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Kontaktlos gesteuertes Schwingungssystem Die Erfindung bezieht sich
auf ein kontaktlos gesteuertes Schwingungssystem, insbesondere eine Antriebsvorrichtung
für Uhren, mit einem niederfrequent schwingenden mechanischen Schwingorgan, beispielsweise
einer Unruh, durch dessen Bewegung in einem als Steuerelement wirkenden, nur kurzzeitig
bewegten Piezokristall ein elektrischer Steuerimpuls erzeugbar ist, der nach Verstärkung,
insbesondere mit Transistorverstärker, einem das mechanische Schwingorgan antreibenden
elektrischen Antriebselement zugeführt wird, nach Patent 966 290. Bei der inzwischen
durch Bekanntmachung der Anmeldungsunterlagen bekanntgewordenen Konstruktion nach
diesem Patent ist mit der Welle des Schwingorgans ein Nocken fest verbunden, der
einen mit dem Piezokristall starr verbundenen Bieger je Halbschwingung ein kurzes
Stück mitnimmt. Dabei wird bei jeder Mitnahme das Piezokristall abgebogen und erzeugt
einen Steuerimpuls. Diese Art der Formveränderung des Piezokristalls ist insofern
nachteilig, als durch die reibende körperliche Verbindung zwischen Nocken und Bieger
diese Teile abgenutzt werden und so nach einer bestimmten Zeit ersetzt werden müssen.
Außerdem ergibt sich beim Auftreffen des Nockens auf den Bieger ein gewisser Schlag,
der das freie, ungehinderte Schwingen des Schwingorgans behindert.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Mitnahme des Piezokristalls
durch das Schwingorgan mindestens mittelbar in der Weise zu bewirken, daß keine
zusätzlichen abnutzbaren Teile hierzu verwendet werden, und diese Aufgabe wird bei
kontaktlos gesteuerten Schwingungssystemen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß als Mitnahmeelement für den Piezokristall ein sowieso vorhandenes
Anschlagelement dient, das gleichzeitig zur Begrenzung der Schwingungsamplitude
des Schwingorgans oder eines von ihm angetriebenen Teiles dient und so ausgebildet
ist, daß beim Anschlag eines bewegten Teiles gegen dies Element die zur Verbiegung
des Piezokristalls erforderliche Kraft auf diesen übertragen wird. Derartige Anschlagelemente
zur Amplitudenbegrenzung sind bei den üblichen Schwingungssystemen und insbesondere
den Gangordnerschwingern von Uhren oder von diesen angetriebenen Elementen, z. B.
Ankergabeln, Bekannterweise sowieso vorhanden, und bei Ausnützung des auf eines
oder mehrere Anschlagelemente auftreffenden Schlages zur Bewegung eines oder mehrerer
Piezokristalle wird zu den üblicherweise bei derartigen Systemen vorhandenen Teilen
kein zusätzliches Mitnahmeelement für den Piezokristall mehr benötigt, und vor allen
Dingen wird die Abnutzung eines solchen Mitnahmeelementes weitgehend vermieden.
Denn die Abnutzung der Anschlagstifte kann praktisch vernachlässigt werden, da hier
lediglich ein Schlag auf den Piezokristall und keine Reibung zwischen dem Mitnehmer
und dem Stift stattfindet. Diese Anordnung hat ferner den Vorteil gegenüber der
Anordnung nach dem Hauptpatent, daß die Verbiegung des Piezokristalls praktisch
erst stattfindet, wenn die Unruh schon wieder frei schwingt, wodurch auch die Rückwirkungen
auf die Unruh verringert werden.
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Es ist zwar an sich bekannt, bei einer magnetischinduktiven Impulserzeugung
diese durch eine Ankergabel vorzunehmen; gegenüber dieser Anordnung hat die erfindungsgemäße
Anordnung außer dem schon im Hauptpatent erwähnten Vorteil des Piezokristalls als
Impulserzeuger gegenüber Magnetinduktions-Impulserzeugern noch den weiteren Vorteil,
daß mindestens der Steuerimpuls von Änderungen der Betriebsbedingungen (Sperrung,
Ventorlängsrad) praktisch unabhängig ist, da der Schlag auf die Anschlagelemente
bzw. die von ihnen übertragene Kraft von der Amplitude selbst des Schwingers weitgehend
unbeeinflußt ist.
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Als Anschlagelement kann nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der
Erfindung ein Ankeranschlagstift für einen Anker vorgesehen sein, der durch das
Schwingorgan hin- und herschwenkbar ist. Derartige Anker sind bekanntlich häufig
in den Antriebseinrichtungen für Uhren eingebaut.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
zwischen dem Anschlagelement und dem Piezokristall ein Übertragungssystem vorzu->:ehen,
einmal, uin hierdurch den Piezol:ristall in beliebiger
Weise anordnen
zu können, und ferner, um gegebenenfalls die Abbiegung des Piezokristalls in geeigneter
Weise zu beeinflussen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt.
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In der Zeichnung bedeutet 10 eine Unruhwelle, die mit ihren Zapfen
11 und 12 in schematisch angedeuteten Lagern 13 und 14 gelagert ist. Auf der Unruhwelle
ist ein Schwingorgan 15 starr befestigt, das eine mittlere Scheibe 16 und zwei daran
angeordnete Querstücke 17 aufweist. Bei 18 ist ein kreisförmiges Bogenstück erkennbar.
das als Schwunginassenring zur Vergleichmäßigung der Schwingung dient. Die Teile
16 und 17 sind aus Weicheisen und bilden den Anker eines Magnetsystems, das ein
Jochstück 19 von U-förmiger Gestalt aufweist. In dem in der Zeichnung dargestellten
Ruhezustand befinden sich die Quertücke 17 zwischen den Polen 20 des Joches 19.
Bei 21 ist eine Magnetspule erkennbar, die auf dem Mittelstück des Joches 19 angeordnet
ist. Auf die Anschlüsse dieser Magnetwicklung wird weiter unten naher eingegangen.
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Mit 22 ist eine Spiralfeder bezeichnet, die mit ihrem einen Ende an
der Unruhwelle und mit ihrem anderen Ende an einem verstellbaren Rücker 23 befestigt
ist. Auf der Unruhwelle 10 ist ferner ein Nocken 40 angebracht, der mit einem auf
einer Ankerwelle 41 befestigten Anker 42 zusammenwirkt. Die Lagerung der Ankerwelle
ist bei 43 und 44 schematisch angedeutet.
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Mit 52 und 53 sind zwei Ankeranschlagstifte bezeichnet, die mit ihrem
in der Zeichnung linken Ende in einem festen Teil 54 fliegend befestigt sind und
die den Ausschlag des Armes 55 des Ankers 42 begrenzen.
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Mit dem Anschlagstift 52 ist ein Arm 56 an seinem einen Ende fest
verbunden, dessen anderes Ende an einer Schiene 57 starr angeordnet ist. Die Schiene
ist mit dem einen Ende eines Piezokristalls 26 verbunden, der mit seinem in der
Zeichnung unteren Ende auf einem elektrisch leitenden Träger 27 befestigt ist. An
dein unteren Ende des Piezokristalls ist ferner eine Kontaktfahne 28 angeordnet.
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Mit 29 ist ein Verstärker bezeichnet, der zwei Transistoren 30 und
31 und zwei Widerstände 32 und 33 aufweist. Mit 34 ist eine Batterie oder ein Akkumulator
bezeichnet, und es führen zwei Leitungen 35 und 36 von der vorerwähnten Magnetwicklung
21 zum Verstärker 29 und zu einer Batterieklemme 37, die außerdem durch eine Leitung
38 mit dem Widerstand 32 verbunden ist. Von der Kontaktfahne 28 führt eine Leitung
39 zum Transistor 31, und der Träger 27 ist zusammen mit einem Pol der Batterie
und zwei zum Widerstand 33 und zum Transistor 31 führenden Leitungen mit Masse verbunden.
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Die Wirkungsweise der Antriebsvorrichtung gemäß der Figur ist folgende:
Wird die Unruhwelle entgegen der Wirkung der Spiralfeder 22 in Schwingung versetzt,
so nimmt der Nocken 40 den Anker 42 bei der Schwingung jeweils so weit mit, bis
der Arm 55 des Ankers gegen einen der beiden Anschlagstifte 52 und 53 anschlägt.
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Bei einem Anschlag gegen den Anschlagstift 52 wird die Verbiegung
dieses Anschlagstiftes 52 über den Verbindungsarm 56 auf den Piezokristall 26 übertragen,
der um einen vorbestimmten Winkel verbogen wird. Hierdurch entsteht im Piezokristall
26 ein elektrischer Impuls, der dem Verstärker 29 zugeleitet und dort verstärkt
wird. Der verstärkte Impuls wird der Magnetspule 21 zugeführt, die das Joch 19 magnetisiert,
so daß der Anker 16, 17 des Schwingorgans in seine Mittellage zurückgezogen wird.
Da dieser Impuls verhältnismäßig kurzzeitig ist, wird durch ihn ein Schwingen des
Schwingorgans in der entgegengesetzten Richtung nicht mehr behindert. Beim Zurückschwingen
und beim Anschlag des Ankers gegen den Anschlagstift 53 erfolgt kein weiterer Impuls,
doch könnte gegebenenfalls die Anordnung so getroffen sein, daß auch dieser Anschlagstift
auf den Piezokristall einwirkt, oder es könnte mit dem Anschlagstift 53 ein weiterer
Piezokristall verbunden sein. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es ausreichend ist,
wenn ein Impuls während einer vollen Schwingung erzeugt wird und damit nur einmal
während einer vollen Schwingung das Schwingorgan einen Antrieb erhält.
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Anstatt der Anschlagstifte des Ankers können irgendwelche beliebigen
Anschlagelemente vorgesehen sein, die entweder die Schwingung der Unruhwelle unmittelbar
oder die Bewegung irgendeines anderen, von der Unruhwelle angetriebenen Teiles begrenzen.
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Die vorbeschriebene Antriebseinrichtung kann beispielsweise eine von
dem angetriebenen Gerät völlig getrennte Baueinheit bilden, und es können mit einer
solchen Antriebseinrichtung ein oder mehrere Geräte beliebiger Art angetrieben werden.
Es ist jedoch auch möglich, die Antriebseinrichtung in das Gerät selbst einzubauen,
z. B. bei ortsbeweglichen Uhren.