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Elektrisches Schlagwerk für Pendeluhren Zum elektrischen Betrieb des
Schlagwerkes von Pendeluhren ist bereits vorgeschlagen worden, die Triebfeder durch
eine Elektrizitätsquelle zu ersetzen, die einen Elektromagneten zur Betätigung des
Schlagwerkhammers speist. Um die gewünschte Anzahl von Schlägen zu erhalten, hat
man mechaniscbe Einrichtungen getroffen, um in die Spulen des Elektromagneten eine
bestimmte Anzahl zeitlich voneinander getrennter Stromimpulse zu senden. Der Stromdurchtritt
steuert Organe der Uhr, die das Schlagwerk in Gang setzen und die Reihenfolge sowie
die Anzahl der Schläge regeln. Im biesonderen ist bereits vorgeschlagen worden,
die Reihenfolge der Schläge durch einen periodischen Stromunterbrecher zu regeln,
welcher durch das Pendel geschaltet wird, um regelmäßige Zeitintervalle zwischen
den einzelnen Schlägen zu erzielen. Die Stromimpulse werden durch andere elektrische
Unterbrecher gesteuert, welche hintereinander in den Stromkreis eingesetzt werden,
oder aber mittels geeigneter mechanischer Ein- und Ausschaltvorrichtungen des periodisch
durch das Pendel gesteuerten Stromunterbrechers. Bei allen älteren Systemen, «-elche
auf diesem Prinzip beruhen, laufen die Stromsendungen in demselben Sinne, und der
Anker des Elektromagneten wird beim Durchgang des Stromes betätigt und bewirkt das
Anschlagen des Hammers; der Anker kehrt dann in seine ursprüngliche Lage durch eine
Feder zurück, sobald der Strom unterbrochen wird. Zu diesem Zweck verwendet man
Elektromagnete mit nichtpolarisierten Ankern aus Weicheisen.
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Vorliegende Erfindung betrifft in erster Reihe den Ersatz des periodischen
Unterbrechers zum Antrieb des Schlagwerkes durch einen Stromwender, welcher einen
Elektromagneten mit durch einen permanenten Magneten polarisiertem Anker mit Strom
versorgt. Der bewegliche Teil des polarisierten Elektromagneten ist mit dem Hammer
des Schlagwerkes verbunden und erteilt ihm eine hin und her gehende Bewegung derselben
Größe wie bei den üblichen mechanischen Schlagwerken.
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Diese Einrichtung hat im besonderen nachstehende Vorteile: z. Die
durch einen permanenten Magneten polarisierten Elektromagnete verhalten sich wie
elektromagnetische Motore, die bekanntlich eine bessere Leistung aufweisen als nichtpolarisierte
Elektromagnete, und die Erfahrung lehrt, daß man kräftigere Hammerstöße bei schwächerem
Stromverbrauch erhält.
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z. Mit polarisierten Elektromagnetenkann man direkt und ohne Beeinträchtigung
der elektrischen Leistung einen erheblichen Winkelausschlag
des
Hammers erzielen, was zur Hervorbringung eines harmonischen Tones von Wichtigkeit
ist.
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3. Bei Verwendung von nichtpolarisierten Elektromagneten hat der Anker,
wenn der Kontakt nicht tadellos zustande kommt, das Bestreben, unter dem Einfluß
der Rückzugsfeder in seine ursprüngliche Lage zurückzukehren und zu vibrieren. Der
durch den Hammerschlag erzeugte Ton hört sich unangenehm an. Diese lästigen Vibri-erungen
treten besonders auf, wenn der periodische Stromunterbrecher mit einem Reibungskontakt
versehen ist. In diesem Falle veranlassen die Vibrierungen der elektrischen Kontaktteile
kurze Stromunterbrechungen und mangelhafte Arbeitsweise des Schlagwerkes.
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Dieser LUbelstand wird bei Anwendungeines polarisierten -Relais vermieden.
In diesem Falle zeigen die kleinen Stromunterbrechungen nicht das Bestreben, den
Hammer zurückzustellen. Dieser schlägt vielmehr die Glocke voll an, und erst bei
Durchgang eines umgekehrt gerichteten Stromes kehrt der Anker in seine Ausgangsstellung
zurück. Man kann infolgedessen Reibungskontakte verwenden, welche sicherer arbeiten
als Auflagekontakte. Diese Eigenschaft ist insofern wertvoll, als der zu unterbrechende
Strom verhältnismäßig stark ist und bei nicht reibenden Unterbrechern, die man bei
den alten Systemen zu benutzen gezwungen war, eine rasche Beschädigung veranlaßt.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Hinweis auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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Abb. i ist eine Vorderansicht des Triebwerkes, welches auf eine Gestellplatte
aufgesetzt ist. -Abb.2 ist eine Hinteransicht der Vorrichtung mit Elektromagneten,
Schlapverk und Pendel.
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Abb. ; ist eine Seitenansicht, Abb. q. eine Draufsicht auf den Elektromagneten
und seinen Anker.
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Abb. 5 ist die Vorderansicht des Stromwenders, in vergrößertem Maßstab,
Abb.6 ein waagerechter Schnitt nach x-x von Abb.3.
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Abb.7 und 8 sind zwei schematische Ansichten des Stromwenders in seinen
äußersten Stellungen.
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Abb. 9 und i o sind zwei Einzelansichten zur Erläuterung der übereinanderlagerung
der beiden Kontakte des Stromwenders.
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Der Gesamtmechanismus des elektrischen Schlagwerkes sitzt zwischen
zwei Platinen i und 2 wie bei gewöhnlichen Uhrwerken. Hinter demselben liegt das
Pende13, welches mittels eines Stiftes q. eines in der Höhe verstellbaren Läufers
5 auf eine Gabel 6 aufgreift, welche fest auf einer Achse 7 aufsitzt (Abt. 1, 2
und 3). Die Achse 7 geht frei durch die beiden Scheiben i und 2 hindurch und trägt
an ihrem Vorderende den Stromwender B. Der Stromwender besteht aus zwei silbernen
isolierten Kontaktstücken 9, io (Abt. 5 bis io). Das Kontaktstück 9 ist bei 15 auf
eine Tronunel i i aus beliebigem isolierendem Material aufgeschraubt, die auf einen
Bund 12 der Achse 7 aufgetrieben ist und durch einen Vorsteckstift oder einen Niet
14 an dem '.Teil 13 -der Achse befestigt wird. Das Kontaktstück io ist ebenfalls
auf das abgedrehte Ende der Achse 7 stramm aufgesetzt. Das Kontaktstück 9 besitzt
an seinem vorderen Ende einen halbkugelförmigen Teil, der sich in einen Zapfen 16
fortsetzt, auf den ein Ring 17 aufgesetzt ist. An letzterem ist das innere Ende
-der Spiralfeder 18 in üblicher Weise befestigt, deren andernes, äußeres Ende durch
einen Stift 1.9. am Ende der Brücke 2o festgelegt ist (Abt. 5 und 6). Die Brücke
2o besteht -aus Messing und ist auf eine an der Platine i befestigte Brücke 21 aus
isolierendem Material aufgeschraubt. Die Befestigungsschraube der Brücke 2o auf
der Brücke 21 dient gleichzeitig als Stromklemme und ist durch einen Leitungsdraht
26 mit dem Pol einer Batterie oder seiner anderen beliebigen Stromquelle verbunden.
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Die Brücke '_>i trägt zwei federnde Lamellen 22, 23, an deren Enden
Bürsten 2q., 25 aufsitzen, die sich auf die Kontakte 9 und io auflegen können. Diese
federnden Lamellen sind an Winkeleisen mittels Schrauben befestigt, welche Stromklemmen
bilden und je durch einen Leitungsdraht mit einer Wicklung des Elektromagneten verbunden
sind. Die Brücke 2o trägt ferner einen Arm um dessen Ende bei 28 ein Hebel 29 aus
isolierendem Material drehbar ist, an dem zwei Nocken aufsitzen. Jeder dieser Nocken
setzt sich in ein-n Finger 29« fort, der bei der in Abb. i und 5 dargestellten ausgezogenen
Stellung die Bürsten 2.l und 25 von den Kontaktstücken des Stromwenders 8 entfernt
hält. Mit seinem hinteren Teil legt sich der Hebel 29 mittels eines Stiftes 3o auf
das Ende des oberen Armes 31 des Abzuges 32 auf _(Abb. i und 5), der um einen Zapfen
33 der Platine i drehbar ist. Die Drehung dies Abzuges 32 wird durch einen Stift
34 und einen Ausschnitt am Umfang der Abzugsscheibe begrenzt. Der untere Arm 35
des Abzuges ist rechtwinklig an seinem Ende 36 umgebogen und legt sich auf den Arm
eines Rechens 37, der um g8 drehbar ist. Der Rechen 37 ist an seinem Drehpunkt mit
einem Rohrstück 39 verbunden, auf welches sich eine Bremsfeder 40 auflegt, die an
der Brücke 41 der Platinei befestigt ist. Das
Rohrstück 39 ist gleichzeitig
mit einem Arm 43 verbunden, der in einen langen Schnabel .1.l ausläuft, dessen Ende
sich auf einen der stufenförmigen Gänge eines Schneckenrades 4.5 auflegt. Letzteres
steht in fester Verbindung mit einem Zahnrad 4.6 des Uhrwerkes, welches eine Umdrehung
in 12 Stunden ausführt. Hinter dem Rad q.6 liegt ein zweites Rad 59, welches in
der Stunde eine Umdrehung ausführt. An demselben sind zwei Stifte 82, 8; angebracht,
die in ungleichen Abständen von dem Zentrum des Rades ,entfernt stehen. Der Rechen
37 besitzt i 5 Zähne, deren letzter, ,I2, an seinem unteren Endr niedriger ist als
die übrigen. Dieser Zahn wird, wie aus Abb. i ersichtlich ist, durch eine Klinke
47 festgehalten, die um .48 drehbar ist und ständig durch eine Feder 49 gegen den
Rechen angedrückt wird. Die Feder 49 ist an der Brücke 5o befestigt und greift auf
einen Finger 51 der Klinke -17.
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Eine zweite Klinke 52 dreht sich bei 53 um einen Arm des Hebels 54.,
der in der '-Mitte des gekröpften Teiles einer Achse 55 aufsitzt, die die Klinke
47 umgreift, wie weiter unten ausgeführt werden wird. Diese Achse 55 dreht sich
um die Brücke 56 der Platine i. Sie ist in Abb. i in der Ruhelage dargestellt, in
der die Klinke 52 zwischen dem dritten und dem vierten Zahn des Rechens mit
Hilfe eitler federnden Lamelle 57 festgehalten wird. Diese sitzt einerseits am Rücken
der Klinke 42 und legt sich andererseits auf das abgeschrägte Ende des Hehelarmes
5¢. Ein beweglicher Abzug 58, der um 594 drehbar ist, ist mit zwei Hubfingern oder
Winkelarmen 6o. 61 versehen, deren freie Enden unter Stifte .f7' und 5a4 greifen,
die seitlich an den Klinken .47 und 5a (Abb. i bis 3) vorstehen.
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Das Ende des Abzuges trägt einen kleinen Arm 6a, der nach oben gerichtet
ist und mit dem Abzug einen spitzen Winkel bildet. Derselbe endet in einen abgebogenen
Teil, der im wesentlichen waagerecht verläuft und an den sich eine leicht gebogene
Schrägfläche 64 anschließt. Am Abzug sitzt ferner ein Haken 65 mit abgesetztem Teil
66, der mit dem Ende der Bremsfeder ¢o in Eingriff tritt. Diese legt sich auf das
zylindrische Rohrstück des Rechens, sobald dieser durch die Klinken gehoben wird.
In der Ruhelage legt sich der bewegliche Abzug 58 auf den an der Platine i befestigten
Halter 67. An der Platte 2, die parallel zur Platine i liegt und die Gestellrückwand
bildet, befindet sich (Abb. 2 und q.) ein Elektromagnet, der aus zwei Spulen 68,
7o besteht, die auf einem Bodenstück 71, welches an dem Pol N des permanenten Magneten
befestigt ist, aufsitzen. Die Spule 68 ist durch einen Leitungsdraht mit der Bürste
24. des Stromwenders und die Spule 70 mit der Bürste 25 verbunden.
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Die Pole des Elektromagneten tragen Verlängerungen 73, 74.,
zwischen denen sich das eine Ende 75 des auf der gekröpften Achse 55 aufsitzenden
Ankers bewegt. Die Achse 5 5 geht durch die beiden Platinen i und 2 hindurch. Das
andere Ende 77 des Ankers ist rechtwinklig umgebogen und bewegt sich vor dem
Pol S des permanenten Magneten 7z. der in Abb. 2 strichpunktiert dargestellt
ist. Die Achse 55 trägt außerdem die gebogene Stange 78 eines Hamm rs
79, welcher gegenüber der auf dem Arm 81 aufsitzenden Glocke 78 steht. An
der Platine ist eine Feder 8¢ aus Silber z. B. (Abb. a, 3 und 6) befestigt, deren
freies Ende sich auf den Scheitel einer Mutter 85 auflegt, welche auf das Ende der
Achse 7 aufgeschraubt ist und einen Kontakt i o trägt. Diese Feder 84. steht durch
einen Leitungsdraht 86 mit dem negativen Pol der Batterie in Verbindung.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Der Stromwender 8 schwingt
beständig infolge der Einwirkung des Pendels 3, während das Rad 59, welches den
Minutenzeiger trägt, im Sinne des Pfeiles f fAbb. i 1 sich dreht und pro Stunde
eine Umdrehung ausführt. Wenn der Stift 8 2 sich unter das Ende 65 einstellt,
hebt er d:n Abzug 58, der abgesetzte Teil 66 hebt die Bremsfeder q0, während die
Stifte der Klinken ,I7 und 52 auf den Schrägflächen der Hubstangen 6o und
61 gleiten. Die Klinke .47 hebt sich etwas ab und tritt von dem ersten Zahn des
Rechens, der, wie bereits erwähnt, kürzer ist als die übrigen Zähne. Infolge seines
Gewichtes fällt der Rechen nach unten und wird durch den zweiten, längeren Zahn
festgehalten, der sich auf die schnabelartige Verlängerung der Klinke 47 auflegt.
Diese Stellung b.ereittet den darauf folgenden Halbstundenschlag vor.
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Der bewegliche Abzug 58 nimmt dann eine Stellung ein, bei welcher
das Ende des Armes 62 mit demselben in Berührung sich befindet und das Ende 36 des
unteren Armes des Abzuges 3a in seiner Hochlage festhält und den abgefallenen Rechen
37 ersetzt.
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Das Rad 59 dreht sich weiter, der Stift 82
gibt den Endansatz
65 frei, der Abzug 58 nimmt die ursprüngliche Stellung wieder ein, und die Klinken
4.7 und 52 werden durch. die Feder gegen die Zähne des Rechens gedrückt;
da der Arm 35 durch den Anleger 63 nicht mehr festgehalten wird, fällt !er nach
unten. Hierdurch dreht sich der Abzug 32, dessen Arm 31 nach unten geht,
so daß der Nockenhebel 29 sich frei drehen kann
und die Ansätze
29a die Bürsten a4 und 25 freigeben, die sich auf den Kollektor 8 auflegen. Wenn
die Bürste 24 den Kontakt g und die Bürste 25 den Kontakt io berührt (Abb.7), erzeugt
der Strom infolge der Windungsrichtung der Spulen bei 73 einen Nordpol und bei 74
einen Südpol. Der durch Influenz magnetisierte Südanker wird nach oben gezogen.
Da der Anker mit der Achse 55 verbunden ist, dreht sich diese so weit, daß die Kröpfung
55a derselben (Abb. 4) und mit ihr die Klinke 52 um die Höhe eines Zahnes des Rechens
nach unten geht und der Hammer 79 von der Glocke 8o um eine Zahnhöhe abgehoben wird.
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Bei der folgenden Schwingung des Pendels 3 wird der Kollektor 8 in
die Stellung Abb. 8 zurückgeführt, so daß die Kontakte 9 und i o in Berührung mit
den Bürsten 24 und 25 stehen. Der Strom wird in dem Elektromagneten umgekehrt, und
der Anker nimmt seine ursprüngliche Lage wieder (ein (Abb. 2) ; der Hammer
79 schlägt auf die Glocke, während die Kröpfung 55a der Achse 55 die Klinke 52 hochhebt,
die hierbei den Rechen mitnimmt. Die Klinke 47 nimmt dann wieder ihre Stellung unterhalb
des letzten Zahnes des Rechens ein. (Der Halbstundenschlag ist erfolgt.) Das Rad
59 dreht sich weiter; der Stift 83 hebt nun seinerseits den Endansatz 65. Wie weiter
oben ausgeführt wurde, liegt dieser Stift vom Zentrum :des Rades 59 weiter ab als
der Stift 82. Infolgedessen wird der Endansatz 65 stärker gehoben als vorher, der
bewegliche Abzug 58 macht einen größeren Ausschlag. In dieser Stellung gibt das
waagerechte Ende 63 des Abzuges das Ende 36 des Armes 35 frei, und dieses gleitet
längs der Schrägfläche 64 des Armes 62. Die Klinken 47 und 52 werden durch die Hubfinger
6o und 61 stärker abgehoben und treten vollkommen aus den Zähnen des Rechens heraus.
Dieser fällt nach unten und nimmt hierbei den Arm 43 mit, bis die Schnabelverlängerung
47 sich auf eine der Spiralstufen des Schneckenrades auflegt. Da die Höhe jeder
Schneckenstufeeiner bestimmten Anzahl von i bis 12 Zähnen des Rechens entspricht,
so wird das Ende 44 durch die Schneckenstufe festgehalten, welche der durch den
Stundenzeiger angegebenen Stunde und somit der Anzahl der Schläge, die erfolgen
sollen, entspricht.
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Das Rad 59 dreht sich weiter. Der Stift 83 tritt unter den Ansatz
65 zurück, und der Abzug 58 nimmt wieder seine ursprüngliche Stellung ein, die Klinken
52 und 47 kommen in Berührung mit dem Rechen. Der Abzug 32 geht nach unten,
und wie vorher können die Bürsten 24 und 25 sich wieder auf die Kontakte q und i
o des Kollektors 8 auflegen. Bei jeder Stromumkehr im Elektromagneten durch den
Stromwender 8 führen der Anker 75 und die Achse 55 eine Schwingung aus. Bei jedem
Hub der Klinke 52, der einem durch den Hammer ausgeführten Schlag. entspricht, hebt
sich der Rechen um einen Zahn, bis er in seine Ausgangsstellung zurückgekehrt ist,
und hebt mittels seines Armes 37 den unteren Arm des Abzuges 32 hoch. Dieser entfernt
mittels des Hebels 29 die Bürsten vom Kollektor und unterbricht den Stromdurchgang.
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Die beschriebene Anordnung ergibt gegenüber den bekannten Anordnungen,
bei welchen der Strom in nur einer Richtung ausgesandt wird und der Elektromagnet
durch Federn gesteuert wird, noch einen weiteren Vorteil. Bei diesen bekannten Anordnungen
kann der erste Schlag des Schlagwerkes schwächer sein, wenn durch Zufall die Auslösung
des Schlagwerkes einen kleinen Augenblick nach dem Beginn des Schließens des durch
den Balancier gesteuerten Unterbrechers erfolgt. Dieser Nachteil ist bei der beschriebenen
Neuerung vollkommen vermieden, denn der erste Stromstoß kann niemals den ersten
Schlag des Schlagwerkes bewirken. Der aerste Stromstoß läßt lediglich den Hammer
an seinem Platz oder entfernt ihn von der Glocke, während .erst der zweite oder
nächstfolgende Stromstoß den Schlag des Hammers bewirkt. Infolgedessen kann durch
das Ausklinksystem der Stromstoß nicht verkürzt werden, und das Schlagwerk schlägt
auch bei Beginn stets vollkommen frei.
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Selbstverständlich können in den Einzelheiten Änderungen getroffen
werden, öhne daß aus dem Rahmen der Erfindung herausgetreten wird.
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Es können unter anderem folgende Ausführungsformen in Frage kommen:
i. Die Schaltung des Stromverteilers kann mittels anderer Mittel als des beispielsweise
genannten geschehen. Man kann die Achse der Stromwenderscheibe mit :einem Arm versehen,
an dessen Ende man "eine Gelenkstange anbringt, dessen anderes Ende auf einem Support,
der mit dem Pendel verbunden ist, sich dreht. Man überträgt auf diese Weise die
Schwingungen des Pendels auf die hin und her gehende Bewegung des Stromverteilers.
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2. Statt eines hin und her gehenden Strom-Wenders kann man auch einen
drehbaren Umschalter benutzen, welcher durch das Pendel gesteuert wird. Dieser Umschalter
kann fest verbunden sein mit dem Schaltrad des Pendels oder aber mit einem anderen
Schaltrad in Verbindung stehen, welches durch das Pendel mittels einer I0inke geschaltet
wird.
Dieser Umschalter kann isolierte Sektoren tragen, damit die Zeitintervalle der Schläge
des Schlagwerkes einem Vielfachen der Oszillationsperiode des Pendels entsprechen.
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Die oben beschriebenen Mittel zur Auslösung des Schlagwerkes und zu
dessen plötzlichem Stillstand, wenn die gewünschte Anzahl Schläge erfolgt ist, sind
auch anwendbar bei einem Schlagwerk mit nichtpolarisiertem Elektromagneten, welcher
durch einen interniittierenden, nicht umgewendeten Strom beeinflußt wird. Der Stromunterbrecher
kann aus einer kleinen Scheibe bestehen, welche eine bin und her gehende oder rotierende
Bewegung ausführt und mit isolierenden und leitenden Abschnitten versehen ist, die
nacheinander sich vor eine Lamellenfeder einstellen. Diese Lamellenfeder wird normal
von der Scheibe abgehoben, kommt aber mit derselben während des Ganges des Schlagwerkes
in Berührung unter Vermittlung derselben Organe wie bei der oben beschriebenen Einrichtung.
Die Pendeluhr mit Schlagwerk kann als Hauptuhr verwendet werden, um das Schlagwerk
von Normaluhren aus der Ferne oder einfach andere Schlagwerke, die gleichzeitig
funktionieren, in Tätigkeit zu setzen. Zu diesem Zweck verwendet man bei den Empfangsschlagwerken
Elektromagnete, welche mit dem Elektromagneten der oben beschriebenen Einrichtung
parallel geschaltet sind. Auf diese Weise setzen sich sämtliche Anker der Elektromagneten
gleichzeitig in Bewegung und stehen gleichzeitig still.