DE1523929C - Elektrische Kleinuhr mit einer als zeithaltendes Element dienenden kreisförmigen Stimmgabel - Google Patents

Description

Als zeithaltendes Element für Kleinuhren wird im allgemeinen die Unruh verwendet, die von einer Aufzugsfeder angetrieben wird und mit einer mechanischen Hemmung zusammenarbeitet. Die Unruh hat bekanntlich den Nachteil, daß sich wegen des geringen Gütefaktors einte hohe Ganggenauigkeit nur durch sorgfältigste Abstimmung aller frequenzbestimmenden Faktoren erzielen läßt.

Eine höhere Ganggenauigkeit läßt sich bei Kleinuhren bekanntlich durch mechanische Umsetzung der Schwingbewegung einer Stimmgabel in eine Drehbewegung mittels eines Klinkenrades erzielen. Die Vorrichtung zur Umwandlung der Schwingbewegung in eine Drehbewegung ist aber so kompliziert, daß der Wirkungsgrad gering, das Erzeugnis teuer und zur Massenproduktion kaum geeignet ist.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind auch schon Stimmgabeluhren bekanntgeworden, deren Stimmgabelzinken einen oder zwei Dauermagnete tragen, die mit einem zwischen den Zinkenenden befindlichen magnetischen Hemmungsrad zusammenwirken. Eine normale Stimmgabel mit geraden Zinken ist jedoch in den beschränkten Platzverhältnissen einer Kleinuhr, insbesondere einer Armbanduhr, nur schwer unterzubringen.

Es ist auch schon eine elektrische Uhr mit kreisförmiger Stimmgabel als zeithaltendes Element bekanntgeworden, wobei die Stimmgabel in den Schwingungsknoten gehalten wird und in der Nähe der Halterungen mit elektromagnetischen Antriebs- und Steuervorrichtungen versehen ist (französische Patentschrift 1 315 380). Solche kreisförmige Stimmgabeln haben aber ein verhältnismäßig ungünstiges Resonanzverhalten und eine entsprechend schlechtere Schwinggüte gegenüber den Stimmgabeln mit geraden Zinken. Da bei dieser Uhr in dem von der kreisförmigen

ίο Stimmgabel umschlossenen Raum nur das Uhrwerk einschließlich des mechanischen Klinkengetriebes untergebracht ist, gestattet diese Uhr zudem auch keine optimale Raumausnutzung.

Der erstgenannte Nachteil, betreffend die geringe Schwingungsgüte, konnte gemäß einem eigenen älteren Vorschlag (deutsche Patentschrift 1 523 928) dadurch überwunden werden, daß eine als zeithaltendes Element dienende kreisförmige Stimmgabel verwendet wird, die an ihren Zinkenenden so große Zusatzmassen aufweist, daß die Schwingungsknoten der beiden Zinken in einem Punkt zusammenfallen, in dem die Stimmgabelhalterung an der Stimmgabel ange-^ bracht ist und bei der eine oder bejde Zusatzmassen als Dauermagnete ausgebildet sind, die mit einem zwischen den Zinkenenden befindlichen magnetischen Hemmungsrad zusammenwirken. ,,

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer solchen elektrischen Kleinuhr einen möglichst gedrängten Aufbau zu erzielen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Batterie etwa in der Mitte des Uhrgehäuses untergebracht ist und von der entlang der kreisförmigen Innenwand des Uhrgehäuses verlaufenden Stimmgabel ringförmig umschlossen wird, daß die Stimmgabelhalterung, die elektromagnetische Antriebs- und Steuervorrichtung der Stimmgabel und die zugehörigen elektrischen Teile sich im Ringraum zwischen Stimmgabel und Batterie befinden und daß das Räderwerk im wesentlichen oberhalb der Batterie angeordnet ist.

Demgegenüber ist bei der bekannten Uhr nach der französischen Patentschrift 1 315 380 mit kreisförmiger Stimmgabel die elektromagnetische Antriebs- und Steuervorrichtung der Stimmgabel mit den zugehörigen elektrischen Teilen außerhalb der Stimmgabel angeordnet. Die Kraftübertragung auf das Räderwerk findet hier mittels einer Klinke und eines Klinkenrades statt, jedoch ist in. der Abbildung nur das Klinkenrad erkennbar; über die räumliche Beziehung zwi-, sehen dem Räderwerk und der Batterie ist der Vor-Veröffentlichung nichts zu entnehmen.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung die kreisförmigen Zinken der Stimmgabel entlang des Gehäuseumfangs untergebracht werden können, nimmt das zeithaltende Element außerordentlich wenig Platz weg, so daß ein gedrängter Aufbau des Uhrwerks durchgeführt werden kann, der bisher nicht für möglich gehalten wurde.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin ist

A b b. 1 die Draufsicht einer geöffneten Armbanduhr gemäß der Erfindung,

A b b. 2 eine Achsenschnitt derselben,

A b b. 3 eine Teilansicht des Hemmwerks,

A b b. 4 ein Schaltbild des elektrischen Teils der Armbanduhr,

A b b. 5 eine Darstellung der relativen Lage der Magnetpole eines am Stimmgabelende befestigten Dauermagneten und des Hemmungsrades zur Erläu-

terung der Umwandlung der Schwingbewegung in eine Drehbewegung,

A b b. 6 eine Teilansicht einer anderen Ausführungsform des Hemmungsrades und

A b b. 7 eine Teilansicht einer weiteren Ausführungsform des Hemmungsrades.

In A b b. 1 ist eine erfindungsgemäße Armbanduhr dargestellt. Im Gehäuse 1 befindet sich eine kreisförmige Stimmgabel 2, die an ihren Zinkenenden Zusatzmassen 2' trägt. Zur Unterstützung der Stimmga- ίο bei im Schwingungsknoten dient eine keilförmig zulaufende Halterung 3, die in möglichst schmaler Fläche an der Stimmgabel befestigt ist und deren anderes Ende beispielsweise am Südpol eines Dauermagneten 4 für den Erregerkreis befestigt ist.

Eine Treibspule 6 und eine Steuerspule 6' sind mit Eisenkernen 5 und 5' ausgestattet. Die Eisenkerne 5 und 5' sind an einem gebogenen Joch 7 befestigt, das konzentrisch mit der Stimmgabel verläuft. Das Joch 7 ist in der Mitte, beispielsweise am Nordpol des Dauermagneten 4 befestigt, so daß sich ein geschlossener magnetischer Kreis mit dem mittleren Teil der Stimmgabel und der Halterung 3 ergibt. Zur Festlegung des gesamten magnetischen Kreises am Gehäuse 1 ist der Dauermagnet 4 mit dem Gehäuse verschraubt. Innerhalb des Jochs 7 sitzt in der Mitte des Gehäuses 1 eine Batterie 8. Sie soll möglichst klein im Verhältnis zu ihrer Kapazität sein und besteht beispielsweise aus einer Quecksilberzelle.

Im Raum zwischen der Quecksilberzelle und der Stimmgabel sind ferner ein Transistor 9, ein Kondensator 10 und ein Widerstand 11 untergebracht. Zwischen den Stimmgabelenden befindet sich ein Hemmungsrad 12 mit einem zur Gangverstellung dienenden Exzenter 13. Die Stimmgabelenden tragen gemäß A b b. 3 kleine Dauermagnete 16, zwischen deren Polen das Hemmungsrad 12 drehbar ist. Am Gehäuserand befinden sich ferner ein Stellknopf 14 und ein Startknopf 15. Mittels des Startknopfes 15 kann das Hemmungsrad 12 angeworfen werden, so daß es sich mit der Synchrongeschwindigkeit dreht. Die Arbeitsweise wird nachstehend noch im einzelnen erläutert. Die Drehung des Hemmungsrades 12 wird über einen auf der Hemmungsradachse 22 sitzenden Trieb 23, ein Untersetzungsgetriebe 24 und ein Zahnradpaar 25 in der üblichen Weise. auf den Sekundenzeiger 26, den Minutenzeiger 27 * und den Stundenzeiger 28 übertragen. Das Räderwerk ist möglichst flach gestaltet und befindet sich im oberen Teil des Gehäuses 1.

Das Hemmungsrad 12 besteht aus einer nichtmagnetischen Scheibe 19, auf deren Umfang in zwei Reihen magnetische Segmente 17 und 18 aus einem Werkstoff hoher Permeabilität angeordnet sind. Die magnetischen Segmente können z. B. durch Ätzen von auf die beiden Seiten der Scheibe 19 aufgeklebten magnetischen Blechen gemäß der Technik der gedruckten Schaltungen ausgebildet sein. Hierbei ist allerdings die Anziehungskraft der Magnete 16 etwas geringer, als wenn die Segmente 17 und 18 durch die unmagnetische Scheibe 19 hindurchreichen.

Die Arbeitsweise der Anordnung wird nunmehr an Hand von A b b. 4 und 5 erläutert.

Wenn die Batterie 8 in die Schaltung eingefügt ist, beginnt die Stimmgabel 10 zu schwingen, da sie in dem Antriebskreis liegt, der aus der Antriebsspule 6, dem Transistor 9, der Abnahmespule 6', dem Kondensator 10 und dem Widerstand 11 besteht. Jeder Zinken der Stimmgabel schwingt nach rechts und links. Die Amplitude ist am größten an den Enden, und der Dauermagnet 16 an jedem Ende schwingt nahezu geradlinig radial zum Hemmungsrad 12, da die Amplitude an den Enden der Stimmgabel sehr klein im Verhältnis zur Zinkenlänge ist (s. Abb. 5).

In A b b. 5 bedeuten die schraffierten Kreise a, b und c verschiedene Stellungen der Magnetpole des am Ende der Stimmgabel befestigten Dauermagneten 16. Die Mittelstellung α entspricht der Lage des Magnetpols, wenn die Stimmgabel 2 stillsteht. Die Stellungen b und c entsprechen den Maxima des Stimmgabelausschlages.

Wenn die Stimmgabel 2 unter der Wirkung des in A b b. 4 gezeigten Oszillatorkreises zu schwingen beginnt und die Magnetpole sich von h nach c und zurück bewegen, so bleibt das Hemmungsrad 12 zunächst stehen. Wird aber das Hemmungsrad 12 im Uhrzeigersinn (durch den Pfeil angedeutet) mittels des Startknopfes 15 bewegt, während die Magnetpole von Stellung b über Stellung α in Stellung c übergehen, so ist der Abstand der Magnetpole vom Segmeflt"" 18" etwas geringer als derjenige vom Segment 18', weshalb das innere Segment 18" stärker angezogen wird. Schwingt nun der Magnet zurück, so kommt infolge der Trägheit der erzeugten Drehbewegung des Hemmungsrades 12 das äußere Segment 17" etwas näher an die Magnetpole als das Segment 17', das sich inzwischen weiterbewegt hat, so daß nunmehr das Segment 17" angezogen wird und die Weiterbewegung des Hemmungsrades in Drehrichtung unterstützt. Auf diese Weise werden die magnetischen Segmente abwechselnd angezogen, und das Hemmungsrad 12 läuft synchron mit der Frequenz der kreisförmigen Stimmgabel 2 weiter.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Hemmungsrad 12 so hergestellt, daß magnetische Teile in die unmagnetische Scheibe 19 eingesetzt oder auf sie aufgeklebt werden. Dieses Herstellungsverfahren ist verhältnismäßig kompliziert und teuer. Eine einfachere Ausführungsform ist in A b b. 6 dargestellt. Hier ist jedes äußere magnetische Segment 17 mit einem inneren Segment 18 über ein Zwischenstück 20 verbunden. Infolgedessen ist eine unmagnetische Trägerscheibe überflüssig, und das ganze Hemmungsrad wird in einem Arbeitsgang aus einem magnetischen Blech ausgestanzt. Das Zwischenstück 20 soll so breit sein, daß es dem äußeren Segment 17 ge- * nügende Festigkeit gibt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach A b b. 7 ist jedes äußere Segment 17 mit den benachbarten inneren Segmenten 18 an zwei Stellen verbunden. So ist eine zuverlässigere Befestigung des äußeren Segments 17 gegeben bzw. das Zwischenstück 20 kann dünner gemacht werden.

Der Gangregler 13 ist als exzentrischer Nocken aus magnetischem Material ausgebildet. Durch Drehung des Gangreglers 13 kann also die Anziehung zwischen ihm und dem am Ende der Stimmgabel 2 befestigten Dauermagneten 16 wegen des Streuflusses verändert werden, so daß die Frequenz der kreisförmigen Stimmgabel 2 und damit der Gang der Uhr verstellt werden kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Halterung der kreisförmigen Stimmgabel unmittelbar an der Halterung der elektromagnetischen Antriebselemente einschließlich des Dauermagneten 4 angebracht und kann deshalb zuverlässig festgelegt wer-

den. Die Masse und damit der mechanische Trägheitswiderstand der Halterung ist groß, weshalb die Abwanderung der Schwingenergie aus der Stimmgabel gering ist und der Gütefaktor Q der Stimmgabel verbessert wird. So ergibt sich auch eine verbesserte Ganggenauigkeit der Uhr. Da ferner die Stimmgabel kreisförmig und von innen in der Nähe ihres Massenmittelpunktes unterstützt ist, ist die Stoßfestigkeit erhöht.

Da innerhalb der kreisförmigen Stimmgabel alle Teile der Antriebsvorrichtung und des Räderwerks untergebracht werden können, ist der verfügbare Raum sehr gut ausgenützt, und es können kleine und flache Uhren gebaut werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansp rüche:

1. Elektrische Kleinuhr mit einer als zeithaltendes Element dienenden kreisförmigen Stimmgabel, die an ihren Zinkenenden so große Zusatzmassen aufweist, daß die Schwingungsknoten der beiden Zinken nahezu in einem Punkt zusammenfallen, in dem die Stimmgabelhalterung an der Stimmgabel angebracht ist, und bei der eine oder beide Zusatzmassen als Dauermagnete ausgebildet sind, die mit einem zwischen den Zinkenenden befindlichen magnetischen Hemmungsrad zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (8) etwa in der Mitte des Uhrgehäuses (1) untergebracht ist und von der entlang der kreisförmigen Innenwand des Uhrgehäuses verlaufenden Stimmgabel (2) ringförmig umschlossen wird, daß die Stimmgabelhalterung (3), die elektromagnetische Antriebs- und Steuervorrichtung (6, 6') der Stimmgabel und die zugehörigen elektrischen Teile (9, 10, 11) sich im Ringraum zwischen Stimmgabel und Batterie befinden und daß das Räderwerk im wesentlichen oberhalb der Batterie angeordnet ist.

2. Kleinuhr nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein gekrümmtes, sich an die Batterie anschmiegendes Joch (7), das an einem Ende eines im Gehäuse befestigten Dauermagneten (4) befestigt ist, an dessen anderem Ende die Stimmgabelhalterung (3) befestigt ist, welche die kreisförmige Stimmgabel (2) von innen trägt, und durch an den Enden des Jochs angeordnete Elektromagnete (6, 6') zum Antrieb der Stimmgabel.