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Drehpendel-Gangreglersystem Die Erfindung betrifft ein Drehpendel- G angreglersystem für Laufwerke, insbesondere für Zeitmessgeräte. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der Reibungsver- häiltnisse, und zwar unter Zugrundelegung der Aufgabe, dieses Ziel unter weitestmöglicher Beibehaltung der klassischen Bauelemente eines Drehpendel-Gangreglersystems durch eine Gewichtsentlastung in den Lagerstellen zaa erreichen. Dazu wird gemäss der Erfindung vurgesclilagen, statische Magnetfelder anzuwenden, die das Gewicht der schwingenden Systemteile mindestens teilweise aufheben. Zur Erzeugung der statischen Magnetfelder sollen vorzugsweise Permanentmagnete dienen.
Es hat sieh gezeigt, dass zwischen den zusammenwirkenden Teilen des magnetischen Kreises Wirbelströme auftreten, die der Beachtung in doppelter Weise bedürfen, einmal in dem Sinne, dass es sieh empfiehlt, unter Anwendung an sich bekannter Mittel Vorkehrungen zu treffen, um unzulässige Dämpfung der Drelhpendelschwingungen durch Wirbelstrom- brenmseffekte zu vermeiden und zweitens aber auch in dem Sinne, dass diese Wirbelstrom- brenmseffekte nutzbar gemacht werden können, um im Sinne isochroner Schwingtang des Drehpendels Amplitudensehwankangen entgegenzuwirken, die beispielsweise als Folge der Änderung der Antriebskraft bei sich entspannen- der Triebfeder sieh einstellen können.
Unerwünschte Wirbelstromeffekte lassen sich durch Verwendung an sich bekannter Magnetwerkstoffe mit hohem spezifischem elektrischem Widerstand beispielsweise in der Grössenordnung von 106 Ohm cm vermeiden, während anderseits eine dosierte Ausbildung von Wirbelstrombremseffekten mittels zusätzlicher Dämpfungskörper erreicht werden kann. Bei der bevorzugten Ausführungsform eines Dreh- pendel-Gangreglersystemns sind die klassischen Bauelemente des Unruhgangreglersystems, nämlich Unruh, Flachspirale und Rücker beibehalten.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend und in den Zeichnungen erläutert. Diese zeigen unter Fortlas- sung von dem Fachmann bekannten, für das Verständnis der Erfindung unmittelbar nicht notwendigen Bauelementen in Fig. 1 von der Seite gesehen, teilweise geschnitten, ein Drehpendel-Gangreglersystem mit. lotrechter Welle, wobei die magnetische Entlastung durch Anziehung erreicht ist.
Fig. 2 zeigt im Prinzip die magnetische Entlastung einer lotrecht angeordneten Drehpendelwelle durch Abstossung.
Fig. 3 zeigt bei lotrechter Drehpendelwelle eine magnetische Entlastung durch Absto-
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ssung, wobei der Unruhring als Magnetkörper ausgebildet ist.
Fig. 4 zeigt bei einem mittels Hohlwelle auf einem gespannten lotrechten Draht gelagerten Drehpendel die Entlastung mittels sich anziehender koaxial ineinanderliegender Magnetzylinder.
Fig. 5 und 6 zeigen von der Seite und von oben gesehen schematisch die magnetische Entlastung einer lotrechten Drehpendelwelle mittels eines Hufeisen-Magneten, der mit einem Weicheisenzylinder als Anker auf der Drehpendelwelle zusammenwirkt.
Fig. 7 zeigt die magnetische Entlastung durch Abstossung bei einem spitzengelagerten Drehpendel mit lotrecht orientierter Drehachse.
Fig. 8 und 9 zeigen von der Seite und im Schnitt nach IX-IX durch Fig. 8 eine Drehpendel -Gangregleranordnung mit waagrecht liegender Drehachse und beiderends dieser wirksamer Magnetentlastung.
Fig. 10 zeigt eine Abänderung der Magnetanordnung bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9.
Fig. 11 und 12 zeigen von der Seite gesehen und in Schnittansicht nach XII-XII durch Fig. 11 eine Gangregleranordnung mit waagrecht liegender spitzengelagerter Welle und beiderends wirksamer magnetischer Entlastung.
Fig. 13 zeigt von der Seite gesehen ein Drehpendel-Gangreglersystem mit lotrechter Welle, wobei das Drehpendel lediglich am Oberlager radial geführt und am Unterlager nur gegen Ausschwenkung gesichert ist.
Fig. 14 und 15 zeigen Einzelheiten einer magnetischen Sicherung am untern Wellenende gegen unzulässige Ausschwenkung der Drehpendelwelle.
Fig. 16 zeigt von der Seite gesehen eine andere Ausführungsform einer lotrechten, lediglich am obern Ende radial gelagerten Drehpendelwelle, wobei das Drehpendel dicht am untern Wellenende angeordnet ist.
Fig. 17 und 18 zeigen in Vorderansicht und Seitenansicht, teilweise geschnitten, ein Drehpendel-Gangreglersystem mit lotrechter, von einem gespannten Draht gebildeter Achse, wobei die magnetische Entlastung durch sich abstossende in der bähe des Unterlagers angeordnete zylindrische Permanentmagnete erreicht wird.
Fig. 19 zeigt eine Einzelheit für das Fusslager des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 17 und 18.
Fig. 20 und 21 zeigen von der Seite und von oben gesehen eine Vorrichtung zum Feinregulieren des Drehpendel-Gangreglersy stems, die auf dem Wirbelstrom-Bremseffekt beruht.
Beim ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1) bezeichnet 10 und 11 Lagerplatten, 12 die lotrecht stehende Drehpendelwelle, die mit langen dünnen Lagerzapfen 12a versehen ist. Zur Sieherung der Zapfen 12a gegen Querstösse sind in den Werkplatten 10 und 11 Bohrungen 10a und 11a, angebracht, die eine etwas grössere lichte Weite haben als der Durchmesser der Welle 12. Die Welle 12 reicht mit ihrem starken Schaft 12b ein Stück weit in die Bohrungen 10a, 11a hinein und findet bei Querstössen ein Widerlager an den Bohrungswandungen, wobei die Zapfen 12a sieh lediglich im elastischen Bereich durchbiegen. Auf der Welle 12 ist ferner die Flachspirale 13 befestigt; sie ist am Spiralklötzchen 14 verstiftet und wirkt (mit dem nur teilweise gezeichneten) Rücker 15 zusammen. Das Drehpendel selbst ist mit 16 bezeichnet.
Zur schwerkraftmäl>igen Entlastung des Systems in axialer Richtung, das heisst zlim. Ausgleich des Gewiehtes der sieh drehenden Teile 12, 13 und 16 ist auf der Welle 12 die Permanentinag-netselieibe 17 befestigt und zum Zusammenwirken mit dieser Scheibe an einem feststehenden Laufwerksteil. 18 der Per- manentmagnet.izng 19.
Die Scheibe 17 und der Ring 1.9 sind gegensinnig gepolt, das heisst sie wirken durch Anziehung zusammen und der feststellende Magnetring 19 hält die drehenden Teile in vorbestimmter Höhenlage in bezug auf die feststehenden Laufwerksteile. Um Beschädigungen des Systems durch Azialstösse zu vermeiden, sind im Bereich des Drehpendels 1.6 feste Anschläge ?0 vorgesehen.
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Beim zweiten Ausführungsbeispiel (Fig.
2) wird die Drehpendelwelle 12 durch magnetische Abstossung schwebend gehalten, und es ist zu diesem Zweck auf der Welle unter Zwischenschaltung einer Buchse 30 ein Permanentmagnetring 31, im weiteren als Sehwebemagnet bezeichnet, befestigt, der mit einem feststehenden, gleichgepolten Permanentmagnetring 32, im weiteren als Stütz- mnagnet bezeichnet, zusammenwirkt. 33 ist ein feststehender Uhrwerksteil. Mit 34 ist eine Dämpfungsscheibe bezeichnet, deren Anwendung sieh dann empfehlen kann, wenn für die Permanentmagnete 31 und 32 nicht- oder nicht reinmetallische Magnetwerkstoffe, v or- zugsweise auf Metalloxydbasis, verwendet werden.
Diese Magnetstoffe haben einen derart hohen elektrischen Widerstand, dass prak- t iseh keine Wirbelstromdämpfung eintreten kann. Da jedoch eine geringe Dämpfung bei Gangreglersystemen für Uhren erwünscht sein kann, um hierdurch eine Kompensierung der durch den Zugfederantrieb bedingten ver- änderliehen Schwingungsweiten und lauer zu bewirken, lässt sieh dieses Ziel in einfacher Weise durch die Anordnung einer Dämpfungsscheibe, wie die mit 34 bezeiehnete, die aus einem Werkstoff mit niederem elektrischem Widerstand besteht, erreichen.
DieDämpfungs- scheibe kann je nach der gewünschten Wirkung, die mit ihr erzielt werden soll, an einer Stelle grösserer oder kleinerer Kraftlinien- dielhte angeordnet werden.
Beim dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 3) ist auf der Drehpendelwelle 12 ein Drehpendel 40 angeordnet, dessen ringförmiger Teil 41. als Permanentmagnetring ausgebildet ist und die Aufgabe hat, als Schwebemagnet mit einem gleichgepolten und gleich geformten Stiitzmagnet 42 zusammenzuwirken, der an einem feststehenden Uhrwerksteil 43 befestigt ist. Die Nabe 44 des Drehpendels muss aus einem Werkstoff hohen spezifisehen elektri- sehen Widerstandes bestehen, um eine magnetische Dämpfung durch diesen Teil zu vermeiden.
Beim vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) ist zwischen den Werkplatten 50 und 51 ein dünner federnder Stahldraht 52 lotrecht gespannt, auf welchem das mit einer Hohlwelle 53 versehene Drehpendel 54 gelagert ist. In den Enden der Hohlwelle 53 sind Lochsteine 55 eingesetzt. Zur Gewichtsentlastung dienen die axial magnetisierten Permanentmagnetzylinder 56 und 57, die gleichachsig ineinan- derliegen und gegensinnig gepolt sind. Der Magnetzylinder 56 ist an dem feststehenden Uhrwerksteil 58 befestigt.
Beim fünften Ausführungsbeispiel (Fig. 5 und 6) ist auf der Drehpendelwelle 12 ein nicht permanentmagnetischer Ring 60 befestigt, der als Anker mit dem Hufeisenmagne- ten 61 zusammenwirkt, derart, dass dieser Magnet das (im übrigen nicht dargestellte) Drehpendel im Schweben hält. Der Ring 60 muss aus einem ferromagaietischen Werkstoff mit hohem elektrischem Widerstand bestehen, oder es müssen bei Verwendung eines Werkstoffes mit niederem elektrischem Widerstand bekannte Massnahmen zur Verringerung der Dämpfung getroffen werden.
Das sechste Ausführungsbeispiel (Fig. 7) zeigt, die Anwendung der Lagerentlastung bei einem spitzengelagerten Drehpendel, wie es vorzugsweise in Weckeruhren Anwendung findet: In der Werkplatte 70 ist eine sogen. Körnerlagerschraube 71 und in der Werkplatte 7'2 ein feststehendes Körnerlager 73 angeordnet. Die an ihren Enden zugespitzte Unruhwelle 74 ist in den Körnerlagern 71 und 73 gelagert und trägt die Flachspirale 75, die Unruh 76 und an ihrem untern Ende den scheibenförmigen Schwebemagnet 77, der mit dem in die Werkplatte 72 eingelassenen gleichsinnig gepolten Stützmagnet 78 zusammenwirkt.
Bei der Spitzenlagerung wird man vorzugsweise die Magnete so einstellen, dass das System im wesentlichen gewichtsentlastet ist, jedoch die untere oder die obere Wellenspitze noch leicht in das Körnerlager gedrückt wird, so dass nur eine ganz geringe Reibung auftritt, etwa in der Grössenordnung der radialen Zapfenreibung, wie sie beim ersten oder beim vierten Ausführungsbeispiel auftreten wird.
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Beim siebenten Ausführungsbeispiel (Fig. 8 bis 10) ist wiederum ein spitzengelagertes Drehpendel dargestellt, jedoch mit waagrecht liegender Drehpendelwelle 80, die zwischen Werkplatten 81 und 82 in Körnerlagerschrauben 83 gelagert ist. An den Enden der Welle 80 sind ferromagnetische Scheiben 81, 85 vorzugsweise mit hohem elektrischem Widerstand angebracht, die mit Permanentmagneten 86, 8 7 zusammenwirken.
Die Magnete 86, 87 sind mittels eines aus Schraubteilen und Hülsen zusammengesetzten, als Ganzes mit 88 bezeichneten Jochstüekes an der Werkplatte 82 befestigt. Dass Jochstück 88 soll einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen.
Während bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel die Permanentmagnete 86 und 87 lotrecht angeordnet sind, können sie (wie Fig. 10 zeigt) auch waagrecht angeordnet werden. Die Darstellung der Magnete 86 und 87 ist eine lediglich schematische; die Magnete könnten einen zusammenhängenden entsprechend geformten Werkstoffteil bilden. Auch bei dieser Lageranordnung werden die Magnete wie beim sechsten Ausführungsbeispiel vorzugsweise so eingestellt, dass eine Gewichtsentlastung im wesentlichen eintritt, jedoch die Wellenspitzen noch leicht gegen die Kegelflächen der Körnerlager anliegen. Die Dämpfung ist bei dieser Anordnung vergleichsweise gering, so dass die Magnete 86 und 87 aus gewöhnlichen Magnetstählen gefertigt werden können, wenn z.
B. zusätzlich die ferromagnetischen Seheiben 84 und 85 mit radialen Schlitzen versehen werden.
Das achte Ausführungsbeispiel (Fig. 11 und 12) zeigt wiederum, wie das siebente Ausführungsbeispiel, eine Drehpendelanordnung mit waagrecht liegender spitzengelagerter Welle 80, an deren Enden. ferromagnetische Scheiben 84 und 85 befestigt sind. Zur Gewichtsentlastung dienen in feststehende Uhrwerksteile 90, 91 eingelassene axial magnetisierte Permanentmagnetseheiben 92, 93.
Um einen öllosen Betrieb der spitzengelagerten Wellen 74 und 80 im sechsten, siebenten und achten Ausführungsbeispiel zu ermög- liehen, wird man vorzugsweise Körnerlager mit eingesetzten Steinkörnern oder Hartmetallkörnern verwenden, ebenso auch Drehpendelwellen, bei denen wenigstens die Spitzen aus einem Werkstoff entsprechender Härte bestehen.
Bei dem neunten Ausführungsbeispiel (Fig. 13) ist am obern Ende der lotrechten Drehpendelwelle 100 ein Permanentmagnetzylinder 101 befestigt, der zum Teil in einen Permnanentmagnetring 102 ragt; die Magnete 101 und 102 sind gegensinnig gepolt, das heisst ziehen sieh an. 103 bezeichnet die obere Werkplatte, die (wie nur schematisch gezeichnet) eine Lagerstelle 103a für den langen und dünnen Lagerzapfen 100a der Drehpendelwelle 100 aufweist. Die Anordnung der Magnete 101 und 102 dicht am Oberlager bewirkt, dass dieses die Radiallagerung des Systems allein übernehmen kann. und es fehlt daher ein Fusslager. Die Drehpendelwelle 100 weist zwar am untern Ende einen dünnen langen Zapfen 100b auf.
Dieser Zapfen ragt aber in eine unm ein Vielfaches seiner Stärke grössere Bohrung 104a in der untern Werkplatte 104 und diese Bohrung dient lediglieh zur Sicherung des untern Wellenendes 100c gegen unzulässig grosse seitlieche Aussahwen- kung. Die nach oben an die Bohrung 104a anschliessende erweiterte Bohrung 101b dient mit ihrer zylindrischen Wandung als Wider- Z, bei Querstössen auf das System, wobei die Drehpendelwelle 100 mit ihrem starken Schaftteil 100e, der in die Bohrung 104b hineinragt, an der Wandung 101b anstösst,
solange die Durelibiegung des an" federndem Stahldraht bestehenden Zapfens 100b noch im ela- stisehen Bereich sieh befindet. Dicht unterhalb des Oberlagers ist auf der Welle 100 die Flaelispirale 105 und das Drehpendel 1.06 befestigt, während auf das untere Wellenende das Stabilisierungsgewicht 170 aufgedrückt ist.
Es würde bei dem Ausfühiaingsbeispiel nach Fig. 13 keinen C"nt.ersahied machen, die Welle 100 an ihrem obern Ende als Hohlwelle mit eingesetztem Lochstein auszubilden und einen feststehenden nadelartigen Lagerzapfen an der Werkplatte 103 zu befestigen.
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Weitere Ausführungsformen für die Sicherung gegen das seitliche Ausschwenken des untern Wellenendes zeigen die Fig. 14 und 15. Am untern Wellenende ist eine permanentmagnetische kegelförmige Spitze 110 angebracht und ihr gegenüber an der Durehstoss- telle der gedachten Drehpendelachse durch die Werkplatte 111 eine gegensinnig gepolte Pernmanentmagnetspitze 112.
Die beiden einander anziehenden Magnete 110 und 112 sind erheblich schwächer als die Magnetringe 101 und 102 am Oberlager, das heisst sie halten die Drehpendelwelle 100 in ihrer lotreehten Lage, ohne die Gewichtsentlastung zu beeinträchtigen. Mit. 113 ist. ein ringförmiger Ans ,cehlag bezeichnet, der ein übermässiges Aus- e3 Nellwenken der Drelhpendelwelle 100 begrenzt. Eine Magnetspitze an der Drehpendelwelle kann, wie Fig. 15 zeigt, entbehrt werden; die Drehpendelwelle 120 bestellt hier aus ferro- magnetisehem Werkstoff und ist lediglich an ihrem untern Ende bei 120a zugespitzt; ihr gegenüber ist in der Werkplatte 111 die Permanentmagnetspitze 112 eingelassen.
Das zehnte Ausführungsbeispiel (Fig. 16) unterscheidet sieh von dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel (Fig. 13) darin, dass bei im übrigen gleicher Ausbildung des Oberlagers und der Anordnung der Flachspirale 105 in der Nähe des obern Endes der Drehpendelwelle das Drehpendel 130 dicht am turteln Wellenende angeordnet ist und dadurch das Stabilisierungsgewicht 107 (Fig. 13) entbehrlich wird. Die Drehpendelwelle 131 weist bei dieseln Ausführungsbeispiel am untern Ende eine Spitze 131a auf, die in eine kegelige Bohrung 132a, einer Werkplatte 132 ragt turn Zwecke, an den Wandungen dieser Bohrung bei Querstössen Anschlag zu finden.
An einem elften Ausführungsbeispiel (Fig. 17 und 18) sei eine Ausführungsform, wie sie für den Einbau in Uhrwerke, z. B. für Küchenuhren und andere Wanduhren vor- geeselrerr ist, beschrieben: Mit 140 ist die Vorderplatine, mit 141 die rückwärtige Platine eines Uhrwerkes bezeieh- net, voll dem ferner das Ankerrad 142 und Das Drehpendel und seine Lagerung bilden eine geschlossene Baugruppe für sich, wie insbesondere Fig. 18 zeigt. Diese Baugruppe besteht aus einem als Ganzes mit 144 bezeichneten, wesentlich U-förmigen Bügel, dessen oberer U-Schenkel 144a eine Gewindebohrung für die Rückerschraube 14e5 aufweist und eine weitere Bohrung für die Lagerdraht- Spannsehraube 146.
Mit 147 ist der Rücker bezeichnet, der in bekannter Weise durch Zwischenschaltung der Tellerfeder 148 reibend gelagert ist. Der Übergangsteil des U-Bügels 144 vom obern Schenkel 144a zum untern Schenkel 144b verläuft in zwei durch eine Abkröpfung 144e gegeneinander versetzten Stufen 144d und 144e, wobei die Abkröpfung 144c sich zur Seite in einer senkrecht zur U-Schenkelebene verlaufenden Platte 144f fortsetzt, deren Rand 144g parallel zur U-Schenkelebene abgewinkelt ist und einen Befestigungslappen für den U-Bügel an der Werkplatte 141 bildet. Mit 149 sind Befestigungsschrauben für den U-Bügel bezeichnet.
Am untern U-Schenkel 144b ist eine Durchbrechung 144h für das noch zu beschreibende Fusslagergehäuse vorgesehen, ferner eine Gewindebohrung für die Lagerdraht-Spann- schraube 150.
Zur Lagerung der noch zu beschreibenden Gangreglerwelle dient ein gespannter dünner harter Stahldraht, sogen. Klaviersaitendraht 151, dessen oberes Ende an der Spannschraube 1-16 festgelegt ist, dann durch eine Axialboh- rung 145a, in der Rückerschraube 145 durchgeführt ist bis zu dem topfförmigen Fuss- la.gergehäuse 152, das mit seinem Ansatz 152a in die Durchbreehung 144h im untern U-Schenkel 1440 eingenietet ist und eine koaxiale Bohrung 152b für die Durchführung des Lagerdrahtes 151 aufweist,
dessen unteres Ende mittels der Spannschraube 150 festgelegt ist. -
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Die Drehpendelwelle besteht aus einem Rohr 153, in dessen Enden Lochsteine 154 zur Lagerung auf dem Lagerdraht 151 eingesetzt sind. Auf das obere Ende der Hohlwelle 153 ist die Flachspirale 155 mit ihrer Spiralrolle 156 aufgedrückt. Das äussere Ende der Spirale ist am Spiralklötzchen 157, das in die U-Bügelstufe 144d eingenietet ist, befestigt. Die Spirale wirkt in bekannter Weise mit dem Rüeker 147 zusammen. Unterhalb der Flachspirale ist auf der Drehpendelwelle 153 das Drehpendel 158 aufgesetzt und in bekannter Weise wirkt die Ankergabel mit ihrem abgekröpften Teil 143ce mit dem im Drehpendel 158 befestigten Hebelstift 159 zusammen.
Unterhalb des Drehpendels 158 ist auf der Welle 153 die topfförmige Sicherungsscheibe 160 aufgedrückt; sie weist an ihrem Umfang einen Schlitz 160a auf, in welchen der Ankersicherungsstift 143d eingreift. Im Hlinblick auf die Schwebelagerung des Drehpendels ist der Schlitz ziemlich gross gehalten, um das einwandfreie Zusammenarbeiten zwischen Anker und Sicherungsscheibe bei Abweichungen in der bezüglichen Höhenlage des Drehpendels zu gewährleisten.
Unterhalb der Sicherungsscheibe 160 ist auf der Welle 153 eine geschlitzte Hülse 161 mit Reibungssitz aufgeschoben; sie ist Träger des axial magnetisierten Permanentmagnet- zvlinders 162, der auf Abstossung mit dem wesentlich gleichgeformten Permanentmagmetzylinder 163 zusammenwirkt, welcher im Fusslagergehäuse 152 an seinem Umfang gefasst ist. Die Magnetzylinder 162 und 163 sind mit ihren Trägerteilen 161 bzw. 152 durch Verkittung verbunden, wobei jeweils so viel Kittraum 164 und 165 vorgesehen ist, dass besonders bei den nichtmetallischen Permanentmagneten vorkommende Fertigungstoleranzen beim Einkitten, das unter Verwendung geeigneter Zentrierwerkzeuge v orgenom- men wird, ausgeglichen werden können.
Es versteht sich, dass die gleichsinnig gepolten Magnetzylinder 162 und 163 hinsichtlich ihrer Magnetkraft derart bemessen sind, dass sie das Drehpendel in seiner vorbestimmten Höhenlage in bezug auf den Anker 143 sehwebend halten können und der Lagerdraht 151 lediglich die Aufgabe hat, als R adiallager zu dienen, das heisst das Ausschwenken des Drehpendels aus seiner lotrechten Lage zu verhindern.
Die vorbeschriebene Reihenfolge in der Anordnung der einzelnen Bauelemente auf der Drehpendelwelle ist von Vorteil, weil der als Stützmagnet wirkende Magnetzylinder 163 in das Fusslagergehäuse 152 eingebaut und dadurch in einfacher Weise auf die Durchführungsbohrung 152b des Lagerdrahtes 151 zentriert werden kann. Die Anordnung des Schwebemagneten 162 auf der mit Reibsitz verschiebbaren Hiilse 161 ermöglicht die Einstellung der Höhenlage des Drehpendels.
Für die Permanentmagnete 162 und 163 werden Magnete, beispielsweise auf Ferritbasis, mit möglichst niedrigem spezifischem G ewieht verwendet.
Um den Luftspalt (Fig. 79) zwischen Stützmagnet 163 und Schwebemagnet 162 gegen das Eindringen von Fremdkörpern zu schützen, kann als Träger für den S,c hwebe- magnet 162 eine geschlitzte Schiebetülle 200 verwendet werden, deren unteres Ende zu einer Kappe 200a ausgebildet ist, die den Stützmagnet 163 übergreift und bis dicht an die Stirnfläche des Fusslagergehäuses 152 lheranreicht.
Noch weitere Verkapselung der beiden Magnete zeigt das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 20 und 21, wobei auf das Fusslagergehäuse eine bei 210a, eingezogene Kapsel 210 aufgesteckt ist, die an der Oberseite eine Einführungsöffnung 210b für das untere Drehpendelwellenende aufweist.
Neben dem Rückei- 147 kann eine auf dem Prinzip des Wirbelstrom-Bremseffektes beruhende Feineinstellungsvorriehtung vorgesehen werden. Zu diesem Zweck ist (Fing. 20 und 21) auf einem in den untern U-Sehenkel 144b eingenieteten Pfosten ?11 ein Fein stell- liebel 212 mit Reibungssitz gelagert, der einen gegabelten, bogenförmig,
entsprechend dem Abstand zwischen Hebeldrehpunkt und Dreh- pendelaehse gekrümmten Arm 212n aufweist. und derart \angeordnet ist, dass er durch
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Schwenkung um seinen Drehpunkt 211 mit seinem Gabelende mehr oder weniger tief in radialer Richtung in den Luftspalt zwischen Stützmagnet 163 und Schwebemagnet 162 eingeführt werden kann. In der Staubkapsel 210 ist für den Gabelarm 212a ein Schlitz 210e vorgesehen.
Der Hebel 212, dessen Stellgriff mit 212b bezeichnet ist, kann ans Messing, A1uminiumn oder einem andern Werkstoff geringen elektrischen Widerstandes bestehen, und durch seine mehr oder weniger starke Einfübrung in den Luftspalt werden am ein- gefülhrten Hebelteil Wirbelströme lhervorge- rufen, die die Schwingungsweite des Drehpendels beeinflussen.
Der U-Bügel 744 kann aus Metall oder aus Kunststoff bestehen, wobei im zweiten Falle in bekannter Weise Metallfutter an den Gewindestellen und Metalleinlagen an den Befestigungsstellen der Teile 152 und 211 in den Kunststoff eingebettet werden können.
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Rotary pendulum gear regulator system The invention relates to a rotary pendulum gear regulator system for drives, in particular for timing devices. The invention aims to improve the friction ratios, based on the task of achieving this goal while maintaining the classic components of a rotary pendulum gear regulator system as far as possible by relieving weight in the bearing points. For this purpose, according to the invention, it is proposed to use static magnetic fields which at least partially cancel out the weight of the oscillating system parts. Permanent magnets should preferably be used to generate the static magnetic fields.
It has shown that eddy currents occur between the interacting parts of the magnetic circuit, which require attention in two ways, on the one hand in the sense that it recommends taking precautions, using means known per se, to avoid impermissible damping of the rotating pendulum oscillations To avoid eddy current braking effects and, secondly, in the sense that these eddy current braking effects can be used to counteract amplitude fluctuations in the sense of isochronous oscillation of the rotary pendulum, which can be set, for example, as a result of the change in the driving force when the mainspring relaxes .
Undesired eddy current effects can be avoided by using magnet materials known per se with a high specific electrical resistance, for example in the order of magnitude of 106 ohm cm, while on the other hand a dosed formation of eddy current braking effects can be achieved by means of additional damping bodies. In the preferred embodiment of a rotary pendulum gear regulator system, the classic components of the balance regulator system, namely balance, flat spiral and regulator, are retained.
Several embodiments of the invention are explained below and in the drawings. These show, omitting the components known to the person skilled in the art and not directly necessary for understanding the invention, in FIG. 1, seen from the side, partly in section, with a rotary pendulum gear regulator system. perpendicular wave, whereby the magnetic relief is achieved by attraction.
Fig. 2 shows in principle the magnetic relief of a vertically arranged rotating pendulum shaft by repulsion.
Fig. 3 shows a vertical rotating pendulum shaft a magnetic relief by repulsion
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Solution, the balance ring being designed as a magnetic body.
4 shows, in the case of a rotary pendulum mounted by means of a hollow shaft on a tensioned vertical wire, the relief by means of attracting magnetic cylinders lying coaxially one inside the other.
5 and 6 show schematically, viewed from the side and from above, the magnetic relief of a vertical rotating pendulum shaft by means of a horseshoe magnet which interacts with a soft iron cylinder as an armature on the rotating pendulum shaft.
7 shows the magnetic relief through repulsion in the case of a point-mounted rotary pendulum with a vertically oriented axis of rotation.
8 and 9 show, from the side and in section after IX-IX through FIG. 8, a rotary pendulum gear regulator arrangement with a horizontal axis of rotation and effective magnetic relief at both ends.
FIG. 10 shows a modification of the magnet arrangement in the embodiment according to FIGS. 8 and 9.
11 and 12 show, viewed from the side and in a sectional view according to XII-XII through FIG. 11, a gear regulator arrangement with a horizontally lying shaft supported by a point and effective magnetic relief at both ends.
13 shows, viewed from the side, a rotary pendulum gear regulator system with a vertical shaft, the rotary pendulum only being guided radially on the upper bearing and only secured against swinging out on the lower bearing.
14 and 15 show details of a magnetic safety device at the lower end of the shaft against inadmissible swiveling of the rotating pendulum shaft.
16 shows, viewed from the side, another embodiment of a vertical rotary pendulum shaft supported radially only at the upper end, the rotary pendulum shaft being arranged close to the lower shaft end.
17 and 18 show in front view and side view, partially in section, a rotary pendulum gear regulator system with a vertical axis formed by a tensioned wire, the magnetic relief being achieved by repelling cylindrical permanent magnets near the base.
19 shows a detail for the foot bearing of the exemplary embodiment according to FIGS. 17 and 18.
20 and 21 show, seen from the side and from above, a device for fine regulation of the rotary pendulum gear regulator system, which is based on the eddy current braking effect.
In the first embodiment (Fig. 1) 10 and 11 designate bearing plates, 12 the vertically standing rotating pendulum shaft, which is provided with long, thin bearing journals 12a. To protect the pin 12a against transverse impacts, bores 10a and 11a are provided in the work plates 10 and 11, which have a slightly larger inside diameter than the diameter of the shaft 12. The shaft 12 with its strong shaft 12b extends a little way into the bores 10a, 11a and finds an abutment on the wall of the bore in the event of transverse joints, the pins 12a only bending in the elastic area. The flat spiral 13 is also attached to the shaft 12; it is pinned to the spiral block 14 and interacts (with the regulator 15, which is only partially drawn). The rotary pendulum itself is labeled 16.
For relieving the system by gravity in the axial direction, i.e. zlim. To compensate for the weight of the rotating parts 12, 13 and 16, the permanent fixing device 17 is fastened on the shaft 12 and, for cooperation with this disc, on a stationary drive part. 18 the permanent magnet.izng 19.
The disk 17 and the ring 1.9 are polarized in opposite directions, that is, they work together by attraction and the locking magnetic ring 19 holds the rotating parts at a predetermined height with respect to the stationary drive parts. In order to avoid damage to the system by social impacts, fixed stops? 0 are provided in the area of the rotary pendulum 1.6.
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In the second embodiment (Fig.
2) the rotating pendulum shaft 12 is kept floating by magnetic repulsion, and for this purpose a permanent magnet ring 31, hereinafter referred to as Sehwebemagnet, is attached to the shaft with the interposition of a bushing 30, which is attached to a fixed, identically polarized permanent magnet ring 32, hereinafter referred to as Support magnet referred to cooperates. 33 is a fixed part of the movement. A damping disk is denoted by 34, the use of which can then be recommended when non-metallic or non-metallic magnetic materials, preferably based on metal oxide, are used for the permanent magnets 31 and 32.
These magnetic materials have such a high electrical resistance that practically no eddy current damping can occur. However, since a low level of damping may be desired in the case of rate regulator systems for watches in order to compensate for the variable oscillation amplitudes caused by the tension spring drive, this goal can be achieved in a simple manner by the arrangement of a damping disc, such as the one marked with 34, which consists of a material with low electrical resistance.
Depending on the desired effect that is to be achieved with it, the damping disk can be arranged at a point of larger or smaller force line wires.
In the third embodiment (Fig. 3), a rotary pendulum 40 is arranged on the rotary pendulum shaft 12, the annular part 41 of which is designed as a permanent magnet ring and has the task of acting as a levitation magnet with an identically polarized and identically shaped support magnet 42 which is attached to a stationary clockwork part 43 is attached. The hub 44 of the rotary pendulum must be made of a material of high specific electrical resistance in order to avoid magnetic damping by this part.
In the fourth exemplary embodiment (FIG. 4), a thin, resilient steel wire 52, on which the rotary pendulum 54 provided with a hollow shaft 53 is mounted, is vertically stretched between the work plates 50 and 51. In the ends of the hollow shaft 53 perforated stones 55 are used. The axially magnetized permanent magnet cylinders 56 and 57, which are coaxially one inside the other and are polarized in opposite directions, serve to relieve the weight. The magnetic cylinder 56 is attached to the fixed movement part 58.
In the fifth embodiment (FIGS. 5 and 6), a non-permanent magnetic ring 60 is attached to the rotary pendulum shaft 12, which works as an anchor with the horseshoe magnet 61, so that this magnet keeps the rotary pendulum (otherwise not shown) floating. The ring 60 must be made of a ferromagic material with high electrical resistance, or when using a material with low electrical resistance, known measures must be taken to reduce the damping.
The sixth embodiment (FIG. 7) shows the use of the bearing relief in a pivot pendulum mounted on a pointed bearing, as is preferably used in alarm clocks. Center punch bearing screw 71 and a fixed center punch bearing 73 in the work plate 7'2. The balance shaft 74, which is pointed at its ends, is mounted in the center-point bearings 71 and 73 and carries the flat spiral 75, the balance 76 and, at its lower end, the disk-shaped floating magnet 77, which interacts with the support magnet 78, which is embedded in the work plate 72, with the same polarity.
In the case of tip bearings, the magnets will preferably be set so that the system is essentially relieved of weight, but the lower or upper shaft tip is still pressed slightly into the center bearing so that only very little friction occurs, roughly on the order of magnitude of the radial journal friction as will occur in the first or fourth embodiment.
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In the seventh embodiment (FIGS. 8 to 10), a pivot pendulum mounted on a point is again shown, but with a pivot pendulum shaft 80 lying horizontally, which is mounted between work plates 81 and 82 in center bearing screws 83. At the ends of the shaft 80, ferromagnetic disks 81, 85, preferably with a high electrical resistance, are attached which interact with permanent magnets 86, 8, 7.
The magnets 86, 87 are fastened to the work plate 82 by means of a yoke piece, which is composed of screw parts and sleeves and is designated as a whole by 88. The yoke piece 88 should have a high electrical resistance.
While in the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the permanent magnets 86 and 87 are arranged vertically, they can (as FIG. 10 shows) also be arranged horizontally. The representation of the magnets 86 and 87 is merely a schematic one; the magnets could form a coherent, correspondingly shaped material part. In this bearing arrangement, too, the magnets are preferably set, as in the sixth exemplary embodiment, in such a way that the weight is essentially relieved, but the shaft tips still rest slightly against the conical surfaces of the grain bearings. The attenuation is comparatively low in this arrangement, so that the magnets 86 and 87 can be made of ordinary magnetic steels if, for.
B. additionally the ferromagnetic Seheiben 84 and 85 are provided with radial slots.
The eighth exemplary embodiment (FIGS. 11 and 12) again shows, like the seventh exemplary embodiment, a rotary pendulum arrangement with a horizontally lying, point-mounted shaft 80 at its ends. ferromagnetic disks 84 and 85 are attached. Axially magnetized permanent magnet disks 92, 93 embedded in stationary clockwork parts 90, 91 serve to relieve weight.
In order to enable oil-free operation of the shafts 74 and 80, which are mounted on tips, in the sixth, seventh and eighth exemplary embodiments, grain bearings with inserted stone grains or hard metal grains are preferably used, as well as rotary pendulum shafts in which at least the tips are made of a material of appropriate hardness.
In the ninth embodiment (FIG. 13), a permanent magnet cylinder 101 is attached to the upper end of the vertical rotating pendulum shaft 100, which cylinder partially protrudes into a permanent magnet ring 102; the magnets 101 and 102 are polarized in opposite directions, that is, they attract. 103 denotes the upper work plate, which (as shown only schematically) has a bearing point 103a for the long and thin bearing journal 100a of the rotary pendulum shaft 100. The arrangement of the magnets 101 and 102 close to the upper bearing means that this can take over the radial bearing of the system on its own. and therefore there is no foot support. The rotary pendulum shaft 100 has a thin long pin 100b at the lower end.
However, this pin protrudes into a bore 104a in the lower work plate 104, which is a multiple of its thickness, and this bore serves only to secure the lower shaft end 100c against inadmissibly large lateral tilting. The enlarged bore 101b adjoining the bore 104a at the top serves with its cylindrical wall as a counter-Z, in the event of transverse impacts on the system, the rotary pendulum shaft 100 with its strong shaft part 100e, which protrudes into the bore 104b, butts against the wall 101b,
As long as the dura-bend of the pin 100b, which is on resilient steel wire, is still in the elastic area. Just below the upper bearing, the Flaeli spiral 105 and the rotary pendulum 1.06 are attached to the shaft 100, while the stabilizing weight 170 is pressed onto the lower shaft end.
In the embodiment according to FIG. 13, it would not be necessary to design the shaft 100 at its upper end as a hollow shaft with an inserted perforated stone and to fasten a stationary needle-like bearing journal to the work plate 103.
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14 and 15. A permanent magnetic cone-shaped tip 110 is attached to the lower shaft end and opposite it, at the interface of the imaginary pivot axis through the work plate 111, an oppositely polarized permanent magnet tip 112 .
The two magnets 110 and 112 attracting one another are considerably weaker than the magnetic rings 101 and 102 on the upper bearing, that is to say they hold the rotating pendulum shaft 100 in its perpendicular position without impairing the weight relief. With. 113 is. a ring-shaped Ans, cehlag denotes, which limits excessive swiveling of the twisting pendulum shaft 100. As FIG. 15 shows, a magnetic tip on the rotary pendulum shaft can be dispensed with; The rotating pendulum shaft 120 is made of ferromagnetic material and is only pointed at its lower end at 120a; Opposite it, the permanent magnet tip 112 is embedded in the work plate 111.
The tenth embodiment (Fig. 16) differs from the previous embodiment (Fig. 13) in that with the rest of the same design of the upper bearing and the arrangement of the flat spiral 105 near the upper end of the rotary pendulum shaft, the rotary pendulum 130 is close to the shaft end is arranged and thereby the stabilizing weight 107 (Fig. 13) is dispensable. The rotary pendulum shaft 131 in the diesel embodiment has a tip 131a at the lower end, which protrudes into a conical bore 132a in a work plate 132, for the purpose of finding a stop on the walls of this bore in the event of transverse joints.
In an eleventh embodiment (FIGS. 17 and 18) is an embodiment as it is for installation in clockworks, for. B. vorgeeselrerr for kitchen clocks and other wall clocks is described: 140 refers to the front plate, 141 to the back plate of a clockwork, full of which also the escape wheel 142 and the rotary pendulum and its bearing form a self-contained assembly, as FIG. 18 shows in particular. This assembly consists of an essentially U-shaped bracket, designated as a whole by 144, the upper U-leg 144a of which has a threaded hole for the counter screw 14e5 and a further hole for the bearing wire clamping tube 146.
With 147 the regulator is referred to, which is frictionally mounted in a known manner through the interposition of the plate spring 148. The transition part of the U-bracket 144 from the upper leg 144a to the lower leg 144b runs in two steps 144d and 144e offset from one another by a bend 144e, the bend 144c continuing to the side in a plate 144f running perpendicular to the U-leg plane, the edge of which 144g is angled parallel to the U-leg plane and forms a fastening tab for the U-bracket on the work plate 141. With 149 fastening screws for the U-bracket are designated.
On the lower U-leg 144b there is an opening 144h for the foot bearing housing to be described, furthermore a threaded hole for the bearing wire tensioning screw 150.
A stretched thin hard steel wire, so-called, serves to support the governor shaft to be described. Piano wire 151, the upper end of which is fixed to the tensioning screw 1-16, then through an axial bore 145a in which the back screw 145 is passed up to the cup-shaped footrest housing 152, which with its extension 152a in the opening 144h in is riveted under U-leg 1440 and has a coaxial bore 152b for the passage of the bearing wire 151,
the lower end of which is fixed by means of the clamping screw 150. -
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The rotating pendulum shaft consists of a tube 153, in the ends of which perforated stones 154 are inserted for mounting on the bearing wire 151. The flat spiral 155 with its spiral roller 156 is pressed onto the upper end of the hollow shaft 153. The outer end of the spiral is attached to the spiral block 157, which is riveted into the U-bracket step 144d. The spiral interacts with the Rüeker 147 in a known manner. The rotary pendulum 158 is placed below the flat spiral on the rotary pendulum shaft 153 and the anchor fork with its bent part 143ce interacts in a known manner with the lever pin 159 fastened in the rotary pendulum 158.
Below the rotary pendulum 158, the cup-shaped locking washer 160 is pressed onto the shaft 153; on its periphery it has a slot 160a in which the anchor locking pin 143d engages. When looking at the suspension of the rotary pendulum, the slot is kept fairly large in order to ensure that the armature and lock washer work together properly in the event of deviations in the relative height of the rotary pendulum.
A slotted sleeve 161 with a friction fit is pushed onto the shaft 153 below the locking washer 160; it is the carrier of the axially magnetized permanent magnet cylinder 162, which interacts in repulsion with the substantially identically shaped permanent magnet cylinder 163, which is held at its periphery in the foot bearing housing 152. The magnetic cylinders 162 and 163 are connected to their carrier parts 161 and 152 by cementing, whereby sufficient cement space 164 and 165 is provided in each case that manufacturing tolerances occurring especially with the non-metallic permanent magnets when cementing, which is carried out using suitable centering tools, can be balanced.
It goes without saying that the magnetic cylinders 162 and 163, which are polarized in the same direction, are dimensioned in terms of their magnetic force in such a way that they can hold the rotary pendulum in its predetermined height position in relation to the armature 143 and the bearing wire 151 only has the task of serving as a wheel bearing , that is to prevent the pivoting pendulum from its vertical position.
The above-described sequence in the arrangement of the individual components on the rotary pendulum shaft is advantageous because the magnetic cylinder 163 acting as a supporting magnet can be built into the foot bearing housing 152 and thus easily centered on the feed-through bore 152b of the bearing wire 151. The arrangement of the levitation magnet 162 on the sleeve 161, which can be displaced with a friction fit, enables the height of the rotary pendulum to be adjusted.
Magnets, for example based on ferrite, with the lowest possible specific weight are used for the permanent magnets 162 and 163.
In order to protect the air gap (FIG. 79) between the support magnet 163 and the levitation magnet 162 against the ingress of foreign bodies, a slotted sliding sleeve 200 can be used as a carrier for the S, c hwebe- magnet 162, the lower end of which is designed as a cap 200a , which engages over the support magnet 163 and reaches close to the end face of the foot bearing housing 152.
The exemplary embodiment according to FIGS. 20 and 21 shows even further encapsulation of the two magnets, with a capsule 210 drawn in at 210a, which has an insertion opening 210b on the top for the lower end of the rotating pendulum shaft, is pushed onto the foot bearing housing.
In addition to the back element, a fine adjustment device based on the principle of the eddy current braking effect can be provided. For this purpose (fingers 20 and 21) on a post? 11 riveted into the lower U-shaped leg 144b, there is mounted a fine adjusting bell 212 with a friction fit, which has a forked, arched,
has arm 212n curved corresponding to the distance between the fulcrum point and the pivot pendulum axle. and is arranged such that it goes through
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Pivoting around its pivot point 211 with its fork end can be introduced more or less deeply in the radial direction into the air gap between the support magnet 163 and the levitation magnet 162. A slot 210e is provided in the dust capsule 210 for the fork arm 212a.
The lever 212, whose control handle is designated 212b, can consist of brass, aluminum or another material of low electrical resistance, and its more or less strong introduction into the air gap causes eddy currents on the inserted lever part, which reduce the amplitude of the oscillation of the rotary pendulum.
The U-bracket 744 can be made of metal or plastic, in which case, in the second case, metal chucks can be embedded in the plastic at the threaded points and metal inserts at the fastening points of the parts 152 and 211.