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Elektrische Hauptuhr
Die Erfindung betrifft eine elektrische Hauptuhr mit elektromotorisch aufziehbarer Gangreserve, bei der ein Planetenradgetriebe die Verbindung der aus einer Seiltrommel und einem sie antreibenden Uhr- gewicht bestehenden Gangreserve mit dem Uhrwerk einerseits und mit dem Aufzug-Elektromotor anderseits herstellt.
Zur Erhöhung der Gangsicherheit und Präzision der Hauptuhr sowie zur Schaffung einer mehrstündigen
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Steuerarm fest verbunden ist, wobei auf dem Schraubengewinde eine Wandermutter mit einem radial abstehenden Hebelarm sitzt, der mit einem im Stromkreis des Aufzug-Elektromotors liegenden Schalter mechanisch verbunden und in einem für die Schaltbewegung erforderlichen Ausmass schwenkbar ist, wobei die Schaltbewegungen des Schalters einerseits durch eine ihn in die Einschaltstellung drückende Feder und anderseits durch den nach Wiederherstellung der Gangreserve auf den Hebelarm der Wandermutter im Sinne der Öffnung des Schalters einwirkenden Steuerarm zustandekommen, und dass der Elektromotor ausserdem die Impulskontakte für die Nebenuhren mittels eines an sich bekannten Kontaktsystems je Aufzugsperiode einmal schliesst.
Es sind Konstruktionen für die Einschaltung des elektromotorischen Aufzuges von Federuhrwerken mit durch Umlaufgetriebe gesteuerten Kontakten bekannt, jedoch wird bei der gegenständlichen Erfindung durch Kombination eines Umlaufgetriebes mit einem Wandermutterschalter die bei den erstgenannten Konstruktionen erforderliche Kupplung mit Klinkengesperre nicht benötigt, was eine bedeutende Vereinfachung bezüglich Herstellung und Montage bedeutet. Ferner wird bei der erfindungsgemässen Anordnung eines Mikroschalters ein sonst erforderliches Sprungschaltwerk mit Schnappgesperre überflüssig und durch Verwendung des Wandermutterschalters eine bei elektrischen Hauptuhren sehr erwünschte lange Gangreserve bei Stromausbleiben ermöglicht.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der sich mit der Welle des Planetenrades mitdrehende Steuerarm für den Hebelarm der Wandermutter einen Auslöseanschlag, aus dessen Bewegungsbahn sich der Hebelarm der Wandermutter bei Ablauf der Gangreserve bei Stromunterbrechung mit der Wandermutter entfernt und dieser Hebelarm mit einem Schalthebel für den als Mikroschalter ausgebildeten Schalter berührungsschlüssig verbunden ist, wobei die Feder diesen Schalthebel stets in die Schliessstellung des Mikroschalters drängt.
Um den Zusammenbau der Steuereinrichtung und ihre Justierung zu erleichtern, sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Schraubengewinde und der Steuerhebel zu einer Baueinheit zusammen-
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In der Zeichnung sind die für die Verwirklichung der Erfindung erforderlichen Bestandteile einer elektrischen Hauptuhr schematisch im Schaubild in einer beispielsweisen Ausführungsform in Fig. 1 veranschaulicht. Die Fig. 2 zeigt den zusätzlichen Teil der Steuerung und die Fig. 3 den Lagerkörper des Planetenrades in Ansicht.
Die Hauptuhr besitzt für ihren Aufzug einen Wechselstrommotor, der über ein Getriebe mit einer lurch ein Uhrgewicht angetriebenen Gangreserve in Verbindung steht. Das Uhrwerk wird ständig durch
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das Gewicht angetrieben, das unter Aufrechterhaltung seines Einflusses auf das Uhrwerk in Intervallen von
30 oder 60 sec vom Wechselstrommotor stets wieder auf die volle Höhe aufgezogen wird, wobei in der
Sekunde 30 bzw. 60 durch das Uhrwerk mittels eines elektrischen Schalters je ein elektrischer Impuls zur
Einschaltung des Wechselstrommotors ausgelöst wird. Gleichzeitig wird über ein weiteres Kontaktsystem in bekannter Weise ein Impuls zur Weiterschaltung der angeschlossenen Nebenuhren abgegeben. Von dem
Räderwerk der Uhr ist ein Zahnrad 1 dargestellt, das auf der Zeigerwelle 2 sitzt, welche den Minutenzeiger
3 trägt.
Parallel zu dieser Zeigerwelle 2 ist eine das Getriebe für die Gangreserve tragende Welle 4 in den nicht dargestellten Platinen der Uhr drehbar gelagert. Auf dieser Welle 4 sitzt ein Zahnrad 5 frei drehbar, welches mit dem auf der Minutenwelle 2 sitzenden Zahnrad 1 in dauerndem Zahneingriff steht und die ihm erteilte Drehbewegung auf die Minutenwelle 2 überträgt. Dieses Zahnrad 5 steht durch seine auf der Welle 4 frei drehbare Nabe 6 mit dem einen der beiden Kegelräder 7,8 eines Planetenradge- triebes in starrer Verbindung, dessen anderes Kegelrad 8 durch eine ebenfalls auf der Welle 4 frei drehbare
Nabe 9 mit einem Aufzugrad 10 starr verbunden ist. Dieses Aufzugrad 10 wird von einem Ritzel 11 der
Welle 12 des Elektromotors 13 in Drehung versetzt und bewegt dadurch das mit ihm verbundene Kegelrad
8 des Planetenradgetriebes mit.
Mit den beiden Kegelrädern 7,8 des Planetenradgetriebes steht das Plane- tenrad 14 in dauerndem Eingriff, das auf einem radial zur Welle 4 abstehenden Zapfen 15 frei drehbar sitzt, der von einem auf der Welle 4 festkluppbaren Lagerkörper 16 getragen wird. Dieser Lagerkörper besteht zu diesem Zweck aus zwei backenartigen Längsteilen 16a, 16b (Fig. 3), die durch eine oder durch zwei sie durchsetzende Schrauben 17a, 17b zusammenschraubbar sind und dabei sowohl die Welle 4 als auch den Achszapfen 15 für das Planetenrad 14 zwischen sich einklemmen. Dieser Lagerkörper 16 steht durch die Welle 4 einerseits mit einer an deren einem Ende befestigten Seiltrommel 18, anderseits mit einem nahe dem andern Wellenende angeordneten Steuerarm 19 in starrer Verbindung.
Auf der Nabe des Steuerarmes 19 ist ein Schraubengewinde 20 vorgesehen, welches ebenso wie der Steuerarm 19 durch eine in seiner Nabe sitzende Stellschraube 21 auf der Welle 4 zu befestigen ist. Auf diese Weise kann die relative Lage des Steuerarmes 19 und des Schraubengewindes sowohl in axialer als auch in der Winkellage einjustiert werden. Auf dem Schraubengewinde 20 sitzt eine Wandermutter 22, die einen von ihr radial abstehenden Hebelarm 23 besitzt, der an einer in seinen Bewegungsbereich ragenden Führungsstange 24 unter dem Einfluss der Schwerkraft anliegt, auf der er bei axialer Bewegung der Wandermutter gleitet. Diese Führungsstange 24 wird nun von einem Hebelarm 25 getragen, der mit einem Schalthebel 26 eines in den Stromkreis des Elektromotors 13 geschalteten Mikroschalters 27 in Verbindung steht.
Eine Verdrehung der Wandermutter 22 ist somit in beiden Drehrichtungen nur innerhalb der durch den Schaltweg des Mikroschalters gegebenen Grenzen möglich. Der Steuerarm 19 hat an seinem freien Ende einen von ihm seitlich abstehenden Anschlag 28, der während der Aufziehbewegung im Sinne des Pfeiles b den Hebelarm 23 der Wandermutter 22 zur Ausschaltung des Mikroschalters 27 betätigt bzw. nach unten verschwenkt. Eine Feder 29 sucht den Schalthebel 26 stets in die Schliessstellung des Mikroschalters 27 zu bewegen.
Die Gangreserve, die auch bei Ausfall der Spannung für den Elektromotor die Hauptuhr über einige Stunden antreibt, ist abhängig von einem Uhrgewicht 30, das an einem Ende eines Seiles 31 hängt, welches zum grössten Teil seiner Länge auf der Trommel 18 so aufgewickelt ist, dass diese sich im Abwickelsinne entgegengesetzt zur Aufzugrichtung des Elektromotors dreht. Damit das Einschalten des Elektromotors 13 exakt zur Sekunde 30 bzw. 60 erfolgt, ist dem Mikroschalter 27 ein seine Einschaltung überwachendes Element beigegeben, welches aus einem zweiten Betätigungsarm 32 (s.
Fig. 2) als Verlängerung des Kontakthebels 26 und einem von der Welle 2 des Minutenzeigers 3 angetriebenen Steuerrad 33 besteht, in dessen Zahnlücken der Betätigungsarm 32 nur präzise zur Sekunde 30 oder 60 einfallen kann und damit erst die über die Hebel 25 - 24 - 23 - 28 durch den Ablauf der Uhr bereits freigegebene Einschaltung des Mikroschalters 27 ermöglicht. Das Armende fällt dabei in die jeweilige Zahn- bzw. Kurvenlücke unter der Wirkung der am Schaltarm 32 angreifenden Feder 29 ab und lässt dadurch den Kontaktarm 26 des Mikroschalters 27 in die Schliessstellung sinken.
Das Ausheben des Hebels 32 aus den Zahnlücken des Steuerrades 33 bis über die oberen Rastflächen desselben geschieht nicht durch den Fortgang der Uhr, sondern durch die Kraft des Elektromotors 13 über das Differential und die Hebel 28-23-24-25, so dass im Normalbetrieb der Gang des Uhrwerkes dadurch keine Belastung erfährt, umsomehr als auch das Aufliegen des Hebels 32 auf die obere Rastfläche des Rades 33 erst einige Sekunden vor dem Einfallen in die Zahnlücke erfolgt.
Zur exakten Abschaltung des Elektromotors 13 nach erfolgtem-genau einem Impulsintervall entsprechendem - Aufzugweg ist ein zum Mikroschalter 27 parallel im Stromkreis liegender Schalter 34 vorgesehen, welcher durch Auflaufen des Schalthebels 35 auf die obere Rastkurve der Steuerscheibe 38 nach
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Anlaufen des Motors 13 geschlossen und durch Einfallen des Steuerhebels 35 in die nächste Zahnlücke wieder geöffnet wird. Auf der Welle 40 der Steuerscheibe 38 und des Zahnrades 39 sitzt noch eine weitere Steuer- scheibe 41, die entsprechend der Anzahl der Kerben der Steuerscheibe 38 vier Nocken besitzt, mittels welcher sie die in dem Stromkreis 43 der Nebenuhren liegenden Impulskontakte 42 betätigt.
Dieses an sich bekannte Kontaktsystem 41 - 42 wird somit vom Elektromotor angetrieben, so dass dieser auch die
Impulskontakte 42 für die Nebenuhren je Aufzugperiode einmal schliesst.
In den Stromkreis des Elektromotors 13 kann auch zweckmässig ein Relais (nicht dargestellt) einge- schaltet sein, welches so gebaut ist, dass es die Einschaltung des Elektromotors 13 nur bei Erreichen einer vorgesehenen Mindestspannung zulässt, bei der noch mit Sicherheit die angeschlossenen Nebenuhren be- trieben werden können.
Die Wirkungsweise der Hauptuhr ist folgende :
Bei Normalgang der Uhr läuft das Gewicht 30 für die Zeitspanne eines Impulsintervalles, z. B. 1min, ab und dreht dabei die Seiltrommel 18 im Aufwickelsinne a, welche die mit ihr fest verbundene Welle 4 mitdreht. Diese Welle 4 nimmt einerseits den auf ihr festgekluppten Lagerkörper 16 und damit auch das
Planetenrad 14 im Ablaufsinn a, anderseits auch den auf ihr festsitzenden Steuerarm 19 mit. Während der Bewegung des Lagerkörpers 16 im Ablaufsinne rollt das Planetenrad 14 an dem mit dem abgeschalteten
Elektromotor 13 mittelbar verbundenen, also stillstehenden Kegelzahnrad 8 des Planetengetriebes ab und treibt dabei das andere Kegelzahnrad 7 zur Fortbewegung der Hauptuhr an.
Während dieses Impulsinterval- les gibt der Steuerarm 19 mit seinem Anschlag 28 den Hebelarm 23 der auf dem Schraubengewinde 20 der
Welle 4 sitzenden Wandermutter 22 langsam frei, so dass derselbe durch den unter Wirkung der Feder 29 stehenden Kontakthebel 24 - 26 das Einschalten des Mikroschalters 27 ermöglicht.
Damit die Betätigung des Kontakthebels 26 des Mikroschalters 27 präzise am Ende des Impulsintervalles, also nach Ablauf von 30 oder 60 sec, erfolgt, wird die Freigabe des Kontakthebels 26 des Mikroschalters
27 durch das Steuerrad 33 der Hauptuhr überwacht. Zu diesem Zweck wird der mit dem Kontaktarm 26 des Mikroschalters 27 fest verbundene Schaltarm 32 unter der Wirkung der den Kontakthebel betätigenden
Feder 29 durch Ablaufen des Uhrwerks über die Hebel 28 - 23 - 24 - 25 langsam auf die obere Radkurve des Steuerrades 33 abgesenkt, welche er erst einige Sekunden vor dem Ende des Impulsintervalles erreicht und das Einschalten des Mikroschalters 27 erst präzise zur Sekunde 30 oder 60 ermöglicht.
Ab dem Augenblick der Einschaltung des Elektromotors 13 wird das Uhrgewicht 30 wieder aufgezogen und damit die Gangreserve wieder hergestellt. Dies erfolgt dadurch, dass der Elektromotor 13 über die Zahnräder 10 und 11 das eine Kegelzahnrad 8 des Planetengetriebes unabhängig von der mit der Seiltrommel
18 verbundenen Welle 4 antreibt und dadurch das Planetenrad 14 im Aufziehsinne b bewegt. Dadurch wird einerseits die Drehbewegungdes vom Elektromot or 13 angetriebenen Kegelrades 8 auf das mit dem Uhrwerk der Hauptuhr verbundene Kegelrad 7 im Ausmass der Übersetzung durch das Planetenrad 14 übertragen, anderseits aber auch dem das Planetenrad 14 führenden Lagerkörper 16, der Welle 4 und damit der Seiltrommel 18, dem Schraubengewinde 20 und dem Steuerarm 19 eine Drehbewegung im Aufzugsinne erteilt.
Während der einem Impulsintervall entsprechenden Aufzugbewegung der Seiltrommel 18 trifft der Anschlag 28 des Steuerarmes 19 auf den Hebelarm 23 der auf dem Schraubengewinde 20 sitzenden Wandermutter 22 auf und bewegt diesen samt dem Hebelarm 25 und dem Kontaktarm 26 entgegen der Wirkung der Feder 29 nach unten, wodurch der Mikroschalter 27 geöffnet wird. Diese Schalteröffnung ist aber auf den Elektromotor 13 ohne Einfluss, weil dessen Stromkreis durch den zum Mikroschalter paral- lelgeschalteten elektrischen Schalter 34 bis zum Ende des vollen Aufzugweges durch die Steuerscheibe 38 geschlossen bleibt. In dem Augenblick, in dem die Steuerscheibe 38 den Schalthebel 35 dieses Schalters 34 freigibt, unterbricht dieser den Stromkreis des Elektromotors 13 genau am Ende des einem Impulsintervall entsprechenden Aufzugweges.
Die Hauptuhr wird durch das Uhrgewicht 30 dauernd angetrieben. Die Seiltrommel 18 gibt ihre Drehbewegung über die Welle 4 auf den Lagerkörper 16 des Planetenrades 14 und sowohl auf den Steuerarm 19 als auch auf das auf ihrem Ende festsitzende Schraubengewinde 20 weiter. Dadurch wird nicht nur die Hauptuhr unabhängig vom Spannungsausfall angetrieben, sondern auch die an dem Schraubengewinde 20 sitzende Wandermutter 22 in axialer Richtung vom Anschlag 28 des Steuerarmes 19 wegbewegt, so dass dieser schon nach einmaliger Drehung der Welle 4 und damit des Schraubengewindes 20 den Hebelarm 23 der Wandermutter 22 nicht mehr treffen kann. Das Uhrgewicht 30 treibt auf diese Weise die Hauptuhr auch für die Zeit des Spannungsausfalles an und bewegt die Wandermutter 22 dabei axial nach aussen gegen das Wellenende zu.
Auf diese Weise kann das Uhrgewicht die Hauptuhr auch bei mehrstündigem Ausfall der Spannung antreiben. Die allgemeine Eigenart der Mikroschalter, dass zwischen dem Einschalt- und dem Ausschaltzeitpunkt ein gewisser Umschaltweg besteht, wird dazu benützt, dass der Mikroschalter 27 für die Zeit des Stromausbleibens und nach Stromwiederkehr
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für die Zeit des Wiederaufziehens unter Einwirkung der Feder 29 dauernd geschlossen bleibt und damit ein kontinuierliches Aufziehen bis zur Wiederherstellung der Gangreserve in ihrer vollen Grösse besorgt, wobei gleichzeitig durch das Kontaktsystem 41 - 42 die während der stromlosen Zeit ausgebliebenen Nebenuhr- impulse abgegeben und daher alle angeschlossenen Nebenuhren auf die Zeit der Hauptuhr nachgestellt werden.
Das Einfallen des Schaltarmes 32 in eine Zahnlücke des Steuerrades 33 lässt das Einschalten des Elek- tromotors erst zum bestimmten Zeitpunkt, z. B. zur Sekunde 30 bzw. 60 zu. Das Ausschalten des Mikro- schalters 27 geschieht, wie nachfolgend beschrieben, nur durch den Steuerarm 19 mit Anschlag 28. Die Wie- derherstellung der Gangreserve erfolgt dadurch, dass die Welle 4 mittels des Planetenrades 14 im Aufzug- sinne b gedreht wird und ihrerseits mittels des Schraubengewindes 20 die auf ihm sitzende Wandermutter
22inRichtungzum Steuerarm 19 zurückbewegt.
Sobald der Hebelarm 23 der Wandermutter 22 nach einer zum vollständigen Aufziehen des Uhrgewichtes 30 jeweils erforderlichen Anzahl von Drehungen der Welle
4 und damit des Schraubengewindes 20 in den Bewegungsbereich des Anschlages 28 des Steuerarmes 19 gelangt, wird der Hebelarm 23 der Wandermutter 22 nach unten bewegt und dadurch der Mikroschalter
27 geöffnet, der Elektromotor bleibt allerdings noch durch den zum Mikroschalter 27 parallel liegenden
Schalter 34 bis zur Vollendung eines einer halben oder ganzen Minute entsprechenden Impulsintervalles unter Spannung. Am Ende dieses Impulsintervalles ist das Uhrgewicht wieder voll aufgezogen, worauf sich das bereits beschriebene, sich pro Impulsintervall wiederholende Wechselspiel zwischen der Gangreserve und dem Elektromotor fortsetzt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. ElektrischeHauptuhr mit elektromotorisch aufziehbarer Gangreserve, bei der ein Planetengetriebe die Verbindung der aus einer Seiltrommel und einem sie antreibenden Uhrgewicht bestehenden Gangreserve mit dem Uhrwerk einerseits und mit dem Aufzug-Elektromotor anderseits herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkörper (16) des Planetenrades (14) auf einer neben der Zeigerwelle (2) angeordneten Welle (4) festsitzt, die einerseits mit der das Seil (31) des Uhrgewichtes (30) auf-und abwickelnden Seiltrommel (18), anderseits mit einem Schraubengewinde (20) und mit einem radialen Steuerarm (19) fest verbunden ist, wobei auf dem Schraubengewinde (20) eine Wandermutter (22) mit einem radial abstehenden Hebelarm (23) sitzt, der mit einem im Stromkreis des Aufzug-Elektromotors (13) liegenden Schalter (27)
mechanisch verbunden und in einem für die Schaltbewegung erforderlichen Ausmass schwenkbar ist, wobei die Schaltbewegungen des Schalters (27) einerseits durch eine ihn in die Einschaltstellung drückende Feder (29) und anderseits durch den nach Wiederherstellung der Gangreserve auf den Hebelarm (23) der Wandermutter (22) im Sinne der Öffnung des Schalters (27) einwirkenden Steuerarm (19) zustandekommen, und dass der Elektromotor (13) ausserdem die Impulskontakte für die Nebenuhren mittels eines an sich bekannten' Kontaktsystems (41-42) je Aufzugsperiode einmal schliesst.