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Ankerhemmung Die Erfindung betrifft eine Ankerhemmung, deren Anker die Unruh frei schwingen lässt.
Bei den bisher bekannten, mit einem Anker ausgestatteten Uhren waren Sicherheitsmittel vorgesehen, die aus einem Sicherheitsstift für den Anker und aus einer Schutzwalze bestanden und die ein überschlagen des Ankers verhinderten, wenn ein sehr kräftiger Impuls auf die freischwingende Unruh ausgeübt wurde. Obwohl derartige Anordnungen für Taschenuhren verwendet werden, sind sie aus folgendem Grunde ungeeignet: Um mit dieser Anordnung eine genaue Zeit einzuhalten, wird von einem Gangrad ein Impuls auf die Unruh übertragen, wobei dieser Impuls über einen Anker übertragen wird.
Wenn die Zugfeder eine Leistung abgibt, die man gleich 100 setzt, und die an das Gangrad abgegebene Leistung gleich 10 ist, dann ist die über den Anker auf die Unruh übertragene Leistung, wenn sie durch diese Unruh aufgenommen wird, gleich 7 oder 8, und eine Leistung von 2 oder 3 ist verlorengegangen. Wenn daher die Zugfeder verhältnismässig stark ist, dann ist die Schwingungsweite der Unruh grösser als bei einer schwächern Feder.
Infolge dieses Umstandes ist es unmöglich, mit einer derartigen Taschenuhr die Zeit genau einzuhalten, da sich die Federkraft während des Ganges der Uhr ständig verringert und die Schwingungsdauer somit abnimmt. Die Uhr läuft dann zusehends schneller.
Anderseits ist ein Chronometer oder eine Uhr mit Goldfeder-Chronometergang in der Lage, die Zeit genau anzugeben. Dieser Goldfeder-Chrono- metergang eignet sich auch für eine Normaluhr. Bei dieser Anordnung wird die Kraft direkt vom Gangrad auf die Unruh übertragen. Es ist jedoch unmöglich, eine völlig mechanische Sicherheit zu erhalten, weil das Gangrad durch einen einzigen Stein geführt wird, wenn die Unruh frei schwingt. Dieser bekannte Mechanismus eines Marinechronometers ist daher zur Herstellung von kleinen tragbaren Taschenuhren nicht geeignet, da er stossempfindlich ist.
In der japanischen Patenschrift Nr. 208710 ist eine Ankeruhr beschrieben, bei der diese beiden Ausführungen miteinander kombiniert und deren Nachteile beseitigt sind. Eine Uhr, die mit einem Anker ausgestattet ist und die freie Steuermittel besitzt, umfasst einen Anker, der mit einem Eingangsstein, einem Ausgangsstein, Gabelhörnern und einem Sicherheitsstift ausgestattet ist.
Es wird bei dieser Uhr von dem Gangrad ein Impuls direkt an einen Anschlagstein abgegeben, der fest auf der Unruh sitzt, wobei die Ankergabel durch einen an einer grossen Hebelscheibe, die fest auf der Unruhwelle sitzt, befestigten Hebelstein betätigt wird, wodurch die Zähne des Gangrades durch einen Eingangsstein und durch einen Ausgangsstein des Ankers jedesmal dann betätigt werden, wenn die Unruh frei in irgendeiner Richtung schwingt und der Anker auf Grund der Beziehung zwischen dem Sicherheitsstift und einer kleinen, an der Unruhwelle befestigten Hebelscheibe daran gehindert wird, zu weit auszuschlagen.
Die erfindungsgemässe Ankerhemmung weist einen Anker, eine Ankergabel, einen grösseren Ein- gangsstein, einen kleineren Ausgangsstein, ein Paar Gabelhörner, einen Sicherheitsstift auf, ferner eine Unruh, eine Unruhscheibe mit einem Anschlagstein, eine grössere Hebelscheibe mit einem Hebelstein, eine kleinere Hebelscheibe mit einem halbmondförmigen Ausschnitt, welche mit der Unruhwelle verbunden sind, sowie ein Gangrad und ein Paar Begrenzungsstifte, wobei das Ganze derart angeordnet ist, dass die Unruh frei schwingt, indem der Gangradzahn nur einmal in jeder Schwingungsperiode der Unruh auf den Anschlagstein einen Impuls überträgt,
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wobei der Hebelstein eines der Gabelhörner anschlägt und die Ankergabel bis an einen der Begrenzungsstifte rückt und dabei der Hebelstein, nachdem er einmal eines der Gabelhörner angeschlagen hat, die Gabelhörner nicht mehr berührt, so d'ass durch die hin- und hergehende Bewegung der Ankergabel der Eingangsstein und der Ausgangsstein Gangradzähne nacheinander sperren und freilassen, in der Weise, dass, wenn der Hebelstein das eine Gabelhorn anschlägt, der Eingangsstein den von ihm gesperrten Gangradzahn freilässt und der Gangradzahn auf der Fläche des Eingangssteins mit seiner Spitze gleitet,
bis die Ankergabel an einen der Begrenzungsstifte anschlägt.
Bei der erfindungsgemässen Ankerhemmung kann man einen Impuls an die Unruh abgeben, ohne dass ein Teil der vom Gangrad ausgeübten Leistung verlorengeht. Dabei wird die Schwingungsweite der Unruh annähernd konstant gehalten. Der Wirkungsgrad der Uhr, das heisst der an der Unruh zur Wirkung kommende Leistungsanteil der Feder wird daher grösser als der Wirkungsgrad der bekannten, mit Ankern arbeitenden Uhren, wodurch die Zeitmessung genauer wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Ausführungsform darstellt, Fig. 2 bis 10 die Betriebsweise des wesentlichen Teiles einer Ankeruhr in richtiger Reihenfolge zeigen. Die Ankerhemmung umfasst einen an einer Welle 9 befestigten Anker 13, der die Unruh frei schwingen lässt. Die Welle 9 ist drehbar in einer Ankerbrücke 14 angeordnet.
Eine Unruh 15' ist auf einer Welle 16 befestigt, die drehbar in Lagersteinen 17 gehalten wird. Eine Unruhfeder 18 ist am inneren Ende durch die Welle 16 und am äusseren Ende durch einen Zapfen gehalten. Ein Anschlagstein 3 ist an einer Unruhscheibe 15 angebracht, die an der Welle 16 befestigt ist. Ein Hebelstein 5 ist an einer grösseren Hebelscheibe 20 angebracht, die mit einer kleineren Hebelscheibe 1, deren Rand eine halbmondförmige Ausnehmung aufweist, an der Welle 16 befestigt ist. Das Gangrad 11 ist auf einer Welle 19 angeordnet.
Der Anker 13 weist einen grösseren Eingangsstein 8, einen kleineren, scharfgespitzten Ausgangsstein 10 und eine Ankergabel 12 auf, an deren Ende ein Paar Gabelhörner 7 und ein Sicherheitsstift 4 angebracht sind.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieser Ankerhemmung geht man von einem stationären Zustand aus, wie er -in Fig. 2 dargestellt ist.
Fig. 3 zeigt dann den nächsten Zustand, in welchem ein Zahn IV des Gangrades 11 im Begriff ist, vom Eingangsstein 8 durch die Einwirkung des Hebelsteins 5 auf das eine Gabelhorn 7 der Ankergabel 12 freigelassen zu werden.
Fig. 4 zeigt .den nächsten Zustand, in dem der Gangradzahn II im Begriff steht, auf den Anschlag- stein 3 einen Impuls zu übertragen und der Eingangsstein 8 auf Grund der Einwirkung des Hebelsteins 5 auf das eine Gabelhorn 7 den Gangradzahn IV freigibt.
Anschliessend gibt der Zahn 1i gerade den Impuls an den Anschlagstein 3 ab, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, in der dargestellt ist, wie der Zahn IV des Gangrades 11 auf den Eingangsstein 8 drückt, und die Ankergabel 12 an den Begrenzungsstift 6 anschlägt.
Fig. 6 zeigt die Lage nach Abgabe des Impulses durch den Gangradzahn II an den Anschlagstein 3. Nun kann die Unruh 15' frei schwingen, indem die Ankergabel 12 an einem der Begrenzungsstifte 6 anliegt und der Sicherheitsstift 4 ausserhalb des halbmondförmigen Ausschnittes 2 der kleineren Hebelscheibe 1 liegt, jedoch am Umfang der kleineren Hebelscheibe 1 anliegt, wodurch der überschlag der Ankergabel 12 verhütet wird, während ein Zahn VI des Gangrades 11 durch den Ausgangsstein 10 gesperrt wird.
In Fig.7 ist dargestellt, wie die Unruh 15' das eine Ende der Halbschwingung erreicht hat.
In Fig. 8 ist ein Zustand dargestellt, bei dem die Schwingung der Unruh 15' in entgegengesetzter Richtung begonnen hat, wobei der Hebelstein 5 im Begriff steht, das eine Gabelhorn 7 anzuschlagen, um den Gangradzahn VI vom Ausgangsstein 10 zu lösen.
In Fig. 9 ist dann der Gangrad'zahn VI fast vom Ausgangsstein 10 befreit, während sich ein anderer Zahn III dem Eingangsstein 8 nähert.
Bei der in Fig. 10 gezeigten Stellung ist die freie Schwingung der Unruh 15' fortgesetzt, der Zahn III durch den Eingangsstein 8 gesperrt und der Zahn VI vom Ausgangsstein 10 vollkommen befreit, wobei durch Zusammenwirken des Sicherheitsstifts 4 und der kleineren Hebelscheibe 1 verhütet wird, dass der Eingangsstein 8 überschlägt und regelwidrid den Gangradzahn weiterrücken lässt.
Eigentümlich an .dieser Ankerhemmung .ist folgendes: Der Gangradzahn überträgt auf den Anschlagstein 3 in jeder Schwingungsperiode der Unruh nur einmal einen Impuls. Wenn der Hebelstein 5 der grösseren Hebelscheibe 20 an eines der Gabelhörner 7 anschlägt, dann schwingt er weiter, ohne mit einem der beiden Hörner 7 wieder in Berührung zu kommen, was teils dadurch ermöglicht wird, dass der Hebelstein 5 und die Hörner 7 sich in der gleichen Richtung bewegen, und teils dadurch, dass der Abstand der beiden Hörner voneinander gross ausgebildet ist. Bei der Rückschwingung der Unruh geschieht genau dasselbe.
Wenn der Hebelstein 5 das eine Gabelhorn 7 anschlägt und der Eingangsstein 8 den von ihm gesperrten Zahn des Gangrades 11 freilässt, dann gleitet der Zahn unter Druck auf der Eingangsstein- fläche, bis die Annkergabel 12 durch einen der Be- grenzungsstifte 6 gehalten wird. Der scharf gespitzte Ausgangsstein 10 dient einerseits zum Sperren des Gangradzahnes und erhält anderseits durch diese Formgebung die Möglichkeit, einen genügend weiten
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Anschlagswinkel zwischen dem Gangradzahn und Anschlagstein zu bilden.
Durch das Zusammenwirken des Sicherheitsstiftes und der kleineren Hebelscheibe wird ein regelwidriges Auslassen oder frühzeitiges Lösen der Sperrung des Eingangs- oder Ausgangssteins durch einen Überschlag der Ankergabel, wie er bei tragbaren Uhren durch äussere Einflüsse wie Schütteln und Stösse geschehen könnte, verhütet, womit freie Schwingungen der Unruh durch Verwendung einer solchen Hemmung sichergestellt werden können.
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Lever escapement The invention relates to an lever escapement whose armature allows the balance to swing freely.
In the previously known watches equipped with an armature, safety means were provided which consisted of a safety pin for the armature and a protective roller and which prevented the armature from overturning when a very strong impulse was exerted on the freely swinging balance wheel. Although such arrangements are used for pocket watches, they are unsuitable for the following reason: In order to keep a precise time with this arrangement, an impulse is transmitted from a gear wheel to the balance, this impulse being transmitted via an armature.
If the mainspring delivers a power that is set equal to 100 and the power delivered to the gear wheel is equal to 10, then the power transmitted via the armature to the balance, when it is absorbed by this balance, is 7 or 8, and an achievement of 2 or 3 has been lost. Therefore, if the mainspring is comparatively strong, the oscillation amplitude of the balance wheel is greater than that of a weaker spring.
As a result of this fact, it is impossible to keep the time precisely with such a pocket watch, since the spring force is constantly reduced while the watch is running and the period of oscillation thus decreases. The clock then runs noticeably faster.
On the other hand, a chronometer or a watch with a gold spring chronometer course is able to give the exact time. This gold spring chronometer course is also suitable for a normal watch. With this arrangement, the power is transmitted directly from the gear wheel to the balance. However, it is impossible to obtain a completely mechanical security because the gear wheel is guided by a single stone when the balance is swinging freely. This known mechanism of a marine chronometer is therefore not suitable for the production of small portable pocket watches, since it is sensitive to shock.
In Japanese Patent Publication No. 208710, an anchor watch is described in which these two designs are combined with one another and their disadvantages are eliminated. A watch which is equipped with an anchor and which has free control means comprises an anchor which is equipped with an entry stone, an exit stone, fork horns and a safety pin.
In this watch, the gear wheel sends an impulse directly to a stop stone that sits firmly on the balance wheel, whereby the anchor fork is actuated by a lever stone attached to a large lever disc that sits firmly on the balance shaft, which causes the teeth of the gear wheel operated by an entry stone and an exit stone of the armature whenever the balance wheel swings freely in any direction and the armature is prevented from deflecting too far due to the relationship between the safety pin and a small lever disc attached to the balance shaft.
The anchor escapement according to the invention has an anchor, an anchor fork, a larger entry stone, a smaller exit stone, a pair of fork horns, a safety pin, also a balance, a balance disc with a stop stone, a larger lever disc with a lever stone, a smaller lever disc with a crescent-shaped cut-out, which are connected to the balance shaft, as well as a gear wheel and a pair of limiting pins, the whole being arranged in such a way that the balance oscillates freely by the gear wheel tooth transmitting an impulse to the stop stone only once in each oscillation period of the balance,
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the lever stone strikes one of the fork horns and the anchor fork moves up to one of the limiting pins and the lever stone, after it has once struck one of the fork horns, no longer touches the fork horns, so d'ass by the reciprocating movement of the anchor fork The input stone and the output stone block and release the gear teeth one after the other in such a way that when the lever stone strikes the one fork horn, the input stone releases the gear tooth that it has blocked and the gear tooth slides with its tip on the surface of the input stone,
until the anchor fork hits one of the limit pins.
With the lever escapement according to the invention, an impulse can be sent to the balance without losing part of the power exerted by the gear wheel. The oscillation amplitude of the balance is kept almost constant. The efficiency of the clock, that is to say the power component of the spring that comes into effect on the balance wheel, is therefore greater than the efficiency of the known clocks that work with armatures, making the time measurement more accurate.
In the following an embodiment of the subject matter of the invention is described with reference to the drawings, in which Fig. 1 schematically shows a section through an embodiment, Figs. 2 to 10 show the operation of the essential part of an anchor clock in the correct order. The lever escapement comprises an armature 13 attached to a shaft 9, which allows the balance to oscillate freely. The shaft 9 is rotatably arranged in an armature bridge 14.
A balance 15 'is attached to a shaft 16 which is rotatably held in jewels 17. A balance spring 18 is held at the inner end by the shaft 16 and at the outer end by a pin. A stop stone 3 is attached to a balance wheel 15 which is fastened to the shaft 16. A lever block 5 is attached to a larger lever disk 20 which is attached to the shaft 16 with a smaller lever disk 1, the edge of which has a crescent-shaped recess. The gear wheel 11 is arranged on a shaft 19.
The anchor 13 has a larger entry stone 8, a smaller, sharply pointed exit stone 10 and an anchor fork 12, at the end of which a pair of fork horns 7 and a safety pin 4 are attached.
To explain the method of operation of this anchor escapement, a stationary state is assumed, as shown in FIG.
3 then shows the next state, in which a tooth IV of the gear wheel 11 is about to be released from the input stone 8 by the action of the lever stone 5 on one fork horn 7 of the anchor fork 12.
4 shows the next state in which the gear wheel tooth II is about to transmit an impulse to the stop stone 3 and the input stone 8 releases the gear wheel tooth IV due to the action of the lever stone 5 on a fork horn 7.
Then the tooth 1i is just emitting the impulse to the stop block 3, as can be seen from FIG. 5, which shows how the tooth IV of the gear wheel 11 presses on the input block 8 and the anchor fork 12 hits the limit pin 6.
Fig. 6 shows the situation after the impulse has been given by the gear tooth II to the stop stone 3. Now the balance 15 'can swing freely, with the anchor fork 12 resting on one of the limiting pins 6 and the safety pin 4 outside the crescent-shaped cutout 2 of the smaller lever disc 1, but rests on the circumference of the smaller lever disk 1, whereby the rollover of the anchor fork 12 is prevented, while a tooth VI of the gear wheel 11 is blocked by the starting block 10.
In Figure 7 it is shown how the balance 15 'has reached one end of the half oscillation.
8 shows a state in which the balance 15 ′ has started to oscillate in the opposite direction, the lever block 5 being about to strike the fork horn 7 in order to release the gear wheel tooth VI from the starting block 10.
In FIG. 9, the gear wheel tooth VI is almost free of the output stone 10, while another tooth III approaches the input stone 8.
In the position shown in Fig. 10, the free oscillation of the balance 15 'is continued, the tooth III is blocked by the input stone 8 and the tooth VI is completely freed from the output stone 10, whereby the interaction of the safety pin 4 and the smaller lever disc 1 prevents, that the input stone 8 overturns and irregularly lets the gear tooth move further.
The following is peculiar to this lever escapement: The gear tooth transmits only one impulse to the stop stone 3 in each oscillation period of the balance. When the lever block 5 of the larger lever disk 20 strikes one of the fork horns 7, it continues to swing without coming into contact with one of the two horns 7 again, which is partly made possible by the fact that the lever block 5 and the horns 7 are in the move in the same direction, and partly because the distance between the two horns is large. Exactly the same thing happens when the balance oscillates back.
When the lever block 5 strikes the one fork horn 7 and the input block 8 releases the tooth of the gear wheel 11 that is locked by it, the tooth slides under pressure on the input stone surface until the anchor fork 12 is held by one of the limiting pins 6. The sharply pointed starting stone 10 serves on the one hand to lock the gear wheel tooth and on the other hand, this shape gives it the opportunity to widen it sufficiently
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To form stop angle between the gear tooth and stop stone.
The interaction of the safety pin and the smaller lever washer prevents the blocking of the entry or exit stone from being incorrectly or prematurely released by a rollover of the anchor fork, as could happen with portable watches due to external influences such as shaking and bumps, which leads to free vibrations of the Balance can be ensured by using such an escapement.