DE1133676B - Zeithaltendes elektrisches Geraet, insbesondere eine elektrische oder elektronische Uhr - Google Patents

Description

• Zeithaltendes elektrisches Gerät, insbesondere eine elektrische oder elektronische Uhr Elektrische Uhren und auch elektronische Uhren, d. h. sowohl Uhren; mit Kontaktsteuerung der Antriebsspule der Unruh bei jeder Schwingung der Unruh als auch elektromagnetisch angetriebene Unruhuhren, welche ohne Kontakte durch Erzeugung eines Steuerimpulses an einer Steuerspule durch induktive Erzeugung eines Steuerimpulses in, einer Steuerspule und Abgabe des Antriebsimpulses aus mindestens einer Triebspule. auf den Gangordner arbeiten, sind in mehreren Ausführungen bereits bekannt. Im allgemeinen sind die Permamentmagnete am Umfang der Unruh angeordnet und arbeiten dann; mit eisenlosen Spulen zusammen. Es sind aber auch Anordnungen bereits. bekannt, bei denen man den Permanentmagneten als Speiche der Unruh ausbildet und diese entweder ebenfalls gegenüber Luftspulen schwingen läßt oder auch gegenüber geschlossenen Eisenringen, welche zugleich den Vorteil haben, daß sie das System gegen magnetische Fremdfelder abschirmen. Dabei ist auch bereits eine Anordnung bekanntgeworden, welche auf dem geschlossenen Eisenring nicht, wie sonst üblich, auf der einen Seite eine Steuerspule und auf der anderen Seite eine Triebspule besitzt, sondern bei der zwei oder auch vier Toroidspule.n auf Teile des Kernes .gewickelt sind, derart, daß gleichpolige Magnetfelder, beispielsweise um 180°, versetzt auftreten. Bei dieser bekannten Anordnung ist aber zwischen den Toroidspulen jeweils ein erheblicher Abstand bzw. Zwischenraum vorhanden. Eine solche Anordnung ist für eine elektronische Uhr trotz des verbesserten Wirkungsgrades durchaus ungeeignet, weil der Steuerimpuls praktisch mehr oder minder doch die Form einer Sinush albwelle behält, so daß, wenn nicht besondere Schaltungsmaßnahmen getroffen werden, ein viel zu breiter Antriebsimpuls entstehen würde, was für die Isochronismusbedingungen der Uhr ungünstig ist. Aber auch bei einer Kontaktuhr, bei welcher ja die Kontaktdauer im wesentlichen die Impulsdauer bestimmt, ist eine solche Anordnung, selbst wenn man, wie bekannt, den geschlossenen Eisenring sehr remanenzarm herstellt, noch durchaus ungünstig, insbesondere, wenn man nach dem an sich bekannten und vorteilshaften Prinzip der Abstoßung arbeitet, weil dann durch die Breite des Magnetfeldes unter Umständen beim Schwingen der Unruh in die Nullage eine stärkere Bremswirkung auftritt, so daß die Triebimpulse beiderseits der Nulllage unsymmetrisch werden. Verwendet man das ebenfalls bekannte und meist übliche Anziehungsprinzip, so könnte man diese Bremswirkung, die nunmehr umgekehrt hinter der Nullage auftritt, nur dadurch vermeiden, daß man genau dafür sorgt, daß streng in der Nullage der Kontakt unterbrochen wird. Das erfordert sehr genaue Justierungsarbeiten und verteuert die Fertigung erheblich, andererseits ändert sich im Gebrauch mit der unvermeidlichen Änderung der Spiralfeder und der Kontakte dieser Kontaktöffnungszeitpunkt.
• Es hat nicht an Versuchen gefehlt, durch außerordentlich kleine Steuer- und Triebmagnete die Schärfe des Impulseinsatzes zu verbessern, was einerseits zur Verwendung sehr hochkoerzitiver und damit teurer Magnete; andererseits wieder zur Verschlechterung des Wirkungsgrades führt, ohne daß zugleich ein hinreichender Schutz .gegen Fremdfelder erzielt wird.
• Die Erfindung hat sich die Aufgabe .gestellt, unter Vermeidung dieser Nachteile hochkonzentrierte Magnetfelder zu schaffen, die genau um die Nullage symmetrisch sind.
• Diese Aufgabe wird bei einem zeithaltenden elektrischen Gerät, insbesondere einer elektrischen oder elektronischen Uhr, bei der die Antriebsspulen periodisch kurzfristig bei jeder Schwingung durch Kontakte oder durch eine an sich bekannte elektronische Schaltung erregt werden und bei der ein Permanentmagnet als Speiche auf der Unruh bzw. einem Drehpendel angeordnet ist, der innerhalb eines geschlossenen Eisenkernes frei schwingen kann, und wobei mehrere als Toroidspuleu gewickelte Antriebsspulen so zueinander angeordnet sind und gegeneinander geschaltet sind, daß sich zwischen den Spulen jeweils ein gleichpoliges Magnetfeld ausbildet, ,das aus dem Eisenring austritt und auf den Speichenmagneten antreibend wirkt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spulen derart eng am Umfang angeordnet sind, daß praktisch der ganze Eisenring bewickelt ist, und daß das zwischen den Spulen entstehende .gleichpolige Magnetfeld mit geringmöglicher Winkelausdehnung konzentriert wird, derart, daß nur ein sehr kurzzeitig und in: bezug auf den Winkelgrad eng begrenzter Übertragungsimpuls auf den Gangordner, insbesondere die Unruh, entsteht.
• Der geschlossene Eisenring kann; bei Armbanduhren aus einem dünnen runden Draht oder rechteckigen Blech bestehen, die nach dem Aufstecken der Spulen verschweißt sind, so daß ein völlig geschlossener Eisenkörper entsteht. Verwendet man nur zwei Spulen, so sind diese gegenüberliegend anzuordnen: Der Stromverlauf durch die Spulen wird .so geschaltet, daß im 90-Grad-Winkel, von der Mitte der Spulen an gerechnet, nach der einen Seite von jeder Spule ein Nordpol und nach der anderen. Seite ein Südpol erzeugt wird. Das Eisen selbst darf keine Remanenz aufweisen. Der Permanentmagnet, welcher quer zur Unruhaohse angeordnet ist, trägt den Außenring der Unruh, welcher aus nichtmagnetischem Material gefertigt ist. Die Nullage der Unruh ist zweckmäßig so gewählt, daß der Permanentmagnet mit seinem Nordpol dem Nordpol im Eisenring und mit seinem Südpol dem Südpol im Eisenring gegenübersteht. Würde die Unruh keine Rückholfeder besitzen, so würde sich der Permanenmagnet in das erdmagnetische Feld einstellen, da der Eisenring keine Remanenz aufweist und somit keine Vorzugskraft oder Richtkraft von dem Eisen auf den Permanentmagneten: ausgeübt wird. Wird nun durch die Spulen ein kurzer Stromimpuls geschickt, so wird der Permanentmagnet mit seinem Nord- und Südpol jeweils abgestoßen, .und die Unruh kann eine Vollschwingung beliebiger Amplitude ausführen, ohne daß eine Bremsung oder eine ; entgegenwirkende Magnetkraft auftreten kann.
• Selbst für kleinste Armbanduhren ist eine derartige Ausführung möglich. Der Permanentmagn t :hat für die kleinen Unruhen noch eine genügend große Masse, da er eine Länge gleich denn Durchmesser der Unruh besitzt. Der Eisenring kann aus sehr dünnem Draht bestehen, und auch die Spulen, können sehr klein ausgeführt werden.. Es ist auch möglich, wenn nur zwei Antriebsspulen verwandt werden, die Spulen direkt halbkreisförmig mit sehr :geringem Querschnitt auszuführen, so daß nach dem Aufstecken auf den Eisenkern ein völlig geschlossener Spulenring mit toroidförmiger Wicklung entsteht, wobei die beiden Spulen ,gegeneinandergeschaltet sind.
• Durch den Eisenkern ist auch der Wirkungsgrad um ein Vielfaches größer als bei jeder Spulenkombination .ohne Eisen, und durch die :gegeneinandergeschalteten Spulen entsteht außerdem ein kräftiger magnetischer Fluß. Für größere Armbanduhren wählt man entsprechend dem möglichen Durchmesser des Permanentmagneten einen Eisendraht oder ein hochkant mit der Achse der Unruh paralleles rechteckiges Eisenblech. Ist der Durchmesserdes Permanentmagneten beispielsweise 2 mm, so wird auch das Eisenblech 2 mm hoch und etwa 0,5 mm stark gewählt. Dieser Eisenkern liegt direkt in der Ebene der eigentlichen Unruh, so daß diese innerhalb des Eisenkerns schwingt. Die übrige Ausführung der Unruh kann der bisherigen entsprechen. Nach dem gleichen Prinzip lassen sich auch größere Uhren, wie Taschenuhren oder sogar Drehpendeluhren, aufbauen: Auch hierbei liegt entsprechend ein völlig geschlossener Eisenkern aus Material geringster Remanenz um den eigentlichen Schwingkörper, und als Schwingkörper wird wieder ein Permanentmagnet, hierbei mit wesentlich größerem Durchmesser, verwendet.
• Die Verwendung des erfindungsgemäßen Spulen-und Magnetaufbaus bietet auch in entsprechend größerer Dimensionierung für elektrische Triebfederaufzüge besondere Vorteile. Vor allem fällt das lästige Knackgeräusch er meist üblichen Klappanker-Impulsaufzüge vollkommen weg. Weiterhin kann ein Arbeitsbereichswinkel von 180 Grad für die Spannung einer Feder ausgenutzt werden, während bei den bisherigen Konstruktionen nur sehr kleine Winkel zur Verfügung stehen. Die Ablaufzeit der Antriebsfeder ist daiher wesentlich länger, und der Kraftbedarf ist wegen des ständig geschlossenen. Kraftlinienf(usses außerordentlich viel geringer.
• Die Steuerung des Antriebes kann in bekannter Weise über Kontakte an der Spiralfeder, an der Unruh oder einem sonstigen gaugordnenden Drehschwingererfolgen. Besonders zweckmäßig ist es. dabei, über den Kontakt die Basiserregung eines Transistors zu schalten, in dessen Arbeitskreis die Antriebsspulen liegen. Auch eine Kontaktsteuerung über die Ankergabel ist ohne weiteres möglich.
• Darüber hinaus kann auch eine rein elektronische Steuerung über Transistorschaltungen erfolgen. Hierfür können Multivibratorschaltuugen, Oszillatorschaltungen und Oszillatorschaltungen mit Verzögerungsglied verwendet werden. Die Transistorschaltung wird so aufgebaut, daß mit einer genau eingehaltenen Zeitkonstante jeweils. ein Impuls in die Antriebsspulen gegeben wird.
• Verwendet man einen Transistor als Oszi-llator im Hf-Gebiet, so ist auch eine Kondensatorsteuerung, wobei ein Teil des Kondensators an der Unruh oder dem Drehsegment angeordnet ist und ein Teil fest am Uhrenblock ist, möglich. Solange sich die Kondensatorplatten nicht gegenüberstehen, schwingt der Oszillator nicht. Beim Gegenüberstehen in der Nulllage wird durch das Einsetzen der Oszillatorschwingung ein entsprechend hoher StTomstoß durch die Antriebsspulen fließen. Selbstverständlich ist auch eine Steuerung über lichtempfindliche oder magnetfeldempfindliche oder strahlungsempfindliche Transistoren möglich.
• Auch kann der Permanentmagnet selbst als beweglicher Kern einer Oszillator-Spulenkombination wirken. Die Oszillatorspulen sind so angeordnet, daß das Kraftlinienfeld des Permanentmagneten in der Null-Lage des mechanischen Schwingers ein Kopplung zwischen den Oszillatorspulen herbeiführt. Nach dem Antriebsimpuls zur Drehung des mechanischen Schwingers wird die Kopplung aufgehoben.
• Für die Herstellung von Armbanduhren jeder Größe bietet sich durch diese Konstruktionsprinzipien über den sehr .einfachen und völlig betriebssicheren Antrieb eine wirklich realisierbare Möglichkeit. Für Uhren größerer Abmessungen und elektrische Aufzüge bietet die Konstruktion gegenüber den bekannten aus den obengenannten Gründen erhebliche Vorteile.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Zeithaltendes elektrisches Gerät, insbesondere eine elektrische oder elektronische Uhr, bei der die Antriebsspulen periodisch kurzfristig bei jeder Schwingung durch Kontakte oder durch eine an sich bekannte elektronische Schaltung erregt werden, und bei der ein Permanentmagnet als Speiche auf dem Gangordner angeordnet ist, der innerhalb eines geschlossenen Eisenkerns frei schwingen kann, wobei mehrere als Toroidspulen gewickelte Antriebsspulen so zueinander angeordnet sind und gegeneinander geschaltet sind, daß sich jeweils zwischen den Spulen ein gleichpoliges Magnetfeld ausbildet, das aus dem Eisenkern heraustritt und auf den Speichenmagneten des Gangordners, insbesondere der Unruh, antreibend wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen derartig eng am Umfange des Eisenkernes einander gegenüberliegen, daß praktisch der ganze Eisenkern bewickelt ist und das bzw. die gleichpoligen Magnetfelder auf geringstmögliche Winkelausdehnung stark konzentriert sind, derart, daß nur ein sehr kurzzeitiger und in bezug auf den Winkelgrad eng begrenzter übertragungsimpuls auf den Gangordner, insbesondere die Unruh, entsteht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nullage des Gangordners, insbesondere einer Unruh, mit den Magnetpolen zusammenfällt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei als Halbkreis ausgeführte Triebspulen vorgesehen sind.
4. 4. Elektrischer Triebfederaufzug, gekennzeichnet durch die Verwendung des Spulen- und Magnetaufbaus nach den Ansprüchen 1 oder 3 in für einen Federaufzug ausreichend groß bemessener Dimensionierung.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebes über einen Kontakt an der Unruh-Spiralfeder, an der Ankergabel oder an einem anderen Teil des Gangordners; vorzugsweise über die Erregung des Basiskreises einer Transistorschaltung, erfolgt.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebes über eine Transistorschaltung als Multivibrator-, Oszillator-Sperrschwinger- oder Oszillatorschaltung mit Verzögerungsglied erfolgt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebes über einen Hf-Transistor-Oszillator und Kondensator erfolgt, wobei eine Kondensatorplatte am mechanischen Schwinger und eine fest angeordnet ist. B.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als Kern eines Oszillator-Transformators in der Nullage die Kopplung der Antriebsspulen und einer Steuerspule zum Anschwingen des Oszillators herbeiführt.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebes über lichtempfindliche, magnetfeldempfindliche oder strahlungsempfindliche Halbleiter erfolgt.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Antriebes über einen Hf-Transistor-Oszillator mit stabilisierter Trägerfrequenz und periodische niederfrequente selbsttätige Einschaltung der Impulse erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 335188, 335 1.87, 312 261; französische Patentschriften Nr. 1164 442, 1156839.