-
Elektrische Hauptuhr mit elektromotorisch aufziehbarer Gangreserve
Die Erfindung betrifft eine elektrische Hauptuhr mit elektromotorisch aufziehbarer
Gangreserve, bei der ein Planetenradgetriebe die Verbindung der aus einer Seiltrommel
und einem sie antreibenden Uhrgewicht bestehende Gangreserve mit dem Uhrwerk einerseits
und mit dem Aufzugelektromotor andererseits herstellt.
-
Bisher ist bei elektrischen Hauptuhren mit automatischer Gangreserve
eine Konstruktion für die Einschaltung des elektromotorischen Aufzuges von Federuhrwerken
mit durch Umlaufgetriebe gesteuerten Kontakten bekannt, bei der die Stromzuführung
zu den Kontakten des Steuerstromes über am Umlaufgetriebe befindliche Schleifkontakte
erfolgt. Solche Schleifkontakte stellen einen großen Unsicherheitsfaktor für eine
solide und dauerhafte Kontaktabgabe dar. Außerdem fehlt dieser bekannten Konstruktion
die Maßnahme der Überwachung der präzisen Abgabe der Nebenuhrimpulse am Ende jedes
Impulsintervalls.
-
Es sind auch Wandermuttersteuerungen zur Wiederherstellung der Gangreserve
bekannt, die nur für größere oft mehrere Stunden umfassende Zeitperioden vorgesehen
sind, wobei die Wandermutter nicht mit einem Umlaufgetriebe in Verbindung steht,
sondern mit einem Schaltorgan versehen ist, das bei abgelaufenem Federwerk den elektrischen
Aufzug einschaltet und nach vollendetem Aufzug wieder ausschaltet. Dabei wird auf
die präzise Abgabe von Nebenuhrimpulsen kein Einfluß genommen. Bei anderen bekannten
Lösungen der zeitgerechten Impulsabgabe sind mechanische Kupplungen mit einem Klinkengesperre
erforderlich. Solche Lösungen sind sowohl hinsichtlich der Herstellung als auch
der Montage sehr aufwendig und weisen in bezug auf Schaltgenauigkeit nicht jene
Präzision auf, wie sie bei Hauptuhren mit Gangreserve erwünscht ist. Auch die Verbindung
eines Sprungschaltwerkes mit Schnappgesperre ist nicht danach geartet, die Präzision
der elektrischen Impulsabgabe auf die Sekunde genau auf die Dauer zu gewährleisten.
Es ist allerdings auch bei elektrischen Hauptuhren mit einer von der Gewichtsaufzugeinrichtung
beeinflußten Nachlaufeinrichtung bekannt, an Stelle eines Differenzialgetriebes
eine kalibrierte endlose Kette mit entsprechenden Kettenzahnrädern zu verwenden.
Eine derart kostspielige Getriebeausstattung ist bei dem heutigen Stand der Technik
wohl kaum vertretbar.
-
Ein wesentlicher Nachteil bei den meisten der bekannten Konstruktionen
der Gangreserve liegt in der Belastung der Gangreserve durch die zeitweiligen oder
dauernden den elektrischen Schalter betätigenden Hebel, wodurch eine gewisse Bremswirkung
auf das Uhrwerk ausgeübt wird.
-
Gegenüber diesen bekannten Konstruktionen von Hauptuhren liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Belastung der Gangradachse der Hauptuhr während
der Wiederherstellung der Gangreserve auf ein Mindestmaß herabzusetzen und trotzdem
eine präzise Abgabe der Nebenuhrimpulse zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wird die
Schaltung des elektrischen Aufzugsmotors zwei elektrischen Schaltern anvertraut,
von denen dem einen die Aufgabe des präzise zum Zeitpunkt des Ablaufes eines Impulsintervalls
momentanen Einschaltens des Aufzugsmotors, dem anderen die Aufgabe des momentanen
Ausschaltens desselben nach erfolgter Auffüllung der Gangreserve und Abgabe des
Nebenuhrimpulses zugewiesen ist.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch verwirklicht, daß der
Lagerkörper des Planetenrades auf einer parallel zur Zeigerwelle angeordneten Welle
festsitzt, die einerseits mit der das Seil des Uhrgewichtes auf- und abwickelnden
Seiltrommel, andererseits mit einem Schraubengewinde und mit einem radialen Steuerarm
fest verbunden ist, wobei auf dem Schraubengewinde eine Wandermutter mit einem radial
abstehenden Hebelarm sitzt, der mit einem im Stromkreis des Aufzugelektromotors
liegenden Schalter durch einen Schalthebel mechanisch verbunden und in einem für
die Schaltbewegung erforderlichen Ausmaß schwenkbar ist, und daß der elektrische
Schalter einen weiteren Schaltarm besitzt, welcher zu genau bestimmten Zeitpunkten
durch Einfallen in eine Rast
eines vom Uhrwerk betriebenen Steuerrades
die Verschwenkung des vom Steuerarm bereits freigegebenen Schalthebels für den Kontaktschluß
des Schalters unter der Wirkung einer Feder zuläßt, während die Öffnung des Schalters,
die Stromunterbrechung mindestens vorbereitend, durch den nach Wiederherstellung
der Gangreserve auf den Hebelarm der Wandermutter einwirkenden Steuerarm, ebenso
die endgültige Stromunterbrechung, dieser mit momentanen Abfall eines Kontaktteiles,
allein durch die Motorbewegung zustande kommt, und daß der Aufzugelektromotor außerdem
die Impulskontakte für die Nebenuhren mittels eines an sich bekannten Kontaktsystems
je Aufzugsperiode einmal schließt.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der sich mit der Welle
des Planetenrades mitdrehende Steuerarm für den Wandermutterhebelarrn einen Auslöseanschlag,
aus dessen Bewegungsbahn sich der Hebelarm bei Ablauf der Gangreserve bei Stromunterbrechung
mit der Wandermutter entfernt und dieser Hebelarm mit dem Schalthebel für den als
Mikroschalter ausgebildeten Schalter berührungsschlüssig verbunden ist, wobei die
Feder diesen Schalthebel stets in die Schließstellung des Mikroschalters zu drängen
sucht.
-
Um den Zusammenbau der Steuereinrichtung und ihre Justierung zu erleichtern,
sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung das Schraubengewinde und der Steuerhebel
zu einer Baueinheit zusammengeschlossen, welche als Ganzes auf das Ende der Welle
des Planetenrades aufsteckbar und, z. B. mittels einer Stellschraube, in beliebiger
Winkellage fixierbar ist.
-
In der Zeichnung sind für die Verwirklichung der Erfindung die erforderlichen
Bestandteile einer elektrischen Hauptuhr schematisch im Schaubild in einer beispielsweisen
Ausführungsform in F i g. 1 veranschaulicht. Die F i g. 2 zeigt den zusätzlichen
Teil der Steuerung und die F i g. 3 den Lagerkörper des Planetenrades in Ansicht.
-
Die Hauptuhr besitzt für ihren Aufzug einen Wechselstrommotor, der
überein Getriebe mit einer durch ein Uhrgewicht angetriebenen Gangreserve in Verbindung
steht. Das Uhrwerk wird ständig durch das Gewicht angetrieben, das unter Aufrechterhaltung
seines Einflusses auf das Uhrwerk in Intervallen von 30 oder 60 Sekunden 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 einem der beiden Kegelräder
7, 8
eines Planetenradgetriebes in starrer Verbindung, dessen 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 den beiden Kegelrädern 7, 8 des Planetenradgetriebes steht
das Planetenrad 14 in dauerndem Eingriff, das auf einem radial zur Welle
4 abstehenden Zapfen 15
frei drehbar sitzt, der von einem auf der Welle
4 festklemmbaren Lagerkörper 16 getragen wird. Dieser Lagerkörper besteht
zu diesem Zweck aus zwei backenartigen Längsteilen 16 a, 16 b (F i
g. 3), die durch eine oder durch zwei sie durchsetzende Schrauben 17 a, 17 b 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 derem einen Ende befestigten Seiltrommel
18, anderseits mit einem nahe dem anderen Wellenende angeordneten Steuerarm
19 in starrer Verbindung. Auf der Nabe des Steuerarmes 19 ist ein Schraubengewinde
20 vorgesehen, welches ebenso wie der Steuerarm 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 1.3 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 verschwengt. 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 Abwickelsinn
entgegengesetzt zur Aufzugsrichtung 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. F i g. 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, um so mehr 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 entsprechenden - Aufzugsweg 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
durch 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 Steuerscheibe 41, die entsprechend
der Anzahl von Kerben der Steuerscheibe 38 vier Nocken besitzt, mittels deren sie
die in den 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 Aufzugsperiode einmal schließt.
-
In den Stromkreis des Elektromotors 13 kann auch zweckmäßig ein Relais
(nicht dargestellt) eingeschaltet 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 betrieben werden.
-
Die Wirkungsweise der Hauptuhr ist folgende: Bei Normalgang der Uhr
läuft das Gewicht 30 für die Zeispanne eines Impulsintervalls, z. B. 1 Minute, ab
und dreht dabei die Seiltrommel 18 im Abwickelsinn a, welche die mit ihr
fest verbundene Welle 4
mitdreht. Diese Welle 4 nimmt einerseits den
auf ihr festgeklemmten Lagerkörper 16 und damit auch das Planetenrad 14 im Ablaufsinn
a, andererseits auch den auf ihr festsitzenden Steuerarm 19 mit. Während der Bewegung
des Lagerkörpers 16 im Ablaufsinn 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 Impulsintervalls gibt der Steuerarm 19 mit einem
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 Impulsintervalls, also nach Ablauf von 30 oder 60 Sekunden, 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 Uhrwerkes 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 Impulsintervalls 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 Drehbewegung des vom Elektromotor 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 Einlluß, weil
dessen Stromkreis durch den zum Mikroschalter parallelgeschalteten 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 Einschaft- und dem Ausschaltzeitpunkt ein gewisser Umschaltweg
besteht, wird dazu benutzt, daß der Mikroschalter 27 für die Zeit des Stromausbleibens
und nach Stromwiederkehr 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 Nebenuhrimpulse 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 Elektromotors erst zum bestimmten Zeitpunkt, z. B. zur
Sekunde 30 bzw. 60 zu. Das Ausschalten des Mikroschalters 27 geschieht, wie nachfolgend
beschrieben, nur durch den Steuerarm 19 mit Anschlag 28. Die Wiederherstellung der
Gangreserve erfolgt dadurch, daß die Welle 4 mittels des Planetenrades 14 im Aufzugsinn
b gedreht wird und ihrerseits mittels des Schraubengewindes 20 die auf ihm
sitzende Wandermutter 22 in Richtung zum 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 dem
Schraubengewinde 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 parallelliegenden Schalter
34 bis zur Vollendung eines einer halben oder ganzen Minute entsprechenden
Impulsintervalls unter Spannung. Am Ende dieses Impulsintervalls ist das Uhrgewicht
wieder voll aufgezogen, worauf sich das bereits beschriebene, sich pro Impulsintervall
wiederholende Wechselspiel zwischen der Gangreserve und dem Elektromotor fortsetzt.