DE1935158A1 - Process for driving the gear mechanism of an electronic clock and electronic clock for carrying out this process - Google Patents
Process for driving the gear mechanism of an electronic clock and electronic clock for carrying out this processInfo
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Description
Verfahren zum Antrieb des Räderwerks einer elektronischen^Uhr und elektronische Uhr zur Durchführung dieses VerfahrensMethod for driving the gear train of a electronic ^ clock and electronic clock to carry out this procedure
Bei elektronischen Uhren, deren Zeitbasis aus einem elektronischen Oszillator von hoher Stabilität, beispielsweise einem Quarzoszillator, gebildet ist, wird die" Zeitanzeige häufig auf mechanischem Wege durchgeführt.In electronic clocks whose time base consists of an electronic oscillator of high stability, for example a crystal oscillator, the time display is often carried out mechanically.
Sofern diese Uhren nicht nur besonders kleine Abmessungen aufweisen, sondern darüber hinaus von ihren Benutzern getragen werden sollen, wie es bei elektronischen Armbanduhren der Fall ist, muss der in solchen Uhren vorhandene elektromechanische Wandler vielen Anforderungen genügen, und zwar muss insbesondere;Unless these watches are only particularly small in size have, but also borne by their users should be, as is the case with electronic wristwatches, the one present in such watches must electromechanical transducers meet many requirements, and in particular must;
der Wandler im Hinblick auf die geringe elektrische Energie, die man ihm periodisch, zuführen kann, seine Aufgabe mit einem besonders guten hohen Wirkungsgrad erfüllen können;the converter in view of the small amount of electrical energy that can be periodically supplied to it Task with a particularly good high degree of efficiency able to fulfill;
die Betriebssicherheit des Wandlers verhältnismässig .8-0 98 8 4/ 1.2 5 9 the operational reliability of the converter is relatively .8-0 98 8 4 / 1.2 5 9
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hoch sein, wenn vermieden werden soll, dass die ihre Ursache in dem Wandler findenden Zeitanzeigefehler die sich aus der Verwendung einer besonders genauen Zeitbasis ergebenden Vorteile wieder aufheben;be high if the cause is to be avoided time display errors found in the converter resulting from the use of a particularly accurate Cancel the advantages resulting from the time base;
der Wandler gegenüber äusseren Störungen (Stösse, Magnetfelder usw.), welchen die Uhr ausgesetzt werden kann, unempfindlich bleiben.the converter against external disturbances (shocks, Magnetic fields etc.) to which the watch can be exposed remain insensitive.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist ein Verfahren zum Antrieb des Räderwerks einer elektronischen Uhr sowie eine elektronische Uhr zur Durchführung dieses Verfahrens, mittels derer sich eine den vorstehenden Bedingungen entsprechende Zeitanzeige erzielen lässt.The object on which the invention is based is a method for driving the gear train of an electronic watch as well an electronic clock to carry out this procedure, by means of which a corresponding to the above conditions Can achieve time display.
Zu diesem Zweck ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Zähne eines der Zahnräder des Räderwerks beaufschlagt werden, indem nacheinander auf jeden dieser Zähne ein Schlag oder Stoss ausgeübt und die sich aus jedem Schlag oder Stoss ergebende Winkelverstellung des Zahnrades auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.To this end, the method is characterized in that the different teeth of one of the gears of the gear train be acted upon by successively exerting a blow or push on each of these teeth and the angular adjustment of the gear wheel resulting from each impact or shock is limited to a certain value.
Die elektronische Uhr zur Durchführung dieses Verfahrens, die eine aus einem Räderwerk und mit Hilfe dieses Räderwerks gesteuerten Anzeigeorganen bestehende Vorrichtung zur Zeitanzeige, einen periodische Signale von bestimmter Frequenz erzeugenden elektronischen Stromkreis und einen durch die von diesem Stromkreis ausgesandten Signale gesteuerten elektromechanischen Wandler für den Antrieb dieser Vorrichtung umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass ~ der Wandler eine Einrichtung aufweist, die mit der Frequenz der Signale periodisch zwischen zwei Grenzsteilungen schwenkbar ist, um im Verlaufe von zwei aufeinanderfolgenden Schwenkbewegungen mindestens einmal nacheinander gegen die ver-rschiedenen Zähne eines Zahnrades des Räderwerks zu stossen,The electronic clock for carrying out this process, which is made up of a gear train and with the help of this gear train controlled display organs existing device for time display, a periodic signals of certain Frequency-generating electronic circuit and one controlled by the signals sent by this circuit electromechanical transducer for driving this device is characterized in that ~ the converter has a device which can be pivoted periodically between two boundary divisions at the frequency of the signals is to in the course of two successive pivoting movements at least once in a row against the different To push the teeth of a gearwheel of the gear train,
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wobei Mittel vorgesehen sind, die die sich aus jedem Stoss ergebende Winkelverstellung des Zahnrades auf einen ■bestimmten Wert begrenzen.means are provided which result from each surge resulting angular adjustment of the gear to a certain ■ Limit value.
Ein Ausführungebeispiel einer elektronischen Uhr zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An exemplary embodiment of an electronic watch for carrying out the method according to the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:
Fig. 1 eine einen Teil der Organe dieser Uhr veranschaulichende schematische Draufsicht,Figure 1 is an illustrative part of the organs of this watch schematic top view,
Fig. 2 eine Seitenansicht von Fig. 1,Fig. 2 is a side view of Fig. 1,
Fig. 3 Einzelansichten der verschiedenen Arbeits-4-, 5 phasen eines elektromechanischen Wandlers, ' und 6 mit welchem die Uhr nach Fig. 1. ausgestattet ist,Fig. 3 individual views of the various work 4-, 5 phases of an electromechanical converter, 'and 6 with which the clock according to Fig. 1 is equipped is,
16* ' erläuternde Diagramme,
und 8 16 * ' explanatory diagrams,
and 8
Fig. 9 ein Detail einer Ausführungsvariante.9 shows a detail of an embodiment variant.
Die in der Zeichnung dargestellte elektronische Uhr (Fig. und 2) enthält einen Oszillator B von hoher ]?räzision, beispielsweise einen ein periodisches Hochfrequenzsignal liefernden Quarzoszillator, einen Frequenzteiler D, der die Frequenz dieses Signals beispielsweise bis auf einen Wert von 1 Hz teilen kann, und einen von diesem Frequenzteiler gesteuerten Kreis ER, der dazu bestimmt ist, einen elektromechanischen Wandler für den Antrieb des Sekundenrades S eines nicht dargestellten Räderwerks zur Steuerung von zur Zeitanzeige bestimmten Organen, beispielsweise von sich vor einem Ziffernblatt verstellenden Zeigern, mit periodischen Impulsen zu speisen.The electronic watch shown in the drawing (FIGS. 1 and 2) includes an oscillator B of high precision, for example one delivering a periodic high frequency signal Quartz oscillator, a frequency divider D, the frequency of this signal, for example up to a value of 1 Hz, and a circuit ER controlled by this frequency divider, which is intended to be an electromechanical Converter for driving the fourth wheel S of a gear train, not shown, for controlling the Time display of certain organs, for example of pointers that move in front of a clock face, with periodic ones To feed impulses.
&Q988A/1259& Q988A / 1259
Dieser Wandler enthält einen die Form eines Schiffankers aufweisenden beweglichen .Anker 1, der auf eine mit Jedem ihrer Enden in in der Zeichnung schematisch dargestellten Steien 3 und 4 drehbar gelagerte Welle 2 gekeilt ist» die » einerseits zwei Spiralnaben 5 und 6 zur Befestigung der beiden Spiralfedern 7 und 8 und andererseits einen ArmThis transducer contains a ship's anchor having movable .Anchor 1, which is on one with each its ends are wedged in shafts 2, which are shown schematically in the drawing, rotatably mounted shafts 3 and 4 »the» on the one hand two spiral hubs 5 and 6 for fastening the two spiral springs 7 and 8 and on the other hand an arm
9 trägt*9 carries *
An dem Anker 1 ist eine mit Hilfe einer Verbindung 10a an die Spiralfeder 7 und mit Hilfe einer weiteren Verbindung 10b an die Spiralfeder 8 angeschlossene ScheibenspuleOn the armature 1 is one with the help of a connection 10a to the spiral spring 7 and with the help of a further connection 10b connected to the spiral spring 8 disc coil
10 befestigt, die sich in der Ebene des Ankers zwischen zwei U-förmige.n, mit ihren öffnungen einander zugekehrten und an einer nicht dargestellten Platine befestigten Dauermagneten 11 und 12 erstreckt. 10 attached, located in the plane of the anchor between two U-shaped.n, with their openings facing each other and attached to a plate (not shown) permanent magnets 11 and 12.
Jeder Magnet weist zwei Polstücke 11a und 11b (Fig. 1) aus ferromagnetischem Werkstoff mit sehr hoher Koerzitivkraft auf, die durch ein Joch 11c aus magnetisierbarem Werkstoff mit geringer Koerzitivkraft und hoher Permeabilität miteinander verbunden sind.Each magnet has two pole pieces 11a and 11b (Fig. 1) made of ferromagnetic material with a very high coercive force by a yoke 11c made of magnetizable material with low coercive force and high permeability are connected to each other.
Der vorstehend beschriebene elektromechanisehe Wandler ist ein monostabiler Wandler, dessen Anker 1 die beiden Spiralfedern 7 und 8 in der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung zu halten bestrebt sind, wenn man ihn aus ihr zu entfernen versucht. Gemäss der Darstellung nehmen die MagneteThe electromechanical converter described above is a monostable converter, the armature 1 of which has the two spiral springs 7 and 8 in the position illustrated in FIG strive to keep if one tries to remove it from her. According to the illustration, the magnets take
11 und 12 auf dem Kaliber eine solche Stellung ein, dass unter Berücksichtigung ihrer Abmessung, und zwar insbesondere des Querschnitts ihrer Polstücke, die Windungen der Spule 10 über das gesamte Ausmass des Winkelhubes des Ankers 1 von einem maximalen Magnetfluss umschlossen sind. Dieser Magnetfluss ist ausserdem besonders intensiv aufgrund der Tatsache, dass die Magnete 11 und 12 zum gröasten Teil aus einem Werkstoff mit erheblicher magnetischer Energie sowie einer hohen Koerzitivkraft bestehen und das Verhält-11 and 12 on the caliber such a position that taking into account their dimensions, in particular the cross-section of their pole pieces, the turns of the coil 10 are surrounded by a maximum magnetic flux over the entire extent of the angular stroke of the armature 1. This Magnetic flux is also particularly intense due to the fact that the magnets 11 and 12 for the most part consist of a material with considerable magnetic energy and a high coercive force and the relationship
9 0-9 884/125 9-9 0-9 884/125 9-
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nis der Länge der Magneten zur Strecke des Luftspalts, in welchem sich, die Flachspule 10 bewegt, verhältnismässig gross ist.nis the length of the magnets to the distance of the air gap, in which moves the flat coil 10 is relatively large.
Sofern sich dem durch die Magneten 11 und 12 erzeugten Magnetfeld ein äusseres leid überlagern würde, hat dieses Störfeld keinen unmittelbaren Einfluss auf den Antrieb des Ankers 1 und folglich auf den des Räderwerks der Uhr. Zur Schaffung einer störenden Antriebswirkung auf die Spule 10 müsste ein solches Störfeld nämlich auf einer Hälfte der Breite der Spule eine bestimmte fiichtung und auf der anderen Hälfte eine entgegengesetzte Richtung aufweisen können. Aufgrund der sehr geringen Abmessungen der Spule 10 von beispielsweise einigen Millimetern Durchmesser, ist es praktisch ausgeschlossen, dass ein Störfeld den vorerwähnten Bedingungen entsprechen kann.Provided that the magnetic field generated by the magnets 11 and 12 an external pain would be superimposed, this interference field has no direct influence on the drive of the armature 1 and consequently to that of the clock's train. In order to create a disruptive drive effect on the coil 10, a Such an interference field namely a certain fiichtung on one half of the width of the coil and one on the other half can have opposite direction. Due to the very small dimensions of the coil 10 of, for example, a few Millimeters in diameter, it is practically impossible that an interference field can correspond to the aforementioned conditions.
Daraus ergibt sich, dass der dargestellte elektromechanische Wandler gegenüber von ausserhalb der Uhr einwirkenden Magnetfeldern insgesamt praktisch unempfindlich ist. Dieser Vorteil ist jedoch, wie aus dem Nachstehenden hervorgeht, nicht der einzige mit der vorstehend beschriebenen Ausführung erzielbare Vorteil .It follows that the illustrated electromechanical Transducer opposite magnetic fields acting outside the watch is practically insensitive overall. However, as will be seen below, this advantage is not the only advantage that can be achieved with the embodiment described above.
Die Spiralfedern 7 und 8 sind in einander entgegengesetzten Richtungen gewickelt, wobei ihr mit Hilfe beliebiger bekannter Mittel an einem nicht dargestellten Unruhkloben befestigtes äusseres Ende für die Spiralfeder 7 elektrisch an den Kreis ER und für die Spiralfeder 8 an die Masse angeschlossen ist, während die Steine 3 und 4 in nicht dargestellten isolierenden Gestellen angebracht sind.The coil springs 7 and 8 are in opposition to each other Directions wound, using any known means on a balance cock, not shown attached outer end for the spiral spring 7 electrically connected to the circle ER and for the spiral spring 8 to the ground is, while the stones 3 and 4 are mounted in insulating racks, not shown.
Während die Spiralnabe 5, an welcher die Spiralfeder 7 "befestigt ist, metallisch und an die ebenfalls metallische Welle 2 leitend angeschlossen ist, ist die Spiralnabe 6 aus isolierendem Werkstoff, so dass zwischen der SpiralfederWhile the spiral hub 5, to which the spiral spring 7 "is attached The spiral hub 6 is metallic and is conductively connected to the likewise metallic shaft 2 made of insulating material so that between the spiral spring
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7 und der Spiralfeder 8 iceine elektrische Verbindung besteht. Unter diesen Bedingungen kommen die durch den Kreis EE ausgesandten Stromimpulse über die. Spiralfeder 7 (die Spiralnabe 5, die Welle 2 und die Verbindung 1Oa) an der Spule 10 an, worauf sie über (die Verbindung 10b und) die Spiralfeder 8 zur Masse gelangen.7 and the spiral spring 8 ice an electrical connection exists. Under these conditions, the current pulses emitted by the circuit EE come via the. Coil spring 7 (the Spiral hub 5, the shaft 2 and the connection 1Oa) to the spool 10, whereupon they via (the connection 10b and) the Coil spring 8 get to the ground.
Der von dem Anker 1 (von der Welle 2!) getragene Arm 9 soll beim Zusammenwirken mit zwei an der nicht dargestellten Brücke des Kalibers befestigten Anschlägen 13 und 14 die Schwenkbewegung des Ankers begrenzen, wobei der Anschlag 14 der Ausgangsanschlag ist, gegen den sich der ψ Arm 9 "bei Buhe stellung des Ankers .1 anlegt, während der Eingangsanschlag 13 derjenige ist, gegen den der Arm bei seinem Verschwenken zugleich mit dem flinker 1 in Richtung F (3?ig. 1) anstossen kann.The arm 9 carried by the armature 1 (by the shaft 2!) Is intended to limit the pivoting movement of the armature when it interacts with two stops 13 and 14 attached to the bridge of the caliber (not shown) ψ Arm 9 "applies to the boom position of the armature .1, while the input stop 13 is the one against which the arm can strike when it is pivoted at the same time as the nimble 1 in direction F (3? ig. 1).
Es sei bemerkt, dass, wenn die verschiedenen beweglichen Teile des Wandlers ihre Lage nach Fig. 1 einnehmen, die Spiralfedern 7 und 8 geringfügig beaufschlagt sind, und zwar in der Weise, dass der Arm 9 unter Ausübung einer geringfügigen Kraft gegen den Anschlag 14 anliegt.It should be noted that when the various moving parts of the transducer take their position as shown in FIG. 1, the Coil springs 7 and 8 are slightly acted upon, and in such a way that the arm 9 rests against the stop 14 with the exertion of a slight force.
Der Antrieb des Sekundenrades S des Uhrwerks erfolgt aus-. schliesslich durch abwechselndes Anstossen der Paletten 1a und 1b des Ankers 1 gegen die verschiedenen Zähne 15 des Rades, wie es nachstehend anhand von Fig. 1 bis 6 beschrieben ist.The second wheel S of the clockwork is driven off. finally, by alternately pushing the pallets 1a and 1b of the armature 1 against the various teeth 15 of the wheel, as described below with reference to FIGS. 1 to 6.
Diese Art des Antriebs ist nämlich dort besonders interessant, wo die Energieübertragung bei maximalem Wirkungsgrad erfolgen soll, insbesondere dann, wenn die Energiemenge, die sich mit Jedem von dem Kreis ER ausgesandten Impuls der Spule 10 zuführen lässt, gering ist. Der Antrieb mit Hilfe eines einzigen Stosses behebt nämlich sämtlicheThis type of drive is particularly interesting there, where the energy transfer at maximum efficiency should take place, especially when the amount of energy that is sent out with each of the circle ER Impulse can be fed to the coil 10, is low. Actually, driving with the help of a single push fixes all of them
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Fehler und Mangel, denen gewöhnlich die Antriebssysteme unterliegen, "bei welchen eine Reibung der Teile, also ein Reiben zur Anwendung gebracht wird, dessen sehr veränderliche Intensität von dem Zustand der Oberflächen abhängig ist, an welchen diese Reibung stattfinden sowie von ihrer zeitbedingten Beeinträchtigung durch Verschleiss und Alterung.Flaws and defects that usually affect the drive systems subject, "in which there is a friction of the parts, so a rubbing is applied, the intensity of which varies greatly depending on the condition of the surfaces depends on where this friction takes place and on its time-related impairment through wear and aging.
Die Energieübertragung durch Schlag oder ßtoss eines antreibenden Organs gegen ein angetriebenes Organ wird dagegen nur von den geometrischen Grossen der beweglichen Teile und von der Bedeutung der jeweiligen sich in Bewegung befindenden Massen beherrscht. Was die bei einer Energieübertragung durch Schlag oder Stoss bedingten Verluste anbelangt , so weiss man ausserdem, dass diese in erster Linie von den Elastizitätseigenschaften der an dieser übertragung unmittelbar beteiligten Werkstoffe und nicht von dem mechanischen Zustand der wechselseitig in Berührung gelangenden Werkstoffe abhängig sind. Ausserdem verbessert sich dieser Zustand, von dem angenommen sei, dass er zu Beginn einer Energieübertragung durch Eohl&g oder Stoss zu wünschen übtdg liess, sehr rasch durch wechselseitiges Ausschmieden der beteiligten Flächen, was ausserdem zur Verbesserung des Übertragungsfaktors zwischen antreibendem und angetriebenem Organ führt.The transfer of energy through the impact or shock of a driving force Organ against a driven organ, on the other hand, is only determined by the geometrical dimensions of the movable one Parts and dominated by the importance of the respective moving masses. What those in an energy transfer losses caused by blows or bumps , so we also know that this is primarily due to the elasticity properties of the materials directly involved in this transfer and not from the mechanical state of the materials that come into mutual contact are dependent. Also improved this state, which is assumed to be at the beginning of an energy transfer through Eohl & g or Stoss to wish practiced left, very quickly by mutual Elimination of the surfaces involved, which also leads to Improvement of the transfer factor between the driving and driven organ leads.
Es sei jedoch festgehalten, dass im Falle einer Energieübertragung durch Stoss eines ersten schwenkbaren Organs, beispielsweise des Ankers 1, gegen ein zweites drehbares Organ, im vorliegenden Falle gegen das Sekundenrad S, der Wirkungsgrad, mit welchem diese Energieübertragung stattfindet, nur dann maximal ist, wenn der Stoss in einer Richtung erfolgt, die mit der an der Auftreffstelle an die nach dem Stoss von dem Element des den Stoss erfahrenden zweiten Organs durchlaufene Bewegungsbahn gelegte Tangente übereinstimmt. Im vorliegenden Falle ist das zweite beweg-It should be noted, however, that in the case of an energy transfer by pushing a first pivotable member, for example the armature 1, against a second rotatable one Organ, in the present case against the fourth wheel S, the The efficiency with which this energy transfer takes place is only at its maximum when the shock is in one direction takes place with the at the point of impact to the after the impact, the tangent traced by the element of the second organ experiencing the impact matches. In the present case, the second moving
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liehe Teil ein Zahnrad, so dass diese Bewegungsbahn offensichtlicli kreisförmig wäre. ^Borrowed part of a gear, so that this trajectory is obvious would be circular. ^
Nun ist diese Bedingung gerade bei einem Zahnrad kaum er- · füllbar, da jeder dem durch den Anker 1, insbesondere durch die Paletten 1a und 1b, zu stossen den Zahn vorangehende Zahn für diesen Anker ein Hindernis bildet, welches den Stoss verhindert.Now this condition can hardly be met with a gearwheel. fillable, as each one through the anchor 1, in particular through the pallets 1a and 1b, to push the tooth preceding tooth forms an obstacle for this anchor, which prevents the impact.
Es lässt sich jedoch nachweisen, dass es möglich ist, einen dem vorerwähnten idealen Wirkungsgrad gleichwertigen energetischen Wirkungsgrad selbst dann zu erzielen, wenn der ) Stoss zur von den verschiedenen Zähnen des Sekundenrades durchlaufenden kreisrunden Bewegungsbahn nicht tangential, sondern zu ihr senkrecht stattfindet, und zwar unter der Voraussetzung, dass das Stossorgan, d.h. die eine oder andere Palette des Inkers 1, eine Stossfacette aufweist, die, wie der Teil des dem Stoss ausgesetzten Zahnes, mit der an der Auftreffstelle des ersten Organs auf das zweite zur von diesem Teil des Zahnes nach dem Stoss durchlaufenen kreisrunden Bewegungsbahn gezogenen Tangente einen Winkel von 45° bildet.However, it can be demonstrated that it is possible to achieve an energy efficiency equivalent to the aforementioned ideal efficiency even if the ) But not tangential to the circular path of movement traversed by the various teeth of the fourth wheel, but takes place perpendicular to it, on the condition that the organ of impact, i.e. the one or another pallet of the inker 1, has an abutting facet which, like the part of the tooth exposed to the abutment, with the one at the point of impact of the first organ on the second an angle to the tangent drawn by this part of the tooth after the impact of 45 °.
Demzufolge wurden bei dem in Pig. I dargestellten Wandler die Lage der Drehpunktmitte des Ankers 1, die Länge der * die Paletten 1a und 1b tragenden Arme dieses Ankers und die Winkellage jeder Palette auf ihrem jeweiligen Arm so gewählt, dass bei Angriffelage jeder Palette diese Paletten bei ihrem Anstossen gegen das Sekundenrad S zu seiner Drehpunkt mit te gerichtet sind. Ausserdem ist dieses Ende so geschliffen, dass es mit der Tangente zur von den einzelnen Zähnen des Zahnrades S durchlaufenen kreisrunden Bewegungsbahn einen Winkel von 45° bildet.Accordingly, in the Pig. I illustrated converter the position of the center of the pivot point of the anchor 1, the length of the arms of this anchor carrying the pallets 1a and 1b and the angular position of each pallet on its respective arm is chosen so that when each pallet is attacked, these pallets when they bump against the fourth wheel S are directed to its fulcrum with te. Besides, this is the end ground in such a way that it is circular with the tangent to the toothed wheel S traversed by the individual teeth Trajectory forms an angle of 45 °.
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Der Wirkungsgrad des Antriebs durch Anstossen des Räderwerks mit Hilfe des Einwirkens der Paletten 1a und 1b des Ankers des Wandlers auf das Sekundenrad S (Fig. 1 und 2) lässt sich, durch das Verhältnis der durch das Räderwerk und die Zeiger der Uhr gespeicherten kinematischen Energie nach dem Stoss zu der kinetischen Energie des beweglichen Teiles des elektromechanischen Wandlers vor diesem Stoss definieren.The efficiency of the drive by pushing the gear train with the help of the action of the pallets 1a and 1b the armature of the converter on the fourth wheel S (Fig. 1 and 2) can be, through the ratio of the gear train and the hands of the watch stored kinematic energy after colliding with the kinetic energy of the Define the moving part of the electromechanical transducer before this impact.
et '2 et '2
V m R L. V m R L.
worin θ das Trägheitsmoment des beweglichen Teiles des Wandlers, d.h. der aus der Welle 2, den Spiralnaben 5 und 6, den Spiralfedern 7 und 8, dem Anker 1 und der Spule bestehenden Einheit, ist.where θ is the moment of inertia of the moving part of the transducer, ie the unit consisting of the shaft 2, the spiral hubs 5 and 6, the spiral springs 7 and 8, the armature 1 and the coil.
CO* die Winkelgeschwindigkeit dieser Einheit beim Stoss der Palette 1a gegen einen Zahn des Rades S istj CO * is the angular speed of this unit when the pallet 1a hits a tooth on the wheel S.
Θ-ο der auf die Drehmitte des Sekundenrades S bezogene Θ-ο related to the center of rotation of the fourth wheel S.
Wert des Trägheitsmoments des Räderwerks und der Zeiger ist jThe value of the moment of inertia of the gear train and the pointer is j
(jj · die Winkelgeschwindigkeit ist, mit welcher sich das (jj is the angular velocity with which the
R
Rad S nach Erhalt eines Stosses von Seiten einer Palette des Wandlers dreht.R.
Wheel S rotates after receiving an impact from a pallet of the transducer.
Sofern der Angriff jecLer Palette des Ankers an den Zähnen des Rades S stattfindet, wenn diese Palette sich, wie be-Unless the attack on each pallet of the anchor on the teeth of the wheel S takes place when this pallet is
9 09884/12599 09884/1259
schrieben, in Richtung der Drehmitte des Rades bewegt, und sofern sowohl die Stossfacette der Paletten als auch die Zähne des Rades, wie beschrieben, ein solches Profil aufweisen, dass dieses Profil in einer zur im Auftreffpunkt zur kreisrunden Bewegungsbahn der Auftreffzone jedes Zahnes gezogenen Tangente um 4-5° schräggestellten gemeinsamen Ebene enthalten ist, lässt sich die vorstehende Formel des Wirkungsgrads auch durch . · die Formelwrote, moved in the direction of the center of rotation of the wheel, and if both the abutment facet of the pallets and the teeth of the wheel, as described, one such Profile show that this profile is in a to im Point of impact to the circular movement path of the impact zone of each tooth drawn tangent at an angle of 4-5 ° common level is contained, the above formula of the efficiency can also be carried out by. · the formula
(1 + k)(1 + k)
Θ,Θ,
ausdrücken, in welcherexpress in which
k der sog. "Restitutions"-Koeffizient ist, der einen zwischen 0 und 1 liegenden Wert haben kann und definiert ist durch das Verhältnis der durch ein Organ aus einem bestimmten Werkstoff nach seinem Herabfallen auf einen ebenfalls aus einem bestimmten Werkstoff von ggf. anderer Natur bestehenden feststehenden Halter angenommenen Geschwindigkeit zu der Geschwindigkeit, die dieses Organ vor seinem Auftreffen auf den Halter hatte jk is the so-called "restitution" coefficient, the one between 0 and 1 lying value can have and is defined by the ratio of the through an organ from a certain Material assumed speed after it has fallen onto a stationary holder, which may also be made of a certain material of a different nature the speed that this organ had before it hit the holder j
r_ der Angriffsradius des antreibenden Organs, d.h. die ar_ the attack radius of the driving organ, i.e. the a
90 9 8 84/125990 9 8 84/1259
^? : _ ΛΛ _ 1935159^ ? : _ ΛΛ _ 1935159
die Drehpunktmitte des Ankers 1 in die Stossfacette der einen oder anderen Palette voneinander trennende Strecke, ist jthe center of the pivot point of the anchor 1 in the line separating the joint facet of one or the other pallet is j
r^ der Angriffsradius des angetriebenen Organs, d.h. die die Drehpunktmitte des Sekundenrades S und die Facette jedes Zahnes, an welcher der Stoss stattfindet, voneinander trennende Strecke, ist\ r ^ the radius of attack of the driven organ, i.e. the distance separating the center of the fulcrum of the second wheel S and the facet of each tooth on which the impact takes place, is \
θ und $H haben eine mit der vorher angegebenen Bedeutung übereinstimmende Bedeutung. θ and $ H have a meaning that corresponds to the meaning given above.
Bei einem gegebenen Wert von k ist" dieser Wirkungsgrad maximal , wenn JAt a given value of k, "this efficiency is at its maximum if J
,2 , \ 2, 2, \ 2
Θ . ί rA - 1 oder Θ' . / r a Θ . ί r A - 1 or Θ ' . / r a
ra % rA r a% r A
d.h. wenn die Trägheitsmomente der vorhandenen beweglichen Teile im Verhältnis des Quadrats der jeweiligen Angriffsiadien dieser beweglichen Teile liegen.i.e. if the moments of inertia of the existing moving parts are in proportion to the square of the respective attack siadia these moving parts lie.
Ausserdem sind die Geschwindigkeiten^H nml^S^ wie im vorliegenden Falle, verhältnismässig klein und ist es aufgrund der zum Bilden der beim Stoss unmittelbar beteiligten Organe verwendbaren Werkstoffe möglich, einen Übertragungskoeffizienten mit einem 1 ziemlich nahen Wert zu erzielen, was bedeutet, dass der stattfindende Stoss von in hohem Masse elastischer Natur ist.In addition, the velocities ^ H nml ^ S ^ as in the present case, are relatively small and, due to the materials that can be used to form the organs directly involved in the impact, it is possible to achieve a transfer coefficient with a value quite close to 1, which means that the occurring shock is of a high degree of elastic nature.
Aus der vorstehend gegebenen Formel des Wirkungsgrades ergibt sich, dass im Falle, da Q ( rÄ \ m Λ ^16881.From the efficiency formula given above, it follows that in the case where Q ( r Ä \ m Λ ^ 16881 .
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Wirkungsgrad nahe eins liegende Werte erreichen kann, so dass die Energieübertragung durch ßtoss oder Schlag sich auf dem Fachgebiet der Uhrenherstellung als besonders interessant erweist·Efficiency can reach values close to one, so that the energy transfer by impact or impact itself proves to be particularly interesting in the field of watchmaking
Um zu verhindern, dass sich bei der Energieübertragung durch Schlag oder Stoss eines beweglichen Teiles gegen ein anderes trotz allem Eeibungen des ersten- an dem zweiten, insbesondere nach dem Stoss, ergeben könnten, ist es unerlässlich, dass die Geschwindigkeit des stossenden beweglichen Teiles nach dem Stoss gegenüber der Geschwindigkeit, die dieses bewegliche Teil vor dem Stoss hatte, Null oder negativ wirdeIn order to prevent a moving part from colliding with a moving part during the transfer of energy another, in spite of everything, could result in friction between the first and the second, especially after the impact, it is essential to that the speed of the impacting moving part after the impact compared to the speed, that this moving part had before the impact became zero or negative
Bei dem den Angriff des Hades S durch Verstellung dieser Hebungen in radialer Sichtung in bezug auf dieses Bad bewirkenden beschriebenen Anker 1 lässt eich nachweisen, dass die Winkelgeschwindigkeit Wq der aus Welle 2, Spiralnaben 5 und 6, Spiralfeder 7 und 8, Anker 1 und Spule 10 bestehenden Einheit nach dem Stoss einer Palette 1a oder 1b des Ankers gegen einen der Zähne des Bades S der BeziehungIn the case of the armature 1 described which causes the attack of Hades S by adjusting these lifts in radial sighting in relation to this bath, it can be demonstrated that the angular velocity Wq of the shaft 2, spiral hubs 5 and 6, spiral spring 7 and 8, armature 1 and coil 10 existing unit after the impact of a pallet 1a or 1b of the anchor against one of the teeth of the bath S of the relationship
1 -1 -
entspricht, in welcher OJg die Winkelgeschwindigkeit dieser Einheit vor dem Stoss ist und k, Θ , Θ-, gleiche Bedeutung wie vorher haben·corresponds in which OJg is the angular velocity of this unit before the impact and k, Θ , Θ-, have the same meaning as before
r* sowie r dier * as well as r die
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Venn CO^ * ο, wird diese BeziehungVenn CO ^ * ο, will this relationship
rA r A
ra r a
worausfrom what
folgt.follows.
Indem der eine oder andere dieser Werte in die vorher als Funktion von k, θ , ^15, r_ und r. gegebene GleichungBy converting one or the other of these values into the above as a function of k, θ , ^ 15 , r_ and r. given equation
des Wirkungsgrades τη eingesetzt wird, zeigt sich, dass, sofern sämtliche beweglichen Teile des elektromechanischen Wandlers nach dem Stoss unbeweglich werden sollen ( U)Q μ 0), der Wirkungsgrad, mit welchem die Energieübertragung erfolgen kann,of the efficiency τη is used, it is shown that, provided that all moving parts of the electromechanical transducer are to become immobile after the impact ( U) Q μ 0), the efficiency with which the energy transfer can take place,
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Sofern k einen Wert nahe 1 hat, hat dieser Wirkungsgrad den vorher angegebenen Wert maximum maximorum von 1, und es wird die BeziehungIf k has a value close to 1, this efficiency has the previously specified value maximum maximorum of 1 and it becomes the relationship
rA r A
- k- k
θ"θ "
R V raRV r a
fe wie gesagt, eindeutig gleich 1.fe as I said, clearly equal to 1.
In der Praxis kann es mitunter schwierig sein, einen elektromechanischen Wandler und ein Räderwerk, insbesondere ein Sekundenrad S herzustellen, die genau den vorerwähnten Bedingungen entsprechen, sei es,weil die Ausführung und der Zusammenbau bzw. der Einbau der verschiedenen Organe nur mit einer gegebenen Genauigkeit ausgeführt werden können oder aber weil man sich, eben mit dem Ziel der Erleichterung dieser Ausführung, von den sowohl die Neigung, die das Ende der Paletten aufweisen muss, oder die den Stoss aufnehmende Planke der Zähne des Sekundenrades als auch das Trägheitsmoment Θ oder 0' betreffenden theoretischen Ψ Werten geringfügig entfernt.In practice, it can sometimes be difficult to manufacture an electromechanical transducer and a gear train, in particular a fourth wheel S, which exactly correspond to the aforementioned conditions, be it because the design and assembly or installation of the various organs is only possible with a given accuracy can be carried out or because, with the aim of facilitating this execution, both the inclination that the end of the pallets must have, or the shock-absorbing plank of the teeth of the fourth wheel and the moment of inertia Θ or 0 ' relevant theoretical Ψ values slightly removed.
Der Wirkungsgrad des gesamten Mechanismus der Uhr ist nicht nur von der Güte der Stösse des Ankers 1 gegen die verschiedenen Zähne des Rades S sondern ausserdem von der Art abhängig, in welcher die elektrische Energie der den Wandler H periodisch speisenden Impulse in mechanische Energie für den Antrieb des Ankers umgewandelt wird.The efficiency of the entire mechanism of the clock is not only dependent on the quality of the impacts of the armature 1 against the various Teeth of the wheel S but also depends on the way in which the electrical energy of the converter H periodically feeding pulses is converted into mechanical energy for driving the armature.
Da der Wandler nach einem elektrodynamischen Prinzip arbeitet, ist sein Wirkungsgrad einerseits der Yerstellungsdurchschnittsgeschwindigkeit des Ankers Λ und sämtlicherSince the converter works according to an electrodynamic principle, its efficiency is on the one hand the average production speed of the armature Λ and all
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ihm zugeordneter beweglicher Teile, also der Antriebsspule, und andererseits für eine gegebene Speisespannung dem die Spule 10 beim Antrieb umschliessenden durchschnittlichen Magnetfluss proportional. Es leuchtet ein, dass es unter diesen Bedingungen von Interesse ist, so zu verfahren, dass die Durchs chnit t sge schwindigkei; der Bewegung des iÄnkers des Wandlers sehr hoch ist und dass das durch die Magneten 11 und 12 erzeugte Magnetfeld einen besonders hohen Wert hat. Gerade zum Ermöglichen einer sehr schnellen Beschleunigung des Ankers 1 wurde die Spule 10 beweglich und die Magneten 11 und 12 feststehend gewählt. Ausserdem ist trotz des geringen Raumbedarfs des Wandlers der geschaffene Magnetfluss besonders stark, da diese Magneten aus ferromagnetischem Werkstoff mit hoher Koerzitivkraft gebildet sind. Ausserdem weisen die Magneten im Verhältnis zum Volumen des sie voneinander trennenden Luftspalte, in welchem sich, wie beschrieben, die Spule 10 bewegt, ein verhältnismässig grosses Volumen auf.moving parts assigned to it, i.e. the drive coil, and on the other hand for a given supply voltage proportional to the average magnetic flux surrounding the coil 10 during the drive. It makes sense that under these conditions it is of interest to proceed in such a way that the average speed; the Movement of the armature of the transducer is very high and that the magnetic field generated by the magnets 11 and 12 has a particularly high value. Especially to enable the armature 1 to accelerate very quickly the coil 10 is chosen to be movable and the magnets 11 and 12 to be fixed. In addition, despite the small footprint of the converter, the created magnetic flux is particularly strong because these magnets are made of ferromagnetic material are formed with high coercive force. Also, the magnets face each other in proportion to the volume of them separating air gap, in which, as described, the coil 10 moves, a relatively large volume.
In Ruhestellung nehmen die beweglichen Teile des Wandlers also die in Fig. 1 und 2 veranschaulichte, unter Einwirkung des Rückstellmoments der beiden Spiralfedern 7 und mit dem Arm 9 gegen den Anschlag 14- anliegende Stellung ein. Dieses Rückstellmoment wird ausreichend gross gewählt, damit eine etwaige störende Beschleunigung praktisch keine Auswirkung hat. Bei Ruhestellung des Wandlers müsste das sich aus dieser Beschleunigung ergebende Drehmoment während der gesamten Verstellung des Ankers 1 eine Spannarbeit für die Spiralfedern 7 und 8 liefern können, bevor die Palette 1a mit der Verzahnung des Rades S in Berührung kommen kann.In the rest position, the moving parts of the transducer thus act as illustrated in FIGS. 1 and 2 the restoring torque of the two spiral springs 7 and position with the arm 9 against the stop 14. This restoring torque is chosen to be sufficiently large so that any disruptive acceleration has practically no effect. When the converter is at rest it would have to the resulting from this acceleration torque during the entire adjustment of the armature 1 a clamping work for the coil springs 7 and 8 can deliver before the pallet 1a with the teeth of the wheel S in contact can come.
Wenn sich dagegen die beweglichen Teile des Wandlers in Bewegung befinden und dann eine störende Beschleunigung eintritt, ist die Wirkung dieser Beschleunigung ^e nachdem,If, on the other hand, the moving parts of the converter are in Movement and then a disturbing acceleration occurs, the effect of this acceleration ^ e after,
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ob sie in Richtung F oder in entgegengesetzter Richtung ausgeübt wird, unterschiedlich. Im erstgenannten Falle unterstützt die störende Beschleunigung die durch die Ankunft eines Impulses in der Spule 10 bewirkte bzw· , gesteuerte Bewegung des iftnkers 1, was nicht hinderlich ist, während im zweiten Falle diese Beschleunigung sich der Bewegung entgegenstellt und vorkommendenfalls den Stoss der Palette 1a gegen einen Zahn' des Rades S verhindern kann. Um das Arbeiten des Wandlers gegenüber ausseren Stössen möglichst unempfindlich zu machen, muss man es so einrichten, dass die.den beweglichen Teilen des Wandlers durch das aus der gepaarten Einwirkung der Spule und der Magneten 11 und 12 entwickelte elektrodynamische Drehmoment vermittelte kinetische Energie möglichst gross ist, was bedeutet, dass die Verstellungsdurchschnittsgeschwindigkeit der beweglichen Heile hoch sein muss· Demzufolge ist die Zeitspanne, im Verlaufe derer eine störende Beschleunigung einwirken könnte, da die Verstellungszeit für die beweglichen Teile in jeder Schwenkrichtung sehr kurz ist, sehr klein.whether it is exercised in direction F or in the opposite direction differs. In the former case supports the disturbing acceleration caused by the arrival of a pulse in the coil 10 or controlled movement of the actuator 1, which is not a hindrance, while in the second case this acceleration is opposes the movement and prevent the pallet 1a from colliding with a tooth 'of the wheel S if it occurs can. In order to make the work of the converter as insensitive as possible to external impacts, you have to set it up so that the moving parts of the converter by the electrodynamic developed from the paired action of the coil and the magnets 11 and 12 Kinetic energy mediated torque is as large as possible, which means that the adjustment average speed of moving healing must be high · Accordingly, the length of time during which one disruptive acceleration could act, since the adjustment time for the moving parts in each swivel direction is very short, very small.
Bei Ruhestellung des elektromechanischen Wandlers nimmt sein Anker die Stellung gemäss Fig. 1 und 3 ein. Wie in Fig. 3 im einzelnen dargestellt, greift die Palette 1b des Ankers dabei zwischen zwei Zähnen des Rades S ein und sperrt das Rad S in seiner Winkelbewegung sowie auch das gesamte übrige Räderwerk der Uhr.When the electromechanical transducer is in the rest position, its armature assumes the position according to FIGS. 1 and 3. As shown in Fig. 3 in detail, engages the pallet 1b of the armature between two teeth of the wheel S and locks the wheel S in its angular movement as well all of the rest of the clockwork mechanism.
Sobald an der Spule 10 ein Impuls aus dem Kreis ER ankommt, wird der Anker 1 in Richtung des Pfeiles F beschleunigt, bis die Palette 1a mit ihrer Angriffsebene a auf die Angriffsebene b eines Zahnes d. dee Rades S (Fig. 4-) auftrifft· Daraus ergibt sich, dass der grösste Teil der in den beweglichen Teilen des Wandlers gespeicherten kinetischen Energie auf das Rad 8 übertragen wird, welches sich dann in Richtung F^ verstellt, und zwar solange, bis der unmittelbar auf den dem Stoss ausgesetztAs soon as a pulse from the circle ER arrives at the coil 10, the anchor 1 is accelerated in the direction of arrow F until the pallet 1a with its plane of attack a on the attack plane b of a tooth d. dee wheel S (Fig. 4-) · It follows that most of the stored in the moving parts of the transducer kinetic energy is transferred to the wheel 8, which then moves in the direction of F ^, for as long as until the immediately exposed to the shock
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gewesenen Zahn (L folgende Zahn ä.p mit der Palette 1a zusammentrifft. (Fig. 5)· Zu diesem Zeitpunkt wird die Stellung dieser Palette durch das Zusammentreffen des Begrenzungsarmes 9 (Fig.3) mit dem Anschlag 13 bestimmt.past tooth (L following tooth ä.p meets the pallet 1a. (Fig. 5) At this point in time, the position of this pallet is determined by the contact between the limiting arm 9 (Fig. 3) and the stop 13.
Jetzt sind die Spiralfedern 7 und 8 maximal gespannt und üben auf den Anker 1 eine Ruckstellwirkung in Richtung 3Fp aus, so dass der Anker gemäss der Darstellung in der Zeichnung wieder nach links geschwenkt wird, bis die Palette 1b auf den Zahn ά-ζ trifft und das Sad S dabei durch Stoss eine neue Menge kinetischer Energie erhält, die es in Richtung F. antreibt, bis die Palette 1b in den zwischen dem Zahn d-, und dem nächst en Zahn d^, vorhandenen Raum (Lücke) eindringt. Dabei legt sich der Begrenzungsarm 9 SeSen <len· Anschlag 14 an.Now the coil springs 7 and 8 are maximally tensioned and exert a restoring effect on the armature 1 in the direction of 3Fp, so that the armature is pivoted to the left again as shown in the drawing until the pallet 1b hits the tooth ά-ζ and the Sad S receives a new amount of kinetic energy through impact, which drives it in the direction F. until the pallet 1b penetrates the space (gap) between the tooth d and the next tooth d ^. Here, the limit arm 9 S e S s <l s · stop 14 berths.
Bei Ankunft eines neuen elektrischen Impulses am Wandler R beginnt der vorstehend beschriebene Vorgang erneut usw.When a new electrical pulse arrives at the transducer R, the process described above begins again, and so on.
Wie aus Fig. 5 und 6 ersichtlich, bewegt der erste Stoss gegen den Zahn d^ des Rades S dieses nur um einen etwa der Länge einer Zahnteilung, verringert um die Breite der Palette 1a (Fig. 4 und 5)» entsprechenden Betrag vor, während der zweite Stoss gegen den Zahn d^ das Rad um einen Wert gleich der Breite der Palette 1b (Fig. 6 und 3) vorbewegt, so dass das Rad S für jeden durch den elektromechanischen Wandler aufgenommenen elektrischen Impuls insgesamt über eine Strecke gleich einer Zahnteilung angetrieben wird.As can be seen from FIGS. 5 and 6, the first push moves against the tooth d ^ of the wheel S this only by about one Length of a tooth pitch, reduced by the width of the pallet 1a (Fig. 4 and 5) »corresponding amount before, during the second impact against tooth d ^ the wheel by an amount equal to the width of the pallet 1b (Fig. 6 and 3) moved forward so that the wheel S for each by the electromechanical transducer recorded electrical impulse is driven over a distance equal to a tooth pitch.
Das ist auch das, was sich aus Fig. 7 ergibt, die als Funktion der Zeit veranschaulicht, wie sich jedesmal, wenn der elektromechanische Wandler einen Impuls i aufnimmt, die Winkelgeschwindigkeit CUq des Ankers 1 verändert und wie die Winkelverstellung ψ des Rades S infolge der Stösse erfolgt, denen es periodisch ausgesetzt ist.This is also what emerges from FIG. 7, which illustrates as a function of time how the angular velocity CUq of the armature 1 changes every time the electromechanical transducer picks up a pulse i and how the angular displacement ψ of the wheel S as a result of the Shocks to which it is periodically exposed.
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Im einzelnen zeigt sich, dass die GeschwindigkeitCi/g solange der Impuls andauert, bis zu einem Höchstwert CO* ansteigt, um zu dem Zeitpunkt t., da der durch die Palette 1a bewirkte Stoss stattfindet, plötzlich auf KuIl abzusinken, wobei von diesem Zeitpunkt an das Rad S sich zu bewegen beginnt und dann der Anker und das Rad die in Fig. 4- dargestellte Stellung einnehmen. Die Verstellung des Rades S erfolgt über eine Vinkelstrecke Q?, bis zu dem Zeitpunkt to» d.h. bis zu dem Zeitpunkt, da der auf den soeben angestossenen Zahn folgende Zahn dp mit der Palette 1a des Ankers 1 (Fig.5) in Berührung tritt, der sich dann unter Einwirkung der Spiralfedern 7 und 8 in Richtung F2 zu bewegen beginnt. Die Geschwindigkeit des Ankers, die zwischen" den Zeiten t. und tp etwa Null geworden und bis auf einen WertCV^ angewachsen ist, nimmt zu dem Zeitpunkt t,, zu welchem die Palette 1b 'des Ankers gegen den Zahn d, des Rades S (Fig. 6) stösst, plötzlich bis auf einen WertdcU ab. Von dem Zeitpunkt t^ an beginnt sich das Rad S erneut zu bewegen, indem es eine Winkelstecke gleich (f>~rψ* » (6?p entspricht einer Zahnteilung) durchläuft, bis der Zahn d. des Rades mit der Palette 1b des Ankers (Zeitpunkt t^, ) zusammentrifft, die dann in die die Zähne d., und d^, voneinander trennende Lücke eindringt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, hat danach die beim Stoss bis auf ic, abgesunkene WinkeIgeschwin dig-In detail, it can be seen that the speed Ci / g rises as long as the pulse continues up to a maximum value CO * , only to suddenly drop to KuIl at the point in time t the wheel S begins to move and then the armature and the wheel take the position shown in Fig. 4-. The adjustment of the wheel S takes place over an angular distance Q?, Up to the point in time to »that is, up to the point in time when the tooth dp following the tooth that has just been struck comes into contact with the pallet 1a of the armature 1 (Fig. 5), which then begins to move under the action of the spiral springs 7 and 8 in the direction F 2. The speed of the armature, which between the times t. And tp has become approximately zero and has increased to a value CV ^ , increases at the point in time t, at which the pallet 1b 'of the armature against the tooth d, of the wheel S (Fig. 6) suddenly pushes off to a value dcU. From the point in time t ^ the wheel S begins to move again by going through an angular segment equal to (f> ~ rψ * »(6? P corresponds to a tooth pitch) , until the tooth d. of the wheel meets the pallet 1b of the armature (time t ^,), which then penetrates into the gap separating the teeth d. and d ^. As can be seen from FIG when impacting down to ic, reduced angle speed
o des Ankers 1 geringfügig zugenommen bis auf einen Wert um dann zum Zeitpunkt tj-, der dem Zeitpunkt entspricht, zu welchem der Anker wieder seine mit seinem Begrenzungsarm 9 gegen den Anschlag 14 anliegende Stellung gemäss Fig. 1 eingenommen hat, auf Hull abzusinken.o of the armature 1 increased slightly up to a value to then at time tj-, which corresponds to the time at which the armature resumes its position according to FIG. 1 resting against the stop 14 with its limiting arm 9 has to descend on Hull.
Da die Zähnezahl des Rades S sechzig und die Wiederholungsfrequenz der aus dem Kreis ER stammenden Impulse 1 Hz beträgt, zeigt also der dem Rad zugeordnete Sekundenzeiger der Uhr pro durch jeden Impuls bewirkter Schwenkbewegung des Ankers 1 eine Sekunde mehr an.Since the number of teeth of the wheel S is sixty and the repetition frequency of the pulses from the circle ER is 1 Hz, shows the second hand of the clock assigned to the wheel for each pivoting movement of the armature 1 caused by each pulse a second more on.
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Die allgemeine Anordnung des Ankers 1, der Paletten 1a und 1b sowie der Verzahnung des Eades S ist derart, dass das Rad während des jedem Stoss vorangehenden und folgenden Teiles der Schwenkbewegung des Ankers in seiner Winkelbewegung niemals frei ist, da die Paletten des Ankers mit der Verzahnung abwechselnd in Eingriff stehen.The general arrangement of the anchor 1, the pallets 1a and 1b as well as the toothing of the Eades S is such that the Wheel during the part of the pivoting movement of the armature preceding and following each impact in its angular movement is never free because the pallets of the armature are alternately engaged with the toothing.
Da, wie beschrieben, der elektromechanische Wandler der Uhr von monostabiler Bauart ist, erfolgt das Antreiben des Ankers 1 durch Stromimpulse von gleicher Polarität. Obwohl eine solche Antriebsart es ermöglicht, diese Impulse auf einfache Weise zu erhalten, da sie beispielsweise am Ausgang eines Binär-Frequenzteilers erzielt werden, kann sie zu einer Schwierigkeit mechanischer Art Anlass geben, und zwar aus folgenden Gründen? Nachdem der erste Stoss zwischen dem Anker und dem Rad abgetreten ist, verliert der Anker seine Geschwindigkeit und bleibt sogar stehen, wobei er dann nur der Einwirkung des durch die Spiralfedern 7 und 8 entwickelten Rückstellmoments ausgesetzt ist. Dagegen verstellt sich das Zahnrad, da es praktisch die gesamte Energie der Bewegung des Ankers aufgenommen hat, rasch. Daraus ergibt sich, dass der auf den soeben durch die Eingangspalette des Ankers angegriffenen Zahn folgende Zahn des Rades diese Palette einholen kann, bevor sie sich aus der vom Ende der verschiedenen Zähne (Fig. 5) durchlaufenen kreisförmigen Bewegungsbahn zu entfernen vermag.There, as described, the clock's electromechanical converter is of monostable design, the armature is driven 1 by current pulses of the same polarity. Although such a type of drive makes it possible to generate these impulses easy way to obtain it, since it can be obtained, for example, at the output of a binary frequency divider give rise to a difficulty of a mechanical nature for the following reasons? After the first push between the anchor and the wheel has been ceded, the anchor loses its speed and even stops, whereby it then only the action of the developed by the coil springs 7 and 8 Restoring torque is exposed. On the other hand, the gear wheel adjusts itself, since it practically uses the entire energy of the Movement of the anchor has started rapidly. It follows that the one just passed through the entrance pallet of the anchor attacked tooth following tooth of the wheel can overtake this pallet before it moves out of the end of the different teeth (Fig. 5) traversed circular trajectory to remove.
Es leuchtet ein, dass es von Belang ist, diesen Stoss zu unterbinden, der zur Gewährleistung* des einwandfreien Ganges der Uhr keineswegs erforderlich ist.It goes without saying that it is important to prevent this shock in order to ensure * that the machine is running smoothly the clock is by no means necessary.
Darüber hinaus kann ein solcher Stoss unter bestimmten Bedingungen und durch Rückprall des Rades S das Rad in seine Ausgangsstellung zurückführen, so dass die Zeitanzeige der Uhr dann gegenüber dem Soll-Wert im Rückstand ist.In addition, such a shock can under certain conditions and by rebounding the wheel S return the wheel to its original position so that the time display of the Clock is then behind the target value.
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Dieser Mangel lässt sich beheben, indem der Kreis ER durch eine RO-Differentiationsschaltung ergänzt wird, die jeden Rechteck-Impuls i (Fig. 8) in eine Reihe aus zwei Impulsen I. und Ip voneinander entgegengesetzter Polarität umwandelt. .This deficiency can be remedied by putting the circle through ER an RO differentiation circuit is added to each Square-wave pulse i (Fig. 8) is converted into a series of two pulses I. and Ip of opposite polarity. .
Für diese Antriebsart bleibt der elektromechanische Wandler der beschriebenden Uhr, soweit es seinen allgemeinen Aufbau betrifft, der gleiche wie der in Fig. 1 und 2 dargestellte, wobei jedoch seine Anpassung vom elektromechanischen Standpunkt her gesehen anders ist als bei einer Speisung mit Impulsen von genauer Rechteckform, wie die Impulse i (Fig. 8).The electromechanical converter remains for this type of drive the descriptive clock, as far as its general structure relates to the same as that shown in Figs. 1 and 2, but with its adaptation from an electromechanical point of view is different from the point of view of a supply with pulses of an exact rectangular shape, such as the pulses i (FIG. 8).
fe Während nämlich die Beschleunigung des Ankers 1 unter Einwirkung des Impulses I. von beispielsweise positiver Polarität normal erfolgt, liegen die Tatsachen hinsichtlich der Rückkehrphase des Ankers in die Ruhestellung nach dem Stoss der Palette 1a gegen den Zahn d^ (Fig. 4) unter Einwirkung . der Spiralfedern 7 und 8 etwas anders· Der durch diesen Stoss praktisch zum Stillstand gebrachte Anker 1 wird dann nämlich nicht nur durch die Spiralfedern, sondern ausserdem durch die Einwirkung des Impulses Ig von negativer Polarität nach rückwärts angetrieben. Daraus ergibt sich, dass der Anker zu seiner Rückkehr in die Ruhestellung viel intensiver beschleunigt wird als es unter der alleinigen Einwirkung der Spiralfedern 7 und 8 der Fall wäre und dass folglich die Palette 1a ausfe During namely the acceleration of the armature 1 under the action of the pulse I. of, for example, positive polarity occurs normally, the facts lie regarding the Return phase of the anchor in the rest position after the pallet 1a hits the tooth d ^ (Fig. 4) under action. of the spiral springs 7 and 8 slightly different · The one caused by this shock Practically brought to a standstill armature 1 is then namely not only by the spiral springs, but also by the Effect of the pulse Ig from negative polarity backwards driven. As a result, the anchor accelerates much more intensely to return to the rest position is than would be the case under the sole action of the coil springs 7 and 8 and that consequently the pallet 1a
r der den Zahn d^ und den Zahn dg voneinander trennenden Lücke herausgezogen werden kann, bevor der Zahn dg sie berührt, se dass jetzt durch den Stoss, den er dem Anker 1 versetzen konnte, kein Energieverlust für das Had S mehr auftritt. Durch angemessene Dimensionierung der beweglichen Teile des Wandlers, einschliesslich der Spiralfedern, des Räderwerks der uhr und der Differentiätionsschaltung des Speisekreises ER ist es also möglich, es so einzurichten, dass nur die zwischen den Paletten 1a und 1b und den Zähnen des Rades S stattfindenden The gap separating the tooth d ^ and the tooth dg from one another can be pulled out before the tooth dg touches them, so that there is no longer any loss of energy for the Had S due to the impact that it was able to displace the armature 1. By appropriately dimensioning the moving parts of the transducer, including the spiral springs, the clock gear train and the differentiating circuit of the feed circuit ER, it is possible to arrange only those between the pallets 1a and 1b and the teeth of the wheel S.
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— OA —- OA -
Berührungen diejenigen sind, im Verlaufe derer die Energieübertragung auf das Rad durch Stoss der Paletten erfolgt, wobei diese Übertragung somit bei einem besonders günstigen Wirkungsgrad durchgeführt wird.Touches are those during which the energy transfer occurs takes place on the wheel by pushing the pallets, this transfer thus at a particularly favorable Efficiency is carried out.
Gemäss einer in Fig. 9 veranschaulichten weiteren Ausführungsvariante lässt sich die Sperrung des Sekundenrades S durch Zusammentreffen des auf den Zahn, der den Stoss erhalten hat, folgenden Zahnes dp mit der Palette 1a dadurch beheben, dass das Ende dieser Palette so geschliffen wird, dass eine zu der bereits beschriebenen Facette a um 90° ver~ setzte Facette e entsteht, die einen Stoss von Seiten der Spitze des Zahnes do erhalten soll, wenn sich das Rad S unter Einwirkung des Stosses, den sein Zahn d^ vorher erhalten hat, in Richtung F. bewegt. Diese Energierückgabe durch das Rad S an den Anker 1 reicht aus, um den Anker bei seiner Rückkehrbewegung in die stabile Lage.rasch zu beschleunigen. Bei dieser Ausführungsvariante können die Antriebsimpulse ohne weiteres, wie die Impulse i des Diagramms V nach Fig. 7» eine Rechteckform aufweisen.According to a further embodiment variant illustrated in FIG. 9 can be the locking of the fourth wheel S by the meeting of the tooth that received the shock has to fix the following tooth dp with pallet 1a by grinding the end of this pallet in such a way that that one of the already described facet a by 90 ° ver ~ set facet e is created, which should receive a push from the side of the tip of the tooth do when the wheel S moves under the action of the shock which his tooth d ^ received beforehand has moved in the direction of F. This energy return by the wheel S to the armature 1 is sufficient to keep the armature at its return movement to the stable position. to accelerate rapidly. In this embodiment variant, the drive pulses can easily, like the pulses i in the diagram V according to FIG. 7 »have a rectangular shape.
Eine der soeben beschriebenen Wirkung ähnliehe Wirkung lässt sich auch dadurch erzielen, dass ein dem Wandler gemäss Figo 1 und 2 ähnlicher Wandler, und zwar hinsichtlich der allgemeinen Form seiner Teile, insbesondere der Paletten la und 1b sowie der Zähne des Rades S und hinsichtlich der Speisungsart mit periodischen Impulsen !,verwendet wird, wobei die beweglichen Organe des Wandlers des Räderwerks so dimensioniert werden, dass die Geschwindigkeit ^S des Ankers .nach dem Stoss nicht Null beträgt, sondern gegenüber der Geschwindigkeit<Wj vor dem Stoss etwas negativ ist.An effect similar to the one just described can be achieved can also be achieved in that a converter similar to the converter according to FIGS. 1 and 2, specifically with regard to the general shape of its parts, especially the pallets la and 1b as well as the teeth of the wheel S and with regard to the type of supply with periodic pulses! is used, the moving parts of the transducer of the gear train being dimensioned in such a way that the speed ^ S of the armature . after the collision is not zero, but opposite the velocity <Wj before the impact is somewhat negative.
Zurückkommend auf die oben erörterte Beziehung unter Einsatz von&k als Funktion von ^3, k, £, <9R, r^ und r& ergibt sich darausReturning to the relationship discussed above using & k as a function of ^ 3 , k, £, <9 R , r ^ and r & results from this
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1 -1 -
1 + k1 + k
<C O<C O
aus der sich ableiten lasst, dassfrom which it can be deduced that
^R^ R
■•«■Μ■ • «■ Μ
> k > k
Wenn also für einen gegebenen Wert k die verschiedenenSo if for a given value k the different
geometrischen Grossengeometric sizes
so gewählt werden,be chosen so
dass sie dieser Beziehung entsprechen, so prallt der Anker 1 nach dem Stoss der Palette 1a gegen den Zahn d. desthat they correspond to this relationship, the anchor strikes 1 after the pallet 1a hits the tooth d. of
Hades S etwas zurück, so dass die dem Anker durch Einwirkung der Spiralfedern 7 und 8 bei seiner Bewegung in Richtung Fp vermittelte Winkelgeschwindigkeit erhöht wird.Hades S slightly back, so that the armature by the action of the coil springs 7 and 8 when moving in the direction Fp mediated angular velocity is increased.
Ausser den Eigenschaften, die jeder elektromechanische Wandler aufweisen muss und die vorstehend erwähnt worden sind, zeigt der für die beschriebene Uhr vorgesehene elektromechanische Wandler noch die nachstehenden VorteileExcept for the properties that every electromechanical Must have transducers and which have been mentioned above, shows the electromechanical intended for the clock described Converter still has the following advantages
das Instellungbringen der beweglichen Teile dese elektromechanischen Wandlers findet statt, indem diese Teile in einem einzigen stabilen Zustand gehalten werden, so dass die elektrische Antriebsart des Wandlers sich als besonders einfach erweist; 9 0 9 8 8 4/1259the positioning of the moving parts of the electromechanical converter takes place by these parts are kept in a single stable condition, so that the electric drive mode the converter proves to be particularly simple; 9 0 9 8 8 4/1259
der Antrieb des Räderwerks erfolgt bei sehr niedriger Frequenz (beispielsweise 1Hz) schrittweise, was es ermöglicht, den mechanischen Teil des Wandlers bei Abmessungen und einer Präzision von einer Grössenordnung herzustellen,-die mit der Grössenordnung der gebräuchlichen Uhren vereinbar ist.the gear train is driven at a very low frequency (e.g. 1Hz) gradually, which allows the mechanical part of the transducer in terms of dimensions and a precision of an order of magnitude, -that of the order of magnitude of the conventional clocks is compatible.
Schliesslich leuchtet ein, dass, obwohl in der Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen nur der Fall eines Antriebes des Räderwerks einer Uhr durch Stoss mittels Einwirkung auf das Sekundenrad des Räderwerks in Betracht gezogen wurde, es auch möglich wäre, diesen gleichen Antrieb durch Stoss gegen einen anderen beweglichen Teil dieses Räderwerks herbeizuführen, wobei dann allerdings die Frequenz der Antriebsimpulse dementsprechend gewählt werden muss. ■Finally, it makes sense that, although in the description and in the accompanying drawings only the case of a drive of the gear train of a clock by impact by action On the fourth wheel of the gear train was considered, it would also be possible to use this same drive to bring about by impact against another moving part of this gear train, but then the The frequency of the drive pulses must be selected accordingly. ■
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1969-07-09 JP JP44053890A patent/JPS5212583B1/ja active Pending
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|---|---|---|---|
| SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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