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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Uhrwerke von dem Typ,
die ein bewegliches Organ aufweisen, das sichtbar ist und eine Animation der
Anzeige gewährleistet.
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Genauer
gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung ein Uhrwerk vom mechanischen
Typ, das ein Gestell und von dem Gestell getragen aufweist:
- – ein
Finissage-Räderwerk
mit mehreren Rädern, das
periodisch von einem Antriebsorgan in Drehung versetzt wird,
- – ein
Mobilteil, das mit einer gepulsten Bewegung angetrieben wird,
- – ein
Animations-Bauteil, das dazu bestimmt ist, sichtbar zu sein, und
ausgelegt ist, um periodisch bewegt zu werden,
- – ein
Steuerorgan des Animations-Bauteils, und
- – ein
Animations-Räderwerk,
das mit einem Mobilteil des Finissage-Räderwerks in Eingriff steht und
das Steuerorgan antreibt.
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Ein
Uhrwerk dieses Typs ist zum Beispiel in dem Patent
CH 30.220 beschrieben, das vorschlägt, ein
Figürchen
mittels eines mit dem Finissage-Räderwerk verbundenen Rads zu
bewegen, das Wolfszähne
aufweist. Letztere treiben periodisch eine Stange an, die Teil des
Automaten ist. Eine solche Lösung hat
den Nachteil, dass die Bewegung des Automaten aufgrund des Springens über die
Wolfszähne
ruckartig ist.
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Es
sind außerdem
Uhren wie diejenige bekannt, die in der Druckschrift
FR 630.190 beschrieben ist, bei denen
ein Pendelbild auf dem Anker der Hemmung befestigt ist. Auf diese
Weise verschiebt sich bei jeder Halbschwingung dieses Bild abrupt. Auch
hier ist die Bewegung ruckartig und somit eher entnervend als beruhigend.
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Es
ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Animation auszuführen, bei
der die Ruckbewegungen aufgrund der gepulsten Bewegung der Hemmung
oder des Schrittschaltmotors gedämpft
werden, damit die Bewegung des Automaten gleichmäßig und ohne Stoß ist. Zu
diesem Zweck ist das erfindungsgemäße Uhrwerk dadurch gekennzeichnet, dass
das Animations-Räderwerk,
das Steuerorgan und das Animations-Bauteil so ausgelegt sind, dass die
periodische Bewegung eine sinusförmige Schwingbewegung
aufweist.
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Um
eine möglichst
gute Qualität
der Simulation zu erhalten, ist ein elastisches Organ zwischen das
Mobilteil des Finissage-Räderwerks,
mit dem das Animations-Räderwerk
in Eingriff ist, und das Animations-Bauteil eingefügt, wodurch
ein mechanisches Filter des Steuerorgans und des Animations-Bauteils durch
die Kombination des elastischen Organs mit der Trägheit der
Mobilteile des Animations-Räderwerks
gebildet wird.
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Aus
der Sicht der Anordnung der verschiedenen Bauteile scheint es vorteilhaft,
dass das Animations-Räderwerk
mit dem Finissage-Räderwerk über sein
Sekunden-Mobilteil
verbunden ist. In diesem Fall ist das Animations-Räderwerk
ausgelegt, um die Drehgeschwindigkeit des Sekunden-Mobilteils zum Mobilteil
zu beschleunigen, das mit dem Animations-Bauteil zusammenwirkt.
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Vorteilhafterweise
schwingt das Animations-Bauteil mit einer Frequenz zwischen 0,2
und 2 Hz.
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In
einer besonderen Ausführungsform
weist das Uhrwerk außerdem
einen Hebel auf. Das letzte Mobilteil des Animations-Räderwerks
ist mit einer Platte versehen. Außerdem sind das Animations-Bauteil
und die Platte mit Verbindungsmitteln versehen, die exzentrisch
angeordnet und ausgelegt sind, um je mit einem der Enden des Hebels
verbunden zu werden, um zusammen eine Triebstange zu bilden, die
das Animations-Räderwerk
mit dem Animations-Bauteil verbindet.
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In
einer ersten Variante weist der Hebel über mindestens einen Teil seiner
Länge eine
elastisch verformbare Struktur auf, die ausgelegt ist, um das elastische
Organ zu bilden.
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In
einer zweiten Variante verbindet das elastische Organ elastisch
zwei koaxiale Mobilteile des Animations-Räderwerks.
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Vorteilhafterweise
bildet das elastische Organ mit dem Animations-Bauteil und dem oder
den Mobilteil(en) des Räderwerks,
die zwischen dasjenige, das mit dem Animationsteil zusammenwirkt,
und dasjenige eingefügt
sind, das mit dem elastischen Organ verbunden ist, ein schwingendes
System, dessen Periode zwischen derjenigen, die durch die Periodizität des Vorschubs
des Finissage-Räderwerks
definiert ist, und derjenigen der Wechselbewegung des Bauteils liegt.
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Damit
das Animations-Bauteil so unempfindlich wie möglich gegenüber Stößen ist, wird es schwenkbar
auf das Gestell montiert, und sein Schwerpunkt befindet sich im
Wesentlichen auf seiner Schwenkachse.
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Um
die Verwendung eines bereits existierenden Uhrenkalibers zu ermöglichen,
weist das erfindungsgemäße Gestell
auf:
- – eine
erste Platine und eine erste Brücke,
zwischen denen die Mobilteile des Finissage-Räderwerks schwenken, und
- – eine
zweite Platine, auf der die Mobilteile des Animations-Räderwerks
und das Animations-Bauteil schwenken, wobei die Platine, das Animations-Räderwerk und das Animations-Bauteil
zusammen ein unabhängiges
Modul bilden, das von der zweiten Platine an der ersten Platine befestigt
werden kann.
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Es
ist offensichtlich, dass das ganze oder ein Teil des Animations-Räderwerks
ebenfalls in einer Brücke
schwenken kann, die an der zweiten Platine befestigt ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung hervor, die sich auf die beiliegende Zeichnung bezieht.
Es zeigen:
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1 eine
Uhr, die mit einem erfindungsgemäßen Uhrwerk
versehen ist,
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2 eine
Ansicht in der Ebene eines Teils des erfindungsgemäßen Uhrwerks,
das die Funktion der Animation gewährleistet, und
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3 eine
Schnittansicht gemäß den Linien III-III des Uhrwerkteils,
das in 2 dargestellt ist,
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die 4 und 5 in
größerem Maßstab und
in der Ebene bzw. im Schnitt einen Teil des Uhrwerks der 2 und 3,
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6 eine
Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Uhrwerks, und
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7 eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung.
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Die
in 1 dargestellte Uhr weist ein Gehäuse 10 auf,
das einen Sitz definiert, in dem ein Uhrwerk angeordnet ist, das
unter Bezug auf die 2 bis 5 beschrieben
werden wird, welches ein Finissage-Räderwerk
und ein Wechselrad aufweist, die Sekundenzeiger 12, Minutenzeiger 14 bzw.
Stundenzeiger 16 tragen. Ein Zifferblatt 18 ist
zwischen das Uhrwerk und die Zeiger eingeschoben. Es weist ein Fenster 20 auf,
durch das ein Animations-Bauteil 22 sichtbar ist, das angeordnet
ist, um die Bewegung eines Pendels zu simulieren, wie dies nachfolgend
erläutert
wird.
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2 zeigt
von oben gesehen ein erfindungsgemäßes Uhrwerk 24 wie
dasjenige, das in das Gehäuse 10 eingesetzt
ist. Das Zifferblatt wurde entfernt. Die Zeiger 12, 14 und 16 sind
in Transparenz sichtbar. Das Animations-Bauteil 22 ist
ebenfalls sichtbar. Seine Endpositionen sind gestrichelt dargestellt.
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Das
Uhrwerk 24 besitzt ein Basiskaliber 26, das in 3 schematisch
in Seitenansicht dargestellt ist und die wesentlichen Funktionen
eines Uhrenteils gewährleistet,
nämlich
die Energiezufuhr, die Erzeugung einer Basisfrequenz, die mechanische
Teilung mit Hilfe von Räderwerken,
sowie die Korrekturfunktionen. Seine Zeitbasis kann sowohl ein Quarz
als auch eine Spiralfeder-Unruh sein.
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Das
Kaliber 26 ist insbesondere mit einer Platine und mit einer
Brücke
ohne Bezugszeichen und mit einem Finissage-Räderwerk versehen, das Mobilteile
aufweist, die zwischen der Platine und der Brücke schwenkbar montiert sind,
wobei nur das Ende des Sekunden-Mobilteils 30 in 3 sichtbar ist.
Ein nicht dargestelltes Wechselrad trägt und gewährleistet den Antrieb der Minutenzeiger 14 und Stundenzeiger 16.
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Das
Basiskaliber 26 trägt
ein Modul 32, das eine Platine 34 und eine Brücke 36 aufweist,
die zusammen als Träger
für ein
Animations-Räderwerk 38 dienen.
Letzteres weist drei Mobilteile 40, 42 und 44 auf,
die je von einem Trieb, der durch den Buchstaben a identifiziert
wird, und von einem Rad geformt werden, das durch den Buchstaben
b identifiziert wird, mit Ausnahme des Mobilteils 44, das
einen Trieb 44a und eine Platte 44c, aber kein
Rad aufweist.
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Das
Mobilteil 40 ist koaxial zum Sekundenrad 30. Sein
Trieb 40a ist mit einem Loch versehen, das in das Ende
des Sekunden-Mobilteils 30 eingeführt ist, wobei das Loch und
das Ende so angeordnet sind, dass die Mobilteile 30 und 40 drehfest
verbunden sind, zum Beispiel aufgrund einer Reibkupplung (lanternage),
die am Trieb 40a ausgeübt
wird, wobei das Mobilteil 40 dann auf das Ende des Mobilteils 30 eingepresst
wird.
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Das
Rad 40b treibt den Trieb 42a und mit ihm das Rad 42b an,
das in den Trieb 44a des Mobilteils 44 eingreift.
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Die
Mobilteile 40, 42 und 44 sind so gezählt, dass
die Drehgeschwindigkeit des Mobilteils 44 in der Größenordnung
von einer Umdrehung pro Sekunde, typischerweise zwischen 0,2 und
2 Drehungen pro Sekunde, liegt.
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Die
Mobilteile 40 und 42 sowie der Trieb 44a sind
angeordnet und schwenken zwischen der Platine 34 und der
Brücke 36.
Wie man in 5 sehen kann, ist der Trieb 44a mit
einem Zapfen 44d versehen, der über die Brücke 36 vorsteht und
auf den die Platte 44c gepresst ist. Letztere trägt eine
Stange 44e, deren Funktion weiter unten im Detail erläutert wird.
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Das
Animations-Bauteil 22 weist einen zentralen Abschnitt 22a (2)
auf, der mit einem Loch versehen ist, in das eine Welle 22b eingepresst
ist, die in der Nähe
der Mitte des Uhrwerks zwischen der Platine 34 und der
Brücke 36 schwenkbar
montiert ist. Zwei Arme 22c und 22d erstrecken
sich zu beiden Seiten des zentralen Abschnitts 22a. Das
freie Ende des Arms 22c trägt eine Pendelscheibe 22d,
die durch das Fenster 20 hindurch sichtbar ist und die Pendelscheibe
eines Pendels simuliert. Das Ende des anderen Arms 22d ist
mit einer Stange 22e versehen, die besser in 5 zu
sehen und dazu bestimmt ist, eine Verbindung mit der Platte 44c über einen
Hebel 46 zu gewährleisten,
der schwenkbar auf die Stangen 44e und 22e montiert
ist. So bilden das Mobilteil 44 und der Hebel 46 zusammen
ein Steuerorgan des Animations-Bauteils 22.
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Der
Hebel 46 trägt
zwei Uhrensteine 46a und 46b, die auf das eine
bzw. das andere seiner Enden eingepresst sind und von denen der
eine mit der Stange 22e und der andere mit der Stange 44e zusammenwirkt.
Er weist in einem Mittelbereich 46c eine mäanderförmige Struktur
auf, die ihm eine größere Elastizität verleiht
als diejenige eines geraden Stabs.
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Der
Hebel 46 wird auf den Stangen 22e und 44e durch
Muffen 48 gehalten, die auf die Stangen 22e und 44e aufgepresst
sind und einen ausreichenden Abstand zu den Steinen 46a und 46b lassen,
damit diese nicht in ihrer Bewegung gehindert sind.
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Das
Mobilteil 44 und der Hebel 46 bilden so zusammen
ein Triebstangensystem, das das Animations-Bauteil 22 antreibt.
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In
der Uhr, wie sie soeben beschrieben wurde, wenn sie vom Typ mit
Spiralfeder-Unruh ist, führt das
Sekundenrad jedes Mal einen kleinen Sprung aus, wenn die Hemmung
der Unruh einen Impuls verleiht. Dies erfolgt bei jeder Halbschwingung,
d.h. 5 bis 10 Mal pro Sekunde. Diese Frequenz ist zu niedrig, um
eine kontinuierliche Bewegung zu simulieren. In der Praxis liegt
die Dauer des Impulses in der Größenordnung
von 1% der Zeit der Halbperiode. Damit das Pendel die Illusion einer
kontinuierlichen und sinusförmigen
Bewegung erzeugt, ist es notwendig, ein Organ einzuführen, das
die Bewegung dämpft. Dies
ist die Funktion der mäanderförmigen Struktur 46c,
die dem Hebel 46 eine größere Elastizität verleiht.
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In
einer Variante könnte
die elastische Struktur 46c des Hebels 46 ersetzt
werden, indem das Rad 42b drehfrei auf den Trieb 42a montiert
wird und indem sie durch eine Spiralfeder verbunden werden. Diese
Variante wurde in der Zeichnung nicht dargestellt, da sie von einem
Fachmann leicht durchführbar ist.
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Um
eine möglichst
gute Simulation zu erhalten, liegt die Periode der von dem Animations-Bauteil 22 und
dem elastischen Organ 46b gebildeten Einheit zwischen derjenigen,
die durch die Periodizität des
Vorschubs des Finissage-Räderwerks
definiert wird und derjenigen der Schwingbewegung des Animations-Bauteils 22.
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Vorteilhafterweise,
und damit die Schwingbewegung des Animations-Bauteils 22 ein
Minimum an Störungen
erfährt,
wird die aus dem Hebel 46 und dem Animations-Bauteil 22 gebildete
Einheit ausgeglichen, d.h. dass ihr Schwerpunkt sich im Wesentlichen
auf der Schwenkachse des Bauteils 22 befindet.
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Die
Art, wie die Verbindung des Animations-Bauteils 22 mit
dem Animations-Räderwerk 38 gewährleistet
wird, könnte
durch andere Mittel als die dargestellten und beschriebenen erfolgen.
So ist es möglich,
ein Animations-Bauteil herzustellen, dessen Arm 22d beträchtlich
gekürzt
ist und ein Blöckchen aufweist.
Der Hebel 46 würde
durch eine feine Feder ersetzt, die an dem Blöckchen des Hebels 22d befestigt
ist. Das andere Ende der Feder wäre
mit einem Vorsprung versehen, in den ein Stein gleich demjenigen
eingepresst wäre,
der das Bezugszeichen 46b trägt. Auf diese Weise wäre es möglich, ein
biegsameres elastisches Organ zu erhalten.
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Selbstverständlich könnte das
Animations-Bauteil ebenfalls eine andere Form als die eines Pendels
mit seiner Spindel und seiner Pendelscheibe haben, ohne deswegen
den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Das Animations-Bauteil könnte so
die Form eines Schiffs haben, wobei die Schwingbewegung die Bewegung
der Wellen simuliert, oder die Form eines beliebigen Gegenstands,
der eine langsame Pendelbewegung ausführt.
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Es
ist natürlich
auch möglich,
die Bestandteile, die den Antrieb des Animations-Bauteils gewährleisten,
direkt auf die Platine des Basiskalibers zu integrieren.
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Die
in 6 dargestellte Ausführungsform ermöglicht es,
das Glätten
der Bewegung des Automaten noch zu verbessern. In dieser Figur sind
nur die Mobilteile dargestellt. Selbstverständlich schwenken sie im Gestell
des Uhrwerks, im Allgemeinen zwischen einer Brücke und der Platine. In dieser
Ausführungsform
wird das Antriebsorgan, das die Energie an das Finissage-Räderwerk liefert, von einer
Federhausfeder gebildet, die in einem Federhaus 50 angeordnet
ist, das das erste Mobilteil des Finissage-Räderwerks bildet, wobei letzteres
eine Hemmung und eine Spiralfeder-Unruh antreibt, die zusammen ein Organ
mit gepulster Bewegung formen. Das Animations-Räderwerk weist fünf Mobilteile 52, 54, 56, 58 und 60 auf.
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Das
Mobilteil 52 weist einen Trieb 52a, der mit der
Zahnung des Federhauses 50 in Eingriff steht, und ein Rad 52b auf,
das das Mobilteil 54 über seinen
Trieb 54a antreibt. Letzterer ist fest mit einer Spiralrolle 54b verbunden,
die durch Einpressen befestigt ist und eine Spiralfeder 54c trägt. Ein
Rad 54d ist freilaufend auf den Trieb 54a montiert,
axial an Ort und Stelle gehalten durch einen Ring 54e,
der auf die Welle des Triebs 54a gepresst ist. Es ist mit
einem Spiralklötzchen 54f versehen,
das am Ende der Spiralfeder 54c befestigt ist. Die Befestigung
der Spiralfeder 54c an der Spiralrolle 54b und
am Spiralklötzchen 54f erfolgt
in üblicher
Weise, zum Beispiel durch Kleben oder Schweißen. Auf diese Weise sind der
Trieb 54a und das Rad 54d drehfest, aber elastisch
miteinander verbunden, indem sie die Stöße aufgrund der rückartigen
Bewegungen der Unruh dämpfen.
Es ist auch möglich,
die Spiralfeder 54c und ihre Befestigungsmittel, nämlich die
Spiralrolle 54b und das Spiralklötzchen 54f, aus einem
einzigen Teil herzustellen, das auf den Trieb 54a und auf
ein Spiralklötzchen
aufgepresst ist, das das Rad 54d aufweist.
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Das
Rad 54d greift in das Mobilteil 56, und genauer
in seinen Trieb 56a ein, während sein Rad 56b das
Mobilteil 58 über
seinen Trieb 58a antreibt. Das Rad 58b greift
in den Trieb 60a des Mobilteils 60 ein. Letzterer
weist eine Platte 60b auf, die eine Stange 60c gleich
der Stange 44e trägt,
auf der der Hebel 46 schwenkt.
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Die
Platte 60b ist so bemessen, dass sie eine ausreichende
Trägheitsmasse
bildet, damit die Spiralfeder 54c leicht gespannt bleibt,
so dass das Pendel sich weiter zwischen zwei Halbschwingungen der
Unruh bewegt. Die Bemessung der Spiralfeder und der Trägheitsmasse
ist umso heikler, wenn die Energie von einem schnellen Mobilteil
des Finissage-Räderwerks
abgenommen wird.
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Die
Abnahme kann ebenfalls am Minutenrad oder am Kleinbodenrad erfolgen.
Indem die Energie in Höhe
des Federhauses abgenommen wird, ist aber die Anzahl von Mobilteilen,
die zwischen dem mit einer gepulsten Bewegung animierten Organ, d.h.
der Hemmung, und dem eine sinusförmige
Bewegung simulierenden Organ, d.h. dem Pendel, enthalten sind, derart,
dass ihre Elastizität
ausreicht, um die Impulse der Unruh unsichtbar zu machen. Es ist also
nicht unbedingt notwendig, ein zusätzliches elastisches Organ hinzuzufügen, selbst
wenn das Animations-Bauteil mit einer relativ hohen Frequenz von
zum Beispiel 2 Hz schwingt.
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7 zeigt
eine andere Ausführungsform der
Erfindung, bei der das Animations-Räderwerk 38 sich auf
ein Rad 62 beschränkt,
das auf der Welle des Sekundenrads des Finissage-Räderwerks
und dem letzten Mobilteil 44 angeordnet ist, dessen Trieb 44a in
das Rad 62 eingreift. Die Platte 44c treibt, wie
weiter oben erläutert,
das Animations-Bauteil 22 an.
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Das Übersetzungsverhältnis zwischen
dem Rad 62 und dem Trieb 44a beträgt vorteilhafterweise 1/12,
so dass die Periode des Animations-Bauteils 5 Sekunden
beträgt.
In diesem Fall wird die gepulste Bewegung des Finissage-Räderwerks stark vermindert,
einerseits aufgrund des hohen Trägheitsmoments
des Rads 62, andererseits aufgrund der sehr geringen Verschiebung
des Animations-Bauteils
bei jeder Halbschwingung der Unruh.
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Um
zu vermeiden, dass die Zahnradspiele des Animations-Räderwerks Zufallsbewegungen
des Animations-Bauteils erzeugen, ist es möglich, letzteres mit einer
Bremse zu versehen, die auf das Ende eines Zapfens seiner Welle
einwirkt.
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In
den oben beschriebenen Beispielen ist das Steuerorgan des Animations-Bauteils
vom Typ mit Kurbel. Die gleiche Wirkung könnte mit Hilfe einer Nocke
und eines Hebels erhalten werden, der gegen die Nocke anliegt.
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Durch
die besonderen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Uhrwerks ist es möglich, eine
Uhr herzustellen, die mit einer langsamen Animation versehen ist,
die dazu neigt, eine Note der Ausgeglichenheit und Ruhe hervorzurufen,
als Kontrast zu den üblichen
Bedingungen des täglichen
Lebens, und die so dem Träger
ein wenig Ruhe bietet, selbst wenn er die Uhrzeit abliest. Außerdem ermöglicht das
Vorhandensein eines Räderwerks,
den Schwenkpunkt des Animations-Bauteils fast beliebig anzuordnen,
und insbesondere in der direkten Nähe der Mitte des Uhrwerks,
was der Uhr einen originellen ästhetischen
Aspekt verleiht.