DE4308220C2 - Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement.

Tischuhren mit einem drehbaren Dekorationselement (Dekora­ tionsdrehelement) sind als sehr dekorative, qualitativ hoch­ stehende Tischuhren populär. Das Dekorationsdrehelement, das einen Hauptbestandteil einer Tischuhr mit einem Dekorations­ drehelement darstellt, ist gewöhnlich drehbar an einer verti­ kalen Achse montiert, um in einer horizontalen Richtung um diese vertikale Achse zu schwingen. Eine Unruhfeder oder ein Motor wird als Mechanismus verwendet, der das Hin- und Her­ schwingen des Dekorationsdrehelements bewirkt.

Ausführungsformen mit einer Unruhfeder sind beispielsweise so aufgebaut, daß das Dekorationsdrehelement durch Ausnutzung des Unruhmotorprinzips, das in einer Transistoruhr verwendet wird, in Schwingungen versetzt wird, während seine Drehwelle über die Unruhfeder zur Erzielung einer Bewegung gemäß einer gemäßigten Sinuskurve angetrieben wird, wodurch dem Dekora­ tionsdrehelement eine elegante Bewegung aufgeprägt wird (ver­ gleiche beispielsweise JP-Y-21821/1985). Dieses Unruhfeder- Dekorationsdrehelement ist jedoch insofern nachteilig, als es mit einer komplizierten Konstruktion und einem aufwendigen Herstellungsprozeß verbunden ist und sich daher nicht für eine Massenfertigung eignet. Darüber hinaus weist es hohe Teilekosten auf und ist schwierig zu installieren, da beson­ dere Aufmerksamkeit beim Einbau der Unruhfeder erforderlich ist.

Ein anderes Beispiel unter Verwendung eines Schrittmotors ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 43718/1991 = DE 41 35 519 A1, C2 offenbart. Hier wird ein reversierbarerer Schrittmotor eingesetzt, und die Antriebszeitsteuerung dieses Schrittmotors wird in einer solchen Weise gesteuert, daß das Dekorationsdrehelement nach einer gleichen Sinuskurve wie im Fall des Unruhfeder-Dekora­ tionsdrehelements hin- und herschwingt.

Die Antriebseinheit mit dem reversierbaren Motor gemäß dem obigen zweiten Beispiel, die ein Dekorationsdrehelement so steuert, daß es gemäß einer Sinuskurve bewegt wird, ähnlich dem Fall, wo eine Unruhfeder verwendet wird, verwendet ein Dämpfungsglied, etwa eine Schraubenfeder, im Getriebezug, um eine stetige Drehbewegung des Dekorationsdrehelements unge­ achtet des Antriebs durch einen Schrittmotor zu erzielen. Diese Anordnung weist jedoch die folgenden drei Probleme auf, deren Lösung Aufgabe der Erfindung ist.

• 1) Zur Verkürzung einer Drehperiode ohne Veränderung des maximalen Schwingwinkels R1 ist es normalerweise erforder­ lich, das Intervall d eines Ausgangspulses zur Ansteuerung des Schrittmotors zu reduzieren. Anders ausgedrückt, ist es erforderlich, daß der Impulsabstand d verkürzt wird, so daß zahlreiche Impulse innerhalb einer kurzen Zeitspanne erzeugt werden können.

Im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Schrittmotors ist der minimale Impulsabstand d_min auf einen vorgegebenen Wert beschränkt. Daher muß der maximale Impulsabstand d_max kleiner gemacht werden.

Wenn der maximale Impulsabstand d_max auf einen geringeren Wert verkleinert wird, wird die Differenz zwischen dem maxi­ malen Impulsabstand d_max und dem minimalen Impulsabstand d_min klein. Damit wird die Differenz zwischen der Winkelgeschwin­ digkeit ω_max des Dekorationsdrehelements während einer Dre­ hung geringer Geschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit ω_min des Dekorationsdrehelements während einer Drehung hoher Geschwindigkeit in ähnlicher Weise klein. Daher fehlt eine klare Unterscheidung in der Drehung des Dekorationsdrehele­ ments.

Wenn darüber hinaus der maximale Impulsabstand d_max auf einen kleineren Wert verringert wird, kann die Winkelgeschwindig­ keit ω nicht ausreichend reduziert werden, wenn das Dekora­ tionsdrehelement seine Drehrichtung wechselt. Das heißt, das Dekorationsdrehelement beginnt von Anfang an, sich schnell zu bewegen. Als Folge davon sieht das Verhalten des Dekorations­ drehelements unbeholfen aus. Es ergab sich deshalb das Pro­ blem, daß die gewünschte elegante Schwingbewegung dem Dekora­ tionsdrehelement nicht aufgeprägt werden konnte.

Wenn darüber hinaus zahlreiche Impulse innerhalb einer be­ grenzten kurzen Zeitspanne erzeugt werden, nimmt der Ver­ brauch elektrischer Energie zu und die Lebensdauer der Batte­ rie wird verkürzt.

• 2) Wenn das Dekorationsdrehelement seine Drehrichtung wech­ selt, wird eine Schraubenfeder aufgewickelt. Zu Beginn dieses Aufwickelns wird das Dekorationsdrehelement für eine Weile angehalten, und zwar infolge der Tatsache, daß diese Schrau­ benfeder zuerst einmal entspannt wird, und dann wieder aufge­ wickelt wird. Folglich war es nicht möglich, dem Dekorations­ drehelement die gewünschte elegante Schwingbewegung zu geben.
• 3) Selbst wenn der Antriebspuls für den Schrittmotor plötz­ lich gestoppt wird, entspannt sich die aufgewickelte Schrau­ benfeder nur allmählich. Die in der Schraubenfeder gespei­ cherte Energie wird allmählich an das Dekorationsdrehelement abgegeben. Damit setzt das Dekorationsdrehelement aufgrund seiner Trägheit die Drehung für eine Weile fort.

Selbst wenn also ein Impuls zur Drehung des Schrittmotors in umgekehrter Drehrichtung plötzlich ausgegeben wird, um die Drehrichtung des Dekorationsdrehelements umzukehren, dann behält das Dekorationsdrehelement seine Drehrichtung aufgrund seiner Trägheit für eine Weile bei. Damit überlagern sich die Antriebsdrehkraft des Schrittmotors und die in entgegenge­ setzter Richtung wirkende, von der Schraubenfeder abgeleitete Trägheitskraft, was zu Unregelmäßigkeiten im Bewegungsablauf des Rotationsdrehelements führt.

Im Hinblick auf die beschriebenen Probleme und Nachteile ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement zu schaffen, die in der Lage ist, die gewünschte elegante Schwingbewegung zu vermitteln, selbst wenn ein Dämpfungsglied, etwa eine Schraubenfeder in dem Getriebezug enthalten ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinheit gemäß den Patentansprüchen 1 bis 3 gelöst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Deko­ rationsdrehelement und seinem Drehwinkel verdeutlicht,

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, das herkömmliche Antriebsim­ pulse zeigt,

Fig. 3 ein Wellenformdiagramm, das Antriebsimpulse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Deko­ rationsdrehelement und seinem Drehwinkel verdeutlicht,

Fig. 5 ein Wellenformdiagramm, das Antriebsimpulse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 6 eine Ansicht, die den Zusammenhang zwischen dem Deko­ rationsdrehelement und seinem Drehwinkel verdeutlicht,

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm, das Antriebsimpulse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Schaltungsaufbaus,

Fig. 9 einen Längsschnitt, der die spezielle Ausgestaltung wesentlicher Teile zeigt und

Fig. 10 eine Querschnittsansicht, die die spezielle Ausge­ staltung wesentlicher Teile zeigt.

Unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen soll nun zu­ nächst ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung erläutert werden.

Die vorliegende Erfindung zielt vom Grundsätzlichen her dar­ auf ab, die Antriebszeitsteuerung des das Dekorationsdrehele­ ment antreibenden Schrittmotors so vorzugeben, daß die Aus­ gangswelle einen moderaten Geschwindigkeitswechsel ausführt, wie wenn das Dekorationsdrehelement unter Verwendung einer Unruhfeder schwingen würde. Der moderate Geschwindigkeits­ wechsel des Dekorationsdrehelements soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert werden.

In Fig. 1 ist die Vorderseite eines Dekorationsdrehelements 5 einem Punkt P zugewandt. Das Dekorationsdrehelement 5 dreht sich im Uhrzeigersinn um einen Winkel +R1, bis es einen Punkt P1 erreicht und kehrt dann seine Drehrichtung um (dreht sich im Gegenuhrzeigersinn), um von dem Punkt P1 zu dem Punkt P zurückzukehren. Danach dreht sich das Dekorationsdrehelement 5 weiter in der Gegenrichtung um einen Winkel -R1, bis es einen Punkt P2 erreicht.

Auf diese Weise vollführt das Dekorationsdrehelement seine hin- und hergehende Schwingbewegung in einem Zyklus, der zwi­ schen diesen drei Punkten P1, P und P2 in der Reihenfolge P-P1-P-P2-P hin- und hergeht.

Wenn man bewirkt, daß der Schrittmotor seine Geschwindigkeit nach einer Kosinuskurve mit einer vorbestimmten Periode än­ dert, dann ist es möglich, die Geschwindigkeit des Dekora­ tionsdrehelements durch den Schrittmotor in einer solchen Weise zu steuern, daß sich die Geschwindigkeit des Dekora­ tionsdrehelements gemäß einer Sinuskurve ändert.

Als Maßnahme zur Verursachung einer solchen Geschwindig­ keitsänderung wird der Antriebsimpulsabstand d für den Schrittmotor verringert, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω des Dekorationsdrehelements groß wird. Wenn dagegen die Winkelge­ schwindigkeit ω des Dekorationsdrehelements klein ist, wird der Antriebsimpulsabstand d auf einen großen Wert erhöht (siehe Fig. 2).

Wo jedoch das Dekorationsdrehelement 5 so gesteuert wird, daß es nach einer Sinuskurve schwingt, erhält sein Getriebezug ein Dämpfungsglied, etwa eine Schraubenfeder, wie später näher erläutert, damit eine stetige Schwingbewegung des Deko­ rationsdrehelements realisiert wird, obwohl dieses von einem Schrittmotor angetrieben wird.

Um in einem solchen Fall die Periodendauer der Drehung zu verkürzen, ohne die maximale Auslenkung R1 zu variieren, ist es normalerweise nötig, den Abstand d von Ausgangsimpulsen zur Ansteuerung des Schrittmotors zu verringern. Mit anderen Worten, es ist nötig, den Impulsabstand d zu verkürzen, damit zahlreiche Impulse innerhalb einer begrenzten Zeitspanne er­ zeugt werden können.

Im Hinblick auf die Leistungsfähigkeit des Schrittmotors ist der minimale Impulsabstand d_min auf einen vorbestimmten Wert begrenzt. Daher muß der maximale Impulsabstand d_max kleiner gemacht werden.

Wenn der maximale Impulsabstand d_max auf einen kleineren Wert verringert wird, dann wird die Differenz zwischen den maxima­ len Impulsabstand d_max und dem minimalen Impulsabstand d_min klein. In gleicher Weise wird damit der Unterschied zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω_max des Dekorationsdrehelements während einer Drehung mit geringer Geschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit ω_min des Dekorationsdrehelements wäh­ rend einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit klein. Damit verschwindet die Varianz in der Drehung des Dekorationsdreh­ elements.

Wenn ferner der maximale Impulsabstand d_max auf einen kleine­ ren Wert verringert wird, kann die Winkelgeschwindigkeit ω nicht ausreichend reduziert werden, wenn das Dekorationsdreh­ element seine Drehrichtung wechselt. Das heißt, das Dekora­ tionsdrehelement beginnt sich von Anfang an schnell zu bewe­ gen. Als Folge davon, sieht das Verhalten des Dekorations­ drehelements unbeholfen aus. Daher ergab sich das Problem, daß dem Dekorationsdrehelement nicht die gewünschte elegante Schwingbewegung verliehen werden konnte.

Wenn darüber hinaus zahlreiche Impulse innerhalb einer kurzen Zeitspanne erzeugt werden, nimmt der Verbrauch elektrischer Energie zu, und die Lebensdauer der Batterie wird verkürzt.

Zur Lösung dieses Problems, sollte die Winkelgeschwindigkeit beschleunigt bzw. verzögert werden, bevor bzw. nachdem das Dekorationsdrehelement 5 eine Drehbewegung angefangen hat und bevor bzw. nachdem das Dekorationsdrehelement 5 seine Dreh­ bewegung stoppt, damit das Dekorationsdrehelement mit kon­ stanter Geschwindigkeit in dem Abschnitt angetrieben wird, wo es sich mit maximaler Geschwindigkeit dreht, das heißt wenn es den mittleren Abschnitt seiner Schwingbewegung in einer jeweiligen Drehrichtung durchläuft.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung, werden gemäß Darstellung in Fig. 3 die Impulsabstände so eingestellt, daß sie innerhalb eines vorbestimmten Ab­ schnitts C im mittleren Abschnitt der Schwingbewegung des Dekorationsdrehelements in einer jeweiligen Richtung klein und gleich sind.

Durch Einsatz der Impulswellenform, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Dekorationsdrehelement 5 in seiner normalen Drehrichtung ausgehend von P1 zunächst allmählich beschleu­ nigt, im mittleren Abschnitt (das heißt einem Abschnitt zwi­ schen den Punkten P3 und P4 in Fig. 4) mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben und dann, nachdem es diesen mittleren Abschnitt durchlaufen hat, allmählich abgebremst.

Dann werden die Impulse für den Antrieb des Schrittmotors in der umgekehrten Drehrichtung ausgegeben, und der Rücklauf beginnt. Daher wird das Dekorationsdrehelement 5 allmählich in der Richtung seiner Rücklaufdrehung beschleunigt und im mittleren Abschnitt (das heißt im Abschnitt zwischen den Punkten P3 und P4 in Fig. 4) mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben, um dann nach Durchlaufen dieses mittleren Abschnitts allmählich abgebremst zu werden. Dieses Verhalten wiederholt sich von diesem Punkt an.

Wenn, wie oben beschrieben, die in Fig. 2 gezeigte Impulswel­ lenform eingesetzt wird, wird das Dekorationsdrehelement 5 am Beginn seiner Schwingbewegung in der normalen Richtung all­ mählich beschleunigt und, nachdem es einen zentralen Punkt (das heißt den Punkt P in Fig. 1) passiert hat, allmählich abgebremst.

Wenn dagegen die Impulswellenform, die in Fig. 3 gezeigt ist, eingesetzt wird, kann das Dekorationsdrehelement innerhalb eines kleineren Abschnitts verzögert werden (das heißt einem Abschnitt von dem Punkt P3 zu dem Punkt P1, oder einem Ab­ schnitt von dem Punkt P4 zu dem Punkt P2), das heißt von dem Punkt an, wo es gerade den mittleren Abschnitt passiert hat, bis zum Wendepunkt der Drehung.

Daher wird es möglich, die Abbremsung innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu beenden, so daß das Dekorationsdrehelement 5 eine elegante Schwingbewegung ausführen kann.

Als nächstes soll ein zweites Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung erläutert werden.

Die erwähnte Schraubenfeder im Getriebzug wird aufgewickelt, wenn das Dekorationsdrehelement 5 seine Drehrichtung wech­ selt, das heißt in Fig. 4, wenn das Dekorationsdrehelement 5 sich im Uhrzeigersinn um einen Winkel +R1 dreht, bis es den Punkt P1 erreicht und dann seine Drehrichtung umkehrt (das heißt sich im Gegenuhrzeigersinn dreht), um von dem Punkt P1 zum Punkt P zurückzukehren. Das Dekorationsdrehelement 5 unterbricht seine Drehbewegung während der Zeitspanne, die zum Lösen der aufgewickelten Schraubenfeder und zum Umwickeln der Schraubenfeder erforderlich ist. Als Folge dessen wird es unmöglich, dem Dekorationsdrehelement 5 eine elegante Schwingbewegung aufzuprägen.

Zur Lösung eines solchen Problems wird gemäß dem zweiten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Impulsabstand in einem vorbestimmten Abschnitt A unmittelbar, nachdem das Dekorationsdrehelement seine Drehrichtung gewechselt hat, eng, wie in Fig. 5 gezeigt. Durch Ausgabe der Antriebsimpulse in einer kurzen Zeitspanne in einer zum Lösen der aufge­ wickelten Schraubenfeder und nachfolgenden Wiederaufwickeln erforderlichen Menge wird es damit möglich, die Schraubenfe­ der rasch auf zuwickeln. Als Folge davon wird verhindert, daß das Dekorationsdrehelement 5 zu dem Zeitpunkt anhält, wenn es seine Drehrichtung wechselt. Auf diese Weise kann eine ele­ gante Schwingbewegung realisiert werden.

Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung erläutert.

Selbst wenn der Antriebspuls für den Schrittmotor plötzlich gestoppt wird, löst sich die aufgewickelte Schraubenfeder nur allmählich. Daher wird die in der Schraubenfeder gespeicherte Energie allmählich auf das Dekorationsdrehelement 5 übertra­ gen, das sich infolge seiner Trägheit für eine Weile weiter­ dreht.

Selbst wenn daher Impulse zur Drehung in umgekehrter Richtung plötzlich ausgegeben werden, um die Drehrichtung des Deko­ rationsdrehelements umzukehren, behält das Dekorationsdreh­ element seine Drehrichtung aufgrund seiner Trägheit für eine Weile bei. Damit wirken die Drehantriebskraft des Schrittmo­ tors und die von der Schraubenfeder abgeleitete Trägheits­ kraft, die in entgegengesetzter Richtung wirkt, gegeneinander und erzeugen damit eine unbeholfene Schwingbewegung des Deko­ rationsdrehelements.

Zur Lösung dieses Problems wird gemäß dem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kein Impuls in einem vorbestimmten Abschnitt B ausgegeben, unmittelbar bevor das Dekorationsdrehelement 5 seine Drehrichtung wechselt, wie es in Fig. 7 gezeigt ist.

Unmittelbar bevor das Dekorationsdrehelement 5 diesen Ab­ schnitt ohne Impulserzeugung (das heißt die Position P3 oder P4 in Fig. 6) erreicht, wird daher die aufgewickelte Schrau­ benfeder allmählich gelöst, und das Dekorationsdrehelement dreht sich aufgrund seiner Trägheit. Die entspannte Schrau­ benfeder wird in Übereinstimmung mit dieser Trägheitsdrehung dann wieder aufgewickelt. Am Ende dieses Wiederaufwickelvor­ gangs erhält der Schrittmotor einen Impuls.

Damit besteht keine gegenseitige Einwirkung zwischen der Drehantriebskraft des Schrittmotors und der in umgekehrter Richtung wirkenden, von der Schraubenfeder abgeleiteten Träg­ heit. Wenn das Dekorationsdrehelement seine Schwingbewegung in umgekehrter Drehrichtung beginnt, hat es darüber hinaus eine elegante Schwingbewegung, da die Schraubenfeder voll­ ständig aufgewickelt ist.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines Schaltungsaufbaus der vor­ liegenden Erfindung. Eine Speicherschaltung 31 speichert Daten, die zur Erzeugung der oben beschriebenen Antriebsim­ pulse verwendet werden, und ist mit einer Steuerschaltung 32 verbunden. Die Steuerschaltung 32 kann eine Adresse in der Speicherschaltung 31 vorgeben und einen dem Impulsabstand entsprechenden numerischen Wert über einen Datenbus von die­ ser vorgegebenen Adresse einlesen. Die Steuerschaltung 32 ist außerdem mit einer Uhrenschaltung 32a zur Umsetzung eines Impulsabstands in ein chronologisches Element sowie mit einem Rücksetzschalter 32b zum Rücksetzen der Steuerschaltung oder Zentraleinheit 32 verbunden. Die Steuerschaltung 32 hat zwei separate Ausgänge, einen (01) zum Drehen des Motors in norma­ ler Richtung, und den anderen (02) zum Drehen des Motors in umgekehrter Richtung. Sie sind je mit einer Motorantriebs­ schaltung 33 verbunden, die jeweilige Ausgangspuffer enthält. Die Motorantriebsschaltung 33 ist so aufgebaut, daß ein Im­ pulsabstand an den Schrittmotor 9 nach Maßgabe des von der Steuerschaltung 32 ausgegebenen Impulsabstands ausgegeben wird.

Wenn das Dekorationsdrehelement 5 betätigt wird, gibt die Steuerschaltung 32 eine Adresse in der Speicherschaltung 31 vor, welche dem Startbetrieb des Dekorationsdrehelements 5 entspricht. Ein numerischer Wert, der den Impulsabstand repräsentiert, wird über den Datenbus eingelesen, und ein Antriebspuls, der eine Drehbewegung in der normalen Richtung verursacht, wird von der Steuerschaltung 32 an die Motor­ antriebsschaltung 33 geliefert. Der Schrittmotor 9 schaltet entsprechend einem Antriebspuls für normale Drehung, der von der Antriebszeitsteuerung ausgesandt wird, weiter. Die Dreh­ bewegung des Schrittmotors 9 wird von einem Rotor 12 auf Zahnräder 14, 15 übertragen (Fig. 9). Die Schraubenfeder 18 wird durch die Drehung des Zahnrads 15 gespannt. Durch die in der Schraubenfeder 18 gespeicherte Federkraft wird eine Scheibe 17 gedreht, und eine Drehwelle 3 wird über eine Über­ tragungswelle 16 und ein Antriebszahnrad 8 in der Richtung einer normalen Drehung angetrieben. Wenn die Drehkraft auf diese Weise über die Schraubenfeder 18 übertragen wird, wird das Drehmoment stetig auf die Scheibe 17, das Antriebszahnrad 8 und die Drehwelle 3 übertragen, selbst wenn das Zahnrad 15 mit der Folge einer schrittweisen Bewegung intermittierend gedreht wird. Daher kann das Dekorationsdrehelement 5 stetig in einer Richtung normaler Drehung angetrieben werden.

Auf diese Weise wird das Impulssignal nacheinander ausgele­ sen, damit eine Antriebszeitsteuerung entsprechend dem Dreh­ winkel des Dekorationsdrehelements 5 erhalten wird, so daß sich der Motor dreht und bewirkt, daß das Dekorationsdrehele­ ment 5 in einer normalen Schwingrichtung schwingt. Wenn sich das Drehelement 5 dann um einen Betrag der Hälfte seines maximalen Drehwinkels gedreht hat, beginnt die Steuerschal­ tung 32 Impulse für den Umkehrbetrieb an die Motorantriebs­ schaltung 33 auf der Basis nachfolgend eingegebener Daten zu liefern, so daß der Motor sich in der umgekehrten Richtung dreht. Dann wird das Dekorationsdrehelement 5 in entgegenge­ setzter Richtung wieder um einen Betrag entsprechend dem maximalen Drehwinkel gedreht und danach um einen Betrag ent­ sprechend dem maximalen Drehwinkel in der normalen Richtung gedreht. Der Zyklus wiederholt sich, und das Dekorationsdreh­ element wird zu einer Schwingung, das heißt einer hin- und hergehenden Drehung angetrieben.

Es soll nun eine die vorliegende Erfindung verkörpernde An­ triebsvorrichtung für das Dekorationsdrehelement erläutert werden.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, ist die Drehwelle 3 verti­ kal in Schwerkraftrichtung von einem oberen Gehäuse 1 und einem unteren Gehäuse 2 drehbar gelagert und außerdem an Lagerteilen 1a und 2a derselben schwenkbar gelagert. Die Drehwelle 3 erstreckt sich durch die Mitte eines Vorsprungs 4a einer Mittelplatte 4. Das Dekorationsdrehelement 5 ist an einer vorspringenden Kante der Drehwelle 3 befestigt, die sich nach oben aus dem oberen Gehäuse 1 erstreckt. Eine Buchse 3a ist an der Drehwelle 3 zwischen dem oberen Gehäuse und der Mittelplatte 4 befestigt. Ein bewegbarer Dauermagnet 6 ist an dieser Buchse 3a befestigt. Ein ortsfester Dauer­ magnet 7 ist an dem Vorsprung 4a der Mittelplatte 4 befe­ stigt, so daß er der Unterseite des Dauermagneten 6 gegen­ überliegt. Diese beiden Dauermagneten 6, 7 sind so magneti­ siert, daß sie sich an ihren einander zugewandten Flächen gegenseitig abstoßen. Ihre Magnetkräfte sind so bemessen, daß eine magnetische schwimmende Lagerung zwischen den beiden Dauermagneten 6, 7 in einer solchen Weise besteht, daß die beiden Dauermagneten 6, 7 einander unter Bildung eines vorbe­ stimmten Spalts ohne Berührung gegenüberliegen, wenn das Dekorationsdrehelement 5 an der Drehwelle 3 befestigt ist.

Das Antriebszahnrad 8 ist unterhalb der Mittelplatte 4 mit dem vorspringenden Abschnitt der Drehwelle 3 relativ zur Drehwelle 3 drehfest, aber in axialer Richtung verschiebbar verbunden. Eine Drehkraft des Schrittmotors 9, der als An­ triebsquelle dient, wird auf das Antriebszahnrad 8 übertra­ gen. Das heißt, eine Antriebsspule 11 ist um ein Schenkel­ stück eines Stators 10, der im wesentlichen U-Form aufweist, gewickelt. Der Rotor 12 ist drehbar zwischen dem unteren Gehäuse 2 und der Mittelplatte 4 in einem an der Vorderkante des Stators 10 gebildeten Spalt gelagert. Ein Dauermagnet 13, der an dem Rotor 12 befestigt ist, dient dazu, eine Drehkraft durch magnetische Kopplung mit dem Stator 10 zu empfangen.

Ein Rotorritzel 12a kämmt mit dem Zahnrad 14. Ein Ritzel 14a dieses Zahnrads 14 kämmt mit einem Zahnrad 15. Das Zahnrad 15 steht in drehbarem Eingriff mit der Übertragungswelle 16. Außerdem kämmt ein einstückig mit dieser Übertragungswelle 16 ausgebildetes Ritzel 16a mit dem Antriebszahnrad 8. Diese Anordnung bildet einen Getriebezug, der bei dem Schrittmotor 9 beginnt und bis zum Antriebszahnrad 8 reicht. Die Zahnräder 14 und 15 sind drehbar zwischen dem unteren Gehäuse 2 und der Mittelplatte 4 gelagert.

Obwohl das Zahnrad 15 drehbar von der Übertragungswelle 16 gehalten wird, ist das untere Ende der Übertragungswelle 16 im Preßsitz in ein Durchgangsloch der Scheibe 17 eingesetzt, wodurch diese Zahnrad 15 festgehalten wird, so daß es nicht von der Übertragungswelle 16 entfernt werden kann. Die Schraubenfeder 18 ist zwischen das Zahnrad 15 und die Scheibe 17 gesetzt, und ein oberes Ende der Schraubenfeder 18 ist an dem Zahnrad 15 fixiert, während ein unteres Ende der Schrau­ benfeder 18 an der Scheibe 17 fixiert ist.

An der Unterseite des Zahnrads 15 ist ein Vorsprung 15a ein­ stückig ausgebildet und erstreckt sich nach unten bis nahe zum Außenrand der Scheibe 17. Am Außenrand der Scheibe 17 ist ein Vorsprung 17a vorgesehen, der teilweise in einer radialen Richtung vorsteht. Wenn sich die Schraubenfeder 18 in einem entspannten Zustand (neutralem Zustand) befindet, sind der Vorsprung 15a und der Vorsprung 17a so positioniert, daß sie einander gegenüberliegen. Der Vorsprung 15a und der Vorsprung 17a kommen während eines normalen Betriebs nicht miteinander in Eingriff. Nur wenn die Schraubenfeder 18 übermäßig aufge­ wickelt wird, oder wenn die Schraubenfeder 18 übermäßig ge­ löst wird, verhindern die Vorsprünge eine Beschädigung der Schraubenfeder 18.

Ein Verriegelungshebel 20 ist drehbar auf dem Vorsprung 2b gelagert, der vorspringend an dem unteren Gehäuse 2 neben den Dauermagneten 6, 7 ausgebildet ist. Einstückig mit diesem Verriegelungshebel 20 sind ein Rastarm 20a in einer koaxialen Bogenform, ein Verriegelungsarm 20b mit geneigter Oberfläche und radialer Erstreckungsrichtung und ein Vorsprung 20c, der von der Oberseite des Verriegelungsarms vorsteht und sich nach außen erstreckt. Der Verriegelungsarm 20b ist in der Lage, zwischen die Dauermagneten 6 und 7 einzutreten und durch seine geneigte Oberfläche den Dauermagneten 6 anzuhe­ ben.

Unter einem Rücksetzarm 20d befindet sich eine gedruckte Schaltungsplatte 21, und beide Enden der Antriebsspule 11 sind mit vorbestimmten Stellen auf dieser verbunden. Ferner ist eine Federplatte 22, die den Rücksetzschalter 32b zum Rücksetzen der Steuerschaltung 32 gemäß Erläuterung in bezug auf Fig. 8 darstellt, an einer Stelle angeordnet, wo sie einem Kantenabschnitt des Rücksetzarms 20d auf der gedruckten Schaltungsplatte 21 zugewandt ist. Darüber hinaus ist ein Raststift 19 auf der gedruckten Schaltungsplatte 21 ausgebil­ det und steht von dieser ab. Der Rastarm 20a kann sich über diesen Raststift 19 hinaus bewegen.

Wie oben beschrieben, entspricht ein Abschnitt mit Ausnahme der schwimmenden Magnetlagerung dem Schrittmotor 9 und dem von diesem Schrittmotor 9 ausgehenden Getriebezug. Dieser Getriebezug ist zwischen dem unteren Gehäuse 2 und der Mit­ telplatte 4 aufgenommen, wodurch es möglich wird, die gesamte Einheit in einer dünnen Gestaltung auszubilden. Der die Dauermagneten 6, 7 beherbergende Abschnitt, das heißt der Abschnitt der schwimmenden Magnetlagerung wird in senkrechter Richtung in Fig. 9, verglichen mit dem den Getriebezug auf­ nehmenden Abschnitt, dick. Daher ist das obere Gehäuse 1 mit einem vorspringenden Abschnitt 1b in einem vorbestimmten Be­ reich um die Drehwelle 3 herum ausgebildet. Die schwimmende Magnetlagerung mit den Dauermagneten 6, 7 ist in einem Raum 1c untergebracht, der von diesem vorspringenden Abschnitt 1b gebildet wird. Wenn angenommen wird, daß der maximale Dreh­ winkel des Dekorationsdrehelements 5 2R1 beträgt, dann ist die Winkelgeschwindigkeit ω des Dekorationsdrehelements 5 am größten, wenn es so liegt, daß es nach vorn weist (die Posi­ tion P in Fig. 1), das heißt wenn sein Drehwinkel R1 beträgt. Die Winkelgeschwindigkeit ω des Dekorationsdrehelements 5 ist am geringsten, wenn es sich an den beiden Enden rechts und links (den Positionen P1, P2 in Fig. 1) befindet. Demgemäß wird der Impulsabstand d der Antriebsimpulse auf den minima­ len Abstand d_min eingestellt, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω am größten ist. Dagegen wird der Impulsabstand d der An­ triebsimpulse auf den maximalen Abstand d_max eingestellt, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω am kleinsten ist. Außerdem wird der Impulsabstand d der Antriebsimpulse so geändert, daß er sich von dem maximalen Abstand d_max zu dem minimalen Ab­ stand d_min ändert. Ferner wird der Impulsabstand d der An­ triebsimpulse so geändert, daß er sich von dem minimalen Abstand d_min zu dem maximalen Abstand d_max ändert.

Wenn das Dekorationsdrehelement 5 betätigt wird, gibt die Steuerschaltung 32 die Adresse in dem Nur-Lesespeicher 31 vor, die dem Startbetrieb des Dekorationsdrehelements 5 ent­ spricht. Ein den Impulsabstand repräsentierender numerischer Wert wird über den Datenbus eingelesen, und dann wird der Antriebsimpuls, der eine Drehbewegung in einer normalen Rich­ tung verursacht, von der Steuerschaltung 32 zu der Motoran­ triebsschaltung 33 geliefert. Der Schrittmotor 9 schaltet entsprechend diesem mit einem vorbestimmten Antriebsabstand gelieferten Antriebsimpuls weiter, der eine Drehbewegung in einer normalen Richtung verursacht. Die Drehbewegung des Schrittmotors 9 wird von dem Rotor 12 auf die Zahnräder 14, 15 übertragen. Aufgrund der Drehung des Zahnrads 15 wird eine Federkraft in der Schraubenfeder 18 gespeichert. Dann wird die Scheibe 17 gedreht, und die Drehwelle 3 wird in Richtung der normalen Drehung über die Übertragungswelle 16 und das Antriebszahnrad 8 von der in der Schraubenfeder 18 gespei­ cherten Federkraft gedreht. Da die Drehkraft über die Schrau­ benfeder 18 in dieser Weise übertragen wird, wird das Drehmo­ ment stetig zur Scheibe 17, dem Antriebszahnrad 8 und der Drehwelle 3 übertragen, obwohl das Zahnrad 15 intermittierend gedreht wird und sich schrittweise bewegt. Auf diese Weise kann das Dekorationsdrehelement 5 stetig in der Richtung einer normalen Drehung angetrieben werden.

Zusammenfassend ergibt sich aus der voranstehenden Beschrei­ bung folgendes:

• 1) Die Impulsabstände werden in einem vorbestimmten Ab­ schnitt im mittleren Abschnitt der Schwingbewegung des Deko­ rationsdrehelements in einer Richtung in kleinen, gleichen Abständen eingestellt. Daher wird das Dekorationsdrehelement in Richtung seiner normalen Drehung allmählich beschleunigt und wird in dem mittleren Abschnitt mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben, sowie nach Durchlaufen dieses mittleren Abschnitts allmählich verzögert. Demzufolge wird es möglich, dem Dekorationsdrehelement eine elegante und schnelle Bewegung zu verleihen.
  Da außerdem keine Notwendigkeit besteht, zahlreiche Impulse innerhalb einer kurzen Zeitspanne zu erzeugen, wird es mög­ lich, den Drehzyklus angemessen zu vergrößern, ohne die Lebensdauer der Batterie zu verringern. Da ferner das Dekora­ tionsdrehelement so angetrieben wird, daß sich seine Ge­ schwindigkeit wie eine Sinuskurve ändert, ohne daß ein her­ kömmlicher Unruhantriebsmechanismus, der eine Unruhfeder erfordert, verwendet würde, wird es möglich, verschiedene Waren (z. B. eine Uhr) mit einem Dekorationsdrehelement mit niedrigen Kosten zu schaffen.
• 2) Der Impulsabstand wird in einem vorbestimmten Abschnitt unmittelbar, nachdem das Dekorationsdrehelement seine Dreh­ richtung gewechselt hat, eng eingestellt. Das heißt, durch Ausgeben einer Menge von Antriebsimpulsen, die zum Lösen der aufgewickelten Schraubenfeder und zu ihrem Wiederaufwickeln erforderlich sind, in einer kurzen Zeitspanne, wird es mög­ lich, die Schraubenfeder rasch aufzuwickeln. Als Folge davon wird verhindert, daß das Dekorationsdrehelement zu dem Zeit­ punkt anhält, wenn es seine Drehrichtung ändert. Auf diese Weise kann eine elegante Schwingbewegung verliehen werden.
• 3) In einem vorbestimmten Abschnitt unmittelbar, bevor das Dekorationsdrehelement seine Drehrichtung wechselt, wird der Impuls nicht ausgegeben. Das heißt, unmittelbar bevor das Dekorationsdrehelement seine Drehrichtung ändert, ist ein Abschnitt ohne Impulserzeugung vorgesehen. Demzufolge wird die aufgewickelte Schraubenfeder gerade bevor das Dekorati­ onsdrehelement diesen Abschnitt ohne Impulserzeugung er­ reicht, allmählich gelöst, um allmählich die in der Schrau­ benfeder akkumulierte Kraft dem Dekorationsdrehelement aufzu­ prägen, und das Dekorationsdrehelement setzt aufgrund seiner Trägheit seine Drehung fort. Damit wird es möglich, dem Deko­ rationsdrehelement eine elegante Schwingbewegung zu verlei­ hen.

Claims (3)

1. Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement, um­ fassend:
einen reversierbaren Schrittmotor zum Antreiben eines Dekorationsdrehelements (5) in hin- und hergehender Weise,
eine Speicherschaltung (31) zur Speicherung von An­ triebszeitsteuerungsdaten für den Schrittmotor und
eine Steuerschaltung (32) zur Steuerung des Schrittmotors auf der Basis der in der Speicherschaltung (31) gespei­ cherten Daten, wobei es sich bei den Daten um numerische Werte der Impulsabstände von Antriebsimpulsen für den Schrittmotor handelt, die so beschaffen sind, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Dekorationsdrehelements (5) wie eine Sinuskurve ändert,
wobei die Impulsabstände in dem mittleren Abschnitt der Drehung des Dekorationsdrehelements in einer Richtung für einen festen Abschnitt klein und gleich sind.

2. Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement, um­ fassend:
einen reversierbaren Schrittmotor zum Antreiben eines Dekorationsdrehelements (5) in hin- und hergehender Weise,
eine Speicherschaltung (31) zur Speicherung von An­ triebszeitsteuerungsdaten für den Schrittmotor und
eine Steuerschaltung (32) zur Steuerung des Schrittmotors auf der Basis der in der Speicherschaltung (31) gespei­ cherten Daten, wobei es sich bei den Daten um numerische Werte der Impulsabstände von Antriebsimpulsen für den Schrittmotor handelt, die so beschaffen sind, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Dekorationsdrehelements (5) wie eine Sinuskurve ändert,
wobei die Impulsabstände nach Umschalten der Drehrich­ tung des Dekorationsdrehelements für einen festen Abschnitt klein sind.

3. Antriebseinheit für ein Dekorationsdrehelement, um­ fassend:
einen reversierbaren Schrittmotor zum Antreiben eines Dekorationsdrehelement (5) in hin- und hergehender Weise,
eine Speicherschaltung (31) zur Speicherung von An­ triebszeitsteuerungsdaten für den Schrittmotor und eine Steuerschaltung (32) zur Steuerung des Schrittmotors auf der Basis der in der Speicherschaltung (31) gespei­ cherten Daten, wobei es sich bei den Daten um numerische Werte der Impulsabstände von Antriebsimpulsen für den Schrittmotor handelt, die so beschaffen sind, daß sich die Drehgeschwindigkeit des Dekorationsdrehelements (5) wie eine Sinuskurve ändert,
wobei die Daten einen freien Impulsabschnitt für einen festen Abschnitt vor Umschaltung der Drehrichtung des Dekora­ tionsdrehelements aufweisen.