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Notorisch angetriebenes Uhrwerk zum Antrieb elektrischer Registrierapparate
Bei Uhrwerken, wie sie z. B. für den Antrieb von elektrischen Vielfachsehreibern
verwendet werden, sind häufig große Leistungen. erforderlich, die durch die bekannten
Uhrwerke mit Handaufzug nicht mehr ohne weiteres '-für hinreichend lange Zeit aufgespeichert
werden können, und zwar aus zwei Gründen: Einmal ist die Energie, die in einer Uhrwerkfeder
aufgespeichert werden kann, beschränkt durch die Konstruktion der Feder in brauchbaren
Abmessungen; ferner - und dies ist der wichtigere Punkt - besteht eine Schwierigkeit
darin, daß die normale Uhrwerkshemmung (Echappement) nicht nur den Vorschub des
Registrierpapiers mit einer gewissen Geschwindigkeit zu steuern hat, sondern daß
nebenher, und zwar in gewissen Perioden, die z. B. 2o bis 30 Sekunden betragen
können, Vorgänge ausgelöst werden müssen, die verhältnismäßig viel Kraft benötigen,
z. B. die Vornahme der Punktregistrierung, die Umschaltung der Meßstellen, der Farbbandwechsel
usw. Die Kräfte, die für diese letzteren Vorgänge erforderlich sind, sollen ebenfalls
durch die normale Uhrwerkshemmung ausgelöst und abgestellt werden. Hierbei ergeben
sich Schwierigkeiten, die hauptsächlich in der Beherrsdhung der relativ großen Kräfte
liegen und die -durch die vorliegende Erfindung behoben sind.
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Erfindungsgemäß wird bei einem motorisch angetriebenen Uhrwerk dieser
Art zwischen das die konstante Leistung aufnehmende Gehwerk (Hemmung) und das die
periodische Leistung aufnehmende Laufwerk (Arbeitswelle) ein und desselben. Uhrwerks
ein Verteilungswerk, z. B. ein Differentialgetriebe, geschaltet, wie es z. B. zum
gemeinsamen Aufziehen mehrerer Uhrwerke -und zum. synchronen Einstellen einer Turmuhr
nach einer Mutteruhr bereits bekannt ist und das, die erforderliche Leistung auf
Gehwerk und Arbeitswelle verteilt. Zur periodischen Auslösung der Arbeitswelle wird
ein an sich bekannter, vom Gehwerk gesteuerter Auslösehebel verwendet, und zwar
werden erfindungsgemäß zwei oder mehrere je auf besonderer Achse gelagerte Auslösehebel
hintereinand:ergeschaltet, um .das Gehwerk von dem Auflagedruck des Auslösehebels
zu entlasten. Ein weiterer Teil .der Erfindung ist eine Verriegel.ungsvorrichtung,
die jede Drehung der Arbeitswelle während ihrer Gangpausen sperrt.
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In den beiliegenden Abbildungen. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. In Abb. i ist i die Welle eines kleinen Elektromotors, der über ein
aus den Rädern 2, 3 und q. bestehendes Differentialetriebe und eine weitere, aus
deal Rädern 5- und 9 bestehende Zahnradübersetzung das Steigrad 7 einer Uhrwerkhemmung
(Echappement) antreibt. Die Räder 2, 3 und q. des Differentialgetriebes sitzen lose
auf ihren Achsen; de Achse des Planetenrades q. ist mit der Achse des Triebes 12
fest verbunden. Solange sich die Achse 12 nicht drehen kann, hat der Motor lediglich
die für die Drehung der Räder 2, 3, 5, 9, 6 und 7 erforderliche
Arbeit
zu leisten. Von der Welle 8 aus kann z. B. der .gleichmäßige Antrieb des Registrierstreifens
erfolgen. Der Trieb 12 greift in ein Zahnrad ,ein, das auf der Welle 13 befestigt
ist; die Welle 13 sei zuwächst mit der Welle 22 starr gekuppelt. 22 äst die Antriebswelle
für die Betätigung der periodisch erfolgenden Vorgänge des Registrierapparats, also
z. B. Transport der Farbbänder, Umschaltung der Meßstellen, Niederdrücken des Instrumentenzeigers
usw. Diese Vorgänge erfolgen periodisch und sollen hier durch eine Umdrehung der
Welle 22 betätigt werden. Zu diesem Zweck ist auf der Welle 22 noch ein Hebelarm
25 befestigt, der in gewissen Perioden durch eine Einfräsung 35 in der Welle 3 o
hindurchtreten kann. Der Hebel 2 5 liegt mit großer Kraft auf der Welle 3o auf.
Die große Kraft ist bedingt durch das notwendige Drehmoment an der Antriebswelle
22 des Registriermechanismus. Würde der -Hebel 25 direkt auf der -Achse 8 des Gangwerkes
aufliegen, so würde durch seinen Druck dort eine unzulässig hohe Reibung entstehen,
die den Stillstand des Uhrwerkes zur Folgehätte. Zur Vermeidung dieses Übelstandes
ist die Steuerwelle 30 eingeschaltet, die .wiederum mit einem Auslösehebel34
versehen ist, und erst dieser Auslösehebel34 legt sich auf die Uhrwerkswelle B.
Das Spiel dieser Uhrwerkshebet ist aus Abb.2 zu ersehen, die einen schematischen
Schnitt in der Ebene A-B (Abb. i) darstellt. (Hierbei ist zu bemerken, daß die Achse
22 in den Abb. 2, 4, 5 und 6 der Übersichtlichkeit halber unter der Achse 30 -dargestellt
ist im Gegensatz zu den Abb. i und 3, in denen sie neben der Achse 30 gezeichnet
ist.) Dort ist wieder 8 eine Welle des Gangwerkes, io eine Ausfräsung in dieser
Welle. 34 ist der Auslösehebel der Steuerwelle 3o. Die Steuerwelle 30 hat
.einen Schlitz 35, durch den der Auslösehebse125 der Antriebswelle 22 ländurchtreten
kann. Bei der Drehung der `'delle 8 kann der Hebel 34 einmal durch die Welle hindurchtreten;
die Steuerwelle 3o wird dann durch eine Feder 32 gedreht, so daß auch der Hebe 125
durch den Schlitz 35 in der Steuerwelle 3o hindurchtreten kann. Der Hebe125 und
damit die Steuerwelle 22 kann sich dann einmal herumdrehen, bis Hebe125 wieder an
die Steuerwelle 3o zu liegen kommt.
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Der. Auslösellebel34 muß mit einem geringen Druck auf der Welle 8
aufliegen, damit er im richtigen Moment durch den Schlitz io hindurchtreten kann.
Zu diesem Zweck wird die Steuerwelle 3o über zwei Zahnräder 24 und 31 und eine Feder
3i angetrieben. Der Druck, mit dem der Hebel 34 auf der Welle 8 aufliegt, wird nun
einzig und allein. durch die Spannung der. Feder 32 bestimmt und -kann sehr gering
gehalten werden, .da' diese Federkraft nur so lange ausreichen muß, bis der Hebel
34 durch den Schlitz io in der Welle 8 hindurchgetreten ist. Die weiteren Bewegungen
werden dann durch die Zahnräder 24 und 31 bewerkstelligt.
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Bel .dieser Einrichtung ist es in einfacher Weisse möglich, zwischen
den Antriebsmotor und die Arbeitswelle 22 einen Energiespeicher einzuschalten in
Form einer Uhrwerksfeder o. dgl., die bei Störung im Betrieb für eine gewisse Zeit
den Antrieb sowohl des Gangwerkes als auch der Antriebswelle übernimmt. Diese Einrichtung
ist in der Abb.3 dargestellt. Motorwelle, Differentialgetriebe, Gangwerk und die
Auslösehebel sowie Antriebswelle 22 entsprechen in Abb. 3 der Darstellung in Abb.
i. Die Wellen 13 und 22 sind jedoch in Abb.3 nicht fest miteinander verbunden. Die
.Welle 13 treibt über ein Getriebe 14 ,ein Federgehäuse 15 an, in dem sich eine
Uhrwerksfeder bekannter Art befindet. Auf die Welle 16 des Federgehäuses ist ein
Zahnrad 2o aufgekeilt, das in den Trieb 21 auf der Antriebswelle 22 eingreift. Denkt
man sich für einen Augenblick die Uhrfeder 15 vollständig aufgezogen, so unterscheidet
sich der Antrieb nach Abb.3 gegen denjenigen der Abb. i nur dadurch, daß eine größere
Zahl von Zahnrädern aufgewendet ist. Ist Uhrwerksfeder 15 ganz aufgezogen und es
bliebe rinn die Kraft am Motor durch eine Störung in seinen Zuleitungen plötzlich
aus, so würde die Uhrwerksfeder zunächst die Motorwelle in entgegengesetzter Richtung
umdrehen. Dieses wird vermieden durch ein nicht gezeichnetes Gesperre an der Motorwelle,
welches deren Rücklauf verhindert. Es liegt nunmehr die ganze Kraft der Uhrwerksfeder
einerseits über das Differentialgetnelie auf dem Gangwerk (Räder 5, 9, 6 und 7)
und andererseits auf der Antriebswelle 22 über die Räder 2o und 2 r. Die Uhrwerksfeder
r 5 ist also imstande, das ganze Werk genau in Gang zu halten, wie :es vor
der Betriebsstörung der Motor getan- hat. Die von der Uhrwerksfeder aus ermöglichte
Gangdauer ist beschränkt und wird- zweckmäßig so eingerichtet, daß sie-länger ist
als die wahrscheinliche Dauer einer Betriebsstörung am Motor.
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Setzt die elektrische Energie am Motor wieder ein, so wird sich die
Motorwelle i auch wieder drehen, und der Motor ist nunmehr imstande, nicht nur -.den
Antrieb des Gangwerkes und der Antriebswelle 22 zu übernehmen; sondern auch die
mehr, oder weniger abgelaufene '- Uhrwerksfeder i 5 wieder aufzuziehen-und-so automatisch
die für, die nächste Störung erforderliche potentielle Ererbe in der Uhrwerksfeder
.15 wieder- aufzuspeichern. Es ist auch möglich, die. Uhrwerksfeder
von
Hand aufzuziehen; man wird dann die Federwelle 16 mit einem Vierkant 1 7 ausrüsten,
auf das sich ein. Aufzugschlüssel oder eine sonstwie geeignete Einrichtung aufstecken
l;ä.ßt. Dabei ist es notwendig, das Rad 2o lose auf die WieUe 16 zu setzen und durch
.ein Gesperre dafür zu sorgen, daß eine relative Bewegung zwischen 16 und 2o nur
in einer Richtung auftreten kann. Der die Welle 1 antreibende Motor muß so eingerichtet
sein, daß er sich dem momentanen Leiistungsbedarf durch seine Umlaufzeit anaßt,
und daß er auch im praktischen Stillstand dauernd das für den Anlauf und Lauf des
.Werkes erforderliche Drehmoment abzugeben vermag. Hierfür eignet sich besonders
der Asynchronmotor mit Kurzschlußanker, der bei Einphasenstrom mit an sich bekannten
Einrichtungen zur Erzeugung des Drehfeldes ausgerüstet wird.
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Bei den Werk ist noch :eine Verriegelung vorgesehen, die dafür sorgt,
daß die Welle 22 sich nur drehen kann, wenn der Auslösehebel 34 frei: ist. Diese
Verriegelung ist notwendig,, um bei dem beschriebenen Handaufzug im Uhrwerk an der
Antriebswelle 22 einen Rücklauf der Auslösehebe125 und 34 (vgl. Abb. 2) zu verhindern,
der zur Folge haben könnte, daß im Augenblick, in den. der Hebel 34 durch den Schlitz
in der Welle 8 hindurch.-gleiten soll, dieser Hebel gar nicht auf der Welle 8 aufliegt.
Diese Verriegelung und ihre Wirkungsweise ist in Abb. 3 bis 6 dargestellt. Abb.3
zeigt die Einrichtung senkrecht zu den Drehachsen der Räder, Abb.4 bis 6 in Richtung
der Dreliacbsen der Räder. Mit der Steuerwelle 30 und ihrem ZaBnrad 31 (Abb.
3) steht ein weiteres Zahnrad 41 in Eingriff, das auf der Welle 4o befestigt ist.
Auf dieser Wielle 4o ist eine Scheibe q.2 aufgekeilt, in deren Umfang eine kleine
Aussparung eingefräst ist (vgl. Abb. 4 bis 6). In diese Aussparung kann ein Sperrkegel
51 eintreten, der mit dem Stift 52 versehen und auf der Welle 5o drehbar gelagert
ist. Ferner ist auf der .Welle 3o noch ein Sperrhaken 33 befestigt, :der bei seinem
Umlauf in den Weg des Stiftes 52 kommt.
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Die Wirkungsweise dieser Verriegelung soll an Hand der Abb. 4, 5 und
6 näher erläutert werden; dabei ist zu beachten, daß zur Vereinfachung der Darstellung
die Zahnräder 24, 31 und 41, welche die Wellen 22, 30 und 40 kuppeln, nicht
dargestellt sind. Ferner ist zu beachten, daß die Welle 30 mit den Wellen 22 und
4o durch die Einschaltung der Feder 32 (Abb.3) elastisch gekuppelt ist. Abb.4 zeigt
die Verriegelung beim Stillstand der Antriebswelle 22; der Auslösehebe134 liegt
mit geringer Kraft auf der Welle 8 mit der Tendenz, sich im Uhrzeigersinn zu bewegen.
Diese Tendenz wird hervorgerufen durch das Drehmoment der Feder 32. Der Hebel 25
legt sich gegen die Steuerwelle 3o; der Haken 3 lie 3 -gt gegen :den
Stift 52 in dem Sperrliaken 51, so daß die .Welle 4o sich nicht drehen kann. Da
die .Wellen 40, 3 0 und 22 durch die Zahnräder 24, 31 und 41 miteinander
gekuppelt sind, können sich auch die Steuerwelle 30 und die Antriebswelle
22 nicht drehen, d. h. die Antriebswelle 22 ist vollständig verriegelt.
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Dreht sich nun die .Welle 8 mit fortschreitendem Gang des .Werkes
so weit, daß der Hebe134 durch den Schlitz io hindurchgleiten kann, so wird der
Sperrhaken 51 von dem Sperrhaken 33 freigegeben. Der Hebel 25 gleitet bei weiterer
Drehung .der Welle 30 (bewirkt .durch die Feder 32) durch den Schlitz 35 durch,
und nun sind die Wellen 40, 30 und 22 zur Drehung frei;. Abb. 5 zeigt den Bewegungsvorgang
in einer bestimmten, Phase, in der sich die drei Wellen 30, 40 und 22 in voller
Umdrehung befinden. Abb. 6 zeigt den Vorgang kurz vor Beendigung einer Bewegungsphase.
Der Auslösehebel25 hat sich an die Welle 3o angelegt; der Sperrhaken 33 blieb am
Stift 52 hängen, so da.ß der Auslösehebel 34 noch nicht ;ganz auf der Welle 8 aufliegt.
Das Rad 42 hat mit seiner Auskerbung die Bewegung des Sperrhakens 51 eben freigegeben;
im nächsten Moment wird der Sperrhaken 51 in. die Kerbe des Rades 42 einfallen;
damit wird auch die Welle 3o so weit frei., daß sich der Auslösehebe134 auf die
Welle 8 auflegt, und es tritt wieder die in der Abb. 4 gezeichnete Stellung der
Hebel ein, die die Bewegung der Hebel so lange verriegelt, bis der Hebel 34 wieder
durch den Schlitz 1 o in der Wielle 8 hin durchtreten kann., und das Spiel beginnt
von neuem.
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Bei dem beschriebenen .Werk sind zwei Auslösehebel34 und 25 verwendet,
mit welchen es gelingt, schon verhältnismäßig große Kräfte an der Antriebswelle
22 sicher zu steuern, ohne den Gang deseigentlichen Uhrwerks zu beeinflussen. Man
könnte selbstverständlich die dargestellte Einrichtung erweitern und statt der beiden
Auslösehebe134 und 25 deren drei oder mehr verwenden- für den Fall, daß die an der
Antriebswelle 22 auftretenden Kräfte so groß würden, daß z. B. der Gang der Steuerwelle
dadurch gehemmt sein sollte.