DE1877486U

DE1877486U - Elektromagnetische antriebsvorrichtung fuer zeithaltende geraete.

Info

Publication number: DE1877486U
Application number: DE1962S0043378
Authority: DE
Original assignee: Leon Hatot SA France
Current assignee: Leon Hatot SA France
Priority date: 1961-12-06
Filing date: 1962-12-06
Publication date: 1963-08-08

Description

DR. ING. E RN ST MAIER

PATENTANWALT

MÜNCHEN 22

WIDENMAYERSTR. 4 . TELEFON 222530

A 55JÖ2 5. Dezember 1962

EM/B/Si

SOCIETE ANONYME DES ETABLISSEMENTS LEON HATOT,, 9, Rue Beudant,

Paris XVII

Elektromagnetische Antriebsvorrichtung für zeithaltende Geräte

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebseinrichtung für zeithaltende Geräte, insbesondere Uhren, unter Verwendung von Federschwingern, z. B. Stimmgabelschwingern, welche über einen auf induktivem Wege gesteuerten elektronischen Verstärker mit einer Steuerspule im Eingangskreis an einer Triebspule im Ausgangskreis, vorzugsweise Halfeleiterverstärker, kontaktlos durch Selbststeuerung in Schwingungen gehalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung der genannten Art zu verbessern, so daß diese in einfacher Weise mit geringen Abmessungen hergestellt werden kann, einen geringen Stromverbrauch aufweist und mit einer Grundfrequenz sehr hoher Stabilität arbeitet. Die Er-

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findung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit gleichen Steuer- und Triebspule enthaltenden Spulenanordnungen zusammenwirkende Schwinger vorgesehen sind, von denen einer als Zeitnormal und der andere als Antriebsorgan dient. Vorzugsweise sind die Schwinger auf beiden Seiten der Spulenanordnung angeordnet.

Bei Verwendung von Stimmgabelschwingern trägt vorzugsweise jeder Stimmgabelarm einen in Richtung der Spulenachsen magnetisierten Permanentmagneten, und es bestehen vorzugsweise die Stimmgabelarme aus ferromagnetischem Stoff. Dabei können die Stimmgabeln in einem Gehäuse aus ferromagnetischem Stoff eingeschlossen sein, mit welchem die Stimmgabelarme in magnetisch leitender Verbindung stehen. Für die Verbindung der Stimmgabelarme mit dem Gehäuse können besondere Permanentmagneten vorgesehen sein.

Die Stimmgabeln können aus in einem Träger aus ferromagnetisehem Material eingesetzten Federlamellen bestehen. Sie sind vorzugsweise bei Verwendung eines im Querschnitt kreisförmigen Gehäuses gleichachsig so angeordnet, daß ihre gemeinsame Längsachse mit einem Durchmesser des Gehäuses zusammenwirkt.

Um möglichst weitgehend eine Bewegung der Permanentmagneten parallel zur Spulenebene zu erreichen,: können die

Stimmgabelarme so ausgebildet sein, daß die Schwerpunkte der Permanentmagneten mit den Einspannstellen der Arme verbindenden Geraden parallel zur Längsachse der.Stimmgabeln verlaufen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung sind gleiche oder entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Uhrgehäuse geringer Stärke mit einem Durchmesser von etwa j5 cm, welches eine Spannungsquelle enthält,

Fig. 2 bis 4 Einzelteile des in Fig. 1 dargestellten Uhrwerkes,

Fig. 5 die Verbindung der Spulenanordnung nach

Fig. 1 mit dem elektronischen Schaltelement,

Fig. 6 schematisch die wesentlichen Teile einer elektronischen Meßeinrichtung,

Fig. 7 und 8 ein Uhrwerk, welches für kleine Armbanduhren geringer Stärke geeignet ist,

Fig. 9 die wesentlichen Organe eines Marinechronometers hoher Genauigkeit.

Fig. 1 zeigt in vergrössertem Maßstab die wesentlichen Antriebsorgane einer elektrischen Uhr, die durch einen Schwinger mit zwei Lamellen D^ und D^ gesteuert wird. Diese Organe, diö von der Rückseite der Uhr gesehen sind, sind in

einem im Querschnitt kreisförmigen Gehäuse 1 aus sehr weichem Eisen oder aus einer entsprechenden Legierung angeordnet, welches einen seitliehen Schutzmantel gegen äussere Magnetfelder bildet. Dieses Gehäuse bildet auch einen Weg geringen magnetischen Widerstands für den magnetischen Rückfluß, welcher durch die kleinen Permanentmagneten hoher Qualität A-, und Ap erzeugt wird. Diese Magneten sind auf den ausseren Enden der schwingenden Lamellen D₁ und Dg aus f erromagnetischem "Elinvar" befestigt. Die Lamellen D., Dp sind in einem gemeinsamen Träger 2 aus Eisen oder gesinterten Eisenpulver derart eingespannt, daß die Anordnung D₁ und Dp sich wie eine Stimmgabel geringer akustischer Frequenz verhält, welche eine Symmetrieachse y/y^! aufweist. Diese Achse fällt mit einem Durehmesser des Gehäuses 1 zusammen.

Die Magneten A₁ und A₂ weisen die Form von Parallelflächnern geringer Masse auf. Sie bestehen aus einer anisotropen Materie mit großer Koerzitivkraft, wie die bekannten Substanzen "Tieonal 1500", "Ferroxdure II", Ktoalt-Platin-Legierungen mit großem Energieprodukt (H. B) max usw. Die permanente Magnetisierung der Magneten wird bis zur Sättigung in Richtung der Pfeile der Abbildung durchgeführt, d. h. parallel zur Symmetrieachse y y^f. Die magnetischen Flüsse treten sowohl in den Magneten A₁ und Ap als auch in den Lamellen D₁ und D sowie in dem Gehäuse 1 auf, wie es durch

die Pfeile J und 4 angezeigt wird.

Unterhalb der schwingenden Magneten sind mit geringem Abstand zwei koaxiale Flachspulen BC und.BM aus sehr feinem Draht angeordnet. Diese Spulen sind sehr flache und es verlaufen die Ebenen der Windungen senkrecht zur Achse y y¹. Die die Schwerpunkte der Magneten A-, und A_g mit den Einspannpunkten der biegsamen Lamellen D₁ und D„ verbinden den Geraden verlaufen parallel zui? der Achse y y^l. Infolgedessen werden die unteren Flächen der Magneten (Flächen mit der Polarität "Nord") mit einer kleinen Wechselbewegung mit seitlicher Verschiebung in Richtung senkrecht zur Achse y y¹ angetrieben, also parallel zu den Flächen der Flachspulen BM und BC. Diese Spulen sind vorzugsweise von rechteckiger Form, und es ist die Spule BC der Spule BM überlagert, wie es die perspektivische Darstellung in Fig. 2 zeigt. Diese Darstellung stellt auch den Schwinger dar., welcher einer Stimmgabel D₁ und D₂ entspricht und den Gang der Uhr reguliert. Die Gesamtgröße der Spule BC - BM entspricht nahezu der Grosse der Magneten A₁ und Ag, so daß die die Magneten verlassenden magnetischen Induktionslinien (die Linien verlaufen parallel zur Symmetrieachse y y¹) senkrecht von den seitlichen Leitern der beiden Spulen geschnitten werden. Diese Teile der Leiter "(im folgenden als aktive Leiter bezeichnet) verlaufen

senkrecht zur Ebene der Fig. 1. Die relativen Lagen der Wicklungen BC - BM in Bezug auf die schwingende Lamelle sind in der Fig. 2 deutlich gezeigt. Die Magneten sind auf Winkel 5 und 5^l geklebt, welche auf den äusseren Enden der Lamellen D. und Dp befestigt sind. Diese Lamellen sind entsprechend den Fig. 1 und 2 gebogen, damit die aktiven Flächen (Nord) der Magneten sich in einer horizontalen Ebene bewegen, welche bei vertikaler Symmetrieachse y y¹ nahe bei den Spulen gelegen ist.

Der feste Träger 2 der Lamellen ist neben dem Gehäuse 1 angeordnet,, und es beträgt die Länge der Lamellen D,. und Dp ungefähr 2/3 des Uhrwerkdurchmessers. Die Spulen werden durch einen Träger 6 aus gegossenem Isoliermaterial gehalten, welcher auch die elektronischen Organe und das seitlich angeordnete Gehäuse 6^l einer Mikro-Knopfzelle trägt. Ein weiteres Batterigehäuse 7 aus Isoliermaterial ist auf der anderen Seite der Stimmgabel angeordnet und ermöglicht die Anordnung einer Hilfsenergiequelle in der Uhr (Mikrozelle oder Mikroakkumulator).

Der isolierende Träger 6 (Fig. 1) umgibt nur die Sehmalseiten der Spule BC. Die untere Fläche der Spulen ist frei, und es ist (Fig. 1) ein kleiner Hilfsschwinger D^ und D^ als Servomotor vorgesehen, welcher mit seiner Wechselbewegung Schritt für Schritt das Zeigergetriebe mit Hilfe eines

Ankerrad.es RO und einer in Steinen gelagerten Klinke 8 fortschaltet. Das in der Figur nicht dargestellte Räderwerk ist hinter der rückwärtigen Grundplatte oder Platine Pl angeordnet. Der Hilfsschwinger ist in der Pig. 3 getrennt perspektivisch dargestellt. Er entspricht der Stimmgrade D,, und Dpj ist jedoch in umgekehrten Sinne angeordnet. Die Lamellen D₁₅ und On sind weniger dick und weniger lang als die Arme der Chronometer-Stimmgabel. Diese Lamellen tragen an ihren äusseren Enden kleine Magneten A·^ und A^ mit parallelen Flächen, welche von magnetischen Induktionslinien durchsetzt sind, die parallel zu denjenigen der Magneten A₁ und Ag verlaufen. Die Flächen F und F^r (Süd) der Magneten A,, und Ah bewegen sich in einer Ebene, die sich sehr nahe der unteren Fläche der Spule BM befindet. Die Klinke 8 ist sehr biegsam entsprechend der getrennten Darstellung in grossem Maßstab in Fig. 4 ausgeführt.

Die Zahnung des Ankerrades ist sehr fein,· jedoch ist die Teilung oberhalb 1/10 mm, um die Schwierigkeiten der Herstellung und der Einregulierung des Klinkengetriebes auszuschalten. Die Drehung des Rades RO erfolgt ohne Rückstoß infolge einer sehr elastischen Rückhalteklinke 9, welche mit einer Steinspitze versehen ist. Die Lage dieser Spitze kann leicht mit hoher Genauigkeit mit einer Sehraube 10 reguliert werden, mit welcher der verschiebbare Träger 11 der Lamelle 9

verschoben werden kann.

Man verwendet Konstruktionsabmessungen, welche in der Fig. 1 gezeigt werden., derart, daß während der Schwingungen der Empfang er lamellen D-, und D₂, &^ie aktiven Leiter der Spule BM (Leiterteile senkrecht zur Ebene der Fig. 1) auf die Magneten A^ und Ah La Place'sehe Kräfte ausüben können.

Wenn die Lamellen IX und D₂, mit geringer Amplitude schwingen, muß die Eigenperiode T¹ dieser Lamellen ein wenig größer als die Periode T der Arme D. und Dp der S teuer stimmgab el sein (z. B. kann ein Verhältnis von T¹/¹S in dem Bereich von 1,001 und 1,00001 verwendet werden).

Die normale Amplitude der Ampf anger lamellen D^, und D₂,, welche in Resonanz mit der Steuerstimmgabel schwingen, ist durch zwei Anschläge L und Lc begrenzt, die derart angeordnet sind, daß der maximale Weg an der Klinkenspitze 8' höchstens eineinhalb mal der Zahnteilung des Rades RO ist.

Die Drücke der Klinken 8 und 9 werden auf ihre Minimalwerte reguliert, welche den Antrieb des Rades RO und des Räderwerkes, das mit der bei üblichen Uhrwerken aufgewandten Sorgfalt hergestellt ist Schritt für Schritt antrei-

ben. Das Rad RO dreht sich praktisch mit einer nahezu, gleichförmigen Bewegung, wobei die Schwungmasse des Rades eine günstige Rolle spielt. Unter diesen Bedingungen werden die Zeiger mit einer sehr geringen mechanischen Leistung angetrieben.

Die elektrischen Verbindungen sind in Fig. 5 dargestellt. Sie erlauben es, die Schwingungen der Steuerstimmgabel D^ und D mit Hilfe elektromagnetischer Impulse aufrecht zu erhalten, die jeweils auf die Magneten A-, und Ap einwirken. Die Ursachen, durch welche dies erzielt wird, sind im einzelnen in der französischen Patentschrift 1 224 595 beschrieben. (Vergleiche die Erläuterungen, die sich insbesondere auf die Antriebseinrichtung der Stimmgabel bezieht, die in den Pig, 8 bis 10 der Patentschrift dargestellt sind).

Es zeigt sich, daß beim Fließen eines intermetierenden Strcmes der Periode T in der Spule BM die Empfängerlamellen Ό-, und O₁, sich selbsttätig in Bewegung setzen und Sehwingbewegungen der Periode T annehmen, und zwar mit einer konstanten Amplitude, in welchem Falle die Anschläge L und L' ständig leicht berührt werden. Durch die Berührung erfolgen sehr leichte unhörbare Stöße, welche ausreichen, um die anfängliche Abweichung (T¹ - T) zu korrigieren.

Das Grundprinzip der Wirkungsweise dieser Anschläge L und L¹ ist in der französischen Patentschrift 986 556 vom 11. j5. 1949 anhand eines Musteruhrsystems mit zwei verbundenen Pendeln beschrieben. Die neuen Mittel zur Verwirklichung, die in den Zeichnungen dargestellt sind, sind jedoch unvergleichlich viel einfacher und weniger platzraubend.

Die neue Anordnung nach Fig. 1 bietet folgende Besonderheiten:

a) Die Steuerstimmgabel D. und Dp schwingt sehr schnell mit einer Periode T, welche nicht durch den Servomotor D^, und Djt, gestört wird. Hieraus ergibt sich., daß die Entfernung der Magneten A,, A-, A, und A₁, es ermöglicht, die Störungen durch Anziehungskräfte der Magneten auszuschalten^

b) Die Magneten sind in zwei lange Magnetkreise eingesetzt, welche die Lamellen und das Gehäuse 1 enthalten; die Länge der Kraftlinien, welche die Luftspalte durchsetzen, sind klein im Vergleich zur Länge der Kraftlinien im Eisen. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, in den Permanentmagneten und in den Luftspalten eine starke magnetische Flußdichte aufrecht zu erhalten!

c) Die Dämpfung der Lamellen ist sehr gering und, da die Steuerstimmgabel keine mechanische Arbeit verrichtet,

schwingt sie sehr frei.

Diese Eigenschaften ermöglichen es, die Amplitude der Schwingungen der verhältnismässig starken Lamellen D₁ und Dp zu vermindern und die verbrauchte elektrische Leistung des Gerätes zu verringern. Die elektro-chemische Quelle liefert über eine lange Zeit eine konstante Spannung, weshalb das Uhrwerk mit großer Präzision arbeitet. Die chronometrischen Qualitäten werden aufrecht erhalten, denn die elektrischen Kontakte sind ausgeschaltet, und es enthält der Gangregler keine geölten Zapfen. Die beweglichen Magneten sind entfernt von dem Gehäuse 1, wodurch es ermöglicht wird, Störungen auszuschalten, welche in verschiedenen anderen Systemen durch äussere magnetische Felder hervorgerufen werden.

Die in der Figur 6 schematisch dargestellte Einrichtung erlaubt die Herstellung einer Stimmgabel, deren Arme D^ und Dp genau mit derselben Eigenfrequenz schwingen (Regulierung mit relativen Abweichungen unterhalb von T0~ beispielsweise). Dies Ergebnis wird erhalten, indem man ein Normal der Frequenz f hoher Qualität verwendet, wie es in den astronomischen Observatorien verwendet wird. Man vergleicht fortlaufend die Frequenz der beiden schwingenden Lamellen mit dieser Normalfrequenz, was leicht mit Hilfe der bereits in verschiedenen Laboratorien verwendeten Methoden oder mit Hilfe eines geeigneten Vibrographen möglich ist.

Die Stimmgabel wird nach der Herstellung provisorisch auf einem festen Gehäuse 10 befestigt und absolut unbeweglich gehalten, (Gehäuse in eine starke Mauer eingemauert). Unter den Magneten A., und Ap sind zwei Satz konzentrischer Spulen BC. - BNL und BCp - BMg angeordnet.

Die doppelten Spulen sind voneinander, wie es die Zeichnung zeigt, derart entfernt, daß sieh ein einzelnes zu der Gruppe BC- und BM. gehöriges aktives Leiterbündel, unter A. befindet. In gleicher Weise ist ein einzelnes aktives Leiterbündel der Gruppe Dp -r BMp unter Ap angeordnet. Eine Einrichtung erlaubt es, die Schwingungen der Lamellen getrennt zu unterhalten. Die Fig. 6 zeigt eine der Schaltungen in Verbindung mit dem Arm D₁, welche eine Steuerspule BC₁, einen Transistor Tr,,, eine Spannungsquelle mit geringer und konstanter Spannung U und eine Antriebsspule BNL,. in Reihe mit einem geringen Widerstand R₁ enthält, an dessen Klemmen man ein periodisches O₁ abnehmen kann. Dieses Signal gibt allein die Eigenfrequenz der Lamelle D₁. Da der Träger 10 vollständig unbeweglich ist und die Amplitude der Schwingung von D₁ gering ist, wird keine Energie auf die Lamelle Dp übertragen, welche in ihrer Ruhelage verbleibt. Es genügt darauf, mit Genauigkeit die Frequenz zwischen der Eigenfrequenz von D und dem Frequenznormal f zu messen. Man

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kennt verschiedene Messeinrichtungen sehr hoher Präzision, welche das gewünschte Resultat liefern (Oszillograph, stroboskopisches Verfahren, Vibrograph, Impulszähler usw.). Es ist unter diesen Umständen leicht, die Eigenperiode von D zu korrigieren, indem die Paktoren "Elastizität" und "Trägheit" geändert werden, von denen die Schwingungsfrequenz abhängt. Man kann z. B. von der Materie in der Nähe des Endes des Schwingarmes D-, Materie entfernen oder hinzufügen.

Man verfährt in gleicher Weise, um die Eigenfrequenz des Armes D„ zu korrigieren. Zu diesem Zweck unterbricht man die Speisung der Antriebseinrichtung von D., und speist die Spule BMp, welche die geeigneten Impulse auslöst, während D. in Ruhe bleibt.

Nach den beiden Regulierungstätigkeiten ist die Symmetrie der Stimmgabel El - Dp vollständig gesichert und es ist das Regulierorgan EL und Dp in das Uhrwerk eingebaut, wie es die Fig. 1 und 5 zeigen. Die aktiven Leitern der Wicklungen BG und BM ermöglichen es, gleichzeitig auf die Magneten A.| und Ap in ihrem Wert absolut gleiche Impulse auszuüben, die jedoch in entgegengesetztem Sinne wirken. Unter diesen Bedingungen schwingen die beiden Arme mit der Frequenz f mit gleicher Amplitude und mit einer Phasenverschiebung einer halben Periode. Die auf den beiden schwingenden

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Armen gemeinsamen Sockel 2 einwirkenden Reaktionskräfte bleiben ständig gleich und einander entgegengesetzt und heben sich vollständig auf. Die Platine Pl der Uhr wird selbst dann nicht bewegt, wenn das Gehäuse auf einen instabilen oder biegsamen Träger gelegt wird (eine am Arm befestigte Armbanduhr, die mehr oder weniger festgeschnallt ist).

Fig. 7 zeigt eine Variante der in Pig. 1 gezeigten Uhr. Man sieht, daß die Weglassung des für das Hilfselement vorgesehenen Gehäuses es ermöglicht hat, die Größe des Gehäuses 1 ^l zu vermindern. Purch Anordnung der Energiequellen außerhalb des Gehäuses kann man noch die Größe der Uhr verringern, wie es die Fig. 8 zeigt. Diese Anordnung kommt bei kleinen Damenuhren in Stabform zur Anwendung. Eine oder zwei Mikrozellen können auf dem Armband angeordnet sein und durch biegsame Leiter mit dem Inneren des Uhrwerkes, welches die Zeiger eines kleinen Zifferblattes betätigt, verbunden sein.

Mit Hilfe des oben beschriebenen Schwingers D₁ und Dp kann man einen periodischen Signalgeber herstellen, welcher ein ausgezeichnetes Frequenznormal darstellt. Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Gerät dieser Art, welches die Ge-

stalt eines in einem dichten aufsteckbaren Rohr eingebrachten Miniaturrelais hat. Der Träger der schwingenden Lamellen D-Dp kann als Sockel 11 aus gegossenem Isoliermaterial hergestellt sein. In der Nähe der Magneten A,, - Ap kann man auf den Lamellen zwei Reguliergewichte 12 und 12^! befestigen, die aus exzentrischen Platten aus Messing bestehen. Die Änderung der Orientierungen dieser Stücke 12 und 12* ermöglicht es in einfacher Weise, die Eigenfrequenzen der Arme D. und Dg zu verändern und sie genau gleich der Frequenz f eines Normals zu machen. Zu diesem Zweck kann man die oben in Bezug auf Fig. 6 beschriebene Einrichtung verwenden.

Die Fig. 9 bezieht sich auf einen neuen Marinechronometer, der folgende Eigenschaften aufweist:

Der chronometrische Schwinger besteht aus zwei Stimmgabeln der in Fig. 2 gezeigten Art, die symmetrisch in Bezug auf eine isolierende Platte angeordnet sind, in welcher die Wicklungen BC und BM eingelassen sind. Diese Wicklungen können ausgewechselt werden. Nach einer individuellen Regulierung der Exgenfrequenzen der vier identischen Arme D₁, Dp, D^₅ und D₂, (mittels der Einrichtung nach Fig. 6) ist es möglich, einander entgegengerichtete

Schwingungen zu erhalten, die vollkommen symmetrisch sind, wodurch die periodischen Reaktionskräfte, welche auf die Grundplatte 14 ausgeübt werden, sich vollständig neutralisieren.

Die doppelte Stimmgabel ist in ein Gehäuse 15 aus Weicheisen mit hoher Permeabilität eingeschlossen, und es sind zwei Magneten A,- und Ag zwischen das Gehäuse 15 und die Träger 2 und 2* derart eingesetzt, daß zwei Magnetflüsse entstehen, wie es die Pfeile zeigen. Es/st ersichtlich, daß die magnetomotorischen Kräfte, welche diese Flüsse erzeugen, beträchtlich sind und daß der magnetische Widerstand des Magnetkreises gering ist. Man kann übrigens Flaehspulen sehr geringer Stärke verwenden, um die beiden Luftspalten zwischen den Magneten A₁ und Ah und A₂ - A^ aufs äusserste zu verringern. Unter diesen Bedingungen ist es möglich, außerordentlich starke magnetische Induktionen zu erhalten (z. B. Induktionen oberhalb 5.000 Gauss, wenn die Magneten aus Materialien hoher Qualität, wie z. B. orientiertes Ticonal, bestehen). Da die Dämpfung der beschriebenen Stimmgabeln sehr gering ist, ist die Größe der maximal entstehenden gegenelektromotorischen Kräfte, die in der Wicklung BM entstehen, in der Grössenordnung der Spannung der Spannungsquelle, und es sind

die Schwingungsamplituden aus diesem Grunde sehr stabil. Der Verbrauch ist sehr gering.

Wenn man ein Signal geringer Intensität entnimmt und dieses Signal verstärkt, ist es möglich, verschiedene Arten elektromechanischer Empfänger oder elektronischer Empfänger zu betätigen, um die Zeit anzuzeigen, und um in der Zeit gestaffelte automatische Steuerung zu betätigen. Man kann insbesondere einen synchronen Mikrometer oder einen Empfänger Schritt für Schritt mittels eines Halbleiterverstärkers speisen. Dieser Verstärker kann eine Frequenzunters^atzung zwischen dem durch die doppelte Stimmgabel ersugten Signal und den Stromimpulsen, welche einen Zeitzähler betätigen, sicherstellen.

Die Pig. 9 zeigt als Beispiel eine kompakte Anordnung der Organe im Inneren eines Gehäuses 16,, welches eine Zwischenwand 17 enthält.

Der obere Raum 18 ist für elektrochemische Energiequellen vorgesehen, welche den selbständigen Gang des Chronometers sicherstellen. In dem unteren dicht ausgeführten Raum 19 sind folgende Teile angeordnet:

1. Die durch den antimagnetischen Mantel I5 geschützten Stimmgabeln;

2. Ein Zeitzähler mit einem Rotor Tr., welcher aus einem oder zwei Magneten in Form eines Ringes mit mehrfacher Magnetisierung besteht und welcher mittels eines Zahnradgetriebes die Wellen 20 und 21, welche die Zeiger tragen, in Drehung versetzt;

j5. Ein elektronischer Verstärker, der als Frequenzteiler dient und in dem unbeweglichen Gehäuse 22 angeordnet ist.

Die folgenden Konstruktionseinzelheiten sind als vorteilhaft erkannt worden:

a) Das Gehäuse 16 besteht aus einem Metall mit guter Leitfähigkeit (Aluminium oder Kupfer) und bildet einen elektrischen Schirm, welcher den elektronischen Verstärker 20 gegen die induktiven Wirkungen schützt, die von Störsignalen erzeugt werden können;

b) Man gibt der doppelten Stimmgabel vorzugsweise eine genügend hohe Eigenfrequenz (z. B-. 400 Hertz);

c) Der Verstärker 20 teilt die Frequenz durch

4 und liefert dem Empfängermotor Impulse mit der Frequenz 100 Hertz;

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d) Der Motor enthält vorzugsweise einen Rotor 20 mit geringem Gewicht, welcher 10 Pol-Paare an seiner Peripherie aufweist. Er dreht sich mit einer Geschwindigkeit von 600 Umdrehungen pro Minute und überträgt ein starkes Drehmoment auf die Achse des Sekundenzeigers 24 (aufgrund der starken GesehwindigkeitsunterSetzung)j

e) Das Räderwerk treibt Sender-Frequenzpolwechsler an, wie sie üblicherweise für die Zeitverteilung verwendet werden (z. B. Umschalter, welche es ermöglichen, in ein Uhrnetz alle halbe Sekunde und alle halbe Minute kurze Impulse einzubringen).

f) Die Sendekontakte sind mit einem Stromansehluß 25 mit mehreren Steckerstiften verbunden, wie er für die Installationen der Schiffahrt genormt ist.

Das oben beschriebene Gerät stellt ein neues Industrieprodukt dar, welches sich von allen tragbaren Chronometern, die bisher industriell ausgebeutet werden, unterscheidet. Die Gefahr der Gangabweichung und der Abnutzung sind äusserst gering aufgrund der geringen Zahl von mechanischen und elektronischen Bestandteilen.

Es sind verschiedene Vereinfachungen möglich, wenn die chronometrischen Forderungen geändert werden. Man kann

ζ. B.eine einzelne Stimmgabel der Art nach Fig. 2 verwenden, welche auf die Frequenz 100 Hertz reguliert ist und unmittelbar den Miniatursynchronmotor speist, welcher 10 Pol-Paare trägt. Dieser Motor kann eine magnetelektrische Bauart aufweisen, die derjenigen des in den Fig. 15 bis 19 der französischen Patentschrift 1 I87 vom 15. 11. 1957 entspricht. Die vielpoligen Magneten können aus Scheiben von 20 bis 25 mm Durchmesser mit einer Dicke von 1 bis 2 mm bestehen und sie können aus einem Material auf der Basis von Bariumoxid gebildet sein. Die Achse des Rotors kann ohne Verluste und ohne Abnutzung durch magnetische Rückstoßlager geführt sein.

Mit diesen Konstruktionseinzelheiten ist die Speisung der Stimmgabel und des die Zeit ansLgenden Empfängers sichergestellt durch ein einfaches Element mit einem Volumen unterhalb von 100 ecm, welches eines Lebensdauer von über zwei Jahren hat.

Als Anzeigevoltmeter V kann man die magnetelektrische Meßeinrichtung verwenden, die in der französischen Patentschrift 1 224 594 (Fig. 55) beschrieben ist. Die Messung der Amplitude der Schwingungen wird sehr einfach durchgeführt, indem die in der Spule BC induzierte Spannung verstärkt und gleichgeriehte^wird-.(mittels eines Halbleiter-Mi-

niaturVerstärkers). Mit Hilfe der Knöpfe K und K* können die beiden Kontrollen fortlaufend durchgeführt werden.

Die in Fig. 9 gezeigte Kombination einer selbiangetriebenen Miniaturstimmgabel mit einem Nachlaufmotor geringen Verbrauchs oder starker Leistung, ermöglicht die Verwirklichung eines Winkelgeschwindigkeitsnormals., welches für verschiedene industrielle Anwendungen geeignet ist. Es ist für folgende Geräte g^Lgnet: Tachometer, Stroboskope mit drehbaren durchbrochenen Schrimen, Aufspulvorrichtungen für Diagramme mit konstanter Geschwindigkeit., Stempeluhren, Zeitstempler, selbstsehreibende Vibrographen, Verzögerungsrelais, verschiedene Einrichtungen, für welche die genaue Messung von Zeitintervallen erforderlich sind usw.

Die Servomotoren der in den Fig. 3 und 9 gezeigten Art ermöglichen die Einrichtung von Sendern und Resonanzrelais, welche für Fernmeldeeinrichtungen und Signaleinrichtungen geeignet sind (Anrufwähler und Relais, welche ausschließlich auf schwache Signale ansprechen, welche durch bestimmte Frequenzen gekennzeichnet sind). Diese Systeme unterscheiden sich von ähnliehen Geräten dadurch, daß sie eine große Empfindlichkeit aufweisen und auf wenig stabilen oder auf beweglichen Trägern genau arbeiten können. Wei-

terhin sind sie sehr einfach und robust, die Übertragung von Steuersignalen kann über Leitungen, die für andere Zwecke vorgesehen sind, oder durch reatioelektrische Wellen sicherge&ellt werden.

Claims

' RA.781Z88HU26;

- 25 S chutzansprüche

1. Elektromagnetische Antriebsvorrichtung für zeithaltende Geräte, insbesondere Uhren, unter Verwendung von Federschwingern, z.B. Stimmgabelschwingern, welche über einen auf induktivem Wege gesteuerten elektronischen Verstärker mit einer Steuerspule im Eingangskreis und einer Triebspule im Ausgangskreis, vorzugsweise Halbleiterverstärker, kontaktlos durch Selbststeuerung in Schwingungen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit gleichen Steuerspule (BC) und Triebspule (BM) enthaltenden Spulenanordnungen zusammenwirkende Schwinger (D, bis Dj.) vorgesehen sind, von denen einer (D,, Bp) als Zeitnormal und der andere (D^, Dj.) als Antriebsorgan dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinger (D₁ bis D^) auf beiden Seiten der Spulenanordnung (BC, BM) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 unter Verwendung von Stimmgabelschwingern, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stimmgabelarm (D, bis D₁,) einen in Richtung der Spulenaehsen (y# y*) magnetisieren Permanentmagneten (A₁ bis A^) trägt.

4. Vorrichtung nach Anspruch J>, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimmgabelarme (D- bis D₂.) aus ferromagnetischem Stoff bestehen.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Stimmgabeln (D-, bis D^) in einem Gehäuse (l. l^l, 15) aus ferromagnetischem Stoff eingeschlossen sind, mit welchem die Stimmgabelarme (D, bis Dh) in magnetisch leitender Verbindung stehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindung der Stimmgabelarme (D, bis Dh) mit dem Gehäuse (15) Permanentmagneten (A₁-, Ag) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Stimmgabeln aus in einen Trä ger (2) aus ferromagnetischem Material eingesetzten Federlamellen (D₁ bis D₂.) bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7.» da durch gekennzeichnet, daß die Stimmgabeln (D, bis D₂.) bei Verwendung eines im Querschnitt kreisförmigen Gehäuses (l) gleichachsig so angeordnet sind, daß ihre gemeinsame Längs achse (y, y^l) mit einem Durchmesser des Gehäuses (l) zusammenfällt .

9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche j5 bis 8, dadurch bekennzeichnet, daß die Stimmgabelarme (D₁ bis D₂.) so ausgebildet sind, daß die die Schwerpunkte der Permanentmagneten (A₁ bis A₂,) mit den Einspannstellen der Arme (D₁ bis D₂.) verbindenden Geraden parallel zur Längsachse der Stimmgabeln verlaufen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung die Steuerspule (BG) und die Triebspule (BM) in konzentrischer Anordnung enthält, und zwar derart, daß diese im wesentlichen ein Rechteck mit innenliegender Triebspule (BM) und aussenliegender Steuerspule (BC) bilden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagneten (A₁ bis A₂.) auf an den Stimmgabelarmen (D₁ bis D₂.) befestigten Winkelteilen (5) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (BC, BM) in einem Träger (β) aus gegossenem Isolierstoff angeordnet sind, der auch die elektronischen Elemente (z.B. Tr) und ein Gehäuse (6^l) für eine Spannungsquelle enthält.

13· Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) die Spulenanordnung (BC, BM) nur an deren Sehmalseiten umgibt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Antriebsorgan dienende Stimmgabel (D~, Dj.) so ausgebildet ist, daß sie eine grössere Eigenfrequenz als die Zeitnormal-Stimmgabel (D-, Dp) hat.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 1#, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich der Arme (D^,, Dj.) der als Antriebsorgan dienenden Stimmgabel zwei die Schwingungsamplitude begrenzende Ansehläge (L, L*) vorgesehen sind.

16 Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Klinkengetriebes (8, Rq) für die Umwandlung der Schwingbewegung der Äntriebsstimmgabel (D-,,Dji,) in eine Drehbewegung der Abstand der Ansehläge (L, L¹) von den Stiramgabelarmen (D^, D₁^) so gross ist, daß der maximale Weg der Klinkenspitze maximal 1,5 mal der Zahnteilung des Klinkenrades (Rq) ist.

17 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die sich gegenüberstehenden Stimmgabelarme (D₁, D^ und D₂, D^) je eine Spulenanordnung (BC₁, BM₁ und BC, ) vorgesehen ist.

'2'

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenanordnung (BC, BM) in dem Isolierstoffträger (6) auswechselbar angeordnet ist.