DE1932257A1

DE1932257A1 - Zeithaltendes Element

Info

Publication number: DE1932257A1
Application number: DE19691932257
Authority: DE
Inventors: Lucien Leuenberger; Steinemann Dr Samuel
Original assignee: Institut Straumann AG
Current assignee: Institut Straumann AG
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1970-03-19
Also published as: GB1222460A; US3683616A; CH535989A; CH1246668A4; FR2015873A1; DE1932257B2

Description

Weiterleitung erhalten

Patentanwalt

Dipk« Ing.-H. Lesser

Institut Dr. Ing» Reinhard Straumann AG ₁ Waidenburg (Schweiz)

Zeithaltendes Element

Über den Einfluss des magnetischen Feldes auf den Gang von Uhren ist schon Im Jahre 1933 (Bulletin Annuel Societe Suisse de Chronometrie Vol. 1, Pg 52 - 7*0 eine eingehende Studie veröffentlicht worden. Die Störungen eines Uhrwerkes im Hagnetfeld sind dort und später vor allem der Spiralfeder zugeschrieben worden und zwar im Sinne einer unmittelbaren Veränderung

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Fall 104
Ed/my

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des Elastizitätsmoduls des Metalls, wenn dieses dem Magnetfeld ausgesetzt ist. .Die. für die Temperaturkompensation des Elastizitätsmoduls-,genutzten magnetomechanischen Effekte werden tatsächlich durch Maßnetfelder gestört, und zwar insbesondere bei Spiralfederlegierungen, deren Curie-Temperatur weit über der Gebrauchstemperatur liegt. Hingegen sind diese Störungen, die; unmittelbar und alleine von der Spiralfeder herrühren können, nie so gross wie die am vollständigen Uhrwerk beobachteten temporären Störungen (Störungen, di« bei Uhren im Magnetfeld auftreten) und die residuellen Effekte (Störungen, die verbleiben, wenn die temporären Einwirkungen eines Magnetfeldes aufhören).

Magnetfelder, welche Armbanduhren beeinflussen können, werden heute durch manche Maschinen und Vorrichtungen erzeugt: Motoren von Haushaltmaschinen*, Magnete in Kopfhörern des Telephons, Magnete an Kinderspielzeugen und magnetisch befestigbaren Gegenständen wie Zigarettendosen und Miinzhalter im Auto, magnetische Bleistifte und Zettelhalter sowie Magnetschilesser an Kühlschrank- und anderen Türen und viele mehr. Auch grössere zelthaltende Elemente in Sport-Zählern, Instrumenten etc. können Magnetfeldern ausgesetzt sein. Die wirksamen Feldstärken solcher Magnete können in einigen Zentimetern Abstand noch 10ü Oe betragen. Da der Einfluss der Magnetfelder auf den Gang der Uhren der Fachwelt bekannt war, und da trotzdem im täglichen Leben die Uhren stets in den Einflussbereich von Magnetfeldern kamen, wurden sogenannte antimagnetische Uhren in den Handel gebracht. Die minimalen Forderungen an solche Uhrwerke und die Prüfmethoden sind in der schweizerischen N'orm NIHS 90-10 umschrieben. Diese Norm bezieht sich alleine auf den residuellen Effekt und nicht die temporären Störungen des Werkes im Magnetfeld, indem keine Mittel bekannt waren, temporäre Störungen auf kleine Werte zu bringen. Einzig bekannt war die magnetische Schirmung des Uhrwerkes im Gehäuse. Für den Uhrmacher bedeutet "antimagnetisch" alleine, dass die Uhr im Feld nicht stillsteht und dass der Resteffekt unter einem bestimmten Wert liegt; der Träger der Uhr nimmt fälschlicherweise oft an, dass "antimagnotisch"

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auch frei von jeder Störung bedeutet. Es ist bis heute nicht gelungen, ohne Verwendung eines magnetischen Schirmes alle Störungen in mechanischen Uhren konstruktiv zu beseitigen. In der beiliegenden Zeichnung zeigt

die Figur I den Gang G einer als antimagnetisch bezeichneten Markenuhr mit einer derzeit handelsüblichen, schwach magnet! seilen "Ni varox"-Spiralf oder, einer Stahlunruhwelle ι einer vernickelten Ilebelscheibe und einer vernickelten Unruhe, aber nichtmagnetischer Hemmung, in Funktion der Stärke II des Magnetfeldes, in dem sie sich befindet,

die Figur .? den Residualeffekt derselben Uhr, das heisst den Gang G, nachdem sie sich in einem Magneifeld der Stärke H befunden hat.

Die Kurven sind so aufgenommen, dass die Richtung des Magnetfeldes in die Ebene des Uhrwerkes fällt. Mit 1 ist die Neukurve im steigenden Feld bezeichnet, mit 2 bei fallender Feldstärke, welche bei 0 Oe die Richtung wechselt und wieder steigt, und Kurve 3 schliesst den Zyklus. Die Kurven des Zyklus des Magnetfeldes entsprechen meist nicht der Neukurve, weil remanente Felder aller Konstruktionselemente aus Stahl auftreten.

Eine solche Uhr bleibt in einem Magnetfeld H von circa bis 900 Oe stehen, aber eine normale Gangmessung gelingt nur bis circa 100 Oe, so dass in höheren Magnetfeldern nurmehr der residuelle Effekt gemessen werden kann. Dieser letztere steigt mit dem auftretenden Magnetfeld rasch zu hohen Werten von min pro Tag und mehr an.

Die Figur 3 zeigt den Gang G derselben Uhr, bei welcher man die magnetempfindIiehe Spiralfeder durch eine Spiralfeder aus paramagnetischem Material ersetzt ha t.

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Auch diese Uhr steht in einem Magnetfeld H von etwa 600 bis 900 Oe still.

Die Figur k zeigt wieder den Residualeffekt. Er ist weöent«* lieh geringer als jener der Uhr mit gewähnlicher Ausrüstung* Eine solche Uhr ist jedoch keineswegs das, was der Käufer von einer unmagnetischen Uhr eigentlich erwartet.

Es wurde mit grossen Anstrengungen und sehr eingehenden Versuchen gefunden, dass eine Uhr, die das Kriterium "antimagnetisch" wirklich verdient₍ dann erhalten wird« wenn ihr zeithaltendes Element, bestehend aus Unruhe, Spiralfeder und Hemmung dadurch gekennzeichnet, dass alle auf der Unruhwelle sitzenden Teile, alle auf der Ankerwelle sitzenden Teile, das auf dem Hemmungstrieb sitzende Hemmungsrad sowie mindestens die Hauptmasse der Unruhwelle nur aus Materialien bestehen, deren magnetische Permeabilität λχ ·< 1,01 ist. Solche Materialien mit /U < 1,01 nennt der Ingenieur unmagnetisch, während er Materialien mit αχ >· 1,01 als magnetisch bezeichnet. Die Bestimmung» daas alle die vorgenannten Teile nur aus unmagnetischen Materialien bestehen dürfen, bedeutet unter anderem auch,, dass kein Teil mit Schichten aus magnetischen Materialien behandelte Oberflächen aufweisen darf, also beispielsweise vor dem Vergolden nicht mit einer dünnen galvanisch aufgetragenen Nickelschicht Überzogen worden sein darf, was sonst in der Uhrentechnik üblicherweise getan wird, um der Goldschicht einen besseren Glanz zu geben. Die Angabe, dass von der Unruhwelle mindestens die Hauptmasse aus unmagnetischest Material, also beispielsweise aus Messing, einer aushärtbaren Bronce, einem austenitischen, rostfreien Stahl, einem Kunststoff etc. bestehen muss, heisst, dass sie entweder ganz aus einem solchen Material bestehen kann, oder dass sie zwar zum Beispiel Lagerzapfen aus Stahl enthalten kann, die aber in einer aus unmagnetIschem Material bestehenden Welle eingesetzt sind« Eine solche Konstruktion wird dann nötig sein, wenn die für eine bestimmte Uhr an die Lagerzapfen zu stellenden Anforderungen in Bezug auf Bruchfestigkeit, Härte, Abriebfestigkeit etc. derart aind, dass sie sich nur bei einem magnetischen

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Material finden lassen. Die Länge solcher Lagerzapfen darf etwa einen Sechstel der Länge der ganzen Welle betragen. Bereite durch eine solche Konstruktion wird das Entstehen von Magnet-· feldern und magnetischen Momenten schädlicher Grosse verhindert, da die magnetischen Momente der beiden Einzelzapfen bereits an und für sich klein sind und induzierte Drehmomente im Magnetfeld einander entgegenwirken* Die nötige Abriebfestigkeit und Härte der Achsen im Bereich der Lager kann auch durch eine galvanisch oder chemisch oder aus der Gasphase aufgetragene Schicht (zum Beispiel aus Cr, Rh etc.) erreicht sein·

Für die Spiralfeder eignet sich am besten ein paramagnetisches oder ein antiferromagnetisches Material, beispielsweise ein solches, das Gegenstand des Patentes Nr. . .. (Anmeldungsnummer P 15 58 51*1.5) und des Patentes Nr. ... (Anmeldungsnummer p 15 58 513.²O ist-

PUr die Übrigen Teile, also die Unruh, die Hebelscheibe, die Spiralrolle, den Anker und das Hemmungsrad lässt sich Messing, Neusilber_t Kupfer-Beryllium oder eine aushärtbare Bronce verwenden, die alle eine Permeabilität ,u zwischen 1,0001 und 1,005 aufweisen.

Die Figuren 5 und 6 zeigen die Resultate von Messungen des temporären Effektes an einer erfindungsgemässen Uhr, die mit einer Unruhe» Hemmung und Hebelscheibe aus ausgehärteter Bronce und einer paramagnetischen Spiralfeder ausgerüstet ist, und zwar zeigt Figur 5 den Gang der Uhr mit einer Unruhwelle aus Messing und eingesetzten Stahlzapfen und Figur 6 den Gang mit einer Unruhwelle, die ganz aus ausgehärteter Bronce besteht. Die residuellen Effekte sind für beide Teile kleiner als die momentanen Gangschwankungen. . .

Beim Vergleich dieser Figuren mit den Figuren 1 bis k ist darauf zu achten, dass hier der Masstab für das Magnetfeld k χ kleiner und der Masstab für den Gang G 2,5 χ grosser gewählt werden musste, damit man überhaupt Messwerte eintragen konnte. Felder von 1000 Oe verursachen also keinerlei Störungen.

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Im Unterschied dazu zeigt ι

Die Figur 7 den Gang G derselben Uhr, die jedoch mit einer Unruhwelle aus Stahl ausgerüstet wurde·

Daraus ergibt sich, dass nur die erfindungsgeniässe Uhr die Eigenschaften aufweist, die ein Käufer von einer unniagne tischen Uhr eigentlich erwartet.

Mit der Bedingung, dass der residuelle Effekt immer verschwindet, kann also die Masanahrae, den gross ten Teil der bewegten Teile aus nichtmagnetischem Metall zu machen, zu Konstruktionsprinzipien fUhren, welche auch den temporären Effekt klein machen. So wird dieser unbedeutend bis circa '»00 Oe, wenn Unruhe und die Hauptmasse der Unruhachse, Spiral, Spiralrolle, HebeischeLbe,

Anker, Ankerrad eine Permeabilität ,u ^ 1,01 haben. BLs 2 kOe

/ ^s

ist er unbedeutend, wenn zusätzlich die Achse der Unruhe ganz aus unmagnetischem Material besteht und bis nahe 10 kOe trifft dies zu, wenn auch der Hemmungstrieb und die Ankerachse aus unraagnetischein Material angefertigt sind.

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Claims

- 7 SCHUTZANSPRÜCHE

Sei thai iendes Element, bestehend aus Unruhe, Spiralfeder und! ^-/ Heminungi dadurch gekennzeichnet, dass alle auf der Unruhwelle sitzenden Teile, alle auf der Ankerwelle sitzenden Teile_t das auf dem Henunungstrieb sitzende Hemmungsrad sowie mindestens die Hauptmasse der Unruhwelle nur aus Materialien bestehen« deren magnetische Permeabilität λχ <£ 1,01 ist.
2. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete dass mit Ausnahme der Lagerzapfen die Unruhwelle aus einem Material besteht, dessen Permeabilität /U < 1,01 ist.
3· Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass die ganze Unruhwelle aus einem Material besteht, dessen Permeabilität _yu<T 1,01 ist.
U. Zeithaltendes Element nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dass die Unruhwelle aus einer aushärtbaren Ilronce besteht.
5· Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass Unruhwelle, Hemmungstrieb und Ankerachse eine galvanisch oder chemisch aufgetragene unmagnetische Schicht zumindest an der Lagerstelle haben.
6. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass mindestens entweder der Hemmungstrieb oder die Anker— welle nur aus Materialien bestehen, deren magnetische Permeabilität /U < 1,01 ist.
7. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder aus einem paramagnetischen oder einem antiferromagnetischen Metall besteht, dessen Permeabilität /U unter 1,01 liegt.

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8. Zeithaltendes Element nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass die Unruhe und die übrigen auf der Unruhwelle sitzenden Teile aus einem Monel-Metall oder aus Neusilber oder aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung oder aus Messing bestehen«

9« Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker und das Hemmungsrad aus Neusilber oder aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung oder aus einer Cu-Mn-Ni-Legierung besteht.

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