DE1207289B

DE1207289B - Armbanduhr

Info

Publication number: DE1207289B
Application number: DEJ18752A
Authority: DE
Inventors: E H Dr Reinhard Strauma Dr-Ing
Original assignee: Institut Straumann AG
Current assignee: Institut Straumann AG
Priority date: 1959-09-25
Filing date: 1960-09-22
Publication date: 1965-12-16

Description

Armbanduhr Der empfindlichste Teil einer Uhr ist das Schwingsystem-. Wegen der verhältnismäßig großen, im Sdhwingsystem auftretenden Geschwindigkeiten muß auf die Herstellung seiner Lagerteile besonders große Sorgfalt aufgewendet werden. Zum Schutz gegen Beschädigung der feinen Lagerteile, d. h. der Zapfen und Achsen wurden daher die verschiedensten Schlagsicherungen konstruiert, die im wesentlichen darin bestehen, daß die Lagersteine elastisch festgehalten sind, so daß sie bei großen, ein gewisses Maß übersteigenden Erschütterungen nach,-eben können, bis irgendwelche massiven Teile der Unruhachse oder des Unruhreifens an entsprechend ausgebildeten Anschlagflächen anstoßen. Durch solche Vorrichtungen wird wohl ein Bruch oder eline Krümmung der Unruhwelle oder ihrer Zapfen oft verrnieden, jedoch haben alle diese mehr oder weniger komplizierten Sicherungen den wesentlichen Nachteil, daß das Tigeronspiel notwendigerweise klein ist. Falls nun öl oder Staubpartikelchen zu den Teilen einer solchen Stoßsicherung gelangen, entstehen zusätzliche Reibungskräfte, die den Gang der Uhr stören, da die Unruh nicht mehr frei schwingen kann.
Auf diese Weise also gelingt eine zufriedenstellende Lösung des Problems nicht.
Die einfache und befriedigende Lösung des Problems gemäß der Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die bis heute weit verbreitete, man darf sagen bei mechanisch angetriebenen Uhren, insbesondere Armbanduhren, durchweg vertreteneAuffassung, daß die Unruh einer Uhr verhältnismäßig schwer sein muß, um Gangstörungen zu vermeiden, als unzutreffend festgestellt wurde. Es hat sich gezeigt, daß eine verhältnismäßig leichte Unruh keine stärkere Ausbildung von Gangstörungen verursacht als die bisher allgemeine bei solchen Uhren verwendete schwerere Unruh, sondern daß im Gegenteil eine Uhr mit einer leichten Unruh nicht nur stoßsicherer ist, sondern bezüglich der Ganggenauigkeit einer Uhr mit der derzeit üblichen schweren Unruh überlegen ist.
Da die Reibung der Unruhachse in ihren Lagern von der Masse der Unruh abhängig ist, so wird diese Reibung, die bei horizontaler Achslage besonders groß ist, gemäß der Erfindung verringert infolge der Verringerung der Masse der Unruh, so daß auf diese Weise die von der Achslage der Unruh abhängigen großen Unterschiede der Reibung und dadurch verursachten Amplitudenunterschiede in den verschiedenen Gebrauchslagen der Uhr wesentlich vennindert bzw. praktisch aufgehoben werden.
Die Lösung des Problems, die Unruh einer mechanisch anaetriebenen Uhr, insbesondere Armbanduhr, zu sichern und unempfindlich zu machen, z. B. gegen Schlag, ohne Zuhilfenahme von verhältnismäßig komplizierten und nicht hinreichend wirksamen besonderen Schlagsicherungen, wird nach der Erfindung also herbeigeführt durch Vorsehen einer Unruh einer Masse, die erheblich kleiner ist als die bisher für notwendig erachtete Masse üblicher Unruhen, z. B. um etwa 250!0 leichter.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Lösung des Problems dadurch befördert, daß die Achse der Unruh aus einem verhältnismäßig zähen Material besteht, insbesondere aus einem nach dem Formen der Achse aus einer aushärtbaren Legierung auf der Basis von Eisen-Nickel, Eisen-Kobalt, Eisen-Wolfram, Eisen-Nickel-Kobalt oder Nickel-Kobalt bestehenden Welle gehärteten Material.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Achse aus einem Material, insbesondere einer ausgehärteten Legierung einer Festigkeit von über 200 (g/MM2) und einer Vickershärte von über 600 kg/mm2, vorzugsweise im Bereich von über 650 kg/MM2.
Bevorzugte Legierungen werden weiter unten im einzelnen aufgeführt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Masse der Unruh - abhängig von dem Federhaus-Innendurchmesser - unterhalb bestimmter von 51 bis 139,5 mg, für Federhausdurchmesser von 6,1 bis 12,2 mm steigender Mindestwerte nach der folgenden Aufstellung:

Für D ist M.

nun mg

6,1 51,0

6,4 51,7

6,7 52,8

7,0 54,0

7,3 55,5

7,6 57,4

7,9 59,7

8,2 62,8

8,55 68,0

8,9 73,3

9,2 77,8

9,5 82,5

9,8 87,4

10,1 92,5

10,4 97,6

10,7 103,0

11,0 109,2

11,3 115,7

11,6 122,7

11,9 130,7

12,2 139,5

Diese Werte beziehen sich auf Uhren, deren Unruh 17 000 bis 22 000, üblicherweise entweder 18 000 oder 19 800 oder 21600 halbe Schwingungen in der Stunde macht.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Uhr mit der leichten Unruh gemäß der Erfindung mit einem Federhaus ausgestattet, dessen Durchmesser nur wenig kleiner als der Uhrwerkradius ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die leichte Unruh gemäß der Erfindung vorzugsweise mit der zähen Unruhachse bei Uhren, deren Triebfederhaus nicht wesentlich kleiner ist als der Uhrendurchmesser undAufzugsfedern mit sieben bis neun Umgängen verwendet.
Bei Uhren mit Unruhen der heute üblichen schweren Masse werden die Federn mit fünf bis sieben Umgängen dimensioniert.
Die Erfindung wird weiter veranschaulicht durch eine Zeichnung: F i g. 1 zeigt die oben aufgeführten Grenzwerte graphisch dargestellt; F i g. 2 zeigt die Teile einer Uhr, während F i g. 3 einen Axialschnitt durch eine Unruh zeigt. Zwischen dem Federhaus 1, dessen Deckel mit la und dessen Innendurchmesser mit D bezeichnet ist, und dem Ankerrad 2 liegt das aus drei Rädern 3, 4 und 5 bestehende Räderwerk.
Das Federhaus füllt den ganzen zwischen dem äußeren Rand 16, der Platine 17 und dem Zentrum 18 verfügbaren Raum aus. Der Anker 6 ist der Unruh 7 zugeordnet.
F i g. 3 zeigt, daß diese Unruh 7 einen Reif 8 aufweist, der einstückig ist mit dem Speichen 9 und der Nabe 10. Diese Nabe 10 sitzt auf der Unruhwelle oder -achse 11, auf welcher auch die Hebelscheibe 12 und die der Befestigung der Spiralfeder 13 dienende Rolle 14 aufgeschoben sind. Die Achszapfen 15 der Achse 11 haben eine leicht konische Form mit einem Konuswinkel von etwa 71. Diese Unruhachse soll nicht elastisch, sondern möglichst starr sein.
Ist die Masse der -Unruh leichter als die bisherige Unruhmasse und liegt vorzugsweise unterhalb den oben aufgeführten Grenzwerten, so ist die Unruh nicht nur soweit wie möglich gegen Schlag usw. gesichert, sondern es werden überdies Gangänderungen infolge Isochronismusfehlern und ferner eine Amplitudenabnahme und zusätzliche Gangstörungen durch das Abnehmen des Drehmoments der Aufzugsfedern während ihres Ablaufes, wie sie bei schweren Unruhen eintreten, wesentlich gemindert. Da diese beiden sich addierenden Gangstörungen durch die leichtere Unruh gemäß der Erfindung mindestens vermindert werden, weil die massenabhängige Reibung kleiner und der Energiebedarf des Drehschwingers vermindert ist, so kann das Drehmoment der Aufzugsfeder kleiner sein und diese selbst dünner dimensioniert werden.
Bei Beibehaltung des ursprünglichen Federvolumens wird eine längere Aufzugsfeder ermöglicht, bei der der Abfall des Drehmoments während einer 24stündigen Periode - beispielsweise über vier Umgänge - wesentlich verkleinert ist.

Für die Unruhachse sind besonders geeignet bestimmte aushärtbare Legierungen, von denen im folgenden einige bevorzugte Beispiele aufgeführt werden: Die Legierungen auf der Basis von Fe-Ni können etwa folgende Zusammensetzung haben: Typ 1 Ni ...................... 50 bis 68,1/o Fe ...................... 10 bis 2511/0 Cr ...................... 12 bis 2511/0 Mo+W ................ 5 bis 10% Be ...................... 0,6 bis 1,2'Olo Ti ...................... 0,6 bis VI/o Si + Mn ................ 0 bis 311/o Typ 2 Ni ...................... 7 bis 15 Cr ...................... 12 bis 20 l)/o Mo ..................... 0 bis 41% W ...................... 0 bis 4% C ....................... 0,05 bis 0,15% Ti ...................... 0 bis 3"/o Nb ..................... 0 bis 311/o Al ...................... 0 bis 1,5% Be ...................... 0 bis 0,8% hIn ..................... 0,1 bis 1 l,% Si ...................... 0,1 bis 1,0% Fe ...................... Rest Die Legierungen auf der Basis von Fe-Ni-Co können nach einem der beiden folgenden Rezepte zusammengesetzt sein:

Typ 3

Ni ........... 10 bis 63%

Co ........... 5 bis 5011/o 57 bis 80 1/o

Fe ........... 0 bis 2011/o

Cr ........... 10 bis 20,%

Mo .......... 5 bis 101)/o 20 bis 30 1/o

W ........... 5 bis 10-%

Be ........... 0,1 bis 3%

Ti ............ 0,1 bis 31%

Al ........... 0 bis 6,5%

Nb ........... 0 bis 51%

C ............ 0,01 bis 0,6%

Mn .......... 0 bis 6%

Si ............ 0 bis 1% 0 bis 8 11/o

............ 0 bis 60/.

Cu ........... 0 bis 611/o

Typ 4

Ni .................. 13 bis 6511/o

Co ................. 18 bis 5011/o 52 bis 85 %

Fe .................. 0 bis 25-%

Cr .................. 10 bis 20%

Mo ................. 1 bis 1011/o 11 bis 3011/o

W .................. 0 bis 101%

Be ................. 0 bis 30/9 mindestens jedoch

Ti .................. 0 bis 31% Be ........... 0,041)/o

C .................. 0,05 bis 0 611/0 oder oder ein

2 Ti ........... 0,1% entsprechendes

Al .................. 0 bis 5,1/o AI ........... 0,10/0 Gemisch

Nb ................. 0 bis 51% Nb .......... 0,111/o

V .................. 0 bis 6,D/o zusammen maximal 61)/o

Cu ................. 0 bis 6%

Die Legierungen auf der Basis von Ni -Co können auch folgende Zusammensetzung aufweisen:

Typ 5

Co ...................... 40 bis 501)/o

Cr ....................... 10 bis 20%

mo ...................... 51110

W ....................... 511/o

Be ....................... 0,2 bis 0,4%

Ti ....................... 0,8 bis 1,20/e

C ........................ 0 bis 0,05,D/o

Ivln + Si ................. 21)/o

Ni ........................ 30 bis 4011/o

Als Legierung auf der Basis von Fe-W eignen

sich Legierungen folgender Zusammensetzung:

Typ 6

Co ...................... 20 bis 40 II/o

W ....................... 15 bis 25 %

Cr ....................... 0 bis 20 %

Mo ...................... 0 bis 6 II/o

V ....................... 0 bis 6 'I/o

C ........................ 0,05 bis 0,2%

Si ....................... 0,1 bis l,OID/o

l% ...................... 0,1 bis 1,0l)/o

Ti ....................... 0 bis 3 11/9

Be ....................... 0 bis 0,5%

Nb ...................... 0 bis 3 l)/o

Fe ....................... Rest

Als Legierung auf der Basis Fe-Co können Le-

gierungen von folgendem Typ verwendet werden:

Typ 7

Co ...................... 30 bis 45'%

Mo ...................... 5 bis 15 %

Cr ....................... 2 bis 10'%

V ....................... 0 bis l#D/o

C ........................ 0,5 bis 1,5'%

Si ....................... 0,1 bis 1,01%

Ivln ...................... 0,1 bis 1,01%

Ti ....................... 0 bis 3 I/o

Be ....................... 0 bis 0,5%

Nb ...................... 0 bis 3 q)/o,

Fe ....................... Rest

Die Herstellung der Unruhwelle geschieht auf an sich bekannte Weise. Vorzugsweise wird ein Draht aus einer der Legierungen nach Typ 1 bis 5 bei etwa 11001C geglüht und auf Zimmertemperatur abgeschreckt. Der so behandelte, weich gebliebene Draht wird nun kalt verforint, d. h. gewalzt und/oder gezogen, bis er eine Festigkeit von über 200 kg/mm2 aufweist. Nachher wird aus diesem Draht auf einem Drehautomaten eine Unruhwelle herausgearbeitet. Wenn die Welle fertig geformt ist, wird sie einer Wärmebehandlung, die 1/4 bis 6 Stunden dauern kann, bei einer Temperatur von 200 bis 6000 C unterworfen. Die Welle erhält dadurch eine Vickershärte von 650 bis 720 kg/mm2. Alsdann wird die Welle noch geschliffen. Es ist jedoch auch möglich, die Welle nach der Wärmebehandlung erst zu drehen oder sie bereits vor der Wärmebehandlung schon zu schleifen.

Verwendet man eine Legierung der Typen 6 oder 7, so muß das Ausgangsmaterial bei einer zwischen 600 und 10001 C liegenden Temperatur warm verformt und dann bei hoher Temperatur geglüht und abgeschreckt werden. Dann kann man die Welle herstellen, die man nachher während 10 bis 60 Minuten einer Wärinebehandlung bei 400 bis 700'C unterwirft. Man kann, falls nötig, die Herstellung allerdings auch nach der Wärmebehandlung vortr nehmen. Nachher wird die so hergestellte Achse mit einem leichten Unruhreifen versehen, d. h. mit einem Reifen, der so leicht ist, daß die Masse M der ganzen Unruh unterhalb der in der F i g. 1 mit 19 bezeichneten Grenzkurve liegt. Die Masse M der Unruh einer Uhr mit einem Federhaus-IniiendurchmesserD von 8 mm darf also z. B. 50 mg betragen, welcher Wert in der F i g. 1 eingezeichnet und mit 20 bezeichnet ist. Eine so leichte Unruh kann man dadurch erhalten, daß man den Reifen aus einer Legierung mit einem geringen spezifischen Gewicht, etwa einer AI-Legierung herstellt oder auch dadurch, daß man die Abmessungen, im speziellen die Dicke der Speichen und des Reifens entsprechend wählt. Selbstverständlich wird man versuchen, bei einer gewissen Masse das Trägheitsmoment mö glichst groß zu machen.
Zwar sind für elektrisch betriebene kleine Uhren leichte Unruhen vorgeschagen worden, weil lediglich kleine Trockenbatterien in Frage kommen. Dieser aus Energiebilanzgründen gemachte Vorschlag hat jedoch für mechanisch betriebene Uhren keine Bedeutung. Be; diesen Uhren glaubte man sich nach wie vor auf schwere Unruhen angewiesen, so daß selbst in den Fällen, in denen man aus anderen Gründen Materialien erheblich geringeren spezifischen Gewichtes verwendete, das Trägheitsmoment der Unruh durch die konstruktive Bemessung (Ausbildung der Unruh als Vollschelbe verhältnismäßig ,großer Dicke) erhöht wurde, um auf die üblichen Trägheitsmomente der bekannten schweren Unruhen zu kommen.
Nach der Erfindung wird eine Uhr einfacher Konstruktion -eschaffen, die schlagsicher ist und die weniger störanfällig ist als eine mit speziellen Schlagsicherungen ausgerüstete Uhr.

Claims

Patentansprüche: 1. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse der Unruh erheblich (25,04) kleiner ist als diejenige, die bei bisher üblichen Unruhen als notwendig erachtet wurde.
2. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine der möglichst leichten Unruh zugeordneten zähen Unruhwelle. 3. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, gemäß Anspruch 1 und vorzugsweise Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Höchstgewicht der Masse der Unruh von 51 mg bei einem Federhaus-Innendurchmesser von 6,1 mm und 139,5 mg für einen Federhaus-Innendurchmesser von 12,2 mm bzw. den zwischenliegenden Werten, insbesondere bei einer 17 000 bis 22 000 halbe Schwingungen in der Stunde ausführenden Unruh. 4. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Unruhachse aus einer nach Formen ausgehärteten Eisen-Nickel-, Eisen-Kobalt-, Eisen-Wolfram-, Eisen-Nickel-Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Legierung. - 5. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, gemäß Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet durch eine Achse der Unruh aus einer Legierung einer Festigkeit von über 200 k,-/mm2 und einer Vickershärte über 600 kgimm2. 6. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, gemäß Anspruch 1, mit einer durch Federhaus, Räderwerk und Hemmun 'g getriebenen Unruh, gekennzeichnet durch eine sich über mindestens sieben Umdrehungen entspannende Triebfeder. 7. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: Ni ......... 10 bis 6311/o Co ......... 5 bis 50 04 57 bis 80 II/o Fe ......... 0 bis 2011/o Cr ......... 10 bis 2011/G Mo ........ 5 bis 101/o 20 bis 30 % W ......... 5 bis 1011/o Be ......... 0, 1 bis 3 II/o Ti ......... 0, 1 bis 3 O/o Al ......... 0 bis 6,5 1/o Nb ......... 0 bis 5 II/o C .......... 0,01 bis 0,60,10 Mn ........ 0 bis 6 1/o Si .......... 0 bis 10/9 0 bis 8 1/o V .......... 0 bis 6 1/o Cu ......... 0 bis 611/9

8. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr., nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: Ni ................... 50 bis 68% Fe .................... 10 bis 25 % Cr ................... 12 bis 25,D/o Mo+W .............. 5 bis 10% Be ................... 0,6 bis 1,21% Ti .................... 0,6 bis 2% Si + Ivln .............. 0 bis 3191o 9. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unrühachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht. Ni ................... 7 bis 15 % Cr ................... 12 bis 2011/o Mo ................... 0 bis 4 0/a W .................... 0 bis 4 % C .................... 0,05 bis 0,1511/o Ti .................... 0 bis 311/o Nb ................... 0 bis 311/o Al .................... 0 bis 1,5% Be ................ » ... 0 bis 0,811/o Ivln ................... 0,1 bis 1,11% Si .................... 0,1 bis 1,0% Fe ................... Rest 10. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Ansprach 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: Ni Co .... ... 13 18 bis bis 65 5011/o 0/0 52 bis 85 % Fe ... 0 bis 25% Cr ... 10 bis 20,D/o Mo .. 1 bis 10% 11 bis 30-% W .... 0 bis 10,% Be ... 0 bis 3% wobei mindestens Ti .... 0 bis 3"/o einer dieser Bestand- Al ... 0 bis 5,1fe teile vorhanden sein Nb ... 0 bis 5,lle muß C .... 0,05 bis 0,6% V .... 0 bis 6 % Cu ... 0 bis 6%

11. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Ansprach4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: Co ................... 20 bis 40% W .................... 15 bis 25 1/o Cr ................... 0 bis 20 1/o Mo ................... 0 bis 6 % V .................... 0 bis 6 11/o C .................... 0,05 bis 0,2 % Si .................... 0,1 bis 1,01% NIn ................... 0,1 bis 1,0l)/o Ti .................... 0 bis 3 1% Be ................... 0 bis 0,5,% Nb ................... 0 bis 3 11/o Fe ................... Rest

12. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhachse aus einer Legierung folgender Zusammensetzung besteht: Co ................... 30 bis 4511/o Mo ................... 5 bis 150le Cr .................... 2 bis 1011/o V ................. ... 0 bis 10/0 C .................... 0,5 bis 1,5% Si .................... 0,1 bis 1,0l)/o lUn ................... 0,1 bis 1,0% Ti .................... 0 bis 3,1/o Be ................... 0 bis 0,5% Nb ................... 0 bis 311/o Fe ................... Rest

13. Mechanisch angetriebene Uhr, insbesondere Armbanduhr, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerzapfen der Unruhachse konisch sind und einen Konuswinkel von 3 bis 150 aufweisen. In Betracht gezogene Druckschriften. Deutsche Patentsdhrift Nr. 966 290; schweizerische Patentschrift Nr. 301863; französische Patentschrift Nr. 1093 933. Bei der Bekanntmachung der Anmeldung sind zwei Prioritätsbelege ausgelegt worden.