DEP0049419DA - Selbständige elektrische Uhr - Google Patents

Description

eingeg. 19.7.49» P 49419 VIIIb / 83b D.

Dipl.» Ing. .Johannes J e η c i ο ,lüutin, Waldstr. 1.

Pate 2_ΐ_§^^^Ξ-ϊ_ίΙ_!ί_ϊϊ_Ιί._..ι Selbständige elektrische Uhr.

Es sind elektrische Uhren mit elektromagnetisch gespannter An·» triebsfeder "bekannt. Um von Spannung s sch wankungen des licht · netzes unabhängig zu sein, verwendet man vielfach Trockenbatterien zur Speisung des Elektromagneten, Diese bekannten Uhren weisen aber mehrere,(mindestens drei) Antriebswellen auf, was wegen der Lagerbeanspruchung das Auftreten von Reibungskräften zur Folge hat, die einen größeren, für eins kleine Trockenbatterie nicht tragbaren Stromverbrauch bedingen. Dadurch sinkt die Spannung der Batterie in kurzer Zeit, was wiederum auf die Genauigkeit der Uhr einwirkt, da bei ihnen meistens arxch der Zeitgeber durch die Batteriespannung gesteuert wird. Auch sind diese Uhren wegen ihres komplizierten Aufbaues mechanisch stö'i*» anfällig. Diese Nachteile will die Erfindung durch.einen möglichst einfachen Aiifbau, insbesondere dadurch, vermeiden,daß nur eine oder höchstens awei Antriebswellen vorgesehen werden. Es sind nicht selbständige elektrische Uhren mit nur einer oder zwei Antriebswellen bekannt. Bei aiesen erfolgt aber die Stromzuführung; und Zeitangabe von i,ußeu. Von einer Hauptuhr werden der Nebenuhr elektrische Impulse zugeführt,die einen Elektromagneten erregen, der vermittels eines Sperrades die Zeiger antreibt. Hierzu sind nur zwei weller, notwendig.Die Uhr gemäß der Erfindung gehört jedoch, zur Gattung der selbstständigen elektrischen Uhren, bei denen die Zeitangabe in de' Uhr selbst, z.B. durch eine Unruhe, bewirkt wird; Diese abe¹ weisen mehr als zwei Antriebswellen auf.

Gemäß tier Erfindung; werden bei einer selbständigen uhr mit elektromagnetisch gespannter Antriebsfeder entweder nur eine oder höchstens zwei Antriebswellen angeordnet· Erfolgt der Antrieb durch zwei Seilen, so trägt die eine ein mittels des Elektromagneten und der An» triebsfeder angetriebenes Sperrad, den Sekundenzeiger und einen Antreibsstift und die zweite Welle ein Antriebsrad, den Minutenzeiger und die Antriebsräder fur den Stundenzeiger. Bei nur einer Antriebswelle trägt diese das mittels des Elektromagneten und der Antriebsfeder angetriebene Sperrad, den Minutenzeiger und die Antriebsräder für den Stundenzeiger. Der Sekundenzeiger ist hier fortgefallen.Als Zeitgeber wird geraäsi weiterer Erfindung ein Torsionspendel verwendet das zwischen zwei von außen kommende Stöße aufnehmenden Federn ausgespannt ist. Der Antriebshebel der Torsionsfeder kann hierbei gleichzeitig als elektrischer Schalter für den Llektroraagneten ausgebildet sein, oder es kann such ein besonderer Antriebshebel auf der Torsionsfeder befestigt sein, der von einer freischwingenden, durch den Elektromagneten gespannten Antriebsfeder angestoßen wird. Da Staubteilchen die notwendige gute Kontaktgabe verhindern können, wird gemäü weiterer VerbessBirgng der Erfindung zwischen, der üontaktspitze und der üinsparmstelle auf üer Torsionsfeder ein elastisches Zwischenglied angeordnet, hierdurch wird erreicht, daß beir^ Auftreffen der Edelraetalispitze auf den feststehenden Kontakt erstere um ein kleines Stück auf diesem bewegt wird und dadurch eine Selbstreinigung dieses Kontaktes erfolgt. Dieses elastische Zwischenglied dient bei bestimmter Elastizität und Länge auch zum Ausgleich des Fangfehlers bei verschiedenen Temperaturen. Hierzu kann man gemäß weiterer Verbesserung der Erfindung auch Bimetallstreifen verwenden, durch welche eine oder auch beide Federn zum Halten des Torsionsfadens der Unruhe ersetzt werden.
An die Stelle der Torsionsunruhe kann nach weiterer Ausgestaltung

der Erfindung ein elketrischer Schwingungskreis als Zeitgeber treten. Hierbei dient die Spule des Elektromagneten auch als Spule des 3chv»ingungskreises, der über einen selbsttätigen elektrischen Schalter_s z.£. einen gesteuerten Detektor angestoßen wird. Ferner kami der Zeitgeber auch aus einem Widerstand und mit ihia in Keine geschalteten Kondensator bestehen, der über den Widerstand von einer SpannungaquelIe aufgeladen und über eine Zündstrecke und die Spule des Elektromagneten entladen wird. Schließlich besteht die Erfindung noch darin j da« die Unruhe erst nach einer bestimmten Anzahl von Schwingungen durch sin ,ieitglied, wie aeis. eine den Abfall eines Relais verzögernde iüiarichtung, angetrieben wird. Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen 1-6 beschrieben und erläutert. Ls zeigen
Abb. 1 Die Anordnung von Elektromagnet, Antriebsrad und ünruhe bei

einer uhr mit zwei Antriebswellen. Abb. 2 die Anordnung der verschiedenen käder und seiger bei einer

Uhr mit zwei Antriebswellen.
Abb. 3■die Anordnung einer besonderen Antriebsvorrichtung für die

Unruhe.
Abb. 4 die Anordnung der mechanischen und elektrischen Glieder bei

einer Uhr mit nur einer Antriebswelle. Abb. -j die Anordnung eines elastischen 2wisciienglledes an aem aui

der Torsionsfeder angebrachten elektrischen Kontakt. Abb. 6 das Schaltscheibe eines rein elektrischen Zeitgebers mit einem elektrischen Schwingungskreis als Zeitgeber. Abb. 7 das Schaltschema eines elektrischen Zeitgebers mit einer iCippscnwixiguiigsanordiiung als Zeitgeber.

Auf der gleichzeitig als Zifferblatt 14 (vgl. Abb. 1 bis 3 ) ausgebildeten Grundplatte sitzt der Magnet 1 mit seinem Anker 2_S aoit dessen Hebelarm 2a er über die Sperkl inke 4 auf das durch die Feder

5 gesicherte Sperrad 6 einwirkt, wenn der Hebelarm von der Spiralfeder 3 nach unten gezogen wird. Auf der Antriebswelle Ii? dieses Sperrades sitzt der Sekundenzeiger 13a und der Antriebsstif t 16. Dieser wirkt auf das Zahnrad 17 ein» das auf der zweiten Antriebswelle 18 sitzt. Diese irfelle trägt außerdem den Minutenzeiger 21 und die Bahnräder If, 22 und 2'i sum Antrieb les Stundenzeigers 20. Das Rad 22 steht im .Eingriff mit dem tfechselrad 19_%fZwischem den beiaen Federn 12a und 12b ist die Torsionsfeder 9 elastisch eingespannt. Sie trägt in der Mitte die in ihrer.a Schwerpunkt aufgehängte Unruhe 10. In der llähe der einen Haltefeder für den Tor si ons draht ist auf diesem der kleine Kontakthebel 7 so angebracht, daa er aen Gegenkontakt 8 auf eixieoi Isolier stuck des Ankerhebels 2a zeitweilig berühren kann. Fließt durch den Elektromagneten 1 ein von der Batterie 11 gelieferter Strom, so wird der Anker 2 angezogen und die Feder 3 gespannt» öie Sperrklinke 4 des Jm&ers gleitet an dem Sperrad 6 um einen Zahn aufwärts. Der Kontaicthebel 7, der beim Einschalten auf dem Gegenkontakt 8 des Ankerhebels 2a auflag, wird sran von diesem ein wenig gehoben, woduroii die Torsionsfeder 9 gespannt unü die Unruhe zu Schwingungen angestoßen wird. Damit wird der Kontakthebel 7 vom Gegenkontakt θ abgehoben und der Stromkreis, der bisher über die Batterie ll_s Feder 12b, üorsionsfaden S₉ Kontakthebel 7 und den Gegenkontakt 8 verlief, unterbrochen. Der Anker des ^agneten wird durch die Euckstellfeüer 3 i^ die Kühe st ellung gebracht und (las äpefad 6 um eine Zahnbrexte bewegt, i^ach einer lioppelscnwingimg der Unruhe IQ wird der Kontakthebel 7 wieder den üegeakontakt 8 berühren und sich der beschriebene Vorgang wiederholen. Nach einer Umdrehung der Welle 15 des Sekundenzeigers wird der Stift 16 das große Zahnrad 17 auf der Minutenwelie 18 uui einen Zahn fortbewegen, üeber die Zahnräder 19, 22, 23 wird in eier üblichen »veise der Stundenzeiger 2ü angetrieben. Die haltefeder 24 sorgt fur genaue lüinrasterung des Zahnrades 17 nach jedem Antrieb durch den Stift 16.

Die Zeit ,die der Anker braucht, um vom Moment der Stroiount er brechung in die Ruhelage überzugehen, ist abhängig von der Masse des Ankers, der Spannung der Rückstellfeder 5, den elektrischen Eigenschaften der Spule des Elektromagneten und der Kraft, die nötig ist um das Sperrad 6 fortzubewegen. Die Zeit des Anzuges des Elektromagneten ist in bestimmten Grenzen abhängig von der Batteriespannung. Diese ist veränderlich, ebenso wie die Gegenkraft des Sperrades 6, die abhängig ist von der mehr oder wenig großen Eei bung der beweglichen Teile der Uhr. Um diese Nachteile zu vermeiden, wird im Gegensatz zur eben beschriebenen Ausführung ein besonderer Antriebshebel 27 auf der Torsionsfeder 9 in der Nähe der Feder 12a angebracht, Abb. 5 und 4. Der Gegenkontakt 8 zum Kontakthebel 7 wird fest an der Haltefeder 12 b befestigt. Hierdurch wird erreicht, daß die Zeit der Kontaktgabe stets genau gleich ist und nur von df>r Schwingungszahl der Unruhe abhängt. Der Antriebshebel 27 für die Torsionsfeder 9 wird von der stets konstanten Kraft der gespannten Feder 26 angetrieben, die nach jedem Ankeufcug durch die Kückstellfeder 3 gespannt wird. Der Antriebshebel 27 muß die Antriebsfeder 26 bereits verlassen haben, wenn der Anker die Feder wieder zurückbewegt. Wegen der Kupplung des Antriebshebels 27 mit dera Kontakthebel 7 über die !Torsionsfeder 9 ist dies nur durch eine Verzögerungseinrichtung zu erreichen, z.B. durch eine Abfallverzögerung des Elektromagneten 1 durch Parallelschalten eines Kondensators zur Spulenwicklung oder durch eine rein mechanische Verzögerung. Sie ist in folgender Weise aufgebaut. Ein langer Hebel 23 sitzt fest auf dem Anker 2 und verhindert das Entspannen der Antriebsfeder 26. Erst wenn der Anker sich bereits uia ein Stück bewegt hat und die Zugfeder 28 völlig entspannt ist, löst der Hebel 2t> aus, und die Blattfeder 26 mit dem aufliegenden Antriebshebel 27 kann sich nun völlig frei entspannen. Auf diese

feise wird ein genau gleichförmiger Gang der Unruhe und damit eine große Ganggenauigkeit erreicht.

Xn der Abbildung 4 ist die Anordnung der eben beschriebenen hin richtung bei einer Uhr mit nur einer Antriebswelle dargestellt. Sie besteht im wesentlichen wieder aus dem ßlektroiaagneten/t! 1» dem Anker 2 mit dem Hebel 2tj_s dem Sperrad 17» das auf der Welle des Minutenzeigers si tat, und der Unruhe 10 auf der Torsionsfeder 9 . An dem Hebfeiarm 2a des Ankers ist die Feder 3ü befestigt, die ausserdem adt de!ü einarmigen Hebel 29 verbunden ist, der seinerseits mit der Luftbremse 31 und dem kontakt 32 zusammenarbeitet. Auf der Torsionsfeder 9 sitzen der Antriebshebel 27 und der Kontakthebel

Wird der Anksr bei Stromschluß durch die Magnetspule atigezogen» so wird die teuer 30 gespannt und der Kontakt 32 unterbrochen. Geht der Anker nunmehr in Ruhestellung, so wird sich die Feuer 30, weil sie über den Hebel 29 iait der Luftbreuse 31 verbunden ist langsam 'entspannen. Die Luftbr^iase wird ao eingeregelt, daß nach ungefähr einer Minute der Kontakt 32 wieder geschlossen wird. Doch erat, wenn der Kontakthebel 7 den Stromkreis über die Spule des Klektorraagnetexi 1 schließt, wird der Anker 2 angezogen, der nebel 2p die Antriebsfeder 26 freigeben und der i-uvtriebshebel 27 die Unruhe in Schwingungen versetzen. Diese macht genau 6ü JDoppelsciiwingungen in der Minute mit langsam kleiner werdender Amplitude. Unterbricht der Kontakt 32 den Stromkreis wieder, so bringt die Feuer 3 den Anker 2 wieder in die JSuhelage und die Feder 28 zieht die Blattfeder 26 soweit zurück, daß der Hebel 25 diese wieder festhält. Das Sperrad 17 auf der Minutenzeigerwelle wird durch den Anicer um einen üann fortbewegt. Das Luftpolster beginnt nun langsam wieaer su arbeiten. Durch die eben beschriebene Anordnung der verzögernden Luftbrerase wird erreicht, daß die Unruhe erst nach einer bestimmten Anzahl von Schwingungen wieder angetrieben wird.

Bei dieser Anordnung sind Reibungsverluste weitgehend ausgeschaltet, da es überhaupt nur eine einzige umlaufende Welle gibt. Da der Magnet während jeder Minute nur für Bruchteile einer Sekunde eingeschaltet wird, ist der Stron$erbrauch auch sehr gering. Sie eben beschriebene Anordnung kann dadurch geändert werden, daß der Kontakt 32 ersetzt wird durch einen zusätzlichen Hebel, der den Kontakt 8 trägt. Die Luftbremse 31 wird dann so eingeregelt, daß nach einer Minute der Kontakt 8 mit dea Kon tasthebel 7 zur Einwirkung kommen kann.

Die Kontaktgabe der Kontaktanordnung 7, 8 ist dadurch gewährlei stet, daß eine hdelmetallspitae uuter eineia bestiucaten Druck auf den Gegenkontakt 8, ein Edelmetallplättchen, gedruckt wird. Ks kann aber vorkommen, das Staubteilchen einen guten Kontakt verhindern. Deshalb wird der Kontakt so ausgeführt, daß ein elastisches Zwischenglied 34, Abb. 5, die Edelmetallspitze 3!i> mit der Ein spannstelle 33 auf der 5:orsionsfeder 9 verbindet. Dadurch wird erreicht, daß beira Auf treffen der Edelmetall spitze auf den festste·* henden Kontakt erstere um ein kleines Stück auf diesem bewegt wird und dadurch eine Selbstreinigung dieses Kontaktes erfolgt. Dieses Zwischenglied dient gleichzeitig zum Ausgleich der Gangfehler, die bei Temperaturänderungen auftreten. Für den Temperaturgang ist in erster Linie die Torsionsfeder maßgebend. Sie wird mit ansteigender 'femperatur länger, was eine Vergrößerung der Sehwingdauer zur Folge hat. Die Uhr geht langsamer. Dadurch, daß bei Verlängerung der Torsionsfeder die Federspannung geringer wird, wird die Amplitude der Unruheschwingung vergrößert und der Kontakthebel 7 verweilt fUr einen längeren Zeitabschnitt auf dem öegenkontakt 8 und wirkt damit verkürzend auf die Torsionsfadenlänge. Wenn diese Zeit jeweilig gleich ist derjenigen, die bei einer bestimmten Temperatur durch Verlängerung der Feder erhalten wird« so ist vollkom-

mener femperaturausgleicn erreicht.Mierau ist es notwendig, deta elastischen Zwischenglied 34 eine bestimmte Länge zu geben und material bestimmten Elastizitätskoeffizientens zu wählen. Der Gangfehler kann aber auch durch einen Bimetallstreifen ausgeglichen werden, der an die stelle einer oder beider Kaltefedem 12a und 12b gesetst wird.

Eine ieinreguixerung dua langes kann durch iveiiderung des Federdruckes einer der beiden Halte?estern aittels der schraube 13,AbI*, I, eraielt werden. Da nur eine feste, isolierte Durchführung zur Batterie nach auüer; erforderlich ist, kann hier eine gute Kapseiung der Uhr nftcb außen in einfacher »»eise vorge-nommen werden. Es kann daner das innere der uhr mit eine α* indifferenten Gas gefüllt oder es kann sogar luft verdünnt weruea, wodurch die Lauf eigenschaften der Uhr weiterhin günstig beeinflußt werden. An die Stelle der lorsicmsunruhe kenn auch ein rein elektrischer Seitgeber verwendet werden,z.B. ein elektrischer öchwingungskreis· Hierzu wird zu eier Spule 36,Abb.6,dei5 Ele^troiiiagneteu 1 ein Kondensator 37 geschaltet, und es wexaezi den L- u.C- »Verteil dieses iLreises solciie Vierte gegeben, dau die ochwi£igu.ugsdauer gerade eine Sekunde betraft. i>er /.reis wird von der Batterie 40 über den selbsttätigen Schalter 38 angestoßen, s.B. eine Elektronenröhre, deren Steuergitter über eine opule 39 geschaltet ist, die in Gegenphase an die Spule 36 gekoppelt ist. DIs Zeitgebung kann auch durch eine kippschaltung bewirkt werden, wie sie in Abb. 7 dargestellt ist. Sie besteht aus einem Äiderstand 41 und dera in Reihe mit ihm liegenden Kondensator 37. Dieser wird von der opannungsquelle 40 über den Wide?stand 41 aufgeladen und über die Zündstrecke 42 und die Spule 36 ders Elektromagneten entladen. Dadurch werden Kippschwingungen eraeugt, die entsprechend den Daten der einzelnen Schaltelemente die bpuie 36 2um Ansprechen bringen, so

Claims (1)

1. daß der Anker 2 des Elektromagneten genau jede Minute baw. ^ Sekunde angesogen und das Sperrad 6 bavv. 17 ura einen £ahn fortbewegt wird.

   A n s ρ τ U c h e :

   1. Selbständige elektrische Uhr mit elektromagnetisch gespannter Antriebsfeder, gekennzeichnet durch die Anordnung zweier Antriebswellen, von denen die eine ein mittels des £leictroi?jagne» ten und der Antriebsfeder angetriebenes Sperrad, den Sekundenzeiger und einen Äntriebsstift und die zweite Welle ein Antriebsraa, den issinutenzeiger ve&rb Antriebsräder i'iir den Stundenzeiger trägt.

   2. Selbständige elektrisches Uhr mit elektromagnetisch gespannter Hixtrieböfeder, gekennzeiciiiiet duxcn aur eine eixi iidttels des hieiitromagneten und der Antriebsfeder angetriebenes i^perraü, den liinutenaeiger und Antriebsräder für den Stundenzeiger tragende Antriebswelle.

   3. Selbständige elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2_S gekennzeichnet durch ein zwischen zwei von außen kommende Stöße elastisch aufnehmenden Federn ausgespanntes, als Unruhe dienendes ϊογsionspendel.

   4ο Selbständige elektrische Ohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,' daß der Antriebshebel für das Torsionspendel gleichzeitig als elektrischer Schalter für den EleKtrcmiagneten ausgebildet ist.

   ί)_β Selbständige elektrische Uhr nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen besonderen aui der Tosionsfeder befestigten, von einer freischwingenden ₉ durch den Elektromagneten gespannten Antriebsteder angestoßenen Antriebshebel.

   6„ Selbständige elektrische Uhr nach Anspruch 1-3, dadurch geicenn-

   zeichnet, daß awischen Kontaktspitze und Jlinspannstelle des Kontaktes auf der Torsionsfeder ein elastisches Zwischenglied angeordnet ist.

   T₉ Selbständige elektrische uhr nach Anspruek 1-6, dadurch gekennzeichnet, das eine oder beide Haltefeder fur die !Torsionsunruhe aus einem Bimetallstreifen bestehen«

   8. Selbständige elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, äürä&vefe gekennzeichnet durch einen von eine» selbsttätigen Schalter, *.B. einem gesteuerten Detektor, angestoßenen elektrischen Schwing«- gun^s-kreiö als Zeitgeber, dessen Selbstinduktion durch die Spule aes .Elektromagneten gebildet wird.

   9. Selbständige? elektrische Uhr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dais der Zeitgeber au;; oiium ^idrrstand und einea mit xfn in Reihe geschalteten Kondensator besteht, der über den Widerstand von einer Spannungsejuelle aufgeladen und über eine Zunüstrecice und die Spule des xulektromaüneteü entladen wird.

   lü. Selbständige elektrische Uhr nach /üiapruch 1 oder 2, gekenn seiehnet durch eine erst nach einer "bestimmten Anzahl von Schwis gungßn durch ein Zeitglied, z.B. eine den Abfall des Ankers der Elektromagneten verzögernde einrichtung, angetriebene Unruhe.