ITUB201543373U1

ITUB201543373U1 - CLOCK EQUIPPED WITH A SPHERE WHICH WALKING ON A CURVED JOURNEY SHOWS IT TIME

Info

Publication number: ITUB201543373U1
Application number: ITUB2015U043373U
Authority: IT
Inventors: Aniello Sessa
Original assignee: De Cosmo Michele; Techno Design S R L; Aniello Sessa
Priority date: 2015-05-25
Filing date: 2015-05-25
Publication date: 2016-11-25

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

"OROLOGIO DOTATO DI UNA SFERA CHE CAMMINANDO SU UN PERCORSO CURVO NE SCANDISCE IL TEMPO" "WATCH EQUIPPED WITH A SPHERE WHICH WALKING ON A CURVED PATH SHALLOWS THE TIME"

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

Questo brevetto fa riferimento al campo della tecnica relativo ai dispositivi che consentono di scandire il tempo in maniera ottimale, utilizzando principi della fisica applicati a congegni che consentono la costruzione di orologi. This patent refers to the field of technology relating to devices that allow you to mark time in an optimal way, using principles of physics applied to devices that allow the construction of clocks.

Sin dall'antichità, scandire il tempo in maniera ottimale è stato uno dei più grandi problemi della storia. Si pensi ad esempio a quando non esisteva la tecnologia digitale, o l'elettronica, che ci consente oggi di realizzare orologi di piccolissime dimensioni in grado di fornire l'ora esatta. Since ancient times, keeping time in an optimal way has been one of the greatest problems in history. Think for example of when there was no digital technology, or electronics, which today allows us to make very small watches capable of providing the exact time.

I primi orologi però erano di tipo meccanico, ovvero utilizzavano per la scansione del tempo sistemi meccanici che si ripetevano con una legge costante e nota nel tempo. Un esempio lampante è l'orologio a pendolo. The first watches, however, were of the mechanical type, that is, they used mechanical systems to scan time that were repeated with a constant and known law over time. A striking example is the grandfather clock.

Questo strumento utilizza il principio di oscillazione del pendolo semplice, ovvero un sistema fisico costituito da un filo inestensibile e da una massa puntiforme fissata alla sua estremità e soggetta all'attrazione gravitazionale. Se l'accelerazione di gravità e la velocità iniziale e direzione iniziale del filo sono complanari il pendolo oscilla in un piano verticale, descrivendo in particolare una traiettoria circolare, a causa dell'inestensibilità del filo. La legge di oscillazione è dunque indipendente dalla massa e, nell'ipotesi di piccoli angoli, si riduce ad un oscillatore armonico, indipendente quindi anche dall’ampiezza deH’oscillazione. Sfruttando questo principio fisico è stato costruito il classico orologio a pendolo. This instrument uses the principle of oscillation of the simple pendulum, that is a physical system consisting of an inextensible wire and a point mass fixed at its end and subject to gravitational attraction. If the acceleration of gravity and the initial speed and initial direction of the wire are coplanar, the pendulum swings in a vertical plane, describing in particular a circular trajectory, due to the inextensibility of the wire. The law of oscillation is therefore independent of the mass and, in the hypothesis of small angles, is reduced to a harmonic oscillator, therefore also independent of the amplitude of the oscillation. Using this physical principle, the classic grandfather clock was built.

In realtà le oscillazioni del pendolo non sono esattamente isocrone: il tempo che occorre per compiere un'oscillazione completa dipende dall'ampiezza dell'oscillazione, ed è tanto maggiore quanto più ampia è l’oscillazione. Solo per oscillazioni molto piccole il tempo s può considerare essenzialmente costante, e sono queste oscillazioni piccole che si sfruttano per gli orologi a pendolo. In reality, the oscillations of the pendulum are not exactly isochronous: the time it takes to complete a complete oscillation depends on the amplitude of the oscillation, and is greater the wider the oscillation. Only for very small oscillations can time s be considered essentially constant, and it is these small oscillations that are exploited for pendulum clocks.

L'orologio a pendolo classico, quindi non è esattamente isocrono, ovvero la sua precisione è limitata dalla ampiezza delle oscillazioni del pendolo. Quindi, è ovvio che nel tempo bisogna regolare questi tipi di orologi in quanto, non forniscono un dato esatto dell'ora se non vengono regolati periodicamente. The classic pendulum clock, therefore, is not exactly isochronous, i.e. its accuracy is limited by the amplitude of the pendulum's swings. Hence, it is obvious that these types of watches need to be adjusted over time as they do not provide an exact time data if they are not adjusted periodically.

Nell'epoca digitale di oggi, soprattutto con l'utilizzo di tecnologie cellulari e computer, sta diventando un abitudine ormai comune avere a disposizione sempre e in ogni momento l'ora esatta che spacca il minuto. Tuttavia, pur se gli orologi a pendolo classico, possono perdere nel tempo l'ora esatta, rappresentano comunque un oggetto di culto. Avere un orologio a pendolo nella propria casa oggi ne è oggetto di vanto. Di fatti è ormai comune lasciare a vista il movimento oscillatorio del pendolo, in quanto gradevole da un punto di vista estetico. In today's digital age, especially with the use of cellular and computer technologies, it is becoming a common habit to have the exact time that breaks the minute available at all times and at all times. However, even if classic pendulum clocks can lose the exact time over time, they still represent a cult object. Having a pendulum clock in your home today is an object of pride. In fact, it is now common to leave the oscillatory movement of the pendulum visible, as it is pleasant from an aesthetic point of view.

Affinché le oscillazioni del pendolo richiedano tutte lo stesso tempo ovvero siano rigorosamente isocrone, c'è bisogno che la traiettoria descritta dal pendolo non sia un arco di circonferenza, ma sia un arco di cicloide. Fisicamente infatti è stato dimostrato che I pendolo cicloidale, ovvero un tipo di moto periodico ideato da Christiaan Huygens intorno al 1659 ha una peculiare proprietà: le sue oscillazioni sono isocrone indipendentemente dalla loro ampiezza. Si è visto infatti che questo vale nel caso del pendolo semplice solo per ampiezze abbastanza piccole. Huygens dimostrò invece che un punto materiale che oscilla seguendo una traiettoria cicloidale sotto l’azione della gravità ha un perìodo costante che dipende unicamente dalle dimensioni della cicloide. For the oscillations of the pendulum to all require the same time or to be strictly isochronous, the trajectory described by the pendulum must not be an arc of circumference, but be an arc of a cycloid. Physically, in fact, it has been shown that the cycloidal pendulum, that is a type of periodic motion conceived by Christiaan Huygens around 1659, has a peculiar property: its oscillations are isochronous regardless of their amplitude. In fact, it has been seen that this is true in the case of the simple pendulum only for fairly small amplitudes. Huygens showed instead that a material point that oscillates following a cycloidal trajectory under the action of gravity has a constant period that depends solely on the size of the cycloid.

Sono stati costruiti così orologi a pendolo cicloidale, ovvero dispositivi che cercano di simulare tale principio fisico, lasciando oscillare liberamente un peso lungo un arco di cicloide anziché lungo una circonferenza. Tale circostanza si è raggiunta modificando un pendolo semplice ovvero adagiando il filo su cui è appesa la massa, lungo due profili sagomati ad arco di cicloide. Affinché quindi la massa descriva, durante la sua oscillazione, una cicloide anziché una circonferenza. Thus, cycloidal pendulum clocks were built, that is devices that try to simulate this physical principle, letting a weight oscillate freely along an arc of a cycloid rather than along a circumference. This circumstance was achieved by modifying a simple pendulum or by placing the wire on which the mass is hung, along two profiles shaped like a cycloid arch. Therefore, so that the mass describes, during its oscillation, a cycloid rather than a circumference.

In questo caso il pendolo oscillerà su una cicloide, e quindi sarà isocrono. In realtà nemmeno tale pendolo risulta perfettamente isocrono, poiché il pendolo, quando il filo o altro elemento di collegamento, sì adagerà su ognuno dei profili sagomati ad arco cicloidale, ci saranno delle componenti della forza gravitazionale applicata agenti sulla massa e delle dissipazioni in termini energetiche dovute allo strisciamento del filo che sostiene la massa sospesa, lungo le pareti dei profili sagomati ad arco di cicloide. Tale circostanza, porterà ad un oscillazione della massa non perfettamente costante, quindi il pendolo non risulta isocrono. Tale modello fisico realizzato non corrisponde esattamente in maniera rigorosa al modello matematico proposto da Huygens. In this case the pendulum will swing on a cycloid, and therefore it will be isochronous. In reality, not even this pendulum is perfectly isochronous, since the pendulum, when the wire or other connecting element, rests on each of the cycloidal arc shaped profiles, there will be components of the applied gravitational force acting on the mass and dissipations in energy terms. due to the sliding of the wire that supports the suspended mass, along the walls of the profiles shaped like a cycloid arch. This circumstance will lead to an oscillation of the mass which is not perfectly constant, therefore the pendulum is not isochronous. This physical model made does not exactly correspond strictly to the mathematical model proposed by Huygens.

L'oggetto di questo brevetto, risolve i problemi tecnici sopra evidenziati proponendo orologio dotato di una sfera che camminando su un percorso curvo ne scandisce il tempo costituito da: The object of this patent solves the technical problems highlighted above by proposing a clock equipped with a sphere that, walking on a curved path, marks the time consisting of:

-un percorso curvo (5), su cui rotola per gravità una sfera (3), il cui centro di massa durante il rotolamento descrive una curva di cicloide; -a curved path (5), on which a sphere (3) rolls by gravity, whose center of mass during rolling describes a cycloid curve;

-un primo bilancino (6), incernierato su un lato del percorso curvo (5), avente solidale sull'albero di rotazione del primo bilancino (6) stesso una prima levetta (8), ed avente su una estremità una prima massa (15) che funge da contrappeso quando questo seguirà un moto oscillatorio e sull'estremità opposta un primo gambo (11) a forma di C che verrà abbassato dal passaggio della sfera (3), liberando il movimento di un secondo bilancino (7) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2; - a first sling bar (6), hinged on one side of the curved path (5), having a first lever (8) integral with the rotation shaft of the first slinging bar (6) itself, and having a first mass (15) on one end ) which acts as a counterweight when it follows an oscillatory motion and on the opposite end a first C-shaped stem (11) which will be lowered by the passage of the ball (3), freeing the movement of a second slingbar (7) Tab. 1 Fig. 1, Table 2 Fig. 2;

-un secondo bilancino (7), incernierato sul lato opposto del percorso curvo (5) rispetto al primo bilancino (6), collegato cinematicamente al'oscillazione del primo bilancino (6) mediante una seconda levetta (14), ed avente su una estremità una seconda massa (16) che funge da contrappeso quando questo seguirà un moto oscillatorio e sull'estremità opposta un secondo gambo (12) a forma di C che verrà abbassato dal passaggio della sfera (3), liberando il movimento del primo bilancino (6) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 4 Fig. 4; -a second slingbar (7), hinged on the opposite side of the curved path (5) with respect to the first slingbar (6), kinematically connected to the oscillation of the first slingbar (6) by means of a second lever (14), and having on one end a second mass (16) which acts as a counterweight when it follows an oscillatory motion and on the opposite end a second C-shaped stem (12) which will be lowered by the passage of the sphere (3), freeing the movement of the first rocker bar (6 ) Table 1 Fig. 1, Table 4 Fig. 4;

-un supporto (13) solidale ed ortogonale alla mezzeria del percorso curvo (5), alla cui estremità superiore, vi è incernierato un pendolo (1) Tav. 1 Fig. 1; -a support (13) integral and orthogonal to the center line of the curved path (5), at the upper end of which there is hinged a pendulum (1) Table 1 Fig. 1;

-un pendolo (1), che messo in oscillazione da un nottolino (2) posto alla sua estremità oscillante, azionato a sua volta da una leva di trasmissione del moto (4), colpisce con l'estremità oscillante stessa la sfera (1) ciclicamente che azionerà a sua volta alternativamente l'oscillazione del primo bilancino (6) e del secondo bilancino (7), Tav. 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3, Tav. 4 Fig. 4, Tav. 5 Fig. 5. -una leva di trasmissione de! moto (4), incernierata sul supporto (13) lateralmente rispetto alla mezzeria del percorso curvo (5), dotata sull'estremità superiore di un primo apice d'incastro (9), e poco più sotto di un secondo apice d'incastro (10), che andranno ad impegnarsi con il nottolino (2) del pendolo (1) alternativamente ed incernierata sull'estremità opposta alla prima levetta (8) del primo bilancino (6) Tav. 1 Fig. 1, Tav. 4 Fig. 4, Tav. 5 Fig. 5; -a pendulum (1), which, when set in oscillation by a pawl (2) placed at its oscillating end, activated in turn by a motion transmission lever (4), hits the sphere (1) with the oscillating end itself cyclically which in turn will activate alternately the oscillation of the first sling bar (6) and of the second sling bar (7), Table 1 Fig. 1, Table 2 Fig. 2, Table 3 Fig. 3, Table 4 Fig. 4, Tab. 5 Fig. 5. -a transmission lever of the motion (4), hinged on the support (13) laterally with respect to the center line of the curved path (5), equipped on the upper end with a first interlocking apex (9), and just below a second interlocking apex ( 10), which will engage with the pawl (2) of the pendulum (1) alternately and hinged on the opposite end to the first lever (8) of the first swing bar (6) Tab. 1 Fig. 1, Tab. 4 Fig. 4 , Tab. 5 Fig. 5;

-un oroiogio (17), avente il meccanismo di scansione del tempo collegato al pendolo (1), che ne determinerà il funzionamento Tav. 1 Fig. 1. Si può considerare di fatto che la sfera (3), rotoli sul percorso curvo (5), senza strisciamento, tale circostanza conduce alla realizzazione di un modello fisico che risponde in maniera molto più appropriata dei modelli realizzati sin oggi al modello matematico di Huygens, dando la possibilità così di creare un orologio che rispetto ai classici orologi a pendolo, risulta praticamente isocrono. Pur se non propriamente un orologio a pendolo, l'oggetto presentato da questo brevetto risulta avere i caratteri che rendono peculiare questo tipo di sistema. Di fatti la sfera (3), che rotola sul percorso curvo (5) può essere lasciata a vista durante il suo movimento periodico, offrendo proprio lo stesso effetto visivo del classico orologio a pendolo, ma con la particolarità di fornire un dato esatto dell'ora essendo questo isocrono rispetto agli orologi a pendolo semplice e pendolo cicloidale Tav, 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3, Tav. 4 Fig, 4, Tav. 5 Fig. 5. La sfera (1), per vincere le dissipazioni, e quindi continuare a funzionare nel tempo, verrà colpita dall'estremità oscillante del pendolo (1) ciclicamente che azionerà a sua volta alternativamente l'oscillazione del primo bilancino (6) e del secondo bilancino (7). Il moto del pendolo (1), viene attuato dal meccanismo di funzionamento dell'orologio (17) Tav. 1 Fig. 1. -a clock (17), having the time scanning mechanism connected to the pendulum (1), which will determine its operation Table 1 Fig. 1. It can be considered that the sphere (3) rolls on the curved path ( 5), without sliding, this circumstance leads to the creation of a physical model that responds in a much more appropriate way than the models made to date to the Huygens mathematical model, thus giving the possibility of creating a clock that, compared to classic pendulum clocks, is practically isochronous. Although not strictly speaking a pendulum clock, the object presented by this patent appears to have the characteristics that make this type of system peculiar. In fact, the sphere (3), which rolls on the curved path (5) can be left visible during its periodic movement, offering exactly the same visual effect as the classic pendulum clock, but with the particularity of providing an exact datum of the now this being isochronous with respect to simple pendulum clocks and cycloidal pendulum clocks Tav, 1 Fig. 1, Tav. 2 Fig. 2, Tav. 3 Fig. 3, Tav. 4 Fig, 4, Tav. 5 Fig. 5. The sphere (1), in order to overcome the dissipations, and therefore continue to function over time, it will be hit by the oscillating end of the pendulum (1) cyclically which in turn will activate alternately the oscillation of the first sling bar (6) and of the second sling bar (7 ). The movement of the pendulum (1) is carried out by the operating mechanism of the clock (17) Table 1 Fig. 1.

Chiunque del mestiere potrà meglio comprendere il modello di utilità, da una descrizione dei disegni, come segue: Anyone in the trade will be able to better understand the utility model, from a description of the drawings, as follows:

Tav. 1 Fig. 1: Vista frontale, che mostra l'invenzione con tutti i suoi elementi essenziali che la compongono. La vista propone una prima fase di funzionamento dell'orologio, con il nottolino (2) impegnato nel secondo apice di incastro (10) e la sfera (3) che rotola sul percorso curvo (5). Table 1 Fig. 1: Front view, showing the invention with all its essential elements that compose it. The view proposes a first phase of clock operation, with the pawl (2) engaged in the second locking apex (10) and the sphere (3) rolling on the curved path (5).

Tav. 2 Fig. 2: Vista frontale, che mostra l'invenzione durante la seconda fase di funzionamento dell'orologio che mostra come la sfera (3) pigiando sul primo gambo (11) a forma di C, disimpegna il pendolo (1) dal secondo apice di incastro (10) e contemporaneamente aziona l'abbassamento del secondo gambo (12} a forma di C, tramite la seconda levetta (14). Table 2 Fig. 2: Front view, which shows the invention during the second phase of operation of the clock which shows how the sphere (3) pressing on the first C-shaped stem (11) disengages the pendulum (1) from the second interlocking apex (10) and at the same time activates the lowering of the second C-shaped stem (12}, by means of the second lever (14).

Tav. 3 Fig, 3: Vista frontale, che mostra l'invenzione durante la terza fase di funzionamento dell'orologio che mostra come il pendolo (1) colpisce con l'estremità oscillante la sfera (1) ciclicamente che azionerà a sua volta alternativamente l'oscillazione del primo bilancino (6) e del secondo bilancino (7). Tale passaggio determinerà l'impulso alla sfera (3) necessario a vincere le dissipazioni meccaniche e a garantire il funzionamento nel tempo dell'orologio presentato da questo brevetto. Table 3 Fig, 3: Front view, which shows the invention during the third phase of operation of the clock which shows how the pendulum (1) hits the sphere (1) with its oscillating end cyclically, which in turn will operate alternately the oscillation of the first sling bar (6) and of the second sling bar (7). This passage will determine the impulse to the sphere (3) necessary to overcome the mechanical dissipations and to guarantee the functioning over time of the clock presented by this patent.

Tav. 4 Fig. 4: Vista frontale, che mostra l'invenzione durante la quarta fase di funzionamento dell'orologio che mostra come la sfera (1), abbassando il secondo gambo (12) a forma di C sta per disimpegnare il nottolino (2) dal primo apice di incastro (9) della leva di trasmissione del moto (4) per farlo passare al secondo apice di incastro (10). Per aumentare la comprensione, nella vista, viene riportata una vista prospettica posteriore di un particolare. Nella vista inoltre viene riportata la traiettoria a forma di curva di cicloide descritta dal centro di massa della sfera (1) durante il suo rotolamento sul percorso curvo (5). Table 4 Fig. 4: Front view, showing the invention during the fourth operating phase of the clock showing how the ball (1), by lowering the second C-shaped stem (12), is about to disengage the pawl ( 2) from the first locking apex (9) of the motion transmission lever (4) to make it pass to the second locking apex (10). To increase understanding, a rear perspective view of a detail is shown in the view. The view also shows the trajectory in the form of a cycloid curve described by the center of mass of the sphere (1) as it rolls on the curved path (5).

Tav. 5 Fig. 5: Vista frontale, che mostra l'invenzione durante la quinta fase di funzionamento dell'orologio che mostra come la sfera (3) abbassando il secondo gambo (12) a forma di C, libererà il movimento del primo gambo (11) a forma di C, che a sua volta azionerà il passaggio del nottolino (4) dal primo apice di incastro (9) della leva di trasmissione del moto (4) al secondo apice di incastro (10). Tab. 5 Fig. 5: Front view, which shows the invention during the fifth operating phase of the watch which shows how the ball (3) by lowering the second stem (12) in the shape of a C, will free the movement of the first stem (11) in the shape of a C, which in turn will activate the passage of the pawl (4) from the first locking apex (9) of the motion transmission lever (4) to the second locking apex (10).

Le cinque fasi si ripeteranno periodicamente nel tempo e saranno conteggiate dal meccanismo di scansione del tempo dell'orologio (17) determinandone il funzionamento isocrono The five phases will periodically repeat themselves over time and will be counted by the clock's time scanning mechanism (17) determining its isochronous operation

Claims

CLAIMS "WATCH EQUIPPED WITH A SPHERE THAT WALKING ON A CURVED PATH SHALLOWS THE TIME" TEXT OF THE CLAIMS [1] - A clock equipped with a sphere that, walking on a curved path, marks the time, characterized by: -a curved path (5), on which a sphere (3) rolls by gravity, whose center of mass during rolling describes a cycloid curve; - a first sling bar (6), hinged on one side of the curved path (5), having a first lever (8) integral with the rotation shaft of the first slinging bar (6) itself, and having a first mass (15) on one end ) which acts as a counterweight when this will follow an oscillatory motion and on the opposite end a first C-shaped stem (11) which will be lowered by the passage of the ball (3), freeing the movement of a second slingbar (7); - a second sling bar (7), hinged on the opposite side of the curved path (5) with respect to the first sling bar (6), kinematically connected to the oscillation of the first sling bar (6) by means of a second lever (14), and having on one end a second mass (16) which acts as a counterweight when it follows an oscillatory motion and on the opposite end a second C-shaped stem (12) which will be lowered by the passage of the sphere (3), freeing the movement of the first rocker bar (6 ); -a support (13) integral and orthogonal to the center line of the curved path (5), at the upper end of which a pendulum (1) is hinged; - a pendulum (1), which, when set in oscillation by a pawl (2) placed at its oscillating end, activated in turn by a motion transmission lever (4), hits the sphere (1) cyclically with the oscillating end itself which in turn will actuate the oscillation of! first sling bar (6) and second sling bar (7). - a motion transmission lever (4), hinged on the support (13) laterally with respect to the center line of the curved path (5), equipped on the upper end with a first interlocking apex (9), and just below a second interlocking apex (10), which will engage with the pawl (2) of the pendulum (1) alternately and hinged on the opposite end to the first lever (8) of the first swing bar (6); -a clock (17), having the time scanning mechanism connected to the pendulum (1), which will determine its operation. [2] - A clock equipped with a sphere which, walking on a curved path, marks its time, in accordance with claim 1, characterized by the fact that the scanning of time, which allows to determine the functioning of the clock (17), is entrusted to the counting of the period that the sphere (1) will take to travel, rolling by gravity, on the curved path (5). [3] - A clock equipped with a sphere that, walking on a curved path, beats its time, in accordance with one or more previous claims, characterized by the fact that the movement of the pendulum (1) is actuated by the operating mechanism of the clock (17).