Механический часовой механизм с системой обратной связи



Механический часовой механизм с системой обратной связи
Механический часовой механизм с системой обратной связи
Механический часовой механизм с системой обратной связи
Механический часовой механизм с системой обратной связи
Механический часовой механизм с системой обратной связи
Механический часовой механизм с системой обратной связи
G04B1/00 - Часы механические; механические элементы часов; вообще приборы для определения времени по солнцу, луне или звездам (механизмы, приводимые в действие пружинами или грузами F03G; электромеханические часы G04C; электромеханические часы с присоединенными или встроенными средствами, воздействующими на управляемые устройства в заданное время или по истечении заданного периода времени G04C 23/00; с устройствами для остановки G04F 7/08; конструктивные детали или корпуса, специально предназначенные для электронных часов без подвижных частей G04G 17/00))

Владельцы патента RU 2718348:

ЭТА СА МАНУФАКТЮР ОРЛОЖЭР СЮИС (CH)

Изобретение относиться к механическому часовому механизму (1). Механизм содержит по меньшей мере один барабан (11), комплект (12) зубчатых колес, приводимый в движение с одного конца барабаном, спусковой механизм генератора (13) колебаний с резонатором в виде балансира с пружиной, а также систему обратной связи (2) для часового механизма. Спусковой механизм приводится в движение комплектом (12) зубчатых колес с другого его конца. Система обратной связи (2) содержит по меньшей мере один высокоточный генератор эталонной частоты (21), соединенный с частотным компаратором (22) для сравнения частот колебания двух генераторов, и механизм (23) регулировки резонатора генератора колебаний для замедления или ускорения этого резонатора в зависимости от результата сравнения частот в частотном компараторе. 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к механическому часовому механизму с системой обратной связи.

Уровень техники

За многие годы механизмы механических часов усовершенствовались, в частности, в отношении настройки или регулирования частоты колебаний балансира с пружиной, используемого в качестве резонатора для генератора колебаний. Стандартный механизм механических часов, в частности, со швейцарским анкерным спуском характеризуется устойчивостью к ударным нагрузкам, воздействующим на наручные часы. Это означает, что одноразовый удар по существу не влияет на состояние наручных часов. Однако эффективность такого спускового механизма невысока и составляет, например, около 30%. Кроме того, швейцарский анкерный спуск не позволяет использовать резонатор с высокой частотой или малой амплитудой.

В международной заявке WO 2006/045824 A2 описан элемент регулировки для возврата качающегося балансира в положение равновесия. Также представлен спусковой механизм для поддержания колебаний балансирного колеса относительно его положения равновесия. Для этого балансирное колесо соединено с по меньшей мере одним подвижным постоянным магнитом, а элемент регулировки имеет неподвижный постоянный магнит для создания магнитного поля, возвращающего балансир к его положению равновесия. Недостатком известного устройства является то, что в нем отсутствует какая-либо система обратной связи, которая могла бы настраивать частоту колебаний балансира.

Для поддержания высокой частоты резонатора генератора колебаний необходимо изменить принцип швейцарского анкерного спуска. Для повышения частоты элемента регулировки требуется больше энергии для поддерживания частоты указанного генератора колебаний. Для уменьшения энергии, можно уменьшить инерционную массу генератора, уменьшить амплитуду колебаний, повысить коэффициент качества осциллятора или повысить эффективность передачи энергии между приводным элементом и элементом регулировки. В стандартном швейцарском анкерном спуске слишком большое количество энергии тратится на остановку и ускорение несколько раз в секунду. Даже если анкерная вилка и анкерное колесо выполнены максимально легкими, получить высокую частоту генератора все равно сложно.

В механическом часовом механизме компанией De Bethune, используется магнитный спусковой механизм с непрерывной синусоидальной передачей энергии. Механический приводной элемент передает крутящий момент на понижающую зубчатую передачу. На выходе указанной зубчатой передачи магнитный ротор передает энергию на резонатор генератора колебаний, на котором закреплены постоянные магниты. Скорость зубчатой передачи синхронизирована с частотой собственных колебаний резонатора. Резонатор, выполняющий функцию элемента регулировки, контролирует измерение времени. Скорость перемещения стрелок индикатора времени контролируется с точным и регулярным делением времени.

Такой резонатор может заменить обычный пружинный балансир, лучше отвечая требованиям и ограничениям по высокой частоте колебаний для повышения точности. Больше не существует каких-либо конкретных точек крепления. Этот резонатор является более жестким и позволяет использовать первую моду собственных колебаний. Коэффициент качества также выше, чем у обычного генератора, даже при малой амплитуде.

Однако описанный выше часовой механизм компании De Bethune не обладает устойчивостью к ударным нагрузкам, и после каких-либо ударных воздействий стрелки, скорее всего, будут перемещаться быстрее. Кроме того, этот механизм не содержит систему обратной связи для простой и точной настройки частоты колебаний балансира, что является недостатком.

Изобретение направлено на создание средства, использующего резонатор генератора колебаний с высоким коэффициентом качества, высокой частотой колебаний и/или малой амплитудой без снижения устойчивости швейцарского анкерного спуска к ударным нагрузкам.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранения вышеуказанных недостатков посредством создания механического часового механизма, снабженного системой обратной связи, способной точно корректировать частоту колебаний резонатора генератора колебаний механического часового механизма.

Поставленная задача решается в механическом часовом механизме, обладающем признаками согласно независимому п. 1 формулы изобретения.

Конкретные варианты выполнения механического часового механизма описаны в зависимых пп. 2-22 формулы.

Одно из преимуществ механического часового механизма согласно изобретению заключается в том, что можно оптимизировать точность генератора эталонной частоты, не заботясь при этом о его устойчивости к ударным нагрузкам, и, следовательно, оптимизировать устойчивость к ударным нагрузкам генератора колебаний, не беспокоясь о его точности.

Другим преимуществом является возможность создания продукта, отвечающего эстетическим нормам часового дела благодаря наличию балансира с пружиной в качестве генератора колебаний и имеющего увеличенную точность вследствие использования генератора эталонной частоты, который может быть высокочастотным.

Особенности и преимущества механического часового механизма с системой обратной связи станут более понятны из дальнейшего описания со ссылками на чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана схема различных компонентов стандартного механического часового механизма, соединенного с системой обратной связи;

на фиг. 2 - стандартный механический часовой механизм, соединенный с системой обратной связи;

на фиг. 3 - компоненты системы обратной связи согласно первому варианту выполнения, в частности, комбинация генератора эталонной частоты с частотным компаратором;

на фиг. 4 - график зависимости крутящего момента, вызванного магнитным взаимодействием колеса возбуждения с постоянными магнитами генератора эталонной частоты, от угловой скорости вращения колеса в системе обратной связи для первого варианта выполнения, показанного на фиг. 3;

на фиг. 5 - первый вариант выполнения механизма регулировки системы обратной связи для коррекции частоты колебаний резонатора генератора колебаний согласно изобретению;

на фиг. 6 - второй вариант выполнения механизма регулировки системы обратной связи для коррекции частоты колебаний резонатора генератора колебаний согласно изобретению;

на фиг. 7 - упрощенная схема компонентов системы обратной связи согласно второму варианту выполнения с входным колесом возбуждения для сравнения частот генератора колебаний и генератора эталонной частоты системы обратной связи.

Осуществление изобретения

В дальнейшем описании все компоненты механического часового механизма, хорошо известные специалисту в данной области, будут рассмотрены упрощенно.

На фиг. 1 схематично показан механический часовой механизм 1 с системой обратной связи 2 для точной коррекции частоты или работы стандартного механического часового механизма 1'. Стандартный механический часовой механизм 1' включает в себя источник 11 механической энергии, представляющий собой по меньшей мере один барабан, передачу 12 и генератор 13 колебаний.

Передача 12 включает в себя комплект 12 зубчатых колес, приводимых первым колесом от барабана 11. Последнее колесо комплекта 12 зубчатых колес приводит в действие спусковой механизм генератора 13 колебаний. Этот генератор 13 колебаний также содержит резонатор, представляющий собой балансир с пружиной.

Система обратной связи 2 может быть соединена с входом генератора 13 колебаний для регулирования, в частности, частоты колебаний резонатора генератора колебаний. Соединение между стандартным механическим часовым механизмом Г и системой обратной связи 2 может осуществляться посредством последнего колеса комплекта 12 зубчатых колес.

Система обратной связи 2 содержит высокоточный генератор 21 эталонной частоты, т.е. по меньшей мере более точный, чем резонатор генератора 13 колебаний. Кроме того, система обратной связи 2 содержит частотный компаратор 22, соединенный или объединенный с генератором 21 эталонной частоты или резонатором 21 для сравнения частоты двух генераторов 21 и 13, а также механизм 23 регулировки. Этот механизм 23 регулировки позволяет корректировать частоту колебаний резонатора генератора 13 колебаний в зависимости от результатов сравнения в частотном компараторе 22. Таким образом, частоту резонатора, например, балансира генератора 13 колебаний можно скорректировать посредством механизма регулировки для замедления или ускорения резонатора этого генератора колебаний, что будет объяснено ниже.

Следует отметить, что понятия «скорость» или «частота» генератора колебаний или генератора эталонной частоты, означают частоту колебаний или скорость вращения колеса, соединенного с генератором колебаний и/или генератором эталонной частоты.

На фиг. 2 показаны различные элементы стандартного механического часового механизма 1. Стандартный механический часовой механизм содержит барабан 11 с внешними зубьями для зацепления с центральной шестерней 121' первого зубчатого колеса 121 комплекта зубчатых колес 12, обеспечивая повышение скорости вращения первого колеса 121 относительно скорости вращения внешних зубьев барабана.

Комплект зубчатых колес 12 может также включать в себя второе колесо 122, чья центральная шестерня 122' приводится внешними зубьями первого колеса 121. За счет этого также обеспечивается повышение скорости вращения второго колеса 122 относительно первого колеса 121. Комплект также может содержать третье колесо 123, приводимое посредством центральной шестеренки 123' внешними зубьями второго колеса 122. Также обеспечивается повышение скорости вращения третьего колеса 123 относительно скорости вращения второго колеса 122. Это третье колесо 123 может быть последним в комплекте 12 зубчатых колес для привода одного или нескольких индикаторов времени механических часов.

Последнее колесо 123 комплекта зубчатых колес 12 приводит в действие спусковой механизм генератора 13 колебаний. Этот спусковой механизм может содержать анкерное колесо 16, чья центральная шестерня 16' приводится в движение последним колесом 123, и анкерную вилку 15 швейцарского анкерного спуска, зацепляющуюся с анкерным колесом и взаимодействующую обычным способом с балансиром 14. Балансир 14 содержит пружину 14', которая одним концом прикреплена к оси вращения балансира, а другим концом - к винту пружины балансира, который обычно крепится к платине наручных часов. Частота колебаний балансира регулируется и корректируется системой обратной связи 2.

На фиг. 3 показан первый вариант выполнения системы 2 обратной связи. Система обратной связи содержит частотный дискриминатор. Поскольку генератор колебаний стандартного механического часового механизма является неточным, но обладает устойчивостью к ударным нагрузкам, указанный часовой механизм возбуждает генератор эталонной частоты или резонатор 32, 32', 33, 33' системы обратной связи, который обладает более высокой точностью. Скорость или частота эталонного резонатора сравнивается со скоростью или частотой резонатора генератора колебаний посредством частотного компаратора 35, 36, 36', выходной сигнал которого управляет элементом механизма регулировки для коррекции частоты резонатора генератора колебаний.

Следует отметить, что указанный генератор эталонной частоты объединен с частотным компаратором. Вращающееся колесо, соединенное со стандартным часовым механизмом, посредством магнитного взаимодействия возбуждает эталонный резонатор, в результате чего происходит сравнение скорости или частоты генераторов.

Колесо 31 возбуждения может быть непосредственно соединено с одним из колес комплекта 12 зубчатых колес стандартного механического часового механизма. Это колесо возбуждения может представлять собой одно из колес указанного комплекта зубчатых колес, или колесо 31 возбуждения может быть связано с одним из колес указанного комплекта повышающей или понижающей передачей. Таким образом, колесо 31 возбуждения вращается с определенной угловой скоростью Vext, которая пропорциональна угловой частоте возбуждения или пульсации генератора колебаний. Такое колесо 31 возбуждения имеет определенное количество N внешних зубьев. Количество зубьев N может быть нечетным; например, колесо возбуждения может иметь 9 зубьев.

Генератор эталонной частоты или резонатор системы обратной связи содержит по меньшей мере один постоянный магнит 33, расположенный на свободном конце плеча 32 резонатора, который посредством основания 34 прикреплен к подвижной раме 35, установленной на платине часового механизма. Этот постоянный магнит 33 расположен рядом с колесом 31 возбуждения и, предпочтительно, полюсы магнита направлены к центру этого колеса 31.

Постоянный магнит 33 притягивается к колесу 31 возбуждения, когда зуб этого колеса находится рядом с магнитом, и притягивается с намного меньшей силой, когда рядом с магнитом находится впадина между двумя зубьями колеса возбуждения. Поскольку колесо возбуждения вращается с постоянной угловой скоростью Vext, магнит 33 будет совершать колебания со второй частотой ω0 за счет магнитного взаимодействия с указанным колесом 31 возбуждения.

При вращении колеса 31 возбуждения и в зависимости от количества N зубьев этого колеса частота ωext возбуждения определяется на основании собственной скорости вращения Vext колеса. Следовательно, частота ωext возбуждения равна произведению N⋅Vext, где - количество зубьев колеса возбуждения. Количество зубьев N может быть нечетным, например, колесо возбуждения может иметь 9 зубьев. Таким образом, чтобы сравнить частоты двух указанных генераторов, можно сравнить частоту ωext возбуждения с частотой ω0 колебаний генератора эталонной частоты.

Предпочтительно конструкция содержит два плеча 32, 32', каждый из которых на своем первом конце содержит постоянный магнит 33, 33', образуя камертон. Вторые концы двух плеч 32, 32' соединены и прикреплены посредством основания 34 к раме 35. Указанные два постоянных магнита 33, 33' расположены рядом с возбуждающим колесом 31 в диаметрально противоположных положениях относительно колеса 31 возбуждения, которое находится между указанными двумя постоянными магнитами 33, 33'.

Предпочтительно подвижная рама 35 представляет собой кольцо, расположенное соосно с колесом 31 возбуждения. Такое кольцо 35 может свободно вращаться относительно платины посредством роликов, или осей, или шарикоподшипников 38, контактирующих с внутренней поверхностью кольца 35. Количество роликов, осей или шарикоподшипников 38 должно равняться по меньшей мере трем, чтобы рама или кольцо могло вращаться относительно той же оси вращения, что и колесо возбуждения. Однако рама или кольцо 35 может также удерживаться в определенном положении посредством по меньшей мере одной возвратной пружины 36, или двух возвратных пружин 36, 36', одним концом прикрепленных к платине. Предпочтительно, возвратные пружины 36, 36' прикреплены к кольцу в диаметрально противоположных точках.

Когда колесо 31 возбуждения вращается с определенной угловой скоростью Vωext, возбуждение генератора эталонной частоты происходит с частотой ω0 колебаний. Возбуждение генератора эталонной частоты происходит при вращении колеса 31 возбуждения, которое выполнено из ферромагнитного материала для обеспечения магнитного взаимодействия с постоянным магнитом или магнитами 33, 33', закрепленными на первых концах плеч 32, 32'. Указанное колесо 31 возбуждения может просто иметь ферромагнитные части на зубьях или внутри них для магнитного взаимодействия с постоянными магнитами 33, 33'. Ферромагнитный материал также может быть нанесен в виде непрерывного слоя на внешнюю поверхность зубьев колеса 31 возбуждения. При этом также возникает крутящий или блокирующий момент магнитного взаимодействия. Поскольку колесо возбуждения вращается в направлении против часовой стрелки, рама 35 также стремится переместиться в направлении против часовой стрелки, но ее удерживают возвратные пружины 36, 36'.

Скорость вращения колеса 31 возбуждения может постепенно увеличиваться, а затем, установиться в значении, практически равном эталонной частоте вращения ω0. Как указывалось выше, в этом случае возникает блокирующий момент. Однако если крутящий момент взаимодействия продолжает увеличиваться, происходит разблокирование системы, и скорость вращения колеса 31 возбуждения ограничивается только трением. Задача заключается в синхронизации частот обоих генераторов посредством системы обратной связи.

На фиг. 4 показано, как крутящий момент взаимодействия зависит от частоты возбуждения, и когда частота возбуждения ωext близка к частоте запирания, возникает блокирующий момент. Таким образом, подвижная рама 35 принимает положение, в котором крутящий момент возвратных пружин 36, 36' уравновешивает блокирующий момент. Указанная рама также содержит участок с зубьями для зацепления, например, с выходным колесом 37. Таким образом, угол поворота ϕ выходного колеса 37 пропорционален разности угловых скоростей или частот вращения ωext0, что дает возможность осуществлять коррекцию генератора колебаний посредством выходного колеса 37, которое является одним из элементов механизма регулировки.

Следует отметить, что рама 35 и возвратные пружины 36, 36' могут быть выполнены за одно целое. Кроме того, генератор эталонной частоты может быть выполнен в форме, отличающейся от формы камертона. Постоянные магниты могут быть также установлены и на колесе возбуждения, а плечи 32, 32' камертона могут быть выполнены из ферромагнитного материала. Конец каждого плеча, расположенный напротив колеса возбуждения, будет возбуждаться при вращении этого колеса 31 возбуждения.

На фиг. 5 показан первый вариант выполнения механизма регулировки для регулирования скорости или частоты генератора колебаний в зависимости от разности, определяемой частотным компаратором системы обратной связи. Генератор колебаний на фиг. 5 представлен только в виде балансира 14 с пружиной 14'.

В качестве механизма регулировки используется выходное колесо 37 системы обратной связи, которое зацепляется с зубчатой частью, выполненной, например, в форме дуги или окружности на подвижном элементе 137 регулировки. Элемент регулировки установлен на платине наручных часов с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси вращения балансира, но расположенной снаружи балансира 14. Элемент регулировки на конце рычага, противоположном зубчатой части, содержит клювообразный выступ. Регулирующий клювообразный выступ может придвигаться к последнему витку пружины 14' балансира или отодвигаться от него в зависимости от угла поворота θ рычага, который зависит от разности частот в системе обратной связи.

Клювообразный выступ подвижного регулирующего элемента 137 действует на расстоянии L0 от активной длины пружины балансира заданной величины. Период колебаний пружины 14' балансира зависит от ее активной длины. При колебаниях пружина балансира попеременно сжимается и расширяется. Если препятствие, такое как клювообразный выступ, разместить на траектории расширения последнего витка пружины, активная длина пружины во время колебаний моментально изменится. Это приведет к уменьшению средней активной длины, и, следовательно, к уменьшению периода колебаний.

Очевидно, что можно также не использовать выходное колесо 37, но позволить зубчатой части рамы взаимодействовать непосредственно с зубчатой частью регулирующего элемента 137.

На фиг. 6 показан второй вариант выполнения механизма регулировки системы обратной связи для регулирования скорости или частоты генератора колебаний в зависимости от разности, определяемой частотным компаратором обратной связи. Как и на фиг. 5, на фиг. 6 генератор колебаний показан в виде балансира 14 с балансирной пружиной 14'.

В этом варианте выполнения элемент 137 регулировки содержит зубчатую часть, выполненную, например, в форме дуги или окружности, которая может зацепляться непосредственно с зубчатой частью рамы частотного компаратора. Элемент регулировки установлен на платине наручных часов с возможностью поворота вокруг оси, параллельной оси вращения балансира, но расположенной снаружи пружинного балансира 14. Элемент регулировки также содержит дугообразную часть, форма которой комплементарна внешней поверхности балансира 14, для изменения величины трения между балансиром и воздухом. Эта дугообразная часть расположена на стороне, противоположной зубчатой части относительно оси вращения элемента регулировки. В зависимости от разности частот вращения ωext0 указанная дугообразная часть может придвигаться к внешней поверхности балансира или отодвигаться от нее, в результате чего осуществляется регулирование скорости или частоты генератора колебаний. Таким образом, при правильном выборе изохромной кривой пружинного балансира, частота этого пружинного балансира уменьшается при увеличении трения, создаваемого приближающейся к балансиру дугообразной частью элемента 137 регулировки, и наоборот.

На фиг. 5 и 6 показаны два варианта выполнения, в которых перемещение элемента 137 регулировки для регулирования частоты колебаний баланса 14 может быть линейным.

Кроме трения, создаваемого воздухом, регулирование частоты колебаний балансира 14 может также осуществляться посредством магнитного взаимодействия между элементом 137 регулировки и указанным балансиром.

В системе обратной связи в соответствии с другим вариантом выполнения может быть использована другая компоновка генератора эталонной частоты для магнитного взаимодействия с колесом возбуждения для определения скорости или частоты двух указанных генераторов. Колесо возбуждения может содержать магнитные дорожки, расположенные кольцеобразно на одной поверхности и равномерно удаленные друг от друга. Такие кольцеобразно расположенные магнитные дорожки центрированы относительно оси вращения колеса возбуждения. При вращении колеса возбуждения по меньшей мере один элемент магнитной связи, представляющий собой постоянный магнит генератора эталонной частоты, возбуждается посредством вращения каждой магнитной дорожки колеса возбуждения. Этот постоянный магнит упруго удерживается на подвижной раме, которая может отклоняться на угол или перемещаться линейно для сравнения частоты двух указанных генераторов и обеспечения регулирования частоты колебаний пружинного балансира посредством механизма регулировки.

На фиг. 7 показан второй вариант выполнения системы обратной связи. В этом варианте выполнения генератор эталонной частоты объединен с частотным компаратором для управления механизмом регулировки. Также возможно магнитное взаимодействие с вращающимся колесом, соединенным со стандартным часовым механизмом для возбуждения эталонного резонатора и сравнения скоростей или частот генераторов.

Как описано со ссылкой на фиг. 3, колесо 41 возбуждения согласно второму варианту выполнения может быть непосредственно соединено с одним из колес комплекта зубчатых колес стандартного механического часового механизма. Таким образом, колесо 41 возбуждения может быть последним колесом комплекта зубчатых колес или быть колесом, связанным с одним из колес указанного комплекта. Колесо 41 возбуждения вращается с угловой скоростью Vext, соответствующей частоте колебаний генератора колебаний, т.е. пропорциональной частоте колебаний балансира 14. Колесо 41 возбуждения может возбуждать генератор эталонной частоты, который в этом случае представляет собой резонатор с перекрестными лентами.

Генератор эталонной частоты или резонатор представляет собой резонатор с перекрестными лентами 44, 45, 48, 49. В дуговом секторе 42 этого генератора эталонной частоты содержится по меньшей мере один постоянный магнит 43, расположенный рядом с зубчатым колесом 41 возбуждения. Этот жесткий дуговой сектор 42 может быть выполнен из металла и двумя первыми перекрестными упругими лентами 44, 45 соединен с первой основной пластиной 46. Эти первые перекрестные упругие ленты 44, 45 расположены на расстоянии одна от другой в двух параллельных плоскостях, которые параллельны также плоскости колеса 41 возбуждения и платине, на которой закреплены различные элементы часового механизма и системы обратной связи.

Первая основная пластина 46 закреплена также на второй пластине 47 соответствующей части резонатора с перекрестными лентами. Эта вторая пластина 47 двумя вторыми перекрестными упругими лентами 48, 49 соединена с крепежной пластиной 50, которая жестко закреплена на платине наручных часов. Вторые перекрестные упругие ленты 48, 49 проходят на расстоянии друг от друга в двух параллельных плоскостях, которые параллельны также двум плоскостям первых упругих лент 44, 45. Эти вторые перекрестные упругие ленты 48, 49 расположены между первыми упругими лентами 44, 45 и платиной наручных часов.

Первая и вторая основные пластины 46, 47 являются подвижными и могут совершать угловые перемещения под действием блокирующего момента между резонатором и колесом. Первая и вторая основные пластины 46, 47 показаны в форме секторов, но они могут иметь и другую форму, например, форму прямоугольного параллелепипеда, и могут быть выполнены в виде единого целого. При вращении колеса 41 возбуждения, которое, предпочтительно, выполнено из ферромагнитного материала, дуговой сектор 42 со своим постоянным магнитом 43 совершает колебания с частотой ω0 в плоскости колеса возбуждения. Происходит магнитное взаимодействие, и в зависимости от скорости вращения колеса возбуждения пластины 46, 47 совершают угловое перемещение, обеспечиваемое определенным блокирующим моментом.

В этом втором варианте выполнения механизм регулировки выполнен в форме регулирующего клювообразного выступа 53, который прикреплен, например, ко второй основной пластине 47. Второй постоянный магнит 52 установлен на регулирующем клювообразном выступе 53, взаимодействующем, например, с алюминиевой пластиной 51, установленной под клювообразным выступом на платине наручных часов. Алюминиевая пластина 51 может ослаблять вибрацию клювообразного выступа 53, повторяя колебания дугового сектора 42, действуя при этом как тормоз Фуко.

В зависимости от разности частот вращения ωext0, пластины 46 и 47 смещаются относительно своего положения равновесия. Угловое перемещение пластин 46, 47 перемещает клювообразный выступ 53 в сторону к пружине 14' балансира 14, обеспечивая регулирование частоты колебаний генератора колебаний так же, как указано со ссылкой на фиг. 5. Если частота колебаний пружинного балансира 14 слишком низкая, клювообразный выступ 53 приближается к последнему витку пружины 14' балансира, уменьшая активную длину указанной пружины, и наоборот, если частота колебаний пружинного балансира слишком высока.

В одном из возможных вариантов выполнения дуговой сектор 42 может быть заменен маховиком с установленным на нем по меньшей мере одним постоянным магнитом 43 или с намагниченной металлической частью. Такой маховик приводится в действие вращающимся колесом 41 возбуждения. Маховик может быть соединен с первой основной пластиной 46 двумя первыми перекрестными упругими лентами 44, 45, расположенными на расстоянии друг от друга и пересекающимися в воображаемой оси вращения, параллельной оси вращения колеса возбуждения. Такие перекрестные ленты могут быть расположены под углом α к оси качания, величина которого может составлять от 60° до 80°.

Две вторые перекрестные упругие ленты 48, 49 также находятся на расстоянии друг от друга, но расположены между первыми перекрестными лентами 44, 45 и платиной наручных часов, на которой закреплена крепежная пластина 50 объединенная с генератором эталонной частоты и частотным компаратором.

На основании описания изобретения специалистами в этой области могут быть разработаны несколько вариантов выполнения механического часового механизма с системой обратной связи в объеме формулы изобретения. Возможен вариант выполнения колеса возбуждения с по меньшей мере одним постоянным магнитом для обеспечения взаимодействия с ферромагнитной металлической частью опорного резонатора для его колебания с необходимой частотой. Колесо возбуждения может быть выполнено в виде круглого колеса без зубчиков, но с ферромагнитными участками, равномерно распределенными по окружности колеса возбуждения для обеспечения магнитного взаимодействия с постоянными магнитами генератора эталонной частоты. Рама частотного компаратора может прямолинейно перемещаться, когда плечо или намагниченный элемент генератора эталонной частоты магнитно взаимодействует с колесом возбуждения для настройки механизма регулировки.

1. Механический часовой механизм (1), содержащий по меньшей мере один барабан (11), комплект (12) зубчатых колес, приводимый в движение у одного конца барабаном, спусковой механизм генератора (13) колебаний с резонатором в виде балансира с пружиной, приводимый в движение другим концом комплекта (12) зубчатых колес, и систему обратной связи (2) часового механизма, отличающийся тем, что система обратной связи (2) содержит по меньшей мере один высокоточный генератор эталонной частоты (21), объединенный с частотным компаратором (22) для сравнения частот двух указанных генераторов, и механизм (23) регулирования резонатора генератора колебаний для его замедления или ускорения в зависимости от результата сравнения в указанном частотном компараторе, при этом генератор эталонной частоты выполнен с возможностью возбуждения посредством магнитного взаимодействия при вращении колеса возбуждения, соединенного с колесом комплекта (12) зубчатых колес.

2. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что колесо (31) возбуждения выполнено в виде зубчатого колеса из ферромагнитного материала, а генератор эталонной частоты (21) включает в себя по меньшей мере один постоянный магнит (33), расположенный на первом конце плеча (32), основание (34) которого прикреплено к подвижной раме (35) частотного компаратора, при этом постоянный магнит (33) расположен вблизи колеса (31) возбуждения так, что он притягивается при прохождении каждого зубца вращающегося колеса возбуждения, и в генераторе эталонной частоты возникают колебания с эталонной частотой.

3. Механизм (1) по п. 2, отличающийся тем, что генератор эталонной частоты (21) включает в себя два прикрепленных к основанию (34) плеча (32, 32′), на первом конце каждого из которых расположен постоянный магнит (33, 33′), для образования камертона, так что во время прохождения каждого зубца вращающегося колеса возбуждения первый и второй постоянные магниты (33, 33′) притягиваются к этому колесу возбуждения.

4. Механизм (1) по п. 3, отличающийся тем, что указанные два постоянных магнита (33, 33′) расположены рядом с колесом (31) возбуждения в диаметрально противоположных положениях, так что это колесо (31) возбуждения расположено между ними.

5. Механизм (1) по п. 3, отличающийся тем, что колесо (31) возбуждения содержит нечетное количество (N) зубьев.

6. Механизм (1) по п. 5, отличающийся тем, что количество (N) зубьев колеса возбуждения равно по меньшей мере 9.

7. Механизм (1) по п. 2, отличающийся тем, что подвижная рама (35) частотного компаратора (22) установлена на платине этого механизма (1) и удерживается в определенном положении по меньшей мере одной возвратной пружиной (36) для обеспечения линейного или углового перемещения в зависимости от разницы частот указанных двух генераторов.

8. Механизм (1) по п. 7, отличающийся тем, что подвижная рама (35) представляет собой кольцо, соосное с колесом (31) возбуждения и выполненное с возможностью свободного вращения на платине посредством роликов, или осей, или шарикоподшипников, при этом указанная подвижная рама (35) удерживается в определенном положении двумя возвратными пружинами (36, 36′), прикрепленными к раме в двух диаметрально противоположных местах.

9. Механизм (1) по п. 7, отличающийся тем, что угловая скорость Vext колеса (31) возбуждения и количество N его зубьев определяют частоту ωext возбуждения, равную произведению N и Vext, при этом угловое перемещение подвижной рамы (35) частотного компаратора (22) пропорционально разности между частотой ω0 колебаний генератора эталонной частоты и частотой ωext возбуждения, что позволяет управлять механизмом (23) регулировки и коррекцией частоты колебаний балансира.

10. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что механизм (23) регулировки включает в себя по меньшей мере один элемент (137) регулировки, соединенный с частотным компаратором (22) и выполненный с возможностью линейного или углового перемещения для коррекции частоты колебаний балансира.

11. Механизм (1) по п. 10, отличающийся тем, что элемент (137) регулировки установлен с возможностью вращения на платине и содержит основную часть, приводимую в движение выходным элементом частотного компаратора (22), и часть в форме клювообразного выступа, способного приближаться к последнему витку пружины (14′) балансира или отдаляться от него в зависимости от угла поворота этого клювообразного выступа, соответствующего результату сравнения частот в системе обратной связи.

12. Механизм (1) по п. 10, отличающийся тем, что элемент (137) регулировки установлен с возможностью вращения на платине и содержит основную часть, приводимую в движение выходным элементом частотного компаратора (22), и дугообразную часть, форма которой комплементарна внешней поверхности балансира (14), для изменения величины трения между балансиром и воздухом в зависимости от результата сравнения частот в системе обратной связи.

13. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что колесо (31) возбуждения содержит, по меньшей мере, участки из ферромагнитного материала, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга и распределенные по окружности этого колеса возбуждения для магнитного взаимодействия с по меньшей мере одним постоянным магнитом (33) генератора эталонной частоты.

14. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что зубчатое колесо (31) возбуждения содержит, по меньшей мере, участки из ферромагнитного материала на зубьях или внутри них для обеспечения магнитного взаимодействия с по меньшей мере одним постоянным магнитом (33) генератора эталонной частоты.

15. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что зубчатое колесо возбуждения (31) содержит непрерывный слой ферромагнитного материала на внешней поверхности зубьев колеса возбуждения для обеспечения магнитного взаимодействия с по меньшей мере одним постоянным магнитом (33) генератора эталонной частоты.

16. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что колесо (31) возбуждения содержит постоянные магниты, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности этого колеса возбуждения для магнитного взаимодействия с по меньшей мере одним выполненным из ферромагнитного материала плечом (32) генератора эталонной частоты для создания этим генератором колебаний с заданной эталонной частотой.

17. Механизм (1) по п. 1, отличающийся тем, что колесо (41) возбуждения выполнено с возможностью возбуждения посредством магнитного взаимодействия генератора эталонной частоты, выполненного в виде резонатора с перекрестными лентами (44, 45, 48, 49).

18. Механизм (1) по п. 17, отличающийся тем, что резонатор содержит дуговой сектор (42) или круглый маховик с намагниченной частью, или с по меньшей мере одним постоянным магнитом (43), расположенным рядом с колесом (41) возбуждения, или с участками из ферромагнитного материала, равномерно распределенными по окружности, при этом дуговой сектор (42) или круглый маховик соединен двумя первыми перекрестными упругими лентами (44, 45) с первой основной пластиной (46), причем указанные первые упругие ленты расположены на расстоянии друг от друга в двух параллельных плоскостях, а первая основная пластина (46) закреплена на второй подвижной основной пластине (47), которая соединена двумя вторыми перекрестными упругими лентами (48, 49) с крепежной пластиной (50), жестко установленной на платине этого механического часового механизма, причем указанные вторые перекрестные упругие ленты (48, 49) расположены на расстоянии друг от друга в двух параллельных плоскостях, которые также параллельны двум указанным плоскостям, в которых расположены первые гибкие ленты (44, 45).

19. Механизм (1) по п. 18, отличающийся тем, что первая и вторая основные пластины (46, 47) частотного компаратора выполнены с возможностью углового перемещения в зависимости от результата сравнения частот двух генераторов для управления механизмом (23) регулировки.

20. Механизм (1) по п. 19, отличающийся тем, что механизм (23) регулировки содержит регулирующий клювообразный выступ (53), прикрепленный к первой и второй основным пластинам (46, 47) с возможностью приближаться к последнему витку пружины (14′) балансира или отодвигаться от него в зависимости от результата сравнения частот генераторов в системе обратной связи.

21. Механизм (1) по п. 20, отличающийся тем, что регулирующий клювообразный выступ (53) содержит тормозящий постоянный магнит (52), расположенный над алюминиевой пластиной (51), установленной на платине механического часового механизма для ослабления вибраций регулирующего клювообразного выступа.



 

Похожие патенты:

Спусковой механизм (1), содержащий спусковое колесо (3), на которое действует крутящий момент, и резонатор (4), выполненный за одно с установленным с возможностью вращения регулирующим колесным блоком (5), при этом спусковое колесо (3) содержит несколько приводов (6), равномерно распределенных по периферии указанного колеса, каждый из которых непосредственно взаимодействует по меньшей мере с первой дорожкой (7) указанного регулирующего колесного блока (5), причем каждый указанный привод (6) содержит первую намагниченную, или, соответственно, электрически заряженную, или выполненную из ферромагнитного материала, или, соответственно, электропроводную поверхность (61), служащую для взаимодействия с первой дорожкой (7), которая намагничена, или, соответственно, электрически заряжена, или выполнена из ферромагнитного или, соответственно, электропроводного материала, для обеспечения отталкивания или притяжения каждой первой поверхности (61) привода (6), причем каждый привод (6) содержит механический упор (9), служащий для взаимодействия в качестве упора конца хода по меньшей мере с первой ответной упорной поверхностью (10), являющейся частью регулирующего колесного блока (5), для образования вместе с данной поверхностью автономного спускового механизма.

Спусковой механизм (1), содержащий спусковое колесо (3), на которое действует крутящий момент, и резонатор (4), выполненный за одно с установленным с возможностью вращения регулирующим колесным блоком (5), при этом спусковое колесо (3) содержит несколько приводов (6), равномерно распределенных по периферии указанного колеса, каждый из которых непосредственно взаимодействует по меньшей мере с первой дорожкой (7) указанного регулирующего колесного блока (5), причем каждый указанный привод (6) содержит первую намагниченную, или, соответственно, электрически заряженную, или выполненную из ферромагнитного материала, или, соответственно, электропроводную поверхность (61), служащую для взаимодействия с первой дорожкой (7), которая намагничена, или, соответственно, электрически заряжена, или выполнена из ферромагнитного или, соответственно, электропроводного материала, для обеспечения отталкивания или притяжения каждой первой поверхности (61) привода (6), причем каждый привод (6) содержит механический упор (9), служащий для взаимодействия в качестве упора конца хода по меньшей мере с первой ответной упорной поверхностью (10), являющейся частью регулирующего колесного блока (5), для образования вместе с данной поверхностью автономного спускового механизма.

Микросистема (10) для настройки частоты генератора колебаний часов, содержащая колесно-инерционный блок (20), включающий в себя эксцентричный дисбаланс (22) и зубчатый венец (21) и установленный с возможностью поворота относительно подложки (60) микросистемы (10), которая включает в себя привод, приводящий в действие первую активную собачку (38), предназначенную для привода зубчатого венца (21), и средство фиксации зубчатого венца (21) в положении, причем указанный привод представляет собой термомеханический привод (30), осуществляющий преобразование потока световой энергии в перемещение дальнего конца (380) термомеханического привода (30), на котором установлена первая активная собачка (38), или который непосредственно управляет движением первой активной собачки (38), причем микросистема (10) может быть встроена в часы (1), содержащие кристалл (2), который может пропускать излучение с заранее заданным диапазоном длины волны и пропускает световой луч (3) для настройки микросистемы (10).

Микросистема (10) для настройки частоты генератора колебаний часов, содержащая колесно-инерционный блок (20), включающий в себя эксцентричный дисбаланс (22) и зубчатый венец (21) и установленный с возможностью поворота относительно подложки (60) микросистемы (10), которая включает в себя привод, приводящий в действие первую активную собачку (38), предназначенную для привода зубчатого венца (21), и средство фиксации зубчатого венца (21) в положении, причем указанный привод представляет собой термомеханический привод (30), осуществляющий преобразование потока световой энергии в перемещение дальнего конца (380) термомеханического привода (30), на котором установлена первая активная собачка (38), или который непосредственно управляет движением первой активной собачки (38), причем микросистема (10) может быть встроена в часы (1), содержащие кристалл (2), который может пропускать излучение с заранее заданным диапазоном длины волны и пропускает световой луч (3) для настройки микросистемы (10).

Объектом изобретения является система баланса с пружиной, содержащая баланс, совершающий колебательные движения на оси баланса, и пружину, один внутренний виток которой прикреплен к оси баланса или муфте, закрепленной на оси, и один внешний виток которой прикреплен к колонке, являющейся частью моста, причем баланс содержит втулку, ободок, спицу, соединяющую втулку с ободком, переднюю сторону с выполненным на ней углублением и заднюю сторону, а спица содержит паз, в который вставляется и в котором фиксируется грузик, причем пружина установлена с передней стороны баланса.

Генератор колебаний (200) для часов, содержащий резонатор (100), образованный камертоном, который включает в себя по меньшей мере две подвижные колеблющиеся части (11; 12), прикрепленные к соединительному элементу (2) гибкими элементами (31, 41; 32, 42), геометрия которых определяет воображаемые оси колебаний (О1; О2), имеющие определенное положение относительно указанного соединительного элемента (2), и вокруг которых колеблются соответственные подвижные части (11; 12), причем центр масс подвижных частей в их состоянии покоя совпадает с соответствующими воображаемыми осями колебаний (О1; О2), и для по меньшей мере одной из двух подвижных частей (11; 12) указанные гибкие элементы (31, 41; 32, 42) представляют собой пересекающиеся упругие ленты, проходящие на расстоянии друг от друга в двух параллельных плоскостях, и их направления в проекции на одну из этих параллельных плоскостей пересекаются в воображаемых осях колебаний (О1, О2) подвижных частей (11; 12).

Предложен автономный регулирующий механизм (100) часов. Он содержит на первой стороне (81) основной пластины (80) или моста по меньшей мере одно первое регулирующее подвижное устройство (810), а на второй стороне (82) основной пластины (80) по меньшей мере одно второе регулирующее подвижное устройство (820).

Способ поддержания и регулирования частоты колебательной системы (1) часов около ее собственной частоты (ω0). Регулирующее устройство (2) воздействует на колебательную систему (1) с периодическим колебанием, вызывающим по меньшей мере периодическое изменение резонансной частоты колебательной системы (1) и по меньшей мере одно изменение активной длины пружины колебательной системы (1) с регулировочной частотой (ωR), которая составляет от 0,9 до 1,1 от значения целого кратного собственной частоты (ω0), причем упомянутое целое больше или равно 2 и меньше или равно 10.

Способ улучшения вращения набора (1) колес или оборудованного набора (40) колес для научного инструмента или хронометра, включающий в себя один вал (10), вращающийся или колеблющийся вокруг оси (D) набора колес: - выполняют статическую балансировку упомянутого набора колес для перевода центра тяжести на упомянутую ось (D) набора колес; - определяют требуемое значение результирующего момента несбалансированности упомянутого набора колес вокруг оси (D) упомянутого набора колес, соответствующее требуемой степени расхождения между первой основной продольной осью инерции упомянутого набора колес и упомянутой осью (D) набора колес; - упомянутый набор колес приводят во вращение с заданной скоростью вокруг оси (D) упомянутого набора колес, измеряют результирующий момент несбалансированности в отношении оси (D) упомянутого набора колес; - выполняют регулировку до тех пор, пока значение результирующего момента несбалансированности упомянутого набора колес вокруг оси (D) упомянутого набора колес не будет находиться в пределах заданного определенного допуска в отношении упомянутого требуемого значения.

Изобретение относится к области точной механики, в частности к механическим научным инструментам, в частности к области счетчиков и точных инструментов. Способ включает статическую балансировку набора колес, размещенных на оси вала, для перевода центра тяжести на упомянутую ось набора колес, определяют требуемое значение результирующего момента несбалансированности упомянутого набора колес вокруг оси упомянутого набора колес, соответствующее требуемой степени расхождения между первой основной продольной осью инерции упомянутого набора колес и упомянутой осью набора колес.

Предложен замок спирали баланса. Он выполнен с возможностью установки в градусник для регулировки часовой спирали, имеющий возможность поворота относительно оси (D), параллельной оси поворота спирали баланса или совпадающей с этой осью.

Изобретение относиться к механическому часовому механизму. Механизм содержит по меньшей мере один барабан, комплект зубчатых колес, приводимый в движение с одного конца барабаном, спусковой механизм генератора колебаний с резонатором в виде балансира с пружиной, а также систему обратной связи для часового механизма. Спусковой механизм приводится в движение комплектом зубчатых колес с другого его конца. Система обратной связи содержит по меньшей мере один высокоточный генератор эталонной частоты, соединенный с частотным компаратором для сравнения частот колебания двух генераторов, и механизм регулировки резонатора генератора колебаний для замедления или ускорения этого резонатора в зависимости от результата сравнения частот в частотном компараторе. 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх