DE2909407A1

DE2909407A1 - Elektrische schaltuhr

Info

Publication number: DE2909407A1
Application number: DE19792909407
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kitai; Nobuo Shinozaki
Original assignee: Seiko Koki KK
Current assignee: Seiko Koki KK
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1979-03-09
Publication date: 1979-09-20
Also published as: GB2017978B; JPS6346529B2; JPS54120880A; US4272839A; GB2017978A

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH _UERme*_ing 9. März 1979

PATENTANWALT E/Ei

_pHO ^E _NE ^N MÜNCHEN 84 3β 3Θ

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH POSTFACH, D · 8Ο34 GERMERING TELEX: B2 1730 PATE

Meine Akte_: S-4599

Anmelder: Seiko Koki Kabushiki Kaisha, 3-1, 4-chome, Ginza, Chuo-ku, Tokyo, Japan

Elektrische Schaltuhr

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltuhr oder dergleichen Zeitmeßgeräte, mit denen die Arbeitsweise in Abhängigkeit von der Betriebszeit der Uhr angezeigt werden kann.

Bei bekannten elektrischen Schaltuhren wird ein einer elektrischen Einrichtung oder dergleichen zugeordneter Schalter betätigt oder ein Alarmsignal durch eine Alarmeinrichtung in der Schaltuhr erzeugt. Es sind mechanische Konstruktionen bekannt, bei denen ein Elektromotor als Antriebseinrichtung verwandt wird, sowie elektrische Konstruktionen, die einen Signalgenerator und eine Frequenzteilerschaltung enthalten. Bei mechanischen Konstruktionen ergibt sich die Schwierigkeit, daß ein verhältnismäßig großes Bauvolumen wegen des Elektromotors erforderlich ist, und daß der Stromverbrauch verhältnismäßig groß ist, so daß bei verwendung einer Batterie die Batterie eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer besitzt. Bei elektrischen Einrichtungen ist dagegen keine Einrichtung zur Anzeige der restlichen Zeitspanne der vorherbestimmten Betriebszeit während der Arbeitsweise der Schaltuhr und des Schalters vor-

90983B/0796

gesehen. Selbst bei einer mechanischen Schaltuhr mit einem Uhrwerk mit einem Sternrad, bei dem die Antriebskraft durch eine Feder ausgeübt wird, ist die Konstruktion verhältnismäßig kompliziert und die Betriebszeit ist nicht zufriedenstellend genau.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Schaltuhr anzugeben, welche Schwierigkeiten der erwähnten Art nicht aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung ist deshalb ein Eingriffsglied einem Betätigungsglied zugeordnet, das in einer Richtung vorgespannt wird und eine Einrichtung zur Einstellung und Anzeige der Betriebszeit aufweist, und an dem Eingriffsglied greift ein Elektromagnet an, der durch AusgangesignaIe eines Signalgenerators und einer Treiberschaltung betätigt wird.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind deshalb insbesondere in einer elektrischen Schaltuhr zu sehen, die ein Betriebsglied aufweist, das in einer Richtung vorgespannt ist und dem eine Einrichtung zur Anzeige und Einstellung einer Betriebszeit zugeordnet ist, sowie ein Sternrad, an dessen Zähnen ein Eingriffsglied angreift, um das Sternrad zu drehen, indem das Eingriffsglied einem Elektromagnet zugeordnet ist, der durch Ausgangssignale des Signalgenerators und der Treiberschaltung betätigt wird und die Arbeitsweise des Eingriffsglieds begrenzt, so daß das Betätigungsglied unter der Hemmwirkung des Sternrads und des Eingriffsglieds betätigt wird.

Anhand der zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung»

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Schnittansicht*

Fig. 3 ein Blockdiagramm der elektrischen Schaltung des Ausführungsbeispiels in Fig. 1;

909338/079«

Fig. 4 ein Steuerungsdiagramm für die elektrische Schaltung?

Fig. 5 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung; und

Fig. 6 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels in Fig. 5.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Betätigungsglied 1 vorgesehen, an dem ein Betätigungsstück la zum Öffnen und Schließen eines Schalters SWl angeordnet ist, der zum Anschluß der elektrischen Schaltung an eine Spannungsquelle dient. Das Betätigungsglied 1 weist ferner einen Arm Ib auf, durch den ein Mikroschalter SW2 betätigbar ist, der beispielsweise mit einer zugeordneten elektrischen Einrichtung verbunden ist. Das Betätigungsglied 1 weist einen Zahnkranz Ic auf, mit dem ein Ritzel 2 kämmt, um ein Drehmoment auf das Betätigungsglied 1 zu übertragen, das an einem Zapfen Id befestigt ist, welcher Zapfen an einer oberen Platte 4 und einer unteren Platte 5 drehbar gelagert ist. Das Betätigungsglied 1 wird durch eine Feder 3 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt. Die Drehbewegung des Betätigungsglieds 1 ist durch einen Anschlag 6 begrenzt. Der Zapfen Id ragt durch die Lageröffnung in der oberen Platte 4 vor und trägt einen Einstellknopf 7 an seinem oberen Ende. An dem Einstellknopf 7 ist ein zeiger 7a zur Einstellung und Anzeige der Betriebszeit angeordnet, dessen Zeigerspitze über einer Skala 4a auf der Oberseite der Platte 4 liegt. Das Betätigungsglied 1 ist derart angeordnet, daß in der dargestellten Ausgangslage der Schalter SWl geöffnet ist, während der Mikroschalter SW2 in der dargestellten Lage geschlossen oder geöffnet ist, in welcher der Zeiger 7a auf der Skala 4a die zeit O anzeigt.

Das Ritzel 2, dessen Zähne 2a mit dem Zahnkranz Ic des Betätigungsglieds 1 kämmen, ist an einem Zapfen 2b drehbar gelagert, an dem ein Sternrad 9 angeordnet ist. Die Drehung des Sternrads 9 wird auf das Ritzel 2 aufgrund der Reibungskraft übertragen, die durch eine daran angreifende Feder 10 ausgeübt

9O9838/079B

wird. Der Zapfen 2b ist an der oberen Platte 4 und der unteren Platte 5 drehbar gelagert. Es ist ein Eingriffsglied 8 in Form eines Steigankers vorgesehen, der zwei Klauen 8a aufweist, die abwechselnd mit den zähnen des Sternrads 9 in Eingriff gelangen. Das Eingriffsglied ist an einem Zapfen 11 angeordnet, der zwischen den Platten 4, 5 drehbar gelagert ist. An dem Eingriffsglied 8 ist ein Anker 13 aus magnetischem Material befestigt, welcher bei Erregung eines Elektromagnets 12 angezogen wird. Der Eingriff zwischen dem Sternrad 9 und dem Eingriffsglied 8 erfolgt derart, daß das Sternrad 9 bei einem abwechselnden Eingriff der Klauen 8a jeweils um einen Zahn weitergedreht wird. Wenn der Elektromagnet 12 nicht erregt ist, führt das Eingriffsglied 8 eine Schwingbewegung bei einer Drehung des Steinrads 9 durch. Wenn der Elektromagnet 12 erregt wird, verhindert das Eingriffsglied 8 eine Drehung des Sternrads 9. Die durch die Blattfeder 10 ausgeübte Reibungskraft zwischen dem Sternrad 9 und dem Ritzel 2 wird derart eingestellt, daß beim Betrieb der Schaltuhr und bei der Erregung des Elektromagnets 12 das Sternrad 9 und das Ritzel 2 gemeinsam betätigt werden, während bei der Einstellung der Schaltuhr und einer Unterbrechung der Arbeitsweise eine getrennte Betätigung des Vorhandenseins der Schlupfkupplung erfolgen kann. Das in Fig, 3 dargestellte Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der Schaltuhr in Fig. 1 und 2 enthält einen Signalgenerator 14 zur Erzeugung von Taktimpulsen und eine Treiberschaltung 15 zur Betätigung des Elektromagnets 12. Der Signalgenerator 14 und die Treiberschaltung 15 sind durch einen Schalter SWl in Parallelschaltung an eine Spannungsquelle E anschließbar. Die Treiberschaltung ist mit einem Ausgangsanschluß des Signalgenerators 14 verbunden und der Ausgangsanschluß der Treiberschaltung 15 ist mit dem Elektromagnet 12 verbunden.

Fig. 4 zeigt ein Steuerungsdiagratnm für die Schaltung in Fig. 3. Der Signalverlauf (a) betrifft die Arbeitsweise des Schalters SWl und der Signalverlauf (b) das Ausgangssignal der Treiberschaltung 15. Von der Treiberschaltung 15 werden deshalb

909*38/079* '

Rechteckimpulse abgegeben, wenn der Schalter SWl geschlossen ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise desdargestellten Äusführungsbeispiels näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt den Zustand vor der Einstellung der Schaltuhr oder nach deren Ablauf, wobei das Betätigungsglied 1 an dem Anschlag 6 anliegt und der Schalter SWl durch den daran angreifenden Stift la geöffnet ist, während der Mikroschalter SW2 durch den Betätigungsarm Ib geöffnet oder geschlossen sein kann. Der Zeiger 7a zeigt dann auf die zeit O auf der Skala 4a und die elektrische Schaltung ist abgeschaltet, weil der Schalter SWl geöffnet ist.

Zum Einstellen der Schaltuhr wird der Schaltknopf 7 im Uhrzeigersinn gedreht, um eine gewünschte Einstellung des Zeigers 7a auf der Skala 4a durchzuführen. Durch die Drehung des Betätigungsglieds 1 wird der Schalter SWl geschlossen und der Mikroschalter SWl wird geöffnet oder geschlossen. Sobald der Schalter SWl geschlossen ist, wird der Elektromagnet 12 durch die Ausgangssignale der Treiberschaltung 15 betätigt. Durch die Vorspannung des Betätigungsglieds 1 wird eine Drehung des Sternrads 9 im Uhrzeigersinn über den Zahnkranz Ic, das Ritzel 2 und die Blattfeder 10 verursacht. Die Drehbewegung des Sternrads 9 wird jedoch durch den Elektromagnet 12, den Anker 13 und das Eingriffsglied 8 behindert. Das Ausgangssignal der Treiberschaltung 15 besteht aus rechteckförmigen Impulsen mit einer vorherbestimmten Frequenz, so daß durch die Signalimpulse der Elektromagnet 12 erregt oder abgeschaltet wird, wenn der Elektromagnet erregt ist, wird der Anker 13 angezogen, um die Schwingung des Eingriffsglieds 8 zu verhindern, so daß das Sternrad 9 durch eine Klaue 8a an einer Drehung im Uhrzeigersinn gehindert ist. Wenn der Elektromagnet 12 abgeschaltet ist, wird der Anker 13 nicht angezogen, so daß sich das Sternrad 9 im Uhrzeigersinn drehen kann, wenn das Eingriffsglied 8 schwingt. Da die Abschaltzeit des Elektromagnets 12 lange genug ist, daß sich das Sternrad entsprechend einem Zahnabstand drehen kann, kann sich das Sternrad 9 schrittweise entsprechend der Periode der Impuls-

909338/0796

signale drehen. Deshalb wird der Drehwinkel des Betätigungsglieds 1 im Zusammenwirken mit dem Sternrad 9 durch die Periode des Impuls signals, der Anzahl von Zähnen des Sternrads 9 und dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Ritzel 12 und dem Betätigungsglied 1 bestimmt. Da die Beziehung zwischen dem Betätigungsglied 1, dem Zeiger 7a und der Skala 4a vorher eingestellt wurde, kann auf der Skala die Arbeitsweise der Schaltuhr angezeigt werden, so daß die verbleibende Betriebszeit bis zur vorherbestimmten Betätigung des Mikroschalters SW2 festgestellt werden kann. Nach dem Ablauf der Betriebszeit durch das Betätigungsglied 1 wird der Schalters SWl geöffnet und der Mikroschalter SW2 betätigt, so daß sich wieder die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage ergibt.

Wenn während des Betriebs der Schaltuhr die Einstellzeit geändert werden soll oder der Betrieb beendet werden soll, bewirkt das Drehen des Einstellknopfs 7 einen Schlupf zwischen dem Ritzel 2 und dem Sternrad 9, so daß eine Änderung der Einstellzeit oder eine Beendigung des Betriebs ohne weiteres durchgeführt werden können.

Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsglied 101 durch die Feder 103 im Gegenuhrzeigersinn vorgespannt. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel dient der Stift 101a zur Betätigung des Schalters SWl und der Betätigungsarm 101b zur Betätigung des Mikroschalters SW2. Das Betätigungsglied ist an dem Zapfen lOld drehbar gelagert und am vorragenden Ende des Zapfens ist ein Einstellknopf 107 befestigt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch das Sternrad 109 an dem Zapfen.lOld angeordnet und mit Hilfe einer Blattfeder HO kann ein gewünschtes Schlupfmoment zwischen dem Betätigungsglied lol und dem sternrad 109 eingestellt werden. Das Eingriffsglied 108 mit den beiden Klauen 108a tragt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Anker 108b gegenüber dem Elektromagnet 112. Das Eingriffsglied ist um einen Zapfen 111 verschwenkbar. Der Elektromagnet 112 enthält ein permanentmagnet 112a, dessen Pole zwei

909«38/079«

290940?

Eisenkerne 112b zugeordnet sind, die von Wicklungen 112c umgeben sind, so daß die magnetische Anziehungskraft des Permanentmagnets 112a beim Auftreten des Ausgangssignals der Treiberschaltung verringert werden kann. Die Arbeitsweise des Sternrads 109, des Eingriffsglieds 108 und des Elektromagnets 112 entspricht derjenigen des ersten Ausfuhrungsbeispiels. Die elektrische Schaltung des zweiten Ausfuhrungsbeispiels unterscheidet sich von der Schaltung in dem ersten Ausführungsbeispiel· nur darin, daß ein anderes Verhältnis zwischen dem Vorhandensein und dem Fehlen der Signalimpulse vorgesehen ist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Fig. 5 zeigt die Lage nach der Beendigung eines Betriebsablaufs. Dann ist der Schalter SWl durch den Stift lola geöffnet und der Mikroschalter SW2 ist geöffnet oder geschlossen. Der Anker lO8b an dem Eingriffsglied wird von dem Eisenkern 112b an dem Permanentmagnet 112a angezogen. Wenn der Einstellknopf 107 zur Einstellung einer Betriebszeit gedreht wird, kann sich das Sternrad 1O9 nicht drehen, weil es durch das von dem Permanentmagnet angezogene Eingriffsglied 108 daran gehindert wird. Während der Einstellung der gewünschten Betriebszeit kann sich das Betätigungsglied 101 rel·ativ zu dem Sternrad 109 wegen der Schlupfkupplung drehen. Wenn der Schalter SWl bei dieser Einstellung geschlossen wird, wird der Elektromagnet 112 durch das Ausgangssignal· der Treiberschaltung betätigt, so daß sich das Sternrad 109 zusammen mit dem Betätigungsglied iol· im Gegenuhrzeigersinn dreht, wobei eine Hemmwirkung durch das Eingriff sglied 1O8 ausgeübt wird. Die Zeitspanne, während der die Wicklungen 112c des Elektromagnets durch das Ausgangssignal· der Treiberschaltung erregt werden, wird so eingesteht, daß jewels eine Drehung des Sternrads 109 entsprechend einem Zahnabstand erfolgt. Wenn die Wicklungen 112c des Elektromagnets durch einen Signalimpuls erregt werden, wird die Anziehungskraft des Permanentmagnets 112a verringert, so daß das Eingriffsglied 108 schwingen kann, um die Drehung des Sternrads 109 um jeweils einen zahnabstand zu ermöglichen. Nach der Drehung um einen Zahn abstand wird der Anker 108b wieder von dem Eisenkern 112b des

9098387079«

_^._ 290940?

Permanentmagnets 112a angezogen, so daß die Drehbewegung des Sternrads durch die betreffende Klaue 108a verhindert wird. Das Betätigungsglied 101 wird zusammen mit dem Sternrad 1O9 schrittweise im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Nach Ablauf der eingestellten Betriebszeit wird der Schalter SWl geöffnet und der Mikroschalter SW2 betätigt, so daß sich wieder die in Fig. 5 dargestellte Ausgangslage ergibt.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen müssen der magnetische Anker 13 und der Anker 108b nur entlang einer kurzen Hubstrecke bei den Schwingungen des Betätigungsglieds bewegt werden, so daß eine verhältnismäßig kleine Konstruktion möglich ist und für den Elektromagnet nur ein geringer Leistungsbedarf erforderlich ist. Ferner kann beim zweiten Ausführungsbeispiel eine weitere Verringerung des Energiebedarfs erzielt werden, weil eine kürzere Erregungszeit vorgesehen werden kann.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgt ferner die Einstellung und die Anzeige der Betriebszeit mechanisch, während die Steuerung während der Betriebszeit elektrisch erfolgt, so daß nicht nur die Nachteile bekannter mechanischer oder elektrischer Schaltuhren vermieden werden können, sondern auch Schaltuhren für 30 oder 60 Minuten auf der Basis einer Schaltuhr für 30 Minuten benutzt werden können, indem eine elektrische Schaltung vorgesehen wird, bei der das Dreifache oder Sechsfache der Frequenz des Impulssignals eingestellt werden kann. Ferner ermöglicht die verhältnismäßig einfache Konstruktion eine wirtschaftliche Herstellung und erfordert nur einen geringen Raumbedarf.

909838/0798

Claims

Patentansprüche

1., Elektrische Schaltuhr, dadurch gekennzeichnet, daß einem Betätigungsglied (1) , das: eine Einrichtung (7) zur Einstellung und Anzeige der Betriebszeit aufweist und durch eine Feder (3) in einer bestimmten Richtung beweglich vorgespannt ist, ein Eingriffsglied (S) zugeordnet ist, durch das die Arbeitsweise eines mit dem Betätigungsglied (1) über eine Verzahnung (2a, Ic) kämmenden Sternrads (9) gehemmt wird, und daß die Schwingbewegung des Eingriffsglieds (8) durch einen Elektromagnet (12) gesteuert wird, der durch das Äusgangssignal einer an einen Signalgenerator (14) angeschlossenen Treiberschaltung (15) betätigbar ist.

2. Elektrische Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch g e kennze ichnet, daß durch das Betätigungsglied (1) ein Schalter (SWl) zum Anschluß der elektrischen Schaltung zur Betätigung des Elektromagnets (12) und ein Schalter (SW2) zum Anschluß einer zugeordneten elektrischen Einrichtung betätigbar ist, und daß die Schalter bei Beendigung des Betriebs durch die Vorspannung des Betätigungsglieds betätigt werden.

3. Elektrische Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch" gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal· der Treiberschaltung (15) ein Impulssignal· ist, durch das der El·ektromagnet ^2) aufeinanderfol·gend erregt und abgescha^et wird, so daß die Hemmwirkung des Eingriffsglieds (8) durch den Elektromagnet (12) aufgehoben werden kann aufgrund der Vorspannung

909838/0796

des Betätigungsglieds (1) aufeinanderfolgende Schwingbewegungen des Eingriffsglieds verursacht werden, wodurch das Sternrad (9) jeweils um einen Zahnabstand weiter gedreht wird.

909838/0796