УСТРОЙСТВО ИНДИКАЦИИ КРИТИЧЕСКОГО ЗАПАСА ХОДА ЧАСОВОГО МЕХАНИЗМА И ЧАСЫ С УСТРОЙСТВОМ ИНДИКАЦИИ КРИТИЧЕСКОГО ЗАПАСА ХОДА (ВАРИАНТЫ)
APPARATUS FOR INDICATING CRITICAL POWER RESERVE OF CLOCK MECHANISM AND CLOCK HAVING APPARATUS FOR INDICATING CRITICAL POWER RESERVE (VERSIONS)

Область техники
Изобретение относится к области часовой техники, а более конкретно к механическим часам, которые используются в особых ситуациях, когда недопустима или нежелательна остановка хода механических часов по причине неожиданного окончания завода пружинного двигателя часового механизма.
Уровень техники
Индикаторы запаса (резерва) хода применяются в технике достаточно давно. В частности, индикаторы уровня топлива в двигателях широко применяются на транспорте.
В часах индикаторы запаса хода существовали задолго до появления механических часов.
Например, в огневых часах, выполненных из воткнутых на одинаковом расстоянии в свечу металлических штифтов, при сгорании свечи можно было наблюдать оставшийся запас времени горения по огарку.
В водяных часах в колбе, куда наливалась вода, по уровню жидкости можно было определить не только текущее время, но и время до «заправки» емкости.
Механические часы с гиревым заводом также позволяют оценить срок подзавода часов путем визуального определения расстояния от гири до механизма часов.
В наручных часах ввиду особенности закрытого двигателя, который, так же как и заводной вал, совершает работу в одном направлении, возникает неудобство в определении оставшегося времени до полного роспуска пружины.
Известны различные по конструкции индикаторы запаса (резерва) хода часовых механизмов, позволяющие визуально с помощью стрелки на шкале определить оставшееся время до полного роспуска пружины и своевременно подзавести часы.
Известен индикатор запаса хода планетарного типа [1], в котором на ось заводного вала насажено колесо H, движение от которого передается через промежуточное колесо G, на оси которого закреплено колесо D, которое работает с трибом C, ось которого расположена на полотне колеса B. Также с трибом C входит в зацепление колесо F, на оси которого насажен триб К. Ось колеса F и триба K проходит сквозь колесо B, которое входит в зацепление с зубчатым венцом барабана A. Движение от триба K, ось которого является выходным валом планетарной передачи, передается на колесо J, на оси которого расположена стрелка индикации запаса хода. Колеса D и F имеют разное количество зубьев. При заводе часов заводной вал, вращаясь, через колесо H, промежуточное колесо и колесо G, вращает колесо D, которое, вращаясь, передает движение на триб C. От триба C движение поступает на колесо F и через выходной вал на колесо K. Колесо K, вращаясь, передает движение на колесо J, поворачивая на определенный угол стрелку индикатора, которая показывает увеличивающийся запас хода. При роспуске пружины от венца барабана A движение поступает на колесо B. Колесо В, вращаясь, поворачивает триб C вместе с колесом F в противоположную сторону, при этом не вращая, а обкатываясь вокруг колеса D. Движение через колесо F поступает на выходной вал и на колесо К, а от него на колесо J, на котором стрелка поворачиваясь в другую сторону, показывая уменьшающийся запас хода.
Известен индикатор запаса хода дифференциального типа [2], в котором на заводном валу расположено колесо C, которое через промежуточный триб передает движение на дифференциальный механизм D,E,O,B, состоящий из колеса D с прямым и коронным зубчатым венцом, колеса В с прямым и коронным зубчатым венцом, колеса саттелита E, расположенного на оси O, которая своим основанием расположена на выходном валу, на котором закреплено колесо F, с которым работает колесо G, с закрепленной на его оси стрелкой индикатора запаса хода. При заводе часов колесо С, вращаясь, поворачивает колесо D, которое заставляет вращаться саттелит E. Сателлит Е, обкатываясь вокруг зубьев колеса В, поворачивает ось O, вращая выходной вал, колесо F, колесо G и стрелку индикатора запаса хода, которая показывает увеличивающийся запас хода. При роспуске пружины от венца барабана A, движение поступает на колесо В и через его коронную часть на сателлит E. Сателлит Е, обкатываясь вокруг зубьев колеса D, поворачивает ось O, вращая выходной вал, колесо F, колесо G и стрелку индикатора запаса хода в обратную сторону, которая показывает уменьшающийся запас хода.
Известен морской хронометр 6-МХ [3], выпускаемый серийно 1-м Московским часовым заводом (Полет-Хронос), на циферблате которого кроме центральной шкалы показаний часов и минут имеются еще две боковые шкалы: нижняя - для показаний секунд и верхняя - индикатор запаса хода для показаний часов заводки пружины с делениями от 0 до 56 ч и свободным интервалом на 8 ч. Конструктивно хронометр 6-МХ содержит барабан, улитку, центральную ось, промежуточное колесо, секундное колесо, хронометровое колесо и баланс. Барабан с улиткой соединены посредством цепочки. При заводе часов, вращая заводной вал, расположенный на оси улитки, цепочка закручивается на витках улитки, закручивая пружину барабана. На оси улитки расположен выходной вал, соединенный со стрелкой индикатора запаса хода. При заводе часов стрелка отклоняется на шкале, показывая увеличивающийся уровень запаса хода. При роспуске пружины цепочка сматывается с витков улитки, заматываясь на корпусе барабана, поворачивая выходной вал, а с ним и стрелку индикатора запаса хода в обратную сторону, которая показывает уменьшающийся уровень запаса хода.
Известно устройство индикации резерва хода часов с двумя пружинными барабанами для часов как с ручным, так и с автоматическим заводом, один из которых является барабаном завода и другой - барабаном обратной раскрутки, которое включает также звездочку, жестко связанную с средствами индикации. Пружинный барабан завода содержит по меньшей мере один палец завода для воздействия на рычаг завода, приводящий звездочку во вращение в положительном направлении, а пружинный барабан обратной раскрутки содержит по меньшей мере один палец обратной раскрутки для воздействия на рычаг обратной раскрутки, приводящий звездочку во вращение в отрицательном направлении, при этом последний удерживается в своем положении защелкой [4].
Известен часовой механизм с возможностью использовать один или другой механизм спуска, присутствующий в одних и тех же часах для определения времени в течение двух периодов по двенадцать часов, представляющих день и ночь, который содержит по меньшей мере два регулирующих элемента с их механизмом спуска и средством, предназначенным для поочередного прекращения и возобновления работы регулирующих элементов, причем источник энергии часов осуществляет в одно время привод только одного регулирующего элемента [5].
Известен возвратный механизм устройства индикации, который занимает мало места и при этом работает надежно, в котором устройство индикации включает звездообразный элемент, присоединенный к зубчатому колесу, при этом звездообразный элемент образован из ряда остроконечных элементов, каждый из которых имеет боковую поверхность, к которой под действием пружины прижимается щуп, прикрепленный к стрелке. При этом конструкция и размеры боковых поверхностей остроконечных элементов звездообразного элемента зависят от информации, подлежащей индикации. Предпочтительно, чтобы щуп, стрелка и пружина были смонтированы на втулке, вращающейся на опоре. Возвратный механизм содержит также упор, выполненный с возможностью предотвращения отхода назад втулки под действием пружины после завершения перемещения щупа по боковой поверхности и опускания его на следующую боковую поверхность для выполнения следующего цикла [6].
Известны механические часы с индикацией запаса хода, в которых часовой механизм с барабаном приводит в движение механизм, образованный зубчатой передачей и индикатором, связанным с двумя соосными подвижными элементами, которые в свою очередь вместе с диском и стрелкой показывают на величину создаваемого бочонком момента силы, указывающего на запас хода часов [7].
Известен указатель степени заводки пружины в часах с автоподзаводом, в котором диск с циферблатом укреплен на втулке заводного барабана с насаженным вторым диском со стрелкой указателя. Диск имеет смещенную от центра ось со свободно насаженной на нее восьмизубой звездочкой. На каждом зубе звездочки нанесена цифровая индикация, по которой и определяется степень заводки пружины в часах [8].
Известно устройство индикации резерва хода и часы с таким устройством, содержащее два пружинных барабана, а именно один пружинный барабан завода и другой пружинный барабан обратной раскрутки, звездочку, жестко связанную со средствами индикации, в котором пружинный барабан завода содержит по меньшей мере один палец завода для воздействия на рычаг завода, приводящий звездочку во вращение в положительном направлении, а пружинный барабан обратной раскрутки содержит по меньшей мере один палец обратной раскрутки для воздействия на рычаг обратной раскрутки, приводящий звездочку во вращение в отрицательном направлении, при этом последний удерживается в своем положении защелкой. При этом рычаг завода отводится в свое положение покоя возвратной пружиной, позволяющей рычагу завода выходить из зацепления с звездочкой, рычаг обратной раскрутки отводится в свое положение покоя возвратной пружиной, позволяющей рычагу обратной раскрутки выходить из зацепления с звездочкой, звездочка удерживается в своем положении защелкой, два пружинных барабана установлены на одной и той же оси, рычаг завода и рычаг обратной раскрутки установлены на общей оси, пружинные барабаны установлены в одной плоскости, каждый рычаг снабжен своей осью шарнирного поворота [9].
Известен указатель степени заводки часового механизма, который содержит заводной барабан с пружиной и элементы указателя. В качестве элемента указателя выбрана планка, зафиксированная с одним из витков пружины и установленная в направляющих с возможностью смещения относительно центра оси вращения заводного барабана [10].
Известно, что механические часы обычно состоят из нескольких основных частей: источник энергии - обычно пружинный двигатель в виде барабана с зубчатым венцом и размещенной в барабане спиральной пружины; устройство преобразования непрерывного вращательного движения в колебательное или возвратно-поступательное движение, которое определяет точность хода часов; колебательная система или регулятор обычно в виде системы баланс-волосок; механизм завода часов и перевода стрелок - ремонтуар; основная колесная система в виде системы шестеренок, соединяющих пружинный двигатель; спусковой механизм (спуск, ход) - ангренаж; стрелочный механизм, показывающий стрелками время на циферблате [11].
В механические часы часто встраивают дополнительные механизмы, например календарь, будильник, индикатор запаса хода, показывающий на сколько еще часов или дней хватает завода пружины, а также турбийон для компенсации влияния на точность часов положения часов в пространстве (компенсации влияния гравитации на физические центры тяжести деталей часов и их смещения относительно математических центров тяжести деталей часов). Известно также, что у механических часов точность хода зависит от множества факторов, таких как температура, положение часов, износ деталей и других. Поэтому для механических часов считается нормой расхождение с точным временем на 15-45 секунд в сутки, а лучшим результатом - 4-5 секунд в сутки.
Изобретенный в 1795 году и в 1801 запатентованный Абрахамом Луи Бреге (Abraham-Louis Breguet) турбийон (фр. Tourbillon - вихрь) состоит из баланса, анкерной вилки и анкерного колеса, расположенных на специальной вращающейся площадке (наиболее часто встречающаяся скорость вращения: 1 оборот в минуту). Это один из самых сложных и дорогих дополнительных механизмов с точностью хода -1/+2 сек в сутки. Турбийон в дорогих часах часто делают видимым с одной стороны через специальное окошко в циферблате [12].
Идея турбийона - компенсация влияния гравитации на подвижные и сбалансированные детали механизма, а именно баланса, спирали и спуска, посредством их вращения вокруг собственной оси внутри корпуса часов.
Турбийон очень сложен в изготовлении, сам Бреге собрал всего 30 подобных механизмов. Даже сейчас механизм турбийона весом всего несколько карат может состоять из нескольких десятков деталей, и порой доходить до сотни. Поэтому даже сейчас, с появлением лазерной прецизионной резки металлов и новейших способов их обработки, даже самые именитые компании выпускают не более 10-20 турбийонов в год.
Сегодня необходимость в подобном повышении точности часов практически отпала, поскольку часы и без того стали достаточно точными, поэтому использование турбийонов остается только в конструкции самых дорогих из них как дань высокому часовому искусству.
В настоящее время существует две основные схемы, по которым собираются турбийоны:
Первая - классическая, когда каретка закреплена с обеих сторон по оси вращения. Такой способ крепления предполагает размещение с лицевой части механизма «моста» арочной конструкции, как правило, с тремя точками опоры, через пролеты которой виден остальной механизм. В него встраивается шарикоподшипник, сделанный из рубинов.
Второй тип турбийонов - парящий. Здесь арочный мост отсутствует, а каретка закреплена только с одной стороны, таким образом, ничто не мешает с этой стороны любоваться работой механизма.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению и достигаемому при использовании техническому результату (прототипом) является разработанный ранее этим же автором Чайкиным К.Ю. механизм индикации степени завода в определенные периоды времени, обеспечивающий безостановочную работу часов в Шаббат, который содержит механизм завода часов и перевода стрелок, пружинный двигатель, регулятор, спуск, основную колесную систему, индикатор запаса хода часов, индикатор дней недели и средство индикации необходимости завода часов перед Шаббат в период с вечера пятницы до исхода субботы и обеспечения безостановочной работы часов в Шаббат в период с вечера пятницы до исхода субботы, выполненные с возможностью кинематической связи с механизмом завода часов и перевода стрелок, пружинным двигателем, регулятором и спуском часов и с возможностью останова часов вечером в пятницу в случае, если завода часов хватает с вечера в пятницу менее чем на 36 часов [13].
Общими недостатками указанных индикаторов запаса (резерва) хода являются конструктивная сложность и недостаточная надежность функционирования, обусловленная сложными кинематическими схемами и большим количеством движущихся деталей.
Кроме этого известным индикаторам запаса хода присуща недостаточная визуальная информативность вследствие сравнительно длительной неподвижности деталей индикации, обычно изготовляемых в виде системы стрелка-шкала.
Известные индикаторы запаса хода вполне удовлетворительно обеспечивают информативную функцию информирования о текущем запасе хода, но не способны сигнализировать о наступлении периодов с критическим запасом хода, в течение которого возможна внезапная остановка часов.
Задача и технический результат
Задачей является разработка и практическое применение простых по конструкции и дешевых в производстве наручных часов с возможностью визуальной сигнализации критического запаса хода часового механизма.
Технический результат заключается в создании и использовании специального встраиваемого в механические часы устройства с возможностью визуальной сигнализации о начале и течении (индикации) критического периода, в течение которого возможна остановка хода часов, то есть визуально воспринимаемой индикации критического запаса хода, для визуального определения необходимости своевременного подзавода часов для предотвращения их неожиданного и/или нежелательного останова.
Раскрытие изобретения
Суть изобретения состоит в возможности обеспечения визуальной индикации критического периода необходимости своевременного завода и/или подзавода часов для своевременной сигнализации о необходимости предотвращения останова часов и их своевременного подзавода.
Конструктивно устройство индикации критического запаса хода часового механизма выполняют в виде индикаторного отверстия в циферблате часов, которое закрыто подвижной шторкой во время достаточного запаса хода часов и открыто в критические периоды необходимости подзавода часов, а также контрастной разметки на расположенных по отверстием подвижных элементах часового механизма или подсоединяемых к подвижным элементам часового механизма деталей с возможностью колебаний или вращений сигнализирующей контрастной разметки.
При достижении критического запаса хода часового механизма шторка над индикаторным отверстием в циферблате открывается и в отверстии в циферблате начинает визуально наблюдаться мелькание контрастной разметки на расположенном под отверстием подвижном элементе часового механизма, сигнализирующее о критической степени завода, возможности скорого и/или внезапного окончании работы часов по причине окончания завода и о необходимости своевременного подзавода часов.
Механизм открытия шторки по скорости открытия может быть выполнен в вариантах мгновенного, ускоренного, длительного или комбинированного действия.
Изобретательская задача решается, а требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигается тем, что устройство индикации критического запаса хода часового механизма, содержащего кинематически сопряженные друг с другом механизм завода, пружинный двигатель, колесную систему, спуск, регулятор, стрелочный механизм, средство сравнения и средство индикации запаса хода, согласно изобретению выполнено с возможностью демонстрации вращающихся или быстродвижущихся элементов часового механизма в индикаторном отверстии, открывающемся в критические периоды времени необходимости подзавода часового механизма для предотвращения его останова.
Устройство может быть выполнено с возможностью демонстрации в критические периоды времени колесной системы, спуска, регулятора или турбийона часового механизма или подвижных деталей, кинематически сопряженных с элементами колесной системы, спуска или регулятора.
Устройство может быть выполнено:
в виде индикаторного отверстия, подвижной шторки, сопряженной со средством сравнения, и контрастной разметки на вращающихся или быстродвижущихся элементах часового механизма или контрастной разметки под вращающимися или быстродвижущимися элементами часового механизма,
в виде индикаторного отверстия, подвижной шторки, сопряженной со средством сравнения и расположенной над вращающимися или быстродвижущимися элементами часового механизма, на которые нанесена контрастная разметка, и индикаторного отверстия в циферблате, расположенного над или под подвижной шторкой и вращающимися или быстродвижущимися элементами с контрастной разметкой,
в виде индикаторного отверстия, подвижной шторки, сопряженной со средством сравнения и расположенной над или под индикаторным отверстием в циферблате, расположенным над вращающимися или быстродвижущимися элементами часового механизма, на которые или под которыми нанесена контрастная разметка, и расположенным под ней или над ней индикаторным отверстием в циферблате,
или в виде сопряженного со средством сравнения подвижного элемента с контрастной разметкой и индикаторного отверстия, расположенного над подвижным элементом с контрастной разметкой.
При этом средство сравнения может быть выполнено:
в виде дифференциального механизма с приводом от заводного вала или заводного колеса пружинного двигателя с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана пружинного двигателя с другой, позволяющего получать на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины пружинного двигателя,
в виде механизма привода индикатора запаса хода часов с индикатором запаса хода, имеющего на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины пружинного двигателя,
в виде фузейного механизма морских хронометров, имеющего на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины пружинного двигателя,
в виде планетарного механизма с приводом от заводного вала или заводного колеса пружинного двигателя с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана пружинного двигателя с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины пружинного двигателя;
или в виде механизма с приводом от заводного вала или заводного колеса пружинного двигателя с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана пружинного двигателя с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины пружинного двигателя.
Средство индикации запаса хода может быть выполнено:
в виде стрелки индикации и шкалы индикации запаса хода, относительно которой происходит указание текущего состояния запаса хода;
в виде подвижного диска со шкалой и неподвижной метки на циферблате;
в виде отверстия, под которым располагается подвижная шкала.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются также тем, что часы, содержащие корпус, циферблат, механизм завода, пружинный двигатель, регулятор, спуск, основную колесную систему, стрелочный механизм, средство сравнения и средство индикации запаса хода, согласно изобретению содержат устройство индикации критического запаса хода, выполненное с возможностью демонстрации вращающихся или быстродвижущихся элементов часового механизма в индикаторном отверстии, открывающемся в критические периоды времени необходимости подзавода часового механизма для предотвращения его останова.
При этом устройство индикации критического запаса хода выполнено в часах описанной выше конструкции.
Поставленная цель, требуемый и получаемый при использовании изобретения технический результат достигаются также тем, что часы, содержащие механизм завода, пружинный двигатель, регулятор, спуск, основную колесную систему, стрелочный механизм, средство сравнения и средство индикации запаса хода, дополнительно содержат сопряженное со средством сравнения посредством привода средство индикации критического запаса хода, выполненного в виде любого из описанных выше устройств индикации критического запаса хода.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами.
В предпочтительных показанных на чертежах вариантах конструктивного исполнения устройство индикации критического запаса хода часового механизма и часы с устройством индикации критического запаса хода содержат: корпус 1, циферблат 2, заводную головку 3, часовую стрелку 4, минутную стрелку 5, шкалу индикатора запаса хода 6, стрелку индикатора запаса хода 7, индикаторное отверстие 8 в циферблате, анкерное колесо 9, диск с разметкой на анкерном колесе 10, барабан 11, секундное колесо 12, анкерную вилку 13, баланс 14, шторку 15, мост модуля запаса хода 16, отверстие в платине 17, выходной вал средства сравнения 18, штифт колеса привода 19, пружину шторки 20, вал барабана 21, колесо привода средства индикации критического запаса хода 22, триб вала барабана 23, передаточное колесо цепи завода 24, входное колесо цепи завода 25, первое колесо цепи роспуска 26, второе колесо цепи роспуска 27, первый сателлит 28, второй сателлит 29, первое центральное колесо планетарной передачи 30, водило 31, второе центральное колесо планетарной передачи 32, триб второго колеса цепи роспуска 33, триб первого колеса цепи роспуска 34.
На фиг.1 показана структурно-функциональная схема механизма патентуемых часов, на которой показаны кинематически сопряженные друг с другом: механизм завода, пружинный двигатель, колесная система, спуск, регулятор, средство сравнения, средство индикации запаса хода, средство индикации критического запаса хода, привод средства индикации критического запаса хода.
Штриховой линией на фиг.1 обведены функциональные блоки, присущие любому часовому механизму с механическим приводом, буквами а, b, с обозначены возможные элементы взаимодействия блоков, деталей часового механизма со средством индикации критического запаса хода.
На фиг.2 показан общий вид варианта исполнения наручных часов, на которой показаны: корпус 1, циферблат 2, заводная головка 3, часовая стрелка 4, минутная стрелка 5, шкала индикатора запаса хода 6, стрелка индикатора запаса хода 7, индикаторное отверстие 8 в циферблате.
На фиг.3 показан внешний вид анкерного колеса с установленным на нем диском с разметкой, на которой показаны: анкерное колесо 9, диск с разметкой на анкерном колесе 10, позволяющей при вращении анкерного колеса наблюдать прерывистые мигающие/мелькающие движения анкерного колеса.
На фиг.4 показан вид на кинематическая схема стандартного механизма наручных часов с показанными на нем функциональными деталями, используемыми для патентуемой конструкции, на которой показаны: анкерное колесо 9, барабан 11, секундное колесо 12, анкерная вилка 13, баланс 14
На фиг.5 показан вариант кинематической схемы сопряжения средства сравнения, обозначенного пунктирной линией, двигателя, механизма завода и средства индикации запаса хода, на которой показаны: барабан 11, стрелка индикатора запаса хода 7, выходной вал средства сравнения 18, вал барабана 21, триб вала барабана 23, передаточное колесо цепи завода 24, входное колесо цепи завода 25, первое колесо цепи роспуска 26, второе колесо цепи роспуска 27, первый сателлит 28, второй сателлит 29, первое центральное колесо планетарной передачи 30, водило 31, второе центральное колесо планетарной передачи 32, триб второго колеса цепи роспуска 33, триб первого колеса цепи роспуска 34.
На фиг.6 показан вариант исполнения привода средства индикации критического запаса хода, на которой показаны: анкерное колесо 9, диск с разметкой на анкерном колесе 10, шторка 15, выходной вал средства сравнения 18, штифт колеса привода 19, пружина шторки 20.
На фиг.7 показано сечение показанного на фиг.6 узла средства индикации критического запаса хода, элемента спуска часового механизма и привода средства индикации критического резерва хода, на которой показаны: циферблат 2, индикаторное отверстие 8 в циферблате, анкерное колесо 9, диск с разметкой на анкерном колесе 10, шторка 15, мост модуля запаса хода 16, отверстие в платине 17,
На фиг.8 показан вариант исполнения внешнего вида часового механизма и циферблата с показанным вырезом механизмом в режиме критического резерва хода, с отодвинутой шторкой 15, на которой показаны: циферблат 2, шкала индикатора запаса хода 6, стрелка индикатора запаса хода 7, индикаторное отверстие 8 в циферблате, диск с разметкой на анкерном колесе 10, шторка 15.
При критическом состоянии запаса хода, когда стрелка индикатора запаса хода 7 находится в критической области шкалы 6, шторка 15 отведена в сторону и она открывает индикаторное отверстие в циферблате, что позволяет визуально наблюдать в индикаторном отверстии циферблата вращение и мелькание диска с разметкой на анкерном колесе 10, необходимое для визуального определения критического состояния запаса хода.
На фиг.9 показан вариант исполнения внешнего вида часового механизма и циферблата с показанным вырезом механизма в режиме почти полного запаса хода с закрытой шторкой 15, на которой показаны: циферблат 2, шкала индикатора запаса хода 6, стрелка индикатора запаса хода 7, индикаторное отверстие 8 в циферблате, диск с разметкой на анкерном колесе 10, шторка 15.
При достаточном состоянии запаса хода, когда стрелка индикатора запаса хода 7 находится в достаточной области шкалы 6, шторка 15 закрывает индикаторное отверстие 8 в циферблате и, соответственно, перекрывает вращающийся диск с разметкой на анкерном колесе 10, что позволяет обеспечить перекрытие шторкой 15 вращающегося диска 10, тем самым обеспечить отсутствие мельканий на циферблате при достаточном запасе хода.
Осуществление и промышленная реализация изобретения
Устройство индикации критического запаса хода часового механизма может быть установлено как в часы с обычным часовым механизмом так и в часы с турбийоном, вечным календарем и практическим с любым количеством дополнительных усложнений и конструкций механических часов.
Структурно-функциональная схема часов с устройством индикации критического запаса хода часового механизма показана на по фиг.1 и включает:
привод средства индикации критического резерва хода,
средство индикации критического резерва хода со средством сравнения,
индикатор критического запаса хода, кинематически сопряженный со средством сравнения посредством привода средства индикации критического резерва хода.
Привод средства индикации критического резерва хода может быть выполнен в различном конструктивном исполнении, например, состоящим из механизма, позволяющего открывать и закрывать шторку средства индикации критического резерва хода во время достаточного резерва хода и открывать отверстие во время критического уровня резерва хода. Критическим возможно считать уровень около 10 процентов от полного завода барабана или иной необходимый для конкретных часов или для конкретных ситуаций запас хода.
Привод средства индикации критического резерва хода может быть выполнен в различных вариантах конструктивного исполнения, например:
в виде механизма, получающего движение от вала средства сравнения и преобразующего поворот этого вала в плавное движение шторки средства индикации критического резерва хода,
в виде механизма, получающего движение от вала средства сравнения и преобразующего поворот этого вала в ускоренное движение шторки средства индикации критического резерва хода,
в виде механизма, получающего движение от вала средства сравнения и преобразующего поворот этого вала в мгновенное движение шторки средства индикации критического резерва хода,
в виде элемента, получающего движение от подвижного элемента часового механизма и совершающего вращение или колебания вместе с ним, который закрывается шторкой,
или в виде элемента, получающего движение от подвижного элемента часового механизма и совершающего вращение или колебания вместе с ним, который в положении критического резерва хода становится видимым со стороны циферблата.
Средство индикации критического резерва хода может быть выполнено в различных вариантах конструктивного исполнения, в частности может состоять из индикаторного отверстия в циферблате, шторки и разметки на вращающихся или быстродвижущихся элементах узла спуска, регулятора или колесной системы часового механизма (обозначено на фиг.1 - а, b, с). Индикаторное отверстие 8 в циферблате соответственно располагают над элементом, где нанесена разметка.
Средство индикации критического резерва хода может быть выполнено в различных вариантах конструктивного исполнения, например:
в виде шторки, располагающейся над вращающимися или быстродвижущимися элементами узла спуска, регулятора или колесной системы часового механизма, на которые нанесена разметка, а также отверстия в циферблате, расположенного над шторкой и элементами, где нанесена разметка.
в виде шторки, располагающейся под индикаторным отверстием в циферблате, расположенным над вращающимися или быстродвижущимися элементами узла спуска, регулятора или колесной системы часового механизма, на которые нанесена разметка в виде разметки на элементе, сопряженном с подвижными деталями часового механизма и расположенным над ним под отверстием в циферблате.
Средство сравнения, которое часто входит в устройство часов с индикатором запаса хода, с одной стороны обычно получает движение от механизма завода и кинематически соединено с заводным валом часового механизма, а с другой от барабана и кинематически соединено с двигателем часов.
Средство сравнения функционально представляет собой устройство сравнения степени завода барабана с его роспуском, как правило, сравнивает количество оборотов вала барабана при заводе к количеству оборотов барабана при роспуске пружины. Как правило, для этого используется дифференциальный или планетарный механизм, позволяющий получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины. С выходным валом, как правило, соединена стрелка, показывающая на шкале уровень запаса хода.
Средство сравнения, как правило, выполняется как дополнительная надстройка на часовой механизм с приводом от заводного вала, заводного колеса с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана с другой;
Средство сравнения может быть выполнено в различных вариантах конструктивного исполнения, например:
в виде дифференциального механизма, выполненного как дополнительная надстройка на часовой механизм, с приводом от заводного вала, заводного колеса с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины,
в виде готового механизма привода индикатора запаса хода, имеющегося в часах с индикатором запаса хода, имеющего на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины;
в виде фузейного механизма, использующегося в морских хронометрах, имеющего на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины.
в виде планетарного механизма, выполненного как дополнительная надстройка на часовой механизм, с приводом от заводного вала, заводного колеса с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины;
в виде планетарного механизма, выполненного как дополнительная надстройка на часовой механизм, с приводом от заводного вала, заводного колеса с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины;
или в виде любого другого механизма с приводом от заводного вала, заводного колеса с одной стороны и с приводом от зубчатого венца барабана с другой, позволяющего получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины.
Индикатор запаса хода (power reserve indicator, reserve de marche) преимущественно представляющий собой стрелку указатель и шкалу на циферблате, относительно которой показывается уровень резерва хода часов может быть размещен как со стороны верхней крышки часов на основном циферблате, так и на механизме со стороны задней крышки. В настоящее время выпускается множество часов, оснащенных этим устройством. Шкала индикатора запаса хода, как правило, выполняется в форме «улитки», где ее меньшая часть соответствует минимальному резерву хода, а большая - максимальному.
Индикатор запаса хода может быть выполнен в различных вариантах конструктивного исполнения, например:
в виде стрелки индикации и шкалы индикации запаса хода на циферблате, относительно которой происходит указание текущего состояния запаса хода;
в виде подвижного диска со шкалой и неподвижной метки на циферблате;
или в виде отверстия в циферблате, под которым располагается подвижная шкала.
Шторка преимущественно представляет собой пластину, которая закрывает индикаторное отверстие в циферблате во время достаточного резерва хода и открывает отверстие во время критического уровня резерва хода. Может располагаться как под циферблатом, так и над ним и иметь любую форму исходящую из требований конкретной конструкции и может быть выполнена в различных вариантах конструктивного исполнения, например в виде пластины, совершающей вращательное движение, или в виде пластины, совершающей возвратно-поступательное движение;
Разметка на подвижных частях часового механизма преимущественно представляет собой контрастные или контрастно-чередующиеся цветные элементы на подвижных деталях часового механизма или деталях, работающих с ними.
Желательно, чтобы разница между нанесенными элементами разметки на подвижные элементы была существенной по контрастности, поэтому, например, возможны комбинации: красный - черный, белый - черный и т.д.
Разметка может быть выполнена на деталях часового механизма, например на секундном колесе, на анкерном колесе, на анкерной вилке, на накладках размещенных на вышеуказанных элементах, на полотнах и осях, а также на деталях, кинематически соединенных с деталями часового механизма.
Анкерное колесо быстро вращается, как правило, совершая от 5 до 10 оборотов в минуту, если на нем будет например 4 сектора разметки, то мелькания от черного к белому при оборотах секундного колеса будут - одно мелькание за 1,5 секунды. Изменяя количество элементов разметки, можно получить разную частоту.
Средство индикации критического запаса хода немгновенного действия может быть кинематически соединено зубчатым зацеплением с средством индикации запаса хода или устройством.
Также возможно размещение средства индикации критического запаса хода с обратной стороны - со стороны механизма.
Устройство индикации критического запаса хода часового механизма и часы с устройством индикации критического запаса хода часового механизма работают следующим образом.
При заводе часов заводной головкой 3 через механизм завода подзаводится барабан 11, с которого получает движение и работает основная колесная система, спуск и регулятор часового механизма (стрелочный механизм, ремонтуар и средство индикации времени на схеме не указаны).
Одновременно при заводе от механизма завода (от заводного вала 21 или барабанного колеса) поступает движение на средство сравнения (фиг.1, 5), где через кинематическую цепь поворачивает выходной вал средства сравнения 18, а также соединенную кинематически с ним и стрелку 7 средства индикации запаса хода на определенный угол.
На вал 18 может быть насажено колесо привода 22, на котором находится штифт колеса привода 19, который отводит в сторону подпружинненую пружиной 20, шторку 15, под которой вращается анкерное колесо 9 с диском с разметкой 11. При увеличении завода часов штифт 19 отходит в сторону и шторка закрывает индикаторное отверстие 8 в циферблате и мелькание перестает быть видимым.
При работе часов двигатель часового механизма барабан постепенно распускается и передает движение также на средство сравнения (фиг.1, 5), где через кинематическую цепь поворачивает выходной вал средства сравнения 18 в противоположную сторону, а также соединенную кинематически с ним и стрелку 7 средства индикации 3Х на определенный угол.
Через вал 18 и колесо 22 штифт 19, при критическом роспуске пружины отводит шторку 15, и через отверстие в циферблате 8 мы наблюдаем мелькание разметки на анкерном колесе.
Таким образом, заявляемое устройство индикации критического запаса хода может устанавливаться в часы с обычным часовым механизмом и функционировать в часах с обычным часовым механизмом.
Физически устройство индикации критического запаса хода часового механизма является дополнительно встраиваемым в часы механизмом и может устанавливаться как в часы с турбийоном, так и в часы с обычным часовым механизмом, что детально показано на фиг.8, 9 в различные моменты его функционирования.
Блок-схема конструкции часы с обычным часовым механизмом схематично показана на фиг.1, 5 и там же показана функциональная кинематическая связь устройства индикации критического запаса хода часового механизма с часовым механизмом.
Устройство по показанной на фиг.5 кинематической схеме функционирует следующим образом.
При заводе от механизма завода (от заводного вала 21 или барабанного колеса) поступает движение на средство сравнения (фиг.5), где через кинематическую цепь поворачивает выходной вал средства сравнения 18, а также соединенную кинематически с ним и стрелку 7 средства индикации запаса хода на определенный угол.
При работе часов двигатель барабан 11 постепенно распускается и передает движение также на средство сравнения (фиг.1, 5), где через кинематическую цепь поворачивает выходной вал средства сравнения 18 в противоположную сторону, а также соединенную кинематически с ним и стрелку 7 средства индикации запаса хода на определенный угол.
Устройство сравнения степени завода барабана с его роспуском, как правило, выполняют с возможностью сравнения количества оборотов вала барабана при заводе с количеством оборотов барабана при роспуске пружины. Для этого обычно используются дифференциальные или планетарные механизмы, позволяющие получить на выходном валу результирующее движение как разность движения при заводе и при роспуске пружины. С выходным валом средства сравнения, как правило, соединена индикаторная стрелка, показывающая на шкале уровень степень запаса хода.
Средство сравнения конструктивно может быть выполненным и и функционирующим следующим образом.
На заводном валу располагают триб вала барабана 23, который через передаточное колесо цепи завода 24 передает движение на входное колесо цепи завода 25, на сквозном валу которого насажено первое центральное колесо планетарной передачи 30.
С зубчатым венцом венцом барабана 11 входит в зацепление первое колесо цепи роспуска 26, на оси которого насажен триб 34, который входит в зацепление со вторым колесом цепи роспуска 27, на ось которого насажен триб 33, который входит в зацепление с водилом 31 планетарной передачи.
Планетарная передача состоит из водила 31, на полотне которого расположены пара сателлитов 28, 29. Сателлиты 28, 29 расположены соосно друг к другу и неподвижно друг к другу и свободно вращаются на оси закрепленной на полотне водила. Сателлиты 28 и 29 имеют разное количество зубьев. Сателлит 29 входит в зацепление с первым центральным колесом 30, а сателлит 28 в зацепление со вторым центральным колесом 32, которое насажено на выходной вал 18, проходящий сквозь водило 31, первое центральное колесо 30 и входное колесо цепи завода.
При заводе часов через насаженный на заводной вал 21 триб 23 движение передается на передаточное колесо 24, а с него на входное колесо 25. Через насаженное на вал колесо 25, первое центральное колесо 30 движение передается на сателлит 29, а через него на сателлит 28, который, вращаясь, поворачивает второе центральное колесо 32, а с ним выходной вал 18, на котором расположена стрелка индикатора запаса хода, которая показывает увеличивающийся запас хода.
При роспуске пружины движение от зубчатого венца барабана 11 передается на колесо 34, через насаженный на него триб 34 на колесо 27, а с него на триб 33, который поворачивает водило 31. Ось сателлитов 28 и 29, поворачиваясь вокруг оси водила, заставляет сателлит 29 обкатываться вокруг зубьев центрального колеса 30, тем самым вращая сателлит 28, который передает вращение на колесо 32, соединенное с выходным валом 18.
Выходной вал 18, поворачиваясь, поворачивает насаженную на нем стрелку в обратную стрелку 7, которая показывает уменьшающийся запас хода.
Таким образом, конструкция индикатора критического запаса хода подробно описана и изображена на чертежах.
В обычных часах индикатора запаса хода может использоваться как дополнительный механизм обычного часового механизма.
В часах со средством индикации запаса хода патентуемое устройство индикации критического запаса хода выполняет новую неизвестную ранее функцию визуальной сигнализации о начале и течении (индикации) критического периода, в течение которого возможна неожиданная и/или нежелательная остановка хода часов
Предлагаемые оригинальные конструкции устройства индикации критического запаса хода часового механизма для часов и часы с устройства индикации критического запаса хода часового механизма обеспечивают уверенное решение поставленной задачи в разработке надежного в работе механического устройства своевременной индикации необходимости завода часов и безостановочной работы часов, что практически исключает неожиданный или нежелательный и/останов часов.
В качестве вариантов исполнения отдельных деталей, узлов, часового механизма и стрелочного привода часов могут быть использованы известные и традиционные для часового производства технологии, материалы и конструктивные решения, известные в часовой технике [14, 15, 16, 17].
Таким образом, учитывая новизну совокупности существенных признаков, техническое решение поставленной задачи, изобретательский уровень и существенность всех общих и частных признаков изобретения, доказанных в разделе «Уровень техники» и «Раскрытие изобретения», доказанную в разделе «Осуществление и промышленная реализация изобретения», техническую осуществимость и промышленную применимость изобретения, решение поставленных изобретательских задач и уверенное достижение требуемого технического результата при реализации и использовании изобретения, заявленная группа изобретений, по нашему мнению, удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.
Проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретения являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретения, но и позволяют реализовать изобретение промышленным способом.
Кроме этого анализ совокупности существенных признаков изобретения и достигаемого при их использовании единого технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между устройством для часов и часы с устройством (одно устройство используется в другом устройстве), что позволяет объединить изобретения в одной заявке с обеспечением соответствия требованию критерия единства изобретения.
Источники информации
1. «La Montre: Principes et Methodes de Fabrication)), George Daniels, 1993, стр.266-270.
2. «La Montre: Principes et Methodes de Fabrications George Daniels, 1993.
3. Тарасов С. В. Приборы времени. Учебник для техникумов по специальности «Производство приборов времени». М.: Машиностроение, 1976, 376 с. с ил. 247 стр., стр.139.
4. RU 2280886, G04B 9/00, опубл. 27.07.2006, заявка РСТ IB 02/00600 28.02.2002.
5. RU 2364908, G04B 9/00, опубл. 20.08.2009, заявка РСТ ЕР 2005/003090 20050323.
6. RU 2340924, G04B 1/00, опубл. 10.12.2008, конвенционный приоритет: 27.03.2003 СН 2003 0535/03.
7. Европейский патент 851320, МПК G04B 9/00, приоритет 20.12.96, опубл. 01.07.98.
8. А.с.275849, МПК G04B 9/00, приоритет 02.07.69, опубл. 03.07.1970, БИ 22.
9. RU 2003117456, G04B 1/00, опубл. 10.12.2004, конвенционный приоритет: 22.05.2001 ЕР 01810508.0, заявка РСТ: IB 02/00600 28.02.2002.
10. RU 2213989, G04B 9/00, опубл. 20.06.2003.
11. http://ru.wikipedia.org/wiki/ MEXAHИЧЕСКИЕ ЧАСЫ.
12. http://ru.wikipedia.org/wiki/ MEXAHИЧЕСКИЕ  ЧАСЫ, http://lab-37.com/des_art/tourbillon/
13. RU 2473946, G04B 9/00, опубл. 27.01.2013 (прототип).
14. Харитончук А.П. Справочная книга по ремонту часов, Москва, 1977, стр.18, 21.
15. Романов А.Д. Проектирование приборов времени. Москва, 1975, стр. 140.
16. Тарасов С.В. Технология часового производства, Москва, 1963.
17. Попова В.Д., Гольдберг Н.Б. Устройство и технология сборки часов. Москва, 1989.