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Magnetische Hemmung für Uhrwerke Die Erfindung betrifft eine Verbesserung
der magnetischen Hemmungen für Uhrwerke, insbesondere für pendel- und unruhgesteuerte
Uhren.
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Die Vorteile der bekanntgewordenen magnetischen Hemmungen für Uhren
liegen hauptsächlich darin, daß derartige Hemmungen eine sehr geringe Reibung besitzen
und weiter einen leisen Gang des Uhrwerkes erzielen lassen. Trotz dieser und verschiedener
anderer Vorteile haften jedoch den bisher bekanntgewordenen magnetischen Hemmungen
gewisse Mängel an, die ihrer weiteren Ein-In die Praxis entgegenstehen.
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So treibt bei den bisher bekanntgewordenen magnetischen Hemmungen
das Hemmrad die Hemmung beim Hinun@dhersrlhwinägen nicht mit gleichem Drehimpuls
an, weil der Hebelarm der letzteren beim Schwingen sich ändert. Dies bedeutet, daß
das antreibende Räderwerk, das an sich das Bestreben hat, sich kontinuierlich weiterzudrehen,
stärker am langen Hebelarm der magnetischen Hemmung gehalten bzw. gehemmt wird als
am kurzen. Dadurch ergibt sich die Gefahr des unregelmäßigen Laufes bzw. des Durchgehens
des Hemmrades.
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Weiter bieten die bisher bekanntgewordenen magnetischen Hemmungen
keine einfache Möglichkeit der Justierung :der magnetischen Kopplung von Hemmung
und Hemmrad. Ein weiterer Nachteil derselben ist, daß die bisher in der Uhrentechnik
verwendeten Formen und räumlichen Anordnungen der mechanischen Hemmungen verlassen
sind, was sich sowohl bei Pendeluhren als
auch bei Taschenuhren
mit magnetischer Hemmung ungünstig in bezug auf Raumökonomie und fabrikatorische
Herstellung erweist. So arbeiten z. B. die Taschenuhren, die mit einer an einer
Zungenfeder getragenen, hufeisenförmig ausgebildeten magnetischen Hemmung ausgestattet
sind, mit Schwingungszahlen von etwa 3ooo Schwingungen je Minute, also etwa zwanzig-
bis dreißigmal mehr, als es sonst bei Taschenuhren mit mechanischer Hemmung üblich
ist.
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Um sich von den genannten Nachteilen frei zu machen, sieht die Erfindung
vor, daß ein Hemmrad, welches an seinem Umfang eine wellenförmige Bahn hoher Permeabilität
besitzt, mit einer derartig ansgeMlid#--ten: s#chwin#genden magnebi-sehen Hemmung
zusammenwirkt, daß die Pole der magnetischen Hemmung infolge ihres Abstandes an
Abschnitten der Wellenhahn des Hemmrades angreifen, die um eine ungerade Anzahl
halber Wellenlängen auseinanderliegen.
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Dadurch wird erreicht, daß, wenn der eine Pol der Hemmung sich beim
Drehen des Hemmrades am stärksten der Achse des Rades genähert hat und mit kleinstem
Hebelarm wirkt, sich der andere Pol am stärksten von der Achse entfernt hat und
mit größtem Hebelarm wirkt. Dabei ist zweckmäßig ,die schwingende Hemmung als ranker-
bzw. hufeisenförmig ausgebildeter Magnet mit geeigneten Polstücken aus Weicheisen
ausgebildet. Das magnetische Hemmrad besteht zweckmäßig aus einem mit geeigneten
Ausstanzungen und Zahnungen versehenen Rad aus magnetischem Material geringer Hysterese
(Weicheisen), dessen Ausstanzungen und Auszahnungen die erwähnte magnetische Wellenbahn
bilden. Zweckmäßigerweise liegt die magnetische Hemmung vollständig auf der einen
Seite der Ebene des magnetischen Hemmrades, wodurch die Möglichkeit einer einfachen
und genauen Justierung der magnetischen Kopplung von Hemmung und Hemmrad :gegeben
ist. Um einen möglichst gleichmäßigen Gang des Antriebssystems zu erreichen, empfiehlt
es sich, das magnetische Hemmrad nicht starr, sondern mittels einer Spiralfeder
mit dem Laufrad zu koppeln.
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Ausführungsformen der Erfindung sind in acht Beispielen gezeigt. Es
zeigt Fig. i die Anordnung von Anker und Polrad für Magnetpendelhemmungen in Vorderansicht,
Fig.2 eine Seitenansicht der Magnetpendelhemmung, teilweise geschnitten, F ig. 3
die Anordnung von Anker, Polrad und Unruh für eine Unruhhemmung, Fig.4 eine Seitenansicht
der Magnetunruh= hemmung, teilweise geschnitten, Fi.g.5 die Anordnung eines Regulierhebels
für die Magnetunruhhemmung nach Fig. 3 und 4 in Seitenansicht, Fig. 6 die Vorderansicht
zu Fig. 5, Fig. 7 und 8 Teilansichten zu den Fig. 5 und 6. In Fig. i ist der Anker
mit i bezeichnet und das Polrad mit 2. Der Aalaar i Ist als, plermanembeor Magnet
ausgebildet. An seinen beiden Enden sind zwei Polstücke 3 und 4, die aus Weicheisen
gefertigt sind, aufgesetzt.
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Bei der Schwingbewegung des Ankers i werden die sich ständig ändernden
Hebelarme annähernd ausgeglichen, und zwar dadurch, daß sich der eine Pol radial
nach außen bewegt, wenn sich der andere Pol radial nach innen bewegt. Mit anderen
Worten: Wenn sich der eine Hebelarm verkürzt, verlängert sich der andere Hebelarm,
so daß die resultierende Kraft annähernd konstant bleibt. Zwei Sicherungsstifte
5 und 6 sind vorgesehen, die über die Zähne des Hemmrades abwechselnd hinweggreifen,
ohne dieselben zu berühren, und beim Aufziehen und Zeigerstellen das Hemmrad sicher
festhalten.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist die Möglichkeit der Einstellung
des Luftspaltes zwischen Hemmrad und Polrad. In Fig. 2 ist der Luftspalt mit a bezeichnet.
Der Luftspalt wird reguliert durch die Schrauben 7 und 8, auf welche Deckscheiben
9 und iö aufgepreßt sind. Die Deckscheiben 9 und io werden vorzugsweise aus Stahl
gefertigt, gehärtet und poliert. Die Zapfenenden, welche durch die Deckscheiben
begrenzt werden, sind mit einer Arrondierung versehen. Die Begrenzung ist also im
Prinzip ähnlich wie die Zapfenbegrenzung einer Taschenuhrunruhwelle mittels Stahldeckscheibe
oder Deckstein. Bei der erfindungsgemäßen Maignethemmung :ist es nicht unbedingt
erforderlich, daß die Ankerwelle und die Polra-dwelle beiderseits, d. h. ain beiden
Zapfenenden, mit Deck- bzw. Begrenzungsscheiben versehen werden, da durch die magnetischen
Kräfte automatisch die Begrenzung an .den gegenüberliegenden Zapfen beider Wellen
bewerkstelligt wird. Die Einstellung des Luftspaltes ist für die Massenfertigung
sehr wesentlich, da durch die Fabrikationstoleranzen z. B. Unterschiede In der Zugfederkraft,
Reibung, Magnetkraft usw. entstehen.
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Es ist zu bemerken, daß die Begrenzungsscheiben zur Einstellung des
Luftspaltes zwischen Hemm rad und Hemmung zugleich auch zur Reibungsverminderung
beitragen. An und für sich würde zur Luftspalteinstellung bereits eine Deckscheibe,
z. B. Scheibe 9, ausreichen. Dann wäre jedoch erhöhte Reibung bedingt, da dann -die
Ankerwelle mit der Zapfenschuilter gegen die Platine drücken würde.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, hat die erfindungsgemäße Magnethemmung
für Pendelwh ren die hlaseische Forangebung der meohaniiiscihem Ankerhemmung. Die
Enden des Ankers bzw. die Magnetpole 3 und 4 kann man mit der Ein- und Ausgangspalette
eines Ankers vergleichen. Es ist die mechanische Hemmung des Ankers durch die magnetische
Hemmung bei entsprechender Formgebung ersetzt zu denken.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß eine normale Ankerwelle i i, Ankerwellenbuchse
i2 und Pendelwe-iser 13 verwendet werden können. An Stelle eines Blech- oder Massivhakens
ist der Magnetanker i an der Welle befestigt. An Stelle des normalen
Gangrades.
ist das Polrad 2 auf der normalen Gangradwelle 14 aufgenietet. Pendelfeder 15 sowie
das nicht dargestellte Pendel ist in normaler Ausführung.
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Zusammenfassend sei nochmals wiederholt, daß die Pendelfeder, das
komplette Pendel, der Pendelweiser, Ankerbuchse und Ankerwelle sowie Gangradwelle
der normalen Uhren verwendet werden können und nur an Stelle des Gangrades, des
Blechankers, Massivankers oder Grahamankers der Magnetanker mit Polen und das Polrad
eingebaut werden, wobei bei den beiden letzteren Teilen die klassischen Formen des
bekannten Uhrenganges beibehalten sind. Ähnliche Gesichtspunkte zeigt eine Magnethemmung
für Wecker und Taschenuhren (s. Fig.3 und 4). Bei den bekannten Ausführungen derartiger
Magnethemmungen sind Zungenfedern verwendet. Die Erfindung sieht eine Unruh vor,
deren Schwingungszahl größer ist als die Schwingungszahl von Taschen- und Armbanduhren,
jedoch eine kleinere Schwingungszahl als die erwähnte Zungenfeder hat. Der Magnet
ist konzentrisch als Unruhring ioo ausgebildet, und seine Erden sind mit Polstücken
ioi und io2 aus Weicheisen versehen, die wie bei der oben beschriebenen Magnethemmung
für Pendeluhren einseitig an gegenüberliegenden Polbahnen des Polrades angeordnet
sind. An einer aus unmagnetischem Metall gefertigten Brücke 103 ist der Magnet bzw.
Unruhring ioo und die Unruhwelle io4 mit Buchse 105 befestigt. Auf die Unruhwelle
i o4 ist eine Spirale i o6 in bekannter Art aufgesetzt, deren Ende am Spiralpföstchen
107 befestigt ist. Der Magnet ioo wird vorzugsweise im Stanzverfahren aus Magnetstahl
gefertigt. Nach dem Härten können Distanzänderungen der Pole durch Verziehen auftreten.
Distanzabweichungen werden berichtigt durch das Zusammennieten der Teile ioo, ioi,
i02 und 103. Die Brücke 103 .dient also nicht nur als Träger für den Unruhring,
sondern auch zur Distanzberichtigung der Pole. Der Unruhring kann natürlich auch
im Preßverfahren bzw. aus Sintermagnetstahl gefertigt werden.
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Der Luftspalt zwischen Magnetpolen ioi, i02 und Polrad i08 ist mit
a bezeichnet. Der Luftspalt kann hier ebenfalls bequem korrigiert werden durch die
Körnerschrauben i09. Die dargestellte Lagerung ist nur als Beispiel anzusehen. Es
kann auch jede sonstige geeignete Lagerung, z. B. Zapfenlagerung mit Begrenzung,
wie in Fig. 2 dargestellt, in Anwendung kommen.
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In der Brücke 103 sind die ;Sicherungsstifte i io, i i i eingenietet.
Die Funktion der Sicherungsstifte ist dieselbe wie bei der oben beschriebenen Pendelhemmung.
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Auch bei dieser Magnethemmung für Wecker und Taschenuhren usw. ist
der Aufbau weitgehendst den mechanischen Unruhhemmungen angepaßt. Sämtliche Gangteile
befinden sich wie bei einer mechanischen Hemmung auf parallel angeordneten Achsen.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Magnethemmungen, insbesondere
für die Schnellschwingersysteme, ist die Anordnung einer elastischen Kupplung. In
Fig. 4 ist die Kupplungsfeder mit 112 bezeichnet. Das Polrad io8 mit Buchse 113
ist fest auf der Welle 114 befestigt. Das Triebrad i 15 ist auf dem Ansatz 114a
der Welle 11,4 lose gelagert und durch ein Scheibchen i 16 axial gegen Verschieben
begrenzt. Die beiden rechtwinklig abgebogenen Enden der Feder i 12 sind mit der
Buchse 113 und mit dem Triebrad 115 gekuppelt, bzw. ein Ende greift in eine Bohrung
der Buchse 113 ein und das andere Federende zwischen zwei Triebzähnen. Durch die
zwischengeschaltete Schraubenfeder 112 wird das Hemmrad immer elastisch angetrieben,
und ein schrittweiser Ablauf des Hemmrades ist dadurch ermöglicht, ohne das ganze
Räderwerk ruckartig abzustoppen. Die elastische Kupplung kann auch bei der Magnetankerhemmung
für Pendeluhren eingebaut werden, jedoch ist der Einbau bei diesen Hemmungen nicht
so sehr erforderlich, da das Polrad der Pendelhemmung langsamere Bewegungen ausführt.
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Es wird weiterhin in Vorschlag gebracht, zwecks besseren Anlaufens
der Schnellschwingerrnagnethemmungdie Zähnedes Polrades mit Hebflächen zu versehen,
so daß ider Magnetschwinä r bzw. :die Unruh an .den Sicherungsstiften so lange mechanisch
in Schwingung versetzt wird, bis die Magnetpole der Wellenbahn des Polrades folgen
können und der weitere Antrieb magnetisch erfolgt.
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In Fig. 3 ist das Polrad mit Hebfiächen lo8a zu ersehen. Wenn die
Uhr aufgezogen wird, so können durch die Rückstoßkräfte des Aufziehens die Hebflächen
108a des Polrades i08 gegen die Sicherungsisüifte i io, ri i anlaufen und die Unruh
noo in Schwingung versetzen. Es ist ferner zweckmäßig, auf eine verlängerte Welle
des Laufrades 117, welches mit dem Polradtrieb 115 im Eingriff steht, einen kleinen
gerandelten Knopf aufzusetzen. Dadurch kann der Anlauf auch von Hand gestartet werden.
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Allgemein sei noch bemerkt, daß. die in den Zeichnungen dargestellten
Ankerformen nur Beispiele darstellen. In Fig. i greifen die Pole 3 und 4 über dreieinhalb
Zahnteilungen. Die Pole könnten ebenso weiter anzseiinandergesetzt werden., so daß
der Eingriff über Zähne erfolgt. Ebenso könnte beispielsweise der Anker i, aus nichtmagne-ti-schem
Metall gefertigt werden und hinter dein Anker i beispielsweise ein gerader, permanenter
Magnetstab miit den aus Wedicheisen gefertfigten Polen 3 und 4 auifgenietet werden.
In dneisem Fall würde der Anker i nur als Träger für den Magnet und für die Pole
dn!enen. Der Anker i und die Pole 3 und 4 können auch aus einem Stück aus Magnetstahl
gefertigt sein, z. B. aus gesintertem Magnetstahl im Preßverfahren. Auch bei dem
Schnellschwinger nach Fig. 3 und .4 kann der Magnet beliebige Formen erhalten, d.
h. derselbe braucht nicht unbedingt die Form eines Unruhringes ioo aufzuweisen.
Der Magnet könnte in diesem Fall die Form wie der Anker in Fig. i haben, wobei ein
Gegengewicht aus nichtmagnetischem Metall zum Schwerpunktausgleich angeordnet ist.
Die
Regulierung bei den Schnellschwingern kann wie bei den mechanischen Unruhhemmungen
erfolgen, d. h. durch einen Spiralweiser, durch welchen in bekannter Weise die Länge
der Spirale verkürzt oder verlängert werden kann. Da der magnetische Schnellschwinger
immerhin. eine größere Schwingungszahl besitzt als die Schwingungen einer mechanischen
Unruhhemmung, so ist die Regulierung durch Spiralweiser, d. h. durch Verkürzen und
Verlängern der Spirale, nicht so hoch empfindlich, da die Spirale eines Schnellschwingers
in der Regel sehr kurz ist.
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Es sind bereits Reguliereinrichtungen auf magnetis;aher Basis bekannt,
:bei idenen -eine in oder Nähe des Magneten befindliche Eisenschraube oder ein Eisenplättchen
verstellt wird. Eine geeignete Reguliereinrichtung, die im Prinzip die Form eines
Spiralweisers aufweist, jedoch nicht im Unruhmittelpunkt, sondern im Polradmittelpwnkt
gelagert ist, zeigt Fig.5 bis B. Der aus Weicheisen gefertigte Regulierhebel ist
mit Zoo bezeichnet. Der Regulierhebel Zoo kann an seinem rechtwinklig umgebogenen
Arm 2ooa von Hand verstellt werden. Im Bereich des Polrades ist in rechtwinkliger
Abbiegung ein konzentrisch gebogener Lappen 2oob angeordnet. An dem konzentrisch
gebogenen Lappen 2oob befinden sich zwei Pole 200e und 2ood. Wenn .die Pole 2ooc
und 2ood den Polen ioi und io2 gegenüberstehen, wie dies in Fig. 5 und 6 dargestellt
ist (der Polabstand 2oo,# und 20011 ist gleich dem Polabsitasvd iloi, i02), so findet
die größte Kraftlinienablenkung statt. Mit anderen Worten,: sämtliche aus den Polen
Bibi, io2 aus- und eintretenden Kraftlinien fließen nicht nur durch das Polrad,
sondern zum großen Teil auch durch 2ooc, 2oob und 2ood. In Fig. 5 ist der Kraftlinienverlauf
schematisch dargestellt.
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Wenn nun der Regulierhebel bzw. die Pole 2ooc, 2ood aus dem Bereich
der Pole ioi, io2 gedreht werden, findet keine so große Kraftlinienablenkung statt,
wodurch die Schwingungszeit beeinflußt wird.
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Bei der Reguliereinrichtung weist also der wirksame Regulierteil des
Regulierhebels zwei Pole auf, die der Entfernung der Magnetpole entsprechen, so
daß in Maximalstellung, d. h. wenn die Pole gegenüberstehen, ein vollständiger Krafblinienfluß
mit nur geringen Luftspalten besteht. Es kann dadurch eine Grob- und eine Feinregulierung
erreicht werden, je nachdem ob, die Pole 2ooF timid 2oo@d des Regulierhebels sehr
weit von den Polen ioi und io2 entfernt sind oder sehr nahe gegenüberstehen. ,Bei
den bisher bekannten Reguliereinrichtungen ist .dies nicht der Fall, da eine große
Streuung der Kraftlinien vorhanden ist.
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Eine andere Möglichkeit der Regulierung besteht -darin, daß von der
Platine i2o (Fig. q.) aus ein Weicheisenstift in das Streufeld des Magneten ioo
durch Hineinschrauben gebracht wird, derart, daß der Stift dem Magneten in der durch
die Achsen i04. und 114 bestimmten Symmetrieebene mehr oder minder genähert werden
kann. Er unterstützt dann die Wirkung der Feder 1o6 je nach seiner Einstellung in
stärkerem oder geringerem. Maße, da durch ihn eine zusätzliche Kraft resultiert,
welche das Bestreben hat, den schwingenden Magneten ioo in eine symmetrische Lage,
d. h. seine Ruhelage, zu zwingen.
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Bemerkt sei noch, daß durch die neue Magnethemmung mit Schnellschwinger
die Lagenempfindlichkeit beseitigt ist, .die bei den bekannten Magnetschwingern
mit Zungenfeder vorhanden ist. Wenn die Uhr mit Zungenfeder sich nicht in Normalstellung
befindet, wird die einwandfreie Schwingung der Zungenfeder infolge ihres Eigengewichtes
und dementsprechender Verlagerung beeinflußt.