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Elastischer Schwinger für Zeitmessgeräte
Gegenstand der Erfindung ist ein elastischer Schwinger für Zeitmessgeräte, mit zwei durch eine gemeinsame Basis verbundenen Schwingarmen, welche an ihren freien Enden Gewichte tragen und deren Schwingbewegung mit Hilfe von elektrische Antriebsimpulse erzeugenden Antriebsorganen aufrechterhalten wird. Es handelt sich somit um eine Stimmgabel oder ein anderes stimmgabelähnliches Gebilde.
Ein grundlegendes Problem auf dem Gebiet der Fabrikation elektrischer bzw. elektronischer Zeitmessgeräte mit einem tonfrequenten Frequenznormal liegt in der billigen Herstellung eines Schwingers, dessen Eigenfrequenz möglichst wenig von nicht zu vermeidenden Ungenauigkeiten und Schwankungen der Bedingungen des Fertigungsverfahrens abhängig ist. Stimmgabeln für den angegebenen Zweck werden normalerweise durch Stanzen aus einem gewalzten Metallblech vorbestimmter Dicke erzeugt. Dieser technisch einfachen und sehr wirtschaftlichen Herstellungsart haftet jedoch ein grundlegender Nachteil an : die senkrecht zu der durch die beiden Zinken gebildeten Ebene gemessene Dicke der Zinken ist durch den Walzvorgang gegeben und daher sehr konstant.
Dagegen hängt die Breite der Zinken vom Abnutzungsgrad der Stanzwerkzeuge ab. Da nun die Zinkenbreite sich mit der Wurzel aus der dritten Potenz auf die Frequenz auswirkt, ergibt sich die störende Tatsache, dass die Eigenfrequenzen der gestanzten Gabeln schon bei verhältnismässig geringen Abnutzungen des Stanzwerkzeuges spürbar vom Sollwert der Eigenfrequenz abweichen.
Man hat schon versucht, dieser Unzulänglichkeit dadurch zu begegnen, dass man die Stimmgabel durch Biegen eines vorher ausgestanzten Stahlstreifens bildete. Die bei dieser unpräzisen Herstellungsart praktisch nicht zu vermeidenden Geometriefehler lassen sich auch durch ein Auswuchten der Gabel nicht völlig beheben. Solche Stimmgabeln eignen sich für Tischuhren, Wanduhren, Wecker usw., dagegen nicht für Armbanduhren höchster Präzision, bei denen mit Rücksicht auf die Kleinheit der Antriebsbatterie die vermeidbaren Verluste möglichst gering sein sollen.
Die der Erfindung zugrundeliegende technische Aufgabe ist in der Schaffung eines elastischen Schwingers der eingangs definierten Art zu sehen, welcher trotz einfacher Herstellung durch einen Stanzvorgang od. dgl. praktisch keine Abhängigkeit der Eigenfrequenz vom Abnutzungsgrad der Herstellungswerkzeuge aufweist. Ausserdem soll der Schwinger nicht mit dem Geometriefehler von nach dem Stanzen gebogenen Gabeln behaftet sein. Der Schwinger nach der Erfindung ist zu diesem Zweck durch eine derartige Anordnung der genannten Antriebsorgane gekennzeichnet, dass die beiden Schwingarme unter Wirkung der Antriebsimpulse Biegeschwingungen ausführen und im Gegentakt nach beiden Seiten aus der gemeinsamen Längsmittelebene der ruhenden Schwingarme herausschwingen.
Unter dem Begriff "Antriebsorgane" sind hiebei diejenigen teils von der Stimmgabel getragenen und teils ortsfesten Mittel zu verstehen, welche die Auslenkung der Schwingarme verursachen. Diese Mittel können je nach den Erfordernissen elektromagnetischer, elektrodynamischer oder piezoelektrischer Natur sein oder nach einem andern physikalischen Prinzip arbeiten.
Bei der vorerwähnten Ausbildung des Schwingers ist für die Eigenfrequenz vor allem die Dicke des Bleches, aus welchem der Schwinger bzw. die aus zwei Schwingarmen und einer diese verbindenden Basis bestehenden Einheit hergestellt ist, massgebend. Da die Frequenz zur Wurzel der Breite der Zinken
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proportional ist, ändert sich die Eigenfrequenz des Schwingers mit zunehmender Abnutzung der Herstellungswerkzeuge oder sonstiger ungenauer Bearbeitung der Gabelkonturen sehr wenig.
Im folgenden ist an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Die Fig. 1 zeigt in schematischer Form die Schwingungsverhältnisse des neuartigen Schwingers.
Die Fig. 2 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht des Schwingers.
Die Fig. 3 illustriert eine perspektivische Ansicht, bei welcher der obere Teil des Schwingers vom unteren Teil getrennt ist, und die beiden Teile zwecks Erhöhung der übersichtlichkeit auseinandergezogen sind. Bei dieser Darstellung ist zu beachten, dass der untenliegende Teil des Schwingers infolge der gewählten Perspektive verkürzt in Erscheinung tritt.
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Schwingarme gemeinsamen Basis--3--und einem von dieser Basis ausgehenden Befestigungssteg - -4--. Dieser Befestigungssteg ist mittels Schrauben--5 und 6--an einer Grundplatte od. dgl. festgeschraubt. Das dargestellte Gebilde ist mit Vorteil durch Walzen aus einem Blech ausgestanzt. Als Material kommen hiefür verschiedenartige Metallegierungen in Frage. Die Blechdicke entspricht somit der Dicke--d--der Schwingarme.
Die Breite derselben ist mit--b--bezeichnet. Normalerweise ist die Breite--b--grosser als die Dicke--d--, um ie Gefahr von Störschwingungen herabzumindern. Im Sinne der Erfindung sollen die elektrischen Antriebsimpulse ein derartiges Auslenken der Schwingarme--l und 2--bewirken, dass diese Biegeschwingungen ausführen und im Gegentakt nach beiden Seiten aus der gemeinsamen Längsmittelebene der ruhenden Schwingarme herausschwingen. Wenn also der Schwingarm--l--in Richtung des Pfeiles--A--ausgelenkt wird, soll der Schwingarm--2--in Richtung des Pfeiles--A'--ausgelenkt werden. Umgekehrt schwingt der Arm --2-- in Richtung--B'--, wenn der Arm--2--sich in Richtung--B--ausbiegt.
Bei der in Fig. 2 und 3 ersichtlichen Konstruktion trägt der Schwingarm-l-einen von diesem abstehenden starren Arm--7--, dessen Ansatzteil senkrecht zur gemeinsamen Längsmittelebene der Schwingarme--l und 2--steht und dessen Verlängerung zum Schwingarm --l-- parallel liegt und vom freien Ende desselben weggerichtet ist. Auch der Schwingarm--2-ist mit einem starren Arm--8--versehen. Dieser liegt in bezug auf die gemeinsame Längsmittelebene der beiden Schwingarme auf der andern Seite. Das Ende des Schwingarmes--l--trägt einen
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--10-- trägt,- 8-ein Topfmagnet-12-als Gegengewicht in geeigneter Weise, wie etwa durch Lötung od. dgl., befestigt ist.
Es ist selbstverständlich, dass die Topfmagnete--9 und 12--, deren Längsachsen zueinander parallel liegen und senkrecht gegen die gemeinsame Längsmittelebene der Schwingarme gerichtet sein sollen, und deren hintere Begrenzungsfläche von der gemeinsamen Längsmittelebene der Schwingarme --l und 2--mit Vorteil den gleichen Abstand haben, mit zu den Topfmagneten konzentrischen und ortsfesten Spulen zusammenwirken, deren Längsachsen zueinander parallel sind. Die Tatsache, dass die Achsen der beiden Topfmagnete--9 und 12-zueinander parallel sind, und dass ferner beide Magnete nach der gleichen Seite offen sind, hat grundlegende Vorteile, weil sich der dargestellte Schwinger von den Spulen und sonstigen Stromkreiselementen ohne irgendwelche vorgängige Demontage von beweglichen oder festen Einzelteilen entfernen lässt.
Dadurch werden der Zusammenbau der Uhr und die Unterhaltsarbeiten nicht unwesentlich erleichtert.
Der sogenannte Positionsfehler, d. h. die Abhängigkeit der Frequenz des Schwingers von dessen räumlicher Lage, lässt sich völlig eliminieren oder zumindest sehr klein halten, wenn man Gewichte und Gegengewichte derart wählt und mit Bezug auf die Enden der Schwingarms-l und 2--sowie die starren Arme--7 und 8--derart anbringt, dass jeweils der Schwerpunkt eines mit Gewicht, einem starren Arm und einem Gegengewicht belasteten Schwingarmes mindestens angenähert auf der gemeinsamen Rotationsachse der beiden Schwingarme liegt. Die Rotationsachse eines Schwingarmes ist hiebei diejenige geometrische Achse, welche durch das Zentrum des vom Schwerpunkt des am Schwingarmende befestigten Gewichtes beim Schwingen beschriebenen Kreisbogens geht und auf die Schwingungsebene senkrecht steht.
Natürlich ist die vom Schwerpunkt eines Schwingarmgewichtes beschriebene Schwingkurve streng genommen kein Kreisbogen. Bei den hier in Betracht fallenden kleinen Amplituden von z. B. 1110 mm hat jedoch die vom Schwerpunkt des Gewichtes durchlaufene Kurve praktisch genau den Verlauf eines Kreisbogens. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass jeweils
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einem Topfmagneten ein Gewicht bzw. ein Gegengewicht benachbart ist. Mit Vorteil ist hiebei dafür Sorge zu tragen, dass die Schwerpunkte der Topfmagnete-9 und 12--, des Gewichtes --10-- und des Gegengewichtes--11--in einer Ebene liegen, die auf der gemeinsamen Längsmittelebene der Schwingarme senkrecht steht.
Unter Umständen kann die durch die vier Schwerpunkte definierte Ebene mit einer auf die gemeinsame Längsmittelebene der Schwingarme senkrecht gerichteten Längsmittelebene des Schwingers zusammenfallen.
Innerhalb des Rahmens der Erfindung sind noch zahlreiche andere Ausführungen denkbar. So könnte man beispielsweise entweder beide Schwingarme mit Antriebsmitteln versehen ; desgleichen könnten auch diese Schwingarme mit passiven Gewichten ausgestattet sein, während die für den Antrieb wirksamen Organe an den Enden der beiden starren Arme sitzen. In gewissen Fällen genügte es sogar, wenn lediglich ein einziges freies Armende mit für den Antrieb aktiven Organen versehen ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elastischer Schwinger für Zeitmessgeräte, mit zwei durch eine gemeinsame Basis verbundenen Schwingarmen, welche an ihren freien Enden Gewichte tragen und deren Schwingbewegung mit Hilfe
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Schwingarme (1, 2) unter Wirkung der Antriebsimpulse Biegeschwingungen ausführen und im Gegentakt (A-A', B-B') nach beiden Seiten aus der gemeinsamen Längsmittelebene der ruhenden Schwingarme herausschwingen (Fig. 1).
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