WO1984002811A1 - Pendulum device - Google Patents

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WO1984002811A1
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Jose Humberto Sanchez Giraldez
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Jose Humberto Sanchez Giraldez
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • A63H33/26—Magnetic or electric toys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
    • G04B17/02—Oscillators acting by gravity, e.g. pendulum swinging in a plane
    • G04B17/025—Composite and multiple pendulums; Synchronisation of mechanical pendulums, e.g. electrical synchronisation G04C3/025; pendulum systems G04C13/028
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F19/00—Advertising or display means not otherwise provided for
    • G09F19/02—Advertising or display means not otherwise provided for incorporating moving display members

Definitions

  • the pendulum device according to the invention can be used wherever an initial energy supplied at the beginning of the operation or a section of the operation is to be distributed over as large a number of successive working strokes as possible, which does not preclude a new force pulse even before the amount of energy has been completely consumed is fed.
  • a pendulum device according to the invention can be used as a toy (mobile) or, for example, as an eye-catcher in shop windows. Other possible uses are as unrest for watches or as an engine.
  • pendulum devices with a stand on which more than one rocker are mounted are already known. In such known pendulum devices, a relatively small amount of energy is initially supplied, which after a few strokes of the rocker or rockers quickly consumed.
  • the invention is based on the object of designing a pendulum device of the type in question by utilizing the possibilities of an alternating energy exchange between stores of different types of energy in such a way that the amount of energy used to start the operation of the device is at least largely preserved. This is to be made possible in particular by a cyclically successive exchange between magnetic energy, potential mechanical energy and kinetic energy.
  • the symmetrical stand carries on both sides of its axis of symmetry a fixed magnet, each of which a movable magnet is arranged opposite such that the magnetic field distance between the two magnet pairs changes and shortens to a minimum distance
  • the two movable magnets are coupled to each other by a rocker and linkage connected articulatedly with it so that one movable magnet alternates the minimum distance and the another takes the greatest possible distance from the fixed magnet assigned to it
  • each pair of magnets is assigned a magnetic diaphragm that is movable in the area of the minimum distance transversely to the magnetic field
  • the two magnetic diaphragms are provided by rockers mounted on the stand and a handlebar linkage are coupled with one another in such a way that one aperture interlockingly engages in the magnetic field of one pair of magnets and the other aperture releases the magnetic field between the other pair of magnets
  • Rockers and linkage systems are
  • the movable mass serving as coupling means of the rocker and linkage systems which moves downwards on the respective inclined surface of a rocker and serves to abut other rocker and linkage systems, can be a ball. But it can also be a block-like, linearly moving body that slides downward on the inclined surface of the rocker assigned to it. The linearly moving block-like body can, however, also be guided on easily movable rollers along the rocker assigned to it.
  • the device shown as an exemplary embodiment has a stand S with a base plate 10 and crossbars 11, 12.
  • a plurality of rockers 1, 2, 3, 3, 4, 5 are mounted on the stand S in easily rotating bearings.
  • the rockers 1, 2, 3 are coupled to one another by rods attached to them, at the ends of which there are rollers, in such a way that they execute synchronous or approximately synchronous rocking movements.
  • the rockers 4, 5 are connected by means of a rod ⁇ which engages at one of their ends via a joint.
  • the crossbeam 11 of the stand S carries a fixed magnet A, B at each of its two ends. Opposite each of these is an articulated rod 13, 14 which is coupled to the rocker 2 and is linear or approximately linear towards one of the fixed ends Magnets A, B and magnet C, D movable away from it.
  • the rods 13 3 14 are each guided linearly or approximately linearly in an opening located at the ends of the crossbar 12 and are limited in their movement to the counter magnet by a stop 15 or 16.
  • a stop 15 or 16 Of the magnets of a pair of magnets A, C or B, D, only one, in each case here
  • the fixed magnet A, B may be an active magnet, ie a permanent magnet or electromagnet, while the counter magnet C or D may be a soft iron body.
  • the roles can also be exchanged in such a way that the lower magnet is an active magnet and the upper magnet is a soft iron body.
  • the rockers 4, 5 each carry a magnetic one at their opposite end to the hinge point of the rod 6
  • Diaphragm H, I which can consist of soft iron and alternately either blocks or short-circuits the magnetic field indicated by dashed lines in the drawing, as shown on the left in “ " of the drawing, or releases it, as shown on the right in the drawing
  • a stop 17 or 18 on the crossbar 11 serves to limit the release movement of the rockers 4, 5 with the magnetic panels H, I.
  • a movable mass F here in the form of a ball or roller, can be guided on a rocker 1, 2 or 3, here on rocker 3, as a runway, so that it can move downwards on the inclined surface of the rocker until it abuts against the stop 7 or 8 on one of the rockers 4, 5 and drives the rocker and linkage system 4, 5, 6 into its opposite end position.
  • a container E for a liquid shifting in accordance with the rocking movement can be connected to a rocker mounted on the stand S, here the rocker 1. Because more or less liquid is filled into the container E, the forces acting on the pendulum device and their interaction can be influenced in such a way as is most favorable for the desired mode of operation.
  • the mass movably guided along a rocker can, instead of a ball or a roller F, as provided in the exemplary embodiment shown in the drawing, also a block-like body which moves linearly along the rocker, e.g. a sliding body.
  • a linearly moving block-like body can also be guided on easily movable rollers along the rocker assigned to it.
  • a possible further embodiment of the device is that such a linearly movable body consists of magnetic material and its track is surrounded by a wire coil in which it causes an electrical pulse when it moves.
  • the electrical energy obtained in this way can be converted into mechanical energy in a manner known per se and transmitted to the pendulum device in time with
  • a pendulum device is as a toy (mobile) or, for example, as an eye-catcher in shop windows. Another possible application is as unrest for watches.
  • a pendulum device is as a toy (mobile) or, for example, as an eye-catcher in shop windows.
  • Another possible application is as unrest for watches.
  • the magnets and the rocker and linkage systems as well as the possible uses, there are also other possible modifications that deviate from the embodiments shown and described here, in particular as a power machine.
  • a locking device for the respective rocker half is arranged on both sides of the rocker forming the guideway of the movable mass, which locks the rocker end assigned to it in its lowest position until it hits the be ⁇ mobile mass is triggered at the lowest point of its guideway " and releases the movement of the rocker in the opposite direction.
  • the active magnet which drives the rocker into its end position, in the it is latched, so it does not need to be constantly used. It is sufficient if he exerts a brief impulse on the seesaw. This is of particular importance if the active magnet is an electromagnet, the respective duration of excitation of which can then be shortened by switching it off earlier.

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Description

Pendelvorrichtun .
Anwendungsgebiet
Die Pendelvorrichtung nach der Erfindung ist überall da anwendbar, wo eine zu Beginn des Betriebs oder eines Betriebsabschnitts zugeführte Anfangsenergie auf ei e möglichst große Zahl nacheinander folgender Arbeits¬ hübe verteilt werden soll, was nicht ausschließt, daß bereits vor vollständigem Verbrauch der Energiemenge ein neuer Kraftimpuls zugeführt wird. Eine Pendelvor- richtung gemäß der Erfindung ist anwendbar als Spiel¬ zeug (Mobile) oder beispielsweise als Blickfang in Schaufenstern. Andere Anwendungsmöglichkeiten liegen in der Verwendung als Unruhe für Uhren oder auch als Kraftmaschine.
Stand der Technik
Es wird von der Annahme ausgegangen, daß Pendelvor¬ richtungen mit einem Ständer, an dem mehr als eine Wippe gelagert sind, bereits bekannt sind. Bei solchen bekannten Pendelvorrichtungen wird anfänglich eine verhältnismäßige kleine Energiemenge zugeführt, die sich nach wenigen Hüben der Wippe bzw. der Wippen rasch verbraucht.
Aufgabe, Lösung, Vorteile
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pendel¬ vorrichtung der zur Rede stehenden Art durch Ausnutzung der Möglichkeiten eines abwechselnden Energieaustau¬ sches zwischen Speichern verschiedener Energiearten so auszubilden, daß die zum Ingangsetzen des Betriebs der Vorrichtung aufgewandte Energiemenge zumindest möglichst weitgehend erhalten bleibt. Dies soll insbe- sondere durch einen zyklisch nacheinander erfolgenden Austausch zwischen magnetischer Energie, potentieller mechanischer Energie und kinetischer Energie ermöglicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der symmetrische Ständer zu beiden Seiten seiner Symmetrieachse je einen feststehenden Magneten trägt, denen je ein beweglicher Magnet gegenüber derart an¬ geordnet ist, daß die Magnetfeldstrecke zwischen den beiden Magnetpaaren verändert und bis auf einen Mindest- abstand verkürzt werden kann, daß die beiden beweglichen Magneten durch eine Wippe und gelenkig mit dieser verbundene Gestänge so mit¬ einander gekuppelt sind, daß abwechselnd jeweils der eine bewegliche Magnet den Mindestabstand und der andere den größtmöglichen Abstand von dem ihm zugeord¬ neten feststehenden Magnet einnimmt, daß jedem Magnetpaar eine im Bereich des Mindestab- standes quer zu dem Magnetfeld bewegliche magnetische Blende zugeordnet ist, daß die beiden magnetischen Blenden durch an dem Stän¬ der gelagerte Wippen und ein Lenkergestänge so mit¬ einander gekuppelt sind, daß abwechselnd die eine Blende sperrend in das Magnetfeld des einen Magnet- paares eingreift und die andere Blende das Magnet¬ feld zwischen dem anderen Magnetpaar freigibt, und daß die den beweglichen Magneten und die den mag¬ netischen Blenden zugeordneten Wippen und Gestänge¬ systeme durch eine sich auf der jeweiligen Schräg- fläche einer Wippe jeweils abwärts bewegende und beim Auftreffen auf einen Anschlag das andere Wippen- und Gestängesystem anstoßende Masse miteinander gekuppelt sind.
Durch den gegenseitigen Austausch verschiedener Ener- giearten in einer solchen Vorrichtung wird erreicht, daß eine verhältnismäßig große Energiemenge über eine lang dauernde Folge von Pendelhüben nahezu un¬ vermindert erhalten bleibt, und daß diese Folge im Bedarfsfall durch zusätzliche Kraftimpulse,mit welchen eine etwa eingetretene Verminderung der Energiemenge weder ergänzbar ist, noch verlängert werden kann.
Ausgestaltung der Erfindung
Die als Kupplungsmittel der Wippen- und Gestängesysteme dienende bewegliche Masse, die sich auf der jeweiligen Schrägfläche einer Wippe jeweils abwärts bewegt und dazu dient, daß andere Wippen- und Gestängesystem anzu¬ stoßen, kann eine Kugel sein. Sie kann aber auch ein klotzartiger, sich linear bewegender Körper sein, der auf der Schrägfläche der ihm zugeordneten Wippe jeweils abwärts gleitet. Der sich linear bewegende klotzartige Körper kann aber auch auf leicht beweg¬ lichen Rollen längs der ihm zugeordneten Wippe geführt sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der linear bewegliche Körper aus magnetischem Stoff besteht und sein Lauf eg von einer Drahtspule umgeben ist, in der er bei seiner Bewegung einen elektrischen Impuls her¬ vorruft, dessen elektrische Energie der Pendelvor¬ richtung im Takt ihrer Bewegungen stoßweise zugeführt oder auf andere Weise verwendet werden kann.
Weitere Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Aus¬ gestaltung der Erfindung werden nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Die als Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung weist einen Ständer S mit einer Fußplatte 10 und Quer- balken 11, 12 auf. An dem Ständer S sind mehrere Wip¬ pen 1, 2, 33 4, 5 in leicht gängigen Drehlagern ge¬ lagert. Die Wippen 1, 2, 3 sind durch daran befestigte Stangen, an deren Enden sich Rollen befinden, so mit¬ einander gekuppelt, daß sie synchrone oder annähernd synchrone Wippbewegungen ausführen. Die Wippen 4, 5 sind mittels einer an eweils einen ihrer Enden über ein Gelenk angreifenden Stange β verbunden.
Der Querbalken 11 des Ständers S trägt an seinen bei¬ den Enden je einen fest angeordneten Magneten A, B. Diesen gegenüber ist an den Enden jeweils einer mit der Wippe 2 gekuppelten Gelenkstange 13, 14 ein linear oder annähernd linear in Richtung auf einen der festen Magneten A, B und von ihm weg beweglicher Magnet C, D angeordnet. Die Stangen 133 14 sind in je einer an den Enden des Querbalkens 12 befindlichen Öffnung linear oder annähernd linear geführt und in ihrer Bewegung zu dem Gegenmagneten durch einen Anschlag 15 bzw. 16 begrenzt. Von den Magneten jeweils eines Magnetpaares A, C bzw. B, D braucht jeweils nur einer, hier beispiels-
_OMH weise der fest angeordnete Magnet A, B ein aktiver Mag¬ net, d.h. ein Dauermagnet oder Elektromagnet zu sein, während der Gegenmagnet C bzw. D ein Weicheisenkörper sein kann. Es kann aber auch ein Rollentausch vorge- nommen werden derart, daß der untere Magnet ein ak¬ tiver Magnet und der obere ein Weicheisenkörper ist.
Die Wippen 4, 5 tragen an ihren zu dem Gelenkpunkt der Stange 6 entgegengesetzten Ende je eine magnetische
Blende H, I, die aus Weicheisen bestehen kann und das in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutete magnetische Feld abwechselnd entweder, wie links in " ' der Zeichnung dargestellt, sperrt oder kurzschließt, oder es, wie rechts in der Zeichnung dargestellt, frei¬ gibt. Ein Anschlag 17 bzw. 18 an dem Querbalken 11 dient zur Begrenzung der Freigabebewegung der Wippen 4, 5 mit den magnetischen Blenden H, I.
Eine bewegliche Masse F, hier in Form einer Kugel oder Walze, kann auf einer der Wippen 1, 2 oder 3, hier auf Wippe 3, als Rollbahn geführt sein, so daß sie sich auf der Schrägfläche der Wippe jeweils abwärts bewegen kann, bis sie gegen den Anschlag 7 bzw. 8 an einer der Wippen 4, 5 anstößt und das Wippen- und Gestängesystem 4, 5, 6 in seine entgegengesetzte Endlage treibt. Ferner kann mit einer an dem Ständer S gelagerten Wippe, hier der Wippe 1, ein Behälter E für eine sich entsprechend der Wippbewegung verlagernde Flüssigkeit verbunden sein. Dadurch, daß mehr oder weniger Flüs- sigkeit in den Behälter E gefüllt wird, lassen sich die an der Pendelvorrichtung wirksamen Kräfte und ihr Zusammenwirken in solcher Weise beeinflussen wie es für die gewünschte Arbeitsweise am günstigsten ist.
Die längs einer Wippe beweglich geführte Masse kann statt einer Kugel oder einer Walze F, wie bei dem in der Zeichnung dargestellten' Ausführungsbeispiel vorgesehen, auch ein klotzartiger, sich linear längs der Wippe bewegender Körper, z.B. ein Gleitkörper, sein. Ein solcher sich linear bewegender klotzartiger Körper kann auch auf leicht beweglichen Rollen längs der ihm zugeordneten Wippe geführt sein.
Eine mögliche weitere Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß ein solcher linear beweglicher Körper aus magnetischem Stoff besteht und seine Laufbahn von einer Drahtspule umgeben ist, in welcher er bei seiner Bewegung einen elektrischen Impuls her¬ vorruft. Die so gewonnene elektrische Energie kann in an sich bekannter Weise in mechanische Energie umge¬ wandelt und der Pendelvorrichtung im Takt ihrer Be-
OMPI β ".
wegungen stoßweise zugeführt oder auf andere Weise verwendet werden.
Eine Anwendungsmöglichkeit einer Pendelvorrichtung gemäß der Erfindung ist die als Spielzeug (Mobile) oder beispielsweise als Blickfang in Schaufenstern. Eine andere Anwendungsmöglichkeit liegt in der Ver¬ wendung als Unruhe für Uhren. Hinsichtlich des Auf¬ baues und der Anordnung des Ständers, der Magneten und der Wippen- und Gestängesysteme sowie der An- Wendungsmöglichkeiten bestehen auch noch andere von den hier dargestellten und beschriebenen Ausführungs¬ formen abweichende Abwandlungsmöglichkeiten, insbe¬ sondere als Kraftmaschine.
Eine Möglichkeit zur weiteren Verbesserung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zu beiden Seiten der die Führungsbahn der beweglichen Masse bildenden Wippe eine Verriegelungseinrichtung für die jeweilige Wippenhälfte angeordnet ist, welche das ihr zugeordnete Wippenende in seiner tiefsten Stellung festhält, bis sie beim Auftreffen der be¬ weglichen Masse am jeweils tiefsten Punkt von deren Führungsbahn ausgelöst wird "und die Bewegung der Wip¬ pe in der Gegenrichtung freigibt. Der aktive Magnet, welcher die Wippe in ihre Endstellung treibt, in der sie verklinkt wird, braucht also nicht ständig bean¬ sprucht zu werden. Es genügt, wenn er einen kurzen Kraftimpuls auf die Wippe ausübt. Das ist insbeson¬ dere von Wichtigkeit, wenn der aktive Magnet ein Elektromagnet ist, dessen jeweilige Erregungsdauer dann durch früheres Abschalten verkürzt werden kann.
OMPI

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Pendelvorrichtung mit einem Ständer, an dem mehr als eine Wippe gelagert sind, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der symmetrische Ständer (S) zu beiden Seiten seiner Symmetrieachse je einen feststehenden Mag¬ neten (A, B) trägt, denen je ein beweglicher Mag¬ net (C, D) gegenüber derart angeordnet ist, daß die Magnetfeldstrecke zwischen den beiden Magnet¬ paaren (A, B; B, D) verändert und bis auf einen Mindestabstand verkürzt werden kann, daß die beiden beweglichen Magneten (C, D) durch eine Wippe (2) und gelenkig mit dieser verbundene Gestänge so miteinander gekuppelt sind, daß ab¬ wechselnd jeweils der eine bewegliche Magnet (C) den Mindestabstand und der andere (D) den größt¬ möglichen Abstand von dem ihm zugeordneten fest¬ stehenden Magnet einnimmt, daß jedem Magnetpaar (A, C; B, D) eine im Bereich des MindestabStandes quer zu dem Magnetfeld be- wegliche magnetische Blende (H, I) zugeordnet ist, daß die beiden magnetischen Blenden (H, I) durch an dem Ständer gelagerte Wippen (4, 5) und ein Lenkergestänge (6) so miteinander gekuppelt sind, daß abwechselnd die eine Blende (H) sperrend in das Magnetfeld des einen Magnetpaares (A, C) eingreift und die andere Blende (I) das Magnetfeld zwischen dem anderen Magnetpaar (B, D) freigibt, und daß die den beweglichen Magneten (C, D) und die den magnetischen Blenden (H, I) zugeordneten Wippen- und Gestängesysteme durch eine sich auf der jewei¬ ligen Schrägfläche einer Wippe jeweils abwärts be¬ wegende und beim Auftreffen auf einen Anschlag (7 oder 8) das andere Wippen- und Gestängesystem an¬ stoßende Masse (F) miteinander gekuppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Masse eine Kugel (F) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß die Masse ein klotzartiger, sich linear bewegender Körper ist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich¬ net, daß der sich linear bewegende klotzartige Körper auf leicht beweglichen Rollen längs der ihm zugeordneten Wippe geführt ist .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der linear bewegliche
OMPI Körper aus magnetischem Stoff besteht und sein Lauf- weg von einer Drahtspule umgeben ist, inder er bei seiner Bewegung einen elektrischen Impuls hervor¬ ruft .
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 53 da¬ durch gekennzeichnet, daß mit einer an dem Stän¬ der (S) gelagerten Wippe (1) ein Behälter (E) für eine sich entsprechend der Wippbewegung verlagernde Flüssigkeit verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, "da*- ' durch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der die Führungsbahn der beweglichen Masse bildenden Wip¬ pe eine Verriegelungseinrichtung für die jeweilige Wippenhälfte angeordnet ist, welche das ihr zuge- ordnete Wippenende in seiner tiefsten Stellung festhält, bis sie beim Auftreffen der beweglichen Masse am jeweils tiefsten Punkt von deren Füh¬ rungsbahn ausgelöst wird und die Bewegung der Wippe in der Gegenrichtung freigibt.
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JP (1) JPS60500746A (de)
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