DE1963259C3 - Permanentmagnet-dynamisch angetriebenes Uhrwerk fur elektronisch gesteuerte Pendeluhren - Google Patents
Permanentmagnet-dynamisch angetriebenes Uhrwerk fur elektronisch gesteuerte PendeluhrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein permanentmagnet-dynamisch
angetriebenes Uhrwerk für elektronisch gesteuerte Pendeluhren mit einem Schwerkraftpendel, mit
welchem zwei Permanentmagnete mit magnetischem Rückschluß verbunden sind. Diese Permanentmagnete
induzieren bei der Pendelschwingung in einer ortsfesten Steuerspule Steuerimpulse, die verstärkt werden und 4'
eine das Pendel in Schwingung versetzende und/oder haltende Arbeitsspule erregen. Die konzentrisch gewikkelten
Steuer- und Arbeitsspulen sind hierbei in Höhe der Permanentmagneten mit dem Uhrwerksgehäuse
verbunden. )0
Das Uhrwerk wird entweder direkt vom schwingenden Pendel oder indirekt mittels eines impulsgesteuerten
Schrittschaltwerkes angetrieben.
Kontaktlos angetriebene Schwingsysteme mit elektronischer Rückkopplungsschaltung dieser Art sind seit r'5
einiger Zeit bekannt. Bei fast allen Schwingsystemen mit Schwerkraftpendel ist der Permanenmagnet am unteren
Ende der Pendelstange vorgesehen.
Bei einer bekannten Uhr ist beispielsweise am unteren Ende der Pendelstange ein gebogener Stab- h"
magnet angebracht, dessen seitliche Magnetpole abwechselnd in zwei ortsfest angebrachte Spulen oder
Spulenkombinationen eintauchen, die als Antriebs- und Steuerspulen geschaltet sind. Auch können ein oder
mehrere Stabmagnete in einer kreisbogenförmig '" gebogenen Hülse untergebracht sein, die bei der
Schwingbewegung gleichfalls in eine Spulenkombination eintauchen.
Ferner wurde schon vorgeschlagen, am unteren Ende der Pendelstange ein in Richtung der Pendelstange
magnetisiertes Magnetsystem anzubringen, das mit im Nulldurchgang senkrecht unter dem Pendel angeordneten
Spulensystemen zusammenwirkt.
Nachteilig bei all diesen Anordnungen ist, daß die Spulensysteme im unteren Bereich des Pendels angeordnet
sein müssen und damit relativ weit vom Uhrwerk entfernt sind. Aus diesem Grunde kann die
Verdrahtung erst bei der Endmontage der Uhr durchgeführt werden, was fertigungstechnisch, z. B. bei
Bandfertigung, äußerst ungünstig ist. Vor allem ist es nicht möglich, komplette Rohwerke für Uhren dieser
Art zu fertigen und Uhrenherstellern zur Montage in Uhrengehäusen zu liefern.
Bei einem kompletten Rohwerk sollte nämlich das Spulensystem mit den übrigen Schaltungselementen zu
einer geschlossenen Baugruppe kombiniert sein, welche möglichst ohne nachträgliche Montage in das Uhrgehäuse
eingesetzt werden kann.
Es sind zwar Pendeluhrkonstruktionen bekanntgeworden,
bei welchen die Spulen- und Magnetanordnungen im oberen Bereich des Pendels vorgesehen sind. Im
Gegensatz zu den eingangs beschriebenen Konstruktionen können hier die Spulen unmittelbar am Rohwerk
angebracht werden. Diese Uhrwerke sind jedoch nachteiligerweise außerordentlich neigungsempfindlich.
Schon bei geringfügiger Neigung des Uhrwerks nähern sich nämlich die Magnete den Spulen so stark, daß sie an
der Spulenhalterung streifen und das Uhrwerk stehen-
bleibt. Zwar kann man, um dies zu vermeiden, den Luftspalt von vornherein relativ groß wählen, was
jedoch zu einem schlechten Wirkungsgrad führt Es ist darum erforderlich, die Senkrechtlage dieser Uhr nach
dem Anbringen an der Wand mit Hilfe von an der Gehäuserückwand vorgesehenen Stellschrauben zu
korrigieren. Diert umständliche und für den Laien
schwierige Justage sollte jedoch vermieden werden.
Bei einer anderen Konstruktion dieser Art sind außerdem die am Pendel vorgesehenen Permanentmagneten
beidseitig des Spulensystems angeordnet so daß auch dieser Aufbau für ein vorgefertigtes Werk
ungeeignet ist
Schließlich ist ein Uhrwerk bekannt, bei welchem ein
am oberen Ende des Pendels vorgesehener Stabmagnet bei der Schwingbewegung in die Spulen eintaucht
Abgesehen von den erwähnten Justageschwierigkeiten weist diese Anordnung ein außerordentlich großes
magnetisches Sireufeid auf, welches den Wirkungsgrad und die Ganggenauigkeit der Uhr erheblich beeinträchtigt
Bekannt ist auch ein Uhrwerk, bei dem zwei Permanentmagnete an einem drehbar gelagerten
Hebelarm befestigt sind und mit einer gehäusefesten elektrisch erregbaren Arbeitsspule zusammenwirken.
Der Hebelarm ist an einer parallel zur Schwingachse des Pendels gelegenen Achse drehbar gelagert und mit
der senkrecht zur Schwingrichtung auslenkbaren Pendelstange nach Art eines Pendelweisers in Schwingrichtung
kraftschlüssig verbunden. Auch bei diesem Uhrwerk ist nicht gewährleistet daß der Abstand der
Permanentmagnete von der Arbeitsspule stets genau justiert ist. Insbesondere bei Schräglage des Uhrwerks
ist nach dem Einbau eine Nachjustierung erforderlich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein permanentmagnet-dynamisch angetriebenes
Uhrwerk der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das als komplettes, Rohwerk hergestellt werden kann, keine
nachträgliche Justage bei der Anbringung der Uhr erforderlich macht und bei welchem das Spulensystem
mit den übrigen Schaltungselementen zu einer geschlossenen Baugruppe kombiniert ist.
Diese Aufgabestellung bedingt, daß das Spulensystem nur auf einer Seite des mit Permanentmagneten
versehenen Pendels bzw. »Pendelweisers« angeordnet ist Problematisch bei diesem einseitigen Spulensysiem
ist die Beherrschung der Streuflüsse, die bei Vorhandensein von metallischen Teilen in Nachbarschaft der
Spulen- bzw. Permanentmagnete das Schwingsystem in nachteiliger Weise beeinflussen können. So können z. B.
Störungen des Schwingsystems durch in Stahlbetonwänden enthaltenen Armierungsstahl oder durch
metallische Zifferblätter hervorgerufen werden, wenn nicht für eine geeignete Abschirmung bzw. Begrenzung
des Streuflusses gesorgt wird.
Gemäß der Erfindung werden diese Einflüsse dadurch ausgeschaltet, daß die Spulen am Uhrwerksgehäuse
zwischen dessen Vorderseite und der Pendelstange und die beiden Permanentmagnete mit einem konstanten
Luftspalt diesen gegenüberliegend an einem Hebelarm in Schwingrichtung in einem dem Abstand der
Spulenschenkel entsprechenden Abstand nebeneinander mit einander entgegengesetzter Polarität angebracht
sind, wobei der Hebelarm wenigstens an der Befestigungsstelle der Pe; nianentmagnete zur Bildung
des magnetischen Rückflusses aus Weicheisen besteht und ain einer koaxial bzw. achsparallel zur Schwingachse
der Pendelstange gelegei.,-r. Achse nahezu spielfrei
drehbar gelagert ist und ferner mit der senkrecht zur Schwingrichtung auslenkbaren Pendelstange nach Art
eines Pendelweisers in Schwingrichtung kraftschlüssig verbunden ist.
Diese Maßnahmen bewirken insgesamt, daß der größte Anteil des von dem Permanentmagneten
erzeugten Magnetflusses auf die Permanentmagneten selbst, die Spulen und den magnetischen Rückschluß
beschränkt bleibt.
to In an sich bekannter Weise können die Steuer- und
Arbeitsspulen scheibenförmig gewickelt sein. Um einen möglichst kräftigen Antrieb zu erzielen, empfiehlt es
sich, die Arbeitsspulenscheibe auf der dem Permanentmagnet zugekehrten Seite anzuordnen. Sie sollte eine
'5 möglichst geringe Stärke aufweisen, damit die hinter ihr
gelegene Steuerspulenscheibe, die in der Regel mehr Windungen besitzt von möglichst vielen Kraftlinien des
oder der vorbeischwingenden Permanentmagneten
durchflossen wird.
Sämtliche Konstruktionen erlauben es, die Uhr in einem bestimmten Winkelbereich senkrecht zur
Schwingungsebene zu neigen, ohne daß die Permanentmagneten an den Spulen oder Spulenhalterungen
streifen und ohne daß der Wirkungsgrad verschlechtert
" wird. Stets kann ein relativ geringer Abstand zwischen
den Magneten und den Spulen eingehalten werden, der einen hohen Wirkungsgrad der Anordnung sicherstellt.
Diese Anordnung setzt voraus, daß der als Pendelweiser ausgebildete Hebelarm nahezu spielfrei gelagert ist
i'i und der senkrecht zur Schwingrichtung verlaufende
Schlitz seiner Mitnehmergabel möglichst eng toleriert ist Außerdem kann zur Beseitigung des axialen Spieles
eine Andruckfeder vorgesshen sein, welche auf den Hebelarm nahe seines Schwinglagers oder auf seinen
!? Lagerzapfen einen in axialer Richtung wirkenden Druck
ausübt. Eine besonders reibungsarme und spieFreie Lagerung des Hebelarmes wird nach einem weiteren
Vorschlag der Erfindung mittels einer gespannten Stah::.aite erzielt
4(i wie eingangs ausgeführt wird mit der Erfindung in
erster Linie ein für die Fertigung besonders zweckmäßig aufgebautes Rohwerk angestrebt Nacn einer
Ausgestaltung der Erfindung können die Spulen vorteilhafterweise unmittelbar mit der elektronischen
4^ Schaltung kombiniert werden, indem sie auf der
Rückseite der diese tragenden Leiterplatte befestigt, z. B. angeklebt werden. In diesem Fall kann die
elektronische Steueranordnung vor der Endmontage vollständig gefertigt und geprüft werden, um anschließend
in das Rohwerkgehäuse, das eine den Spulen entsprechende Ausnehmung aufweist eingesetzt zu
werden. Auf diese Weise werden bei der Endmontage häufig auftretende Verdrahtung!)- und Lötfehhr praktisch
ausgeschlossen, da die Montage der mechanischen
^ Teile und die Montage der elektrischen und elektronischen
Teile voneinander unabhängig sind. Auch kann die Schaltungsanordnung nach Art einer gedruckten
Schaltung aufgebaut sein, die erforderlichenfalls von einem Spezialbetrieb gefertigt und zugeliefert wirr*.
'" Eine weitere Fertigungsvereinfachung wird dadurch
erreicht, daß die Verbindungsldtungen zwischen der
elektronischen Schaltung und der Stromquelle, vorzugsweise einer Batterie, ads in das Gehäuse unmittelbar
eingebetteten oder innerhalb de; Gehäuses befestigten
"' Leiterschienen bestehen, deren linden zur Herstellung
des elektrischen Kontaktes an entsprechenden Kontaktflächen der Stromquelle bzw. der Schaltung
anliegen. Besteht das Gehäuse des Rohwerks aus
Kunststoff, brauchen in diesem Full die Leitungen selber nicht isoliert zu werden. Auch entfällt bei der
Endmontage jegliche Lötarbeit.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand eines bevorzugten, in der Zeichnung dargestellten <-,
Ausführungsbeispiels naher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Rohwerksgehäusc I im Schnitt dargestellt. Rs ist auf der rechten Seite mit einem
Deckel 2 verschlossen. Innerhalb des Gehäuses ist die senkrecht zur Zeichnungsebene schwingende Pendelstange
3 mittels einer Pendelfeder 4 an einem Platinenteil 5 des Uhrwerks aufgehängt. Die Pendelstange
3 ist ferner in der Zeichnungsebene jeweils um den Winkel <% beidseitig auslenkbar, da ihr mit zwei
deckungsgleichen Haken 3a versehenes Ende von einem Stift 6 getragen ist, der an einem am untere Ende der
Pendelfeder 4 vorgesehenen Pendelträger 7 eingesetzt ist und ein Drehgelenk für die Pendeistange 3 darsteiii.
Die Pendelstange 3 ist nicht unmittelbar, sondern über einen als Pendelweiser ausgebildeten Hebelarm 9 mit μ
dem Räderwerk 8 des Uhrwerks verbunden. Dieser Hebelarm 9 ist auf der Ankerachse 10 schwenkbar und
spielfrei gelagert und mit dem Anker Il fest verbunden.
Er umfaßt das obere Ende der Pendelstange 3 mit einer Milnehmcrgabel 12, die einen aus der Zeichnung nicht
ersichtlichen Schiit/ aufweist, der die Auslenkung der
Pendelstange 3 um den Winkel ±<x in der Zeichenebene ermöglicht.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Mitnehmergabel 12 sind am Hebelarm 9 die Permanentmagneten
angebracht, von welchen nur der vordere Magnet 13 in der Zeichnung ersichtlich ist. Diese Permanentmagnete
wirken mit den scheibenförmig gewickelten Steuer- und Antriebsspulen 14 und 15 zusammen, die auf der
Rückseite der die elektronischen Bauteile 16 tragenden Leiterplatte 17 angebracht sind. Das Gehäuse 1 weist in
diesem Bereich eine derart ausgebildete Ausnehmung 1 a auf, daß die komplettierte Leiterplatte zusammen mit
den Spulen in diese eingesetzt und befestigt werden ΛαΠΓΪ. l^iC ClCfvirOriiSCuC vjCnaiiVjrig, »jCrCPi ι lüiuuu
bekannt ist und darum nicht näher erläutert zu werden braucht, wird über nicht dargestellte, in der Gehäusewandung
verlegte Leiterschienen aus der als Stromquelle dienenden Stabbatterie 18 gespeist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Permanentmagnet-dynamisch angetriebenes Uhrwerk für elektronisch gesteuerte Pendeluhren
mit einem Schwerkraftpendel, mit welchem zwei Permanentmagnete mit magnetischem Rückschluß
verbunden sind, welche bei der Pendelschwingung in einer ortsfesten Steuerspule Steuerimpulse induzieren,
die nach Verstärkung eine das Pendel in Schwingung versetzende und/oder haltende Arbeitsspule
erregen, wobei die konzentrisch gewickelten Steuer- und Arbeitsspulen in Höhe der
Permanentmagneten mit dem Uhrwerksgehäuse verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spulen (14, 15) am Uhrwerksgehäuse (1) zwischen dessen Vorderseite und der Pendelstange
(3) und die beiden Permanentmagnete (13) mit einem konstanten Luftspalt diesen gegenüberliegend an
einem Hebelarm (9) in Schwingrichtung in einem dem Abstand der Spulenschenkel entsprechenden
Abstand nebeneinander mit einander entgegengesetzter Polarität angebracht sind, wobei der
Hebelarm (9) wenigstens an der Befestigungsstelle der Permanentmagnete zur Bildung des magnetischen
Rückflusses aus Weicheisen besteht und an einer koaxial bzw. achsparallel zur Schwingachse
der Pendelstange (3) gelegenen Achse nahezu spielfrei drehbar gelagert ist und ferner mit der
senkrecht zur Schwingrichtung auslenkbaren Pendelstange (3) nach Art eines Pendelweisers in J0
Schwingrichtung kraftschlüssig verbunden ist.
2. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Arbutsspulen (14, 15)
scheibenförmig gewickelt sind, wobei die relativ dünne Arbeitsspulenscheibe (15) auf der oder dem J5
Permanentmagneten (13) zugekehrten Seite angeordnet ist
3. Uhrwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (Q) nahezu
spielfrei gelagert ist und die Pendelstange (S) mit einer Mitnehmergabel (12) mit eng tolerierten,
senkrecht zur Schwingrichtung verlaufenden Schlitz umgreift.
4. Uhrwerk nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine das axiale Lagerspiel verhindernde
Andruckfeder, welche auf den Hebelarm (9) nahe seines Schwinglagers oder auf seinen Lagerzapfen
einen in axialer Richtung wirkenden Druck ausübt.
5. Uhrwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (9) auf einer
gespannten Stahlsaite gelagert ist
6. Uhrwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spulen (14, 15) auf der Rückseite einer gleichzeitig die elektronischen Schaltungselemente (16) tragenden
Leiterplatte (17) angeordnet sind, weiche am Uhrwerksgehäuse (1) derart befestigt ist, daß die
Spulen (14,15) eim· entsprechende Ausnchmung(la^
des Gehäuses (1) durchsetzen.
7. Uhrwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen zwischen
der elektronischen Schaltung und der Stromquelle, vorzugsweise der Batterie (18), aus in das Gehäuse
eingebetteten oder im Gehäuse verlegten Leiterschienen bestehen, deren Enden zur Herstellung des
elektrischen Kontaktes an entsprechenden Kontaktflächen der Stromquelle bzw. der Schaltung
anliegen.
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