DE1932257B2

DE1932257B2 - Zeithaltendes element

Info

Publication number: DE1932257B2
Application number: DE19691932257
Authority: DE
Inventors: Samuel Prof Dr Liestal Leuenberger Lucien Waiden bürg Steinemann, (Schweiz)
Original assignee: Institut Dr Ing Reinhard Strau mann AG, Waidenburg (Schweiz)
Priority date: 1968-08-19
Filing date: 1969-06-25
Publication date: 1971-04-29
Also published as: DE1932257A1; FR2015873A1; GB1222460A; CH535989A; CH1246668A4; US3683616A

Description

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Über den Einfluß des magnetischen Feldes auf den Die Kurven sind so aufgenommen, daß die Rich-

Gang von Uhren ist schon im Jahre 1933 (Bulletin tung des Magnetfeldes in die Ebene des Uhrwerkes Annuel Societe Suisse de Chronometrie, Vol. 1, fällt. Mit 1 ist die Neukurve im steigenden Feld be-S. 52 bis 74) eine eingehende Studie Veröffentlicht zeichnet, mit 2 bei fallender Feldstärke, welche bei worden. Die Störungen eines Uhrwerkes im Magnet- 5 0 Oe die Richtung wechselt und wieder steigt, und feld sind dort und später vor allem der Spiralfeder Kurve 3 schließt den Zyklus. Die Kurven des Zyklus zugeschrieben worden, und zwar im Sinne einer un- des Magnetfeldes entsprechen meist nicht der Neumittelbaren Veränderung des Elastizitätsmoduls des kurve, weil remanente Felder aller Konstruktions-Metalls, wenn dieses dem Magnetfeld ausgesetzt ist. elemente aus Stahl auftreten.

Die für die Temperaturkompensation des Elasti- io Eine solche Uhr bleibt in einem Magnetfeld /7 von zitätsmoduls genutzten magnetomechanischen Effekte etwa 600 bis 900 Qe stehen, aber eine normale Gangwerden tatsächlich djurch Magnetfelder gestört, und ^: ' ..messung gelingt nur .bis etwa 100 Oe, so daß injhöhezwar insbesondere bei Spiralfederlegierungen, deren ren Magnetfeldern nurmehr der residuelle Effekt geCurie-Temperatur weit über der Gebrauchstemperä-τ messen werden kann. Dieser letztere steigt fnit dem tür liegt. Hingegen sind diese Störungen, dip un- 15 auftretenden Magnetfeld rasch zu hohen Werten von mittelbar und allein von der Spiralfeder herrühren 1 min pro Tag und mehr an.

können, nie so groß^wie die am vollständigen Uhr? Die Fig. 3 zeigt den Gang G derselben Uhr, bei

werk beobachteten temporären Störungen !(Störan- welcher man die magnetempfindliche Spiralfeder gen, die bei Uhren im Magnetfeld auftreten) und die durch eine Spiralfeder aus paramagnetischem Materesiduellen Effekte (Störungen, die verbleiben, wenn 20 rial ersetzt hat.

die temporären Einwirkungen eines Magnetfeldes Auch diese Uhr steht in einem Magnetfeld H von

aufhören). etwa 600 bis 900 Oe still.

Magnetfelder, welche Armbanduhren beeinflussen Fig: 4 zeigt wieder den Residualeffekt. Er ist

können, werden heute durch manche Maschinen und wesentlich geringer als jener der Uhr mit gewöhn-Vorrichtungen erzeugt: Motoren von Haushalts- 25 licher Ausrüstung. Eine solche Uhr ist jedoch keinesmaschinen, Magnete in Kopfhörern des Telephons, wegs das, was der Käufer von einer unmagnetischen Magnete an Kinderspielzeugen und magnetisch be- Uhr eigentlich erwartet.

festigbaren Gegenständen wie Zigarettendosen und : Es wurde mit großen Anstrengungen und sehr ein-Münzhalter im Auto, magnetische Bleistifte und gehenden Versuchen gefunden, daß eine Uhr, die das Zettelhalter sowie Magnetschließer an Kühlschrank- 30 Kriterium »antimagnetisch« wirklich verdient, dann und anderen Türen und viele mehr. Auch größere erhalten wird, wenn ihr zeithaltendes Element, be- - zeithaltende Elemenie in--Sport-Zählern, Instrumen- stehend aus Unruhe, Spiralfeder und Hemmung, daten usw. können Magnetfeldern ausgesetzt sein. Die durch gekennzeichnet, daß alle auf der Unruhwelle wirksamen Feldstärken solcher Magnete können in sitzenden Teile, alle auf der Ankerwelle sitzenden einigen Zentimetern Abstand noch 100 Oe betragen. 35 Teile, das auf dem Hemmungstrieb sitzende Hem-Da der Einfluß der Magnetfelder auf den Gang der mungsrad sowie mindestens die Hauptmasse der UnUhren der Fachwelt bekannt war, und da trotzdem ruhwelle nur aus Materialien bestehen, deren magneim täglichen Leben die Uhren stets in den Einfluß- tische Permeabilität μ <Ξ 1,01 ist. Solche Materialien bereich von Magnetfeldern kamen, wurden so- mit μ <ζ 1,01 nennt der Ingenieur unmagnetisch, genannte antimagnetische Uhren in den FIandel ge- 40 während er Materialien mit μ ^> 1,01 als magnetisch bracht. Die minimalen Forderungen an solche Uhr- bezeichnet. Die Bestimmung, daß alle die vorgenannwerke und.die PrüfÄthoden sind in der schweize- ten Teile nur aus unmagnetischen Materialien berischen Norm NIHS 90-10 umschrieben. Diese Norm stehen dürfen, bedeutet unter anderem auch, daß bezieht sich allein auf den residuellen Effekt und kein Teil mit Schichten aus magnetischen Materialien nicht die temporäre^; ,Störungen des Werkes im 45 behandelte Oberflächen aufweisen darf, also beiMagnetfeld, indem keine Mittel bekannt waren, spielsweise vor dem Vergolden nicht mit einer düntemporäre Störungen auf kleine Werte zu bringen. nen galvanisch aufgetragenen Nickelschicht überzo-Einzig bekannt war die magnetische Schirmung des gen worden sein darf, was sonst in der Uhrentechnik Uhrwerkes im Gehäuse. Für den Uhrmacher be- üblicherweise. getan wird, um der Goldschicht einen deutet »antimagnetisch« allein, daß die Uhr im Feld 5° besseren Glanz zu geben. Die Angabe, daß von der nicht stillsteht und oaß der Resteffekt unter einem Unruhwelle mindestens die Hauptmasse aus unbestimmten Wert liegt; der Träger der Uhr nimmt magnetischem Material, also beispielsweise aus Mesfälschlicherweise-oft-an,-daß »antimagnetisch« auch sing, einer aushärtbaren Bronze, einem austenitischen, frei von jeder Stoning bedeutet. Es ist bis heute . rostfreien Stahl, einem Kunststoff usw. bestehen muß, nicht gelungen,^{1 :}onne^: Verwendung eines magne- 55 heißt, daß sie entweder ganz aus einem solchen Matetischen Schirmes aller Störungen in mechanischen rial bestehen kann, oder daß sie zwar z. B. Lagerzap-Uhren konstruktiv, zu- beseitigen. In der Zeichnung fen aus Stahl enthalten kann, die aber in einer aus zeigt .... , .,Z_{1 r} unmagnetischem Material bestehenden Welle einge-

Fig. 1 den' Gang G einer als äntimagnetisch be- setzt sind. Eine solche Konstruktion wird dann nötig zeichneten Markenuhr mit einer derzeit handeis- 60 sein, wenn die für eine bestimmte Uhr an die Lagerüblichen, schwach magnetischen »Nivarox«-Spiral- zapfen zu stellenden Anforderungen in bezug auf feder, einer Stahlunruhwelle, einer vernickelten Bruchfestigkeit, Härte, Abriebfestigkeit usw. derart Hebelscheibe und einer vernickelten Unruh, aber sind, daß sie sich nur bei einem magnetischen Matenichtmagnetischer Hemmung, in Funktion der rial finden lassen. Die Länge solcher Lagerzapfen Stärke FI des Magnetfeldes, in dem sie sich befindet, 65 darf etwa ein Sechstel der Länge der ganzen Welle F i g. 2 den Residualeffekt derselben Uhr, d. h. den betragen. Bereits durch eine solche Konstruktion Gang G, nachdem sie sich in einem Magnetfeld der wird das Entstehen von Magnetfeldern und magneti-StärkeH befunden hat. . sehen Momenten schädlicher Größe verhindert, da

die magnetischen Momente der beiden Einzelzapfen bereits an und für sich klein sind und induzierte Drehmomente im Magnetfeld einander entgegenwirken. Die nötige Abriebfestigkeit und Härte der Achsen im Bereich der Lager kann auch durch eine galvanisch oder chemisch oder aus der Gasphase aufgetragene Schicht (ζ. B. aus Cr, Rh usw.) erreicht sein.

Für die Spiralfeder eignet sich am besten ein paramagnetisches oder ein antiferromagnetisches Material, beispielsweise ein solches, das Gegenstand der Patentanmeldung P 15 58 514.5 und der Patentanmeldung P 15 58 513.4 ist.

Für die übrigen Teile, also die Unruh, die Hebelscheibe, die Spiralrolle, den Anker und das Hemmungsrad läßt sich Messing, Neusilber, Kupfer-Beryllium oder eine aushärtbare Bronze verwenden, die alle eine Permeabilität μ zwischen 1,0001 und 1,005 aufweisen.

F i g. 5 und 6 zeigen die Resultate von Messungen des temporären Effektes an einer erfindungsgemäßen Uhr, die mit einer Unruhe, Hemmung und Hebelscheibe aus ausgehärteter Bronze und einer paramagnetischen Spiralfeder ausgerüstet ist, und zwar zeigt F i g. 5 den Gang der Uhr mit einer Unruhwelle aus Messing und eingesetzten Stahlzapfen und F i g. 6 den Gang mit einer Unruhwelle, die ganz aus ausgehärteter Bronze besteht. Die residuellen Effekte sind für beide Teile kleiner als die momentanen Gangschwankungen.

Beim Vergleich dieser Figuren mit den Fig. 1 bis 4 ist darauf zu achten, daß hier der Maßstab für das Magnetfeld 4mal kleiner und der Maßstab für den Gang G 2,5mal größer gewählt werden mußte, damit man überhaupt Meßwerte eintragen konnte. Felder von 1000 Oe verursachen also keinerlei Störungen.

Im Unterschied dazu zeigt

F i g. 7 den Gang G derselben Uhr, die jedoch mit einer Unruhwelle aus Stahl ausgerüstet wurde.

Daraus ergibt sich, daß nur die erfindungsgemäße Uhr die Eigenschaften aufweist, die ein Käufer von einer unmagnetischen Uhr eigentlich erwartet.

Mit der Bedingung, daß der residuelle Effekt immer verschwindet, kann also die Maßnahme, den größten Teil der bewegten Teile aus nichtmagnetischem Metall zu machen, zu Konstruktionsprinzipien führen, welche auch den temporären Effekt klein machen. So wird dieser unbedeutend bis etwa 400 Oe, wenn Unruh und die Hauptmasse der Unruhachse, Spirale, Spiralrolle, Hebelscheibe, Anker, Ankerrad eine Permeabilität μ <Ξ 1,01 haben. Bis 2 kOe ist er unbedeutend, wenn zusätzlich die Achse der Unruh ganz aus unmagnetischem Material besteht, und bis nahe 10 kOe trifft dies zu, wenn auch der Hemmungstrieb und die Ankerachse aus unmagnetischem Material angefertigt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Zeithaltendes Element, bestehend aus Unruh, Spiralfeder und Hemmung, dadurch gekennzeichnet, daß alle auf der Unruhwelle sitzenden Teile, alle auf der Ankerwelle sitzenden Teile, das auf dem Hemmungstrieb sitzende Hemmungsrad sowie mindestens die Hauptmasse der Unruhwelle nur aus Materialien bestehen, deren magnetische Permeabilität μ <Ξ 1,01 ist.

2. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme der Lagerzapfen die Unruhwelle aus einem Material besteht, dessen Permeabilität μ <^ 1,01 ist.

3. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Unruhwelle aus einem Material besteht, dessen Permeabilität μ £ 1,01 ist.

4. Zeithaltendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruhwelle aus einer aushärtbaren Bronze besteht.

5. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Unruhwelle, Hemmungstrieb und Ankerachse eine galvanisch oder chemisch aufgetragene unmagnetische Schicht zumindest an der Lagerstelle haben.

6. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens entweder der Hemmungstrieb oder die Ankerwelle nur aus Materialien bestehen, deren magnetische Permeabilität μ <| 1,01 ist.

7. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder aus einem paramagnetischen oder einem antiferromagnetischen Metall besteht, dessen Permeabilität μ unter 1,01 liegt.

8. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unruh und die übrigen auf der Unruhwelle sitzenden Teile aus einem Monel-Metall oder aus Neusilber oder aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung oder aus Messing bestehen.

9. Zeithaltendes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker und das Hemmungsrad aus Neusilber oder aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung oder aus einer Cu-Mn-Ni-Legierung besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen