Krachtenspel in een hobbylamp

Er moest een nieuwe hobbylamp komen. In de oude was plasticvermoeiing opgetreden, de kap was er afgebroken en hing mistroostig aan zijn tweeaderige snoer. Internet beloofde voor 15 euro een nieuwe lamp op te sturen maar liet de verzendkosten in het midden en kon niet uitsluiten dat het ding al moe zou arriveren. Daarom maar bij Aurora voor het dubbele van de prijs een nieuwe hobbylamp gekocht.

Eenmaal thuis bleek de schakelaar niet te werken, gelukkig gaf Aurora zonder aarzelen een nieuwe lamp mee. De schakelaar daarvan werkte net zo min en dat is verder maar zo gelaten. Aurora kan er ook niets aan doen, ’t is allemaal Cheap Chinese Crap uit die containers in het Suezkanaal. Toen het knopje van de schakelaar eenmaal met tape was vastgeplakt brandde de lamp uitstekend. En licht dat niet uit wil is ook licht.

Hinderlijker was dat de lamp zich niet makkelijk in de juiste stand liet zetten terwijl dat juist is waar het bij de hobbylamp om gaat. Binnen bepaalde grenzen moet hij zich met de pink in elke gewenste positie laten trekken. De vraag was wat hier haperde.

Verstelbaarheid was het nieuwe ding

Hobbylampen zoals ze vandaag verkocht worden zijn getrouwe kopieën van de ‘Federzugleuchte’ die in de jaren vijftig door het bedrijf Midgard was bedacht. Midgard was in 1919 opgericht door ingenieur Curt Fischer die naam maakte met het ontwerp van allerlei verstelbare lampen zoals bijvoorbeeld de schaarlamp (Scherenlampe) van 1919. Verstelbaarheid was, zeg maar, het nieuwe ding en de verstelbare lampen van Midgard waren zo esthetisch dat een grootheid als Walter Gropius van Bauhaus ze overal installeerde.

Veel verstelbare lampen van Midgard waren stangenstelsels die de werking van de menselijke arm nabootsten, inclusief het kogelgewricht van de schouder, het scharniergewricht van de elleboog en de grote bewegingsvrijheid van het polsgewricht. De gloeilamp zat op de plaats van de hand. De oude lampen van Midgard bleven in de gewenste positie dankzij de hoge wrijving in de drie ‘gewrichten’.

De Britse auto-ontwerper George Cawardine, ‘gefascineerd door het krachtenspel tussen hefbomen en stalen veren’, bedacht in 1932 een verstelbare lamp waarin een sterk verminderde wrijving in de gewrichten werd gecompenseerd door de trekkracht van vier stalen veren. Zijn ‘Anglepoise Lamp’ werd een groot succes. Later ontwierp Cawardine verstelbare lampen die als twee druppels water lijken op de ‘Federzug’ van Curt Fischer en misschien was hij er nog wel eerder mee ook, want hij stierf in 1947. Toch lijken de hedendaagse goedkope hobbylampen uitsluitend gebaseerd op het ontwerp van Fischer. (Varianten toont het mooie Wikipedia-lemma ‘Balanced-arm lamp’.)

De Federzugleuchte bestaat uit twee nagenoeg even grote parallellogrammen die door een gelijkbenig trapezium zijn verbonden. De enkelvoudige stangen van eerdere ontwerpen zijn er dubbel uitgevoerd hoewel dat, zou je zeggen, niet per se had gehoeven. Het komt het vlotte zwenken van de lamp ten goede als het zuivere parallellogrammen zijn, maar daaraan schort het nogal eens bij de Chinese replica’s. Dan zijn de korte zijden niet even lang.

Vastzetten is raar

Wat de Chinezen kennelijk ook niet is verteld, is dat er stalen veren in de hobbylamp zitten om meer beweging in de scharnierpunten mogelijk te maken en dat het dus raar is om de scharnieren vast te zetten. Wat ze zelf hadden kunnen bedenken is dat de uiteinden van de twee parallellogrammen binnen het trapezium vrij van elkaar moeten kunnen draaien.

Nu goed, interessanter is de vraag of de Federzug het helemaal zonder wrijving in de scharnierpunten zou kunnen stellen. Nu de loodzware spaarlampen zijn vervangen door lichte ledlampen is dat weer denkbaar. Het bovenste parallellogram, dat dus eigenlijk een onderarm voorstelt, leent zich het best voor een onderzoek. Het draaiend effect (het ‘koppel’) dat het gezamenlijk gewicht van ledlamp, fitting en kap uitoefent op het trapezium neemt toe naarmate de onderarm horizontaler komt te staan, maar tegelijk worden dan de twee stalen veren sterker opgerekt (waardoor hun trekkracht toeneemt). Het zou dus kunnen. De configuratie is zo onoverzichtelijk dat wij van AW er deze week nog niet uitkwamen.

Begrijpelijker is dan het krachtenspel in de klassieke brievenweger die hier door de hobbylamp wordt aangestraald. Men ziet een Oost-Europese replica van de ‘Concav’-brievenweger die de Duitser Philipp Jakob Maul rond 1915 ontwierp. Hij wordt ook wel kwadrantweger genoemd. Het gietijzer van het oorspronkelijke ontwerp is in de replica vervangen door pisbakkenstaal.

Er valt weer een parallellogram te ontwaren, maar dit parallellogram verhindert alleen dat het schaaltje kiept. In essentie is de Concav een balans met ongelijke armen die ook nog eens 50 graden uit elkaar zijn geknikt. De lange arm meet 145 mm, de korte 35 mm. De brief oefent een rechtsdraaiend koppel uit op de armen, het contragewicht van 80 gram wil ze linksom hebben. Als bekend is dat de schaal zelf 55 gram weegt en dat alle andere gewichten te verwaarlozen zijn dan valt uit te rekenen dat een brief van 200 gram de lange arm 49 graden uit de verticaal zal drukken. Er is alleen een sinustabel voor nodig maar je moet natuurlijk wel weten hoe je krachten ontbindt.