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Schrittschaltwerk, insbesondere für Pendeluhren mit elektrischem Antrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schrittschaltwerk mit zwei in ein Schaltrad eingreifenden
Klinken, die auf einem um einen raumfesten Punkt drehbaren und von einem schwingenden
Teil, insbesondere einem Pendel, gesteuerten Träger derart getrennt gelagert sind,
daß die Klinken abwechselnd bei einem Hin-und Hergang des Schwingungsvorganges schalten.
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Solche Schrittschaltwerke für die Uhrzeiger sind bei elektromagnetisch
angetriebenen Pendeluhren bereits bekannt; der Antrieb des Zeigerwerkes in beiden
Schwingungsrichtungen hat gegenüber dem ebenfalls bekannten Zeigerantrieb nur in
einer Schwingungsrichtung den Vorzug einer gleichmäßigeren Verteilung der Arbeitsbelastung
des Pendels. Man hat dabei auch bereits die Aufgabe erkannt, daß es wegen der Möglichkeit
der Amplitudenänderung, z. B. bei Spannungsänderung der Stromquelle, wichtig ist,
eine sichere Schaltung des Schaltrades stets nur um einen Zahn, aber auch stets
in der vollen Zahnlänge bzw. stets nur um einen bestimmten Betrag unabhängig von
der Veränderung der Amplitude zu erzielen. Bei einer bekannten Uhr wird versucht,
diese Aufgabe durch Ausbildung des Schaltrades als Stiftenrad zu lösen, wobei die
Enden zweier durch eine Feder verbundener Klinken abwechselnd zwischen die Stifte
schlagen: abgesehen davon, daß eine solche Anordnung sehr geräuschvoll arbeitet
und starker Abnutzung unterworfen ist, belastet sie das Pendel erheblich; auch ist
bei der großen Zahl von Schaltungen die Ermüdungsgefahr bzw. Formänderung der Feder
eine weitere Störungsursache, die gerade bei elektromagnetisch angetriebenen Uhren,
bei denen man einen langen ungestörten, weil völlig überwachungslosen Betrieb anstrebt,
zu vermeiden ist.
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Eine andere bekannte Vorrichtung verzichtet zwar auf eine Feder zwischen
den Klinken und bildet das Schaltrad als Zahnrad aus, aber hier wird die Begrenzung
des Klinkenweges, die auf die kleinstzulässige Amplitude eingestellt wird, durch
zwei ortsfeste Anschläge angestrebt, gegen welche die Klinken anschlagen, was ebenfalls
erhebliche Geräusche, stärkere Abnutzung sowie erhebliche Belastung des Pendels
verursacht; auch besteht die Gefahr, daß bei großen Amplituden oder Erschütterungen
das Klinkensystem von den Anschlägen zurückgeschleudert wird und dann doch eine
doppelte Schaltung des Schaltrades bewirkt.
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Diese Mängel werden bei einem Schrittschaltwerk der eingangs genannten
Art dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß der Klinkenträger eine solche Führung
aufweist, längs deren ein am Schwinger, insbesondere am Pendel, angeordneter Teil
sich derart in einer S-förmigen Bahn zu bewegen vermag, daß er nur im Mittelteil
dieser Bahn Kraft auf den Träger überträgt, jedoch von einem bestimmten Winkelweg
in jeder Richtung an keine Drehwirkung auf den Träger ausübt.
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Da weder Federn noch feste Anschläge für das Klinkensystem vorgesehen
sind, sondern der mitnehmende Teil sich in der Führung des Klinkenträgers je nach
der Amplitude beliebig frei bewegen kann, wobei aber nur im Mittelteil der Bahn
der Klinkenträger mitgenommen wird, so werden alle oben aufgeführten Nachteile,
wie Geräuschbildung; starke Abnutzung, starke Belastung des Pendels und Fehlschaltungen,
vermieden.
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Gemäß zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung besteht die Führung
aus einem S-förmigen Schlitz, in den ein auf dem Pendel sitzender Zapfen eingreift.
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Die Erfindung ist im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand
der Zeichnung näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt schematisch das am Drehpunkt 1 aufgehängte Pendel
2 mit der Pendelmasse 3 und einen Bügel 4, in den ein Permanentmagnet 5 eingespannt
ist, der durch eine ortsfest angeordnete Spule 6 einen Stromimpuls erhält, der das
Pendel in Gang hält. Diesem so in Gang gehaltenen Pendel ist nun ein Schrittschaltwerk
zugeordnet, das schematisch durch das auf der Achse 7 drehbar angeordnete Schaltrad
8 und die beiden Klinken 9 und 10 angedeutet ist.
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Wie ersichtlich, haben die Klinken 9 und 10 je einen gesonderten Drehpunkt
11 und 12, die auf dem gleichen Klinkenträger 13 sitzen. Dieser Klinkenträger 13
ist selbst als ein um die Achse 14 drehbarer Hebel ausgebildet.
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Am anderen Ende dieses Hebels 13 ist eine Schlitzführung angeordnet,
die aus dem Schaltstift 15 besteht, der auf der Pendelstange 2 sitzt, sowie aus
einem Schlitz 16.
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Wie ersichtlich, hat der Schlitz 16 einen mittleren Teil, die sogenannte
Geradführung, die parallel mit
der Längsrichtung des Pendels in
seiner Ruhestellung verläuft. Diese Geradführung hat eine Länge, die dem Minimum
des Pendelausschlages entspricht, das für die Weiterschaltung des Schaltrades 8
um einen Schritt erforderlich ist. Tatsächlich bewirkt ein Pendelausschlag so lange
eine Drehung des Schaltrades um einen Schritt, als bei der Drehung des Pendels der
Stift 15 in der Geradführung des Schlitzes 16 sich befindet.
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Bei einer Drehung des Pendels von der Mittellage aus nach links bewegt
sich der Stift 15 relativ in der Geradführung nach oben. Dies ist gleichbedeutend
damit, daß sich der Klinkenträger 13 entgegen dem Uhrzeigersinn nach unten bewegt.
In diesem Fall schaltet die obere Klinke 9 das Klinkenrad 8 um einen Zahn entgegen
dem Uhrzeigersinn weiter.
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Bei einer Drehung des Pendels von der Mittellage aus nach rechts bewegt
sich der Stift 15 relativ in der Geradführung nach unten. Dies ist gleichbedeutend
damit, daß sich der Klinkenträger 13 im Uhrzeigersinn nach oben bewegt. In diesem
Fäll schaltet die untere Klinke 10 das Klinkenrad 8 um einen Zahn entgegen dem Uhrzeigersinn
weiter.
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Aus der Figur ist gleichzeitig ersichtlich, daß bei einem großen Ausschlag
des Pendels nach links der Stift in den linken tangential verlaufenden Teil der
Führung gelangt. Während dieser Zeit erhält der Hebel 13 keine Drehimpulse, weshalb
auch die Klinke 9 keine Bewegung zur Weiterschaltung des Schaltrades 8 erfährt.
Ebensowenig kann eine über das Minimum hinausgehende Bewegung des Pendels nach rechts
Steuerimpulse auf das Schaltrad zur Folge haben, da in diesem Fall der Schaltstift
15 in den unteren, gleichfalls tangential verlaufenden Teil des Schlitzes 16 gelangt.
Auch in diesem Fall dreht sich der als Hebel ausgebildete Klinkenträger 13 nicht
und kann deshalb auch keine Bewegung der Klinke 10 im Sinne einer Drehbewegung des
Schaltrades 8 hervorrufen.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß nur ein ganz bestimmter kleiner
Amplitudenbereich das Schaltrad des Schrittschaltwerkes um einen Schritt weiterschaltet
und dadurch die Uhr in Gang gehalten wird.
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Der große Vorzug der erfindungsgemäßen Anordnung äußert sich beispielsweise
darin, daß man elektrisch angetriebene Jahresuhren zu Beginn auf eine verhältnismäßig
große Amplitude einstellt. Da diese Amplitude mit der Zeit durch natürliche Entladung
der Speisebatterie absinkt, wird durch diese Kurvenführung eine verhältnismäßig
langeGangdauer erzielt. Die erfindungsgemäße Schlitzführung bedeutet in diesem Fall
eine Sicherung dafür, daß die auf ein Minimum abgesunkene Spannung, die das Pendel
gerade noch in Gang hält, auch noch ausreicht, da-, Schrittschaltwerk um einen Schritt
sicher weiterzuschalten.
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Die Erfindung wurde am Beispiel einer Pendeluhr mit elektrischem Antrieb
dargestellt; sei es, daß dieser Antrieb elektromagnetisch ausgebildet ist, wobei
durch das Pendel betätigte Kontakte einen Stromkreis einschalten, der eine Spule
speist, deren Magnetfeld auf das Pendel antreibend einwirkt, oder sei es, daß ein
elektronischer Pendelantrieb, beispielsweise mit Hilfe eines Transistors, vorgesehen
ist, in dessen Eingangskreis eine Steuerspule und in dessen Ausgangskreis eine Impulsspule
liegt, deren Feld antreibend auf einen an dem Pendel mitschwingenden Magneten einwirkt.
Darüber hinaus hat die vorliegende Erfindung überall dort Bedeutung, wo es darauf
ankommt, eine hin- und hergehende Pendelbewegung in die Drehbewegung des Schaltrades
eines Schrittschaltwerkes so umzuwandeln, daß die über einen minimalen Pendelausschlag
hinausgehenden Ausschläge das Klinkenrad nicht um einen zusätzlich zweiten Schritt
weiterschalten.