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Vorrichtung zum Ändern der Schwingungszahl eines aus einer mechanischen
Elastizität und einem Magneten bestehenden Schwingsystems, insbesondere einer magnetischen
Hemmung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ändern der Schwingungszahl eines
aus einer mechanischen Elastizität und einem Magneten bestehenden Schwingsystems,
insbesondere einer magnetischen Hemmung. Dabei ist das Schwingsystem durch den Magnetfluß
zwischen den Magnetpolen und einer magnetisch leitenden Steuerkurve mit der Antriebswelle
der Uhr gekoppelt, so daß deren Ganggeschwindigkeit durch die mechanische Eigenschwingungszahl
des Schwingsystems bestimmt und konstant gehalten wird.
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Es ist bekannt, die Eigenschwingungszahl eines solchen Schwingsystems
auf rein mechanischem Weg dadurch zu ändern, daß man die Federlänge, beispielsweise
analog den allgemein bekannten Rückern verändert. Auch eine Änderung der schwingenden
Masse führt zum gleichen Erfolg. Bei der Anwendung als magnetische Hemmung ist durch
solche Änderungen der Eigenschwingungszahl die richtige Ganggeschwindigkeit der
Uhr einstellbar.
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Bei einem Schwingsystem der eingangs erwähnten Art wird demgegenüber
gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Schwingungszahl eines solchen Schwingsystems
dadurch zu ändern, daß ein willkürlich veränderbarer magnetischer Nebenschluß zu
dem Hauptfluß zwischen den Magnetpolen und dem Steuerorgan angebracht wird. Durch
die Größe eines solchen magnetischen Nebenschlusses läßt sich die durch die magnetische
Kupplung zwischen den Magnetpolen und der Steuerkurve bedingte magnetische Rückstellkraft,
die ihrerseits einen Teil der gesamten Rückstellkraft des Schwingsystems bildet,
verändern.
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Deren Größe ist aber für die Eigenschwingungszahl des Schwingsystems
bestimmend. Die Änderung der Schwingungszahl wird also nicht, wie bekannt, auf rein
mechanische Weise, sondern durch Beeinflussung der magnetischen Flußverhältnisse
bewirkt. Der Vorteil einer entsprechenden Vorrichtung liegt in ihrer bequemen und
leicht anpaßbaren Ausführung und Bedienung vor allem deshalb, weil die den Nebenschluß
bewirkenden magnetisch leitenden Teile an der Grundplatte einstellbar befestigt
werden können, wie dies in den weiter unten beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen
geschehen ist.
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Es ist zwar bekannt, bei solchen Schwingsystemen magnetische Nebenschlüsse
vorzusehen. Bisher sind solche aber nicht veränderbar und dienen einem anderen Zweck,
nämlich der Sicherstellung der Gleichdauer eines solchen Schwingsystems, d. h. der
Konstanthaltung der Schwingungsdauer bei wechselnden Schwingungsamplituden, wie
sie bei unterschiedlichen Antriebskräften (z. B. abhängig vom Aufzugsgrad der Triebfeder
der Uhr) auftreten.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn man eine Vorrichtung nach der Erfindung
weiter so ausbildet, daß der in Richtung zu einem schwingenden Magnetpol oder der
in Richtung zu der Steuerkurve gelegene Luftspalt des Nebenschlusses veränderbar
ist. Dies ist der einfachste Weg zum Einstellen der Stärke des Nebenschlusses, da
dazu nur eine Lageänderung des den Nebenschluß bewirkenden, magnetisch leitenden
Teils erforderlich ist.
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Dabei ist es nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung von Vorteil,
eine verstellbare Nockenscheibe anzuordnen, deren Steuerwirkung nach beiden Seiten
ihrer Mittelstellung hin einer etwa quadratischen Abhängigkeit der Luftspaltänderung
von dem Verstellwinkel entspricht. Da die Größe des magnetischen Nebenschlusses
ihrerseits über ein quadratisches Gesetz von der Luftspaltgröße abhängt, läßt sich
damit eine etwa lineare Abhängigkeit der Änderang
der Schwingungszahl
vom Verstellwinkel erzielen, so daß insbesondere auch eine praktische Eichung möglich
ist.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ändert sich bei einer
derartigen Vorrichtung zum Ändern der Schwingungszahl vorteilhafterweise der magnetische
Nebenschlußwiderstand mit der Aaslenkung des Magneten, und zwar symmetrisch nach
beiden Seiten von dessen Ruhelage aus. Entsprechend der Änderung des magnetischen
Nebenschlußwiderstandes wird auf diese Weise eine Änderung der magnetischen Rückstellkraft
bewirkt, wobei diese Änderung natürlich nicht unbedingt proportional zur Aaslenkung
des Magneten aus seiner Ruhelage sein maß, sondern durch Formgebung des magnetisch
leitenden Teils, der den Nebenschluß bewirkt, willkürlich bestimmbar ist. Es ist
damit möglich, Fehler in der Proportionalität zwischen der gesamten Rückstellkraft
und der Aaslenkung des Magneten zu beseitigen. Solche Fehler können vor allem durch
die magnetische Kupplung zwischen den Magnetpolen und der Steuerkurve und durch
Wirbelstromdämpfung verursacht sein und stören dann bekanntlich die Gleichdauer
eines solchen Schwingsystems. Der an und für sich zunächst nur zur Änderung der
Schwingungszahl vorgesehene magnetische Nebenschluß kann also gleichzeitig auch
zur Kompensation eines vorhandenen Gleichdauerfehlers ausgenutzt werden.
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Demgemäß besteht dazu nach einer Weiterbildung der Erfindung der Nebenschluß
aus einer magnetisch leitenden Platte, deren Breite (d. h. tangential zum Schwingungsbogen
des Magnetpols gemessen) größer als die halbe Schwingungsamplitude und wesentlich
größer als die Dicke des schwingenden Magnetpols ist. Eine solche Ausführung wurde
als besonders günstig gefunden und zeichnet sich vor allem durch einfache und praktische
Herstellungsmöglichkeit aus. Dazu ist die Platte insbesondere konvex gegen den Schwingungsbogen
des Magnetpols zu krümmen.
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In den Zeichnungen sind fünf beispielsweise Ausführungsformen der
Erfindung dargestellt.
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Fig.1 zeigt eine schematische Darstellung der wesentlichsten Teile
einer magnetischen Hemmung, wie sie für Uhren verwendet werden; Fig. 2 zeigt eine
Teilansicht einer ähnlichen magnetischen Hemmung; Fig. 3, 4 und 4 a zeigen Teile
weiterer Ausführungsformen als Abänderung der Fig. 1.
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Wie Fig. 1 zeigt, ist auf der Grundplatte a eine Zahnradübersetzung
angeordnet, die Zahnräder b, c aufweist, welche ein aus magnetisch leitendem Material
bestehendes Speichenrad d antreiben, das als Hemmung dient und zu einem Schwingsystem
gehört, das aus einem Magneten e besteht, der an einer Blattfeder j befestigt ist,
welche mittels kleiner Schrauben g auf dem Magneten und mit einer Schraube h auf
einem Ansatz hl der Grundplatte angebracht ist. Der vornhegende Zapfen der Welle
des Speichenrades d ist in einem Lagerbock i gelagert, der einen konzentrisch zum
Rad d drehbaren Einstellhebel j trägt, welcher eine Nockenscheibe j1 aufweist. An
dem Lagerbock i ist das eine Ende der Feder m befestigt, deren anderes
Ende eine ebene Platte n trägt und die einen Finger n1 hat, der sich gegen die Nockenscheibe
il legt. Auf dem außenliegenden Arm des Magneten eist ein Reiter e1 verschiebbar
angebracht, der zum Grobeinsteller der Schwingungsfrequenz dient. Versuche mit dieser
Ausführung haben gezeigt, daß kein Gleichdauerfehler bei der Lageänderung der Steuerplatte
eintritt, wenn eine Änderung der zu-, geführten Leistung zwischen 5 und 12,5 cmg
pro Minute erfolgt. Die erreichbare Frequenzänderung beträgt 0,5%. Die Länge der
Steuerplatte (d. h. etwa senkrecht zum Speichenrad d gemessen) ist aus mechanischen
Gründen größer als die des benachbarten Magnetpols. Der außenliegende Teil der Platte.
ist jedoch auf die Schwingungsfrequenz des Magneten ohne Einfluß.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung weist dieselbe Schwingmagnetanordnung
e und das gleiche Speichenrad d auf. Die entsprechenden Teile haben die' gleichen
Bezugszeichen wie in Fig. 1. Die Steuerplatte besteht aus einem abgebogenen Streifen
o, dessen Ende o1 dieselbe Abmessung hat wie die Platte n in Fig.1 und während seiner
im wesentlichen geradlinigen Lageänderung mittels der Schraube p etwa 0,15 mm von
dem Ende des Magnetpols entfernt.ist. Die Verstellbarkeit beträgt etwa 4 mm. Diese
Ausführung 1"aßt eine Frequenzänderung von etwa 0,4% zu. Die abgebogene Platte o
besteht aus dem gleichen Material wie die Platte n. Wie bei der in Fig. 1 dargestellten
Ausführung ergibt sich auch hier, wo das Ende o1 statt der Platte n vorgesehen ist,
kein meßbarer Gleichdauerfehler.
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Bei der in Fig.3 gezeigten Ausführung hat die Steuerplatte n2, die
der Platte n in Fig. 1 entspricht, einen Krümmungsradius von 12 mm. Ihre dem Magneten
zugekehrte Fläche hat dieselben Abmesstgm wie die Platte n in Fig.1 und ist gegen
den Magnetpol, zu konvex. Bei dieser Ausführung erhöht sich e`te mögliche Frequenzänderung
von 0,5 auf 0,75 0/0 ohne meßbaren Gleichdauerfehler.
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Gemäß Fig. 4 ist eine Platte n3 vorgesehen, deren dem Magneten zugekehrte
wirksame Oberfläche mit einer Öffnung n4 versehen ist. Diese Öffnung kompensiert
den Gleichdauerfehler der magnetischen Hemmung allein, falls eine solche Kompensation
nötig sein sollte. Es können auch andere Formen, Erhöhungen oder Vertiefungen für
denselben Zweck Anwendung finden. Wie z. B. Fig. 4 a zeigt, hat das Ende der Platte
q eine Aussparung q1, die so bemessen und abgestimmt ist, daß die gewünschte Gleichdauerfehlerkompensation
eintritt.
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Die Winkelbewegung von n oder o1 ist praktisch °so gering, daß sie
ohne bemerkenswerte Wirkung ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann außer für
Uhren auch für Frequenzkompensatoren oder Frequenzregler von Oszillatoren verwendet
werden, die elektromagnetische oder elektrostatische Impulse erhalten.