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Gangregler für eine Uhr, vorzugsweise für eine elektrische Uhr Es
sindelektronischgesteuerte mechanische Schwinger als Frequenzgeber für Uhren bekannt,
bei denen der Schwinger aus einem Permanentmagneten besteht, welcher in elektromotorischer
Wechselwirkung mit zwei Spulen steht, die durch eine Röhre oder einen Transistor
rückgekoppelt sind, wobei die eine Spule als Generatorspule und die andere als Motorspule
wirkt. Die Generatorspule liegt im allgemeinen im Emitterkreis, während die Motorspule
im Kollektorkreis angeordnet ist. Bei den bisher bekannten Ausführungsformen war
der mechanische Schwinger entweder als Pendel oder als Unruhe ausgebildet. In beiden
Fällen führte der Magnet eine Drehbewegung mit einem mehr oder weniger großen Schwingungsradius
aus. Außerdem war der Schwinger in einem mechanischen Drehlager aufgehängt.
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Auch bei neuerdings bekanntgewordenen Uhren mit elektrisch betriebenen
Stimmgabeln als Gangregler läßt sich nur für die die Spulen umgebenden Magnete am
Stimmgabelende und nur sehr angenähert bei sehr langen Stimmgabelzinken eine ziemlich
lineare Bewegung erzielen, während es sich in Wahrheit um eine kreisbogenförmige
Schwingungsbahn wie bei einem Pendel handelt, die um so mehr von der Geraden abweicht,
je kürzer, z. B. für kleine tragbare Uhren, die Stimmgabelzinken gehalten sind.
Hinzu kommt, daß solche Schwinger praktisch nur für relativ hohe, mindestens tonfrequente
Frequenzen verwendbar sind, was weitere Schwierigkeiten der Lagerung und des Zeigerwerkantriebs
sowie der Fertigung bringt.
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Die Erfindung setzt sich u. a. die Aufgabe, eine elektronisch gesteuerte
Schwingungsanordnung zu schaffen, bei der der mechanische Schwinger eine möglichst
streng lineare Bewegung ausführt und außerdem Lagerreibung nach Möglichkeit vermieden
wird, zugleich aber eine möglichst einfache Fertigung ermöglicht ist. Aber auch
für andere Arten von Uhren, z. B. auch mechanische Uhren, ist diese Aufgabe von
Bedeutung.
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Gangregler für mechanische Uhren, deren Schwinger eine wenigstens
angenähert lineare Be@vegung ausführt und nur geringe Lagerreibung aufweist, sind
in Form von einseitig federnd gelagerten Longitudinalschwingern bekannt, wobei die
Schwerkraft des in senkrechter Richtung schwingenden Körpers wesentlich die Schwingungserzeugung
bewirkt. Diese bekannten Gangregler haben jedoch den Nachteil, in hohem Maße lageempfindlich
zu sein; außerdem sind sie, z. B. bei Erschütterungen, allen möglichen störenden
Querschwingungen ausgesetzt, so daß denn auch solche Uhren im allgemeinen nur als
Kinderuhren zur Unterhaltung und nicht als wirkliche »Zeitmesser« dienen.
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Ferner sind bereits elektromagnetisch angetriebene Schwinger zur Leistung
großer Arbeiten (Mahlwerk usw.) bekannt, bei denen durch Tauchspulsysteme Longitudinalschwinger
angetrieben werden. Da es hier, vor allem bei Laständerungen, gar nicht auf Einhalten
genauer Frequenzen wie bei selbstgesteuerten Systemen zur Zeitmessung ankommt, liegt
hier also gar nicht die Erfindungsaufgabe vor.
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Bei einem Gangregler für eine Uhr, vorzugsweise eine elektrische Uhr,
der ein longitudinalbewegliches Schwingungselement mit elastischer Rückführung enthält,
werden die genannten Nachteile vermieden durch eine beiderseitige elastische Führung
des Schwingungselements derart, daß das Schwingungselement lageunabhängig und/oder
unter weitgehender Ausschaltung von Störquerschwingungen mit konstanter Frequenz
zu schwingen geeignet ist, vorzugsweise derart, daß der Zeigerwerkantrieb vom Schwingungselement
ableitbar ist. Diese Lagerung wird vorzugsweise durch eine Befestigung des Schwingers
zwischen zwei Federn verwirklicht.
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Es ist insbesondere daran gedacht, daß einer am Schwingungselement
einseitig angeordneten Feder ein im wesentlichen in Schwingungsrichtung bewegliches
Glied zugeordnet ist, welches das Zeigerwerk schaltet.
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Durch die zweiseitig elastische Lagerung gemäß der Erfindung wird
also nicht nur der Vorteil eines lageunempfindlichen Antriebs, sondern gleichzeitig
auch einer relativ großen Erschütterungsunempfindlichkeit erzielt. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß infolge Fortfalls der empfindlichen Steinlagerung bzw.
Schneidenlagerung die Fabrikation vereinfacht wird, wobei überraschenderweise sogar
eine erheblich bessere Gangkonstanz als bei einem elektrischen Gangreglerantrieb
mittels Pendels oder Unruhe erzielbar ist. Weiterhin ergibt sich der Vorteil einer
sehr gedrängten Bauart.
Insbesondere ist gemäß zweckmäßiger Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, daß der magnetische Schwinger, vorzugsweise Permanentmagnet,
zwischen elastischen Gliedern, beispielsweise Schraubenfedern, longitudinalbeweglich
aufgehängt ist. Die Schwingungsrichtung ist dabei vorzugsweise senkrecht orientiert.
Die rückgekoppelten Impedanzen sind zum Schwinger im Raum fest angeordnet. Statt
dessen kann auch die Impedanzenanordnung schwingbeweglich aufgehängt und der Magnet
fest angeordnet sein. Gegebenenfalls können auch sowohl der magnetische Körper als
auch die Impedanzenanordnung schwingen, wodurch .eine Schwebungsfrequenz bzw. Schwebungsfrequenzen
erzeugt werden können.
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Durch die Einrichtung nach der Erfindung wird der Vorteil einer ganz
besonders hohen Frequenzgenauigkeit bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und mit
leichter Reguliermöglichkeit erzielt.
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Die Einrichtung nach der Erfindung kann z. B. als elektrischer Frequenzgeber
benutzt werden oder als direkter Antrieb eines Uhrwerks oder sonstigen Schrittschaltwerks
dienen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Einrichtung nach
der Erfindung beispielsweise dargestellt.
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5 bedeutet einen Stabmagneten, welcher mittels Kappen 4 und 8 senkrecht
zwischen zwei Zylinderfedern 2 und 12 aufgehängt ist, von denen die Feder 2 am Gehäuse
und die Feder 12 an einer elastischen Schaltklinke 13 befestigt ist. Die Schaltklinke
13 ist als Blattfeder ausgebildet. 6 und 7 sind zwei Induktionsspulen, welche in
bereits vorgeschlagener Weise übereinandergewickelt sind und durch eineTransistorschaltung,
vorzugsweise Emitterschaltung, rückgekoppelt sind. Durch die Spulen wird das Schwingungsgebilde
nach einmaligem Anstoßen in Schwingung gehalten. Die Schaltklinke 13 wirkt als elastisches
Glied und überträgt die Schwingungen auf ein Schaltradsy stem. Die Frequenz ist
durch die Schwingungsmasse und die Elastizitäten bestimmt. Durch Änderung der Vorspannung
mindestens einer der Federn läß t sich die Frequenz leicht beeinflussen. Zu diesem
Zweck kann beispielsweise die Feder 2 in einer Regulierschraube befestigt sein.
11 bedeutet den Transistor für die Rückkopplungsschaltung. 10 bedeutet einen bereits
vorgeschlagenen Ausgleichswiderstand zur Unterdrückung der Schwingneigung des Transistors.
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Die elastischen Halterungsglieder können auch in vom Ausführungsbeispiel
abweichender Form ausgebildet und angeordnet sein. Insbesondere könnte die Feder
12 fehlen, indem die Blattfeder 13 ihre Funktion mitübernimmt. Es können andere
sich selbst geradführende elastische Glieder aus Stäben od. dgl. Verwendung finden.
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Fig. 2 zeigt dasselbe Ausführungsbeispiel wie Fig. 1 in einem Gehäuse
1 montiert, und zwar in der Anwendung als Hauptuhrimpulsgeber für Uhrenanlagen.
2 ist wiederum die frequenzbestimmende Zylinderfeder, die mit einer zweiten frequenzbestimmenden
Zylinderfeder 12 zusammenwirkt. 14 bedeutet ein Schaltklinkenrad, das durch die
elastische Schaltklinke 13 angetrieben wird. 15 ist ein Nockenrad, das mit dem Rad
14 gekuppelt ist und bei seiner Drehung periodisch einen Kontakt 22 schließt, der
über eine Leitung und eine Batterie 16 die Nebenuhren 17 und 18 steuert oder synchronisiert.
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In Fig. 3 ist die dazugehörige Transistorrückkopplungsschaltung schematisch
dargestellt. 3 bedeutet den Transistor, in dessen Ein- und Ausgang die Indukt-nsspulen
6 und 7 liegen. 9 ist eine Spannungsquelle. 23 bedeutet den bereits erwähnten Dämpfungswiderstand.
Der Schwinger 5 ist in der Figur doppelt dargestellt. Die durch die Schwingungsgebilde
erzeugte Frequenz kann an den Klemmen der Motorspule 7 als elektrische Wechselstromfrequenz
abgenommen und direkt bzw. nach weiterer Verstärkung zum Betrieb von Synchronuhren
verwendet werden.
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Die elektrischen Glieder können auch in anderer Weise ausgebildet
sein. Der Magnetstab ist zweckmäßig ein Ferrit-Dauermagnet; er kann aber auch aus
einem anderen ferromagnetischen Material bestehen. Die Spulen können anders gewickelt
und anders, insbesondere hintereinandergeschaltet sein. An ihre Stelle können andere
Impedanzen treten, und der Transistor kann durch ein anderes elektronisches, schaltendes
und/oder verstärkendes Bauelement ersetzt werden, wodurch sich unter Umständen noch
schärfer ausgeprägte bzw. in gewünschter Weise geformte Schwingungskurven erzielen
lassen. Ein derartig abgewandeltes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 schematisch
angedeutet. 21 bedeutet hier eine Doppelbasisdiode bzw. einen Doppelbasistransistor
(Fadenhalbleiterbauelement), in dessen Ein- und Ausgangskreis als Impedanzen eine
Motorspule 19 (Ausgangskreis) und ein magnetfeldabhängiger Widerstand 20 (Eingang)
liegen, welcher durch seine widerstandsändernde Eigenschaft durch Annäherung des
Dauermagneten 5 die Doppelbasisdiode 21 instabil macht, wodurch ein Strom über die
eine Doppelbasisstrecke durch die Treibspule 19 und die Batterie 9 fließt.