DE825978C - Electromagnetically operated pendulum - Google Patents

Description

Elektromagnetisch betriebenes Pendel Unter den Pendeluhren sind diejenigen mit elektromagnetischem .antrieb des Pendels den rein mechanisch betriebenen deswegen an Genauigkeit überlegen, weil Unregelmäßigkeiten im Gang des Rädergetriebes die Hauptfehlerquelle für den Gang mechanisch betriebener Pendel liefern und andererseits der elektrische Antrieb sehr konstant gehalten werden kann. Ganz besonders wirkt sich diese Überlegenheit aus, wenn das Pendel nicht zur mechanischen Betätigung eines Zeigerwerkes und auch nicht zur Betätigung mechanischer Kontakte herangezogen wird. Nach solchen Grundsätzen aufgebaute Präzisionsuhren sind jedoch durch einen erheblichen Aufwand für die Erzeugung und Verstärkung der notwendigen Steuerimpulse gekennzeichnet. Für eine gute Gebrauchsuhr scheint es am besten zu sein, wenn das Pendel mechanische Kontakte betätigt, durch die sowohl der Pendelatitriel> als auch (las Anreigewerk gesteuert wird. Eine Schwierigkeit hierbei besteht in der Tatsache, daB eine symmetrische Anordnung von Magnetsystem und Kontakten Brems- und Antriebskräfte von gleicher Größe ergibt. Dem wird durch die verschiedensten Konstruktionen Rechnung getragen, wie Ausschalten bzw. Umpolen der Rückschwingungsimpulse durch ein besonderes Relais oder mittelbare Betätigung des Schalters über ein Räderwerk oder durch Verschiebung der Schaltzeitpunkte mittels Hilfspendel oder mittels durch Reibungskupplung mit dem Pendel gekoppelter Schaltglieder.Electromagnetically operated pendulum Among the pendulum clocks are those with electromagnetic .drive of the pendulum the purely mechanically operated ones superior in accuracy because of the irregularities in the gear train The main source of error for the gait of mechanically operated pendulums and on the other hand the electric drive can be kept very constant. Works very special This superiority is evident when the pendulum is not for mechanical actuation a pointer mechanism and not used to actuate mechanical contacts will. Precision clocks built according to such principles are, however, by a considerable effort for the generation and amplification of the necessary control pulses marked. For a good utility watch, it seems best if that Pendulum actuates mechanical contacts through which both the Pendelatitriel> and (read Anreigewerk is controlled. One difficulty here is the fact that a symmetrical arrangement of magnet system and contacts braking and driving forces of the same size results. This is taken into account through a wide variety of constructions worn, such as switching off or reversing the polarity of the back oscillation pulses by a special Relay or indirect actuation of the switch via a gear train or by displacement the switching times by means of an auxiliary pendulum or by means of a friction clutch switching elements coupled to the pendulum.

Erfindungsgemäß wird hierfür die folgende Anordnung verwendet, die den bekannten Einrichtungen sowohl an Einfachheit als auch hinsichtlich des Fehlens unkontrollierbarer Reibungsverluste, die den Gang des Pendels nachteilig beeinflussen können, überlegen ist. Das Pendel i ist mit einem Anker 2 ausgerüstet, der den Polen 3 eines fest aufgebauten Elektromagnets 4 gegenübersteht. Dabei sind entweder diese Pole oder der Anker doppelt ausgeführt und so gestellt, daß sich in der Ruhelage des Pendelt der Anker in der Mitte O' O zwischen den Polen des Elektromagnets bzw. die Pole in der Mitte zwischen den beiden Ankern befinden (s. Abb. i und 2). Wird der Magnet erregt, so wird das Pendel nach der einen oder anderen Seite gezogen, so daß Anker und Magnetpole einander gegenüberstehen. Wird der Strom bei schwingendem Pendel eingeschaltet, solange sich der Anker zwischen den Polen bzw. die Pole zwischen den Ankern 'befinden, so findet auf dem Wege von A'A bis zur Mitte O' O eine Brems-, auf dem Wege von der Mitte 0'0 bis zum Abschalten B' B eine Triebwirkung statt (vgl. Abb. 3). Nun wächst infolge der Spuleninduktivität der Strom nach dem Einschalten nur allmählich an, während er nach dem Abschalten plötzlich abfällt. Abstand der Magnetpole oder Anker, Geschwindigkeit des Pendels und Selbstinduktion der Magnetspule können so aufeinander abgestimmt werden, daß der Strom in der Spule in einer Zeit anwächst, in der sich das Pendel der Ruhelage genähert oder sie sogar überschritten hat, so daß der Bremsimpuls nur schwach, der Antriebsimpuls aber nahezu vollkommen entwickelt wird. Da bei zunehmender Pendelamplitude die Zeit, die das Pendel zum Durchlaufen der Strecke A'A bis B'B verbraucht, abnimmt, läßt es sich so einrichten, daß hierbei auch der Antriebsimpuls abnimmt, so daß sich das Pendel auf eine bestimmte Amplitude reguliert. Auch läßt die beschriebene Anordnung zu, das Pendel selbstanlaufend zu machen, d. h. so, daß das Pendel nach dem Einschalten des Stromes ohne mechanischen Eingriff anschwingt. Die beschriebene Magnetpolanordnung ist also geeignet, in Verbindung mit Schaltkontakten, die den Spulenstrom unterbrechen, sobald der Anker den Bereich zwischen den Polen bzw. die Magnetpole den Bereich zwischen den Ankern A' A-B' B verlassen, das Pendel anzutreiben.According to the invention, the following arrangement is used for this purpose, which is superior to the known devices both in terms of simplicity and in terms of the absence of uncontrollable friction losses which can adversely affect the pendulum movement. The pendulum i is equipped with an armature 2 which faces the poles 3 of a fixed electromagnet 4. Either these poles or the armature are duplicated and placed in such a way that in the rest position of the pendulum the armature is in the middle O 'O between the poles of the electromagnet or the poles in the middle between the two armatures (see Fig . i and 2). If the magnet is excited, the pendulum is pulled to one side or the other, so that the armature and the magnetic poles face each other. If the power is turned on at pendulous oscillating, as long as the armature between the poles or the poles between the anchors 'are, as found on the way to the middle of A'A O' O a brake, on the way from the middle 0'0 to shutdown B 'B instead of a driving effect (see. fig. 3). As a result of the coil inductance, the current increases only gradually after switching on, while it suddenly drops after switching off. The distance between the magnetic poles or armature, the speed of the pendulum and the self-induction of the magnet coil can be coordinated in such a way that the current in the coil increases at a time in which the pendulum has approached the rest position or has even exceeded it, so that the braking pulse is only weak , but the drive impulse is developed almost completely. Since the time which the pendulum consumes to traverse the distance A'A to B'B decreases with increasing pendulum amplitude, it can be set up so that the drive pulse also decreases, so that the pendulum regulates itself to a certain amplitude. Also allows the described arrangement to make the pendulum self-starting, ie so that the pendulum swings without mechanical intervention after switching on the current. The magnetic pole arrangement described is therefore suitable in connection with switching contacts that interrupt the coil current as soon as the armature leaves the area between the poles or the magnetic poles the area between the armatures A ' AB' B to drive the pendulum.

Diese Art der Schaltung läßt sich in außerordentlich einfacher und für die Pendelbewegung nur wenig störender Weise durchführen.This type of circuit can be extremely simple and perform only a little disruptive way for the pendulum movement.

In Abb. 4 ist der Kopf eines Pendels 5 dargestellt, das mittels einer Blattfeder 7 in dem Träger 6 aufgehängt ist. Die nach oben verlängerte Pendelstange befindet sich, wenn das Pendel seine Ruhelage O' O einnimmt, mit Spiel zwischen den sehr leichten Federn 8 und 9, die isoliert an dem Träger 6 befestigt sind und durch ihre gegenseitige Berührung den Stromdurchgang durch die Antriebsspule 4 des Pendels ermöglichen. Schlägt das Pendel aus, so wird die Pendelstange eine der Federn, z. B. 8, berühren. Beide Federn werden infolge der zwischen ihnen bestehenden Vorspannung der Pendelbewegung folgen, bis die andere Feder 9 den Anschlag io berührt. In dieser Stellung, die sich mit der Stellung B'B der Abb. i bis 3 deckt, wird der Strom unterbrochen. Kehrt das Pendel um, so wird der Strom in der gleichen Stellung wieder eingeschaltet und entsprechend der Stellung A'A durch Berührung der Feder 8 und des Anschlages io unterbrochen. Zwischen den Stellungen A'A und B'B schwingt also das Pendel frei, jenseits derselben aber so, daß die eine oder andere der beiden Federn das Pendel im Sinne einer Erhöhung der Richtkraft beeinflußt. Beim Abheben der Feder tritt außerdem jedesmal ein Stoßverlust ein, der allerdings durch geeignete Gestaltung der Federn äußerst klein gemacht werden kann. Alle diese Wechselwirkungen zwischen Pendel und Federn sind außerordentlich genau reproduzierbare Vorgänge, die sich auch in langen Zeiträumen nicht zu ändern brauchen.In Fig. 4 the head of a pendulum 5 is shown, which by means of a Leaf spring 7 is suspended in carrier 6. The pendulum rod extended upwards is when the pendulum is in its rest position O 'O, with play between the very light springs 8 and 9, which are attached to the support 6 in an isolated manner and by their mutual contact the passage of current through the drive coil 4 of the Enable pendulum. When the pendulum swings, the pendulum rod becomes one of the springs z. B. 8, touch. Both springs are due to the bias between them follow the pendulum movement until the other spring 9 touches the stop io. In this Position which coincides with position B'B in Figs. I to 3, the current is interrupted. If the pendulum reverses, the current is switched on again in the same position and according to the position A'A by touching the spring 8 and the stop io interrupted. The pendulum swings freely between positions A'A and B'B, beyond it, however, in such a way that one or the other of the two springs sets the pendulum influenced in the sense of an increase in the straightening force. When you lift the spring occurs moreover, there is always a loss of impact, but this can be achieved through a suitable design the feathers can be made extremely small. All of these interactions between Pendulums and springs are extremely precisely reproducible processes that are do not need to change even in long periods of time.

Natürlich können der Spule 4 ein oder mehrere Synchronmotoren oder Schrittschaltwerke parallel geschaltet werden, die je ein Anzeigewerk antreiben, was auch unter Zwischenschaltung eines Relais erfolgen kann.Of course, the coil 4 can have one or more synchronous motors or Stepping mechanisms are connected in parallel, each driving a display mechanism, which can also be done with the interposition of a relay.

Abb.5 stellt ein Schaltwerk dar, bei dem das Pendel i i unter Vermittlung des Zwischenstückes 13 auf zwei isoliert auf dem Träger 12 befestigten Schneiden 16 und 17 gelagert ist. Schwingt das Pendel, so nimmt es das Zwischenstück 13 durch Druck auf eine der beiden Stellschrauben 14, 15 mit, und beide schwingen dann gemeinsam um eine der Schneiden 16, 17, bis bei Annäherung an die Ruhelage 0'O das Zwischenstück 13 durch Erreichen der zweiten Schneide 17 bzw. 16 zur Ruhe kommt und den Strom einschaltet. Das Pendel schwingt weiter und nimmt durch Stoß auf -die gegenüberliegende Stellschraube 15 bzw. i4 unter Abschaltung des Stromes das Zwischenstück 13 mit. Die Stromein-bzw. -ausschaltstellungen werden mittels der Stellschrauben 14, 15 den Stellungen A' A und B' B angeglichen.Fig. 5 shows a switching mechanism in which the pendulum ii is supported by the intermediary of the intermediate piece 13 on two cutting edges 16 and 17 secured to the carrier 12 in an isolated manner. If the pendulum swings, it takes the intermediate piece 13 with it by pressing one of the two adjusting screws 14, 15, and both then swing together around one of the cutting edges 16, 17 until the intermediate piece 13 approaches the rest position 0'O by reaching the second cutting edge 17 or 16 comes to rest and turns on the power. The pendulum continues to oscillate and, by impact, takes the spacer 13 along with the opposing set screw 15 or i4 while the current is switched off. The Stromein or. Switch-off positions are adjusted to the positions A 'A and B' B by means of the adjusting screws 14, 15.

Auch hier' sind die Bewegungsvorgänge von solcher Art, daß eine genaue Wiederholung innerhalb langer Zeiträume erreicht werden kann.Here, too, the processes of movement are of such a nature that an exact Repetition can be achieved over long periods of time.

Ganz ähnlich wirkt die Anordnung nach Abb. 6, bei der das Zwischenstuck durch eine möglichst trägheitsarme Blattfeder 23 ersetzt worden ist, auf der das Pendel 21 ruht. Die Blattfeder 23 verbindet wieder innerhalb des Bereiches A'A-B'B zwei isoliert auf dem Träger 22 befestigte Schneiden 24, 25, während das Pendel außerhalb dieses Bereiches um eine dieser Schneiden schwingt, wobei der Strom infolge Abhebens der Feder 23 von der anderen Schneide unterbrochen ist. Beim Durchlaufen des Pendels durch den Bereich A'A-B'B tritt in diesem Falle ein allmähliches Zunehmen der Belastung auf der einen Schneide und eine entsprechende Abnahme der Last auf der anderen Schneide ein. Dadurch werden in dieser Konstruktion Stoßverluste weitgehend vermieden. Eine genaue Wiederholung der Vorgänge innerhalb langer Zeiträume läßt sich auch hier erreichen.The arrangement according to Fig. 6, in which the intermediate piece has been replaced by a leaf spring 23 with as little inertia as possible, on which the Pendulum 21 is at rest. The leaf spring 23 connects again within the area A'A-B'B two cutting edges 24, 25 secured in isolation on the support 22, while the pendulum outside this area around one of these cutting edges oscillates, the current as a result Lifting the spring 23 from the other cutting edge is interrupted. When going through of the pendulum through the area A'A-B'B occurs in this case a gradual increase the load on one cutting edge and a corresponding decrease in the load the other edge. As a result, shock losses are largely eliminated in this construction avoided. An exact repetition of the processes within long periods of time allows reach each other here too.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE: i. Pendel, das durch einen Anker und einen mechanisch von dem Pendel geschalteten Elektromagnet angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Pole (3) des Elektro- Inagnets (,4) oder der Anker (2) doppelt ausgeführt sind und die Selbstinduktion der Magnetspule (4) so bemessen ist, daB der auf <las schwingende Pendel wirkende Bremsimpuls gegenüber dem Antriebsimpuls durch <las infolge dieser Selbstinduktion verzögerte Anwachsen des Stromes wesentlich verringert wird, wenn der Strom in dem Bereich (A'A-B'B) eingeschaltet wird, in dem sich der Anker (2) zwischen den Magnetpolen (3) bzw. die Magnetpole zwischen den Ankern befinden. PATENT CLAIMS: i. Pendulum driven by an anchor and a mechanical one is driven by the pendulum-switched electromagnet, characterized in that that either the poles (3) of the electrical Inagnets (, 4) or the armature (2) are duplicated and the self-induction of the magnet coil (4) is dimensioned accordingly is that the braking impulse acting on the oscillating pendulum is opposite to the drive impulse through <read delayed growth of the current as a result of this self-induction is decreased when the power is turned on in the area (A'A-B'B) in the armature (2) between the magnetic poles (3) or the magnetic poles between the anchors. 2. Pendel nach ,Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung des Antriebsmagnets durch zwei Kontaktfedern (8, 9) erfolgt, die in dem Bereich (A' A-B' B), in dem sich der Anker des Pendels zwischen den Polen des Magnets oder die Pole des Magnets zwischen den Ankern des Pendels befinden, durch direkte oder indirekte gegenseitige Berührung Kontakt geben und abwechselnd durch das schwingende Pendel abgehoben werden. 2. Pendulum according to claim r, characterized in that the switching of the drive magnet by two contact springs (8, 9) takes place in the area (A ' AB' B) in which the armature of the pendulum is between the poles of the magnet or the poles of the magnet are located between the armatures of the pendulum, make contact by direct or indirect mutual contact and are alternately lifted by the swinging pendulum. 3. Pendel nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daB das Pendel (i I) unter Verwendung eines Zwischenstückes (i3) auf zwei von einander elektrisch isolierten Schneiden (i6, 17) abwechselnd schwingt, wobei! das Zwischenstück beide Schneiden so lange überbrückt, wie sich das Pendel in dem mittleren Bereich (A'A-B'B) befindet. .3. Pendulum according to claim r, characterized in that the pendulum (i I) oscillates alternately using an intermediate piece (i3) on two cutting edges (i6, 17) that are electrically isolated from one another, wherein! the intermediate piece bridges both cutting edges as long as the pendulum is in the middle area (A'A-B'B). . 4. Pendel nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß das Pendel unter Verwendung einer Feder (23) auf zwei elektrisch voneinander isolierten Schneiden (24, 25) abwechselnd schwingt, wobei die Feder beide Schneiden so lange überbrückt, wie sich das Pendel in dem mittleren Bereich (A'A-B'B) befindet.4. Pendulum according to claim t, characterized in that the pendulum is made using a spring (23) two electrically isolated cutting edges (24, 25) oscillate alternately, the spring bridging both cutting edges as long as the pendulum is in the middle area (A'A-B'B).