken in
die Ausnehmungen hinein- und herausbewegen können. Es ergibt sich auf diese Weise
eine Art Kulissensteuerung für die Schwenkbereiche der Kugel und der daran befestigten
Teile.
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Die dauermagnetiche Erregung kann hervorgerufen werden durch einen
Dauermagnetsteg, an dein die Polplatten befestigt sind. Es ist ferner möglich, zwei
Dauermagnetstege vorzusehen, die die Polplatten tragen. Die Kugel befindet sich
bei dieser Anordnung zwischen den Stegen. Um die Haftkraft auszuschalten oder zum
mindesten auf geringe Werte zu bringen, ist es möglich, mindestens einen Dauermagnetsteg
schwenk- oder drehbar zwischen den Polplatten anzuordnen.
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An Stelle von Stegen können auch Ringe als Dauermagneten vorgesehen
werden, wobei sich die Kugel innerhalb des Ringes befindet und ringförmige Scheiben
von dein Dauermagnetring ausgehend demn Spannen der Kugel dienen.
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Das Prinzip, die Kugel zwischen zwei Polschuhplatten dauermagnetisch
zu spannen, kann somit durch verschiedene Ausführungsformen praktisch verwirklicht
werden. Einige dieser Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt, von der
die Abb. 1, 2 und 3 perspektivische Darstellungen sind, die Abb. 4 und 5 dagegen
senkrechte Axialschnitte.
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Gemäß Abb. 1 ist ein Dauermagnetsteg 1 vorgesehen, Ader auch, wie
ini gewählten Beispiel gezeigt, aus zwei Stegen zusarnnnengesetzt sein kann. Dieser
Steg trägt zwei Polplatten 2 und 3. Wie besonders deutlich all der Schnittlinie
4 erkennbar, sind die beiden Polplatten bei 5 kalotteliartig ausgewölbt und bilden
o eine satte Lagerung für die Kugel 6, die mit einem stangenförmigen Ansatz 7 versehen
ist. Wie ohne weiteres verständlich, wird die Kugel mechanisch und magnetisch zwischen
den beiden gegenpoligen Platten 2 und 3 gespannt, insbesondere wenn Z *itzlicli
eine gewisse Durchfederung des ganzen tis # :S_vstelris ni('*)glicli ist.
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Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß zwei Dauerrnagnetstege
zu beiden Seiten der Kugel vorrie,ehen werden, wie sich dies beispielsweise atl:
Abb.
2 ergibt. Die Abt). 2 zeigt zwei @erschi-«.'#et`" Formen von Stegen, und die Zeichnung
ist so gedacht. daß sie zwei Ausführungsformen zeigt, die in bezug auf die strichpunktierten
Linien .1-A spiegelbildlich gleich ausgebildet sein können. Bei der rechtsseitig
angedeuteten Anordnung ist ein rechteckiger Steg 8 vorgesehen, der außerdem uni
einen Drehpunkt 9 in die Stullung 8' ausschwenkbar ist. Auf diese Weise läßt sich
die magnetische Haftkraft zwischen den beiden Polplatten 2 und 3 stark vermindern,
was gelegentlich von Vorteil sein kann, wenn mit großen magnetischen Haftkräften
gearbeitet wird und eine genaue Einstellung der Kugel in bestimmte Schwenklagen
erleichtert werden soll. Linksseitig ist ein Magnetsteg 10 vorgesehen, der um eine
Achse 11 verdreht werden kann, so daß entweder die Pole des Magneten sich an seinen
eigenen Polschuhen 12 kurzschließen oder aber der Magnet durch Drehung um 180° die
Polplatten 2 und 3 im entgegengesetzten Sinne zum entsprechenden Magneten auf der
anderen Seite einspeist. Die Haftkraft wird auf diese Weise durch Kompensation aufgehoben.
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Die Anordnung nach Abb. 2 zeigt auch eine weitere Möglichkeit der
Ausbildung der eigentlichen Spannstelle für die Kugel. Wie ersichtlich, sind zwei
Öffnungen 13 vorgesehen, durch die die Kugel jeweils durch die Polplatten hindurch
aufragt. Es ist möglich, diese Öffnungen 13 jeweils im oberen Teil von kalottenartigen
Auswölbungen der Platten 2 und 3 anzubringen, so daß sich gewissermaßen eine Kombination
aus Abb. 1 und 2 für die Spannstellen ergibt.
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In' Abb. 3 ist ein Dauermagnetkörper 14 in Form eines rechteckigen
»Ringes« vorgesehen, der axial magnetisiert ist und Polplatten 15 und 16 aufweist,
die den Ring 14 von entgegengesetzten Seiten abdecken. Zwischen diesen Polplatten,
die mit einer Lochung 17 versehen sind, befindet sich die Kugel 6 mit einem stangenförmigen
Ansatz 7. Eine entsprechende Stange kann auf der entgegengesetzten Seite der Kugel
herausragen. In diesem Ausführungsbei- = spiel ist auch angedeutet, daß von der
Bohrung 17
schlitzförmige Aussparungen 18 ausgehen können, die gestrichelt
angedeutet sind. In diese Aussparungen 18 kann die Stange 7 bei entsprechenden Schaltbewegungen
einrasten, so daß eine kulissenartige Steuerung für die Schaltbewegungen der Kugel
und ihrer Ansätze gegeben ist.
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In Abb. 4 ist ebenfalls ein axial magnetisierter Dauermagnetring 19
in Form eines Kreisringes vorgesehen. Der Ring ist mit zwei ringförmigen Polplatten
20 und 21 abgedeckt, die kurz oberhalb bzw. kurz unterhalb des Äquators der Kugel
6 an diese angreifen. An Stelle der federnden Platten kann auch eine oder können
beide Platten lose aufgelegt sein, wobei durch Stifte od. dgl. sichergestellt werden
kann. ; daß sie nicht mitrotieren, wenn die Kugel bewegt wird, bzw. daß sie sich
nicht völlig von dem Dauermagnetring abheben lassen. Wird ein genauer maßlicher
Sitz der Kugel in der Gelenkanordnung angestrebt, so wird zweckmäßig die eine Auflagefläche
der Kugel starr ausgebildet und die andere federnd oder als loser Deckel vorgesehen.
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Die Ausführungsform nach Abb.5 zeigt einen in sich geschlossenen radial
magnetisierten Dauermagnetring 22. Der innenliegende Pol dieses Ringes wirkt unmittelbar
auf die Kugel 6 ein. Am außenliegenden Pol des Dauermagnetringes liegen ringförmige
Polplatten 23 und 24 an, die winkelförmigen Querschnitt haben. Die beiden Ringe
23 und 24 umschließen den Dauermagnetring und berühren die Kugel 6 magnetringsegmente
verwendet werde, was zu einer Erleichterung des Zusammenbaues führt. Auch bei der
Ausführungsform nach Abb. 5 kann ein Polplattenring lose aufgelegt sein, wodurch
ein Ausgleich mechanischer Fertigungstoleranzen erzielt wird. Kugelgelenke nach
Abb. 5 weisen nach außen in erwiinschter Weise praktisch keine magnetischen Streuungen
auf.
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Wie aus deal Voraufgehenden verständlich, lassen sich unter Verwendung
der Ausführungsformen die verschiedensten Abwandlungen aufbauen, und zwar insbesondere
auch dann, wenn Kugelgelenke der beschriebenen und dargestellten Art miteinander
kombiniert werden, indem zwei oder mehrere solcher Gelenke entweder über die Ringe,
über die Kugeln oder über Kugel und Ring miteinander verbunden werden.
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Die Ringe können von einem nichtferromagnetischen Gehäuse umgeben
sein, beispielsweise aus Kunststoff, der dazu dient, das Gelenk an einem anderen
Teil, einer Raumwand, einem Gerät od. dgl. zu befestigen. Die Kugel kann als Träger
von Stangen oder rohrförmigen Teilen oder auch anders geformten Gegenständen dienen.
An einer solchen Kugel können auf diese Weise Leuchten, Meßinstrumente, Apparate
u. dgl. mehr schwenkbar befestigt werden. Es ist selbstverständlich eine Verwendung
auch derart möglich, daß der Ring der bewegliche Teil ist, während die Kugel bzw.
ein von ihr aufragender Zapfen od. dgl. unbeweglich angeordnet wird. Der Ring dient
alsdann als Träger für Teile, die in bezug auf einen Festpunkt beweglich sein sollen.
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Als Dauermagnetwerkstoff für die Stege und Ringe, die die Polplatten
dauermagnetisch erregen, können an sich bekannte und übliche Dauermagnetwerkstoffe
verwendet werden.