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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.
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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.
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Diese Art der Schaltung läßt sich in außerordentlich einfacher und
für die Pendelbewegung nur wenig störender Weise durchführen.
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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.
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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.
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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.
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Auch hier' sind die Bewegungsvorgänge von solcher Art, daß eine genaue
Wiederholung innerhalb langer Zeiträume erreicht werden kann.
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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.