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Turmstoppuhr Die Erfindung betrifft einen Kurzzeitinesser, insbesondere
eine als Stoppuhr ausgebildete Turmuhr, für die Anzeige der Zeitdauer von Sportwettbewerben
jeder Art und vor allem für solche von kurzer Zeitdauer, die auf Sekunden abgestoppt
werden müssen. Da bei einigen Sportarten, wie z. B. beim ioo-m-Lauf, die abzustappen:de
Zeit nur wenige Sekunden beträgt und daher Zeitunterschiede zwischen mehreren Bewerbern
im Ziel meistens durch die übliche 1/1o-Sel.:unden-Messung nicht mehr meßbar sind,
ist für die Ermittlung der Siegerreihenfolge nicht so sehr die Zeitmessung als dieZielfotografie
maßgebend, und es ist .daher jauch wegen der schlechten Erkennbarkeit der/10-Sekunden-Einteilung
auf größere Entfernung für die Zeitansage durch Großuhren zweckmäßig nur Sekundenanzeige
vorgesehen. Außerdem kann bei einer gewählten Zeigeranzahl eine Zeiteinheit mehr
angezeigt werden, d. h. bei Wahl von drei Zeigern können auch Stunden angezeigt
werden.
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Bei der speziellen Ausführungsform der @,orl.iegenden Erfindung werden
die Zeiger getrennt durch je einen Antriebsmotor, und zwar durch einen asynchron
laufenden Motor angetrieben. Derartige Antriebe werden bereits nicht nur zum Antrieb
von Uhren, sondern auch zum Antrieb von speziellen Kurzzeitmessern verwendet. Jedoch
erfolgt bei diesen bekannten Uhren die Gangregelung durch einen schwingenden Gangregler,
und die Kupplung des Motors mit dem Uhrwerk ist derart, daß bei Abschalten des 'Motors
auch eine .augenblickliche Stillsetzung des Uhrwerks erfolgt. Bei einer bekannten
Uhr zur Stimmierung der Laufzeiten von Werkzeugmaschinen wird das plötzliche Anhalten
des Gangwerkes z. B. dadurch erreicht, daß ein Ferrarismotor mit dem Gangwerk über
eine Feder von geringer Federkraft gekuppelt ist, wodurch bei Ausschalten des Motors
die Laufscheibedes Ferrarismotors von der Feder bis zur erfolgten Entspannung wieder
zurückgedreht wird. Bei Großuhren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch
wegen der Massenträgheit der großen Zeigergewichte, wegen der Notwendigkeit der
Rückführung der Zeiger in die Nullstellung sowie nicht zuletzt wegen der langen
Stillstandzeiten bei Nichtgebrauch der Uhren und wegen der dabei bedingten Veränderung
der Reibungsverhältnisse nicht möglich, mit den bisher bekannten Antriebsmethoden
oder Uhrensteuerungen eine einwandfreie Großstoppuhr zu konstruieren, wenn Anschaffungs-
und Betriebskosten in normalen Grenzen bleiben sollen.
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Erfindungsgemäß wird der Antrieb für derartige Großuhren in einfachster
Weise dadurch erreicht, .daß dei- Antrieb der Zeiger
ohne Verwendung
eines Gangreglers unmittelbar durch einen asynchron laufenden Motor erfolgt, dessen
der abgelaufenen Zeit entsprechende Summendrehzahl durch intermittierende Ausundeinschaltung
von einem einerseits vom Asynchronmotor, andererseits' von einem von einem zeitgeregelten
Netz angetriebenen Synchronkleinmotor oder einen sonstigen Zeitwerk gesteuerten
Differentialättriebe überwacht wird. Diese Art des Antriebes bedingt, daß der Antriebsmotor
des Zeigerwerkes auch bei Berücksichtigung ungünstiger Betriebsverhältnisse, wie
z. B. bei gioßem Winddruck, verharzten Schmierstellen u. dgl., so bemessen werden
muß, daß er stets in der Lage ist, die für den Antrieb eiforderliche Leistung herzugeben.
Weiterhin ist es Voraussetzung, daß der Antriebsmotor cl°r Zeiger eine größere normale
Verhältnisdrehzahl besitzt als der steuernde Svnclironkleinmotor, da er durch diesen
durch kurzzeitige L''nterbrechungen, also durch Strom--#erminderung, nicht aber
durch Stromerhöhung reguliert wird.
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Durch die Anordnung eines von einem zeitinaßgeblichen Synchromnotor
gesteuerten Differentialkontaktes sowie infolge der größeren Verhältnisdrehzahl
des Antriebsmotors wird erreicht, daß dieser ungeachtet einer langen oder kurzen
Anlaufverzögerung dem zeithaltenden Synchronmotor gleichsam nachläuft und ihn einholt,
aber infolge der interniittierenden Unterbrechung nie eine im Verhältnis größere
Gesamtdrehzahl als der Synchronmotor erreichen kann. Der Zeiger wird zwar mit schwankender
Geschwindigkeit, die aber für den Beschauer nicht erkennbar ist, auf alle Fälle
immer diejenige Endstellung einnehmen, die der abgestoppten Zeit tatsächlich entspricht,
da ja der zeithaltende Synchronmotor als fast träglieitslos anzusehen ist. Es ist
daher gleichgültig, wie groß die Zeit ist, die vorn Ansprechen der Differentialeinrichtung
bis zum Einschalten des Antriebsmotors und vom Beginn des Anlaufs bis zum Erreichen
der vollen Drehzahl verstreicht, da ja diese sozusagen nicht angezeigte Zeitspanne
binnen kurzem vom Antriebsmotor nachgeholt wird und da andererseits das Abbremsen
des Motors praktisch ohne Bremsverzögerung in dein Augenblick erfolgt, in dein der
Synchronmotor durch Unterbrechung, d. h. nach Ablauf der Zeit, wieder stillgesetzt
wird.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung beziehen sich auf die Art der Steuerung
der überwachenden Synchronkleinmotoren sowie der Antriebsmotoren, von denen aus
den weiter unter genannten Gründen je einer für den Antrieb eines jeden Zeigers
vorgesehen ist, und wobei diese gleichzeitig als Rückstellmotoren für die Nullstellung
der Zeiger dienen.
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Eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes wird auf
Grund der be.iliegendenZeichnung nachstehend beschrieben: Die Steuerung, d. h. das
Anlassen, das Stoppen und das Rückführen .der Zeiger in die Nullage, erfolgt zweckmäßig
aus der Ferne durch die Start- und Zielmeßeinrichtungen der betreffenden Sportanlage
selbsttätig oder von Hand über einen Kontakt t, der ein Relais A1 betätigt, das
mittels seines Kontaktes a1 ein zweites Einschaltrelais A2 sowie den Antriebsmagneten
Dill eines Schrittschaltwerkes dsna zum Ansprechen bringt. Das Relais A2 ist stark
anzug- und abfallverzögert und öffnet daher seinen Kontakt a, nach einer Zeitspanne,
die groß genug war, um den Antriebsmagneten D.11 zu betätigen. Durch die Anordnung
des Verzögerungsrelais A_, soll erreicht «-erden, daß die Fortschaltung des Schrittschaltwerkes
unabhängig davon erfolgt, ob beim Betätigen des Einschaltkontaktes t ein oder mehrere
Kontaktgaben infolge von Handbetätigung oder durch Wackelkontakte hervorgerufen
werden. Bevor daher das Relais A_ abfällt, hat eine Betätigung des Einschaltkontaktes
t mit Sicherheit aufgehört. Wie bereits erwähnt, wird über den Kontakt a.2 ein Antriebsmagnet
DM eines Schrittschaltwerkes dina eingeschaltet, für das z. B. ein aus der
Selbstanschlußtechnik bekannter Drehwähler verwendet werden kann. Durch den Schaltschritt
gelangt nunmehr das Schrittschaltwerk aus seiner Nullstellung in die mit Start bezeichnete
Start-oder Einschaltstellung der Uhrenschaltvorrichtung. Dadurch erhält ein Relais
B über den Stromkreis: Plus, ding, sr3, sv3, B, Minus, Strom und schaltet
durch seinen Kontakt b= den Bremslüftmagneten BLM des Zeigerantriebsmotors SlfI
sowie durch einen Kontakt b, den steuernden Synchronkleinmotor Synh ein. Der Synchronmotor
beginnt nun zu laufen und dreht den einen Teil diff einer Differentialeinrichtung
Diff. Für diese Differentialeinrichtung, die die Einschaltung des Zeigerantriebsmotors
bewirkt, können verschiedene bekannte Einrichtungen verwendet werden, z. B. Planetenradgetriebe
mit entgegengesetzt laufenden Differentialzahnrädern, die einen Kontakt betätigen,
u. dgl. In der Zeichnung ist in prinzipieller Darstellung eine elektrische Differentialeinrichtung
gezeigt, bei der ein von dem zeithaltenden Synchronmotor Synl' angetriebener Kontaktzeiger
oder eine Kontaktlamelle diff in Umdrehung gesetzt wird. Diese Kontaktlamelle gleitet
auf einer kreisrunden Kontaktfläche, ,die an einer bestimmten Stelle eine kurze,
isolierende Unterbrechung aufweist. Im Ruhezustand
steht die Kontaktlamelle
auf der Unterbrechungsstelle, so daß ein über letztere geführter .Stromkreis für
die Steuerung des Zeigermotors unterbrochen ist. Beginnt nun der Steuersynchronmotor
zu laufen, so gelangt die Kontaktlamelle von der isolierenden Unterbrechungsstelle
auf die Kontaktbahn und betätigt dadurch über einen Kontakt r, ein Steuerrelais
SV für,den Vorwärtslauf der Zeiger, das -durch seine Kontakte svl
und sv2 den Zeigermotor derart an Spannung legt, daß er den Sekundenzeiger
SZ im Uhrzeigersinn antreibt. Durch einen weiteren Kontakt s% wird ein Stromkreis
für das Relais B abgeschaltet, ohne d aßdieses aber abfallen kann, .da es sich bei
seiner Einschaltung durch seinen Kontakt b1 Haltestrom gegeben hat.
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Bevor auf die Steuerung der übrigen Zeiger näher eingegangen wird,
soll jedoch zuerst noch auf .das Stoppen des Sekundenzeigers sowie auf die Rückführung
desselben in die Nullage näher eingegangen werden. Der Stoppvorgang wird,durch erneutes
Schließen :des Einschaltkontaktes t in die Wege geleitet. Durch Ansprechen des Relaäs
Al wird in gleicher Weise wie beim Anlassen der Uhr das Schrittschaltwerk betätigt,
so daß es um einen weiteren Schritt in die. mit stopp bezeichnete Stoppstellung
weiterwandert. Dadurch wird der Stromkreis für das Relais B unterbrochen, so daß
dieses abfällt und -durch seinen Kontakt b2 den Bremslüftmagneten freigibt, der
jedoch noch über den Kontakt sv5 gehalten wird und über den Kontakt bs den Steuermotor
SyxiT-' für den Vorwärtslauf abschaltet. Auf die Differentialeinrichtung Diff wirkt
jetzt nur noch der Zeigerantriebsmotor Siil, so daß sich her Kreiskontakt weiterbewegt,
während die Kontaktlamelle diff infolge des Abschaltens -des Steuersynchronmotors
stillsteht; das Einschaltrelais für Vorwärtslauf SV bleibt daher so lange unter
Strom, bis die Kontaktbahn mit ihrem isolierten Zwischenstück unter die Kontaktlamelle
diff gelangt und dadurch seinen Stromkreis unterbricht, wodurch der Zeigerantriebsmotor
SH wieder abgeschaltet wird und auch .der Brem,slüftmagnet durch Öffnen von sv,
abfällt.
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Wie bereits einleitend ausgeführt, besitzt ,der Zeigerantriebsmotor
im Vergleich zum Steuersynchronmotor SynV eine verhältnismäßig höhere Geschwindigkeit,
so daß die Kontaktbahn der Differentialeinrichtung schneller gedreht wird, als die
von dem Steuersynchronmotor angetriebene Kontaktlamelle wandern kann. Dies hat zur
` Folge, .daß der Differentialkontakt diff in mehr oder minder großen Intervallen
,unterbrochen wird, .so -daß der Antriebsmotor des Zeigers intermittierend aus-
und eingeschaltet wird. Für die Anzeige hat dies aber keinen großen Einfluß, da
der Antriebsmotor nicht zum völligen Stillstand gelangt, sondern nur in seiner Drehzahl
langsam absinkt, -da ja die Bremseinrichtung nicht betätigt wird. Für den Beschauer
wird es daher kaum erkennbar sein, daß der von .diesem Motor angetriebene Sekundenzeiger
mit wechselnder Geschwindigkeit umläuft.
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Die Rückstellung der Zeiger in die Nulllage soll auf dem kürzesten
Wege erfolgen, d. h. je nachdem, ob der Zeiger zwischen der o. und 30. oder 3o.
bis 6o. Sekunde gestoppt wurde, wird der Zeiger entweder entgegen oder im Uhrzei:gersinne
auf Null zurückgestellt. Um dies zu erreichen, befinden sich auf den Zeigerwellen
die Steuerscheiben III und II, durch die .die Betätigungsstrornkrei.se für die Einschaltung
der Zei.gerantriebsmotoren abwechselnd so gesteuert werden, daß bei Rückstellung
der Zeiger einmal ein Vorwärtslauf, das andere Mal ein Rückwärtslauf der Zeigerantriebsmotoren
erfolgt. .
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Zwecks Rückstellung der Uhr auf Null wird .die Einschalttaste,t zum
drittenmal betätigt, wodurch das Schrittschaltwerk um einen weiteren Schritt in
die mit rück bezeichnete Schaltstellung .gelangt. Dadurch erhält das Rückstellrelais
C über die Kontakte sr, und sv, Strom und schaltet durch seinen Kontakt cs über
den Nockenkontakt 33 oder 3, je nachdem in welcher Stellung sich die Rückstellsteuerscheibe
III befindet, entweder das Rückwärtssteuerrelais R oder das Vorwärtslaufsteuerrelais
V über die Kontakte v, oder r4 ein.
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Ist der Sekundenzeiger zwischen der o. und 3o. Sekunde gestoppt worden,
so m.uß er, wie bereits erwähnt, entgegen dem Uhrzeigersinn in die Nullage zurückgeführt
werden, wobei also infolge .der Nockenform der Rückstellsteuersche,ibe III das Rückwärtslaufrelais
R betätigt wunde. Da bei Rücl,nvärtslauf ,die Differentialeinrichtung im entgegengesetzten
Sinne gedreht -wird, muß auch die Kontaktlamelle diff. im entgegengesetzten Sinne
zurückgeführt werden, damit bei Abschaltung der Rückstelleinrichtung in der Nullstellung
sich die Differentialeinrichtung wieder in der ursprünglichen schaltbereiten Stellung
befindet. Die Rückführung der Kontaktlamelle diff entgegen dem Uhrzei.gers,inn erfolgt
durch einen zweiten, im entgegengesetzten Sinne laufenden Synchronkleinmotor SynR,
der sonst bei Einschaltung des Synchronkleinmotors Sg,.tv leer mitläuft.
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Der -Synchronsteuermotor für den Rückwärtslauf wird daher nur dann
eingeschaltet, wenn ,das ReWs.R eingeschaltet wird, und zwar geschieht dies durch
einen Kontakt r2, der jedoch von einem auf der Achse
der Synchronstetiermotoren
sitzenden Nockenkontakt .a. derart abh:ingig ist, daß der Stromhreis immer in der
Nullstellung des Sekundenzeigers unterbrochen wird. Vom Relais R wird außerdem mittels
des Kontaktes r, las Motorschaltrelais für Rückwärtslauf SR eingeschaltet, so daß
nunmehr der Antriebsmotor SM rückwärts läuft und den Zeiger entgegen dein L"hrzeigersinne
in die Nullstellung zurückführt. In der Nullstellung wird von der Nockenscheihe
IV der Kontakt d. unterbrochen und dadurch der Steuersynchroninotor S'yatR abgeschaltet,
während durch den Steuernocken III das Relais R abgeschaltet wird und das Rücklaufrelais
SR zum Abfallen bringt. Wurde dagegen der Zeiger zwischen der 30. und 6o. Sekunde
gestoppt, so spielen sich ähn-Iicbe Vorgänge ab, jedoch mit dem Unterschied, daß
nunmehr das Steuerrelais für Vorwärtslauf b' anspricht und durch seinen Kontal.:t
z>> den Steuersvnchronmotor für Vorwärtslauf einschaltet, so daß der Zeiger im Lhrzeigersinne
auf Null gestellt wird. Die Kontakte r, und v, sind Haltekontakte für den von den
Nockenkomakten 3 und 33 gesteuerten Stromkreis für die Betätigung der Steuerrelais
R und b'.
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Im folgenden werden nun die Vorginge beschrieben. die stattfinden,
wenn die Uhr länger als 6o Sekunden eingeschaltet bleibt. Für diesen Fall sind Einrichtungen
vorgesehen, durch die der Zeiger der nächstgrößeren Zeiteinheit, im vorliegenden
Fall also der Minutenzeiger, um eine Einheit weiter geschaltet sowie die Minutenschaltung
in der Nullstellung beim Anlauf der Uhr vermieden wird. Zu diesem Zweck ist auf
der Zeigerwelle des Sekundenzeigers ein Steuernocken I angebracht, der kurz vor
der Vollendung des ersten Umlaufes des Sekundenzeigers einen Vorbereitungskontakt
i kurzzeitig schließt, wodurch ein Relais D zum Ansprechen gebracht wird, das sich
mittels seines Kontaktes dl Haltestrom gibt. Kurzzeitig darauf schließt die \; ockenscheibe
II den Kontakt 22, wodurch über die Kontakte d2 und b5 das Relais 11l#7 für die
Vorwärtsschaltung des Minutenzeigerantriebsmotors eingeschaltet wird und sich selbst
Tiber die Kontakte 7 und nivy hält. Durch die Kontakte ntv, und »tv2 wird der Antriebsmotor
auf Vorwärtsdrehung eingeschaltet und bewegt den Minutenzeiger über ein beispielsweise
in Öl laufendes Über-
setzungsgetriebe finit Malteserkreuzvorschub um eine
Minute weiter. Unmittelbar nach jeder Weiterschaltung wird durch eine sich bei jeder
Minutenschaltung einmal drehende Nockenscheibe VII der Kontakt 7 geöffnet, und da
inzwischen weiterhin der Nockenkontakt :durch Weiterdrehung der Nockenscheibe Il
geöffnet wurde, sind nun beide Stromwege für das Motorschaltrelais 111h unterbrochen,
so claß der Antriebsmotor des Minutenzeigers stillgesetzt wird. Die Relais B und
D bleiben so lange unter Strom, bis der Uhrenlauf durch Stoppen unterbrochen wird.
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Die Rückstellung des Minutenzeigers eriolgt in ähnlicher Weise wie
die des Sekundenzeigers, und zwar gleichzeitig mit diesem, aber unabhängig von ihm.
Beim dritten "Tastendruck wird, wie oben beschrieben, das l@elais C erregt, und
es wird neben dem bereits beschriebenen Stromkreis für die Rückstellung des Sekundenzeigers
noch folgender Stromweg für die Rückstellung des Minutenzeigers gebildet: Plus,
C4, 5, 6, inv4, MR, Mi-
nus, und parallel hierzu ein Stromweg über
die Kontakte 7 und nrr, wenn der Minutenzeiger zwischen der o. und 30. Minute gestoppt
worden ist. Das Relais AIR schaltet den Antriebsmotor durch seine Kontakte mr, und
vrr, derart ein, daß der Zeiger entgegen dem Uhrzeigersinn in die \ ullsteIlung
zurückgeführt wird. Die von den Lockenscheiben V und VII betätigten Kontakte 5 und
7 bewirken ähnlich wie bei der Rückstellung des Sekundenzeigers die Ausschaltung
des Motors in der o. Minute dadurch, daß der Stromkreis für das Relais lIR unterbrochen
wird.
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In ähnlicher Weise erfolgt die Rückstellung des Minutenzeigers, wenn
dieser zwischen der 30. und 6o. Minute gestoppt wurde, jedoch mit dein Cnterschied,
@daß nunmehr das Steuerrelais für den Vorwärtslauf des Minutenzeigerniotors über
den Stromweg: Plus, c4, 5, 66, nzr4, b4, "TV, Minus, eingeschaltet wird.
Gleichzeitig wird hierzu ein paralleler Stromkreis über die Kontakte 7 und mvs gebildet,
während die Abschaltung des Relais in der Nullstellung durch Unterbrechung der Kontakte
5 und 7 erfolgt.