DE2126669C3 - Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr - Google Patents

Description

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden statt anziehende Kräfte auftreten. Sicherer Anlauf Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hilfspiste und dauernder Synchronismus sind daher bei dieser mit in l'mfangsrichtung zwischen den freien En- 40 bekannten Ausführung trotz erhöhter Anzahl von den der Nocken (11) liegenden zahnförmigen permanentmagnetischen Polen nicht immer gcwähr-HilfMiocken (12). leistet.

6. Vorrichtung nach Anspruchs, dadurch gc- Es ist auch bekannt, mehrere Pole eines schwinkennzeichnet, daß sich das freie Ende der Nok- genden, permanentmagnetischen Elementes auf ein kcn (11) mindestens annähernd vor einem Pol 45 Schaltrad mit zusammenhängend gewelltem, also (10) des Kammes bei neutraler Lage desselben nicht in einzelne Nocken aufgeteiltem Rand wirken befindet und daß sich die in Umfangsrichtung zu lassen (französische Patentschrift 984 515). Auch verlaufenden Nockenteile (Il α) und die Hilfspi- in diesem Falle ist jedoch der Anlauf in bestimmter ste (12) vor den Polen des Kammes befinden. Richtung nicht sichergestellt.

wenn sich dieser in der einen bzw. anderen Ex- 50 Es ist schließlich bekannt, die Umwandlung einer

tremlage befindet. schwingenden in eine drehende Bewegung dadurch

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehender! vorzunehmen, daß man zwei mehrpolige Statorteile Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zweiie eines Synchronmotors mit mehrpoligem, permanentsymmetrisch zur ersten angeordnete Piste und magnetischem Rotor mit Hilfe der Schwingung peeinen zweiten, der zweiten Piste zugeordneten 55 riodisch umpolt. Es ist jedoch bekannt, daß solche Kamm (F i g. 4). Synchronmotoren ohne Hilfsfeld keine eindeutige

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- Anlaufrichtung aufweisen. Im übrigen ist der Raumkennzcichnet, daß die Kämme um einen halben bedarf eines solchen Motors für eine Uhr im allge-Schritt in Fortschaltrichtung gegeneinander ver- . meinen untragbar hoch.

setzt sind. 60 Es ist das Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung der

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, ge- eingangs beschriebenen Art mit getrennten Nocken kennzeichnet durch eine zweite Hilfspiste, die der am Schaltrad zu schaffen, die bei einfacher, räiunlich zweiten Piste zugeordnet ist (F i g. 4). gedrängter Ausführung stets sicher in der gewollten

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 9, Richtung anläuft und dann synchron weiterläuft. Erdadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrich- 65 findungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, tung liegenden Nockenteile (11 a) der beiden Pi- daß das permanentmagnetische Element einen sten in der Mitte des Schaltrades (9) einander ge- Kamm von mehr als zwei gleichnamigen Polen aufgenüberliegen und daß eine dritte, mittlere Hilfs- weist und daß die Piste aus mindestens zwei Stanztei-

!en besteht, an welchen magnetisiert^ Nocken aus dem Material geschnitten und seitlich gebogen sinJ. Da in diesem Falle alle vorhandenen Pole des Elementes und Nocken der Pisten des Schaltrades eindeutig magnetisiert sind und da stets mehrere Pole wirksam sind, ergibt sich ein sichererer, richtungsbestimmter Anlauf und ständiger synchroner Lauf trotz äußerst geringer Dimensionen der einzelnen Pole und Nocken. Die Herstellung des Elementes und des Schaltrades kann durch Stanzen erfolgen, ua die erhebliche Zahl von (beispielsweise sechs) Polen einen sicheren Anlauf und Synchronismus auch bei Verwendung von magnetisch nicht äußerst hochwertigen Materialien, die sich zum Stanzen eignen, gewährleistet ist.

Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen Teile einer elektronischen Uhr;

F i g. 2 zeigt in starker Vergrößerung der Kamm des Fortschaltelementes und die Nocken des Schaltrades;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer ersten Fortschaltpiste, und

F i g. 4 ist eine Draufsicht auf eine Abwicklung einer weiteren Ausführungsform der Fortschaltpiste.

Das in F i g. 1 schematische dargestellte Uhrwerk weist einen Resonator in Form einer Stimmgabel 1 auf. Diese Stimmgabel ist mittels einer Spuio 2 an einen Verstärker 3 gekoppelt. Die Elemente 1 bis 3 bilden einen an sich bekannten Tonfrequenzoszillator hoher Stabilität. In Serie mit der Spule 2 ist die Spule 4 eines Schwingungsmotors geschaltet, so daß ein Wechselstrom der Frequenz der Stimmgabe! i die Spulen 2 und 4 durchfließt. Die Spule 4 wirkt auf einen Permanentmagneten S, der an einem um die Achse 7 schwenkbaren Arm 6 befestigt ist. Das andere freie Ende des Arms 6 trägt ein Fortschaltelement 8, daß einem Fortschal trad 9 gegenüberliegt. Die dem Schaltrad 9 zugewandte Fläche des Elementes 8 weist einen Kamm von Polen 10 auf. Die Außenfläche des Schaltrades 9 weist unten näher beschriebene, aus Nocken Il gebildete Pisten auf Wenn die Pisten 9 und das Fortschaltelemeni 8 aus Materialien hoher Koerativkraft bestehen, so sind die Zähne 10 des Elementes 8 und die Nocken 11 des Fortschaltrades 9 magnetisiert und bilden sich gegenüberliegende Pole entgegengesetzter Polarität, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Die Nocken 11 werden somit von den Polen 10 des Elementes 8 angezogen, wodurch eine Kupplung und die unten beschriebene Fortschaltung durch die Einwirkung zwischen dem Schaltelement 8 und dem Schaltrad 9 entsteht.

F i g. 3 zeigt eine verhältnismäßig einfache Ausführungsform der Piste eines Schaltrades in Abwicklung. Diese Piste weist Nocken II mit je einem in Umfangsrichtung liegenden Teil Ho und einem geneigten Teil 11 b auf. Die Piste besteht aus zwei Nockenkränzen, die axial und in Umfangsrichtung derart versetzt sind, daß sich die geneigten Teile 11 b axial überlappen. Jeder Kranz ist einteilig als Stanzteil ausgebildet, an welchem die geneigten Teile Hb freigeschnitten und in die dargestellte Form gebogen sind. E)er Schritt in Umfangsrichtung zwischen je zwei benachbarten Nocken 11 desselben Kranzes ist gleich dem Schritt zwischen benachbarten Polen 10 des Schaltelementes8. In Fig. 3 sind fünf Pole 10 dargestellt. Man sieht, daß sich alle Pole 10 in derselben Lage bezüglich aufeinanderfolgender Nocken 11 jedes Kranzes des Schaltrades befinden. Die Zähne oder Pole 10 sind in ihrer neutralen Lu^e oder Ruhestellung dargestellt. Wenn die Spule 4 \on einem Wechselstrom oder pulsierendem Strom durchflossen ist, führen der Magnet S, der Arm 6 und das Schaltelemente eine Drehschwingung um die Achse7 aus Fig. 1). Die Zähne 10 schwingen somit in einer zur Zeichnungsebene in Fig. 1 und 2 senkrechten Richtung, d. h. quer zur Umfangsnchtunu oder Drehrichtung des Schaltrades in Fig. 3. Die Amplitude des Schaltelementcs 8 ist so gewählt.daß die axiale Schwingungsamplitude der Pole 10 praktisch der axialen Breite der Piste entspricht, also der totalen axialen Breite der beiden Nockenkränze 11.

Setzt die Schwingung des Schaltelementes 8 mit anfänglich geringer Amplitude ein, so schwingen die Pole 10 axial über die Piste des Schaltrades 9, wobei die geneigten Teile der Nocken II von den Pofen 10

ao angezogen werden, was sich in einer Bewegung der Nocken bzw. des Schaltrades in Umfangsrichtung auswirkt. Wird die Amplitude des Schaltelementes 8 bzw. der Pole 10 so groß, daß die Pole eindeutig die freien Enden der geneigten Teile 11 b der Nocken des rechts liegenden Kranzes verlassen, so werden nun die Nocken 11 des links liegenden Kranzes durch die Pole 10 angezogen und verbleiben im Anziehungsbereich der Pole, bis dieselben die Nocken des links liegenden Kranzes wieder verlassen und wiederum die Nocken des rechts liegenden Kran/es anziehen. Es ergibt sich damit eine Aniriebswirkung in bestimmter Richtung, wodurch das Schaltrad synchron mit. der Schwingung des Schaltelementes 8 bzw. seiner Pole 10 in Drehung versetzt wird.

F i g. 4 zeigt eine kompliziertere, aber auch wirksamere Fortschaltvorrichtung als die nach Fig. 3. Die Form der Nocken 11 entspricht derjenigen nach Fig. 3, aber die Nocken sind anders angeordnet, nämlich mit ihren in Umfangsrichtung liegenden Tcilen 11 α Rücken an Rücken und mit nach außen gerichteten geneigten Teilen 11 b. Außer den beiden Kränzen von Nocken 11 weist das Fortschaltrad drei Kränze von Hilfsnockcn oder Hilfszähnen auf, nämlich zwei äußere Kränze von Zähnen 12 und einen mittleren Kranz von Zähnen 13. Die Hilfszähne 12 befinden sich praktisch in der Mitte zwischen den freien Enden der Nockenteile lift zweier aufeinanderfolgender Nocken 11. Die Hilfszähne 13 befinden sich zwischen den geneigten Teilen jedes Nockenpaares 11.

Bei dieser Ausführungsform weist rlns Fortschaltelement (8) Kämme mit Polen (10') bzw. (10") auf. Während die Nocken (11) der beiden Hauptpisten nicht in Umfangsnchtung gegeneinander versetzt sind, sind die Pole (10') und (10") um einen halben Schritt gegeneinander in Umfangsrichtung versetzt. Wenn sich die einen Zähne des Fortschaltelementes, beispielsweise die Zähne (10') über den Nocken (11) der zugeordneten Hauptpiste befinden, stehen die an-

>Jeren Pole, im dargestellten Falle die Pole (10'), praktisch symmetrisch zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nocken (11). Die beiden Kämme von Polen (10') und (10") sind auf demselben Arm (6) eines Schwingungsmotors befestigt und schwingen synchron und in Phase in axialer Richtung bezüglich des Schaltrades. Fig.4 zeigt die Pole des Schaltelementes in Ruhestellung.
Wenn das Fortschaltelement mit geringer Ampli-

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tude zu schwingen beginnt, verbleiben die Zahne thron mit dem Schwingenden Schaltelement gekup (K)') im Bereich der links liegenden Hauptpiste und pell. Die Verhältnismäßig starken Pole (13) der mm ziehen deren Nocken an. Werden die Pole (10') und leren Hilfspisle verhindern ebenfalls einen Anlauf im (10") etwas nach links bewegt, so haben die Pole falschen Drehsinn. Wenn sich die Pole (10') nach in (M)') die Tendenz, das Schallrad nach unten (Fig. 4) 5 neu, d.h. nach rechts bewegen, haben sie vorerst die zu bewegen. Die Pole (10"). die sich hierbei den Tcnden/, das Sehaltrad nach oben zu bewegen. Sie Nocken (11) der rechts liegenden Piste nähern, be- könnten dann eventuell die Nocken (11) am unteren wirken ebenfalls eine leichte Anziehung dieser Nok- linde des in Umfangsrichtung liegenden Teils [11 a) ken nach unten. Wenn die Pole aus der Ruhestellung verlassen, was zu einem Anlauf in der falschen. Richetwas nach rechts schwingen, haben die Pole (10') jo lung führen könnte. Diese theoretisch mögliche WH-die Tendenz, das Schaltrad nach oben zu bewegen. kungsweise wird durch die verhältnismäßig starken Zugleich nähern sich die Pole (10") den Zähnen (12) Pole (13) verhindert, welche während des Anlauls der rechts liegenden Hilfspiste, welche /.ahne jetzt unter den Polen des Schaltclementes haftenbleiben, so gegenüber der dargestellten Lage etwas nach oben daß die Pole (10) unmöglich die Nocken (I I) aiii im verschoben sind. Die Pole (10") üben auf die Zähne 15 leren Linde ihrer in Umfangsrichtung liegenden Tcik (12) dieser Hilfspiste einen Zug nach uiucn aus und (11«) verlassen und damit einen Anlauf im uner verhindern damit, daß das Schaltrad endgültig nach wünschten Drehsinn bewirken können. Bei der Ausoben zu drehen beginnt. Wenn die Schwingungsam- führung gemäß F i g. 4 sind alle Nocken (11) und ulkplitude des Schaltelementes zunimmt, verlassen die Pole (12) und (13) des Schaltrades zu den Polen Pole (10') endgültig die äußeren Enden der Nocken 20 (10') und (10") entgegengesetzt magnetisiert. (11). Zugleich nähern sich die Pole (10") genügend Die Ausführung gemäß Fig.4 kann in verschiedenen Nocken (11) der rechts liegenden Hauptpistc, ner Weise modifiziert werden, um zu einfache!cn um diese Nocken nach unten zu ziehen. Außerdem Ausführungsformen zu gelangen. Man kann z.B. die nähern sich die Pole (10') den Zähnen (12) der links beiden äußeren Hilfspisten mit den Polen (12) wegliegenden Hilfspiste und üben auf dieselben einen ge- 25 lassen. Die Wirkungsweise ist dieselbe, aber man wissen Zug nach unten aus. Die Nocken (11) der verliert während der normalen Drehung des Sclialtrechts liegenden Hauptpiste verbleiben nun im Haft- rades einen gewissen Anlriebscffekt und einen iiewisbcreich der Pole (10") und werden nach unten gezo- sen Sicherungseffekt gegen Anlauf in der faisi.iien gen, wenn die Pole (10') kurz später nach rechts zu- Richtung. Andererseits kann man auch die mi;: . re rückschwingen, um dann die äußeren linden der 30 Hilfspiste mit den Polen (13) weglassen, wobei tLnn Nocken (11) zu verlassen. Damit beginnt das Schalt- die Teile (Π α) der Nocken (11) beider Kränze einrad endgültig nach unten zu drehen und bleibt syn- ander direkt berühren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

piste vorgesehen ist, welche zwischen je zwei ge- Patentansprüche: neigten Nockenteilen (11 6) üer beiden Pisten lie gende zahnförmige Hiifsnocken (13) aufweist.

1. Vorrichtung zur Umwandlung einer hin- " 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, und hergehenden Bewegung in eine Drehbewc- 5 6.9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gung in einer Uhr, mit einem Schaltrad mit min- Hilfspiste oder Hilfspisten je an einer gestanzten destens einer profilierten Piste aus magnetisierba- Scheibe geformt ist bzw. sind.

rem Material, auf welcher Piste in regelmäßigen
Abständen durch Luftspalte voneinander getrennte Nocken gleicher Form angeordnet sind. io ~

und mit mindestens einem permanentmagnetischen, über dem Schaltrad eine axiale Hin- und

Herbewegung ausführenden Element mit mehre- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrich-

ren ausgeprägten Polen, deren Schritt gbich ist lung zur Umwandlung einer hin- und hergehenden

den. Schritt zwischen benachbarten Nocken der 15 Bewegung in eine Drehbewegung in einer Uhr, mit

Piste, derart, daß stets jeder Pol gleichzeitig die- einem Schaltrad mit mindestens einer profilierten Pi-

selbe Lage bezüglich je eines Nockens der Piste ste aus magnetisierbarem Material, auf welcher Piste

einnimmt, dadurch gekennzeichnet, in regelmäßigen Abständen durch Luftspalte vontin-

daß das permanentmagnetische Element (8) einen ander getrennte Nocken gleicher Form angeordnet

Kamm von mehr als zwei gleichnamigen Polen so sind, und mit mindestens einem permanentmagn:a-

(10) aufweist und daß die Piste aus mindestens sehen, über dem Schaltrad eine axiale Hin- und Hc;-

zwei Stanzteilen besteht, an welchen magneti- bewegung ausführenden Element mit mehreren au-

sierte Nocken (11) aus dem Material geschnitten geprägten Polen, deren Schritt gleich ist dem Schriu

und seitlich gebogen sind. zwischen benachbarten Nocken der Piste, derart. d;iß

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 stets jeder Pol gleichzeitig dieselbe Lage bezüglicl: je kennzeichnet", daß die Piste eine Magnetisierung eines Nockens der Piste einnimmt.

aufweist, die derjenigen der Pole (10) entgegen- Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art nach

gesetzt ist. der deutschen Offenlegungsschrift 1 953 454 besitzt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder2, da- das permanentmagnetische Element zwei entgegen^.-durch gekennzeichnet, daß der Kamm eine dem 30 setzt polarisierte Pole, die auf die diametral gegor.-Durchmesser der Piste angepaßte Krümmung überliegende Stelle des Schaltrades einwirken. Es hat aufweist. " sich-jedoch gezeigt, daß bei dieser Ausführung stets

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden auftretende Ummagnetisierung des aus Weicheisen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder bestehenden Schaltrades zu Nachteilen führen kann. Nocken (11) einen in Umfangsrichtung verlau- 35 denn eine gewisse, nicht zu vermeidende Remanenz fenden (11 a) und einen geneigten (11 b) Teil auf- im Schaltrad kann bewirken, daß zwischen dessen weist. Nocken und den Polen des Elementes abstoßende