DE1238856B - Zeithaltendes Geraet, insbesondere elektrische Uhr - Google Patents

Zeithaltendes Geraet, insbesondere elektrische Uhr

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DE1238856B
DE1238856B DE1962U0008814 DEU0008814A DE1238856B DE 1238856 B DE1238856 B DE 1238856B DE 1962U0008814 DE1962U0008814 DE 1962U0008814 DE U0008814 A DEU0008814 A DE U0008814A DE 1238856 B DE1238856 B DE 1238856B
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magnet
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DE1962U0008814
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English (en)
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Dipl-Ing Klaus Sparing
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United States Time Corp
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United States Time Corp
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    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C3/00Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
    • G04C3/04Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance
    • G04C3/06Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance using electromagnetic coupling between electric power source and balance
    • G04C3/065Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a balance using electromagnetic coupling between electric power source and balance the balance controlling gear-train by means of static switches, e.g. transistor circuits
    • G04C3/066Constructional details, e.g. disposition of coils

Description

  • Zeithaltendes Gerät, insbesondere elektrische Uhr Die Erfindung betrifft ein zeithaltendes Gerät, insbesondere elektrische Uhr, mit kontaktlos über eine elektronische Schaltung, vorzugsweise Transistorschaltung, sellbstgesteuertem Gangordnerschwinger unter Verwendung von relativ zueinander bewegten Permanentmagnet- und Spulensystemen derartiger Bemessung und räumlicher Anordnung, daß im Steuerspulensystem von der Sinusform abweichende Steuerspannungen auftreten, die im Triebspulensystem die Erzeugung kurzer Antriebsimpulse ermöglichen, unter Verwendung von mehreren zur Schaffung einer derartigen Steuerspannung entsprechend räumlich angeordneten Permanentmagnetsystemen.
  • Auf einer bekannten Unruh sind paarweise gegensinnig polarisierte Magnete angeordnet, die bei schwingender Unruh durch einen Magnetkopf laufen, dessen Spule dabei eine Spannung erzeugt, welche in der Lage ist, einen Transistor zu öffnen. Die bei diesem System erzeugten Steuerimpulse für den Transistor haben deshalb eine relativ hohe Flankensteilheit, weil die Magnete bei sich um 720° drehender Unruh schnell am Magnetkopf vorbeilaufen. Durch diese hohe Schwingungsamplitude ist bei dem bekannten System auch eine relativ niedere Frequenz der Unruh bedingt.
  • Verwendet man dagegen Systeme, deren Gangordnerfrequenz klein ist und die deshalb bestimmte und bekannte Vorteile haben, so hat die Flankensteilheit der Ausgangsspannung der abnehmenden Spule zu kleine Werte, um elektrische Schalter, wie z. B. Transistoren, in der gewüpschten Weise zu öffnen oder zu schließen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die räumlichen Ausdehnungen der Bauelemente, insbesondere der Spule bereits größer als die Schwingungsamplitude selbst ist, so daß die für die Steuerung wirksame Anstiegsflanke der Steuerimpulse kein definiertes Öffnen der Schalter bewirken kann, weil, wie erwähnt, ihre Steilheit zu gering ist.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diese Steuerung dadurch zu verbessern, daß die Steuerflanke der Steuerspannung bzw. des Steuerimpulses steiler gestaltet wird.
  • Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, daß mindestens zwei Magnete verschiedener Größe so bemessen und angeordnet sind, daß durch mindestens einen Grundwellenmagnet eine Grundwellensteuerspannung und durch mindestens einen Oberwellenmagnet eine Oberwellensteuerspannung derart erzeugt und der Grundwellensteuerspannung überlagert ist, daß die Flankensteilheit des Impulses mindestens an der Stelle, an der der Antrieb erfolgen soll, wesentlich erhöht ist gegenüber der Grundwellensteuerspannung. Durch die Kombination einer Grundwelle mit einer oder mehreren Oberwellen kann praktisch jede beliebige Form der Steuerspannung bzw. der Steuerflanke der Steuerspannung erreicht werden, oder umgekehrt können aus der Form der gewünschten Steuerspannung mit Hilfe einer Zerlegung nach der Fourierschen Reihe die Grundwelle und die erforderlichen Oberwellen berechnet werden.
  • Einen besonders günstigen Oberwellenverlauf erhält man, wenn je Oberwellensteuerspannung ein Oberwellenmagnet vorgesehen ist.
  • Bei der räumlichen Anordnung der Magnete empfiehlt es sich, jeweils einen Grundwellenmagnet und je einen Oberwellenmagnet zumindestens einer Magnetgruppe zusammenzufassen.
  • Die Kurvenform der Steuerspannung kann weiter verbessert werden, wenn die Magnete ungefähr senkrecht zur Relativbewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
  • Der Magnetfluß wird besonders vorteilhaft geschnitten, wenn die Magnete senkrecht zur Schwingungsebene polarisiert sind. Zusammenfallende Nulldurchgänge für Grundwelle und Oberwelle erhält man, wenn, in Schwingungsrichtung gesehen, die gesamte Länge der Oberwellenmagnete der Länge des Grundwellenmagnets bzw. einem Bruchteil desselben entspricht.
  • Grundsätzlich können beliebige Oberwellen zur Erreichung der gewünschten Gestalt der Gesamtsteuerwelle bzw. der gewünschten Flankensteilheit dieser Welle verwendet werden. Beispielsweise ist dies durch gerade und/oder ungerade Oberwellen möglich. Bei ungeraden Oberwellen ergibt sich eine symmetrische resultierende Gesamtsteuerwelle, was für eine gewisse Anwendung von Vorteil sein kann. Eine günstige Anordnung und eine verhältnismäßig kräftige Erhöhung der Steilheit ergeben sich, wenn die Grundwelle mit der dritten Oberwelle, d. h. der Oberwelle mit der dreifachen Frequenz, kombiniert wird, und dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß je Grundwellenmagnet drei Oberwellenmagnete vorgesehen sind, die in ihrer Länge, in Schwingungsrichtung gesehen, der Länge des Grundwellenmagnets entsprechen.
  • Erwähnt sei noch, daß es für die Erfindung unwesentlich ist, ob die Magnete stationär und die Steuerspule relativ hierzu beweglich oder die Steuerspule stationär und die Steuermagnete relativ hierzu beweglich sind. Wichtig ist nur, daß die beiden Teile relativ zueinander, bzw. ein Teil relativ zu dem den anderen Teil tragenden Gangordner bewegbar ist.
  • Für die Erfindung ist es ferner unwesentlich, ob die Steuerspule und gegebenenfalls auch die Steuermagnete zugleich als Antriebsspule bzw. Antriebsmagnete verwendet werden, denn die Erfindung ist sowohl bei getrennten Steuer- und Antriebsmagneten und getrennten Steuer- und Antriebsspulen als auch bei kombinierten Magneten und kombinierten Spulen anwendbar.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Gangordner und die Magnetanordnung nach F i g. 1 in größerem Maßstab als diese, wobei der erstere zum Teil abgebrochen ist, F i g. 3 eine teilweise aufgebrochene Stirnansicht der Magnetanordnung nach der Schnittlinie 3-3 der Fig.2, F i g. 4 eine graphische Darstellung der in der Steuerspule induzierten Steuerspannungen.
  • In F i g. 1 ist eine Schwingkörperwelle mit 10 bezeichnet, die mit ihren Lagerzapfen 11 und 12 in Gestellteilen 13 bzw.14 gelagert ist. Auf der Schwingkörperwelle ist eine mit 18 bezeichnete Schwingscheibe befestigt, die zwei sektorförmige Teilstücke 15 und 16 aufweist.
  • Auf dem einen Teilstück 15 ist ein Gewichtsausgleich 20 und auf dem anderen Teilstück 16 eine elektrische Spule 25 angeordnet. Die elektrische Spule 25 ist mit ihrem einen Ende bei 26 an Masse und mit ihrem anderen Ende an einem gegenüber der Schwingkörperwelle 10 isolierten Anschlußring 28 angeschlossen, an dem das eine Ende einer elektrisch leitenden Spiralfeder 30 befestigt ist, deren anderes Ende mit Hilfe eines isolierten Bolzens 31 im Gestellteil 13 befestigt ist. Vom Gestellteil 13 führen zwei Leitungen 35 und 36 zu einer elektronischen, schematisch durch ein Viereck dargestellten Schaltung 40, die eine Anzahl von elektronischen Schaltkomponenten und außerdem eine Energiequelle enthält.
  • Unterhalb der Schwingkörperwelle, in Richtung dieser Welle gesehen, ist eine Magnetbaugruppe angeordnet, die mit Hilfe einer Befestigungsplatte 54 am Gestellteil14 befestigt ist. Diese Magnetbaugruppe, die als Ganzes mit 46 bezeichnet ist, weist zwei Gruppen von in axialer Richtung magnetisierten bzw. polarisierten, permanenten Magneten auf, die jeweils aus einem Grundweilenmagnet 48 und drei Oberwellenmagneten 49, 50 und 51 besteht. Zwei derartige Gruppen sind im Winkelabstand voneinander angeordnet, und zwischen ihnen ist ein Ringsektorstück 55 angeordnet, durch das die Magnetgruppen in dem gewünschten Abstand gehalten sind. Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, sind die beiden Grundwellenmagnete umgekehrt polarisiert, und die Ober«llenmagnete haben jeweils zusammen eine gesamte Winkelbreite, die der Winkelbreite eines Grundwellenmagnets 48 entspricht. Vorzugsweise sind diese Oberwellenmagnete unter sich gleich und überdecken damit je ein Drittel der Winkelausdehnung eines Hauptwellenmagnets. Die Polarisierung ist derart, daß der mittlere Oberwellenmagnet gleich wie der Hauptwellenmagnet und die beiden anderen umgekehrt polarisiert sind.
  • Unter der Annahme, daß die Magnete jeweils Magnetfelder erzeugen, die in Bewegungsrichtung der Schwingscheibe bzw. der elektrischen Spule 25 eine gleichmäßige Feldstärke aufweisen, ergibt sich beim Vorbeischwingen der Steuerspule 25 an den permanenten Magneten einmal eine Grundwellenspannung 60 und ferner eine Oberwellenspannung 61. Diese Spannungen sind in F i g. 4 eingezeichnet, wobei angenommen ist, daß im Hinblick auf die gleiche Feldstärke der Magnete jeweils lediglich die sinusförmige Grundwelle bzw. die betreffende sinusförmige Oberwelle erzeugt werden.
  • Aus F i g. 4 ergibt sich, daß nunmehr die Flankensteilheit an der mit 65 bezeichneten Flanke wesentlich größer ist als die Flankensteilheit der Grundwelle. Diese Steilheit kann durch die gegenseitige Abgleichung der Magnete in der gewünschten Weise geändert werden, d. h., indem die Amplituden der Grundwelle und der Oberwelle entsprechend gewählt werden.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, ist es jedoch keineswegs erforderlich, daß die Grundwelle mit der dritten Oberwelle 67 kombiniert wird, sondern es können eine andere Oberwelle oder auch mehrere Oberwellen verwendet werden, um die gewünschte Flankensteilheit zu erzeugen. Gegebenenfalls kann auch umgekehrt vorgegangen werden, und durch Zerlegung der gewünschten steilen Flanke kann nach der Fourierschen Reihe die Anzahl und Größe der Oberwellen gefunden werden.
  • Die gewünschte Flankensteilheit kann auch dadurch erreicht werden, daß mehrere phasenverschobene Wellen miteinander kombiniert werden, so daß also im vorbesehriebenen Beispiel der Nulldurchgang der Grundwelle nicht mit dem der Oberwelle übereinstimmen würde, die in diesem Fall keine eigentliche Oberwelle, sondern eine zweite Welle wäre.
  • Ferner genügt es für das Erreichen der gewünschten Flankensteilheit, wenn nur eine Teiloberfläche, beispielsweise eine halbe Welle, erzeugt würde, und im vorbeschriebenen Beispiel wäre dann nur ein Oberwellenmagnet erforderlich.
  • Falls die Steuerspule zugleich die Antriebsspule ist, kann es erwünscht sein, daß die Oberwellenmagnete den Antrieb nicht ungünstig beeinflussen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Oberwellenmagnete sich in der Einwirkung auf die Antriebsspule neutralisieren, was beispielsweise dadurch erzielt werden kann, daß die gleiche Zahl und Größe von Nord- und Südpolen je Hauptwellenmagnet verwendet wird. In dem Ausführungsbeispiel kann zu diesem Zweck jeweils der der Ruhelage des Gangordners nächstliegende Oberwellenmagnet weggelassen werden. Was die weiteren Einzelheiten des elektrischen bzw. des elektronischen Antriebes des Gangordners anbelangt, so sind, wie bereits eingangs erwähnt, diese für die Erfindung nicht wesentlich. Beispielsweise kann die Steuerspule 25 zugleich auch die Antriebsspule und die Magnetbaugruppe 46 zugleich die Antriebsmagnetbaugruppe sein. In diesem Fall erfolgt der Antrieb von der Schwingscheibe 18 aus und wird von hier aus an das eigentliche Uhrwerk weitergegeben. In F i g. 1 ist eine beispielsweise Übertragung dargestellt, die im folgenden noch kurz erläutert wird, für die aber ein Patentschutz in der vorliegenden Patentanmeldung nicht beansprucht wird.
  • Die Schwingscheibe 18 weist einen Ansatz 70 auf, in dessen Schlitz 71 ein Antriebsstift 72 eines Schwinghebels 75 eingreift. Der Schwinghebel 75 hat einen Antriebsarm 76 mit dem Antriebsstift 72 und einen Klinkenarm 78, der eine schwenkbare Klinke 80 trägt, auf die eine Klinkenfeder 81 wirkt. Die Klinke 80 wirkt mit einem Klinkenrad 82 zusammen, das auf dem Gestelltei114 und einem weiteren, nicht dargestellten Gestenteil, beispielsweise 13, drehbar gelagert ist und über die Klinkenwelle 85 die Bewegung auf ein nicht dargestelltes Uhrwerk überträgt. Mit dem Klinkenrad 82 wirkt noch eine Sperrklinke 87 zusammen, die durch eine Sperrfeder 88 im Eingriff mit dem Klinkenrad gehalten wird.
  • Die als Ganzes mit 40 bezeichnete elektronische Schaltung enthält üblicherweise eine Anzahl von elektronischen Ventilen, insbesondere Transistoren, die durch die resultierende Steuerspannung der Spule 25 gesteuert werden.

Claims (7)

  1. Patentansprüche: 1. Zeithaltendes Gerät, insbesondere elektrische Uhr, mit kontaktlos über eine elektronische Schaltung, vorzugsweise Transistorschaltung, selbstgesteuertem Gangordnerschwinger unter Verwendung von relativ zueinander bewegten Permanentmagnet- und Spulensystemen derartiger Bemessung und räumlicher Anordnung, daß im Steuerspulensystem von der Sinusform abweichende Steuerspannungen auftreten, die im Triebspulensystem die Erzeugung kurzer Antriebsimpulse ermöglichen, unter Verwendung von mehreren zur Schaffung einer derartigen Steuerspannung entsprechend räumlich angeordneter Permanentmagnetsysteme, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß mindestens zwei Magnete verschiedener Größe so bemessen und angeordnet sind, daß durch mindestens einen Grundwellenmagnet eine Grundwellensteuerspannung und durch mindestens einen Oberwellenmagnet eine Oberwellensteuerspannung derart erzeugt und der Grundwellensteuerspannung überlagert ist, daß die Flankensteilheit des Impulses mindestens an der Stelle, an der der Antrieb erfolgen soll, wesentlich erhöht ist gegenüber der Grundwellensteuerspannung.
  2. 2. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Oberwellensteuerspannung ein Oberwellenmagnet vorgesehen ist.
  3. 3. Zeithaltendes Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Grundwellenmagnet und je ein Oberwellenmagnet zu mindestens einer Magnetgruppe zusammengefaßt sind.
  4. 4. Zeithaltendes Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete ungefähr senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind.
  5. 5. Zeithaltendes Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete senkrecht zur Schwingungsebene polarisiert sind.
  6. 6. Zeithaltendes Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, in Schwingungsrichtung gesehen, die Gesamtlänge der Oberwellenmagnete der Länge des Grundwellenmagnets bzw. einem Bruchteil desselben entspricht.
  7. 7. Zeithaltendes Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberwellen ungerade Oberwellen, vorzugsweise einschließlich der Oberwelle dreifacher Frequenz, sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1090 564, 1092 411, 1147 598; französische Zusatzpatentschrift Nr. 65 772 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 1092 411).
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