DE698580C

DE698580C - Arrangement with masses swinging back and forth, especially alarm clock

Info

Publication number: DE698580C
Application number: DE1937S0128231
Authority: DE
Inventors: Gustav Blumberg
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1937-07-31
Filing date: 1937-07-31
Publication date: 1940-11-13

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
13. NOVEMBER 1940ISSUED ON
NOVEMBER 13, 1940

9-JAN. 19419-JAN. 1941

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

JVi 698 KLASSE 74 a GRUPPEJVi 698 CLASS 74 a GROUP

S 12S331 VIlIbI j 4aS 12S331 VIlIbI j 4a

Gustav Blumberg in Friedrichsthal über OranienburgGustav Blumberg in Friedrichsthal via Oranienburg

ist als Erfinder genannt worden.has been named as the inventor.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 31. Juli 1937 ab Patenterteilung bekanntgemacht am 10. Oktober 1940Patented in the German Empire on July 31, 1937 Patent granted October 10, 1940

Die bekannten Rasselwecker und Klingelapparate, bei denen die Sigrialgabe durch Anschlagen einer Schalenglocke mittels eines elekromagnetisch betätigten Klöppels erfolgt, besitzen den Nachteil, daß durch das Aufschlagen des Klöppels auf die Schale Prellungen entstehen, durch die die Schallausstrahlung der schwingenden Glocke gedämpft und dem Frequenzspektrum eine große Zahl unerwünschter Oberschwingungen überlagert wird. Der elektrische AVirkungsgrad derartiger Einrichtungen wird dadurch stark vermindert und das Alarmgeräusch schnarrend und wenig durchdringend.The well-known rattle alarm clocks and bell devices, in which the Sigrialgabe by striking a bell jar by means of an electromagnetically actuated clapper, have the disadvantage that bruises when the clapper hits the shell arise through which the sound radiation of the vibrating bell is dampened and the frequency spectrum a large number unwanted harmonics is superimposed. The electrical efficiency of such Facilities are thereby greatly reduced and the alarm noise is rasping and not very penetrating.

Diese Nachteile treten allgemein bei allen Einrichtungen auf, bei denen sich eine hin und her schwingende Masse, die magnetisch oder elektrisch in Schwingung versetzt wird, zwischen zwei festen Anschlägen bewegt. Dies kann z. B. der Fall sein bei den verschiedensten Büromaschinen mit schwingenden Stoßstangen sowie auch bei Werkzeugmaschinen mit einem hin und her gehenden Werkzeug. Diese, die Wirkungsweise z. B. eines Alarmweckers, beeinträchtigenden Prellungen haben ihre hauptsächliche Ursache in der Wirkung des elastischen Stoßes und im Vibrieren infolge zu weicher Federung. Durch diese Prellungen wird die freie Schwingung des Schallerzeugers gedämpft, so daß der Alarm wenig lautstark und sehr unsauber \\\τά. Die Dämpfung der Glockenschwingung wird noch dadurch vergrößert, daß im Augenblick des Auftreffens des Klöppels auf dieThese disadvantages generally occur in all devices in which a mass oscillating back and forth, which is caused to vibrate magnetically or electrically, moves between two fixed stops. This can e.g. B. be the case with a wide variety of office machines with swinging bumpers as well as machine tools with a reciprocating tool. This, the effect z. B. an alarm clock, debilitating bruises have their main cause in the effect of the elastic shock and in the vibration due to soft suspension. These bruises dampen the free oscillation of the sound generator, so that the alarm is not very loud and very unclean . The damping of the bell oscillation is increased by the fact that at the moment the clapper hits the

Glockenschale, also im Umkehrpunkt der Schwingung, die Geschwindigkeit des Klöppels über einen größeren Zeitraum sehr gering ist.Bell bowl, i.e. at the turning point of the oscillation, the speed of the clapper is very low over a longer period of time.

Hier schafft die Erfindung dadurch Abhilfe, daß die mit der schwingenden Masse zusammenwirkende Rückholfeder derart ausgebildet wird, daß ihre wirksame Federlänge in Richtung der beiden Umkehrpunkte der to Schwingung stetig oder stufenweise verkürzt und hierbei die kinetische Energie der schwingenden Masse unter Vermeidung von Anschlägen im Endpunkt ihrer Schwingung ohne Stoß in die potentielle Energie der Feder umgewandelt wird. Dadurch wird das Auftreten von Prellungen in der Arbeitshalbschwingung vermieden und die Energie der arbeitsfreien Halbschwingung in Federkraft gespeichert. Gemäß der weiteren Erfindung wird der Wirkungsgrad einer mit Gleichstrom erregten Anordnung noch dadurch außerordentlich erhöht, daß die Frequenz der schwingenden Masse und die Steuerung des Antriebsmagneten derart gewählt ist, daß der Strom unterbrochen wird, wenn die Antriebskraft ungefähr ihr Maximum erreicht hat. Hierdurch wird erzielt, daß der größte Teil der zugeführten elektrischen Energie während der Arbeitsschwingung der schwingenden Masse wirksam und damit in Arbeit umgesetzt wird. Hierbei ist es z\veckmäßig, die Frequenz der schwingenden Masse nicht zu hoch zu wählen. Die Verringerung der Frequenz kann durch eine Vergrößerung der Masse erreicht werden, was schon deswegen vorteilhaft ist, um eine größere Wucht des Arbeitsgerätes, in diesem Falle des Werkzeuges, einer Werkzeugmaschine oder des Klöppels eines Alarmweckers, zu erzielen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Änderung der Federkonstante entweder durch eine besondere z. B. paketartige Ausbildung der Feder oder durch die Einspannung der Feder zwischen entsprechend geformte Abwälzbahnen erzielt, wobei die Vorspannung der Feder zu der Alasse des schwingenden. Körpers in ein ganz bestimmtes, zweckmäßig durch Versuch zu ermittelndes Verhältnis gebracht ist.Here the invention provides a remedy that with the vibrating mass cooperating return spring is designed such that their effective spring length in the direction of the two reversal points of the to oscillation continuously or gradually shortened and here the kinetic energy of the oscillating mass while avoiding attacks at the end point of their oscillation without impact into the potential energy of the Spring is converted. This will prevent the occurrence of bruises in the working half-cycle avoided and the energy of the non-working half-oscillation stored in spring force. According to the further invention the efficiency of an arrangement excited by direct current is thereby still extraordinary increased that the frequency of the vibrating mass and the control of the drive magnet is chosen so that the Current is interrupted when the driving force has approximately reached its maximum. This ensures that most of the electrical energy supplied during the working vibration of the vibrating mass is effective and thus converted into work. Here it is practical to use the The frequency of the oscillating mass should not be selected too high. Reducing the frequency can be achieved by increasing the mass, which is why is advantageous in order to achieve a greater force of the implement, in this case the tool, a machine tool or the clapper of an alarm clock. In Another embodiment of the invention is the change in the spring constant either by a special z. B. package-like design of the spring or by the restraint the spring achieved between appropriately shaped rolling paths, the bias the spring to the alasse of the swaying. Body into a very specific, appropriate ratio to be determined by experiment is brought.

-50 Ein praktisches Anwendungsbeispiel der Erfindung soll im nachstehenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten elektromagnetisch betätigten Alarmweckers, auf den die Erfindung Anwendung gefunden hat, beschrieben werden. Auf weitere Merkmale der Erfindung wird an diesbezüglichen Stellen der Beschreibung hingewiesen. In der Fig. I ist mit ι der die Glockenschale 4 anschlagende Weckerklöppel bezeichnet. Der Wekfio kerklöppel hat die Form eines Hammers mit dem aus einer großen Masse bestehenden Hammerkopf ι und dem in einer Bohrung 7 geführten Hammerstiel 2, der mittels seines gehärteten Endes 3 die Glockenschale möglichst am Rand anschlägt. Der Weckerklöppel ι wird durch die an ihm befestigte Rückholfeder 5 in seiner normalen Ruhelage 0 gehalten. Die Rückholfeder 5 sowie das den Weckerklöppel betätigende Magnetsystem 9 mit seinem Joch 8 sind, wie auch die Stromzuführung und der Unterbrecherkontakt 16, für die Einschaltung des Magnetsystems an einem winklig gebogenen Trageisen 6 befestigt. -50 A practical example of application of the invention is given below with reference to one shown in the drawing electromagnetically operated alarm clock to which the invention has found application described will. Reference is made to further features of the invention at relevant points noted in the description. In FIG. I, the alarm clapper which strikes the bell shell 4 is denoted by ι. The Wekfio kerklöppel has the shape of a hammer with that of a large mass Hammer head ι and guided in a hole 7 hammer handle 2, which by means of his hardened end 3 strikes the bell shell as possible on the edge. The alarm clapper ι is held in its normal rest position 0 by the return spring 5 attached to it. The return spring 5 and the magnet system 9 that actuates the alarm clapper with its yoke 8, as well as the power supply and the breaker contact 16, for switching on the magnet system attached to an angled support iron 6.

Die Rückholfeder 5 besitzt eine der Größe der schwingenden Masse angepaßte Federkonstante und ist mit ihren beiden Enden zwischen den Abwälzbahnen 11 bis 14 eingespannt, wobei die Abwälzbahn 14 durch eine entsprechende Abrundung des Hammerkopfes ι erzielt wird. Die Betätigung des Unterbrecherkontaktes 16 erfolgt in beliebiger Weise, z. B. durch den Hammerkopf oder durch eine am Hammerstiel 2 angeordnete Nase 15. Der Unterbrecherkontakt 16 ist so angeordnet, daß der Weckerklöppel 1 in seiner normalen Ruhelage den Unterbrecherkontakt eben noch geschlossen hält. Die Abwälzbahnen 11 bis 14 kann man auch einstellbar anordnen, wodurch man damit in Verbindung mit einem einstellbaren Unterbrecherkontakt die Anordnung auf größten Wirkungsgrad einregeln kann.The return spring 5 has a spring constant adapted to the size of the oscillating mass and is clamped with its two ends between the rolling tracks 11 to 14, the rolling track 14 being achieved by a corresponding rounding of the hammer head. The actuation of the breaker contact 16 takes place in any way, for. B. by the hammer head or by a arranged on the hammer handle 2 nose 15. The breaker contact 16 is arranged so that the alarm clapper 1 just keeps the breaker contact closed in its normal rest position. The rolling tracks 11 to 14 can also be arranged to be adjustable, so that in conjunction with an adjustable interrupter contact, the arrangement can be adjusted for maximum efficiency.

Besonders zweckmäßig ist die gewählte Anordnung des Weckerklöppels in Verbindung mit seiner Rückholfeder hinsichtlich seiner Lage zum Elektromagneten. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Weckerklöppels als Hammer mit dem im Bereich der Pole 10 liegenden Hammerkopf 1 und durch die Anordnung des Hammerstiels 2 parallel zu den Polen 10 und Führung zwischen den Spulen 9 wird ein besonders zweckmäßiger und gedämpfter Aufbau des ganzen Erregermechanismus erzielt. Hierbei läßt sich die ganze Einrichtung leicht in ein schlagwettersicheres Gehäuse, einbauen, wobei dann, wie in Fig. 2 dargestellt, die Übertragung der Klöppelschläge auf die Glocke durch Zwischenschaltung eines Kolbens 18 erfolgt, der 11» durch eine eigene Rückholfeder 19 abgestützt ist und in dem schlagwettersicheren Kapselgehäuse 17 luftdicht gelagert ist. Zwecks Erzielung des luftdichten Abschlusses kann man an Stelle des Kolbens 1S auch eine dünne, großflächige Membran verwenden, die in sehr kurzem Abstande von der Glockenschale liegt und durch die hindurch die Klöppelschläge übertragen werden.The chosen arrangement of the alarm clapper in connection with its return spring with regard to its position in relation to the electromagnet is particularly useful. The inventive design of the alarm clapper as a hammer with the hammer head 1 lying in the area of the poles 10 and the arrangement of the hammer handle 2 parallel to the poles 10 and guidance between the coils 9, a particularly expedient and dampened structure of the entire excitation mechanism is achieved. Here, the entire device can easily be installed in a firedamp-proof housing, whereby, as shown in FIG the flameproof capsule housing 17 is mounted airtight. In order to achieve the airtight seal, a thin, large-area membrane can also be used in place of the piston 1S, which is located at a very short distance from the bell shell and through which the clapper beats are transmitted.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende. Sobald der Strom eingeschaltet ist, wird der Hammerklöppel infolge des ge-The operation of the device is as follows. Once the power is on, the hammer clapper is

schlossenen Kontaktes i6 kurzzeitig angezogen, da die Schließungszeit dieses Kontaktes bei herabgehendem Klöppel außerordentlich kurz ist. Infolge der Wälzbahnen ii bis 14 wird die Steifigkeit der Feder immer größer, und der Klöppel schlägt beim Durchschwingen im Umkehrpunkt die Glockenschale 4 mit großer Geschwindigkeit ohne Prellung an und schwingt dann aus der Stellung I durch die Xullageo zurück in die äußerste Stellung II der Leerlauf schwingung, wobei wiederum die lebendige Wucht des Klöppels infolge der zunehmenden Steifigkeit der Feder 5 in Form von Federkraft gespeichert wird, die sich dann beim Zurückschwingen des Klöppels zu der wirksam \verdenden Anziehungskraft des Magneten hinzuaddiert. Hierbei ist es zweckmäßig, die Klöppelmasse verhältnismäßig groß zu wählen, um seine ao Eigenschwingungszahl derart zu verkleinern, daß sich das Magnetfeld des Erregermagneten infolge der dadurch bedingten Vergrößerung der Schwingungsdauer zu seiner vollen Größe ausbilden kann. Es entstehen damit außerordentlich heftige Schläge, und der Stromverbrauch wird im Verhältnis zur erzielten Schalleistung sehr niedrig gehalten, da fast die ganze zugeführte Leistung in Schlagenergie umgewandelt wird. Trotz der \^Aerkleinerung der Klöppelfrequenz unter die Schwingungsfrequenz der Glockenschale wird durch die ernndungsgemäße Ausbildung der Feder die Geschwindigkeit des Aufschlages im Umkehrpunkt derart vergrößert, daß eine Prellung oder Dämpfung mit Sicherheit vermieden wird.closed contact i6 attracted briefly, since the closing time of this contact is extremely short when the clapper is descending. As a result of the rolling tracks ii to 14, the stiffness of the spring becomes greater and greater, and the clapper strikes the bell shell 4 at high speed without bruising when swinging through the reversal point and then swings from position I through the Xullageo back to the extreme position II of the idle oscillation In turn, the lively force of the clapper due to the increasing rigidity of the spring 5 is stored in the form of spring force, which is then added to the effective force of attraction of the magnet when the clapper swings back. It is advisable to choose a relatively large bobbin mass in order to reduce its natural frequency in such a way that the magnetic field of the exciter magnet can develop to its full size as a result of the resulting increase in the period of oscillation. This results in extremely violent shocks, and the power consumption is kept very low in relation to the sound power achieved, since almost all of the power supplied is converted into impact energy. Despite the \ ^A of bobbin erkleinerung frequency below the oscillation frequency of the bell shell is the speed of impact at the reversal point increased by the ernndungsgemäße design of the spring such that a bruise or attenuation is avoided with certainty.

Die Fig. 3 zeigt das Diagramm der Stromaufnahme in Abhängigkeit von den Schwingungszeiten. In der zwischen o, II und ο liegenden Halbwelle (Leerlaufschwingung) wirkt lediglich der schwarz eingezeichnete Leistungsteil bremsend auf den nach oben schwingenden Klöppel. Dieser Leistungsanteil kann durch geeignete Ausbildung des Kontaktes sehr klein gehalten werden. Der größte Teil des Leistungsanteils wirkt auf den nach abwärts schwingenden Klöppel, das ist der schraffierte Teil, während der punktierte Anteil, der nach unterbrochenem Kontakt noch durch die Remanenz der Spule vorhanden ist, auch noch in der Arbeitsschwingung zwischen ο und der unteren Endstellung I auf den Klöppel wirksam wird. Wie aus dem Diagramm der Fig. 3 ersichtlich, gelingt es durch geeignete Anordnung der Kontakte und eine bestimmte Größe der Selbstinduktion der Spule, die Kurvcnform des ansteigenden und abfallenden Astes so zu wählen, daß der größte Teil der elektrischen fio Energie auf den nach abwärts schwingenden Klöppelhammer einwirkt. Die Stromersparnis gegenüber den bekannten Weckern ist, wie praktische Versuche er-geben haben, außerordentlich, sie beträgt bis zu So⁰J₀.- FIG. 3 shows the diagram of the power consumption as a function of the oscillation times. In the half-wave lying between o, II and ο (idle oscillation), only the power section marked in black has a braking effect on the clapper swinging upwards. This performance share can be kept very small through a suitable design of the contact. The largest part of the power component acts on the clapper swinging downwards, that is the hatched part, while the dotted part, which is still present after the interrupted contact due to the remanence of the coil, also affects the working oscillation between ο and the lower end position I. the clapper becomes effective. As can be seen from the diagram in FIG. 3, it is possible through a suitable arrangement of the contacts and a certain amount of self-induction of the coil to choose the curve shape of the rising and falling branch so that most of the electrical energy is transferred to the downwardly oscillating branch The clapper hammer acts. The power savings compared to the known alarm clocks are, as practical tests have shown, extraordinary, they are up to So ⁰ J ₀ .-

Wie bereits erwähnt, ist die Anordnung auch auf andere Einrichtungen anwendbar, bei denen bewegte Massen zwischen zwei Anschlägen schwingen. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Federn lassen sich diese Einrichtungen dann so ausführen, daß der Anschlag dieser Massen in der einen Endlage prellungsfrei erfolgt und in der anderen Endlage eine völlige Abbremsung erfolgt, durch die Erschütterungen und eine vorzeitige Beschädigung der Maschine vermieden werden. Durch geeignete Wahl der Federkontakte und der schwingenden Massen' wird man selbstverständlich die Eigenschwingungszahl des schwingenden Systems stark abweichend von der Eigenschwingungszahl der übrigen Einrichtungen halten und dadurch die größte Schonung der Maschine erzielen. As already mentioned, the arrangement is also applicable to other facilities, where moving masses swing between two stops. By the invention Training of the springs, these facilities can then be carried out so that the stop of these masses in the one End position takes place without bouncing and in the other end position there is complete braking, avoided by the vibrations and premature damage to the machine will. By suitable choice of the spring contacts and the oscillating masses' Of course, the natural frequency of the oscillating system becomes strong deviating from the natural frequency of the other facilities and thereby achieve the greatest possible protection of the machine.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement with an electrically, preferably with direct current excited oscillating Mass, e.g. tool or alarm clock, characterized in that the oscillating mass (1, 2) has a return spring (5) cooperates, which is designed in such a way that its effective spring length in the direction of the end positions (I, II) continuously or gradually shortened and here the kinetic energy of the vibrating Mass avoiding impact at the end point of its oscillation is converted into the potential energy of the spring without impact.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by such a training the return spring and / or its storage (11, 12, 13, 14) that the kinetic Energy of the oscillating mass at the end point of the working oscillation (I) is greater than at the end point of the return oscillation (II) and in the latter is converted into spring tension with almost no loss.

3. Arrangement according to the. Claims 1 and 2, characterized by such a no Dimensioning of the natural frequency of the vibrating mass, the driving force controlled by it (9) and such an adjustment the control members (15, 16) for switching on the driving force that the Driving force is interrupted approximately when it has reached its maximum, so that most of the driving force during the working oscillation (ll-o-I) takes effect.

4. Arrangement according to ilen claims 1 to 3, characterized in that at

Use of leaf springs as a return spring the ends of the leaf spring (5) between roller tracks (11, 12, 13, 14) are clamped, the effective spring length when the spring deflects shorten (tautochron guide).

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the rolling tracks are designed as fixed and / or resilient elements.

6. Arrangement according to claims 4 and S, characterized in that the Roller tracks are adjustable.

7. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the Return spring on one or both sides and at one or both ends as a layered one Spring package is formed.

8. Arrangement according to claims 1 to 7, characterized by such Dimensioning of the oscillating mass (1, 2) for the spring constant and the size of the Driving force that the mass etc. a harmonic-free, sinusoidal oscillation executes and that their natural frequency is many times smaller than is that of the struck body.

9. Electromagnetic clock using the arrangement according to claims 1 to S, characterized by a hammer-like embodiment of the impact beater (1), wherein the shank (2) is guided parallel to the magnetic bodies (9) _(and the hammer head (1) in ' Area of attraction of the magnetic poles (10) while the return spring (5) is attached to the hammer head.

10. The arrangement according to claim 9, characterized in that the hammer clapper with its drive device in ^ ₀ is housed in a flameproof housing (17) and brings its blows to the bell shell (4) via a spring-loaded piston (18).

11. The arrangement according to claim 9, characterized in that the blows of the hammer over a thin, large area and at a small distance in front of the Bell bowl located membrane are brought into effect.

1 sheet of drawings