-
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.