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Uhrwerk mit elektromagnetischem Antrieb Die Erfindung bezieht sich
auf ein Uhrwerk mit elektromagnetischem Antrieb und einem frei ausschwingenden,
mit einem Uhrpendel direkt gekoppelten Anker, wobei die Pendelschwingungen mittels
zwischengeschalteter zahnradloser Antriebsglieder das Sekundenrad des Uhrwerks absatzweise
weiterschalten. Eine bekannte Uhr dieser Gattung ist mit einer Art von Hippschem
Fühlkontakt ausgerüstet, der den Erregerstromkreis des Elektromagneten nur dann
betätigt, wenn die Pendelamplitude auf einen bestimmten Mindestwert abgesunken ist.
Abgesehen von der Empfindlichkeit eines solchen bei Präzisionsuhren anderer Bauart
wegen der »freien« Schwingung des Pendels über längere Zeit an sich bewährten Fühlkontaktes,
ist jedoch eine solche hohe Präzision verlangende, relativ komplizierte und daher
teure Kontaktanordnung bei direkter Kopplung des Pendels mit dem Anker und der Zeigerwerksfortschaltung
unzweckmäßig, weil ja das Pendel auch im antriebslosen Zustand den Anker mitbewegen
und dazu noch die Arbeit der Zeigerwerkschaltung leisten muß. Für solche Uhren muß,
vor allem bei Batteriebetrieb, auf günstigere Antriebsverhältnisse bei gleichzeitig
geringem Stromverbrauch geachtet werden.
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Bei einem Uhrwerk mit elektromagnetischem Antrieb und frei ausschwingendem,
mit dem Anker direkt gekoppeltem Uhrpendel, dessen Schwingungen mittels zwischengeschalteter,
zahnradloser Antriebsglieder das Sekundenrad des Uhrwerks absatzweise weiterschalten,
werden zur Schaffung erheblich günstigerer Antriebsverhältnisse erfindungsgemäß
die Kontakt- und Fortschaltorgane so
angeordnet, daß die Weiterschaltung
des Sekundenrades in der einen Nullage des Pendels und die Stromkreisschließung
nur kurzfristig in der anderen Nullage erfolgen, wobei der Anker so gestaltet und
angeordnet ist, daß er bei Stromkreisschließung am Beginn seines Eintritts in das
Magnetfeld steht.
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Es ist zwar bereits bekanntgeworden, bei elektromagnetischem Pendelantrieb
von Uhren anderer Bauart den Stromschluß in der einen Nullage des Pendels erfolgen
zu lassen, jedoch wird nach dem Vorschlag der Erfindung zusätzlich in der zweiten
Nullage des Pendels die Zeigerwerksfortschaltung bewirkt. In beiden Fällen wird
die Tatsache ausgenutzt, daß in der Nullage die Pendelgeschwindigkeit und damit
der vom Pendel ausgeübte Impuls am größten ist. Durch die Trennung der beiden Vorgänge
auf die zwei verschiedenen Nulllagen des Pendels werden aber die mechanischen Belastungen
verteilt und somit eine Überbeanspruchung des Pendels vermieden. Die nur kurzfristige
Schließung des Stromkreises hierbei ermöglicht eine erhebliche Stromersparnis. Wichtig
ist aber auch noch, daß der Stromkreis nur in dem Augenblick geschlossen wird, in
dem der von der Magnetspule erregte lamellierte Eisenkörper seine größte Wirkung
auf den Anker ausübt. Dadurch wird ein besonders guter Wirkungsgrad des fließenden
Stromes erzielt. Die Ausbildung des Ankers in der Form, daß er bei der Stromkreisschließung
am Beginn seines Eintritts in das Magnetfeld steht, ist als Einzelmaßnahme zwar
ebenfalls bekannt, jedoch wirkt sie sich im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen
in wesentlich größerem Maße aus. Durch die Kombination der Merkmale wird neben der
Vereinfachung des Aufbaues der Uhr ein Werk geschaffen, das sich durch besonders
geringen Stromverbrauch auszeichnet, so daß zu seinem Antrieb eine normale Schwachstrombatterie
verwendet werden kann. Auch bei dem durch die Zeit hervorgerufenen Spannungsabfall
der verwendeten Schwachstrombatterie kann durch die Besonderheiten der Konstruktion
ein zuverlässiger Gang der Uhr erreicht werden.
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Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung beziehen sich einerseits
auf die besondere Ausbildung der mechanischen und andererseits der elektrischen
Schaltglieder,-da nur im Zusammenwirken beider Teile der geringe Stromverbrauch
und der einfache Aufbau erzielt werden können.
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Hinsichtlich der mechanischen Schaltglieder ist wesentlich, daß ein
die in das Sekundenrad eingreifende Schaltklinke tragender, um die Achse des Sekundenrades
drehbarer Hebel unter dem Einfluß einer auf der Ankerachse befestigten Nockenscheibe
steht, und daß die Drehung des Sekundenrades auf das Minutenrad übertragen werden
kann, indem ein am Sekundenrad befestigter Stift bei jeder Umdrehung eine in das
Minutenrad eingreifende Schaltklinke bewegt.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung bezieht sich auf einen neuen
Einwegkontakt zur Stromkreisschließung und -öffnung, der durch einen mit dem Anker
schwingenden, mit einem schräg zur Schwingungsebene liegenden festen Kontakt zusammenarbeitenden
Kontaktstift gekennzeichnet ist, der um einen in seiner Schwingungsebene liegenden
Bolzen drehbar und nach beiden Richtungen federnd ausweichend gelagert ist. Weitere
Merkmale des Einwegkontakts ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und
den Ansprüchen.
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Der neue Einwegkontakt gewährleistet eine sehr kurze Dauer des Stromkreisschlusses,
wobei der Stromschluß für die Erregung des Elektromagneten im günstigsten Anzugsmoment
zum Anker erfolgt und beendet wird. Es handelt sich dabei nur um den Bruchteil einer
Sekunde. Nach erfolgter Unterbrechung des Stromkreises wird noch die im Eisenkern
auftretende Remanenz ausgenutzt, um dem Anker den restlichen Anstoß zu geben. Daraus
ergibt sich eine äußerst günstige minimale Stromaufnahme. Es ist erstmalig erreicht
worden, daß ein nichtpolarisiertes Magnetsystem bei einer praktisch bisher nicht
erreichten minimalsten Stromaufnahme von etwa 2 bis 3 Milliampere bei 9 Volt ein
Uhrwerk mit Pendelregulierung antreibt. Die Uhr ist derart angelegt, daß ihr Pendel
innerhalb i Sekunde eine vollständige Schwingung ausführt und daß die vorzugsweise
gleich großen Räder für die Sekunde und für die Minute mit 6o Zähnen versehen sind.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Batterieuhr
dargestellt, wobei sich die Darstellung auf das Uhrwerk ohne Zeiger und Zifferblatt
beschränkt.
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Fig. i zeigt das Uhrwerk in einer Ansicht von hinten; Fig.2 zeigt
in größerem Maßstab eine Seitenansicht des festen Schaltkontaktes in der Richtung
B-A, der in Fig. i eingezeichneten Schnittlinie .-1-B gesehen; Fig.3 zeigt, gleichfalls
in größerem Maßstab gezeichnet, einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. i, wobei
die Darstellung auf den Anker und die damit verbundene, den beweglichen Kontaktstift
tragende Platte beschränkt ist; Fig. 4. zeigt eine Seitenansicht des Uhrwerks; Fig.
5 stellt eine Innenansicht bzw. einen Schnitt nach der Linie C-D der Fig. q. dar,
wobei nur die mit der mittleren Platine zusammenhängenden Triebwerksteile gezeichnet
sind; Fig. 6 zeigt das Uhrwerk von vorn, also von der Zeigerseite gesehen, wobei
wiederum nur die mit der vorderen Platine zusammenhängenden Triebwerksteile dargestellt
sind.
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Abgesehen von an und für sich bekannten unwesentlichen Einzelheiten
besteht das Uhrwert. aus den drei Platinen i, 2, 3, die in bekannter Weise durch
Bolzen oder Schraubenverbindungen ,4 in bestimmtem Abstand voneinander zusammengehalten
sind. Zwischen den Platinen 2, 3 ist der vorzugsweise lamellierte Eisenkern 5 nebst
der Elektromagnetspule 6 gelagert. Zwischen den in Fig. i gestrichelt gezeichneten
Polschuhen 5' schwingt der gleichfalls lamellierte Anker 7, dessen in den Platinen
2,
3 gelagerte Achse mit 8 bezeichnet ist. Die Ankerachse 8 ist hinter der Platine
3 mit einer Platte 9 fest verbunden, deren unterer Stift io beispielsweise in ein
Langloch i i des Uhrpendels 12 eingreift, das in vereinfachter Form dargestellt
ist und um den oberen Aufhängepunkt 13 schwingt.
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In einem Schlitz 14 der Platte 9 ist der bewegliche Kontaktstift 15
mittels des Querbolzens 16 drehbar gelagert. Auf diesem Kontaktstift 15 ruht eine
dünne Blattfeder 17, die an ihrem Ende durch eine Schraube 18 mit der Platte 9 verbunden
ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, belastet die Feder 17 den Kontaktstift 15 zu beiden
Seiften des Querbolzens 16, was zur Folge hat, daß der in Fig. 3 entweder nach unten
oder nach oben (s. eingezeichnete Pfeile) ausgeschwenkte Kontaktstift die Feder
17 anhebt und durch diese Feder selbsttätig wieder in seine mittlere, in Fig.3 dargestellte
Ruhelage zurückgebracht wird.
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Zur Zusammenarbeit mit dem Kontaktstift 15 ist auf der Platine 3 ein
Kontakt ig in Gestalt eines Blechstreifens befestigt. Dieser Kontakt ig liegt schräg
zur Schwingungs- bzw. zur Platinenebene, wie aus Fig. 2 deutlich ersichtlich. Der
Kontakt i9 wird beispielsweise von dem mit der Platine 3 fest verbundenen stumpfwinklig
abgebogenen Blech 2o getragen, auf dem der Kontakt ig unter Zwischenschaltung von
Isolierscheiben 21, 22 isoliert befestigt ist. In Fig. i liegt der nach innen über
seine Halterung 2o herausragende Kontakt 1g oben, seine Unterseite ist isoliert,
beispielsweise durch eine von der Isolierplatte 2i ausgehende Zunge 21'. Das in
Fig. i nach außen über die Halterung hinausgehende Kontaktende ig' dient zum Anschluß
der elektrischen Leitung.
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Der oben beschriebene sogenannte Einwegkontakt arbeitet in folgender
Weise. Bei der in Fig. i durch einen Pfeil 23 angegebenen Schwingrichtung
des Pendels 12 trifft der mit dem Anker 7 schwingende Kontaktstift 15 oben auf den
schräg gestellten Kontakt ig, wodurch in an sich bekannter Weise der Stromkreis
der Magnetspule 6 geschlossen wird. Diese Kontaktschlußstellung ist in Fig. i dargestellt.
Aus Fig. i ist gleichzeitig ersichtlich, daß sich der Anker 7 in diesem Augenblick
in seiner günstigsten Anzugstellung zu den Polschuhen 5' befindet. Bei dem Hinweggleiten
des Kontakttiftes 15 über den schräg gestellten Kontakt ig wird der Stift 15 nach
oben um seinen Querbolzen 16 ausgeschwenkt; hat er das Ende des Kontakts ig erreicht,
wird der Stromkreis unterbrochen und die Blattfeder 17 führt den Kontaktstift 15
in seine mittlere Ruhelage zurück. Bei der Rückschwingung des Pendels und des Ankers
trifft dann der Kontaktstift 15 auf die isolierte Unterseite 21' des Kontakts ig,
wodurch kein Stromschluß erfolgt und der Kontaktstift 15 nach unten ausgeschwenkt
wird. Die Feder 17 bringt auch in diesem Fall den nach unten ausgeschwenkten Kontaktstift
wieder _ in seine Ruhelage zurück, so daß er bei der erneuten Schwingung i@in Sinne
des Pfeils 23 wieder auf den Kontakt ig trifft. Dieses Schaltspiel wiederholt sich
bei jeder vollständigen Pendel- bzw. Ankerschwingung. Die Breite des schräg gestellten
Kontakts i9 bedingt dabei die Stromschlußdauer.
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Im Gegensatz zu den soeben beschriebenen elektrischen Schaltteilen,
die sich auf der Rückseite des Uhrwerks, also hinter der Platine 3 befinden, sind
die mechanischen Antriebsteile auf der Vorderseite des Uhrwerks teilweise zwischen
den Platinen 1, 2 und teilweise vor der Platine i angeordnet, wie aus Fig.4 deutlich
ersichtlich. Diese mechanischen Triebwerksteile ergeben sich aus der nachstehenden
weiteren Beschreibung des Arbeitsspieles.
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Auf der Ankerachse 8 ist ein Antriebsnocken 24 befestigt, der zwischen
den Platinen i und 2 liegt. Dieser Nocken arbeitet mit einem Stift 25 (Fig. 5) zusammen,
der von einem um die Achse 26 des Sekundenrads 27 drehbaren Hebel 28 getragen wird.
Das freie Ende des Hebels 28 trägt eine gewichts- oder federbelastete Schaltklinke
29, die in das mit 6o Zähnen versehene Sekundenrad 27 eingreift. Bei jeder Rückschwingung
des Ankers (s. die in Fig. i und 5 eingezeichneten Pfeile 3o) trifft der Nocken
24 auf den Stift 25, wodurch die Schaltklinke 29 das Sekundenrad 27 um einen Zahn
weiterschaltet. In an sich bekannter Weise ist das Sekundenrad durch eine auf der
Platine 2 angeordnete Sperrklinke 31 gegen Rückdrehung gesichert. Die Schaltklinke
29 und ihr Hebel 28 kehren durch ihr Eigengewicht oder infolge Federbelastung nach
der Schaltung selbsttätig in ihre Ausgangslage zurück.
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Das Sekundenrad 27 ist seitlich mit einem Schaltstift 32 versehen,
der die Weiterschaltung des Minutenrades 33 bewirkt. Das Minutenrad 33 ist mit seiner
Nabe 34 auf der Achse 26 des Sekundenrads gelagert. Mit der Platine i ist ein die
Schaltklinke 35 tragender Hebel 36 drehbar verbunden, und der Schaltstift 32 trifft
jeweils nach Vollendung oder kurz vor Vollendung einer vollen Minute auf das Ende
des Hebels 36 (s. Fig. 6) und schaltet mittels der Klinke 35 das Minutenrad 33 um
einen Zahn weiter. Der Hebel 36 kehrt durch die auf ihn wirkende Zugfeder 37 in
seine Ruhelage zurück. Die Rückdrehung des Minutenrads ist durch eine bekannte Sperrklinke
38 verhindert. Von dem Minutenrad 33 bzw. dem mit ihm verbundenen Zahnritzel38'
erfolgt in bekannter Weise über die Wechselzahnräder 39, 4o der Antrieb des Stundenrads
41, das mit seiner Nabe 42 auf der Minutenradnabe 34 gelagert ist.