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Elektrisches Schrittschaltwerk, vorzugsweise Nebenuhrwerk Es ist von
verschiedenen Vorschlägen und Bauarten elektrischer Schrittschaltwerke und Nebenuhrwerke
bekannt, neben Sperrvorrichtungen auch mit der Ankerachse durch andere Mittel wie
Reibung eine Schwungscheibe zu kuppeln, um eine ruhige Zeigereinstellung zu erhalten.
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Für diese Kupplung sind mehrere Ausführungen bekannt, weil die Ausbildung
dieser Einrichtung die Betriebsdauer und Herstellungskosten beeinflußt. Die Anwendung
der Lagerreibung allein, wie sie unter Fortfall aller federnden Kupplungen bekannt
ist, genügt für die Anwendung einer Schwungmasse wirtschaftlicher Größe kaum, selbst
wenn die Reibung durch verhältnismäßig zähe Schmiermittel und Materialien mit höheren
Reibungskoeffizienten erhöht wird. Da insbesondere größere Nebenuhren auch in heißen
Maschinenräumen sowie im Freien bei den niedrigen Außentemperaturen des Winters
gleich sicher arbeiten sollen, bereitet die Auswahl eines geeigneten Schmiermittels
bei dieser Ausführung Schwierigkeiten.
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Diese werden wesentlich verringert, wenn die Reibung der Kupplung
durch eine Zusatzkraft so weit erhöht wird, daß erprobte Schmiermittel gleicher
Art wie für die anderen Lagerungen des Nebenuhrwerkes verwendet werden können.
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Die hierfür bei den bekannten Anordnungen verwendeten Federn erfordern
jedoch bei kleinen Abmessungen eine genaue Einstellung der Federkraft, angepaßt
an das Schwungmoment auch der Zeiger.
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Auch die bekannten Klemmgesperre mit Federn oder anderen beweglichen
Bestandteilen erfordern einen höheren Aufwand in der Herstellung, und es ist auch
bei großer Genauigkeit schwer zu erreichen, daß diese bei den meist kleinen Winkeln
der Ankerschritte die gewünschte Relativbewegung ergeben und auf lange Zeit gleichmäßig
erhalten. Zudem erhöht diese Einrichtung die Bauhöhe des Nebenuhrwerkes, was unwirtschaftlich
und unerwünscht ist.
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Durch die Anwendung von einem Hebelgesperre zusammen mit einer Schwungmasse
entstehen schließlich Mehraufwendungen, die auch in einer Serienfertigung unerwünscht
sind.
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Auch eine Trennung in ein Antriebswerk und eine durch einen besonderen
Elektromagneten über eine auf der Welle aufgewickelte Feder betätigte Kupplung,
wie sie für andere Schrittschaltwerke, z. B. in Fernsprechanlagen, bekanntgeworden
ist, ist aufwendig und erfordert erhebliche Abmessungen sowie Ströme, die für die
an ein Nebenuhrwerk gestellten Anforderungen zu groß sind.
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Es ist ferner ein Nebenuhrwerk bekannt mit einem zweipoligen Anker
ohne Polschuhe, also mit 180° Drehung für jeden Impuls, aus zwei Teilschritten zusammengesetzt,
mit nicht gleichbleibendem Luftspalt der festen Pole, bei dem zusätzlich zu einer
mechanischen Sperrung der Rückwärtsdrehung eine Schwungscheibe aus Eisen, die kleiner
als der Ankerdurchmesser ist, innerhalb einer Schutzkapsel vorgesehen ist, die magnetisch
von den in einer Ebene liegenden Polen des Ankers angezogen wird und diese überbrückt.
Mit dieser Anziehung soll auf der Stirnfläche des Magneten eine zusätzliche Bremsung
erfolgen. Es ist aber ungünstig, wenn nach diesem bekannten Vorschlag zwei magnetisierbare,
also annähernd gleiche Materialien aufeinander reiben, auch wenn ein geeignetes
Schmiermittel verwendet wird. Die ferner bei dieser Anordnung durch den Ankerdurchmesser
begrenzte Größe der Schwungscheibe ermöglicht die Anwendung nur für kleine und leichte
Zeiger. Für eine wirtschaftliche Fertigung ist aber ein möglichst weiter Anwendungsbereich
für kleine bis größere Zeiger erwünscht, ohne daß ein zusätzliches mechanisches
Gesperr mit seinem Aufwand und Geräusch oder Verschleiß benötigt würde.
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Nach der Erfindung ist eine einfachere Lösung der Aufgabe möglich,
die ohne Federn und Sperrklinken auch bei dem kleineren Drehweg von 90° bei dem
vierpoligen oder von 60° bei dem sechspoligen Anker die nötige Bremsung erreicht,
ohne daß der Ankerweg auf einen Teilweg während des Impulses und auf einen weiteren
danach aufgeteilt werden müßte.
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Bei einem elektrischen Schrittschaltwerk, vorzugsweise Nebenuhrwerk,
mit axial polarisiertem Drehanker und mit einer aufgesetzten Schwungscheibe aus
unmagnetischem Material, mit der ein Teil fest verbunden ist, welcher durch die
Streukraftlinien des einen Poles des Magneten angezogen wird und mit
einer
von dieser Anziehungskraft abhängigen Reibung die Bewegung des Ankers und der Zeiger
beruhigt, wird die einfachere Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß erzielt durch die
Verwendung bei an sich bekannten Schrittschaltwerken, bei deren beidseitig des axial
polarisierten Ankermagneten mindestens zwei Weicheisenpole in zwei Ebenen derart
angeordnet sind, daß der Ankerschritt 90° oder weniger beträgt und unabhängig von
der Impulslänge in einem einzigen Schritt durchführbar ist, jedoch neuartig so abgewandelt,
daß zwischen dem die Schwungscheibe anziehenden Weicheisenpol und dem angezogenen
Teil der Schwungscheibe ein Luftspalt verbleibt, derart, daß die Reibung auf einen
anderen Teil der Schwungscheibe mit einem Teil des Ankerdrehteils in solchem Maße
erfolgt, daß ein weiteres zusätzliches mechanisches Gesperr entbehrlich ist, und
in einer derartigen Bemessung der Schwungscheibe, daß ihr Durchmesser größer als
derjenige des axial polarisierten Ankermagneten bzw. seiner Pole ist.
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Die Anordnung hat also den Vorteil, daß man in der Wahl der Schwungscheibengröße
unbehindert ist, daß man die Schwungscheibe auswechseln kann und daß nicht Eisen
auf Eisen zu reiben braucht, sondern man zweckmäßig verschiedenartige Materialien,
wie z. B. Stahl (Ankerdrehteil) und Messing (Schwungmasse), aufeinander reiben lassen
kann.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Abteilung dargestellt. Auf einer
Achse 1 mit Trieb 2 sind ein oder zwei Anker aus weichem Eisen 3 und 4 mit einem
unmagnetischen Hohlniet 5 so zusammengehalten, daß durch den dazwischen eingeklemmten
permanenten Magneten 6 mit axialer Magnetisierung die Enden des Ankers 3 beispielsweise
dauernd nordmagnetisch, die des anderen Ankers 4 in radialer Richtung südmagnetisch
bleiben.
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Wenn die Weicheisenpolschuhe 3 und 4 jeder in Z-Form ausgeführt werden,
benötigt der Anker vier wechselnd gerichtete Impulse für eine Umdrehung mit vier
Schritten von 90°. Mit Polschuhformen mit drei, vier oder mehr Armen wird der Drehwinkel
für den Impuls kleiner. Dies ist im Rahmen der Erfindung möglich. Die Stirnfläche
der Arme sollte, wie bekannt, nicht zylindrisch, sondern exzentrisch ausgeführt
werden, um in der Zusammenwirkung mit den annähernd zylindrisch ausgeführten Flächen
der festen Pole eine geeignete Verteilung des Drehmomentes über den Schaltweg zu
erreichen. In dem Eisenschluß der Pole befindet sich in bekannter Weise die Wicklung.
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Ein solcher Anker bewegt sich bei dem Beginn des Impulses um eine
Teilung weiter und erreicht seine Endlage für diesen Schritt auch, wenn der Stromschluß
länger als benötigt dauert.
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Die Schwungscheibe 7 ist außen auf der Achse lose aufgesetzt und besteht
aus unmagnetischem Material. Nur das mit der Schwungscheibe 7 fest verbundene Teil
8 ist aus Eisen hergestellt und wird von der axial verlaufenden Streuung des Magneten
6 angezogen.
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Die Schwungscheibe liegt also axial außerhalb der mit den festen Polen
zusammenarbeitenden Ankerpolschuhe 3 und 4, ist dadurch. leicht zugänglich und in
den Abmessungen nicht von der Ankergröße abhängig.
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Eine zusätzliche mechanische Sperrung ist nicht erforderlich. Durch
die Anwendung eines axial polarisierten Magneten nimmt der Ring 8 nur einen Teil
des Streuflusses auf und erfordert daher weniger Aufwand für den Magneten 6 als
eine Bauart, bei der dieser Magnet durch den Ankerring 8 zweipolig überbrückt und
nahezu geschlossen würde. Der Magnet 6 kann auch durch mehrere Magnete ersetzt werden,
die um die Achse 1 konzentrisch angebracht sind. Durch geeignete Wahl der folgenden
Komponenten läßt sich die benötigte Reibkraft erzeugen: Stärke und Streuung des
Magneten, Abstand und Größe des magnetischen Teils 8, Größe und Materialauswahl
für die Reibflächen und Größe der Schwungscheibe.
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In einem Ausführungsbeispiel wäre für die Achse als Material Stahl,
für die Schwungscheibe oder deren Lagerung auf der Achse Messing zu wählen und für
die Reibfläche 9 Stahl anzuwenden. Hierbei ergibt sich eine hohe Lebensdauer der
Teile, mit einer für die Fortschaltung der Zeiger günstigen Bremswirkung.
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Das Teil 8 aus weichem Eisen soll der Anker 4 nicht berühren, um eine
Reibung gleicher Metalle aufeinander zu vermeiden. Der verbleibende geringe Luftspalt
und der Ansatz des Hohlniets 5 schützt die Reibfläche 9 vor dem Eindringen von Staub.
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Die Büchse 10 mit dem Ansatz 11 kann fehlen, wenn die Schwungmasse
7 direkt auf der Achse 1 gelagert ist. Wird die Büchse statt mit dem Ansatz 11 mit
einem Stellring, Splintscheibe oder Sperring versehen, so ist die Schwungscheibe
7 nach dem Abnehmen des Teils 11 abnehmbar und kann ausgewechselt werden. Damit
ist eine leichte Anpassung an andere Anforderungen möglich.
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Die Erfindung bietet folgende Vorteile: Ein zusätzliches Gesperre
ist nicht erforderlich. Der Reibdruck für die Schwungscheibe wird ohne eine schwer
einstellbare Feder erzeugt und ist ebenso wie das Drehmoment des Nebenuhrwerkes
von der Stärke des Magneten 6 abhängig. Die Größe der Schwungscheibe kann in weiten
Grenzen dem Drehmoment des Werkes und dem Trägheitsmoment der Zeiger angepaßt werden,
da diese leicht auswechselbar ist. Auch die Reinigung der Reibflächen nach längerer
Betriebszeit wird dadurch erleichtert. Die Bauhöhe ist gering. Durch das Fehlen
von Reibfedern ist die Abnutzung vermindert.
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Die Kräfte sind groß genug, um die Reibflächen mit einem Schmiermittel
zu versehen, so daß der Verschleiß derselben vermieden wird.
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Hierzu kann bei geeigneter Wahl der Abmessungen das für die Zapfenlager
des Werkes erprobte Uhrenöl verwendet werden. Damit wird die Instandsetzung erleichtert.
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Alle Teile sind einfach und genau herzustellen. Eine nachträgliche
Einstellung auf den günstigsten Wert ist nicht erforderlich, vielmehr ist in weiten
Grenzen unabhängig von der Streuung der magnetischen Werte und für Zeiger der verschiedenen
Längen und Schwungmomente die Anwendung derselben Teile möglich.
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Die Arbeitsspule des Nebenuhrwerkes kann in weitem Bereich mehr oder
weniger Amperewindungen erhalten; zusätzlich ist durch geeignete Wahl der Abmessungen
auch der Luftspalte eine Anpassung der für die Bremskraft verfügbaren Streukraftlinien
an das durch den Fortschaltimpuls erzeugte Drehmoment und die bei dem Verlauf des
Schaltschrittes veränderliche Stärke der Magnetfelder möglich. Auch die Instandsetzung
erfordert keine besonderer, Erfahrungen oder Einstellungsarbeiten.
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Abweichend von der Darstellung ist die magnetische Kupplung auch anwendbar
für Anker von Nebenuhrwerken, deren als Polschuh dienendes Ankerteil aus Weicheisen
für kleinere Schrittwinkel als 90°' hergestellt ist, ebenso auch für solche Bauarten,
bei
denen der permanente Magnet beweglich ist oder feststeht und nur einen Anker trägt.