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Elektromechanische Vorrichtung zum Aufziehen einer Feder mittels elektrischen
Stromes.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufziehen von Federn und zu deren Erhaltung in gleichmässig gespanntem Zustande mittels eines aussetzenden elektrischen Stromes. Die Vorrichtung eignet sich vor allem für Uhrwerke und kann auf zwei Arten ausgeführt werden : bei der einen Ausführung wird die Bewegung des verwendeten Uhrwerkes benutzt, die andere ist von dieser Bewegung vollständig unabhängig.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Aufziehvorrichtung mit Anker. Sperrklinke und Rückzugfeder, einem Elektromagneten samt schwingendem, mit der Sperrklinke und einem Unterbrecher verbundenen Anker. Der Unterbrecher wird durch das Uhrwerk oder durch den Anker des Elektromagneten ausgelöst, je nachdem, ob die Vorrichtung vom Uhrwerk abhängig oder unabhängig aus-
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihrer Anwendung auf eine Pendeluhr dargestellt.
Die Fig. 1-3 zeigen ein Beispiel der ersten Ausführungsart, wobei Fig. 1 ein Aufriss bei entfernter
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brecher. Die Fig. 4-7 zeigen Ausführungen der zweiten Art, wobei Fig. 4 ein Grundriss, Fig. 5 ein Grundriss der Unterbrecheranordnung im Augenblick der Auslösung der Schwingbewegung und Fig. 6 am Ende der Schwingbewegung des Ankers ist, während Fig. 7 ein schematischer Aufriss der Gesamtanordnung in vergrössertem Massstabe ist. Die Fig. 8 und 9 sind die Ablaufkurven bei Antriebsfedern der Pendeluhr und der Rückzugschraubenfeder der jene aufziehenden Schaltklinke.
Auf der Mittelachse d'des Sperräderwerkes der Pendelnhr (Fig. 1-3) ist ein Federhaus s d angeordnet, das eine gleitende Antriebsfeder enthält, deren eines Ende an der Achse befestigt ist, die in der Stunde je eine Umdrehung vollführt. Das Federhaus hat eine Verzahnung "und erhält jede Minute durch die Wirkung des elektrischen Stromes einen Vorschub um einen Zahn. Nichtsdestoweniger hat das Federhaus an seinem Umfange weniger Zähne als die Stunde Minuten hat, so dass es auf je 60 Minuten um je eine Teilung vorauseilt. Auf diese Weise erhält man einen Gewinn an Spannung, der es gestattet, beispielsweise einen Rückstand des Aufziehens einzuholen.
Das vom Uhrwerk angetriebene Rad o macht beispielsweise in acht Minuten eine Umdrehung und besitzt auf seiner Achse o'einen Stern o"aufgekeilt. Die Zacken dieses Sternes können mit Hilfe eines besonderen Unterbrechers ein periodisches Schliessen des
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Achse b'schwingender Anker b. Die Polstücke bewirken durch ihre Formgebung die Ausgleichung der magnetischen Anziehung. Der Anker b besitzt einen Finger e, der als Kurbelarm wirkt und bei jeder Schwingung eine mit dem Federhaus d in Eingriff stehende Schaltklinke a betätigt, die stets ebenso wie der Anker b in ihre Ruhelage durch eine Feder c gebracht wird, die hinreichend stark ist, um durch ihre Entspannung die Feder des Federhauses cl um einen Zahn zu spannen. Die Rückkehr des Ankers wird demnach umso rascher erfolgen, je mehr die Feder des Federhauses entspannt ist.
Der Finger e ist derart aufgekeilt, dass in der Nähe seines Totpunktes der von ihm auf die Feder c ausgeübte Zug die Anziehungkraft der Pole auf den Anker b ausgleichen kann. Eine zweite zusätzliche Klinke f schwingt um die Achse b' des Ankers und bewirkt unter dem Einfluss der Feder g die Sperrung des Federhauses. Auf diese Weise
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wird ein Sperrklinkensystem auf einer und derselben Achse gebildet, das infolge der Form der zwischen zwei kleinen Platten gehaltenen Klinken nur wenig Platz einnimmt.
Die Schwingungen des Ankers werden mittels eines Unterbrechers betätigt. Dieser hat einen beweglichen Finger h aus leitendem Material, der frei auf der Achse b'des Ankers schwingt. Auf diesen Finger stützt sich andauernd ein Schleifkontakt i, der um eine von der Masse isolierte Achse i schwingt und aus zwei Teilen, dem leitenden Teil k und dem nichtleitenden vorstehenden Teil ! besteht.
In der Ruhelage liegt der Finger dementsprechend auf dem isolierenden Teil i ! und sein plötzliches Anfallen auf den leitenden Teil k bewirkt den regelrechten Stromschluss. Dies hat eine Schwingung des Ankers zur Folge und eine Unterbrechung des Stromes erfolgt durch die Rückkehr des Fingers auf den isolierenden Teil !. Zu diesem Zwecke ist ein Zapfen z vorgesehen, der sich mit dem Anker b verdreht und auf den Finger h stösst, um diesen in Schwingung zu versetzen. Dieser Zapfen ist auf einer kleinen Platte befestigt, die zur Regelung des Augenblickes der Stromöffnung abnehmbar auf der Achse angebracht ist.
Auf einer zweiten gleichartigen Platte ist ein exzentrischer Zapfen m angeordnet, um den ein Hebel n schwingt, der einerseits in die Zacken des Sternes o"eingreift, anderseits eine Schulter p besitzt. Bei Drehung des Sternes nimmt dieser den Arm des Hebels n mit und die Schulter p wird den Kontaktfinger vor sich herstossen, der vom Teil i ! auf den Teil k fällt und auf diese Weise den Stromschluss bewirkt. Unter dem Einfluss des Stromes schwingt der Anker und der exzentrische Zapfen m bewegt den Hebel n aus dem Bereich der Zacken des Sternes abwärts.
Unter dem Einfluss einer leichten Feder gelangt dieser Hebel aus dem Bereich des Sternes und stösst an einen Anschlag q, hierauf steigt er nach Unterbrechung des Stromes wieder empor und lagert sich hinter dem Arm, der ihn mitgenommen hatte, um die Wirkung der nächsten Zacke des Sternes abzuwarten.
Um ausser den beschriebenen Wirkungsweisen eine rasche Wiederholung des Kontaktes zu erzielen, z. B. wenn die Feder des Federhauses sehr weit entspannt ist, ist der Anker b mit einem weichen Anschlag versehen, der aus einer biegsamen Lamelle l'besteht, die sich gegen einen festen Anschlag s stützt. Die Rückzugfeder c des Ankers hat eine konstante Kraft und der Anker wird umso lebhafter zurückgezogen, je weiter die Feder des Federhauses entspannt ist. Daraus folgt, dass der mit Wucht zurückkehrende Anker seine gewöhnliche Ruhelage überschreitet, indem er die biegsame Lamelle deformiert.
Das äusserste Ende -des Abschnittes bei m weicht in ähnlicher Weise zurück und stösst den Finger h in die Kontaktstellung, wodurch sich eine neuerliche Schwingbewegung bis zu dem Augenblicke wiederholt, wo durch die Spannung der Feder des Federhauses eine Rückkehr des Ankers mit Wucht verhindert wird. Diese Eigentümlichkeit ermöglicht eine sehr weitgehende Nachgiebigkeit der Feder, da sie in keiner Weise festgestellt wird.
Als Sicherheitsvonichtung dient die Verlängerung des Schleifkontaktes i durch einen Hebel t, der durch einen sich unter ihm wegbewegenden Bolzen v bei jeder Umdrehung des Sternes angehoben werden kann. Auf diese Weise wird der Schleifkontakt i, wenn er in seiner Kontaktstellung feststeht, durch den Bolzen v angehoben und unterbricht für einen Augenblick den Strom.
Eine Abänderung der beschriebenen Anordnung besteht darin, dass die Repetiervorrichtung für sich allein verwendet wird, um die Spannung aufrechtzuerhalten, indem beispielsweise gleichzeitig durch die Sicherheitsvorrichtung ein Kontakt periodisch geschlossen wird. In diesem Falle wäre der Finger h durch eine leichte Feder belastet, die ihn stets in seine Kontaktstellung zurückbringt. Die Kontaktfläche k und die Isolierfläche I würden entgegengesetzte Vorsprünge besitzen und auf diese Weise eine Ausnehmung bilden, um den Finger A in seiner Ruhelage zu erhalten.
Es versteht sich, dass der Bolzen v den Schleifkontakthebel t anhebt, der den Kontaktfinger h freigibt, welcher unter der Wirkung seiner kleinen Feder leicht schwingt. Sobald der Bolzen v aus dem Hebel t austritt, fällt dieser auf den Finger in Kontaktstellung, wodurch einige wiederholte Schwingungen bewirkt werden, worauf Ruhezustand und ein neuer Kontaktschluss beim folgenden Durchgang des Bolzens v erfolgt.
Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 4-7) greift der Betätigungsstift e für die Schaltklinke a in einen Kontakthebel h, der zu diesem Zweck mit einer breiten U-förmigen Ausnehmung versehen ist.
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durch Anschläge kl, l begrenzt wird, die wieder isoliert oder an die Masse angeschlossen sind, derart, dass der Strom geschlossen wird, sobald sich der Anker b genau in seiner Ruhelage befindet (Fig. 5).
Die Wirkungsweise ist die folgende : Sobald der Kontakt geschlossen ist, schwingt der Anker b und die Klinke a geht um einen Zahn zurück ; am Ende der Schwingbewegung stösst der Bolzen e an den Hebel A und unterbricht den Kontakt. Der Anker wird hierauf mittels der Feder c und der Klinke a zurückgezogen, die das Sperrad des Federhauses vorrückt. Der Kontakt wird hierauf neuerlich geschlossen, sobald der Anker seine Ruhelage wiedergewinnt und der Kreislauf beginnt von neuem.
Betrachtet man die Entspannungskurve einer gewöhnlichen Feder eines Federhauses (Fig. 8), in welcher die Drehzahl als Abszissen und die Spannungen am Umfang des Federhauses in Brammen als Ordinaten aufgetragen sind, so bemerkt man, dass die Entspannung im wesentlichen proportional ist der Umdrehungszahl. Dabei wurde mit Absicht jener Teil der Kurve ausgeschlossen, wo infolge eines
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allzu starken Aufziehens eine grobe und ungenau Veränderung der Spannung eintritt, in dem Augenblick. wo die Windungen der Spiralfeder einander berühren. Wehn man dennoch versucht, mit einer gewöhnlichen Spiralfeder einen plötzlichen Anstieg der Kurve vor dem kritischen Punkt, wo die Windungen der Spiralfeder aneinanderliegen, zu erzielen, so erhält man die gestrichelte Kurve t, A :'.
Zu diesem Zwecke ist eine weitere Lamelle, deren Länge zumindest für eine einzige Umdrehung ausreicht, im Innern des äusseren Endes der Feder des Federhauses angeordnet, die durch Anhaken befestigt werden kann.
Die Feder c kann auch im Inneren so weit zurückgebogen sein, dass sie unmittelbar die Gegenfeder bildet.
Durch diese Anordnung wird bei der letzten Umdrehung beim Aufziehen eine plötzliche zusätzliche Spannungssteigerung erzielt.
Die Kurve nach Fig. 9 stellt die Entspannungskurve einer Schraubenfeder dar. Die Abszissen stellen die Wege in Zehntelmillimetern dar und die Ordinaten die Spannungen in Grammen. wobei nur der wirksame Teil der Kurve, d. h. der äusserste Teil der Entspannung dargestellt ist. Die Kurve verläuft besonders zwischen BI und B3 nahezu wagrecht, d. h. die Änderung der Spannung ist sehr gering, während der Spannungsabfall zwischen den Punkten BI und B sehr rasch erfolgt, wenn nämlich die Windungen beginnen, einander zu berühren. Man wird also den geradlinigen Teil BI- B3 verwenden, u. zw. auf eine Länge, die dem Weg der Schaltklinke entspricht.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise sei von dem Augenblick ausgegangen, wo die Feder des Federhauses entspannt ist. In diesem Augenblick überwiegt die Schraubenfeder und der Anker wird vollständig in seine Ruhelage gebracht und der Kontakt geschlossen. Hierauf erfolgen Schwingungen des Ankers und die Feder des Federhauses wird aufgezogen. Die RÜckkehr des Ankers erfolgt offensichtlich umso lebhafter, je weniger die Feder des Federhauses gespannt ist. Das Aufziehen dieser Feder dauert während der aufeinanderfolgenden Schwingungen des Ankers so lange an, als dieser keinen zu
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schliessen, so dass kein weiteres Aufziehen erfolgt.
Das Schliessen des Kontaktes findet nun in Umkehrung der Funktionen statt, wobei die Kurve der Entspannung der Schraubenfeder konstant bleibt und die Kurven der Entspannungen der Feder des Federhauses plötzlich schneidet, wodurch eine Gleichgewichtsstörung auftritt und der Anker sieh seiner Ruhelage nähert, wobei er den Kontaktfinger auf die leitende Fläche fallen lässt, was einige Schwin- gunges des Ankers bewirkt, worauf vom Augenblick, wo zwischen der Feder des Federhauses und der Schraubenfeder Gleichgewicht eintritt, ein neuerlicher Stillstand erfolgt.
Die selbsttätige Wiederholung dieser Wirkungen nach Massgabe des Ablaufens des Räderwerkes hält die Spannung der Feder weich übergehend aufrecht ; jedes plötzliche Aufhalten ist vermieden und es bedarf keiner passiven mechanischen Wirkung auf das Räderwerk zwecks Steuerung des Kontaktsehlusses. PATENT-ANSPRÜCHE :
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