DE1815099A1

DE1815099A1 - Oszillator als Gangordner von insbesondere elektrischen Uhren

Info

Publication number: DE1815099A1
Application number: DE19681815099
Authority: DE
Inventors: Bertsch Dipl-Ing Hanns F
Original assignee: Friedrich Mauthe GmbH
Current assignee: Friedrich Mauthe GmbH
Priority date: 1968-12-17
Filing date: 1968-12-17
Publication date: 1970-09-24
Also published as: US3635013A

Description

Es 1st seit mehr als 100 Jahren bekannt, zur Gangregelung von Uhren sogenannte Unraheschwinger zu verwenden, das sind als Unruhereif, Waagebalken o. dgl, ausgebildete Drehschwinger, die abwechselnd entgegengesetzte Schwingimpulse erhalten und mittels eines, durch eine Spiralfeder ausgeübten Direktionsmomentea aus den äußersten Sehwinglagen in die ifullage zurückgeführt werden, in der sie jeweils einen neuen Schwingimpuls erhalten.

Diese bekannten Drehschwinger arbeiten in der Regel mit einer Schwingfrequenz von 2,5 Hz bei Schwingamplituden von etwa 240° je Halbschwingung. Man hat auch bereits Armbanduhren mit einer Unruhefrequenz von 5 Hz entwickelt, die eine größere Ganggenauigkeit aufweisen.

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Um nooh bessere Gongeigensöhaften von asei Geräten zu eraielen» hat man Stimmgabeln oder gabelähnliche Schwinger als Irequensnoriüale entwickelt, die bei den mit ihnen versehenen Uliren die Gangtinsichorheit gegenüber den Unruhreuhren. um eine halbe bis su einer ganzen Zehnerpotens verbessern. Solche Schwinger, mit paarweise einander entgegengesetzt schwingenden Massen, wie sie beispielsweise in der deutschen luslegasohrift 1 030 263 und in der deutschen Patentschrift 1 253 642 dargestellt und beschrieben sind, arbeit2n im allgemeinen mit Prequenscn swischen 100 und 1000 Hs, d. h. diese Sohwingsysteme und/oder die zu ilirer Einspannung dienenden ¥erkteile strahlen im Hörbereich liegende, stark störende Schwingungen ab·

Den gleichen Naohteil weisen auch die beispielsweise in der US-Patentschrift 3 212 252 dargestellten und beschriebenen, als Blattfederschwinger ausgebildete Oszillatoren für Uhren auf, da diese Oszillatoren ebenfalls bei im Hörbereich liegenden Frequenzen von mehreren hundert Hs betrieben werden.

Eine Herabsetzung der Sohwingoxigsfrequens der vorstehend erwähnten Arten von Schwingsystemen auf 10 bis 50 Hz würde zu erheblichen konstruktiven Schwierigkeiten fuhren, und derartige Sohwingeyateme hätten außerdem sehr geringe mechanische Stabilität·

Um in Groß uhr en, insbesondere Weckeruhren, deren Gang mögliohöt geräuscharm oder naheau geräuschlos sein β oll, eine unterhalb des Hörbereiches liegende Sohwingfre-

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quenz zu erreichen, hat man, vgl. die kritische Patentschrift 1 055 O53f els Oszillatoren fest mit eisern vorgespannten !Dorsioiisfeand verbundene dsuermagnetisehe Scheiben vorgesehen, öle elektrodynamisch in Brehschwiiigiragen versetzt werden. "Diese Anordnung hat Sen !lachteil, daß es sels/ierig ist, durch geeignete Wahl des Werkstoffes der Soreionsbüafier und stabile Einapannung dieser Baader eine über lange Zeit konstante Frequenz su eraielen, da die msieten Werkstoffe mit der Zeit ermüden.

Dasselbe gilt für die "bet Oszillatoren nach der deutschen Aöslegeschrift 1 223 314 verwendeten Sorsionsbänder. Außerdem eignen sich diese infolge ihres Y-förmigen Querschnittes imd der dadurch bedingten relativ großen Steifheit mehr für höhere Irequenzen.

Es ist wünschenswert,,, die alfbewährten Urehschv/inger in Gestalt von IJnriiheschwingern so auszubilden, daß sie mit wesentlich über der bisher erreichten höchsten Schwingfrequenz von 5 Hz liegenden Frequenzen arbeiten können. In einem in der Zeitschrift "Pie Uhr¹*, Jahrgang 1968, Heft 22 veröffentlichten Aufsatz von Prof. Dr. Glaser, Tor- und Nachteile von Unruhschwingungssystemen mit erhöhtes Frequenz, wird es jedoch aufgrund von umfangreichen Tareiichsergebnissen für unzweckmäßig gehalten, bei TJnruh-Schwingungßsystemen höhere Frequenzen als 5 Hz anzustreben, und es wird sogar betont, daß des Tosteil der größeren Ganggenauigkeit von Sohwingungsfrequenzen von 5 Hb durch eine präzisere und daher teurere Herstellung erkauft

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Übrigens hat man auch schon vexßucht, 3fee!isclr«?.inger sur Gangregelung iait kleinerer Sota*£ngamplituuG und höherer Sohwingfrequenz au betreiben_f wie beiopielßv/oiso die deuteohe Patentschrift 1 254 089 zeigt. Bei einer in dieser Patentschrift dargestellten .anordnung ist mit einem Drehschwinger ein auf des Ohrgetriebe einwirkender Biegeschwinger verbunden, und als Direktionsglied ist eine relativ kurze, steife Spiralfeder vorgesehen. Solche kurzen Spiralfedern besitzen jedoch eine sehr schlechte Linearität, AuSer&ea .ist bei diesem Schwingung· system die Regulierung, d. h. der Abgleich auf eine vorgegebene Schwingungsfreouens recht schwierig.

Die Erfindung zielt auf die Schaffung eines Oszillators in Gestalt eines unruhfihnlichen Drehsokwlngers ab, der bei baulich einfacher und daher billig herstellbarer Konstruktion eine wesentliche Erhöhung der Schwingfrequens erlaubt und ein nahezu geräuschloses Arbeiten verbürgt.

Sie Erfindung besteht im Prinzip darin, daß zur Erzeugung des Direktlonamomentes mehrere, vorzugsweise zwei parallel zur Schwingachse des Drehschwingers angeordnete Biegestäbe dienen, die einerends drehfest befestigt sind und anderends mit dem Drehsehwinger in Wirkrerbindung stehen.

Die erfindungegemäße Gestaltung zeichnet sich außer duroh eisen sehr einfaohen Aufbau dadurch aas» daß sie wenige susätzliohe Teile benötigt und wegen der geringen mechanischen Beanspruchung dee das Direktionsmosient er-

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Bauteils einen genauen imd sich User lange Zeiträume nicht ändernden Abgleich der Sch'/ingungsfreq liens erlaubt.

Ton besonderer Bedeutung bezüglich der Gesäuoohfreiheit ist &3, daß es ohne v/eiteres siöglicii ist, das Uirektionsmmnent der vorzugsweise als Biggedrähte ausgebildeten Biegestäbe relativ snr Hase© und sum Antriebs moment des Brehsebifisjgers so su besessen, &b3 dieser sine unterhalb der HÖrfreqßens liegends Sote/lBgfrevon beispiclswaiGö etwa 10 Ils 60 Hß un& eine

Sciiwingungsamplitude von 10 bis 20° besitzt.

Die erfindungagemäße Idee kann auf \"ersohiedene Waiae baaliob. einfach veririrhuoht werden·

Haeh einer ersten Ausführungeform sind die Biegestäbe siaerends in Mngeriohtimg einstellbar mit einer Ulirwerkaplatiae verbunden und greifen rnde^nGncIs l&ngsver-EGhiebbariß Bohrungen eines fest mit einer Drehachse verbundenen Erehsohwingers ein.

Nach einem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Biegefltäbe einerends fest in eine Uhrwerksplatine eingesetzt und andernends fest mit einem Drehschv/lnger verbunden, der in Längsrichtung gleitbar an einem mittels Spann elementen zwischen den Uhrwerksplatinen befestigten Spanndraht angeordnet ist·

!fach einem dritten Auöftthrungsbeisplel sind die Biegestäbs einerende nachgiebig mit einer Uhrwerkaplatine

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und andemends feat mit einem Drehaclr^lnger verbunden, der fest mit einer Drehachse verbunden ist.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend angedeuteten Merkmale beschränkt.

!Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnungen beschriehen, in denen nur die zum Yerständnis der Erfindung wesentlichen Seile dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Drehschwinger mit in axialer Richtung unbeweglichem Unruhereif und in diesen gleitend eingreifenden Biegedrähtenι

Pig. 2 einen Drehschwinger mit in axialer Hiohtung beweglichem Unruhereif und fest mit diesem verbundenen Biegedrähten und

Fig. 3 einen Drehsohwinger mit in axialer Richtung unbeweglichem Unruhereif und fest mit diesem verbundenen Biegedrähten.

Bei allen Ausführungsbeispielen werden dem Unruhereif in bekannter Weise durch eine in der Rull-Lage auf ihn einwirkende mechanische oder elektrodynamische Antriebsvorrichtung mindestens in einer Drehrichtung Antriebs-Impulse erteilt, die Ihn gegen das durch die Biegedrahte ausgeübte Dlrektionsaoment abweoheelnd In der einen und der anderen Drehriohtung verschwenken. Haoh Erreichen

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der Endlagen, in denen der Unruhereif bis zur Geschwindigkeit Kuli abgebremst wird, beschleunigt ihn das Direktionsmoment der Drahtfedern jeweils zur Hull-Stellung, wo er entweder einen neuen Schwenkimpuls entgegengesetzter Brehrlehtung erhält pder diese Bewegung infolge seiner Kassenträgheit ausführt·

Bei dem Ausführungebeispiel gem. Flg. 1 ist der Unruhereif 1 fest mit seiner ünruheuelle 2 verbunden, die in zwei, in die Torderplatine 3 bzw. in die Hinterplatine ^ 4 eines nicht dargestellten Uhrwerkes eingepreßten Eöraerlager 5» 6 drehbar gelagert ist. Die hintere Platine 4 ist mit mehreren, sich an ihr unter dem Druck von Schraubenfeder*! 7 abstützenden und Gewindeansätze 8 aufweisenden Druckbolzen 9 ausgerüstet, an denen eine Grundplatte 10 mittele Muttern 11 angeschraubt 1st, und die eine der axialen Einstellung dienende mittig angeordnete Regulierschraube 12 besitzt. In die Grundplatte 10 sind diametral gegenüber zwei Biegedrähte 13 fest eingesetzt, die durch Ausnehmungen 14 der hinteren Platine 4 hindurch zum Unruhereif 1 ragen und diesen durch mit olivierten Lochsteinen 15 ausgerüstete Bohrungen 16 durchsetzen, m

Bei den abwechselnden Schwenkbewegungen des TJhruhereif s 1 verbiegen sich die beiden Biegedrähte 13 abwechselnd in des einen tmd in der entgegengesetzten Riohtung und bremsen dabei den Unruhrereif 1 in den SndsteSungen bis zur Geschwindigkeit Hull ab» um ihn dann zu seiner nullstellung hin su beschleunigen. Me Biegedrähte 13 gleiten während der Sehwenkbewegungen des Unruhereif ee 1 in eei-

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nen Bohrungen 15 nach unten und oben, nnö. die hierbei auftretende Reizung wirü durch-Sie beiden eis. vierten,-3Joehsteine 16 weitgehend herabgesetzt. Me wirke säe Länge der Eiegefedem 13 und damit dio Sohwingfrequenz des Unruhereifs 1 kann xait EiIfe der Eegulieracbraube der Grundplatte 10 abgeglichen werden. Die Seile des Drehsehwingera und die von ihm betätigten Uhrteile sind so ausgelegt, daS die Schwingungen mit gegenüber herkömmlichen Unruhen etwa 5- bis 10-faoher frequenz und einer Amplitu&e von etwa 10 bis 20° erfolgen. Bei dieser Amplitude wird die durch die Reibung der Biegedrähte 13 in den Bohrungen 15» 16 des Unruhereifs 1 hervorgerufene Dämpfung des Schwingsystems stark vermindert.

Bei dem lusführungsbeispiel gem. Pig. 2 ist der Unruhereif 17 mittels srweier in einem wabenartigen Mittelteil 18 eingepreßter olivierter lochsteine 19 axial versohiebbar auf einem Spanndraht 20 gelagert. Dieser ist durch die Vorderplatine 21 und die Hinterplatine 22 Mnöurchgeführt und mit den. Platinen über Spannelemente 23 t 24 fest verbunden. Zwei wiederum diametral angeordnete Biegedrähte 25 sind fest in die hintere Platine 22 eingesetzt und starr mit dem Unruhereif 17 verbunden. In der Torderplatine 21 sitzt eine Regulierschraube 26, die mit einer Bohrung 27 für den Durchgang des Spanndrahtes 20 und mit einem ringförmigen Dauermagneten 28 ausgerüstet ist« Die Habe 18 des Unruhereifs 17 ist mit einem ringförmigen Dauermagneten bzw. einem Ring 29 aus raagetisierbarem Werkstoff versehen.

Die Arbelteweise (L«s vorstehend beschriebenen Anordnung

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stisnst hinsichtlich des? I&seuguns der des Unruhereifes 17 und der RUckflöirung dur-oli die Biegedrähte 25 mit der Anordnung nach-Fig. 1 im vesentliohen überein. Ba jedoch die Biegedrühte 25 sowohl mit der Unteren Platine' 22 als auch ait ösa Unruhereif 17 fest verbunden sind, führt dieses außer den kreisförmigen Schwingbewegungen relativ geringe Axialbewegungen aus. Bei diesen übt der Mit der Regulierschraube 26 der Torderplatiiie 21 verbundene Ringmagnet' 28, insbesondere im Zusammenwirken mit dem Ringmagneten oder den magnetisierbaren Ring 29 des TTnruhereifs 17 auf diesen ein, dsn Sohwingbewegungen entgegenwirkendes Direlr&ionsiaoment aus, das allerdings gegenüber dem von den Biegedrähten hervorgerufenen Drehmoment relativ klein ist. Üin die Schwing frequenz abzugleioiien, braucht nur der Ringsiagnet 20 der Torderplatiiia 21 nittelo der Regulierechraube 26 angohoben oder gesenkt au v/erden. Der Hingmagnet 28 hält außerdem die Biegeörähte 25 unter leichter Vorspannung and entlastet äie von dem Gevioht der B'nruh.

Die Ausführungsform gemäß 2¹Ig. 2 bietet den Vorteil, daß die Reibung des tJnruhereif 3 17 an dem Spanndraht 20 wesentlich geringer ist als die Reibung zwischen den Diegedrähten 12 und dem Unruhereif 1 bei der Anordnung nach Pig. 1. Auf diese Weise wird die Güte des Schwingsystems erheblich verbessert. Die selbstverständlich notwendige Anpassung dec Antriebes des Unruhereifs 17 an seine Axial- bewegung ist teohnisob, einfach durchzuführen und fällt gegenüber der Oütesteigerung nicht ins Gewicht.

Bei der Ausftihrtmgsform gem. Pig. 3 ist der Unruhereif 30

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fest mit einer tfnruhewelle 31 verbunden. Biese ist in einer, in die Torderplatine 32 eingepreßten Buchse 33 mittels eines Iiochsteins 34 und eines Becksteins 35 and in der Hinterplatine % mittels eines in diese eingepreßten Iiochsteins 37 und mittels eines Becksteins 38 gelagert, der mit einem, en der Hinterplatine 36 angeschraubten Deokplättehen 39 verbunden ist. Me beiden diametral angeordneten Biegedrähte 40 sind einerseits mit dem Unruhereif 30 und andererseits mit swei, an der Hinterplatine 36 angeschraubten Federbügel» 4t fest verbunden.

In die den !Lochstein 34 und den Deckstein 35 enthaltende Buchse 33 der Vorderplatine 32 ist koaxial ein Dauermagnet 42 eingesetzt.

Auch die vorstehend beschriebene Anordnung arbeitet Ibesüglioh der Schwingbewegungen und der Rüekführbewegungen des Unruhereif s ebenso wie die Unordnungen nach den Fig. 1 und 2. Sie bringt diesen gegenüber den Vorteil mit sich, daß infolge der Befestigung der mit dem Unruhereif 30 verbundenen Biegedrähte 40 an den Federbügeln 41 der hinteren Platine 36 sowohl gleitende Reibungen zwischen dem Unruhereif und einem Spanndraht bew. den Biegedrähten, als auoh Axialbewegungen des Unruhereife vermieden werden. Allerdings müssen die Federbügel 41 ausreichend verwindungssteif ausgebildet sein. Die von den genannten Bügeln über die Biegedrähte 40 auf den Unruhereif 30 und auf das Lager 37 - 39 der ünruhevelle 31 ausgeübten Axialkräfte werden durch den Dauermagneten 42 der Buchse 33 der Vorderplatine 32 kompensiert.

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Claims

Pat entanßpriiche

1. Oszillator als Gangordner von insbesondere elektrischen Öhren in Gestalt eines vorzugsweise als TJnruhereif _? Waagebalken o. SgI. ausgebildeten Drehsohwingers, der mechanisch oder elektrodynamisch gegen ein riXckführendes Birektionsmoment engetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwc Urzeugung des Direktionsmomeate® mehrere", vorEugswaise swei parallel zur Schwingachse des Bre&schv/ingers (1, 17» 30) angeordnete. Biege©-»® (13s 25, 40) dienen, die einerends taakfeet befesm^S siad and andernenäs mit dem Drehsohwinger (1_f. H₁ 30) in Wlrkverbindung stehen.

2. Ossiilator nach Anspruch 1, dadaroh gekennzeichnet, daß aas Birektionsmoment der vorzugsweise als Biegedrähte ausgebildeten Biegestäbe (13, 25, 40) relativ isur Kasse and sum Antriebemoment des Drehschwingers

-; ©ο. ftbaaufaniest i@t, daS der Brehsohwinger eine unterhalb dee Hörbereiches liegende Sohwingfrequenz τοπ. beispielsweise etwa 10 bis 50 Herts und eine Sohwingungsamplitude von etwa 10 bis 20° besitzt.

3. Oszillator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestäbe (13) einerends mit einem Gestellteil (4, 10) verbunden sind und andern-

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ends lSngsverschiebbar in Boiirangen (16) eines fest mit einer Drehachse (2) verbundenen Drehsehwingers (1) eingreifen.

.4. Oszillator nach den Ansprüchen 1 Ms 3» dadurch gekennzeichnet, daß äle Biegestäbe (13) fest in eine Grundplatte (10) eingesetzt sind, die in Hichtimg der Biegestabaohse verstellbar, insbesondere mittels unter Federdruck stehender Bruckbolsen (7 ~ 9) mit einer Uhrwafesplatine (4) verbunden ist und ein© der .Änderung cles Abstandes der Grundplatte von der Platine und damit der Abgleichung der ScbAfingfrsquens dienende Einstellschraube (12) aufweist.

5· Oszillator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestäbe (25) einerends fest in eine Uhrv/erlcaplatine (25) eingesetzt und anderends fest mit einem Drehsehv/inger (17) verbunden sind, der in Mngsrichtung gleitbar an einem mittels Spannelementen (24) zwischen den Tihrwerksplatinen (21, 22) befestigten Spanndraht (20) angeordnet ist·

6. Oszillator nach den Ansprüchen 1, 2 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß in einer Platine (21) gegenüber ei nem mittleren Ifabenteil (18) des Drehsohwingers (17) eine dem Abgleichen der Schwingfrequenz dienende, einen Dauermagneten (28) umfassende Rogulierschraube (26) angeordnet ist, durch deren Verstellung die vom Dauermagneten (28) auf den aus magnetisierbar«© Werkstoff bestehenden Habentell (18) des Drehschwingers (17) ausgeübte Anziehungekraft veränderbar ist*

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7. Oszillator nach den Ansprüchen 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sabenteil (18) des Drehschwingers (17) gegenüber dem Dauermagneten (28) der Regulierschraube (26) einen Dauermagneten (20) aufweist.

8. Oszillator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestäbe (40) einerends nachgiebig mit einer Uhrwerkeplatine (36) und andemends fest mit einem Drehschwinger (30) verbunden sind, der fest mit einer Drehachse (31) verbunden ist.

9· Oszillator nach den Ansprüchen 1, 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestäbe (40) an verwindungssteifen Eederbügeln (41) angebracht sind, die starr mit des* Ohrwerksplatine (36) verbunden sind.

10. Oszillator nach den Ansprüchen 1, 2,8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der anderen TJhrwerksplatine (32) koaxial zur Drehachse (31) des Drehsohwingers (30) ein Dauermagnet (42) angeordnet ist, der in einer, Achslager (34t 35) enthaltenden Buchse (33) der ührwerksplatine (32) untergebracht ist.

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