CN101495923B - 电动机械擒纵装置和利用这种装置的时钟部件 - Google Patents

电动机械擒纵装置和利用这种装置的时钟部件 Download PDF

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Abstract

电动机械擒纵装置(9)与电子电路(10)相关，该电动机械擒纵装置(9)配备石英晶体振荡器(104)和计算装置(105)，计算装置(105)能够计算在石英晶体振荡器的周期和机械振荡器(119)的周期之间的差值，并且能够在所述周期之间的差值大于极限值时释放擒纵轮(112)，擒纵轮(112)尤其由所述机械振荡器来控制。

Description

电动机械擒纵装置和利用这种装置的时钟部件
技术领域
本发明的目的是提供一种电动机械擒纵装置和利用这种装置的时钟部件。
背景技术
对于机械时钟部件，擒纵装置一方面用于维持包括平衡器和游丝的机械振荡器的摆动运动，而另一方面用于将此振荡器的频率传送给驱动时间显示装置的齿轮。
因此，完全机械的擒纵装置在本领域中是非常熟知的。由Fédération des Ecoles Techniques de Suisse编撰的Charles Huguenin的教程“Echappements et moteurs pas àpas”，以及同样由Fédération desEcoles Techniques de Suisse编撰的“Théorie d′horlogerie”ISBN2-940O25-10-X，描述了称为“擒纵叉”、“棘爪”、“de Graham”等的几种机械的擒纵装置。
如早前提到的那样，传统的机械擒纵装置直接将机械振荡器的频率传送给驱动时间显示装置的齿轮。不幸的是，通常包括在2Hz到4Hz之间的机械振荡器的频率不太精确，并且高度地依赖于表的位置。因此机械表的精度不如石英电子表的精度。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种电动机械擒纵装置，其允许显著地改善机械表的精度。
本发明的另一目的是提出一种装备这种擒纵装置的电动机械时钟部件。
这些目的通过如本文所述的电动机械擒纵装置，以及通过如本文所述的时钟部件来实现。在本说明书中还描述了实施例的变型。
附图说明
通过描述了本发明特殊实施例的说明书以及包括如下图形的附图，将会更好地理解本发明，其中：
图1显示了传统机械表的原理图，
图2显示了利用根据本发明的电动机械擒纵装置的电动机械表的原理图，
图3显示了根据本发明的电动机械擒纵装置的一个实施例，
图4显示了擒纵轮的细节，
图5显示了围绕图3的中心O2旋转的可动部件的细节，
图6显示了围绕图3的中心O3旋转的可动部件的细节，
图7显示了围绕图3的中心O4旋转的可动部件以及机械转换器的细节，
图8图示了阻塞位置，
图9图示了机械释放阶段，
图10图示了能量传送阶段，
图11图示了复位阶段，
图12图示了电磁释放阶段，且
图13图示了相关的电子装置的原理图。
具体实施方式
图1显示了传统机械表的原理图，其中来自手动或自动上发条装置的机械能储存在发条匣发条1中，以便通过轮组件2而分配给擒纵装置3和显示装置4。
擒纵装置3一方面用于维持包括平衡器和游丝的机械振荡器5的运动，另一方面用于将此振荡器的频率传送到驱动时间显示装置4的齿轮2上。在机械振荡器5的各个振荡周期，连接在显示装置4上的齿轮2前进一个固定的角度，并因此使齿轮2的旋转速度与机械振荡器5的频率成比例，使得显示装置4的精度直接依赖于此频率。
不幸的是，通常包括在2Hz到4Hz之间的机械振荡器的频率不太精确，并且还非常依赖于表的位置。因此传统机械表的精度不如石英电子表的精度。
图2显示了利用根据本发明的电动机械擒纵装置的电动机械表的原理图。储存在发条匣发条6中的机械能通过轮组件7而分配给电动机械擒纵装置9和显示装置8。根据本发明的电动机械擒纵装置9具有多种功能：
-第一个功能是维持机械振荡器11的振荡运动，
-第二个功能是将振荡器11的频率传送给驱动时间显示装置8的齿轮7，
-第三个功能是将所接收的机械能的一部分转换成电能，用于给具有石英时基的电子装置10供电，
-最后，电动机械擒纵装置9的最后一项功能是使齿轮7在接收到来自电子装置10的校正电脉冲时前进。
可注意在此简图中，发条匣发条6、齿轮7、显示装置8以及机械振荡器11是与图1中具有相同名称的部件相同的部件。
在机械振荡器11的各个振荡周期，连接在显示装置8以及电动机械擒纵装置9上的齿轮7前进一个固定的角度，并通过如后面所述的装置9的电动机械转换器而将电能和机械振荡器11的振荡周期传送给电子装置10。此电子装置10具有电能储能器和作为基准时基的石英时基；其将机械振荡周期与基准周期进行比较。当这些周期之间的差值之和超过某个极限时，电子装置10通过电动机械转换器发送校正电脉冲，以使电动机械擒纵装置9以及齿轮7和显示装置8前进。
可以看到与其运动与机械振荡器同步的传统的机械擒纵装置不同，当接收到来自电子电路10的脉冲时，根据本发明的电动机械擒纵装置9在机械振荡器11的各个周期前进，且以不依赖于机械振荡器11的方式前进。
为了获得根据图2的时钟部件的良好运转，调整机械振荡器11的周期，使其略长于石英时基的基准时基的周期就足够了。电子电路10测量这些周期之间的差值，并发送一组校正脉冲，以弥补延迟。在实践中，可轻易实现具有千分之一精度的机械振荡器的周期调整。
图3显示了根据本发明的电动机械擒纵装置的一个实施例。此装置包括围绕4个中心O1，O2，O3和O4而旋转的几个可动部件。
如图4中详细所示，擒纵轮12围绕中心O1旋转，并设有销121。在此实例中，销的数量等于8，但也可以选择其它的销的数量。
两个重叠的可动部件同时围绕中心O2而旋转：阻塞装置14和齿轮13，这两个可动部件都详细显示在图5中。包括平衡器和游丝的机械振荡器11围绕中心O3而旋转。在图3中以及图6的详图中，只显示了盘形件15，其与平衡器一体地结合，并包括脉动杆(levierd’impulsion)151以及释放销152。
三个重叠的可动部件同时围绕中心O4而旋转：机械释放装置16、与齿轮13啮合的齿轮17以及电动机械转换器的转子182，该电动机械转换器由永久磁体制成。图7显示了这些可动部件以及电动机械转换器18的细节，除了转子182之外，该电动机械转换器18还包括设有凹穴184的以软磁材料制成的定子181以及线圈183。
电动机械转换器18具有几种不同的功能：
-由于凹穴184，当线圈183中不存在电流时，转子182具有在轴线S1-S2上对齐的两个稳定的平衡位置，
-当以合适的极性为线圈183提供电流时，转子182以逆时针方向旋转，如箭头F所示，
-最后，当擒纵轮12通过齿轮13和17驱动转换器18的转子182时，该转换器18作为发电机运行，并在线圈183的端子B1和B2上提供电压。
以下描述根据本发明的电动机械擒纵装置的运行，其包括几个主要阶段：
-阻塞阶段：大多数时候，当机械振荡器11的盘形件15没有通过脉动杆151而与擒纵轮12，或者通过释放销152而与释放装置16成机械接触时，发现擒纵轮12处于阻塞位置。图8显示了此阻塞位置。在此图中，擒纵轮12承受来自发条匣发条6的沿箭头F2所示方向的扭矩。由于阻塞装置14的形状和来自转子182经由轮17和13的磁定位扭矩，擒纵轮12被阻塞在此位置，同时机械振荡器11的盘形件15继续其运动。
-机械释放阶段：图9显示了机械释放阶段。在此图中，沿箭头F3的方向旋转的盘形件15的销152促动释放装置16，并通过轮17和13而从阻塞装置14上释放出销121。擒纵轮12可在由发条匣6传递的沿箭头F2的方向的扭矩作用下旋转。
-能量传送阶段：在此阶段，擒纵轮12将能量传送给机械振荡器11以及电动机械转换器18。图10显示了此能量传送阶段。在机械释放阶段之后，擒纵轮12沿箭头F2的方向旋转，此轮的其中一个销121促动盘形件15的脉动杆151，以提供用于维持振荡器11的运动的能量。上面提到的旋转方向上的销121促动阻塞装置14，该阻塞装置14通过轮13和17而将机械能传送给电动机械转换器18，该电动机械转换器18在线圈183的端子上将机械能转换成电能。
-复位阶段：此阶段如图11所示。在能量传送阶段之后，阻塞装置14和轮13继续在如箭头F4所示的相同的方向上旋转，并且在磁定位扭矩的作用下，重新处于相对于前述阻塞位置成180度的新的阻塞位置。在此阶段，擒纵轮12继续通过盘形件15的脉动杆151而为机械振荡器11提供能量。
-电磁释放阶段：此阶段如图12所示。根据本发明的电动机械擒纵装置的其中一个特殊性是：其能够从阻塞位置以不依赖于机械振荡器11的频率的方式释放擒纵轮12。为此，只要将一组电脉冲发送给电动机械转换器18的线圈183即可。由线圈183中的电流所产生的磁场和转子182的磁体的磁场之间的相互作用产生了沿箭头F5的方向的电磁扭矩，该电磁扭矩大于定位扭矩，该定位扭矩通过轮13和17沿相反的方向促动阻塞装置14。电磁释放阶段通常在机械释放阶段、能量传送阶段和复位阶段之外执行。在此阶段期间，机械振荡器11的角速度实际为零。在此电磁释放阶段，擒纵轮12并不向机械振荡器11传送任何能量。
图13显示了图2的电子装置10的原理图。该装置包括：
-充电装置100，
-能量储存装置101，
-来自线圈183的电压的整形(mise en forme)装置102，
-装置103，其基于来自石英晶体振荡器104的基准时基而测量机械振荡器11的周期，
-装置105，其计算并提供一组校正电脉冲。
在能量传送阶段期间，来自线圈183的电信号被发送给充电装置100，该充电装置100将能量储存在电容器或另一蓄能器101中。此信号还被发送给整形装置102，该整形装置102将信息传送给装置103，装置103基于来自石英晶体振荡器104的基准时基而测量机械振荡器11的周期。装置105计算机械周期的误差之和，并在此和超过某一极限时，从线圈183发送一组校正电脉冲。
上面描述了电动机械擒纵装置的一个特殊的实施例，但很明显可设想变型结构。具体而言，此处所述的呈双齿轮的形式的机械阻塞装置、机械释放装置以及转子之间的机械连接，其可不同于要提供相同功能的那些所述的机械连接。本领域技术人员设想的其它结构变型也可考虑。
因而，装备有如上所述电动机械擒纵装置的时钟部件显著地提高了其运行精度，因为该电动机械擒纵装置此时依赖于石英晶体振荡器的精度。

Claims (9)

1.一种电动机械擒纵装置(9)，其用于包括机械振荡器(11)的机械时钟的机芯，
其特征在于，所述电动机械擒纵装置(9)包括：
-擒纵轮(12)，
-安装在轴线(O2)上的机械阻塞装置(14)，
-安装在另一轴线(O4)上的机械释放装置(16)，
-电动机械转换器(18)，其包括由磁性材料制成的定子(181)、永久磁体制成的转子(182)和线圈(183)，
-机械驱动装置(13，17)，其连接两条所述轴线(O2，O4)以及转子(182)，
-阻塞装置(14)，其能够根据精确确定的角度位置而周期性地停止该擒纵轮(12)，
-机械释放装置(16)，其能够以与该机械振荡器(11)同步的方式释放该擒纵轮(12)，直至下一阻塞位置，
-当擒纵轮(12)在两个连续的阻塞位置之间枢转时，该擒纵轮(12)能够一方面提供该机械振荡器(11)所需要的能量，以维持该机械振荡器(11)的振荡运动，而另一方面通过该机械驱动装置(13，17)造成该阻塞装置(14)的枢转，带动该转子(182)的枢转，从而为线圈(183)提供电能，
-所述电动机械擒纵装置(9)与包括石英时基(104)的电子电路(10)相关，所述电子电路(10)能够将一组电脉冲提供给该线圈(183)，以便控制该转子(182)的枢转，该转子(182)的枢转造成该阻塞装置(14)的枢转和该擒纵轮(12)的释放，直至该擒纵轮(12)的下一阻塞位置，这不依赖于该机械振荡器(11)的频率。
2.根据权利要求1所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，该转子(182)具有定位扭矩，该定位扭矩在该线圈(183)中不存在电流时确定两个稳定的平衡位置(S1-S2)。
3.根据权利要求2所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，该稳定的平衡位置(S1-S2)由两个凹穴(184)确定，凹穴(184)布置在该定子(181)中的转子(182)的外壳的周边中。
4.根据权利要求2所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，由该线圈(183)提供的用于使该转子(182)枢转的电压提供了大于定位扭矩的电磁扭矩。
5.根据权利要求1所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，与其相关的该电子电路(10)还包括：
-能量储存装置(101)，其在该擒纵轮(12)枢转时通过充电装置(100)被供给电能，
-来自供给线圈(183)的电压的整形装置，
-测量该机械振荡器(11)的振荡周期的装置，
-计算装置(105)，其能够计算在该机械振荡器(11)的振荡周期和由石英时基(104)提供的周期之间的差值之和，并且当此差值超过确定的极限时，将一组电脉冲提供给所述线圈(183)。
6.根据权利要求5所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，仅当该机械振荡器(11)的振荡角速度远小于其最大值时，该相关的电子电路才能够将一组电脉冲提供给该线圈(183)。
7.根据权利要求5所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，仅当该擒纵轮(12)处于阻塞位置时，该相关的电子电路才能够将一组电脉冲提供给该线圈(183)。
8.根据权利要求5所述的电动机械擒纵装置(9)，其特征在于，该机械振荡器(11)的振荡周期长于该石英时基(104)的振荡周期。
9.一种包括机械时钟机芯的时钟部件，该机械时钟机芯装备有根据前述权利要求中的任一项所述的电动机械擒纵装置(9)。
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