DE1673737A1

DE1673737A1 - Electronically controlled drive, especially for clocks

Info

Publication number: DE1673737A1
Application number: DE19671673737
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: GEHAP GmbH and Co KG
Current assignee: GEHAP GmbH and Co KG
Priority date: 1967-07-27
Filing date: 1967-07-27
Publication date: 1971-12-30

Description

Elektronisch gesteuertes Laufwerk, insbesondere für Uhren Zusatz zum Patent ................ (Pat.Anm. P 16 73 735.2-52) Im Hauptpatent ........ (Pat.Anm. P 16 73 735.2-52) ist ein elektronisch gesteuertes Laufwerk, insbesondere für Uhren tuit einer elektronischen Schwingkreisschaltung) die eine Schwinggabel-, 4uarz- oder Eigenstabilisation und eine oder mehrere Schwingspulen aufweist, beschrieben. Bekanntlich gibt es in der Technik der modernen Uhrenantriebe verschiedene Antriebsprinzipien. Diese bestehen in den sogenannten Drehschwingern, Fendelschwingern oder schwinggabelbewegten Rotoren als grundsätzliche Ausgangselemente. Allen diesen Antriebsprinzipien ist eine elektronische Schwingkreisschaltung gemeinsam, die das einmal angestoßene mechanische Teil durch kurze Magnetimpulse in drehender, pendelnder oder schwingender Bewegung hält.-Als Energiequellen dienen Batterien kleinerer oder größerer Kapazität, die durch die i-iuslegung der elektronischen Schwingkreise als sehr sparsame Blindstromkreise nur wenig beansprucht werden.Electronically controlled drive, especially for watches Addition to the patent ................ (Pat.Anm. P 16 73 735.2-52) In the main patent ........ (Pat .Anm. P 16 73 735.2-52) an electronically controlled drive, in particular for clocks tuit an electronic resonant circuit) is described which has a tuning fork, 4uarz- or self-stabilization and one or more voice coils. As is well known, there are various drive principles in the technology of modern clock drives. These consist in the so-called torsional oscillators, Fendel oscillators or rotors moved by oscillating fork as the basic starting elements. All of these drive principles have one electronic oscillating circuit in common, which keeps the mechanical part in rotating, oscillating or oscillating motion by means of short magnetic pulses are only slightly stressed.

Im Hauptpatent wurde ein elektronisch gesteuertes Laufwerk, insbesondere für Uhren angegeben, welches sehr einfach und daher billig aufgebaut wLerden kann, welches aber eine außerordentlich große Ganggenauigkeit besitzt. Das elektronisch gesteuerte Laufwerk gemäß dem Hauptpatent besteht im wesentlichen darin, daß die Schwingspulen gleichzeitig als Antriebsspulen für ein das Laufwerk antreibendesRotorrad dienen, wobei das Rotorrad als Polrad mit auf dem Umfange gleichen magnetischen Polen ausgebildet ist und diesen Polen ?Z gegenüberliegend die Polschuhe des oder der Kerne der Schwing- und Antriebsspulen angeordnet sind.In the main patent, an electronically controlled drive, especially for clocks, was specified, which can be constructed very simply and therefore cheaply, but which has an extremely high rate of accuracy. The electronically controlled drive according to the main patent consists essentially in that the voice coil also serve as a drive coil on a drive antreibendesRotorrad, wherein the rotor wheel is designed as a magnet wheel with the same on the extent magnetic poles and these poles? Z opposite the pole pieces of the or Cores of the oscillating and drive coils are arranged.

Dieser Aufbau bringt den Vorteil mit sich, daß der elektronische Schwingkreis mit seiner Stabilisierung an irgendeiner Stelle im Laufwerk untergebracht werden kann und nicht unmittelbar am Rotorrad liegen muß. Ferner wird durch die magnetinduktive Übertragung der Schwingspulenenergie auf das Rotorrad eine sehr große Ganggenauigkeit erzielt.This structure has the advantage that the electronic oscillating circuit with its stabilization at any point in the drive can and does not have to be directly on the rotor wheel. Furthermore, by the magnetic inductive Transmission of the voice coil energy to the rotor wheel has a very high accuracy achieved.

In einer besonderen Ausführungsform besteht das Rotorrad aus einer dünnen Metallscheibe mit mehreren am Umfange vorgesehenen Zungen, die von einem zentrisch angeordneten Dauermagneten zur Bildung von magnetischen Polen erregt werden, wobei diesen Zähnen gegenüberliegend die Schwingspulen angeordnet sind. Das Rotorrad kann auch aus einem Ferritmantel mit aufmagnetisierten Magnetpolen bestehen, denen gegenüberliegend die Schwingspulen mit ferromagnetischen Kernen angeordnet sind,und welches durch die Magnetimpulse der Schwingspulen im Takt der Schaltfrequenz in Drehbewegung gehalten wird. Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Ganggenauigkeit des Laufwerkes zu verbessern und-die Schaltungsanordnung zurw Antrieb zu vereinfachen.In a particular embodiment, the rotor wheel consists of one thin metal disc with several tongues provided on the circumference, which are held by a centrally arranged permanent magnets are excited to form magnetic poles, the voice coils being arranged opposite these teeth. The rotor wheel can also consist of a ferrite jacket with magnetized magnetic poles, which opposite the voice coils with ferromagnetic cores are arranged, and which by the magnetic impulses of the voice coils in time with the switching frequency in Rotational movement is held. The present invention has been directed to Task set to improve the accuracy of the drive and -the circuit arrangement to simplify the drive.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein elektronisch gesteuertes Laufwerk, insbesondere für Uhrenantriebe mit einer elektronischen Schwingkreisschaltung, die schwinggabel-, quarz- oder eigenstabilisiert ist und eine oder mehrere Schwingspulen aufweist, wobei die Schwingspulen gleichzeitig als Antriebsspulen für ein das nachfolgende Laufwerk antreibendes Rotorrad dienen und das Rotorrad als Polrad mit auf dem Umfang gleichen magnetischen Polen ausgebildet ist und diesen Polen gegenüberliegend die Polschuhe des oder der Kerne der Schwing- und Antriebsspulen angeordnet sind,gemäß Patent ........ (Pat.Anm. daß die Schwing- und Antriebsspulen in zwei Hälften geteilt und auf einem gemeinsamen Jochkern mit zwei Polschuhen angeordnet sind, daß das mit einpoligen Zungen versehene Laufrad durch Einschnitte In den Polschuhen des Joches läuft, wobei beim Durchgang einer gepolten Zunge an einem Polschuh jeweils in der einen Hälfte der geteilten Spulenwicklung ein Steuerimpuls entsteht, während die andere Hälfte der Spulenwicklung eine entgegengesetzte Polung aufweist, die bewirkt, daß die andere ankommende Zunge vom entsprechenden Polschuh des Joches angezogen wird. ' Durch entsprechende Dimensionierung der Spulenwicklung sowie einer besonderen Parallelkapazität in Verbindung mit den einpolig magnetisch gepolten Zungen des Polrades entsteht dann eine Drehbewegung in gleicher Richtung, wobei die Drehzahl des Polrades bestimmt wird durch die Schwingungsfrequenz, dividiert durch die Anzahl der Zungen.According to the invention, an electronically controlled drive, in particular for clock drives, with an electronic oscillating circuit that is stabilized by vibrating fork, quartz or self-stabilized and has one or more voice coils, the voice coils at the same time as drive coils for a drive that drives the following drive, is achieved according to the invention Serve the rotor wheel and the rotor wheel is designed as a pole wheel with the same magnetic poles on the circumference and the pole shoes of the core or cores of the oscillating and drive coils are arranged opposite these poles, according to patent ........ (Pat. that the oscillating and drive coils are divided into two halves and are arranged on a common yoke core with two pole pieces, that the impeller provided with single-pole tongues runs through notches in the pole pieces of the yoke, with a polarized tongue passing through one pole piece in each case in one Half of the split coil winding produces a control pulse, while the other half of the coil winding has opposite polarity, which causes the other incoming tongue to be attracted by the corresponding pole piece of the yoke. '' By appropriate dimensioning of the coil winding as well as a special parallel capacitance in connection with the unipolar magnetically polarized tongues of the pole wheel, a rotary movement then occurs in the same direction, whereby the speed of the pole wheel is determined by the oscillation frequency divided by the number of the tongues.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Schaltungsanordnung durch Einspeisung eines Signals von einem Stimmgabeloszillator an die Basis der Schalttransistoren entsprechend der Eigenfrequenz der Stimmgabel stabilisiert werden. Auf diese Weise wird eine höhere Ganggenauigkeit erzielt.According to a further embodiment, the circuit arrangement by feeding a signal from a tuning fork oscillator to the base of the Switching transistors are stabilized according to the natural frequency of the tuning fork. In this way, a higher accuracy is achieved.

Ferner kann der Jochkern, auf dein sich die geteilten Schwing-und Antriebsspulen befinden, als hohler Eisenkern ausgebildet werden, der im Innern einen einschraubbaren Abstimmkern aufnimmt. Dadurch ist in einfacher Weise eine Schwingfrequenz- -abstimmung zur Gangregulierung des Laufwerkes möglich. -Schließlich kann auch durch Veränderung der Induktivitäten und/oder Kapazitäten der Schaltung die Schwingfrequenz um das Doppelte oder Vierfache höher gewählt werden, während das Polrad seine normale Drehzahl beibehält.Furthermore, the yoke core, on which the divided oscillating and drive coils are located, can be designed as a hollow iron core which holds a screw-in tuning core inside. In this way, an oscillation frequency tuning for regulating the gear of the drive is possible in a simple manner. Finally, by changing the inductances and / or capacitances of the circuit, the oscillation frequency can be selected to be twice or four times higher, while the pole wheel maintains its normal speed.

Anhand der Zeichnung soll.am Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der Gegenstand der Erfindung näher erläutert werden.Based on the drawing should.am the example of a preferred embodiment the subject matter of the invention will be explained in more detail.

Fig. 1 zeigt im Prinzip das Laufwerk gemäß der Erfindung mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Schwingungen.Fig. 1 shows in principle the drive according to the invention with a circuit arrangement for generating the vibrations.

Fig. 2 zeigt im Detail eine abgewandelte Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1, bei welcher eine Stimmgabel zur Schwingungsstabilisierung verwendet wird.FIG. 2 shows in detail a modified embodiment of the circuit arrangement according to FIG. 1, in which a tuning fork is used for vibration stabilization.

Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform des Jochkernes für die Schwing- und Antriebsspulen.Fig. 3 shows a particular embodiment of the yoke core for the oscillating and drive coils.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Polrad bezeichnet, auf welches von beiden Seiten Permanentmagnete 2 gegeneinander mit gleichen Polen aufgesetzt sind. Das Polrad 1 ist mit einer Antriebswelle 3 verseheng die ein übliches bekanntes Laufwerkg beispielsweise für Uhren, antreibt.In Fig. 1 , 1 denotes a pole wheel, on which permanent magnets 2 are placed against each other with the same poles from both sides. The pole wheel 1 is provided with a drive shaft 3 which drives a conventional, known drive, for example for watches.

Das Polrad 1 weist ferner über den Umfang verteilt mehrere Zungen 4 auf, die alle eine gleiche'Polung, beispielsweise eine Nordpolung oder eine Südpolungaufweisen.The pole wheel 1 also has a plurality of tongues 4 distributed over the circumference, all of which have the same polarity, for example a north polarity or a south polarity.

Symmetrisch zum Polrad sind die Schwing- und Antriebsspulen 5 und 6 angeordnet, die einen durchgehenden Jochkern 7 mit zwei Polschuhen 8 und 9 aufweisen. Die Polschuhe 8 und 9 sind an den Enden etwas abgewinkelt und mit Einschnitten versehen, durch welche die gleichnamigen Pole 4 des Polrades 1 laufen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß beim Durchgang einer gepolten Zunge 4 durch den Einschnitt eines Polschuhes jeweils in der einen Hälfte 5 bzw. 6 der geteilten Spulenwicklung ein Steuerimpuls entsteht, während die andere Hälfte 6 bzw. 5 der Schwing- und Antriebsspulen durch die nachfolgend beschriebene Schaltungsanordnung mit einer entgegengesetzten Polarität beaufschlagt wird, so daß der dazugehörige Polschuh des Jochkernes die gerade ankommende Zunge anzieht. Zur Erzeugung der erforderlichen Schwingung sind zwei Schalttransistoren 10 und 11 vorgesehen, deren Emitter miteinander verbunden und an eine Spannungsquelle angeschlossen sind und deren Kollektoren jeweils mit den äußeren Enden der Spulehhälften 5 und 6 verbunden sind. Die geteilte Spule ist ferner mit-einem Kondensator 12 und einem Regulierpotentiometer 13 überbrückt. Ferner stehen die Kollektoren der beiden Transistoren 10 und 11 über Kapazitäten 14 bzw.-15 mit der jeweiligen Basis des anderen Transistors in Verbindung,wobei die Basen überentsprechenge Basiswiderstände 16 bzw. 17 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Spulen sowie mit dem anderen Pol der Spannungsquelle verbunden sind. The oscillating and drive coils 5 and 6 , which have a continuous yoke core 7 with two pole shoes 8 and 9 , are arranged symmetrically to the pole wheel. The pole shoes 8 and 9 are slightly angled at the ends and are provided with incisions through which the poles 4 of the same name of the pole wheel 1 run. The arrangement is such that when a polarized tongue 4 passes through the incision of a pole piece, a control pulse is generated in one half 5 or 6 of the split coil winding, while the other half 6 or 5 of the oscillating and drive coils through the The circuit arrangement described below is applied with an opposite polarity, so that the associated pole piece of the yoke core attracts the tongue that is just arriving. To generate the required oscillation, two switching transistors 10 and 11 are provided, the emitters of which are connected to one another and connected to a voltage source and the collectors of which are connected to the outer ends of the coil halves 5 and 6 , respectively. The split coil is also bridged with a capacitor 12 and a regulating potentiometer 13. Furthermore, the collectors of the two transistors 10 and 11 are connected to the respective base of the other transistor via capacitors 14 and -15, the bases being connected to the common connection point of the two coils and to the other pole of the voltage source via corresponding base resistors 16 and 17 are connected.

Im dargestellten Beispiel bildet die geteilte Spule 5,6 in Verbindung mit der Kapazität 12, den beiden Schalttransistoren 10 und 11 und den Kapazitäten 14 und 15 ein aufeinander abgestimmtes Schwingungssystem, welches das gepolte Laufrad nach einem mechanischen Anwurf in der abgestimmten Schwingfrequenz in Gang hält, wodurch über ein Untersetzungszahnrad ein Getriebe für eine Uhr angetrieben werden kann. Durch die entsprechende Dimensionierung der Induktivitäten und Kapazitäten in Verbindung mit den einpolig gepolten Zungen 4 des Polrades 1 wird eine Drehbewegung in gleicher Richtung erzeugt, wobei die Drehzahl des Polrades bestimmt wird durch die Schwingungsfrequenz, dividiert durch die Anzahl der Zungen.In the example shown, the split coil 5, 6 in connection with the capacitance 12, the two switching transistors 10 and 11 and the capacities 14 and 15 form a coordinated oscillation system, which keeps the polarized impeller running at the adjusted oscillation frequency after a mechanical start, whereby a gear for a clock can be driven via a reduction gear. By appropriately dimensioning the inductances and capacitances in connection with the unipolar tongues 4 of the pole wheel 1 , a rotary movement is generated in the same direction, the speed of the pole wheel being determined by the oscillation frequency divided by the number of tongues.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, kann zur besseren Stabilisierung der Schwingfrequenz und damit der Drehzahl des Polrades ein Signal mit Hilfe einer Stimmgabel 18 erzeugt werden, welches von den Steuer- und Aufnahmespulen 19 und 20 erregt und aufgenommen wird, die mit einem RC-Glied 21,22 und einem Transistor 23 verbunden sind. Das von der Stimmgabel angeregte und aufgenommene Signal wird den Basiswiderständen 16 und 17 zugeführt, wodurch eine Stabilisierung der Schwingkreisschaltung gemäß Fig. 1 stabilisiert wird.As can be seen from Fig. 2, for better stabilization of the oscillation frequency and thus the speed of the pole wheel, a signal can be generated with the aid of a tuning fork 18 , which is excited and picked up by the control and pick-up coils 19 and 20, which are connected to an RC Member 21,22 and a transistor 23 are connected. The signal excited and recorded by the tuning fork is fed to the base resistors 16 and 17 , whereby a stabilization of the resonant circuit according to FIG. 1 is stabilized.

Die beiden Kapazitäten 14 und 15 müssen dabei so dimensioniert werden, daß diese die vom Eingangssignal bestimmte Taktfrequenz nicht aufheben bzw. stören. Die Schaltung kann so ausgelegt werden, daß der Schwingungseinsatz vom Stimmgabelsignal gegeben wird und eine gepolte Zunge 4 des Polrades 1 dann vom Gegenpol des Polschuhes 8 bzw. 9 des Joches 7 angezogen wird. Es ist ferner möglich, durch Veränderung der Induktivitäten und/oder Kapazitäten der Schaltungsanordnung die Schwingfrequenz um das Doppelte oder Dreifache höher zu legen, während das Polrad seine normale Drehzahl beibehält.The two capacitances 14 and 15 must be dimensioned so that they do not cancel or interfere with the clock frequency determined by the input signal. The circuit can be designed in such a way that the oscillation start is given by the tuning fork signal and a polarized tongue 4 of the pole wheel 1 is then attracted by the opposite pole of the pole piece 8 or 9 of the yoke 7. It is also possible, by changing the inductances and / or capacitances of the circuit arrangement, to set the oscillation frequency twice or three times higher, while the pole wheel maintains its normal speed.

In Fig. 3 ist im Schnitt eine besondere Ausführungsform des Jochkernes gemäß Fig. 1 dargestellt. Im gezeigten Beispiel ist der Jochkern 7 hohl ausgebildet und weist innen ein Gewinde auf, in welches ein Abstimmkern 23 aus weichmagnetischem Material eingeschraubt werden kann. Auf diese Weise kann die Schwingfrequenz induktiv in gewissen Grenzen verändert werden, wodurch in einfacher Weise eine Gangregulierung möglich ist.In Fig. 3 , a particular embodiment of the yoke core according to FIG. 1 is shown in section. In the example shown, the yoke core 7 is hollow and has a thread inside, into which a tuning core 23 made of soft magnetic material can be screwed. In this way, the oscillation frequency can be changed inductively within certain limits, whereby a gear regulation is possible in a simple manner.

Claims

P atentans p r ü ch e Electronically controlled drive, in particular for watches drives with an electronic oscillating circuit, the schwinggabel- quartz, or is intrinsically stabilized, and has one or more voice coils, the voice coils also serve as a drive coil for a subsequent drive driving rotor wheel and the rotor wheel is designed as a pole wheel with magnetic poles that are the same on the circumference and the pole shoes of the core or cores of the oscillating and drive coils are arranged opposite these poles, according to patent ...... (Pat. Ann. P 16 73 735.2-52), - characterized in that the oscillating and drive coils are divided into two halves (5, 6) and are arranged on a common yoke core (7) with pole pieces (8, 9) , the one with single-pole tongues (4) The impeller provided runs through incisions in the pole pieces (8, 9) of the yoke core (7) that when a polarized tongue (4) passes through a pole piece in one half (5 od. 6) the divided coil winding produces a control pulse, while the other half of the coil arrangement is of opposite polarity, which causes the tongue arriving at the other pole piece to be attracted by it.

2. Electronically controlled drive according to claim 1, characterized in that the outer ends of the oscillating and drive coils (5,6 ) bridged with a parallel capacitor (12) and a regulating potentiometer (13) and with the collectors of two switching transistors (10,11 ) are connected, with the

Base of the other transistor are connected and that by appropriate dimensioning of the coils (5,6), the parallel capacitor (12) in connection with the one-sided magnetically polarized tongues (4) of the pole wheel a rotary movement in the same direction, the speed of the pole wheel being determined is by the vibration frequency divided by the number of tongues (4). 3. Electronically controlled drive according to claim 1 and 2, characterized in that the resonant circuit circuit by feeding in a signal from a tuning fork oscillator (18,19,20,21,22,23) to the base of the switching transistors (10,11) according to the natural frequency the tuning fork is stabilized. 4. Electronically controlled drive according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the yoke core (7) on which the coils (5,6) are located is hollow and has a screw-in tuning core (23) made of a soft magnetic material records. 5. Electronically controlled drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that the oscillation frequency is twice or four times higher by changing the inductances or capacitances of the circuit, while the pole wheel maintains its normal speed.