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Elektrisch antreibbare Uhr mit schrittweise fortschaltbarem elektromagnetischem
Drehankerlaufwerk Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch antreibbare Uhr
mit schrittweise fortschaltbarem elektromagnetischem Drehankerlaufwerk, dessen Fortschaltimpulsgeber
durch einen Gangordnerschwinger, in seinem Ablauf gehemmt, mittels einer von dem
Drehankerlaufwerk intermittierend aufgezogenen Speicherfeder zeitgerecht angetrieben
wird, wobei gegebenenfalls vorhandene weitere Energieverbraucher, wie Zeitanzeigevorrichtungen
oder Impulsgeber für Nebenuhrenlinien, unmittelbar, d. h. ohne Beanspruchung dieser
Speicherfeder, vom Drehankerlaufwerk antreibbar sind; eine solche Uhr, vorzugsweise
aus einer Batterie oder einer sonstigen örtlichen Spannungsquelle gespeist, findet
als Einzel- oder auch als Hauptuhr für eine Nebenuhrenanlage Verwendung.
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Bekannt sind schon elektrische Uhren, hauptsächlich zur Verwendung
als Hauptuhren, bei denen der durch den Betrieb der Uhr eintretende Energieverlust
durch beispielsweise minutlich wiederkehrende Impulse ersetzt wird. Der Energieinhalt
des Energiespeichers - sei es ein Gewicht oder eine Speicherfeder -pendelt also
um einen bestimmten Wert herum, wodurch die Uhren mit verhältnismäßig großer Konstanz
angetrieben werden. Hierbei treibt die Speicherfeder einmal über ein mehrstufiges
Vorgelege die Anzeigevorrichtung, und gleichzeitig wird ihr Ablauf, wiederum über
ein mehrstufiges Vorgelege, von einem Gangordner gesteuert. Diese beiden Aufgaben
erfordern zusammen ein verhältnismäßig großes Drehmoment, das die entsprechend groß
dimensionierte Speicherfeder abgeben muß. Deshalb und wegen des unterschiedlichen
Zahnspiels in den mehrstufigen Vorgelegen bei verschiedenen Temperaturen, ebenso
wie wegen der unterschiedlichen Ölviskosität für verschiedene Temperaturen entstehen
große, nicht kontrollierbare Reibungsverluste und bewirken dadurch erhebliche Gangunterschiede.
Aber auch für die einzelnen Uhrwerke untereinander ergeben sich wegen der durch
die notwendigen Federstärken unvermeidbaren großen Fertigungstoleranzen Gangunterschiede,
die auch mit großem Aufwand nicht vollständig kompensiert werden können.
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Bei anderen bekannten Einrichtungen werden Schwankungen der Antriebskraft,
die unvermeidbar sind, sobald man über eine große Kraftreserve aus einer Spannfeder
verfügen will, um einerseits eine längere Gangdauer ohne minutlichen Aufzug zu erhalten
und um andererseits einen Nebenmechanismus zu betätigen, dadurch kompensiert, daß
zwar die eigentliche Antriebskraft der Hauptfeder von der Hemmung unmittelbar oder
mittelbar abgefangen wird, aber nicht selbst unmittelbar zum Antrieb des Gangreglers
dient. Vielmehr gibt die Hauptfeder einer kleinen Hilfsfeder eine genau definierte
Vorspannung, und diese bestimmt das auf den Gangregler zu übertragende Drehmoment.
Die kleine Hilfsfeder speichert demnach nur jeweils einen so großen Kraftimpuls,
um den Gangregler einmal anzutreiben, und die Federspannung und damit das von der
Hilfsfeder ausgeübte Drehmoment schwanken also zwischen einem Maximum und einem
Minimum. Diese Umwandlung der der Hauptantriebsfeder innewohnenden konstant wirkenden
Antriebskraft in einzelne Kraftimpulse der Hilfsfeder erfordert einen erheblichen
technischen Aufwand und große Präzision der einzelnen Bauteile. Aber trotzdem muß
die Hemmung beim Ausklinken die sich aus den möglichen Spannungsunterschieden der
Hauptfeder ergebenden unterschiedlichen Reibungskräfte überwinden. Da die Kräfte
zum Ausklinken aber letztlich von der Unruhe aufgebracht werden müssen, jedoch nur
die Antriebsimpulse der Unruhe zur Aufrechterhaltung ihres Ganges durch Zwischenschalten
der kleinen Hilfsfeder konstant gehalten werden, ist auch hier der Gang der Uhr
noch stark von der Federspannung abhängig.
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Auch ist die Zwischenschaltung einer kleinen Feder mit geringer Speicherfähigkeit
an Gangreserve zwischen den Gangordnerschwinger und die die Energie für den stetigen
Gang desselben liefernde, als ständig umlaufender Motor ausgebildete und unmittelbar,
d. h. ohne die Feder das Zeigerwerk antreibende Antriebsvorrichtung bei Uhren bereits
bekannt, um durch diese elastische Kupplung eine Einwirkung der Masse der Antriebsvorrichtung
auf den Gangordnerschwinger zu verhindern oder zumindest zu verringern. Dadurch
wird nämlich die abwechselnde Beschleunigung und Verzögerung des Gangordnerschwingers
nur auf diese elastische Kupplung übertragen,
während die große
Masse der Antriebsvorrichtung nahezu nicht verzögert bzw. beschleunigt zu werden
braucht und deshalb ihre Rückwirkung auf den Gangordnerschwinger klein bleibt; der
Gangordner beeinflußt hier also die Drehzahl des Motors praktisch nur dann, wenn
diese von der der Gangordnerfrequenz entsprechenden Solldrehzahl abweicht. Abgesehen
von dem nicht unbeträchtlichen Stromverbrauch eines ständig laufenden Motors, der
eine Batterie doch relativ bald erschöpfen würde, hat die unvermeidlich hohe Drehzahl
des Motors den Nachteil erheblicher Übersetzungen zum Zeigerwerk.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine durch ein elektromagnetisches
Drehankerlaufwerk angetriebene Uhr zu schaffen, deren Fortschaltimpulsgeber und
ein damit zusammenwirkender Gangregler mittels einer von dem Drehankerlaufwerk intermittierend
aufgezogenen Speicherfeder betätigt wird, wobei Reibungsungenauigkeiten infolge
unterschiedlicher Zahnradausdehnung und unterschiedlicher Ölviskosität bei verschiedenen
Temperaturen trotz einfachen mechanischen Aufbaues und Gangunterschiede infolge
unterschiedlicher Spannung der Antriebsfeder durch ein auf den Gangregler konstant
wirkendes, immer gleich großes Drehmoment der Speicherfeder vermieden werden; zugleich
soll durch die Verwendung eines nur periodisch durch Impulse angetriebenen Drehankerlaufwerks
gegenüber ständig laufenden Motoren der Stromverbrauch herabgesetzt und die Fertigung
sowohl für das Antriebssystem als auch für die Übersetzung zum Zeigerwerk erheblich
vereinfacht werden.
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Bei Uhren der eingangs genannten Gattung wird dies erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß als Fortschaltimpulsgeber ein Drehschalter und als Speicherfeder
eine praktisch gangreservelose Feder, z. B. mit einer etwas größeren als für die
Pause zwischen zwei Impulsen erforderlichen Gangreserve, verwendet und die Feder,
vorzugsweise unmittelbar, zwischen dem Drehankerlaufwerk und dem drehbaren Teil
des Drehschalters angeordnet ist, wobei letzteres, vorzugsweise formschlüssig über
ein einstufiges Vorgelege, mit dem Hemmungsteil des Gangordners steuerbar verbunden
ist. Vorteilhafterweise können dann gleichzeitig die vom Drehschalter erzeugten
Impulse einen solchen Energieinhalt aufweisen, daß sie gleichzeitig als Antriebsimpulse
für eine Nebenuhrenlinie verwendbar sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung
sieht eine Blattfeder mit dreieckiger Blattfläche als Speicherfeder vor, um dadurch
bei einer bestimmten Kraft einen wesentlich größeren Federweg zu erzielen. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung kann diese Feder zum Spannen mit einem Band zusammenwirken,
das sich auf eine auf der Antriebswelle des elektromagnetischen Drehankerlaufwerks
vorgesehene, exzentrisch ausgebildete Nockenscheibe aufwickelt, um dadurch ein konstantes,
den Drehschalter antreibendes Drehmoment zu erzeugen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung bzw. zweckmäßige Weiterbildungen
derselben ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels. Es zeigt Fig. 1 den Aufbau der Uhr mit elektromagnetischem
Drehankerlaufwerk, Speicherfeder, Drehschalter und Gangordner, Fig. 2 in Einzelteilen
eine schematische Darstellung des elektromagnetischen Drehankerlaufwerks, der Spannfeder,
des Drehschalters und des Gangordners.
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Auf den Platinen 1 und 2 sind, wie Fig. 1 zeigt, die einzelnen Bauelemente
für die durch ein elektromagnetisches Drehankerlaufwerk angetriebene Uhr befestigt.
Unter anderem besteht dieses aus einer Antriebsspule 3, welche mittels des Drehschalters
4, der als Polwendeschalter ausgebildet ist und aus den Kontakten 5 und den Nocken
6 besteht, elektrische Impulse aus der Batterie 7 erhält.
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Die Antriebsspule 3 ist über den Kern 8 geschoben. Der magnetische
Fluß wird durch die beiden Polschuhe 9 geführt und treibt den Anker 10 des elektromagnetischen
Drehankerlaufwerkes an. Die Nocken 6 des Drehschalters 4 sind mit Zahnrad 11 fest
verbunden und auf der Welle 12 des elektromagnetischen Drehankerlaufwerkes frei
drehbar angeordnet. Um die Uhr in Gang zu bringen, muß sie angeworfen werden. Dazu
ist der fest auf der Welle 12 des elektromagnetischen Drehankerlaufwerkes angeordnete
Drehknopf 13 nach links zu drehen und die hier als Bandfeder ausgebildete Speicherfeder
14 zu spannen. Durch Vorsehen eines hier nicht dargestellten Anschlages wird dabei
erreicht, daß die Drehankerlaufwerkwelle 12 höchstens um 180° gedreht, die Speicherfeder
14 also nur um ein bestimmtes Maß gespannt werden kann. Da das eine Ende der Speicherfeder
14 an der Welle 12 befestigt ist und das andere Ende über einen Bolzen 15 am Zahnrad
11 angreift, wird sich dieses unter der Kraft der Feder 14 entgegen dem Uhrzeigersinn
drehen. In dem Zahnrad 11 kämmt das Ritzel 16, und dieses steht über eine Hemmung
17 und entsprechende Zwischenbauteile mit der Unruhe 18 eines Gangreglers 19 in
Verbindung. Dadurch ist ein zeitlich konstanter Ablauf des Zahnrades 11 und damit
gleichzeitig ein zeitlich konstanter Ablauf der Nocken 6 des Drehschalters 4 gewährleistet,
so daß dieser in bestimmten Zeitabständen Impulse wechselnder Polarität aus der
Batterie? an die Antriebsspule3 gibt. Im vorliegenden Fall sollen der Drehschalter
4, die Speicherfeder 14 und der Gangordner 19 so dimensioniert sein, daß jeweils
jede Minute ein Impuls wechselnder Polarität den Anker 10 um 180° dreht und dadurch
die Speicherfeder 14 wieder spannt. Die Speicherfeder 14 ihrerseits ist so dimensioniert,
daß sie gerade eine Gangreserve von etwa über 1 Minute speichert, so daß sich ihre
Spannung nur in geringen Grenzen ändern kann.
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In Fig. 2 sind die Schaltung der Batterie 7, der Kontakte 5, der Spule
3 sowie der magnetische Kreis aus dem Kern 8 und den Polschuhen 9 zum Antrieb des
Ankers 10 schematisch dargestellt. Weiterhin wurden der Gangordner 19, das Zahnrad
11 mit den Nocken 6, die Drehankerlaufwerkwelle 12 einschließlich Anker 10 und Speicherfeder
14 in Einzelteilen herausgezeichnet. Mit der Drehankerlaufwerkwelle 12 ist noch
ein Ritzel 20 fest verbunden, das über das Zahnradgetriebe 21 die Uhrenzeiger einstellt.
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Die Anbringung der Speicherfeder 14 ist in Fig. 2 etwas anders als
in Fig. 1 gelöst. Sie ist wiederum am Bolzen 15 befestigt und als Blattfeder ausgebildet.
Ihre Blattfläche weist aber jetzt Dreiecksform auf, um bei einer vorgegebenen Federspannung
einen großen Federweg zu erzielen. Auch steht das als Dreiecksspitze ausgebildete
Blattfederende hier nicht unmittelbar mit der Drehankerlaufwerkwelle 12 in
Verbindung, sondern ein völlig flexibles Band 22 spannt die Feder, während dieses
Band 22 sich auf eine exzentrisch ausgebildete Nockenscheibe 23, die mit der Welle
12 fest verbunden ist, beim Linksdrehen der Welle 12 darauf aufwickelt. Die in Bandform
ausgebildete Speicherfeder 14 und die exzentrisch ausgebildete Nockenscheibe 23
sind dabei so dimensioniert, daß derAbstand des flexiblen Bandes22 von der
Achse
der Welle 12 mit zunehmender Spannung der Speicherfeder 14 abnimmt. Das aus dem
Achsabstand des flexiblen Bandes 22 und der Federspannung gebildete Drehmoment bleibt
also über den ganzen Federweg hinweg nahezu konstant.
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Als Kraftspeicher dient im vorliegenden Fall nur die schwache Speicherieder
14, die eine Gangreserve von etwas mehr als einer Minute Zeitdauer aufzunehmen hat
und unmittelbar nur über ein einstufiges Vorgelege mit der Hemmwerkswelle des Gangordners
19 in Verbindung steht. Infolge der bereits angegebenen Maßnahmen zur Erzielung
eines konstanten Drehinoments und der geringen von der Feder aufgenommenen Gangreserve
und weil die Speicherfeder 14 nur noch einen Drehschalter 7 betätigt, kann kein
Fehler wie bei der ungleichmäßigen Spannung einer normalen Uhrfeder entstehen. Denn
einmal muß sonst die Uhrantriebsfeder nicht nur den Gangordner, sondern auch das
Zeigerwerk antreiben, weiterhin weist die Feder zur Erreichung einer genügenden
Gangreserve von einigen Stunden einmal den Spannungszustand »Null« bei abgelaufener
und das andere Mal die maximale Spannung bei aufgezogener Feder auf. Außerdem sind
zwischen der Speicherfeder und der Hemmwerkswelle mehrere einstufige Vorgelege vorgesehen,
und auch durch diese treten infolge von Wärmeausdehnungsfehlern und unterschiedlicher
01-viskosität bei verschiedenen Temperaturen große Zeitdifferenzen auf. Aber selbst
die beim Ausführungsbeispiel auftretenden Fehler erstrecken sich nur über die Dauer
eines Federaufzuges, also höchstens über 1 Minute, so daß die Fehler, sofern sie
nur in den Toleranzgrenzen des Gangordners liegen, vollkommen ausgeglichen werden
können. Auch unterschiedliche Spannungen der Stromquelle 7 können keine Fehler verursachen,
solange die Spannung nur ausreicht, das Drehankerlaufwerk voll um 180° durchzudrehen,
weil bei jeder Halbdrehung die Speicherfeder 14 nur bis zum Anschlag gespannt werden
kann.