DE3110714A1

DE3110714A1 - Anordnung zur synchronisierung einer uhr mit torsionspendel

Info

Publication number: DE3110714A1
Application number: DE19813110714
Authority: DE
Inventors: Siegbert Ing.(grad.) 7742 St Georgen Kuner
Original assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Current assignee: Kieninger and Obergfell GmbH and Co
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-10-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
Jahresuhren mit selbstzeithaltendem Torsionspendelsystem sind weit verbreitet. Sie haben insbesondere wegen des ästhetischen Pendelspieles, wegen ihrer langen Laufzeit und wegen ihrer Lautlosigkeit vielfältigen AnkAang gefunden.
Ein besonderes Interesse an den sogenannten Jahresuhren hatte das Publikum auch deswegen, weil - wie der Name es schon zeigt - diese Uhren mit einem Aufzug des Gehwerkes wenigstens ein tahr Rang, in der Regel jedoch etwa 400 Tagc lang gehen. Aus diesem Grunde wurde vielfach am Jahrestag eines besonderen Ereignisses, z.B. einem Geburtstag oder einem Hochzeitstag, der Aufzug der Uhr erneut vorgenommen und die Jahresulir begleitete sozusagen den Jahresablauf his zum nächsten Jahrcstag mit ihrer Zeitanzeige und mit ihrem Pendelspiei. Dies ist einer der Gründe, weswegen diese Torsionspendeluhren mit Federzugwerk trotz ihrer oftmals ungenauen Zeitanzeige sich hoher BeI iebtheit erfreuen.
Auf Grund der großen Schwingungszeit und wegen der damit verhundenen geringen Winkelgeschwbidgkeit des oszil li erenden Pendel systems im Verhältnis zur Pendelmasse, ist die Zcithaltung dieser Torsionspendeluhren verhältnismäßig unbefriedigend.
Durch die Verwendung geeigneter Kerkstoffe, z.B. von Invarbändern zur Aufhängung des Pendelgewichtes, konnten hier Verbesserungen geschaffen werden. Jedoch war die erzielbare Ganggenauigkeit alles in allem doch nicht zufriedenstellend.
Diese unbefriedigende Ganggenauigkeit rührte auch daher, daß das empfindliche Torsionspendelsystem durch Erschütterungen am Aufstellungsort nachteilig zu beeinflussen war, womit ebenfalls Abweichungen von der genauen Zeitanzeige verbunden waren. Diese äußeren Einflüsse kamen insbesondere bei dem verwendeten IJelamungssystem zur Geltung, das auf Grund seiner Eigenart durch die Erschütterungen die Regelmäßigkeit der Kraftübertragung beeinträchtigte und somit zusätzlich zu Ungenauigkeiten führte.
Dies alles hat dazu geführt, daß ein nicht unbeachtlicher Teil der vorhandenen Jahresuhren, insbesondere mit mechanischem Antrieb, beiseite gestellt wurden und nunmehr auf Speichern und in Abstellräumen verwahrt sind.
Durch die inzwischen weit verbreiteten Qu!rzuhren, elche eine sehr genaue Zeitmessung mit verhältnismäßig einfachen Mitteln ermöglichen, ist das Publikum an liohe Ansprüche an die Zeitmessung gewöhnt, so daß die Unrulänglichkeit der Zeitanzeige der mechanischen Jahresfren mit Torsionspendel ntlnmchr noch mehr ins Gewicht fällt.
Neuerdings sind zwar sogenuniite Hybridsysteme von Torsionspendeluhren entwickelt worden, bei welchen das Torsionspendei, des als ästhetisch empfundenen Pendelspieles wegen, als sogen;nntes nichtfunktionelles, d.h. nichtzeithaltendes Organ mitschwingt, während die eigentliche Zeitmessung durch ein zugeordnetes Unruh- oder Quarzuhrwerk vorgenommen wird.
Viele der herkömmlichen mechanischen Jahresuhren wurden jedoch ihrer ursprünglichen Aufgabe als Zeitmesser enthoben und dienen nunmellr, wenn sie nicht ganz beiseite gestellt wurden, als Attrappe für das Pendelspiel.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit von Jahresuhren der einleitend genannten Art so zu verbessern, daß diese als Zeitmesser mit einer heutigen Erwartungen entsprechenden Ganggenauigkeit Verwendung finden können.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale. Eine Reihe von Weiterbildungen und Aus gestaltungen der Erfindung sind durch die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Unteransprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung ermöglicht es, durch einfaches Anbrillgen eines Permanentmagneten am Pendelkörper und durch das Zuordnen der vorzugsweise eine geschlossene Baueinheit bildenden Steuereinheit in der Nähe desTorsionspendelkörpers, eine derartige elektro-dynamische Beaufschlagung des Permanentmagneten durch die impulsweise bestromte Spule der Baueinheit vorzunehmen, daß das Torsionspendel zu einer quarzgenauen Zeithaltung gezwungen wird und deshalb unabhängig von der an und für sich durch das Gangordnersystem'gegebenen Ungenauigkeit eine exakte Zeitanzeige gestattet.
Hierzu sind zweckmäßig der Permanentmagnet sowohl als auch die Baueinheit als selbstklebende Teile aisgebldet, so daß eine sehr leichte Montage auch für Laien ohne weitere Unterweisungen an einer mechanischen Jahresuhr erfolgen kann.
Die Baueinheit wird vorteilhaft auf der Sockelplatte der Jahresuhr angebracht, unterhalb des Pendel, und zwar vorzugsweise im hinteren Bereich des Gehäuses, so daß die Baueinheit nicht unmittelbar sichtbar ist. Für die Baueinheit wird zweckmäßig eine goldlackierte oder g.)ldbedampfte Oberfläche gewhlt, um das äußere Bild nach Möglichkeit der Sockelplatte anzupassen.
Die dem Torsionspendel durch das Laufwerk vermittelte mechanische Antriebsleistung bewegt sich in der Größenordllung von einigen wenigen /uWatt.
Dagegen bewegt sich die Leistung der Störgröße, die eine nachteilige Beeiflussung der Pendelschwingung und damit eine Gangabweichung zur Folge hat, im Mittel einiges unter diesem Betrag. Unter Beachtung des Wirkungsgrades der Beaufschlagung des Permanentmagneten durch die Spule, dürfte es als ausreichend anzusehen sein, wenn die dem Spulensystem zugeführte mittlere Lcistung etwa dem Bctrag der dem Pendel zugeführten mechanischen Leistung entspricht.
Das heißt aber, die der beaufschlagenden Spule zuzuführende Leistung wird einige wenige /uWatt nicht überschreiten.
Dies ist die Größenordnung des Leistungsverbrauches einer elektrischen bzw. elektronischen Armbanduhr.
Die Polarisation des beaufschlagenden Feldes in bezug auf den schwingenden Permanentmagneten wird zweckmäßig so gewählt, daß der Permancntmagnet und damit das diesen tragende Torsionspendel hei Verabfolgung des Synchronisierungsimpul ses von der Spule eine Anziehung crfährt. Hierzu ist voteilhaft, eine solche Anordnung des Pennanentmagneten relativ zur Spule zu wählen, daß sich beide in der Ruhestellung, d.h. bei nicht schwingendem Torsionspendel, optimal nahe sind.
Für die seit bald loo Jahren gefertigten Jahresuhren mit Torsionspendeln sind die unterschiedlichsten Schwingungs@nablen tir das Torsio!isl,cnci systcin n ii Anwendung gekommen.
Es haben sich jedoch im Laufe der Zeit bestimmte Standardwerte für die Schwingungszeiten herausgebildet, die seit vielen Jahrzehnten von den verschiedenen Herstellern von Jahresuhren übernommen wurden und dazu geführt haben, daß bei einem großen Teil der während der vergangenen 40 Jahre gefertigten Jahresuhren weitgehend einheitliche Schwingungszeiten bzw. Schlagzahlen in Anwendung gekommen sind.
Unterschiede zwischen den Torsionspendeln einzelner Hersteller sind im wesentlichen im Trägheitsmoment und im Richtmoment gegeben, die durch unterschiedliche Abmessungen der Pendelkrone und der Pendel feder bedingt sind. Beide Kennwerte der Torsionspendel sind soweit aufeinander abgestimmt, daß in fast allen Fällen einheitliche Werte der Schwingungszeiten bzw. Schlagzahlen erreicht werden.
Ein vielseitig verwendeter Wert der Schlagzahl ist 480, was einer Schwingungszeit von 15 sec für eline Vollschwingung (Hin- und Hergang des Torsionspendelkörpers) entspricht.
Ein anderer Wert z.B. ist 600 Schläge pro Stunde, ein Wert, der einer Schwingszeit von 12 sec für ein Vollschwingung gleichkommt. Diese Schwingungszeit oder Schlagzahl wurde jedoch vergleichsweise nur wenig angewendet.
Daraus geht aber hervor, daß die Schlagzahl 480 in bei weitem überwiegender Weise Verwendung fand. Andere Schlagzahlen stellen eine ausgesprochene Minderheit dar. Somit kann die gemäß der Erfindung der mechanischen Jahresuhr zuzuordnende Anordnung zur Synchronisierung für den größten Teil der in Frage kommenden Jahresuhren einheitlich für eine Schlagzahl von 480 pro Stunde ausgelegt werden.
Die Frequenzteilerschaltung wird also zusammen mit dem zuzuordnenden Sleuerquarz so ausgelegt werden, daß die nachzuordnende Spule alle 7,5 sec durch einen kurzen Stromimpuls erregt wird. Dieser Strom muß zur Kompensation der auf das Torsionspendel einwirkenden Störgröße ausreichen.
Dies ist aber der Fall, wenn die mittlere Stromstärke einige wenige luA beträgt.
Es sei z.B. ein mittlerer Strom von 1/uA und eine wirksame Impulsdauer von So msec angenommen. Bei einer glcichzeitig vorausgesetzten Halbschwingungszeit von 7,5 sec, während welcher das Pendel einmal beaufschlagt werden soll, ergäbe sich hieraus ein Impulsspitzenstrom von 150 µA.
Mit der durch diesen Iinpulsstrom in der Spule bewirkten Durchflutung wird der Permanentmagnet am Pendel beaufschlagt und letzteres zu einem synchronen Ganghalten geführt.
Ilierbei wird zweckmäßig eine solche Polung der Spule gewählt, daß bei monopolarer Bestromung der let--teren durch die irquenzteilerschaltung jeweils eine el ektro-dynamisciie Anziehung auf den am angebrachten Permanentmagneten ausgeüt wird.
Weist nämlich das Pendel eine zeitliche Nacheilung gegenüber dem eintreffenden Synchronisierungsimpuls auf, so wird eine eine Beschleunigung des Pendels bewirkende Anziehung auf letzteres ausgeübt, wohingegen bei einer Voreilung des Pendels eine eine Verzögerung des letzteren bewirkende Beaufschlagung auf den Permanentmagneten erfolgt. Befindet sich hingegen das Pendel im Synchronismus mit den Impulsen der zugeordneten Anordnung zur Synchronisierung, so wird durch den Impuls eine Beaufschlagung auf das Pendel in einer Drehrichtung praktisch nicht ausgeübt, das Pendel bleibt vielmehr unbeeinflußt.
Bei der Inbetriebnahme der Anordnung zur Synchronisierung kann es vorkommen, daß diese erst nach einiger Zeit, d.h.
z.B. erst nach einigen Stunden wirksam wird, da eine Beeinflussung der Torsionspendelschwingung über den Permanentmagneten nur dann möglich ist, wenn sich dieser bei der Impulsverabfolgung auf die Spule nicht zu weit entfernt von dieser, d.h. noch im Streufeld derselben befindet, so daß eine dem Gangverhalten entsprechende Beeinflussung nach und nach erfolgen kann.
Ist die Phasenlage des Permanentmagneten relativ zur Spule jedoch derart, daß dieser bei eintreffenden Impuls entfernt von letzterer schwingt, so dauert es eine gewisse Zeit, his sich der praktisch imlller vorhandelle, wenn auch geringfügige Gangfehler des Torsionspendels dahingehend ausgewirkt hat, daß der Permanentmagnet bei der Impulsverabfolgung in den Einflußbereich cer Spule gelangt ist.
Der zur Speisung der Anordnung zur Synchronisierung erforderliche Strom won z.B. einem oder einigen wenigen luA, entspricht etwa der bei elektronischen Armbanduhren üblichen Größenordnung. Es ist deshalb gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Anordnung nach der Erfindung vorgesehen, für den Aufbau der Anordnung zur Synchronisierung wenigstens teilweise serienmäßige Bauelemente aus der Technik elektronischer Armbanduhren zu verwenden, so z.B.den Frequenz teiler, die Knopfzellenbatterie etc. Es werden dadurch einmal Preisvorteile erzielt, weil es sich bei diesen Bauelementen um serienmäßige Produkte handelt, darüberhinaus aber werden auch räumliche Vorteile erkennbar, da mit diesen Bauteilen der Aufbau einer Anordnung zur Synchronisierung mit geringen Abmessungen möglich ist.
Der geringe Strom- und Leisttingsverbraiich der Anordnung zur Synchronisierung nach der Erfindung erlaubt eine vorteilhafte Weiterbildung dahingehend, daß auch eine andere Art von Speisestromquelle anstelle von Trockenbatterien verwendet werden kann. So ist z.B. auch eine Speisung durch Fotoel,emente, insbesondere Selen-Fotoelemente denkbar, welche zu einer Fotozell enbatterie zisaminengeschal tet sind und über einen nachgeschalteten elektrischen Speicher, z.B. einen Nickel-Cadmium-Kleinst-Akkumulator, die Anordnung zur Snchronisicrung energetisch versorgen.
Auf diese Weise wäre ein Betrieb der Anordnung über viele Jahre möglich, so daß eine mit der Anordnung nach der Erfindung bestückte mechanische Jahresuhr als elektrisch autark anzusehen wäre und lediglich noch den - vielfach vom Publikum erwünschten - jährlichen mechanischen Aufzug des Federhauses erfordern würde, sonst aber ein unabhängiger quarzgesteuerter Betrieb der an und für sich mechanischen Jahresuhr möglich wäre.
Die Erfindung ermöglicht den Umbau einer herkömmlichen mechanischen Jahresuhr derart, daß für die Zeithaltung nicht mehr das chronometrisch weniger genaue Torsionspendel, sondern ein elektronischer Stcuerquarz verantwortlich ist. Dieser Umbau erfordert auf Grund der zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfinfung keine Anderungen am Uhrwerk oder am Gehäuse, sondern die Anordnung für die Synchronisierung, welche den Steuerquarz mit umschließt, wird praktisch'als Ergänzung, die zur Anbringung keinen besonderen Aufwand erfordert, hinzugefügt.
Der IJlnhau kann ggf. von einem Fachmann ohl,e wesentlichen Zeitaufwand oder aber, wie schon erwähnt, auch von Laien ohne besondere Schwierigkeiten durchgeffihrt werden.
Die Erfindung ist im einzelnen an Hand eines Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung und den beigegebenen Zeichnungen eriäutert.
Es stellen dar: Figur 1a eine schematische Schaltungsdarstellung der Anordiung zur Synchronisierung nach der Erfindung; Figur 1b ein Detail von Fig. 1a; Figur 2a der Aufbau der Anordnung zur Synchronisierung in einer Seitenansicht; Figur 2b die Anordnung nach Fig. 2a in einer Ansicht von oben; Figur 3 das Torsionspendel einer Jahresuhr mit zugeordneter Anordnung zur Synchronisierung gemäß der Erfindung.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung der--Anordnung zur Synchronisierung nach der Erfindung.
Der Steuerquarz 1 ist mit einer Quarz-Schwingschaltung 2 bekannter Art zusammengeschaltet , welche eine der Eigenfrequenz des Steuerquarzes 1 entsprechende Oszillatorfrequenz an den elektronischen Frequenzteiler 3 verabfolgt. Diese Oszillatorfrequenz wird durch den Frequenz teiler 3 in eine Frequenz von 1 : 7,5 Hz unterteilt, denn der zeitliche Abstand von einem Impuls zum nächsten und damit die Periode der Impulsgabe beträgt 7,5 sec.
Dem Frequenzteiler 3 ist eine Treibel~stllfc 4 nachgeordnet> welche eine Anhebung des möglichen Leisti1ngspcgels dcs Ausganges 5 bewirkt.
ber den Ausgang 5 der Treiberstufe 4 wird die Spule 6 in zeitlichen Abständen von 7,5 sec mit monopolaren Impulsen von einer Dauer von etwa 50 msec bestromt. Die Spule 6 ist (7) hierzu mit einem Anschluß mit dem Ausgang 5 der Treiberstufe 4 und mit einem weiteren Anschluß 8 mit der in der Regel durch eine Trockenbatterie gebildeten Stromquelle lo verbunden, welche auch die Speisung der Quarz-Schwingschaltung 2, des Frcqucnztcilcrs 3 und der Treiberstufe 4 vornimmt. Hierzu sind Verbindungsleitungen 9a, 9b und 9c vorgesehen.
Die Quarz-Schwingschaltung 2, der Frequenzteiler 3 und die Treiberstufe 4 sind in üblicher Weise zu einer einzigen integrierten Schaltung 11 zusammengefaßt, welche durch die strichlierte Umrandung innerhalb der schematisch angedeuteten Baueinheit 12 gekennzeichnet ist.
Im Frequenzteiler 3 ist intern in bekannter Weise eine solche Verknüpfung zwischen den einzelnen Ausgängen der Frequenzteilerstufen vorgesehen, daß der Ausgangsimpuls des Freqi.ienzteilers 3 stark verschmälert erscheint, d.h. noch eine Impulsbreite von z.B. etwa 50 msec aufweist, um eine ausreichend kurze intermittierende Bestromung der Spule 6 zu ermöglichen.
Die beschriebenen Bauteile 1 - lo sind zu der selbständigen Baueinheit 12 zusammengefaßt, welche als solche auf der zu synchronisierenalen mechanischen Jahresuhr montierbar ist.
Die integrierte Schaltung 11 ist in hochintegrierter Halbleitertechnik, vor.:ugsweise der CMOS-Technik hergestellt.
Mit Rücksicht auf die Preiswürdigkeit werden zweckmäßig vorhandene, serienmäßige Bauelemente, vorzugsweise aus der Technik elektronischer Uhren, insbesondere Armbanduhren, verwendet.
Da die Spule 6 eine monopolare Bestromung erfordert, ist einer der Anschlüsse (8) der Spule 6 direkt mit der Stromquelle lo verbunden. Dies hat zur Folge, daß nur jeweils jeder zweite an Ausgang der Treiberstufe 4 erscheinende Impuls wirksam wird, hingegen der andere Impuls,entgegengesetzter Stromrichtung, so, wie er z.B. zur Steuerung von polarisierten Schrittmotoren notwendig wäre, unterdrückt wird.
Hierzu ist in Fig. Ib die innere Schaltung der Treiberstufe 4 dargestellt, über welche die Spule 6 bestrombar ist. Durch die 4 Transistoren T1 - T4, wird eine Brückenschaltung gebildet, über deren Diagonale der an den Ausgang 5 geschaltete Schrittmotor steuerbar, ist. Hierzu wird abwechselnd von dem Frequenzteiler 3 Signal an die Eingänge A oder B gelegt.
Erscheint Signal am Eingang A, so werden die Transistoren T2 und T3 durchgeschaltet, Transistoren T1 und T4 hingegen bleiben gesperrt'und der nachgeschaltete Schrittmotor würde in einer Stromrichtung eingeschaltet. Erscheint hingegen Signal am'Eingang B, so werden die Transistoren T1 und T4 geöffnet, Transistoren T2 und T3 bleiben gesperrt, und damit würde der Schrittmotor, falls ein solcher angeschaltet wäre, in der anderen Stromrichtung eingeschaltet.
Im vorliegenden Falle ist aber nun eine monopolare Impuls gabe erwünscht bzw. notwendig. Hierzu ist die Spule 6 nur mit einem Anschluß (7) mit der Brückenschaltung T1 - T4 verbunden, mit dem anderen Anschluß (8) hingegen direkt an den Minuspol angeschaltet.
Erscheint nun Signal am Eingang A, so wird Transistor T2 stromführend und damit der Anschluß 7der Spule 6 über den Ausgang 5 an den Pluspol angeschlossen. Es fließt somit ein Implsstrom vom Pluspol über Transistor T2, Spule 6 nach dem Minuspol, da das Signal am Eingang A zeitlich begrenzt ist.
Erscheint hingegen Signal am Eingang B, so wird Transistor T4 geöffnet und der Anschluß 7 der Spule 6 na(,h dem Minuspol geschaltet. Da aber der Anschluß 8 fest am Minuspol liegt, ist die Spule 6 praktisch überbrückt; ein Stromimpuls wird somit nicht verabfolgt.
Hieraus ist entnehmbar, daß ein serienmäßiger, integrierter Baustein, der an und für sich für die Verabfolgung von polwechselnden 'impulsen vorgesehen ist, beim Gegenstand der ,Erfindung ohne weiteres auch zur Erzeugung monopolarer Impulse Verwendung finden kann.
Die Oszillatorfrequenzen quarzgesteuerter elektronischer Uhren, insbesondere auch Armbanduhren, betragen vielfach 4,1943 ASiz.
Zur Unterteilung dieser Oszillatorfrequenz auf o,5 Hz zur Steuerung von Schrittmotoren, sind 23 Frequenzteilerstufen vorgesehen. Soll also nun ein derartiger serienmäßiger integrierter Schaltkreis für die Anordnung zur Synchronisierung nach der Erfindung verwendet werden, so muß eine Oszillatorfrequenz von fQ =(2 : 7,5)x 4,1943 MHz = 1,11845 MHz Verwendung finden, um alle 7,5 sec einen monopolaren Impuls mit einer Breite von etwa 175 msec zu erzielen. Diese Impulsbreite ist jedoch nicht ganz so günstig im Vergleich zu der o.a. von ca. 50 msec. Bei Inkaufnahme dieser größeren Impulsbreite kann jedoch ein serienmäßiges Bauteil Verwendung finden; hierbei ist dann von einem Impu]sstrom von ca. 4o juA auszugehen, wenn wiederum ein mittlerer Verbrauch von 1/uA für die Anordnung zur Synchronisierung zugrunde gelcgt wird.
Wie die Fig. 2a und 2b zeigen, sind nun die Bauelemente der schematischen Schaltungsdarstellungen nach den Fig. 1a und 1b zu einer selbständigen, getrennt montierbaren Baueinheit 12 zusammengefaßt. Die elektronischen Bauelemente 1, 6 und 11 sind auf einer gedruckten Leiterplatte 15 montiert und durch auf dieser aufgebrachte Leiterbahnen miteinander zu einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1a verbunden. Auf der gedruckten Leiterplatte 15 sind ferner noch Kapazitäten 16, 17 sowie ein Trimmer 18 vorgesehen, welche der Übersichtlichkeit halber in den Fig. 1a und Ib nicht dargestellt sind und die streng genommen Bestandteile der Quarz-Oszillatorschaltung darstellen. Der Trimmer 18 dient dem Abgleich der Quarz-Schwingschaltung 2. Er ist durch eine Stellschraube 19, die von außerhalb zugänglich ist, betätigbar.
Die Leiterplatte 15 ist beidseitig von Gehäuseteilen, nämlich dem Gehäuseoberteil 20 und dem -unterteil 21 umgeben, welche zweckmäßig als Kunststoffspritzteile ausgebildet und durch Niete 23 miteinander längs der Trennkante 22 verbunden sind.
Die gedruckte Leiterplatte ist längs ihres äußeren Umfanges in einem Profil 24, das aus dem Gehäuseoberteil 20 ausgenommen ist, gehaltert. Durch Stifte 25, die an das Geliäuseoberteil 20 angeformt sind, die gedruckte Leiterplatte 15 in entsprechenden Bohrungen durchragen und in entsprechenden Löchern des Gehäuseunterteil es 21 enden, werden Gehäuseober- (20) und Gehäuseunterteil (21) zusammen mit der Leiterplatte 15 zusätzlich fixiert.
Ein zungenförmiges Ende 26 der gedruckten Leiterplatte 15, welches aus den Gehäuseteilen (20, 21) herausragt, umschließt gabelartig mit der Öffnung 27 die eingebrachte Spule 6 und fixiert diese so bezüglich ihrer axialen Position. Die vorzugsweise kern- und spul.enkörperfreie Spule (Solenoid) 6, deren Wicklung in ihrem mechanischen Aufbau thermisch stabilisiert sein kann, ist durch flexible Anschlüsse 7, 8 mit Leiterbahnen der gedruckten Leiterplatte 15 verbunden. Durch Spreizen der Öffnung 27 mittels eines geeigneten in den Schlitz 28 eingeführten Werkzeuges, ist eine axiale Verstellung der Spule 6 mög]icfr, so daß eine Anpassung der wirksamen Höhe der Baueinheit 12 an die mit dieser zu bestückende Jahresuhr auf einfache Weise erfolgt kann, falls sich dies als notwendig erweisen sollte.
Das Gehäuseunterteil 21 weist eine Ausnehmung 30 auf, in welche die Bauteile (1, 11; 16 - 19), die auf der gedruckten Leiterplatte 15 aufgehracht sind, hineinragen.
Eine Knopfzelle 35 ist in eine durch Öffnungen in dem Gehäuseoberteil 20, in der gedruckten Leiterplatte 15 und in dem Gehäuseunterteil 21 gebildete Aufnahme 31 eingebracht und dort durch den Verschlußdeckel 32 gesichert, der durch eine Schraub- oder Bajonettfassung 33 mittels des Münzschlitzes 34 im Gehäuseoberteil 20 fixierbar ist.
Die eingebrachte Knopfzelle 35 ist durch auf der gedruckten Leiterplatte 15 aufgebrachte und mit Leiterbahnen derselben elektrische verbundene Kontaktfedern 36, 37 an die Schaltanordnung der Baueinheit 12 angeschlossen. Die Kontaktfedern 36, 37 sind in der Fig. 2b angedeutet, in der Fig. 2a hingegen der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Sie entsprechen den bei Klein-Geräten, z.B. Armbanduhren, Kameras und Rechnern üblichen und bekannten Kontaktfedern, die dort ebenfalls zum Anschluß von Knopfzellen dienen.
Am Boden des Gehäuseunterteils 21 ist eine eine Selbsthaftung der Baueinheit 12 ermöglichende Schicht 38 vorgesehen, welche durch eine Deckfolie 39 geschützt ist. Vor der Montage der Baueinheit 12 wird die Deckfolie 39 abgezogen und dann die Baueirilieit 1 2 auf die vorher gesäuberte Oberfläche der Sockelplatte der Uhr mit Torsionspendel, insbesondere Jahresuhr, aufgesetzt. Durch die Selbsthaftung -3er Schicht 38 bleibt die Baueinheit 12 in ihrer Anordnung auf der Sockelplatte fixiert und gehaltert.
Die Anordnung der Baueinheit 12 an einer mechanischen- Jahresuhr ist in Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 5 zeigt zunächst schematisch den Aufbau dieser Jahresuhr. Durch das vom nicht dargestellten Federhaus über das nicht dargestellte Gehwerk angetriebene Gangrad 41 wird über die Eingang und Ausgangspal.etten 42, 43 des Ankers 44 und über den Ankerstift 45 die Pendelfedergabel 46 der Pendel feder 48 beaufschl agt.
Die Pendel feder 48 ist mit dem Pendelfederoberteil 49 am Uhrwerk gehaltert. Der Pendelkörper 50 ist mit seinem Hakenteil 51 an dem Pendelfederunterteil 52, und zwar an dessen Stift 53 eingehängt. Bei einem jeden Hin- und ergang des Pendelkörpers 50 wird über die Pendelfedergabel 46 der Ankerstift 45 mit dem Anker 44 verschwenkt und dadurch das Gangrad 41 jeweils um einen halben Teilschritt freigegeben.
Durch die Bewegungen des Ankerrades 41 wird über die Eingangs-und Ausgangspaletten 42, 43 und den Ankerstift 45 der Pendelfeder 48 mittels der Pendelfedergabel 46 ein Antriebsmoment übermittelt, so däß das Torsionspendel 40 in seinen Schwingungsbewegungen unterhalten werden kann.
Der Pendelkörper 50 besteht zunächst aus dem Pendelbolzen 55 mit dem oberen Pendelkreuz 56 und dem unteren Pendelkreuz 57.
An diesen sind die 4 Kugelträger 58 verschwenkbar gelagert.
Hierzu sind die Kugelträger 58 an ihren oberen Enden mit Schlitzen 59 im oberen Pendelkreuz 56 geführt. Dieses ist durch die Steilmutter 60 axial zum Pendelbolzen 55 verstelbar.
Dadurch wird ueber die Schlitze 59 eine unterschiedliche Spreizung der in dem unteren Pendelkreuz 57 verschwenkbar gelagerten Kugelträger 58 erzielt, womit eine Anderung des Trägheitsmomentes und damit der Schwingungszeit des Torsionspendels 40 erreichbar ist.
Gemäß der Erfindung ist nun am Pendelkörper So,vorzugsweise an einem der Kugelträger 58, und zwar zweckmäßig unterhalb der von diesem getragenen Kugel 61,ein Permanentmagnet 65 angebracht, der in vertikaler Richtung magnetisiert ist.
Der Permanentmagnet 65 wird zweckmäßig ebenfalls mit einer selbsthaftenden Klebeschicht versehen, um auf diese Weise eine möglichst einfache, schnelle und auch preiswerte Montagemöglichkeit zu bieten.
Auf der Sockelplatte 71 des Sockels 7o der mechanischen Jahresuhr ist nun die Baueinheit 12 so aufgebracht, daß die Spule 6 bei einem jeden Hin- und Hergang des Torsionspendels 40 von dem Permanentmagneten 65 überschwungen wird und das Torsionspendel 40 hierbei eine elektro-dynamische Eeaufschlagung über den an diesem angebrachten Permanentmagneten 65 einfährt, welche nach und nach das Torsionspendel 40 zu einer zur Impulsgabe synchronen Pendelschwingung veranlaßt. Vorteilhaft erfolgt gemäß einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens die Anordnung der Baueinheit 12 zusammen mit der Spule 6 derart auf dem Sockel 70 der Jahresuhr, daß sich der Permanentmagnet 65 bei ruhendem, d.h. stillstehendem Torsionspendel 40 unmittelbar nahe oder über der Spule 6 befindet, bei e'ner derartigen Anschlußfolge der Spulenenden bzw. Wahl der Polfolge des Permanentmagneten, daß durch die der Spule vermittelten Stromimpulse eine elektro-dynamische Anziehung auf den ;>ermancntmnetcn 65 ausgeübt wird.
In der Darstellung nach Fig. 3 ist die Baueinheit 12 als im Vordergrund auf dem Sockel 70 angebracht, dargestellt.
Diese Anordnung wurde jedoch nur der besseren Anschaulichkeit wegen gewählt. Nach Möglichkeit wird man statt dessen die Baueinheit 12 <uf der Sockelpiatte 71 derart wählen, daß die Baueinheit 12 iür den Betrachter nach Möglichkeit durch den Pendelkörper 50 verdeckt ist und nicht störend wirkt. Auf Grund der erzielbare geringen Abmessungen der Baueinheit 12, ist dies ohne Schwier'igkeiten möglich. Durch eine vorgesehene Goldlackierung oder Goldbedampfung der Gehäuseteile (20, 21) der Baueinheit 12 wird diese auch äußerlich an die Sockelplatte angepaßt, so daß sich die Baueinheit 12'ohne für das Auge störend zu wirken,der Uhr mit dem Torsionspendel, insbesondere Jahresuhr, zuordnen läßt.
Eine zweckmäßige gestalterische Weiterbildung der Anordnung nach derrfindung besteht darin, die Leiterpiatte 15 und die Gehäuseteile 20, 21 der Baueinheit 12 in ihrer Form als Kreisringsegment auszugestalten und dieses unmittelbar unter dem Torsionspendelkörper 50 um das Ende des Pendelbolzens 55 bzw. um die ihn in der Regel umgebende, nicht dargestellte Justierbuchse herum anzuordnen.
Das die Spule 6 tragende zungenförmige Ende 26 der Leiterpiatte 15 würde sich in diesem Falle snit der Spule G ridial nach außen in den Bereich der Bewegungsbahn der Kugel 61 des Pendelkörpers 50 erstrecken, unterhalb einer derselben - wie in Fig. 3 schon gezeigt - der Permanentmagnet 65 <ngebracht wäre.
Der am Torsionspendel 40 anblillgl)are Permalientmngnet 65 wird zweckmäßig aus einem Magnetwerkstoff mit hoher Noerzitivkraft hergesteAlt, damit auch bei einem ungünstigen Längen Dickenverhältnis des Permanentmagneten 65 ein ausreichend starkes1Nutzfe]d zur Verfügung steht. Zweckmäßig kommen hierfür Werkstoffe aiif der Basis der sogenannten Erdalkalimetalle in Frage, wo 1 che u. a. unter den Handelsnamen Kocrox, Oxit etc.
seit langem bekannt sind. Derartige Werkstoffe erlauben bekanntlich eine vergleichsweise räumlich kurze Ausbildung des Permanentmagneten 65 im Verhältnis zu dessen Nutzquerschnitt, so daß räumlich günstige Abmessungen für den Permanentmagneten 65 erzielbar sind.
IJm eine einfache Nachrüstung von bereits vorhandenen Jahresuhren mit der Anordnung zur Synchronisierung nach der Erfindung zu ermögliclien werden zweckmäßig die Baueinheit 12 und der Permanentmagnet 65, sowie die die Stromquelle lo bildende Knopfzelle 35 in eine gemeinsame, für die Versendung auf dem Postweg vorteilhaft ausgestaltete Verpackungseinheit eingebracht, um einen einfachen Versand der Anordnung zur Synchronisierung an Interessenten in aller Welt zu erleichtern.

Claims

Anordnung zur Synchronisierung einer Uhr mit Torsionspendel Patentansprüche Anordnung zur Synchronisierung einer Uhr mit Torsionspendel, insbesondere sogenannte Jahresuhr, vornehmlich mit mechanischem Antrieb es Uhrwerkes und vorzugsweise mit einer das Torsionspendel beaufschlagenden Ankerhemmung, gekennzeichnet durch eine quarzgesteuerte elektronische Steuerschaltung (1-4), die kurze Stromimpulse einer zur Synchronisierung des Torsionspendels (40) geeigneten Frequenz w-erabfolgt; eine Stronquelle (10), welche die quarzgesteucrte elektronische Steuerschaitung (1-4) speist; eine Spule (6), jcljhc von der clektronischen Stenerschaltung (1-4) impulsweise bestrombar und die im Bereich des Torsionspendels (40) anbringbar ist; und einen Permanentmagneten (65), welcher an dem Torsionspendel (40) so anbringbar ist, daß er von der Spule (6) elektro-dynamisch zeithaltend beaufschlagbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quarzgesteuerte elektronische Steuerschaltung (1-4) im wesentlichen aus einer Quarz-Osziilatorschaltung (1,2), einer mehrstufigen Frequenzteilerschaltung (3) und einer dieser zugeordneten ImpulsverschmälerungssLllaltung (3) gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (6) als Solenoidspule ausgebildet und daß der Permanentmagnet (65) aus einem Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft hergestellt ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittcl vorgesehen sind, durch diz der Permanentmagnet (65) derart am Torsionspendel (40) anbringbar ist, daß er sich bei dessen Schwingungsbewegungen in die Nahe der Spule (6) bewegt.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die quarz gesteuerte elektronische Steuerscha itung (1-4), die Speisestromquelle (1o) und die Spule (6) zu einer selbständigen Baueinheit (12) zusammengefaßt sind, welche an einem Teil (70) der Jahresuhr, nahe dem Torsionspendel (40), anbringbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch ge]ennzeichnet, daß die el.cktrischcn Bauelemente (1-4; 6,10) der Baueinheit (12) in einem diese wenigstens teilweise umschließenden Gehäuse (20,21) aufgenommen sind, welches zur Halterung der Baueinheit (12) an der Jahresuhr montierbar ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (1-4; 6,10) der Baueinheit (12) auf einer Leiterplatte (15) aufgebracht und durch Leiterbahnen derselben elektrisch miteinander verbunden sind.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20,21) aus einem oder meberen, die gedruckte Lcitcrplatte (15) wenigstens teilweise umgebenden Gehäuseteilen (21,22) besteht in denen die gedruckte Leiterplatte (15) mit den aufgebrachten Bauelementen (1-4; 6, 10) gehaltert ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, d a durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21,22) aus einem Kunststoff gefertigt ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (12) auf der Sockel.platte (71) des Gehäusesockels (70) der Jahresuhr anbringbar ist.
11. Anordnung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (12) eine selbsthaftende Fläche (38) aufeist und durch diese auf der Sockelplatte (71) haftend anbringbar ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (6) auf der gedruckten Leiterp]atte (15) mit senkrecht zu dieser verlaufender Achse angeordnet ist tind c'laß die gedrukte Leiterplate (15) in dem Gehäuse (21,22) parallel zu der der J efestigung der Baueinheit (12) auf der Sockelplatte (71) dienenden Gehäusefläche (38) angeordnet ist.
13. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch geennzeichnet, daß der gedruckten Leiterplatte (15) ein von außerhalb der Baueinheit (12) betätigbares Abgleichelement (18,19) zur Einstellung der Quarzschwingschaltung (1,2) zugeordnet ist.
14. Anordnung iiach Anspnich 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule 6 auf einem aus einem Gehäuseteil (20,21) hervortretenden Teil (26) der gedruckten Leiterplatte (15) angeordnet ist.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Spule (6) und der diese tragende Teil (26) der gedruckten Leiterplatte (15) der Baueinheit (12) zwischen der Sockelplatte (71) des Gehäusesockels (70) und dem Torsionspendelkörper (50) angeordnet sind.
16. Anordnung nach einem der nspriiche 7,12 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (6) verstellbar an der Baueinheit (12) angeordnet ist.
17. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (65) an einem Kugelträger (58) befestigt ist.
18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (65) eine selbstklebende Fläche (38) aufweist und durch diese an dem Kugelträger (58) des Torsionspendelkörpers (50) selbsthaftend anbringbar ist.
19. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsverschmälerungsschaltung (3) durch eine Ausgänge von Frequenzteilerstufen verknüpfende logische elektronische Schaltungsanordnung gebildet ist.
20. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4, gekennzeichnet durch eine solche Wahl der Polungen der Spule (6) einerseits und des Perxanentmagneten (65) andererseits, daß bei der Bestromung der Spule (6) eine Anziehung zwischen beiden stattfindet.
21. Anordiiung ii ach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Permancntmaenet (65) derart am Torsionspendel anbringbar ist, daß er sich in dessen Ruhestellung nahe der Spule (6) befindet.
22. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (6) durch monopolare Stromimpulse beaufschlagbar ist.
23. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Frequenzteilere inheit (3) und die Stromquelle (1o) serienmäßige Bauteile quarzgesteuerter elektronischer Uhren sind, denen ein Steuerquarz (1) passender Eigenfrequenz zugeordnet ist.
24. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (lo) als Kle1nst-Akkumulator ausgebildet und durch eine zugeordnete Fotozell enanordnung ladbar ist.
25. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (15) und das Gehäuse (20,21) der Baueinheit (12) in ihren Ebenen nach Art eines Kreisringsegmentes ausgebildet sind, welches derart auf der Sockelplatte (71) anbringbar ist, daß es etwa die verlängerte Achse (55) des Torsionspendelkörpers (50) zum Kreismittelpunkt hat.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich das zungenförmige Ende (26) der Leiterplatte (15) mit der Spule (6) in den Bereich der Bewegungsbahn der Kugeln (61) des Pendelkörpers (50) erstreckt, nahe einer derselben der Permanentmagnet (65) angeordnet ist.
27. Anordnung Iich Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (12) um die das untere Ende des Pendelbolzens (55) des Torsionspendels (40) umgebende Zentrierbuchse herum angeordnet ist.
28. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Baueinheit (12) und der }'C1 Permanentmagnet (65) in eine zur Versenkung lurch die Post geeignete lrerI cktlngseil eit eingeblacht sind.