DE35138C - Elektrische Regulirungsvorrichtung für Uhren - Google Patents

Description

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KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 83: Uhren.

Der Zweck der nachfolgend beschriebenen Einrichtung ist der, ein System selbstständig gehender Nebenuhren durch eine Hauptuhr zu reguliren, und zwar soll diese Regulirung automatisch, doch nicht stofsweise, wie dies bisher üblich ist, sondern durch die gleichförmige Einwirkung eines constanten Stromes erfolgen. Durch die von solchen gleichmäfsigen Strömen auf einen Magneten ausgeübte Kraft werden Wirkungen auf das Pendel hervorgerufen, ahnlich denen der ebenfalls constanten Schwerkraft; addirt sich die neue Wirkung zu derjenigen der Schwere, dann wird das Pendel in seinem Gang beschleunigt, in entgegengesetztem Falle aber verzögert, wie ich dies genauer in meinem Patente No. 30207 für einen »Elektricitätszähler« auseinandergesetzt, wenn auch zu einem anderen Zwecke benutzt habe.

Wenn man nun diese zweite, magnetische Kraft in richtiger Stärke und in richtiger Weise auf das Pendel einer sonst von der Hauptuhr unabhängig gehenden Nebenuhr wirken läfst, so kann man durch sie die Nebenuhr in Uebereinstimmung mit der Hauptuhr bringen, auch wenn die Schwingungsdauer des Pendels der Nebenuhr wesentlich von der Schwingungsdauer des Hauptpendels abweicht.

In dem vorliegenden Falle, wo es sich mehr um die Stärke der Einwirkung als um die Gleichmäfsigkeit handelt, ist es zweckentsprechend, am unteren Ende des Pendels der Nebenuhr eine Rolle anzubringen, die mit dem Pendel über einen Magneten schwingt, wie in Fig. 7 dargestellt. Diese Drahtrolle ist für gewöhnlich stromlos, sie erhält nur in bestimmten Zeitintervallen durch Vermittelung zweier Commutatoren, von denen der eine in der Hauptuhr, der andere in der Nebenuhr angebracht ist, Strom. Je nach der Richtung, in welcher dieser Strom die Rolle durchfrierst, bilden sich an den Enden elektrodynamische Pole, die gleich oder entgegengesetzt den gegenüberstehenden permanenten Magnetpolen sein können. Sind der bewegliche Pol der Rolle und der gegenüberstehende permanente Magnetpol gleicher Art, so findet eine Abstofsung des Pendels von beiden Seiten statt; die in der Tangente des Schwingungsbogens nach der Gleichgewichtslage hin gerichtete Componente wird gröfser und das Pendel wird beschleunigt. Sind die Pole entgegengesetzt, so findet im Gegentheil eine Verzögerung des Pendels statt. Statt durch ein Pendel kann man die Regulirung der Nebenuhr auch durch eine Unruhe bewirken lassen. Weil aber die Amplitude der Unruhen erheblich gröfser ist als die des Pendels, ist es schwierig, mit der Unruhe eine Rolle zu verbinden, weil die Zuleitungsdrähte alsdann zu sehr tordirt werden müfsten; es ist daher zweckmäfsig, das Verhältnifs umzukehren, den Magneten mit der Unruhe zu verbinden und den Strom, wie in Fig. 6, durch eine feststehende Rolle zu leiten, welche senkrecht gegen den Magneten in seiner Gleichgewichtslage gerichtet ist. Auch hier kann mit Hülfe der Umkehrung der elektrodynamischen Pole der Rolle durch Commutation der Stromesrichtung eine Beschleunigung oder Verzögerung der Schwingungsdauer erzielt werden, je nachdem eine Abstofsung der Magnetpote seitens der Rolle oder eine Anziehung bewirkt wird. Bei der hier beabsichtigten Regulirung können die Nebenuhren zum Theil durch Pendel, zum Theil durch Unruhe regulirt sein, da hier eine angenäherte Uebereinstimmung der Schwin-

gungsdauer weder der Pendel noch der Unruhen mit einander, wie bei Systemen, die mittelst Stromstöfse von Pendel auf Pendel regulirt werden, nicht erforderlich ist. Uebrigens wird die Anwendung von Unruhen sich nicht für die Hauptuhr, sondern nur für die Nebenuhr eignen, da in diesem Falle die Regelmäfsigkeit des Ganges der Nebenuhren keine zu sehr grofse' zu sein braucht, eben weil dieselben zeitweise regulirt werden. Aus diesem Grunde lassen sich in den Nebenuhren auch Regulirungsmechanismen anwenden, welche unter anderen Umständen zu unvollkommen sind, um einen guten Gang zu verbürgen, so z. B. auch das Torsionspendel. Den Gang eines solchen Pendels kann man in ganz derselben Weise wie bei der Unruhe durch die magnetische Einwirkung eines constanten Stromes verändern, indem man mit der Torsionsfeder einen Magneten fest verbindet, den man innerhalb einer Rolle schwingen läfst, und mit Hülfe derselben Commutatoreinrichtungen, wie bei der Pendeluhr, vom Zählwerk aus durch einen constanten Strom automatisch den Gang der Uhr zeitweise nach Bedarf passend verändert und so ihr Zählwerk mit dem der Hauptuhr in Einklang bringt.

Es kommt also nur darauf an, dafs man nach bestimmten Perioden, z. B. nach je einer Stunde, im Falle, dafs die Nebenuhr etwas zurückgeblieben ist, den Strom so durch die Rolle leitet, dafs das Pendel einige Zeit beschleunigt schwingt, und zwar so lange, bis das in der Stunde Versäumte wieder nachgeholt ist. Ging die Nebenuhr aber zu schnell, so soll dieselbe Einrichtung wiederum in umgekehrtem Sinne regulirend wirken.

Wie das erreicht wird, soll in folgendem erläutert werden.

Im Vorhergehenden ist schon gesagt, dafs sowohl in der Hauptuhr wie in jeder Nebenuhr ein Commutator sich befindet, die auf entsprechenden Achsen sitzen und sich also mit gleicher Geschwindigkeit drehen; auf diesen Commutatoren, die als Scheiben gebildet sind, schleifen Hebelchen, die durch die eigenthümlich gestaltete Form der Commutatorscheiben Contact bilden und den Strom in der einen oder anderen Richtung durch die Leitung senden. Die specielle Einrichtung ist in Fig. i, 2 und 3 dargestellt; es bedeutet H den Commutator in der Hauptuhr, O₁ ct., α_Ά den Commutator in den Nebenuhren N₁ N_n N₁₁₁. Der Commutator H der Hauptuhr besteht aus zwei Scheiben α und aus je zwei Hebelsystemen a b. Die Scheiben α sind auf ein und derselben Achse der Uhr isolirt aufgesetzt, Fig. 4; in den schematischen Figuren 1, 2 und 3 aber sind diese beiden Scheiben α der leichteren Uebersicht halber neben einander, statt vor einander gezeichnet. Die einfachen Commutatorscheiben der Nebenuhren, Fig. 5, sind ebenfalls von den Achsen isolirt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, liegt die Oberfläche der Commutatorscheiben der Hauptuhr in drei verschiedenen zum Mittelpunkt der Scheibe concentrischen Kreisen. Je nachdem nun die Hebel a, deren Anordnung für die normale Hauptuhr ebenfalls in Fig. 4 gegeben ist, auf der höchsten oder auf der tiefsten Stufe der Commutatorscheibe liegen, wird die Möglichkeit eines Stromschlusses durch die Hauptuhr gegeben; liegen die Hebelchen auf der mittleren Stufe, so ist ein Stromschlufs überhaupt nicht möglich.

In Fig. ι liegen die beiden Hebelchen auf den mittleren Stufen der Scheibe; in diesem Falle giebt das Element E keinen Strom in die Leitung L, weil sie von den Polen des Elementes getrennt ist. Die Möglichkeit eines Stromschlusses und mithin eine Beeinflussung der Nebenuhr ist nur gegeben, wenn in der Hauptuhr die Hebelchen α beide auf der höchsten oder beide auf der tiefsten Commutatorstufe ruhen; in ersterem Falle tritt der positive Strom durch den Contact der beiden Hebelchen α und b des links gezeichneten Commutators, Fig. 2, in den Draht L₁ der Leitung und kehrt durch den Contact zwischen α und b des rechts gezeichneten Commutators aus der Leitung L₂ zurück. Im anderen Falle, Fig. 3, tritt jedoch das Umgekehrte ein, da alsdann der Strom mit Hülfe des Contactes c in die Leitung gelangt, wodurch L₁ mit dem negativen, L₂ mit dem positiven Pol der Kette verbunden werden. Es ist in diesem Beispiel die Schaltung so gewählt, dafs, wenn beide Hebelchen α in der höchsten Lage sich befinden, alle in diesen Stromkreis sich einschaltenden Nebenuhren in ihrem Gang verzögert werden; wenn aber die Hebelchen α auf der tiefsten Stelle stehen, so können die Nebenuhren nur beschleunigt werden.

Wenn nun auch durch die Hauptuhr die Möglichkeit eines Stromschlusses gegeben ist, so tritt derselbe doch erst durch Vermittlung des Commutators der Nebenuhren ein. In denselben besteht der Commutator aus nur einer Scheibe — Ct₁ a₂ ct₃ — mit nur zwei Stufen, die zugehörigen Hebelsysteme, durch deren Berührung Stromschlufs eintreten kann, sind Ci₁ O₁ a.₂ b.₂ α_Ά b₃. Geht nun, wie in der Zeichnung angenommen, z. B. die Nebenuhr N₁ übereinstimmend mit der Hauptuhr, so sieht man, dafs der Stromkreis sich überhaupt nicht schliefst, weil derselbe entweder in der Hauptuhr oder in der Nebenuhr unterbrochen ist, Fig. 1, 2 und 3. Geht aber eine Nebenuhr vor, z. B. N_n, so wird in dieser Nebenuhr der Strom geschlossen, während die Hebelchen α auf der höchsten Stufe sich befinden, also wird ihr Gang verzögert, während die Nebenuhren N₁ und N₁₁₁ nicht beeinflufst werden, Fig. 2. Die Nebenuhr N₁₁₁ wird aber beeinflufst, sobald

die Hebelchen α auf der tiefsten Commutatorstufe ruhen, Fig. 3; alsdann wird die Uhr N₁₁₁ beschleunigt, während die anderen stromlos sind. Dementsprechend sind die Commutatoren so einzustellen, dafs eine Uhr, die normal geht, wie z. B. N₁, niemals Strom empfängt, Fig. 1, 2 und 3, und die Schaltung so zu machen, dafs eine Uhr, die vorgeht, wie z. B. N₁₁, nur verzögert, Fig. 2, und wenn sie nachgeht, wie Uhr Nj₁J, nur beschleunigt werden kann, Fig. 3; selbsverständlich hängt die Schaltung von den Polen der Kette und der Polarität der permanenten Magnete ab.

Man kann die Commutatoren mehrfach variiren, ohne aber den der Erfindung zu Grunde liegenden Gedanken zu ändern; hier ist diese Form mit Rücksicht auf die geringen Widerstände gewählt, welche eine Uhr, ohne gestört zu werden, zu überwinden vermag. Würde man, wie meist üblich, durch schleifende Federn die Contacte bilden lassen und entsprechend die Commutatorscheiben durch isolirte und leitende Kreissegmente bilden, so erreichen die Widerstände einen für eine Uhr bedenklichen Grad.

Die Commutatorscheiben sind auf entsprechende Achsen gesetzt, welche in diesem Beispiel mit Hülfe der Wechselräder r von der Achse des grofsen Bodenrades aus getrieben werden, und zwar so, dafs sie gleiche Umlaufszeiten wie jenes haben; und es ist von grofser Wichtigkeit, dafs nicht jene Achse direct zum Antrieb dient, sondern das Viertelrohr auf derselben; denn es wird dadurch erzielt, dafs, wenn man eine Uhr stellt, die Commutatoren folgen und ihre richtige Einstellung sich nicht ändert, und ferner wird dadurch bewirkt, dafs, wenn die Hauptuhr von der wahren Zeit einmal abweicht und, man sie richtig stellt, alle Nebenuhren allmälig von selbst nachfolgen. Wählt man die Uebersetzung zwischen den Rädern r anders, oder geht man von einem anderen Antriebsrad aus, so geschieht die Reguiirung in anderen Perioden, die kürzer oder langer als eine Stunde sein können. Kürzere Perioden, als die in dem Beispiel angenommenen, kann man auch in zweckmäfsiger Weise erzielen, wenn man die Anzahl der Abstufungen auf den Commutatorscheiben nicht blos einmal macht, sondern mehrmals in periodischer Theiludg; so würde die Reguiirung z. B. alle Viertelstunden erfolgen, wenn man vier solcher aus je drei Stufen für die Nebenuhren bestehenden Abtheilungen auf der Commutatorscheibe anbringt.

Combinirt man dieses Verfahren mit dem der beliebig zu wählenden Uebersetzung, so kann man leicht die Reguiirung noch häufiger erfolgen lassen. Da es nicht nöthig ist, dafs die Reguiirung während der ganzen Zeitperiode, in der sie möglich ist, also nach unserem Beispiel während der ganzen Dauer einer Drittelstunde, erfolgt, da es sich doch stets nur um kleine Abweichungen der Nebenuhr handelt, die für gewöhnlich im Laufe einer Stunde kaum eine Secunde betragen und in viel kürzerer Zeit als in einer Drittelstunde durch diese Einrichtung compensirt werden, so ist es nicht nöthig, die höchste und die tiefste Stufe der Commutatorscheibe in der Hauptuhr und ebenso die höhere Stufe in der Nebenuhr vollständig über ein Drittel des Scheibenumfanges auszudehnen, sondern es genügt, sie am Anfang' und am Ende des Drittels bestehen zu lassen.

Zu erwähnen ist noch, dafs die Stufen nicht durch scharfe Absätze, wie es in Fig. 2 und 3 der leichten Uebersicht halber gezeichnet ist, in einander übergehen dürfen, da sonst eine Sperrung des Gehwerkes nach vor- oder rückwärts eintreten würde; um dies zu vermeiden, werden diese Uebergänge bis unterhalb des Reibungswinkels der beiden Materialien abgeschrägt, Fig. i, 4 und 5.

Man findet leicht, dafs die Anordnung umkehrbar ist und die Commutatoren der Nebenuhren in die Hauptuhr, der Commutator der Hauptuhr aber in die Nebenuhren verlegt werden kann; alsdann mufs aber an Stelle der Rollen R das Element E stehen und für E in jeder Nebenuhr die Rolle R eintreten; die hier gewählte und gezeichnete Anordnung bietet aber den Vortheil, dafs der complicirte Commutator in der Hauptuhr, also nur einmal anzubringen ist, der einfache Commutator dagegen, in beliebiger Anzahl, in den Nebenuhren sich befindet.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Für elektrische Reguiirung von Uhren die Anordnung vom Zählwerk getriebener Commutatoren in Haupt- und Nebenuhr, durch deren combinirte Thätigkeit in bestimmten Zeitintervallen ein Strom geschlossen, geöffnet und commutirt wird, zu dem Zwecke, um mit Hülfe der magnetischen Wirkung eines während der Dauer des Stromschlusses durch beide Commutatoren constanten Stromes die Schwingungsdauer des den Gang der Nebenuhren regulirenden Organes derart zu verändern, dafs die Nebenuhren sich stets wieder angenähert mit der Hauptuhr in Einklang setzen.

2. Die Stufenscheiben a U₁ in Combination mit den Hebelchen α b a_xb_l in Haupt- und Nebenuhr zu dem Zwecke, um die Schliefsung, Oeffnung und Commutation des Stromes mit möglichst wenig Kraftaufwand durch beide Uhren zu bewirken.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.