DE373428C - Regeleinrichtung fuer Uhrpendel - Google Patents

Regeleinrichtung fuer Uhrpendel

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DE373428C
DE373428C DEF51665D DEF0051665D DE373428C DE 373428 C DE373428 C DE 373428C DE F51665 D DEF51665 D DE F51665D DE F0051665 D DEF0051665 D DE F0051665D DE 373428 C DE373428 C DE 373428C
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Germany
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pendulum
spring
point
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small
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DEF51665D
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MAURICE PHILIPPE FAVRE BULLE
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MAURICE PHILIPPE FAVRE BULLE
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04BMECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
    • G04B18/00Mechanisms for setting frequency

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)

Description

  • Regeleinrichtung für Uhrpendel. Die Pendelschwingungen können bekanntlich nur für sehr kleine Amplitüden als praktisch isochron betrachtet werden. Wird die Amplitiide größer, so wächst die Periode immer mehr. Für eine Uhr, deren Pendel frei schwingen würde, würde die Verspätung für einen Tag etwa 30 Sekunden betragen, wenn die Amplitü de von 9° auf io° übergeht. Unter diesen Umständen bewirkt jede Änderung,des Wertes :derjenigen Kraft, welche die Pendelbewegung unterhält und einen Eintluß auf die Amplitüdeausübt, eine unzulässige Unregelmäßigkeit des Ganges. Es ist bereits mit verschiedenen Mitteln versucht worden, diesem Übelstande ,a:zuhelfen.
  • Besonders hei den elektrischen Uhren mit angetriebenem Pendel, dessen Schwingungen durch eine elektroinagneti.sch e Wirkung:unterh.alten werden, deren Größe von der Spannung der elektrischen Stromquelle abhängt, haben die Spannungsschwankungen Schwankungen der Schwingungs:amplitüde zur Folge, und diese bewirken wiederum Unregelmäßigkeiten des Ganges, welche um so hemerkharer @ver-den, wenn die Schwingungsamplitude einige Grade übersteigt. Man hat, tun @diesein Übelstande abzuhelfen,- versucht, die Amplitüde auf einen sehr kleinen Wert zu beschränken und die Spannungsschwankungen zu v errin-gern, indem man besondere elektrische Elemente vorsah, welche man jedoch :ersetzen mußte, sobald ihre Spannung zü sinken hegann, was schon nach kurzem Gebrauch eintrat, wenn das Element nur einen kleinen Teil seiner Energie -abgegeben hatte. _ Man hat auch schon .mechanische Regeleinrichtungen vorgeschlagen, welche aus einer Feder Gestanden, welche auf das Pendel eine zusätzliche Hilfskraftwirkung ausübt, weiche den Fehler des Isochronismus bei großen Ampl.itüden ausgleichen sollte. Bei diesen Anordnungen erwies sich ,diese Zusatzkraft genau proportional dem Schwingungswinkel des Pendels, woraus sich ergibt, daß, wie weiter unten gezeigt werden wird, der Ausgleich des Fehlers nur verhältnismäßig gro') vorgenommen werden konnte.
  • Gemäß der Erfindung wird als Feder, welche dde Hilfskraftwirkung ausüben soll, eine Feder gewählt, deren eines Fade mit einem Punkte des Pendels verbunden ist, während ihr anderes Ende an einem festen Punkte befestigt ist, der in der Senkrechten liegt, welche durch den Aufhängepunkt des Pendels läuft. Mit einer derartigen Anordnung läßt sich ein vollkommener Fehlerausgleich erzielen.
  • Man kann daher mit dieser Regeleinrichtung ein mit großer Amplitüde schwingendes Pendel verwenden. Im Falle einer elektrischen Uhr kann man den Strom aus einem beliebigen Element entnehmen, das länger Len:utzt «-erden kann, da es bis zur Erschöpfung verwendet werden kann. In allen Fällen gestattet diese Regeleinrichtung das vollständige sell-sttätige Ausgleichen aller Unregelmäßigkeiten, welche durch Temperaturschwankungen hervorgerufen worden sind. Zufolge einer weiter unten Leschriet:enen Anordnung ist es auch möglich, die kleinen Verhesserungen der Regelung vorzunehmen, ohne daß das Pendel stillgesetzt zu werden braucht.
  • In der Zeichnung ist in Ab!>. i eine mehr schematische Ausführungsform der Erfindung dargestellt, während Abb. 2 eine praktische Ausführungsmöglichkeit zeigt.
  • In Abb. i ist 0A das Pendel. Seine Amplitüde ist a. Die Regeleinrichtung l:esteht aus einer zylindrischen Schraubenfeder, deren eines Ende im Punkte B mit dem Pendel verbunden ist, während ihr anderes Ende Lei C mit dem ,Rahmen verl.unden ist, wo'--ei der Punkt C auf der durch den :'Aufhängepunkt des Pendels gehenden Senkrechten liegt. Der Punkt C liegt unterhalb des Punktes 0, derart, daß die Feder BC in einem Winkel BC, BO geneigt ist, der größer als a ist. B" sei clie Stellung, welche der Befestigungspunkt B einnimmt, wenn das Pendel durch die Senkrechte tritt. Der Befestigungspunkt C wird vorzugsweise oherhal.b des Punktes B" angeordnet. Die Anfangsspannung fler Feder für die Stellung des Pendels in der Senkrechten wird gleich null oder schwach genug gewählt.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung sei an Hand der Eigenschaften eines Pendels im folgenden betrachtet. Für ein einfaches theoretisches Pendel vorn Gewichte P und von der Länge 1, das von der Senkrechten rin Elen Winkel a abweicht, ist die Kraft, welche es in die Senkrechte zurückzuführen strrht: wobei I das Träghriitsmoment ist.
  • Man kann sin a durch seine Entwickelung in eine Reihe ersetzen: Für sehr kleine Amplitüden -genügt es, statt des Sinus den Winkel zu setzen. Man ha-`-dann: C=P#1#@. Die Schwingungsperiode ist Sie ist unabhängig von der Amplitücle. Die kleinen Schwingungen sind isochron, wie auch immer die Amplitüde sei. Für Amplitüden. die in der Nähe von io° liegen und die in der Praxis häufig angewendet werden, genügt es, wenn man die Reihe für den sin a -.is zum Glsede a3 entwickelt. Es ist dann Um Isochronismus zu erhalten, muß das zweite Glied verschwinden. Man muß also auf das Pendel eine Kraft wirken lassen, die gleich und im umgekehrten Sinne wie das zweite Glied wirkt, also finit der dritten Potenz der Amplitfide wachsen muß.
  • Die Rechnung wie auch der Versuch ze:-gen, daß die Einfügung der Feder CB dieses Ergebnis zu erzielen gestattet, wenn der Elastizntätskoeffizient und die Befestigtmgspunkte der Feder geeignet gewählt werden.
  • Ist die Feder in ihrer Mittelstellung CB" ohne Anfangsspannung, so ist die Kraft. welche sie auf das Pendel ausübt (wenn man die zu vernachlässigenden Ausdrücke fortläßt) von der Größenordnung K # a5.
  • Wählt man die hesbimmenden Ei.L-enschaften der Feder derart, daß so verringert man die, auf das Pendel wirkende Kraft auf P # L # a und stellt so den Isochronism-us wieder her.
  • In der Praxis weichen die Schwingungsverhältnisse eines angetrie'#:enen Pendel mehr oder weniger von denen eines freischwingenden Pendels ab. Die Formel jedoch, welche die Größe der auf das Pendel wirkenden Kraft angibt, enthält immer ein Glied a und ein Glied a3, nur die Koeffizienten dieser Glieder sind verändert. Die Feder ist daher in jedem Falle so zu wählen, daß sie Glas Glied a3 zum Verschwinden 1,ringt.
  • Gibt man der Feder eine Anfangsspannung, so ist die Kraft, welche sie auf das Pendel ausübt, von der Größenordnung K, a -j- K, a3 (K, wächst wie die Anfangsspannung .der Feder, K. ,im umgekehrten Sinne). Wählt man die bestimmenden Eigenschaften der Feder derart, daß wird, so wird die Gesamtkraft, welche auf das Pendel wirkt,. (P # l + K,) a, d. h. die Anfangsspannung der Feder hält den Isochronis mus .aufrecht, aber sie verringert die Periode, läßt also die Uhr vorgehen. Diese Eigenheit .läßt sich ausnutzen, um :durch eine sehr einfache Anordnung die kleinen Regelverbesserungen vorzunehmen, ohne hierzu das Pendel stillzus,etzen. Es genügt hierzu :den Befestigungspunkt C der Feder auf der Senkrechten um einen kleinen Betrag zu verschieben, um die Anfangsspannung der Feder leicht zu verändern. Wird C nach oben verschoben, :so wird :die Spannung ,der Feder vergrößert, und die Uhr geht vor.
  • Die Anfangsspannung der Feder, ihre Kraft und die Lage ihrer Befestigungspunkte sind nach Maßgabe der Bauart der Uhr zu wählen, damit die Bedingung des Isochronismus :erfüllt wird, wenn die Schwingungsperiode des .Pendels diejenige ist, welche man konstant zu halten wünscht. Die Verschiebung des Befestigungspunktes C soll nur zur Ausführung :der kleinen, feinen Regelverbesserungen benutzt werden, wenn die Regelung an sich nahezu erreicht ist.
  • Wenn die Feder aus Nickelstahl gewählt wird, dessen Elastizitätsmodul mit der Temperatur wächst (z. B. 36prozentige Stahlnickellegierung, die unter dem Namen »Invar« bekannt ist), so kann man selbsttätigen Ausgleich der Unregelmäßigkeiten -der Regelung erzielen, welche auf Grund von Temperaturschwankungen auftreten, .denn die Ausdehnung der Pendelstange bewirkt ein Nachgehen, während die Vergrößerung der Steifheit der Feder die Einstellkraft vergrößert und damit -eine Beschleunigung bewirkt.
  • Die Rechnung zeiget, diaß die Bedingung des Isochronismus für alle Temperaturen nicht mit voller Strenge aufrechterhalten werden kann, jedoch sind die hieraus sich ergehenden Unregelmäßigkeiten sehr klein, uns die mit der beschriebenen Anordnung erzielten Ergebnisse sind für die normalen Bedürfnisse der Uhrmacherei sehr befriedigend.
  • Die Veränderung des Elastizitätsmoduls gewisser Stahlnickellegierungen mit der Temperatur ist im Vergleich zum linearen Ausdehnungskoeffizienten des Stahles bedeutend. Man kann daher ein Pendel :aus gewöhnlichem Stahl verwenden und den Isochronismus und die Kompensation durch eine sehr kleine Feder aus Nickelstahl erreichen, die nicht teuer ist. Auf diese Weise ließen sich beispielsweise für ein elektrisch angetriebenes Pendel, das halbe Sekunden schwang, gute Ergebnisse erzielen.
  • Aibb. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform der Regeleinrichtung. Hierbei -ist die Feder 2 einerseits an dem Knapfe 3 und anderseits an dem Knopfe 4. befestigt, welch letzterer auf dem Stabe des Pendels i sitzt. Die Befestigungspunkte sind derart gewählt, d:aß die Feder sich frei um .die Knöpfe 3 und 4 drehen kann. Der Knopf 3 ist an einem Regelarm 5 befestigt, der mit harter Reibung sich um die auf dein Rahmen befestigte Achse 6 drehen kann. Die kleinen Verbesserungen der Regelung werden erzielt, indem der Arm 5 um einen kleinen Winkel gedreht wird. Zur bequemeren Ausführung .dieser Regelung wird vor dem einen Ende des Armes 5 eine Teilung angebracht.
  • Es ist zu beachten, daß die Feder einen festen Punkt :des Rahmens mit einem festen Punkt des beweglichen Pendels verbindet. In manchen Fällen kann man die Feder 2 zur elektrischen Stromleitung benutzen, z. B. wenn ,las Pendel eine elektrische Drahtspule trägt, deren eines Ende elektrisch mit einem festen Punkte des Rahmens der Uhr verbunden werden soll. ,

Claims (2)

  1. PATENT-ANsPRÜCHE: i. Regeleinrichtung für Uhrpendel unter Verwendung einer auf das Pendel wirkenden Feder, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder als Schraubenfeder ausgebildet ist, deren eines Ende mit einem Punkte des Pendels und .deren anderes Ende mit einem festen Punkte verbunden ist, der auf der durch den Aufhängepunkt .des Pendels gehenden Senkrechten liegt, wobei die Stärke, die und der Aufhängepunkt der Feder :derart gewählt werden, d@aß sie auf das Pendel beschleunigend wirkt und die bei großen Schwingvngsamplitü.d.en auftretende Verspätung ausgleicht.
  2. 2. Ausführungsform .nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder aus einem Metall besteht, dessen Elastizitätskoeffizient mit der Temperatur wächst, z. B. Invar, so daß eine Beschleunigung erzielt wird, welche die durch die Längenveränderung des Pendels sich ergebende Unregelmäßigkeit ausgleicht.
DEF51665D 1921-05-02 1922-04-29 Regeleinrichtung fuer Uhrpendel Expired DE373428C (de)

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FR373428X 1921-05-02

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DE (1) DE373428C (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1064885B (de) * 1953-12-24 1959-09-03 Marie Anne Amiot Helene Marie Einrichtung zum Begrenzen der Amplitude von Unruhschwingungen
DE102021002274A1 (de) 2021-05-01 2022-11-03 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren
DE102021002386A1 (de) 2021-05-05 2022-11-10 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1064885B (de) * 1953-12-24 1959-09-03 Marie Anne Amiot Helene Marie Einrichtung zum Begrenzen der Amplitude von Unruhschwingungen
DE102021002274A1 (de) 2021-05-01 2022-11-03 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren
DE102021002274B4 (de) 2021-05-01 2023-04-20 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren
DE102021002386A1 (de) 2021-05-05 2022-11-10 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren
DE102021002386B4 (de) 2021-05-05 2023-04-27 Heiner Kudrus Vorrichtung zum Ausgleich des Kreisfehlers bei Pendeln von Pendeluhren, insbesondere Präzisionspendeluhren

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