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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gangregler für ein Uhrwerk, der
ein aus einem einerseits fest eingespannten Hauptfederstab od. dgl. bestehendes
Hauptschwingsystem und im Bereich dessen freien Endes ein mit diesem elastisch verbundenes,
aus einem Hilfsfederstab od. dgl. bestehendes Hilfsschwingsystem aufweist, wobei
der Hilfsfederstab mit seinem etwa quer zum Hauptfederstab verlaufenden freien Ende
mit den Zähnen eines angetriebenen Zahnrades des Uhrwerkes im Sinne der Gangregelung
zusammenwirkt.
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Bei einem bekannten Gangregler dieser Art (deutsche Auslegeschrift
1059 842) ist für Uhrwerke, die durch Gewichte angetrieben sind, unabhängig von
dem Verhältnis der Frequenzen des Haupt- und Hilfsschwingsystems eine exakte Gangregelung
erzielt worden, während gleichwertige Schwingungssysteme bei Federkraftuhren erhebliche
Gangdifferenzen verursachten. Die Ganggenauigkeit bei mit Gewichten angetriebenen
Uhren war dann besonders gut und weitgehend vom Antriebsdrehmoment unabhängig, wenn
die Dämpfungswirkung des Hilfsschwingsystems ausreichend war, um den überschuß an
Antriebskraft aufzunehmen. Bei ausreichender Dämpfung der Stöße der Zähne des Hemmungsrades,
wofür gegebenenfalls zusätzliche Dämpfungsmittel zwischen den beiden Schwingsystemen
zur Anwendung kamen, war die Stabilität der Amplitude der Hauptfeder und damit eine
exakte Gangregelung gesichert. Trotz gleichbleibender Eindringtiefe der Hilfsfeder
zwischen die Zähne des Hemmungsrades, d. h. trotz konstanter Amplitude der Hauptfeder,
konnte bei Uhren mit Federwerkaufzug eine Abweichung in der Gangregelung in Abhängigkeit
vom Grad des Federwerkaufzugs festgestellt werden, wobei durch Verringerung der
Reibung zwischen den beiden Federsystemen, die zur Erzielung einer besonders guten
Dämpfung unter Vorspannung aneinander anliegen, eine wesentliche Verbesserung der
Gangregelung erzielt werden konnte. Diese Maßnahme brachte jedoch noch keine vollständige
Lösung des Problems, die Ganggenauigkeit eines Uhrwerks unabhängig von dem Aufzugsgrad
der Antriebsfeder zu machen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Gangregler
zu schaffen, der unabhängig von dem Antriebsmoment eines beliebigen Antriebssystems
eine exakte Gangregelung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einem Gangregler der eingangs erläuterten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Verhältnis der Arbeitsschwingungsfrequenzen
der weitgehend in ihren Schwingungen unabhängigen Schwingsysteme eine ganze Zahl
ist. Hierdurch wird unabhängig von der Größe der Amplitude ein zyklischer Ablauf
der Schwingungen des vibrierenden Systems ermöglicht, und damit werden gleiche Bedingungen
bei jeder Energieübertragung vom Hemmungsrad auf das schwingende System geschaffen,
was eine große Genauigkeit der Regelung durch den Gangregler sichert.
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Diese große Genauigkeit in der Regelung des Ganges eines Uhrwerkes
kann noch durch die relative Stellung der beiden schwingenden Systeme zueinander
und in bezug auf das Hemmungsrad, d. h. die relative Lage des Hilfsfederstabes in
bezug auf das Hemmungsrad, wobei die Ausbildung des vorderen Endes des Hilfsfederstabes
ebenfalls eine Rolle spielt, beeinflußt werden. Da diese Werte bei jeder Uhr anders
ausfallen, müssen sie erst durch Versuche für den speziellen Anwendungsfall ermittelt
werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines Gangreglers, F i g. 2 eine schematische
Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Gangreglers.
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Der dargestellte mechanische Gangregler für ein Uhrwerk umfaßt einen
durch ein Federgehäuse 1 gebildeten Motor, wobei dieses Federgehäuse mit Hilfe einer
einerseits an dem Federgehäuse 1 und andererseits an einem auf dem Gestell festgemachten
Spund 3 fixierten Feder 2 in Umdrehung versetzt wird. Dieses Federgehäuse 1 trägt
auf seiner Peripherie eine Zahnung 4, welche in ein mit einem Zahnrad 6 fest verbundenes
Ritzel 5 eingreift, wobei dieses Zahnrad mit einer auf dem Gestell gelagerten Welle
7 fest verbunden ist.
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Selbstverständlich kann der Motor durch jede andere zur Zeit bekannte
Vorrichtung gebildet sein, wie z. B. einen Elektromotor.
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Der mechanische Gangregler umfaßt außerdem eine Reguliervorrichtung,
die eine vibrierende Vorrichtung zum Regulieren der Umdrehungsgeschwindigkeit des
Zahnrades 6 einschließt. Diese vibrierende Vorrichtung besteht aus zwei unter sich
mechanisch verbundenen schwingenden Systemen, und zwar einem schwingenden Hauptsystem
8 mit niedriger Frequenz und einem schwingenden Hilfssystem 9 mit höherer
oder gleicher Frequenz.
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Das schwingende Hauptsystem 8 besteht aus einem Draht
10, dessen eines äußeres Ende starr in einer auf dem Gestell fixierten Einspannvorrichtung
11 gehalten ist.
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Das schwingende Hilfssystem 9 wird durch einen Draht 12 gebildet,
dessen Schwingungsfrequenz mindestens gleich der Schwingungsfrequenz des Drahtes
10 des schwingenden Hauptsystems 8 ist, wenn sich die Vorrichtung
in Betrieb befindet. Ein äußeres Ende 13 des Drahtes 12 weist eine Form auf, welche
einerseits für eine Zusammenarbeit mit den Zähnen des Zahnrades 6 hinsichtlich der
Festlegung der Umdrehungsgeschwindigkeit dieses Zahnrades und andererseits zum Unterhalt
der Schwingungen der vibrierenden Vorrichtung angepaßt ist.
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In der ersten in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform ist die mechanische
Verbindung zwischen den zwei schwingenden Systemen 8 und 9 durch ein Kupplungsstück
14 aus schmiegsamem und elastischem Material, z. B. Kautschuk, verwirklicht, welches
entlang seiner Symmetrieachse durch den Draht 10 und längs einer mit dieser Symmetrieachse
einen Winkel a bildenden Richtung von dem Draht 12 durchquert wird. Die beiden schwingenden
Systeme sind in dieser Weise mechanisch und elastisch miteinander gekuppelt.
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Die Arbeitsweise des beschriebenen mechanischen Gangreglers für ein
Uhrwerk ist die folgende: Die beiden schwingenden Systeme 8, 9 schwingen
mit den Frequenzen f 1, f2. Die Schwingungen des schwingenden Hauptsystems
8 vollziehen sich in einer Ebene p, welche den Draht 10 einschließt und parallel
zum Draht 12 und vorzugsweise senkrecht zur Achse 7 des Rades 6 steht, in
dem durch den Pfeil s angezeigten Sinne, wodurch das Eingreifen des freien Endes
13 des Drahtes 12 in die Zahnung des als Hemmungsrad dienenden Zahnrades 6 und der
Rückzug
dieses freien äußeren Endes aus demselben bewirkt wird.
Die Frequenz dieser Schwingungen f,. ist relativ gering, aber höher als 10 Hertz.
Die Schwingungen des schwingenden Hilfssystems 9 vollziehen sich in der Ebene p
oder in einer zu dieser parallelen Ebene, aber in der durch den Pfeil t angezeigten
Richtung oder in einer Richtung, welche mit der Richtung der Schwingungen des schwingenden
Hauptsystems einen Winkel bildet.
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Gewisse sehr genaue Bedingungen müssen erfüllt sein, damit der Gang
des mechanischen Gangreglers in der Zeit beständig ist; diese Bedingungen können
wie folgt zusammengefaßt werden: 1. Beim Arbeiten der regulierenden Vorrichtung
muß das Verhältnis zwischen den Frequenzen f2 und f1 der schwingenden Systeme 9
und 8 eine ganze Zahl betragen. Praktisch ist dieses Verhältnis vorzugsweise innerhalb
1 und 5, kann aber in gewissen Fällen höher, z. B. 10, sein. Diese Bedingung muß
eingehalten werden, damit die Art der Schwingung der vibrierenden Vorrichtung in
der Zeit zyklisch ist. Dies ist in der Tat notwendig, damit bei jedem Durchgang
eines Zahnes des Zahnrades 6 in unmittelbarer Nähe des äußeren Endes 13 des Drahtes
12 die relativen Stellungen dieses Zahnes und dieses äußeren Endes 13 genau identisch
sind. In dieser Weise ist es möglich, bei jeder Energieübertragung vom Zahnrad 6
auf die vibrierende Vorrichtung genau die gleichen Bedingungen wieder zu schaffen,
was einen Gang des Regulators mit großer Genauigkeit garantiert.
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2. Die Erfahrungen haben bewiesen, daß die relative Stellung der beiden
schwingenden Systeme 8, 9 wichtig ist, damit sich der Unterhalt der Schwingungen
der vibrierenden Vorrichtung unter guten Bedingungen vollzieht. Diese Stellung kann
leicht einerseits durch die zwischen der Einspannvorrichtung 11 und der Kupplung
14 gelegene Länge 1 und anderereits durch den durch die Drähte 10 und 12 gebildeten
Winkel a bestimmt werden.
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Diese beiden Größen hängen besonders von der Form des äußeren Endes
13 des Drahtes 12 ab, welcher mit dem Zahnrad 6 zusammenarbeitet, sowie vom Winkel
b, der zwischen einem durch das äußere Ende 13 des Drahtes 12 hindurchgehenden Radius
des Zahnrades 6 und diesem Draht 12 selbst eingeschlossen ist. Diese Größen
b und a hängen außerdem ebenfalls von den Frequenzen f1 und f2 sowie
vom Kupplungskoeffizienten ab, der zwischen den beiden schwingenden Systemen 8,
9 besteht. Immerhin konnte bis jetzt eine allgemeine Theorie, welche es gestattet,
im voraus genau die Arbeitsweise einer regulierenden Vorrichtung mit gegebenen Ausmaßen
vorauszusehen, noch nicht mit befriedigender Sicherheit aufgestellt werden. Dennoch
sind die derzeitigen Kenntnisse weitgehend ausreichend, um durch praktische Versuche
die Festlegung der oben angegebenen Größen für jede Art von regulierender Vorrichtung
zu gestatten und folglich ihre Serienfabrikation zu erlauben.
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Die F i g. 2 zeigt schematisch eine durch einen einzigen Draht gebildete
vibrierende Vorrichtung, wobei dieser Draht gleichzeitig die schwingenden Systeme
8,9
sowie die mechanische Verbindung zwischen diesen beiden schwingenden Systemen
bildet.
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Diese zweite Ausführungsform umfaßt eine mechanische Verbindung zwischen
den beiden schwingenden Systemen 8, 9, welche durch einen geradlinigen Teil 17 gebildet
ist, der mit den Drähten der schwingenden Systeme 8, 9 die relativen Winkel c, d
bildet.
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Die beschriebenen und dargestellten vibrierenden Vorrichtungen sind
durch schwingende Systeme gebildet, welche drahtförmige vibrierende Organe umfassen,
aber ebenso können diese vibrierenden Organe auch durch dünne Blättchen gebildet
sein.
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Weiterhin können die schwingenden Systeme schwingende Organe von voneinander
verschiedener Natur umfassen, z. B. von verschiedenem Ausmaß oder verschiedenem
Durchmesser, oder sie können auch aus verschiedenen Materialien bestehen.
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Zwei Arten einer mechanischen Verbindung sind beschrieben und dargestellt
worden, aber es ist klar, daß andere Ausführungen möglich sind.
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Insbesondere ist es möglich, diese mechanische Verbindung durch Zusammenlöten
oder -schweißen der vibrierenden Organe der zwei schwingenden Systeme zu verwirklichen.
Als allgemeine Regel gilt, daß zur Erreichung guter Bedingungen für das Arbeiten
der vibrierrnden Vorrichtung eine solche mechanische Verbindung verwirklicht werden
muß, daß die schwingenden Systeme 8 und 9 praktisch voneinander unabhängig sind.
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Es ist zu bemerken, daß die mechanischen Verbindungen zwischen den
beiden schwingenden Systemen immer einen gewissen Dämpfungsfaktor der Schwingungen
der schwingenden Systeme einführen.