Elektrische Uhr mit selbstgesteuertem periodischem elektrischem Antrieb der Unruh
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung einer elektrischen Uhr mit selbstgesteuertem periodischem elektrischem Antrieb der Unruh von welcher der Zeigerwerkantrieb mit weicher Kraftabgabe abgeleitet wird.
Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere für Wand- und Tischuhren geeignet.
Es ist ein Klinkenantrieb zum Antrieb des Zeigerwerks einer elektrischen Uhr bekannt, bei welchem ein mechanischer Schwinger, der eine angenähert geradlinige Schwingungsbewegung ausführt und insbesondere als Stimmgabelschwinger ausgebildet ist, eine Klinke trägt, die in die Zähne eines Klinkenrades eingreift und dieses bei jeder zweiten Halbschwingung um einen Zahn fortschaltet. Für die Bemessung der als Blattfeder ausgebildeten Klinke müssen bei der bekannten Einrichtung gewisse Bedingungen eingehalten werden:
Es muss die Blattfeder eine genügende Steifigkeit besitzen, so dass die Frequenz ihrer Eigenschwingung grösser ist als die Frequenz des Schwingers.
Anderseits muss die Klinke bliegsam genug sein, damit das Produkt aus der durch sie bei ihrer Rückwärtsbewegung auf den Zahn ausgeübten Kraft und dem Reibungskoeffizienten zwischen ihr und dem Zahn kleiner ist als die Bremskraft, die auf das Schaltrad ausgeübt wird. Auch die Amplitude des Schwingers muss in bestimmten engen Grenzen gehalten werden, da anderenfalls die Klinke das Schaltrad verlassen würde.
Es sind auch Uhrwerke bekannt, bei welchen ein Unruh-Schwinger das Ende des einen Armes eines zweiarmigen Schwinghebels mitnimmt, der in erheblichem Abstand von der Unruhachse um eine Achse hin und her gehend gelagert ist und an seinem zweiten, kürzeren Arm eine Klinke trägt. Diese Klinke greift in die Zahlnung eines Schaltrades ein, welches das Zleigerwerk antreibt und seinerseits auf einer weiteren Achse drehbar gelagert ist. Auch bei dieser Bauart kann der Schwinghebel nur eine sehr kleine Schwenkbewegung ausführen, um zu vermeid-n, dass die Klinke bei ihrcr Schaltbewegung das Schaltrad verlässt.
Bei der durch die Erfindung geschaffenen elektri schein Uhr sind diese Mängel dadurch vermieden, dass die Unruh auf einem durch ihre Achse hindurchgeführ ten, gespannten Stahldraht gelagert und an einer bifilar gewickelten, als Richtkraftfeder dienenden Doppelwendelfeder aufgehängt ist und dass auf dem Stahldraht ausserdem ein das Zeigerwerk antreibendes Schaltrad gelagert ist, welches von einer am Unruhsystem angebrachten Schaltklinke während der ganzen Dauer jeder zweiten Halbschwingung fortschaltbar ist.
Abgesehen davon, dass bei dieser Bauart die Schaltklinke während der ganzen Dauer jeder zweiten Halbschwingung mit dem Schaltrad in Eingriff steht und somit ein grol3er Schaltweg ausgeführt wird, liegt ein weiterer Vorteil darin, dass die Schaltklinke zwangläufig konzentrisch zum Schaltrad bewegt wird, so dass ein genauer Eingriff von Schaltklinke und Zahnung des Schaltrades gewährleistet ist. Dadurch, dass Unruh und Schaltrad auf dem gleichen Stahldraht gelagert sind, wird schliesslich eine Ersparnis an Raumbedarf und baulichem Aufwand erzielt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Ansicht einer gemäss der Erfindung ausgebildeten Unruh,
Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Draufsicht im Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 1,
Fig. 3 eine Transistorschaltung für Steuer- und Antriebsspule,
Fig. 4 die Diagramme der lin der Steuerspule induzierten Spannung und des in der Antriebsspule flie ssenden Stromes in Abhängigkeit vom Schwingungswinkel.
In der Zeichnung bezeichnet 1 einen als Unruh für eine Tisch- oder Wanduhr dienenden Schwinger, dessen Achse 12, wie bekannt, auf einem Stahldraht gelagert und an einer als Richtkraftfizder dienenden bifilar gewickelten Doppelwendelfeder 2 aufgehängt ist.
Mit 3 und 3 1 sind ortsfeste Lagerteile des Uhrwerks bezeichnet, an welchen die Enden des Stahldrahtes sowie das obere Ende der Feder 2 befestigt sind.
Der durch die Gewichte 13, 14 gewichtsmässig aus baiancierte Unruh-Schwinger trägt an einem Zapfen 15 eine Schaltklinke 4, die z. B. aus einer Bronze-Blattfeder bestehen kann und mit ihrem freien Ende in die Schaltzähne eins Schaltrades 5 eingreift, welches in der koaxialen Verlängerung zur Unruhachse 12 drehbar gelagert ist. Bci dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Stahldraht, auf welchem die Achse 1 2 gelagert ist, durch die hohle Achse 51 des Schaltrades 5 bis zu dem unteren Lagerteil 31 hindurchgeführt.
Die Achse 5 1 des Schaltrades 5 trägt eine Schneckc, welche mit einem das (nicht dargestellte) Zeigerwerk antreibenden Schneckenrad 6 kämmt.
Am anderen Ende trägt die Unruh 1 zwei parallele Stabmagnete 7, 71, die sich an einer nduzierten Spule 8 und einer antreibenden Spule 9 vorbeibewegen.
Die zugehörige Transistorschaltung ist in Fig. 3 der Zeichnung wiedergegeben. Die Spulen 8, 9 sitzen auf einem aus nichtmagnetisicrbarem Material bestehenden Träger 10.
Das Schaltrad 5 besitzt 36 Zähne und der Schwingungswinkel w der Unruh beträgt etwa 10 , wobei er 20 Halbschwingungen pro Sekunde ausführt. Die Abmessungen sind dabei so gewählt, dass bei jeder Halbschwingung, die der Unruh-Schwinger gemäss Fig. 2 im Uhrzeigersinne ausführt, das Schaltrad 5 um einen Zahn fortgeschaltet wird. Bei der entgegengesetzten Halbschwingung bleibt das Schaltrad 5 stehen; um dicsen Stillstand zu gewährleisten, ist eine magnetische Rastvorrichtung vorgesehen, welche aus dem in Fig. 2 dargestellten Magnet 11 besteht, der auf die Schalt zähnc des aus magnetisch weichem Stahl gefertigten Schaltrades 5 eine Rastwirkung ausübt. Selbstverständlich könnte an Stelle der magnetischen Rastvorrichtung auch eine mechanisch wirkende Rast, z. B. eine Rastfeder, vorgesehen werden.
Fig. 2 zeigt die Unruh in der Mittellage, wobei gestrichelt die Lage der Magnete 7 bzw. 71 angegeben ist, welche diese bei vollem Ausschlag in der einen oder anderen Richtung einnchmen. Wie ersichtlich, ist die Amplitude jeder Halbschwingung nicht grösser als die Spulenbreite der Spulen 8, 9.
Fig. 3 zeigt die Transistorschaltung für Steuer- und Antriebsspule sowie Fig. 4 die Diagramme der in der Steuerspule induzierten Spannung und des in der An tricbsspule fliessenden Stromes in Abhängigkeit vom Schwingungswinkel. Aus dem Diagramm i für den Strom in der Antriebsspule ist ersichtlich, dass sich je weils im Nulldurchgang der Unruh in der Antriebsspule ein zweihöckriger Antriebsimpuls ausbildet, was sich ohnc weiteres aus der verhältnismässig kleinen Schwingungsamplitude der Unruh erklärt.