DE2604725C2

DE2604725C2 - Uhrantrieb mit Schrittmotor

Info

Publication number: DE2604725C2
Application number: DE2604725A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Kitai; Masuo Chiba Ogihara; Kozo Yotsukaido Chiba Sato; Nobuo Chiba Shinozaki
Original assignee: Seiko Koki KK
Current assignee: Seiko Koki KK
Priority date: 1975-02-07
Filing date: 1976-02-06
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB1491388A; US4084403A; JPS5190861A; DE2604725A1; JPS5762031B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Uhrantrieb für eine elektrische Uhr, mit einem Schrittmotor zum intermittierenden AntHeb eines Zeigers um jeweils einen Schritt bei Erregung des Motors durch aufeinanderfolgende Stromimpulse.

Bei einem bekannten Ufr-antri^b wird der Läufer des Schrittmotors bei jedem dem Motor zugeführten Impuls um einen bestimmten Winkel in der einen Richtung gedreht, und der Sekundenzeiger der Uhr wird über ein direkt mit dem Läufer verbundenes Ritzel und über eine Reihe von Zahnrädern intermittierend fortgeschaltet. Dabei wird die Bewegung des Läufers als solche übertragen, so daß am Ende jedes Impulses durch die Trägheit des Läufers eine Vibration erzeugt wird, die auf den Sekundenzeiger übertragen wird, so daß dann wegen der Schwingungen des Zeigers dessen genaue Lage nicht erkennbar ist.

Um Schwierigkeiten dieser Art zu vermeiden, ist es ferner bekannt, für die mit dem Zeiger direkt verbundenen Zahnräder Friktionskörper vorzusehen, oder eine Schaltklinke zu betätigen. Da in beiden Fällen eine zusätzliche Belastung erfolgt, muß jedoch eine erhöhte Ausgangsleistung des Schrittmotors vorgesehen werden, wodurch die Batterie stärker belastet wird.

Wird der Läufer zum Zwecke der Verringerung seines Trägheitsmoments so klein wie möglich ausgebildet, ergibt sich ein zu kleines Drehmoment am Ausgang des Motors. Zur Erhöhung des Drehmoments kann zwar ein magnetisches Material mit hohem Energiegehalt verwandt werden, das aber verhältnismäßig teuer ist. Ein weiterer Nachteil bekannter elektrischer Uhren dieser Art wird ferner darin gesehen, daß ein verhältnismäßig komplizierter Mechanismus erforderlich ist, der bei Betätigung der Verstellkrone eine Bewegung des Sekundenzeigers mit dem Sekundenrad verhindert. Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Uhrantrieb der eingangs genannten Art unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß der Getriebezug hinter dem angetriebenen Rad nicht angeschlossen ist, wenn der Läufer seine Drehung beginnt, so daß der Anlauf des Läufers ohne Belastung erfolgt und die Anlaufcharakteristik des Läufers verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Uhrantrieb der eingangs genannten Art durch den Gegenstand des Patentanspruchs gelöst.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Uhrantriebs gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Schnittansicht des Uhrantriebs in Fig. 1,

F i g. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels in F i g. 1, und

F i g. 4 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Uhrantriebs gemäß der Erfindung.

Bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf einer Basisplatte 1 ein.; Stütze 2 angeordnet, die mit einer Schraube 4 an einer Zwischenplatte 3 befestigt ist An der Zwischenplatte 3 ist eine weitere Stütze 5 angeordnet, an der eine obere Platte 6 mit einer Schraube 7 befestigt ist An der oberen Platte 6 und der mittleren Platte 3 sind Wellen 8, 9, 10 und eine Sekundenzeigerwelle 11 drehbar gelagert Koaxial mit der Sekundenzeigerwelle 11 sind eine Minutenzeigerwelle 12 und eine Stundenzeigerwelle 13 angeordnet, die an der Basisplatte 1 drehbar abgestützt sind. Zwischen der oberen Platte 6 und der Basisplatte 1 ist ferner eine Welle 14 drehbar gelagert.

An der Welle 8 ist ein erster Rotor 15 angeordnet, der zwei Magnetpole 5 N aufweist An der Welle 9 ist ein Antriebsrad 17 angeordnet, an dem ein zweiter Rotor 16 befestigt ist der wie der erste Rotor zwei Magnetpole aufweist An dem Antriebsrad 17 sind in der aus F i g. 1 ersichtlichen Weise zwei Stifte 17a und zwei flügeiförmige Vorsprünge 176 entlang sich etwa senkrecht schneidenden geraden Linien auf der Oberseite des Antriebsrades 17 angeordnet An der Weile 10 ist ein Sternrad 19 befestigt, an dem ei.. Ritzel 18 angeordnet ist und das sechs Ausschnitte 19a aufweist, die den Stiften 17a an dem Antriebsrad 17 zugeordnet sind. Entlang dem Umfang des Sternrads 19 sind ferner Einbuchtungen 196 vorgesehen, die komplementär zu den zugeordneten Abrundungen der flügeiförmigen Vorspränge 176 ausgebildet sind.

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ruhezustand ziehen sich der Nordpol des ersten Läufers und der Südpol des zweiten Läufers an, so daß die Magnetpole auf einer geraden Linie liegen, weiche senkrecht zu den Achsen der Wellen 8 und 9 verläuft, so daß keiner der Stifte 17a in eine Ausnehmung 19a an dem Sternrad eingreift, während einer der abgerundeten Vorsprünge 176 gegenüber einer abgerundeten Einbuchtung 196 des Sternrads liegt.

An der Sekundenzeigerwelle 11 ist ein Sekundenrad 20 befestigt, das mit dem Ritzel 18 kämmt. An dem Sekundenrad 20 ist ein Ritzel 21 und an der Welle 11 ein Sekundenzeiger 22 angeordnet. Mit dem Ritzel 21 kämmt ein Zahnrad 24, an dem ein Ritzel 23 befestigt ist und das an der Welle 14 angeordnet ist. Mit dem Ritzel 23 kämmt ein Minutenrad 26. An dem Minutenrad 26 ist ein Ritzel 25 und die rohrförmige Minutenzeigerwelle 12 ausgebildet. Die Minutenzeigerwelle 12 umgibt die Sekundenzeigerwelle 11 und trägt an ihrem unteren Ende einen Minutenzeiger 28. Mit dem Ritzel 25 kämmt ein Zahnrad 30, das an der Welle 14 angeordnet ist und mit einem Ritzel 29 versehen ist. Ein Stundenrad 31

kämmt mit dem Ritzel 29. Die Stundenzeigerwelle 13 trägt an ihrem unteren Ende einen Stundenzeiger 33, ist rohrförmig ausgebildet, umgibt die Welle 12 und ragt durch eine Öffnung in der Basisplatte 1.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Uhrantriebs näher erläutert werden. Wenn durch die Spule L des Schrittmotors kein Strom fließt, liegen die Magnetpole der Läufer 15 und 16 auf einer geraden Linie, die senkrecht zu den Achsen der Wellen 8 und 9 unter einem Winkel /on etwa 45° zu der Richtung des Magnetfelds der Spule L verläuft. Wenn ein Strom durch die Spule L fließt wird entsprechend der Darstellung in F i g. 1 durch die Spule ein Magnetpol 5 und ein Magnetpol //erzeugt, so daß der erste Läufer 15 eine Drehung im Uhrzeigersinne beginnt. Wenn sich der Nordpol Ni des ersten Läufers 15 im Uhrzeigersinn dreht, dreht sich der Südpol 52 des zweiten Läufers 16 im Gegenuhrzeigersinn, wie durch die Pfeile in F i g. 1 angedeutet ist

Bei dieser anfänglichen Drehung gelangt der Stift 17a des Antriebsrads 17, an dem der zweite Läufer 16 befestigt ist noch nicht in die Ausnehmung 19a des Sternrads, so daß die Spule L nur durch aie beiden Läufer und das Antriebsrad 17 belastet wird. Νε-ch einer Drehung des Antriebsrads 17 um einen bestimmten Winkel liegt der betreffende Vorsprung 176 nicht mehr gegenüber der Einbuchtung 196 an dem Sternrad, und der linke Stift 17a gelangt in eine Ausbuchtung 19a an dem Sternrad, so daß die Drehung des Antriebsrads 17 im Gegenuhrzeigersinn auf das Sternrad 19 als Drehung im Uhrzeigersinn übertragen wird. Diese Drehung wird in üblicher Weise auf den Sekundenzeiger 22 über das Ritzel 18 auf das Sekundenrad 20, auf den Minutenzeiger 28 über das Sekundenrad 20, das Ritzel 21, das Rad 24 und das Ritzel 23 auf das Minutenrad 26 übertragen, und ferner auf den Stundenzeiger 33 über das Minutenrad 26, das Ritzel 25, das Zahnrad 30, das Ritzel 29 und das Stundenrad 31 übertragen. Bei einer weiteren Drehung der beiden Läufer 15, 16 in die in F i g. 3 dargestellte Lage, in der die Verbindungslinien der Magnetpole N Γ und 5 Γ bzw. N2' und 52' parallel zueinander verlaufen, ziehen sich der Südpol 51 und der Nordpol Λ/2 an, so daß sich die Läufer enisprechend drehen. Dabei gelangt der betreffende Stift 17a aus der Ausnehmung 19a des Sternrads, wodurch ein Schritt des v> intermittierenden Antriebs beendet wird. Wenn die beiden Läuter in die Lage gelangen, in der der Abstand der Pole 51 und /V 2 am geringsten ist, treten aufgrund von Trägheitsmomenten der beiden Läufer Schwingungen auf. Diese Schwingungen werden jedoch nicht auf ><> das Sternrad 19 übertragen, weil die Schwingungsamplitude dieser Schwingung kleiner als der Bewegungsweg, nach dem einer der Stifte 17a in die betreffende Ausnehmung 19ä gelangt, ist. Die beiden Läufer 15, 16 gelangen jedoch wieder in eine Ruhelage, bevor der folgende Stromimpuls die Spule L in der entgegengesetzten Richtung durchfließt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Winkelbewegung bis zum Eingriff des Stifts 17a in die betreffende Ausnehmung 19a etwa 36°. Es kann jedoch auch ein anderer Winkel entsprechend der Schwingungsweite des zweiten Läufers 16 gewählt werden.

Bei dem in Fig.4 dargestellten abgewandelten Ausführungsbeispiel findet ein Synchronmotor und ein unterschiedlicher Antriebsmechanismus Verwendung. Der Getriebezug hinter dem Sekundenrad 120 ist jedoch wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ausgebildet. Der Motor >iat einen Läufer 116, entlang dessen Umfang die beiden in der Figur angedeuteten Magnetpole angeordnet sind. An einer Welle 109 ist ein Antriebsrad 115 und eine Scheibe 117 befestigt Das Antriebsrad 115 hat zwei gegenüberliegend angeordnete Zahnpaare 115a, und die Scheibe weist einen kreisförmig ausgebildeten Randbereich 1176 und gegenüberliegende Aussparungen 117a auf. In der Spule L des Motors, die durch einen Wechselstrom erregt wird, ist ein Eisenkern 107 eingesetzt Mit dem Eisenkern 107 sind Ständer 108a, 1086 durch Schrauben 105 befestigt deren Polflächen gegenüber dem Läufer halbkreisförmig ausgebildet sind. Da das Zentrum der halbkreisförmigen Polflächen außerhalb der Achse des Läufers liegt wie aus der Figur ersichtlich ist ergibt sich die Ruhelage des Läufers in dem Zustand, bei dem die betreffenden Magnetpole den geringsten Abstand voneinander aufweisen.

Ein Zwischenrad 119 hat jeweils achi Teilbereiche 1196, in denen keine Zähne vorgesehen sind, bzw. Teilbereich?, in denen Zähne 119a ausgebildet sind. Das Zwischenrad ist an einer Welle 1 * > angeordnet Im Ruhezustand befinden sich das Antriebsrad 115 und die kreisförmige Scheibe 117 in einer Lage, die in der Figur dargestellt ist und in der keine Fortschaltung der Zeiger in der Ruhelage des Läufers erfolgt. Die zahnlosen Umfanp Bereiche 1196 des Zwischenrades 119 und die kreisförmigen Umfangsbereiche !176 der Scheibe 117 entsprechen einander, und die beiden Zähne 119a des Zwischenrades auf beiden Seiten der zahnlosen Umfangsbereiche entsprechen dem kreisförmigen Umfangsbereich 1176. Wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel sind das Sekundenrad 120, das Ritzel 21 und der Sekundenzeiger 22 an der Welle 11 in F i g. 1 und 2 befestigt und der übrige Getriebezug wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.

Im folgenden soll die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Im stationären Zustand, bei dem kein Strom durch die Spule L fließt, befinden sich die Magnetpole des Läufers 116 in der Lage mit dem kürzesten Abstand zu den Polflächen der Ständer 108a. 1086. so daß sich eine Ruhelage des Läu'ers 116 unter einem Winkel von etwa 45° zu dem Zentrum des Magnetfelds des Ständers ergibt. Wenn dann ein Strom durch die Spule L in einer Richtung fließt, durch die ein Nordpol in dem Ständer 108 und ein Südpol in dem Ständer 1086 erzeugt wird, beginnt der Läufer eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn. Dann befinden sich die Zähne 115a in einer Lage, in der s\e nicht mit den Zähnen 119a an dem Zwischenrad kämmen, so daß nur das Antriebsrad 115 und die Scheibe 117 ihre Drehbewegung beginnen, während die Räder hinter dem Zwischenrad 119 in ihrer Ruhelage verbleiben. Wenn sich das Antriebsrad 115 um einen bestinnuen Winkel gedreht hat. wird der Eingriff zwischen der Scheibe 117 und den Zähnen 119a an dem Zwischenrad 119 aufgehoben, während die Zähne 115a des Antriebsrades 115 mit den Zähnen 119a des Zwischenrades kämmen. Deshalb wird die Drehung des Läufers 16 dann auf die Räder hinter dem Zwischenrad 119 übertragen. Wenn der Läufer 116 um einen bestimmten Winkel weitergedreht wird, wird der Eingriff der Zähne 115a mit den Zähnen 119a aufgehoben, während der Umfangsbereich 1176 der Scheibe 117 und die Zähne 119a des Zwischenrades in Eingriff gelangen, so daß das Zwischenrad 119 angehalten wird.

Die Drehung des Zwischenrades 119 um einen bestimmten Winkel wird auf das Sekundenrad als ein

Drehwinkel übertragen, welcher der Fortschaltung auf dem Zifferblatt der Uhr um eine Sekunde entspricht. Nach dem Anhalten des Zwischenrades 119 dreht sich der Läufer 116 gegenüber der Ausgangslage in eine um 180° gedrehte Lage, in der die betreffenden anderen Pole den geringsten Abstand von den Magnetpolen der Ständer aufweisen. Diese Ruhelage wird beibehalten, bis die Spule L durch einen Strom in entgegengesetzter Richtung durchflossen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Uhrantrieb für eine elektrische Uhr, mit einem Schrittmotor zum intermittierenden Antrieb eines Zeigers um jeweils einen Schritt bei Erregung des Motors durch aufeinanderfolgende Stromimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenrad (19) vorgesehen ist das durch ein von dem Schrittmotor angetriebenes Antriebsrad (17) fortschaltbar ist und mit dem Zeitrad (20) kämmt, an dem der Zeiger (22) angeordnet ist, daß an dem Antriebsrad (17) und dem Zwischenrad (19) einander zugeordnete Bewegungs-Obertragungseinrichtungen (17a, 19a,} und eine Bewegung des Zwischenrads γϊ (19) verhindernde zugeordnete Einrichtungen (176, t9b) vorgesehen sind, und daß während einer Periode entsprechend der Drehung des Läufers (16) des Schrittmotors durch einen Stromimpuls die eine Bewegungsübertragung verhindernde Einrichtung (176, lSt>J innerhalb eines vorherbestimmten Winkeibereichs vor und hinter einer Ruhelage des Läufers (16) wirksam ist, während die Übertragungseinrichtungen (17a, 19a,) bei der restlichen Dauer jeder Periode miteinander in Eingriff stehen.