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Spiralrolle zur verbiegungsfreien Befestigung der Spiralfeder eines für Uhrwerke bestimmten Schwingsystems In für Uhrwerke bestimmten Schwingsystemen ist es bekannt, der innersten Windung der Spiralfeder eine von der archimedischen Spirale abweichende Endkurve anzubiegen. Die Spiralrolle weist ihrerseits eine dieser Endkurve entsprechende gekrümmte Auflagefläche auf. Vermittels in die Spiralrolle eingefügten Klemmstücken wird hierbei das innere Ende der End- kurve an die gekrümmte Auflagefläche angedrückt und solchermassen die Spiralfeder an der Spiralrolle befestigt.
Der Zweck solcher Endkurven ist, eine zur Axe der Unruhwelle konzentrische Entwicklung der Spiralfeder zu erhalten. Richtig bemessene Endkurven setzen jedoch einen verhältnismässig grossen Durchmesser der anschliessenden innersten Spiralfederwindung voraus, so dass die Anwendung solcher End- kurven auf Schwingsysteme grösserer Abmessungen beschränkt ist.
In für Armbanduhren oder dergleichen bestimmten Schwingsystemen ist man genötigt, aufgenaubemessene Endkurven zu verzichten, und es wird lediglich an der innersten Spiralfederwindung ein mehr oder weniger ausgeprägter Knick angebogen. Das abgeknickte Ende der Spiralfeder wird hierbei meistens in einem in der Spiralrolle angebrachten und seitlich neben der Unruhwelle vorbeiführenden Loch verstiftet. Der Knick an der Spiralfeder wird derart ausgeführt, dass der mathematische Ursprung der Spiralfeder möglichst genau in die Axe der Unruhwelle gebracht wird.
Die richtige Ausführung dieses Knickes stellt somit nicht nur einen zusätzlichen, sondern auch einen sehr kostspieligen Arbeitsvorgang dar, der nur von geübten Arbeitskräften rationell ausgeführt werden kann.
Eine weitere bekannte Spiralrolle weist eine kreiszylindrische Auflagefläche auf, die zur Axe der Unruhwelle konzentrisch ist. Durch zwei seitliche An- fräsungen wird diese kreiszylindrische Auflagefläche in zwei einander diametral gegenüberstehende Teilstücke aufgetrennt. In der Mitte des einen Teilstückes dieser Auflagefläche greift ein Klemmstück an, vermittels welchem das innere Ende der Spiralfeder an die Auflagefläche angedrückt und damit die Spiralfeder an der Spiralrolle befestigt wird.
Bei dieser Bauart der Spiralrolle und bei Anwendung einer von zusätzlichen Verbiegungen freien innersten Spiralfederwindung kann die erforderliche Zentrierung der Spiralfeder als Ganzes grundsätzlich nicht erreicht werden. Nebstdem wird sich bei grösseren Schwingungsamplituden der Unruh die innerste Spiralfederwindung mehr oder weniger weit auf der kreiszylindrischen Auflagefläche abwälzen, wodurch erhebliche Isochronismusfehler entstehen.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist vorgeschlagen worden, der Spiralrolle eine spiralig gekrümmte Auflagefläche zu geben und diese an der Stelle ihres grössten Radiusvektors durch eine radial nach innen weisende Freigabekante zu beenden. Auf einer solchen Spiralrolle kann ersichtlich eine Spiralfeder in der gewünschten Weise zentriert und verbiegungsfrei befestigt werden, sofern nur die Ganghöhe der Spiralfeder mit der Ganghöhe der spiraligen Auflagefläche übereinstimmt und der Radiusvektor der Spiralfeder am Ort der Freigabekante gleich ist dem Radiusvektor der letzteren.
Es zeigt sich indessen, dass insbesondere die reihenweise Fertigung von Spiralrollen mit in vorgegebener Weise spiralig gekrümmter Auflagefläche auf beträchtliche praktische Schwierigkeiten stösst. Nebstdem ist es bisher nicht gelungen, die Herstellungskosten derartiger Spiralrollen in einem noch tragbaren Rahmen zu halten.
Die vorliegende Erfindung befasst sich demgemäss mit einer Spiralrolle zur verbiegungsfreien Befestigung der Spiralfeder eines für Uhrwerke bestimmten
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Schwingsystems, bei welcher ein Befestigungsloch zum Aufstecken der Spiralrolle auf der Unruhwelle, eine gekrümmte Auflagefläche für das innere Endstück der Spiralfeder sowie eine die gekrümmte Auflagefläche beendende Freigabekante vorgesehen ist, von welcher aus die Spiralfeder gemäss ihrer natürlichen Form sich erweitert und von der Spiralrolle absteht.
Die oben kurz erläuterten Mängel derartiger Spiralrollen werden erfindungsgemäss dadurch behoben, dass die gekrümmte Auflagefläche durch eire kreiszylindrische Fläche gebildet ist, die zur Axe der kreiszylindrischen Auflagefläche parallele Axe des Befestigungsloches den dritten Quadranten eines rechtwinkligen Koordinatenkreuzes x, y durchstösst, welch letzteres sich in einer zur Axe der Auflagefläche senkrechten Ebene erstreckt, dessen Ursprung in der Axe der Auflagefläche liegt, dessen x-Axe durch die Freigabekante verläuft, und dessen Quadranten von der Freigabekante aus in demjenigen Drehsinn gezählt werden,
mit welchem die an der Spiralrolle zu befestigende Spiralfeder sich erweitert, und dass ferner der senkrechte Abstand der Axe des Befestigungsloches von der x-Axe des Koordinatenkreuzes x, y wenigstens näherungsweise dem
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fachen Ganghöhe der an der Spiralrolle zu befestigenden Spiralfeder gleich ist.
Ein Ausführungsbeispiel des vorliegenden Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 die Ansicht eines Schnittes durch die Spiralrolle und des inneren Teiles einer auf ihr knickfrei befestigten Spiralfeder gemäss einer durch die Axe des Befestigungsloches gelegten Schnittebene 1-1 in Fig. 2 und Fig. 2 eine Ansicht eines der Fig. 1 entsprechenden Querschnittes gemäss einer senkrecht zur Axe des Befestigungsloches geführten Schnittebene 2-2 in Fig. 1.
Die Spiralrolle R, auf deren nähere Formgebung noch weiter unten eingegangen wird, ist mit einer Nut oder Rinne N versehen, deren Boden als Auflagefläche F für die in diese Nut N einzufügende Spiralfeder S dient. Die Auflagefläche F ist kreiszylindrisch ausgebildet und hat die Rotationsaxe f. Die Höhe der Nut N ist so bemessen, dass die Spiralfeder S ohne Klemmung eingesetzt und in derselben praktisch ohne Spiel in Richtung der Axe, f gehalten wird. Dadurch wird erreicht, dass die Spiralfeder S sich in zur Axe , f senkrechten Ebenen erstreckt. Die Tiefe der Nut oder Rinne N ist zweckmässig etwas grösser als die Dicke der Spiralfeder S, wie dies die Fig. 1 veranschaulicht.
Vermittels eines radial nach innen weisenden Einschnittes und einer anschliessenden Ausnehmung G wird eine Freigabekante K erzeugt, welche gemäss der Fig. 2 die kreiszylindrische Auflagefläche F und damit auch die Nut N an dieser Stelle beendet. Die Ausnehmung G ist dabei derart bemessen, dass eine in die Nut N eingesetzte Spiralfeder S von der Freigabekante K aus gemäss ihrer natürlichen Form sich erweitern kann und die anschliessenden Spiralwindungen von der Spiralrolle R abstehen, wie dies die Fig. 2 zeigt.
Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemässen Spiralrolle R wird zweckmässig ein rechtwinkliges Koordinatenkreuz x, y gemäss der Fig. 2 eingeführt, welches sich in einer zur Axe f der Auflagefläche F senkrechten Ebene erstreckt. Der Ursprung des Koordinatenkreuzes x, y soll in der Axe _f der Auflagefläche F liegen. Ferner verläuft die x-Axe des Koordinatenkreuzes x, y durch die Freigabekante K. Die durch die Axen x, y bestimmten Quadranten sind in Fig. 2 mit römischen Ziffern 1, 11, I11, IV angeschrieben.
Die Quadranten werden von der Freigabekante K aus im Gegenuhrzeigerdrehsinn gezählt, da auch die auf der Spiralrolle R aufzusetzende Spiralfeder S sich im Gegenuhrzeigerdrehsinn erweitert.
Um nun zu ermöglichen, dass die Spiralfeder S verbiegungsfrei von der Freigabekante K aus und im Gegenuhrzeigerdrehsinn betrachtet von der Spiralrolle R gemäss ihrer natürlichen Spiralform abstehen kann, ist eine in bestimmter Weise exzentrisch versetzte Anordnung des Befestigungsloches B vorgesehen, vermittels welchem die Spiralrolle R auf die Unruhwelle aufgesteckt wird. Dieses Befestigungsloch ist wie üblich leicht konisch ausgeführt (Fig. 1).
Die Rota- tionsaxe b des Befestigungsloches B wird so angeordnet, dass sie parallel zur Axe.f der Auflagefläche F verläuft und den 11I. Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y durchstösst. Dabei soll die Axe b des Befestigungsloches B von der v-Axe des Koordinatenkreuzes x, y einen senkrechten Abstand haben, der wenigstens näherungsweise gleich dem
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-fachen der Ganghöhe der an der Spiralrolle R zu befestigenden Spiralfeder S ist. Unter der Ganghöhe der Spiralfeder S ist dabei wie üblich der bei archimedischen Spiralen konstante Zuwachs ihres Radiusvektors im Verlauf einer vollen Spiralwindung verstanden.
An weicher Stelle nun die Axe b des Befestigungsloches B des 111. Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y durchstösst, ist vorerst nur von untergeordneter Bedeutung; massgebend ist vielmehr die Einhaltung des genannten senkrechten Abstandes der Axe b des Befestigungsloches B von der x-Axe des Koordinatenkreuzes x, y, welcher somit, mit 2 rc multipliziert, die Ganghöhe der aufzusetzenden Spiralfeder S ergeben soll. Die Spiralfeder S wird nun derart in die Nut N der Spiralrolle R eingesetzt, dass der Radiusvektor der Spiralfeder S am Ort der Freigabekante K gleich ist dem senkrechten Abstand zwischen der Freigabekante K und der Axe b des Befestigungsloches.
Das innere Endstück der Spiralfeder S wird darauf von der Freigabekante K an, d. h. im anschliessenden Bereich des IV. Quadranten, zum Anliegen an die kreiszylindrische Auflagefläche F gebracht. Dann wird ohne weitere Massnahmen die ganze von der Freigabekante K aus sich im Gegenuhrzeigerdrehsinn frei erweiternde Spiralfeder S genau zentriert sein oder es wird mit andern Worten ihr Ursprung in die Axe b des Befestigungsloches B zu liegen kommen. An der Freigabekante K selbst fallen die Tangenten an die kreiszylindrische Auflagefläche F
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und an die Spiralfeder S zusammen, so dass sich die Ausführung einer zusätzlichen Verbiegung erübrigt.
Die angestrebte Genauigkeit der Halterung und Zentrierung der Spiralfeder S vermittels der kreiszylindrischen Auflagefläche F wird jedoch nur dann erreicht, wenn der Radius der kreiszylindrischen Auflagefläche F nicht zu stark vom natürlichen Krümmungsradius der Spiralfeder S abweicht, welchen dieselbe am Ort der Freigabekante K besitzt. Durchstösst die Axe b des Befestigungsloches B gemäss der Fig. 2 den 1I1. Quadranten, dann ist der am Ort der Freigabekante K zu wählende Krümmungsrädius der Spiralfeder S grösser als der Radius der Auflagefläche F.
Es wurde nun gefunden, dass sich bei den üblichen Spiralfedern S zulässige Verhältnisse dann ergeben, wenn die Axe b des Befestigungsloches B von der y-Axe nicht weiter als die halbe Ganghöhe der Spiralfeder entfernt ist. Wie schon erwähnt, ist aber stets vorauszusetzen, dass der Radiusvektor der Spiralfeder S am Ort der Freigabekante K gleich gross gemacht wird wie der Abstand zwischen der Freigabekante K und der Axe b des Befestigungsloches B.
Die nähere Wahl der Exzentrizität der Anordnung der Axe b in bezug auf die kreiszylindrische Auflagefläche F ist nun innerhalb der angeführten Grenzwerte durch vorwiegend fertigungstechnische Erwägungen bestimmt. Für die richtige Halterung und Zentrierung der Spiralfeder S würde es an sich genügen, wenn die kreiszylindrische Auflagefläche F, von der Freigabekante K an, sich nur so weit im IV. Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y erstreckt, als dies für eine einwandfreie Befestigung des Endstückes der Spiralfeder S in der Nut N der Spiralrolle R erforderlich wäre. Bei dieser Befestigung ist aber darauf zu achten, dass das Endstück der Spiralfeder S überall gut am Boden der Nut N, d. h. an der Auflagefläche F, anliegt.
Unmittelbar vor und während der Befestigung der Spiralfeder S an der Spiralrolle R sind demnach entsprechende Arbeitsvorgänge und Werkzeuge anzuwenden, welche dieses Anliegen des Endstückes der Spiralfeder S an der Auflagefläche F gewährleisten.
Gemäss einer Weiterentwicklung der vorliegenden Erfindung können diese zusätzlichen Arbeitsvorgänge und Werkzeuge dann vermieden werden, wenn die kreiszylindrische Auflagefläche F nicht nur im IV. Quadranten, sondern auch im II. Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y ausgebildet und durch im I. und 1I1. Quadranten verlaufende Ausnehmungen G und H unterbrochen ist, wie dies die Fig. 2 zeigt. Das von der Freigabekante K an im Uhrzeigerdrehsinn sich erstreckende innere Endstück der Spiralfeder S kann sodann einen Umschlingungswinkel von über 180 Winkelgraden haben und wird sich vermöge der Federwirkung selbsttätig an den Boden der Nut N und damit an die Auflagefläche F andrücken.
Voraussetzung dabei ist natürlich ein derart bemessener Radius der Auflagefläche F in bezug auf den Krüm- mungsradius der Spiralfeder S am Ort der Freigabekante K, dass das Endstück der Spiralfeder S leicht aufgespreizt werden muss, um es in die in der Fig. 2 gezeigte Lage zu bringen. Anderseits sind aber dem Radius der Auflagefläche F insofern Grenzen gesetzt, da die im 1I. Quadranten ausgebildete Auflagefläche F in radialer Richtung genügend weit. von der nächstfolgenden freien Spiralwindung der Spiralfeder S zurückstehen muss, um eine Berührung mit der letzteren zu vermeiden.
Alle diese Anforderungen können nun nur dann erfüllt werden, wenn die Axe b des Befestigungsloches B den dritten Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y durchstösst und von der y-Axe desselben einen senkrechten Abstand aufweist, der nicht grösser ist als die halbe Ganghöhe der Spiralfeder S. Günstige Verhältnisse werden gemäss der Fig. 2 erhalten, wenn der Abstand der Axe b von der y-Axe ungefähr %3 der Ganghöhe der Spiralfeder S gewählt wird.
Im übrigen bietet die im II. und IV. Quadranten des Koordinatenkreuzes x, y ausgebildete Auflagefläche F noch die Möglichkeit, die Spiralrolle R durch entsprechende Formgebung der Ausnehmungen G und H bezüglich der Axe b des Befestigungsloches B auszuwuchten. An die genaue Formgebung der Aus- nehmungen G, H sowie an die Oberflächenbeschaffenheit der Spiralrolle R am Ort dieser Ausnehmungen werden jedoch keine hohen Anforderungen gestellt. Es sind lediglich die kreiszylindrische Auflagefläche F sowie das Befestigungsloch B mit der vorgeschriebenen exzentrischen Versetzung seiner Axe b genau herzustellen.
Zu diesem Zweck können die üblichen Drehautomaten verwendet werden.