DE2126669B2

DE2126669B2 - Vorrichtung zur umwandlung einer hin- und hergehenden bewegung in eine drehbewegung in einer uhr

Info

Publication number: DE2126669B2
Application number: DE19712126669
Authority: DE
Inventors: Gaston La Neuveville Raval (Schweiz)
Original assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Current assignee: Omega Louis Brandt and Frere SA
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1971-05-28
Publication date: 1973-08-09
Also published as: DE2126669A1; CH559932B5; GB1347291A; CH559932A; DE2126669C3; CH953070A4; US3917965A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden

Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr. mit einem Schaltrad mit mindestens einer profilierten Piste aus magnetisierbarem Material, auf welcher Piste in regelmäßigen Abständen durch Luftspalte voneinander getrennt Nocken gleicher Form angeordnet

sind, und mit mindestens einem permanentmagnetischen, über dem Schaltrad eine axiale Hin- und Herbewegung ausführenden Element mit mehreren ausgeprägten Polen, deren Schritt gleich ist dem Schritt zwischen benachbarten Nocken der Piste, derart, daß stets jeder Pol gleichzeitig dieselbe 1 age bezüglich je eines Nockens der Piste einnimmt.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art nach der deutschen Offenlegungsschnft 1 953 454 besitzt das permanentmagneüsche Element zwei entgegengesetzt polarisierte Pole, die auf die diametral gegenüberliegende Stelle des Schaltrades einwirken. Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei dieser Ausführung stets auftretende Ummagnetisierung des aus Weicheisen bestehenden Schaltrades zu Nachteilen führen kann.

denn eine gewisse, nicht zu vermeidende Remanenz im Schaltrad kann bewirken, daß zwischen dessen Nocken und den Polen des Elementes abstoßende statt anziehende Kräfte auftreten. Sicherer Anlauf und dauernder Synchronismus sind daher bei dieser bekannten Ausführung trotz erhöhter Anzahl von permanentmacnetischcn Polen nicht immer gewährleistet.

Es ist auch bekannt, mehrere Pole eines schwingenden, permanentmagnetischen Elementes auf ein Schaltrad mit zusammenhängend gewelltem, also nicht in einzelne Nocken aufgeteiltem Rand wirken zu lassen (französische Patentschrift 984 515). Auch in diesem Falle ist jedoch der Anlauf in bestimmter Richtung nicht sichergestellt.

Es ist schließlich bekannt, die Umwandlung einer schwingenden in eine drehende Bewegung dadurch vorzunehmen, daß man zwei mehrpolige Statorteile eines Synchronmotors mit mehrpoligem, permanentmagnetischem Rotor mit Hilfe der Schwingung pe- riodisch umpolt. Es ist jedoch bekannt, daß solche Synchronmotoren ohne Hilfsfeld keine eindeutige Anlaufrichtung aufweisen. Im übrigen ist der Raumbedarf eines solchen Motors für eine Uhr im allgemeinen untragbar hoch.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit getrennten Nocken am Schaltrad zu schaffen, die bei einfacher, räumlich gedrängter Ausführung stets sicher in der gewollten Richtung anläuft und dann synchron weiterläuft. Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß das permanentmagnetischc Element einen Kamm von mehr als zwei gleichnamigen Polen aufweist und daß die Piste aus mindestens zwei Stanztei-

len besteht, an welchen magiiciisierie Nocken aus dem Material geschnitten und seitlich gebogen sind. p_a in diesem Falle alle vorhandenen Pole t'es Elementes und Nocken der Pisten des SchaltraJe- eindeulii magnetisiert sind und da stets mehrere Pole wirksam, sind, ergibt sich ein sichererer, riehiur.g-.bestimtnter Anlauf und ständiger svnchro.,er Lau·' trotz äußerst geringer Dimensionen der einzelnen Pole und Nocl.cn. Die Herstellung des Elementes und des Scha'trades kann durch Stanzen erfolgen, da die er hebliche Zahl von (beispielsweise sechs) Polen einen ο sicheren Anlauf und Synchronismus auch bei Verwendung '-on magnetisch nicht äußerst hochwertigen Materialien, die sich zum Stanzen eignen, gevvährieistet is:.

D:e '.erliegende Erfindung wird nun an Hand der Zeich'.'.urie näher erläutert.

Fig. I zeigt schematisch die wesentlichen Teile eine; elektronischen Uhr:

T '.·:.- zeigt in starker Vergrößerung den Kamm des : ,-: ,schalleleHii-Hies üild die Nuv.kk.11 des Suiaiirades.

1 ■'i g. 3 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung eine" ersten Fortschaltpiste, und

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung einet weiteren Ausführungsform der Fortschaltpiste.

Da- in Fig. 1 schematische dargestellte Uhrwerk weis· einen Resonator in Form einer F'.immsabel 1 auf. Diese Stimmgabel ist mittels einer Spule 2 an einen Verstärker 3 gekoppelt. Die Elemente 1 bis 3 bilden einen an sich bekannten Tonfrequenzosziliator hoher Stabilität. In Serie mit der Spule 2 ist die Spule 4 eines Schwingungsmotors geschaltet, so daß ein Wechselstrom der Frequenz der Stimmgabel 1 die Spulen 2 und 4 durchfließt. Die Spule 4 wirkt auf einen Permanentmagneten 5. der an einem um die Achse 7 schwenkbaren Arm 6 befestigt ist. Das ardere freie Ende des Arms 6 trägt ein Fortsclialtelement 8. daß einem Fortschaltrad 9 gegenüberliegt. Die dem Schaltrad9 zugewandte Fläche des Elemen- r-> tcs8 weist einen Kamm von Polen 10 auf. Die Außenfläche des Schaltrades9 weist unten näher beschriebene, aus Nocken 11 gebildete Pisten auf. Wenn die Pisten 9 und das Fortschalielement 8 aus Maierialicn hoher Koerzitivkraft bestehen, so sind die Zahne 10 des Elementes 8 und die Nocken 11 des Forischaltrades 9 magnetisiert und bilden sich gegenüberliegende Pole entgegengesetzter Polarität, wie in Fi 11. 2 angedeutet ist. Die Nocken 11 werden somit von den Polen 10 des Elementes 8 angezogen, wodurch eine Kupplung und die unten beschriebene Fortschaltung durch die Einwirkung zwischen dem Schaltelement 8 und dem Schpltrad 9 entsteht.

Fi g. 3 zeigt eine verhältnismäßig einfache Ausführunesform der Piste eines Schaltradcs in Abwicklung. Diese Piste weist Nocken 11 mit je einem in Umfangsrichtung liegenden Teil 11 α und einem geneigten Teil 11 b auf. Die Piste besteht aus zwei Nockenkränzen, die axial und in Umfangsrichtung derart versetzt sind, daß sich die geneigten Teile 11 b axial überlappen. Jeder Kranz ist einteilig als Sianzteil ausgebildet, an welchem die geneigten Teile II/¹ freigeschnitten und in die dargestellte Form gebogen sind. Der Schritt in Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Nocken 11 desselben Kranzes ist fi.^r, gleich dem Schritt zwischen benachbarten Polen des Schaltelemente. In Fig. 3 sind fünf Pole dargestellt. Man sieht, daß sich alle Pole H) in derselben Laee bezüglich aufeinanderfolgender Nocken 11 jedes ~ Kranzes des ScLa'.trades bc-finden. Die Zähne oder Pole Hl sind in ihrer neutralen Lage oder Ruhestellung dargestellt. Wenn die Spule 4 von einem Wechselstrom oder pulsierendem Strom durchflossen ist. führen der Magnet 5. der Arm 6 und das SchaltelementS eine Drehschwingung um die Achse 7 aus F ie. 1). Die Zähne 10 schwingen somit in einer zur Zeichnungsebene in Fig. 1 und 2 senkrechten Richtung, d.h. quer zur Umfangsnchiung oder Drehrichtung des Schaltrades in Fig. 3. Die Amplitude des Schaltelemente* S ist so gewählt.dab die axiale Schwingungamplitude der Pole 10 praktisch der axialen Breite der Piste entspricht, also der uualcr. axialen Breite der beiden Nockenkränze II.

Setzt die Schwingung des Schahelementes 8 mit anfänglich geringer Amplitude ein. so schwingen die Pole 10 axial über die Piste des Schaltrades 9. wobei die geneigten Teile der Nocken 11 von den Polen 10 angezogen werden, was sich in einei Bewegung der Molken bzu. des S«.haltrade·:. in Urnfangsncht auswirkt. Wird die Amplitude des Schaltelementes 8 bzw. der Pole 10 so groß, daß die Pole eindeutig die freien Enden der geneigten Teile Hb der Nocken des rechts hegenden Kranzes verlassen, so werden nun die Nocken 11 des links liegenden Kranzes durch die Pole 10 angezogen und verbleiben im Anziehungsbereich der Pole, bis dieselben die Nocken des links liegenden Kranzes wieder verlassen und wiederum die Nocken des rechts liegenden Kranzes anziehen. Es ergibt sich damit eine Antriebswirkung in bestimmter Richtung, wodurch das Schaltrad svnchron mit der Schwingung des Schaltelementes 8 bzw. seiner Pole 10 in Drehung versetzt wird.

F i u. 4 zeigt eine kompliziertere, aber auch wirksamere "Fortschaltvorrichtung als die nach Fig. 3. Die Form der Nocken 11 entspricht derjenigen nach F ie. ν aber die Nocken sind anders angeordnet, nämlich nut ihren in Umfangsrichtung hegenden Tei-, Iv.η Π α Rücken an Rücken und mit nach außen gelichteten geneigten Teilen 11 /1. Außer den beiden Kränzen von Nocken 11 weist das Forischaltrad drei Kränze von Hilisnocken oder Hilfszähnen auf, nämlich zwei äußere Kränze von Zähnen 12 und einen mittleren Kranz von Zähnen 13. Die Hilfszähne befinden sich praktisch in der Mitte zwischen den Heien Enden der Nockenteile 11 b zweier aufeinanderfolgender Nocken 11. Die Hilfszähne IJ befinden sich zwischen den geneigten Teilen jedes Nockenpaares 11.

Bei dieser Ausl'ührunesform weist das Fortschaltelemenl (8) Kämme mif Polen (H)') b/w. (10") auf. Während die Nocken (.11) der beiden Hauptpisten nicht in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind, sind die Pole (10') und (10") um einen halben Schritt gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt. Wenn sfcli" die einen Zähne des Fortschaltelementes, beispielsweise die Zähne (10') über den Nocken (11) der zugeordneten Hauptpiste befinden, stehen die anderen 'Pole, im dargestellten Falle die Pole (H)'). praktisch symmetrisch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nocken (11). Die beiden Kämme von Polen (IiY) und (10") sind auf demselben Arm (6) eines Schwingunesmotors befestigt und schwingen synchron und "in Phase in axialer Richtung bezüglich des Schaltrades. Fig. 4 zeigt die Pole des Schal'.elemen- ;es in Ruhestellung.

Wenn das Forfschaltelenient mit geringer Amph-

tudc zu schwingen beginnt, verbleiben die Zähne (K)') im Bereich der links liegenden Hauptpistc und ziehen deren Nocken an. Werden die Pole (KV) und (K)") etwas nach links bewegt, so haben die Pole (10') die Tendenz, das Schaltrad nach unten (F i g. 4) zu bewegen. Die Pt)Ie (10"). die sich hierbei den Nocken (11) der rechts liegenden Piste nähern, bewirken ebenfalls eine leichte Anziehung dieser Nokken nach unten. Wenn die Pole aus der Ruhestellung etwas nach rechts schwingen, haben die Pole (10') die Tendenz, das Schaltrad nach oben zu bewegen. Zugleich nähern sich die Pole (10') den Zähnen (12) der rechts liegenden Hilfspistc, welche Zähne jetzt gegenüber der dargestellten Lage etwas nach oben verschoben sind. Die Pole (10") üben auf die Zähne (12) dieser Hilfspiste einen Zug nach unten aus und verhindern damit, daß das Schalüad endgültig nach oben zu drehen beginnt. Wenn die Schwingungsamplitude des Schaltelementes zunimmt, verlassen die Pole (10') endgültig die äußeren Enden der Nocken (11). Zugleich nähern sich die Pole (10") genügend den Nocken (11) der rechts liegenden Hauptpiste, um diese Nocken nach unten zu ziehen. Außerdem nähern sich die Pole (K)') den Zähnen (12) der links liegenden Hilfspiste und üben auf dieselben einen gewissen Zug nach unten aus. Die Nocken (11) der rechts liegenden Hauptpiste verbleiben nun im Haftbereich der Pole (10") und werden nach unten gezogen, wenn die Pole (10') kurz später nach rechts zurückschwingen, um dann die äußeren Enden der Nocken (11) zu verlassen. Damit beginnt das Schallrad endgültig nach unten zu drehen und bleibt synchron mit dem Schwingenden Schaltelement gekuppelt. Die Verhältnismäßig starken Pole (13) der mittleren Hilfspiste verhindern ebenfalls einen Anlauf im falschen Drehsinn. Wenn sich die Pole (10') nach inneu, d.h. nach rechts bewegen, haben sie vorerst die Tendenz, das Schaltrad nach oben zu bewegen. Sie konnten dann eventuell die Nocken (11) am unteren Ende des in Umfangsrichtung liegenden Teils (Hfl) verlassen, was zu einem Anlauf in der falschen Richtung führen könnte. Diese theoretisch mögliche Wirkungsweise wird durch die verhältnismäßig starken Pole (13) verhindert, welche während des Anlaufs unter den Polen des Schaltelementes haftenbleiben, so daß die Pole (10) unmöglich die Nocken (Ii) am un-

t5 leren Ende ihrer in Umfangsrichlung liegenden Teile (Il n) verlassen und damit einen Anlauf im unerwünschten Drehsinn bewirken können. Bei der Ausführung gemäß F i g. 4 sind alle Nocken (I I) und alle Pole (12) und (13) des Schaltrades zu den Polen (10') und (K)") entgegengesetzt magnetisiert.

Die Ausführung gemäß F i g. 4 kann in verschiedener Weise modifiziert werden, um zu einfacheren Ausführungsformen zu gelangen. Man kann z. B. die beiden äußeren Hilfspisten mit den Polen (12) weglassen. Die Wirkungsweise ist dieselbe, aber man verliert während der normalen Drehung des Schaltrades einen gewissen Antriebseffekt und einen gewissen Sichcrungseffekt gegen Anlauf in der faischen Richtung. Andererseits kann man auch die mittlere Hilfspiste mit den Polen (13) weglassen, wobei dann die Teile (11 a) der Nocken (11) beider Kränze einander direkt berühren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche-

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr. mit einem Schaltrad mit mindestens einer profilierten Piste aus magnetisierbarem Material, auf welcher Piste in regelmäßigen Abständen durch Luftspalte voneinander getrennte Nocken gleicher Form angeordnet sind, und mit mindestens einem permanentmagnetischen, über dem Schaltrad eine axiale Hin- und Herbewegung ausführenden Element mit mehreren ausgeprägten Polen, deren Schritt gleich ist dem Schritt zwischen benachbarten Nocken der Pis'.e. derart, daß stets jeder Pol gleichzeitig dieselbe Lage bezüglich je eines Nockens der Piste einnimmt, dadurch gekennzeichnet, Jaß das permanentmagnetische Element (8) einen Kamm von mehr als zwei gleichnamigen Polen ■ !Q) aufweist und daß die Piste aus mindestens zwei Stanzteilen besteht, an welchen magnetisierte Nocken (11) aus dem Material geschnitten und seitlich gebogen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Piste eine Magnetisierung aufweist, die derjenigen der Pole (10) entgegengesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Kamm eine dem Durchmesser der Piste angepaßte Krümmung aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nocken (11) einen in Umfangsrichtung verlaufenden (11λ) und einen geneigten (11 b) Teil aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hilfspiste mit in Umfangsrichlung zwischen den freien Enden der Nocken (11) liegenden zahnförmigcn Hilfsnocken(12).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das freie Ende der Nokken (11) mindestens annähernd vor einem Pol (10) des Kammes bei neutraler Lage desselben befindet und daß sich die in Umfangsrichtung verlaufenden Nockenteile (11 a) und die Hilfspiste (12) vor den Polen des Kammes befinden, wenn sich dieser in der einen bzw. anderen Extremlage befindet.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweite symmetrisch zur ersten angeordnete Piste und einen zweiten, der zweiten Piste zugeordneten Kamm (F i g. 4).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kämmt um einen halben Schritt in Fortschaltrichtung gegeneinander versetzt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8. gekennzeichnet durch eine zweite Hilfspiste, die der zweiten Piste zugeordnet ist (F i g. 4).

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung liegenden Nockenteile (11 a) der beiden Pisten in der Mitte des Schaltrades (9) einander gegenüberliegen und daß eine dritte, mittlere Hilfspiste vorgesehen ist. welche zwischen je zwei geneisten Nockenteilen (lift) der beiden Pisten liesende zahnförmiae Kilfsnucken (13) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Anspruches, 6.9 oder 10. dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfspiste oder Hilfspisten je an einer gestanzten Scheibe geformt ist bzw. sind.