DE2212323C3 - Elektrischer Schrittschaltmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schrittschaltmotor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Ein solcher Motor ist aus der CH-AS 7 056/69 bekannt.

Solche Schrittschaltmotoren weixJen z. B. in quarz- oder stimmgabelgesteuerten Uhren verwendet, bei denen zwecks Energieeinsparung kein durch einen Kraftspeicher unmittelbar angetriebenes Ankerrad vorgesehen ist.

Derartige verhältnismäßig teure und genaugehende Uhren sollen natürlich stoßgesichert sein, und zwar v> nicht nur in dem Sinne, daß ein Stoß keine Beschädigung des Werkes hervorruft, sondern auch dergestalt, daß die hohe Ganggenauigkeit durch Stöße nicht beeinträchtigt wird; wenn wiederholte Stöße bei einer Uhr mit einem solchen Schrittschaltwerk dazu führen, daß der Schritt- >o schaltmotor zusätzlich zu den elektrisch ausgelösten Schritten aufgrund von Stoßen zusätzliche unkontrollierte Schritte auf das Zeigerwerk überträgt, ist die Uhr natürlich in ihrer Brauchbarkeit gemindert.

Bei allen drehbeweglichen Teilen eines solchen ss Motors wird man natürlich die Teile bezüglich ihrer Drehachsen auswuchten, um den Einfluß tranlatorischer Beschleunigungen bei Stoßen zu verringern. Ferner wird man zweckmäßigerweise, wie in der eingangs erwähnten CH-PS ausgeführt, die Trägheitsmomente der schwenkbeweglichen Massen so gering wie möglich machen. Trotz der Auswuchtung kann man aber die Wirkung von Drehbeschleunigungen nicht vermeiden, und solche Drehbeschleunigungen treten z. B. bei Armbanduhren ständig auf, da die meisten Armbewe- <i5 gungen neben einer translatorischen meist auch eine rotatorische Komponente haben.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schrittschaltmo

tor der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der weitgehend unempfindlich auch gegen Drehbeschleunigungen ist

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1. Im Ergebnis kompensieren die auf das Antriebsglied einerseits, auf den Anker andererseits von außen wirkenden Drehimpulse einander, und zwar auch und vor allem in den Endlagen, in denen ja die beweglichen Teile während der größten Zeitdauer verharren.

Zweckmäßige konstruktive Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des Schrittschaltmotors nach der Erfindung

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2—2 in F i g. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht der Permanentmagnetanordnung des Schrittschaltmotors nach F i g. 1 und

Fig.4 einen Ausschnitt einer Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel des Schrittschaltmotors nach der Erfindung.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schrittschaltmotors nach der Erfindung dargestellt Er enthält als Antriebsglied eine langgestreckte, scheibenförmige Spule 10, die so gewickelt ist, daß sie bei ihrer Erregung ein Magnetfeld erzeugt, das in F i g. 1 senkrecht zur Zeichenebene steht Die Spule 10 wirkt mit einer Permanentmagnetanordnung 12 zusammen, welche vier Permanentmagnete 14, 16, 18 und 20 aufweist Diese Permanentmagneten befinden sich auf Trägerplatten 22 und 24, auf denen sie beispielsweise durch Verkleben befestigt sind.

Die Spule 10 ist körperlos gewickelt und mit einem zentral angeordneten Befestigungsteil 26 auf einer Welle 28 angeordnet um welche sie in zwei Gestellplatten 30 und 32 zwischen zwei Endlagen schwenkbar gelagert ist.

Die Spule 10 kann über ein Anschlußklemme 34, eine Spirale 36 und eine Leitung 38 einerseits und über eine Anschlußklemme 40, eine Spirale 42 und eine Leitung 44 andererseits impulsmäßig elektrisch erregt werden. Dabei ist die Spirale 36 mit einem Isolierstück 46 und die Spirale 42 mit einem Klemmstück 48 auf der Welle 28 befestigt an die auch die Leitung 44 angeschlossen ist.

Wie ersichtlich, nimmt bei einer Erregung der Spule 10 durch einen Strom gemäß Fig. 1 im Gegenuhrzeigersinn diese die in F i g. 1 gezeigte Lage an. Wird die Spule 10 jedoch durch einen Strom im Uhrzeigersinn erregt, so kehrt sich ihr Magnetfeld um und sie dreht sich in die in F i g. 1 nicht dargestellte, andere Endlage.

Der Schrittschaltmotor nach der Erfindung enthält weiterhin ein Schaltrad SO, in welches Ankerstifte 52 und 54 eingreifen und das Schaltrad 50 schrittweise weiterbewegen. Das Schaltrad 50 kann als Sekundenrad einer Uhr dienen und über weitere, hier nicht dargestellte Räder die übrigen Zeiger der Uhr betätigen.

Die Ankerstifte 52 und 54 sind nun nicht unmittelbar mechanisch mit der Spule 10 verbunden, sondern befinden sich auf einem Anker 56, der mit einer Welle in zwei Gestellplatten 60 und 62 gegenläufig zu der Spule 10 drehbar gelagert ist. Die Achsen der beiden Wellen 28 und 58 sind dabei vorteilhafterweise parallel.

Als Übertragungsteil zwischen der Spule 10 und dem Anker 56 dient in dem dargestellten ersten Ausfüh-

rungsbeispiel ein Hebel 64, der an der Spule 10 oder deren Befestigungsteil 26 befestigt ist, und ein Schlitz 66, der sich etwa zentrisch in dem Anker 56 befindet und auf dessen Welle 58 zu erstreckt In dem Schlitz 66 gleitet mit Spiel ein Stift 68, der an einem Ende des Hebels 64 angeordnet ist Das aus dem Hebel 64 und dem Schlitz 66 bestehende ubertragungsteil bewirk: nun zusammen mit dem Stift 68, daß sich die Spule 10 und der Anker 56 stets gegenläufig drehen.

Das Ubertragungsteil kann nach einem anderen, in Fig.4 dargestellten Ausführungsbeispiel auch aus einem mit der Spule 10 verbundenen Hebel 70 sowie einer Verzahnung 72 in oder an dem Anker 56 bestehen, weichletztere mit einer Verzahnung 74 an einem Ende des Hebels 70 zusammenwirkt Auch hier stellt das aus dem Hebel 70 und der Verzahnung 72 bestehende Übertragungsteil im Zusammenwirken mit der Verzahnung 74 ständig sicher, daß sich die Spule 10 und der Anker 56 gegenläufig drehen.

Die effektiven Trägheitsmomente der Spule 10 und des Ankers 56, d. h. die Trägheitsmomente dieser Teile einschließlich derjenigen aller etwa mit ihnen verbundenen Bauelemente, sind nun so gewählt, daß sie, bezogen auf eine der Achsen der Wellen 28 oder 58, gleich sind. Da bei einem solchen Verwerfen von Tragheitsmomenten von einer Achse auf eine gemeinsame Bezugsachse das Übersetzungsverhältnis mit in die Rechnung eingeht — es wird hier durch die Lage des Stiftes 68 bezüglich der Wellen 28 und 58 bzw. durch das durch die Verzahnungen 72 und 74 gebildete Räderpaar bestimmt —, besteht die Möglichkeit, je nach dem zur Verfügung stehenden Platz bzw. dem für den Anker 56 vorgesehenen Material das Trägheitsmoment der Spule 10 (einschließlich desjenigen des Befestigungsteiles 26 und des Hebels 64) durch einen mehr oder minder v· umfangreichen Anker 56 zu kompensieren. Die Winkel, um die sich die Spule 10 und der Anker 56 drehen, hängen ebenfalls von dem Übersetzungsverhältnis der beiden sich drehenden Massen ab, naturgemäß im umgekehrten Verhältnis. -to

In der Anordnung nach F i g. 1 ändert sich das Übersetzungsverhältnis zwischen der Spule 10 und dem Anker 56 bei deren Drehung geringfügig. Diese Änderung kann in der Praxis vernachlässigt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, die Anordnung so zu dimensionieren, daß die Gleichheit der Trägheitsmomente in dem geschilderten Sinne gerade in den beiden Endlagen auftritt Da die Spule 10 aus energetischen Gründen nur impulsmäßig erregt wird und sich somit zusammen mit dem Anker 56 nur in einem Bruchteil einer Periode bewegt (zum Beispiel in 5 von 100 msek), und sich sonst in einer der beiden Endlagen befindet (zum Beispiel für 95 msek), kann durch diese Maßnahme eine praktisch ausreichende Kompensation der beiden sich drehenden Massen erreicht werden. Im Bedarfsfall kann die Kompensation mit der Anordnung nach Fig.4 auch theoretisch vollkommen durchgeführt werden, da sich ja das Obersetzungsverhältnis eines Räderpaares bei dessen Drehung nicht ändert

Die Sicherheit des Schrittschaltmotors nach der Erfindung gegen ein unbeabsichtigtes Bev/egen der Spule 10 wird in dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel noch durch zwei Weicheisenteile 76 und 78 erhöht, die so mit der Spule 10 oder deren Hebel 64 verbunden sind, daß sie von der Permanentmagnetanordnung 12 in den Endlagen stärker angezogen werden als zwischen diesen. Da auch der Anker 56 bei seiner Verdrehung in die Nähe der Permanentmagnetanordnung 12 gelangt, können auch an diesem Weicheisenteile 80 und 82 vorgesehen werden, wie in F i g. 1 strichpunktiert angedeutet ist

Um bei der bisher beschriebenen Anordnung des Schaltrad 50 jeweils nur um eine Zahnteilung weiterzuschalten, muß die Spule 10 hierzu abwechselnd mit Impulsen positiver und negativer Polarität erregt werden. Es können jedoch auch die Weicheisenteile 78 bzw. 82 weggelassen und die Spule 10 mit Impulsen nur einer Polarität erregt werden.

Zum leichteren Einführen der Spule 10 und der mit dieser verbundenen Bauelemente in die Permanentmagnetanordnung 12 weisen die Trägerplatten 22 und 24 eine Ausnehmung 84 auf, die zweckmäßigerweise etwas schräg angeordnet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Schrittschaltmotor für den Antrieb eines transportablen zeithaltenden Geräts mit einem elektrodynamisch antreibbaren, um eine ortsfeste Achse hin und her drehbeweglichen Antriebsglied und mit einem um eine zur Antriebsgliedachse parallele Achse in entgegengesetztem Sinne wie dieses von dem Antriebsglied drehangetriebenen Anker, der ein Schaltrad schrittweise weiterbewegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied einerseits, der Anker andererseits zumindest in den Stellungen, die sie in den Pausen zwischen den Schaltschritten einnehmen, bezüglich der jeweiligen Achse gleiches Trägheitsmoment aufweisen und in diesen Stellungen im Antriebseingriff miteinander stehen.

2. Elektrischer Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, bei dem das Antriebsglied einen, am freien Ende mit einem Stift versehenen Hebel trägt, der in einen Schlitz des Ankers mit Spiel eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied und der Anker zwischen zwei Endlagen verschwenkbar sind, in denen sie durch den Stift und den Schlitz gekoppelt sind.

3. Elektrischer Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied einen am freien Ende mit einer Verzahnung versehenen Hebel trägt, dessen Verzahnung mit einer Gegenverzahnung des Ankers kämmt