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Ankerhemmung Bei Ankerhemmungen mit Lage von Ankerrad und Anker in
parallelen Ebenen (Ankerstifthemmungen) ist es bereits bekannt, an Stelle der Stifte
Palettenstifte oder sogenannte Ellipsen zu verwenden, die mittels einer Antriebsfläche
zur Hebung beitragen. Gleichzeitig wird durch die kreisbogenförmige Ruhefläche unabhängig
von der Ruhetiefe ein praktisch konstanter Zugwinkel angestrebt, der jedoch auf
der Eingangsseite unzureichend ist und auf der Ausgangsseite in keiner Weise erreicht
werden kann. Mit Rücksicht auf die Einfachheit der Herstellung solcher Ellipsen
wurde allerdings auf die Einhaltung einer den konstanten Zugwinkel berücksichtigenden
Formgebung der Ruheflächen verzichtet. Es hat sich aber gezeigt, daß der Fortfall
der Einhaltung einer genauen Ruhetiefe die Herstellung und Montage in der rationellen
Fertigung wesentlich erleichtert.
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In gleicher Weise ist es bekannt, bei der Schweizer Ankerhemmung,
also bei in gleicher Ebene liegendem Ankerrad und Anker, der Ruhefläche einen geradlinigen
Verlauf zu geben, wodurch eingangsseitig beim Hochgehen des Ankers aus der Ruhestellung
in den Beginn des Antriebs eine Zunahme des Zugwinkels und ausgangsseitig eine Abnahme
des Zugwinkels eintritt. Um zu erreichen, daß wenigstens ein in denselben Grenzen
schwankender Zugwinkel entsteht, mußte zu Beginn der Ruhestellung eingangsseitig
der kleine Grenzwert und ausgangsseitig der große Grenzwert genommen werden. Trotzdem
kann auch hier keine Unabhängigkeit in der Gangtiefe erzielt werden, da zwar der
Zugwinkel nach dem theoretischen Ruhepunkt bestimmt wird, aber für größere unausbleibliche
Ruhetiefen völlig andere Verhältnisse auftreten, die in keiner Weise mehr der Forderung
nach einer gleichbleibenden Schwingungsweite entsprechen.
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Es ist daher notwendig, den Zugwinkel auch über einen ausreichenden
Bereich des Ruheweges konstant zu halten, wobei auf die besonders gelagerten unterschiedlichen
Verhältnisse auf der Eingangs- und Ausgangsseite Rücksicht genommen werden. muß.
Besonders erschwerend ist aber die in manchen Fällen vorhandene ungleichmäßige Materialverteilung
der Ankerarme, die man bisher keineswegs berücksichtigen konnte. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine vollkommene Symmetrierung der beiden Schwingungsweiten, eine
Rücksichtnahme auf verschiedentlich auftretende ungleichmäßige Materialverteilung
der Ankerarme und eine völlige Unabhängigkeit von der Ruhetiefe erzielt, was sich
besonders bei der serienmäßigen Herstellung und Montage vorteilhaft und zeitsparend
auswirkt.
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Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die eingangsseitigen
Ruheflächen der Ankerklauen eine derartige konkave Form oder im Wirkbereich sich
ihr dicht anschmiegende geradlinige Form aufweisen, daß unabhängig von der Ruhetiefe
der Zugwinkel praktisch konstant bleibt bzw. sich nur derartig geringfügig von seinem
Anfangswert mit der Ruhetiefe in gleichem Grade ändert, daß unabhängig von der Ruhetiefe
die Auslösung durch den Gangordner einen gleichen Auslösungwiderstand vorfindet
bzw. der Auslösungs= widerstand sich nicht über eine festgelegte Größe zu ändern
vermag.
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Die Anordnungen können hierbei so getroffen werden, daß entweder eine
der genannten gekrümmten Formen mit einer geradlinigen Form auf der gegenüberliegenden
Ankerseite zusammenarbeitet oder daß die genannten gekrümmten Formen zusammenarbeiten,
oder daß-die geradlinigen Formen zusammenarbeiten. Hierbei können die konvexen oder
konkaven Ruheflächen mehr oder weniger stark gekrümmt werden, als diese von einem
konstanten Zugwinkel geringfügig abweichen, derart, daß der Zugwinkel beiderseits
in gleichem Grade zu- oder abnimmt.
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Liegen Ankerrad und Anker in parallelen Ebenen, so mögen die senkrecht
aus den Ankerarmen herausstehenden Paletten mit Ruhe- und Antriebsflächen versehen
sein, im'übrigen aber beliebige Querschnitte aufweisen. Liegen aber Ankerrad und
Anker in der gleichen Ebene, so mögen die im geeigneten Winkel geführten Paletten
die Form von Grahampaletten; Ellipsen oder Prismen haben, bei denen die Ruhe-und
Antriebsflächen die ihnen zukommende Formgebung erhalten. Es kann hierbei vorteilhaft
sein, an einer oder beiden Ruheflächep infolge der besonderen Formgebung ein Grat
entstehen zu lasoa, der
die Ruhefläche und damit den Auslösungswinkel
an Stelle der üblichen Begrenzungsstifte begrenzt. Hierbei kann die Begrenzung der
Ruheflächen der Paletten entweder durch die Fassungen der Ankerarme selbst übernommen
oder durch die Paletten teilweise oder ganz in der Fassung umschließende und die
Paletten festhaltende Zwischenstücke gebildet werden.
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Was die Ausführung des Ankerrades betrifft, so wird zweckmäßig die
Zahnlücke des Ankerrades eine den Eingriffstiefen und den Antriebsflächen der Paletten
angepaßte Öffnung erhalten.
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Die Abbildungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens.
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A b b. 1 zeigt die Entstehung einer Ruhefläche mit konstantem Zugwinkel,
auf der Eingangs- und Ausgangsseite; A b b. 2 zeigt eine ungleicharmige Ankerhemmung,
bei der die Ruhefläche durch eine für eine ausreichende Ruhetiefe sich anschmiegende
Gerade ersetzt wird; A b b. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Ruheflächen, die
eine beiderseitige Zunahme des Zugwinkels zur Folge haben; A b b. 4 veranschaulicht
eine Art der Ruheflächenform bei beidseitiger Abnahme des Zugwinkels beim Übergang
vom Ruhepunkt zum Beginn des Antriebes; A b b. 5 zeigt eine ungleicharmige Ankerhemmung
mit einfachen Kolbenzähnen, wobei die Paletten die als »Ellipsen« bezeichnete Form
haben mit einer Ersatzgeraden als Ruhefläche; A b b. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer ungleicharmigen Ankerhemmung mit Spitzzähnen, wobei die Ruhefläche mit einer
Begrenzungskante versehen ist; A b b. 7 veranschaulicht eine gleicharmige Ankerhemmung
mit prismenförmigen Paletten, wobei diese ebenfalls mit Begrenzungskanten an den
Ruheflächen versehen sind; A b b. 8 und 9 sind besondere Ausführungsbeispiele für
eine einstufige Anordnung. Die Paletten in der A b b. 8 haben die Form von Grahampaletten
und die in der A b b. 9 die Form von Prismen. Die A b b. 9 zeigt ferner, in welcher
Weise die Fassung der beiden Ankerarme zur Begrenzung der Ruhefläche herangezogen
werden kann.
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Anstatt an der Ruhefläche anzuschleifen, was auch möglich ist, ist
in der A b b. 10 veranschaulicht, wie ein Zwischenstück, das federnd sein kann und
zur Befestigung der Palette dient, gleichzeitig zur Begrenzung der Ruhefläche herangezogen
werden kann.
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Der bisherige Zugwinkel wurde dadurch gefunden, daß man eine Senkrechte
1 auf die Verbindungslinie A-M und eine Senkrechte 2 auf die Verbindungslinie B-M
abgetragen hatte und danach einen bestimmten Winkel a und einen bestimmten Winkel
ß abgetragen hatte. Es ist klar, daß diese beiden Winkelwerte sich verändern, sobald
die Paletten entweder auf größere Ruhetiefen oder auf den Beginn des Antriebes gelangen.
Eingangsseitig wird der Zugwinkel beim Vorhandensein einer größeren Ruhetiefe kleiner
und beim Übergang auf den Beginn des Antriebes größer. Auf der Ausgangsseite ist
es umgekehrt. Diese Schwankungen haben einen nachteiligen Einfluß auf die aufzubringende
Auslösekraft und bewirken eine ungleiche Schwingungsweite und damit einen ungenauen
Gang der Uhr. Einen konstanten Zugwinkel eingangs- und ausgangsseitig erhält man,
wenn man eine Ruhefläche konstruiert, die der geometrische Ort ist für alle Punkte,
die für jede Lage der Ruhefläche, ob in tiefer Ruhelage oder bis herunter zum Beginn
des Antriebes gegenüber der durch den Ruhepunkt A oder B von M aus
gelegten Kreisbogen einen gleichen Winkel einschließt. Mit anderen Worten: Man trägt
von M aus einen Kreisbogen 3 durch A und einen Kreisbogen
4 durch B ab. Sodann schlägt man von A und B aus durch
M jeweils einen Kreisbogen 5 und 6 und trägt den Winkel a nach unten und
den Winkel ß nach oben ab. Die Schnittpunkte A' und B' sind gleichzeitig
Mittelpunkte für die durch die Ruhepunkte A und B gelegten Kreisbögen,
die nunmehr die Ruheflächen darstellen, die einen konstanten Zugwinkel garantieren
(Ruheflächen 7 und 8). Selbstverständlich kommt es nicht allein auf einen konstanten
Zugwinkel an, sondern auch die Größe des Hebelarmes, um die Auslösungsarbeit gleich
groß zu machen. Zwar hat der ungleicharmige Anker für die Ruheflächen einen gleichen
Hebelarm, doch ist es ratsam, das nach den Paletten auf der Ausgangsseite überstehende
Material noch mit zu berücksichtigen, d. h. dort den Zugwinkel etwas kleiner zu
machen als auf der Eingangsseite. Denn der Zugwinkel bedeutet ja Widerstand, der
um so größer ist, je größer der Zugwinkel ist.
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Zu demselben Ergebnis der Ruheflächen kommt man, wenn man einzelne
Strahlen von M bzw. A
oder B aus zieht, so wie dies in der A b b. 1
veranschaulicht ist.
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In der A b b. 2 wird gezeigt, wie in der Praxis der konstante Zugwinkel
berücksichtigt wird. Von den Mittelpunkten A' und B' zeichnet man
wieder die Ruheflächen 7 und 4 als Kreisbögen. Wie leicht zu ersehen ist, ist es
möglich, über eine genügend lange Strecke hinweg, soweit man wünscht, eine Ersatzgerade
9 bzw. , 10, die sich eng an den Kreisbogen anschmiegt zu ziehen. Wenn auch die
gesamte Form der beiden Hebesteine in diesem Beispiel wieder die alte Prismenfonn
ist, wirkt von der Ruhefläche nur das Stück D bis E auf der Eingangsseite und das
Stück G bis F auf der Ausgangsseite. Selbstverständlich ergeben sich für die Zugwinkel
andere Werte als bisher. Es ergibt sich ein größerer Wert auf der Eingangsseite
gegenüber dem bisherigen im Ruhepunkt A oder im Punkt E' oder im Punkt E. Es ergibt
sich jedoch ein kleinerer Wert auf der Ausgangsseite im Punkt F' gegenüber dem Ruhepunkt
B und ein noch kleinerer Wert im Punkt F gegenüber F', je nachdem wie weit man eine
Ruhetiefe zuläßt. Liegt ein ungleicharmiger Anker vor wie in der A b b. 2, so kann
der Zugwinkel a bzw. ß aus demselben Tangentenkreis 11 für die Mittelpunkte
A' bzw. B' entstanden sein. Mit anderen Worten: Die Punkte A' und
B' liegen unter demselben Winkel ä und ß'. Man kann aber auch den Winkel ß' etwas
kleiner machen als a', weil der Ausgangshebestein zusammen mit dem ihn umgebenden
Material auf einem längeren Hebelarm liegt als der Eingangshebestein mit dem ihn
umgebenden Material, der innerhalb des Ruhe- oder Auslösungspunktes A liegt. Obwohl
also die beiden Auslösungspunkte A und B gleich weit vom Ankermittelpunkt
M entfernt liegen und damit einen jeweils gleich großen Hebelarm ergeben würden,
macht man doch im Interesse einer gleich großen Auslösungsarbeit aus den angegebenen
Gründen
den Winkel ß' etwas kleiner als den Winkel #x' wobei der Winkel ß ohnehin schon
etwas kleiner ist als der Winkel a.
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Liegt ein gleicharmiger Anker vor, so liegt der Ruhepunkt
B gegenüber dem Ruhepunkt A um eine ganze Palettenbreite weiter innen.
Der Mittelpunkt B' des Kreisbogens durch den Ruhepunkt B
muß also unter
einem größeren Winkel ß' gegenüber ä liegen, d. h. der Tangentenkreisbogen
11 muß bei B' größer sein als bei A', um die Auslösungsarbeit
beiderseits gleich groß zu machen. Dennoch kann sich für den Winkel ß mit der Ersatzgeraden
10 ein gleich großer Winkel ergeben wie für a mit der Ersatzgeraden 9, da es ja
für die Auslösung auf die beiden Winkel a und ß als die eigentlichen Zugwinkel ankommt.
Diese Zugwinkel setzen sich ja bekanntlich zusammen aus dem Reibungswinkel, der
bei guter und einwandfreier Politur etwa 9° beträgt, und einem Sicherheitswinkel,
der etwaige Erschütterungen und das Auslösegewicht der beiden Ankerarme berücksichtigt.
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Bei einem halbungleicharmigen Anker erhält man zwischen den sich beim
ungleicharmigen und beim gleicharmigen ergebenden Werten liegende Zwischenwerte.
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In der A b b. 3 ist der Halbmesser A'-A größer gewählt worden als
der Halbmesser B'-B. Wäre der Halbmesser unendlich, d. h. der Punkt A' ein Punkt
im Unendlichen, so erhielte man den bisher üblichen Zugwinkel genau für den Ruhepunkt
A von 13130'
(für Armbanduhren) und 12° (für Taschenuhren) und für den Punkt
D als Antriebsbeginn einen Zugwinkel, der um den Ruhewinkel zugenommen hat. Wird
nun der Halbmesser A'-A zwar kleiner als in der A b b. 3 bleibt dabei aber immer
noch größer als in der A b b. 2, so tritt eine kleine Zunahme des Zugwinkels auf
der Eingangsseite ein, wie sie an sich gerade wünschenswert ist. Um aber auch auf
der Ausgangsseite eine kleine Zunahme des Zugwinkels beim Übergang aus dem Ruhepunkt
B zum Antriebsbeginn G eintreten zu lassen, muß man den Halbmesser B'-B kleiner
machen als denselben Halbmesser B'-B in der A b b. z. Bei Ersatzgeraden muß man
wegen der stärkeren Krümmung der kreisbogenförmigen Ruhefläche auf der Ausgangsseite
mehr Sorgfalt verwenden als auf der Eingangsseite.
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Umgekehrt liegen die Verhältnisse in der A b b. 4. Hier wird eine
Abnahme des Zugwinkels beiderseits beim Übergang aus den Ruhepunkten A nach
D
bzw. B nach G eintreten. In diesem Fall ist der Halbmesser B-B' länger als
der Halbmesser B-B' in der A b b. 2, und der Halbmesser A-A' kleiner als in der
A b b. 2. Wäre der Mittelpunkt B' ein Punkt im Unendlichen, so ergäbe sich für die
Ruhefläche eine Gerade, durch die der Zugwinkel beim Übergang von B nach G um den
Ruhewinkel abnimmt. Je nachdem wie groß der Halbmesser B'-B in der A b b. 4 gemacht
wird, liegt auch die Abnahme zwischen dem Ruhewinkel und dem Wert Null - wenn der
Halbmesser B'-B gleich dem der A b b. 2 gemacht wird. Hier muß bei der Errichtung
einer Ersatzgeraden besonders auf die Ausbildung der Ruhefläche des Eingangsankerarmes
Sorgfalt gelegt werden, da diesmal diese Krümmung größer ist.
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Wurde bisher in den A b b. 2 bis 4 die Prismenform gewählt, so zeigen
die A b b. 5 und 6 die Paletten in der Form als sogenannte Ellipsen. Diese haben
keineswegs die Form einer Ellipse, sondern man bezeichnet diese heute nur so, weil
sie früher die Form einer Ellipse gehabt haben. In Wirklichkeit haben sie die Form
eines sphärischen Dreiecks oder eines starken Halbrunds als Querschnitt. Diese wird
entsprechend den A b b. 5 und 6 so abgeändert, daß eine Ruhefläche nach der vorliegenden
Erfindung angebracht wird.
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In der A b b. 5 wird der Schliff durchgeführt; in der A b b. 6 jedoch
nur so weit, daß noch ein Grat als sogenannte Begrenzungsfläche übrigbleibt, der
die bisherigen Begrenzungsstifte überflüssig macht. Da die Ruheflächen nach dem
Grundsatz eines konstanten Zugwinkels geformt sind - auch geradlinig für eine ausreichende
aber begrenzte Ruhetiefe -, spielt die Tiefe des Grats keine entscheidende Rolle
mehr; doch sollen beide gleich tief liegen.
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In der A b b. 7 ist auch die Prismenform mit einem Grat versehen.
Die A b b. 8 und 9 zeigen zwei einstufige Anordnungen, wie sie bei der bekannten
Schweizer Ankerhemmung üblich sind. In der A b b. 8 sieht man die Form einer bekannten
Grahampalette, jedoch unter dem Zugwinkel geneigt.
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Die A b b. 9 zeigt eine Prismenform, bei der die Ruhefläche die ihr
zukommende Kreisbogenform oder auch eine gerade Führung erhält. Man kann aber auch
hier einen Grat übrig stehen lassen, um dadurch die Begrenzungsstifte zu erübrigen.
Ebenso kann die Palette jede beliebige Form erhalten, sofern nur die Ruheflächen
entweder beide gerade, oder beide kreisbogenförmig oder auch nur eine Palette eine
gerade und die andere eine kreisbogenförmige Führung haben.
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Die A b b. 8 zeigt einen ungleicharmigen Anker und die A b b. 9 einen
halbungleicharmigen Anker. Die A b b. 5 zeigt ebenfalls einen gleicharmigen Anker;
ebenso die A b b. 7. Selbstverständlich können diese jede beliebige Ankerarmweite
haben, ohne dadurch aus dem Rahmen des Erfindungsgedankens herauszufallen.
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Es sei noch auf die besondere Ausbildung der Ankerräder und der Zahnlücken
hingewiesen. Wegen der übernahme des Antriebes durch die Paletten dringt die Ruhefläche
nicht so tief in den Ankerradumfang hinein als das Antriebsende. Demzufolge ist
auch die Zahnspitzenfläche 12 kürzer als die Zahnfersenfläche 13. Der Zahngrund
kann dabei geradekurven-kreisbogen-förmig oder eckig geführt sein. Die beiden Flächen
können hierbei parallel oder in einem geringen Winkel zueinander geführt sein. Die
A b b. 7 zeigt eine Zahnspitzenform, wobei nur die Palette den Antrieb übernimmt.
Auch hier kann die Zahnspitzenfläche kürzer und die Zahnfersenfläche länger geführt
sein., ohne daß deswegen das Eindringen der Paletten eine Begrenzung durch den Zahngrund
zu finden braucht. Selbstverständlich kann auch der Grat für die Begrenzung der
Ruhetiefe durch die Fassung der Palette übernommen werden, wobei die Ruhefläche
ganz durchgeschliffen wird (A b b. 2 bis 5 und 8).
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In der A b b. 9 dienen die Fassungen 14 und 15 gleichzeitig als Begrenzungsstücke
für die Ruheflächen. In der A b b. 10 ist gezeigt, daß es auch möglich ist, durch
Zwischenstücke 16 oder 17 nicht narr die Ruheflächen zu begrenzen, sondern auch
gleichzeitig einen sicheren Sitz der Paletten in der Fassung zu gewährleisten, so
daß es nicht mehr notwendig ist, die Paletten in der Fassung festzulacken. Die Zwischenstücke
bewirken hierbei nicht nur ein
Festhalten der Paletten sondern auch
gleichzeitig in den Ankerarmen. Es ist hierbei gleichgültig, ob diese Zwischenstücke
die Paletten vollständig oder nur teilweise umschließen, so weit es dem Festhalten
dienlich ist. Ein Ziehen oder Schieben der Paletten ist lediglich durch Änderung
des Abstandes zwischen dem Zwischenstück und dem Kopfstück der Paletten möglich.