Elektronische Kleinuhr Bei den bekannten elektronischen Kleinuhren mit einem tonfrequenten Biegeschwinger, der sowohl als Zeitnormal wie auch als Antrieb dient, hat dieser Schwinger üblicherweise die Form einer Stimmgabel und befindet sich in der Mitte des Werkes. Dies hat verschiedene Nachteile, weil so der durch das Uhrgehäuse umschlossene Raum praktisch in zwei voneinander getrennte Teile geteilt wird und dadurch die Unterbringung der Untersetzungsgetriebe für den Antrieb der Zeiger und filr das Kalenderwerk und allenfalls für weitere Anzeigevorrichtungen schwi- rig ist.
Auch die Grösse des für die Batterie zur Verfügung gestellten Raumes wird empfindlich beschränkt, so dass es unter Umständen nötig ist, mehrere Batterien oder eine spezielle Batterie mit nicht kreisrundem Grundriss zu verwenden.
Um den verfügbaren Raum besser auszunützen, wurde schon eine Konstruktion vorgeschlagen, bei welcher der Biegeschwinger kreisförmig ausgebildet ist, damit seine gebogenen Schwingarme entlang dem Uhrwerksrand verlaufen. Damit stellt sich aber das Problem der Unterbringung der Richtwelle für die Zeiger. Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Konstruktion zu schaffen, welche dieses Problem am besten löst.
Die erfindungsgemässe elektronische Kleinuhr ist mit einem als Zeitnormal und Antriebselement dienenden tonfrequenten Biegeschwinger ausgerüstet, der zwei Schwingarme aufweist, welche auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge entlang dem Rand des Uhrwerkes verlaufen und mit einer in der Uhrwerksebene liegenden Richtwelle für die Zeiger. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Richtwelle wenigstens angenähert in der Ebene des Schwingers liegt, welcher eine Einbuchtung aufweist, durch die zwischen dem Uhr werke rand und dem Schwinger ein Zwischenraum ausgespart wird, in welchem die Richtwelle untergebracht ist.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben. Es zeigt die Figur 1 eine Draufsicht auf das Uhrwerk, die Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Figur 1, die Figur 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 1, die Figur 4 einen Schnitt durch einen Teil des Getriebes nach der Linie IV-IV der Figur 1 und die Figur 5 das elektrische Schaltschema.
Auf der Werkplatte oder Platine 1 ist mittels dreier Schrauben 2 ein im Grundriss winkelförmiger Fuss 3a des als Ganzes mit 3 bezeichneten, tonfrequenten Biegeschwingers festgeschraubt. Die schwingfähigen Teile dieses Biegeschwingers haben ungefähr die Form eines L3 und sind über eine Verbindungsstelle 3b mit dem Fuss 3a verbunden. Sie wer den im wesentlichen durch zwei zueinander symmetrische Schwingungsarme 3c und 3d gebildet, die auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge entlang dem Rand la der Platine 1 verlaufen, der gleichzeitig den Rand des Uhrwerkes bildet. Wie man aus der Figur 2 ersehen kann, befindet sich zwischen den Armen 3c und 3d einerseits und der Platine 1 andererseits ein Zwischenraum, damit die Arme ungestört frei schwingen können.
An den beiden freien Schwingarmenden 3c und 3d ist je ein Magnetkopf angelötet, der mit 14 resp. 15 bezeichnet ist. Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass der Magnetkopf 14, der spiegelsymmetrisch zum Magnetkopf 15 ausgebildet ist, aus einem im Querschnitt U-förmigen Weicheisen 4 und Polschuhen 5a und 5b besteht, die an die freien Schenkel 4a resp. 4b des U-Eisens 4 angelötet und der Forni der Spulen angepasst sind. Während der eigentliche Schwinger 3 vorteilhafterweise aus einem Material mit einem kleinen thermnelastischen Koeffizienten, also wie z.
B. aus einem der Markenprodukte "Elinvar", "Nivarox", "Ni-Spahn-C" oder "Thermelast"be- stehen kann, lässt sich anstelle von Weicheiseii ftir die Herstellung des U-för- migen Teiles 4 eir Material verwenden, wie es unter der Marke "Permendur" bekannt ist, Die Pol schuhe 5a und 5b bestehen aus hochkoerzitivem Material, also z. B. aus einer Platin-Kobalt- Legierung. Das magnetische Feld in Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen 5a und 5b ist im wesentlichen homogen und verläuft senkrecht zur Ebene der Platine 1 und infolgedessen auch zur Ebene, in welcher der ganze Schwinge l angeordne ist und in welcher seine beiden Arme 3c und 3d schwingen.
Auf jeden der Magnetköpfe 14 und 15 ist mittels einer Schraube 6 ein satt festsitzender, aber drehbarer Zeiger 7 derart befestigt, dass die Drehachse zur Schwingungsebene senkrecht steht und dass sein Schwerpunkt nicht im Drehzentrum liegt, so dass beim Drehen dieses Zeigers der Zeigerschwerpunkt und damit auch der Schwerpunkt des Gesamtschwingarmes verschoben und infolgedessen auch seine Eigenfre. ouenz geändert wird. Auf jedem der Magnetköpfe 14 und 15 ist ein( mit 14a resp. 15a bezeichnete Skala angebracht, auf welcher die Frequenz änderung in sec/Tag ablesbar ist.
Die ueiden Zeiger 7 werden zweckmässigerweise durch je einen zugespitzten Metallstreifen gebildet, der unter den Kopf der zugehörigen Schraube 6 geklt mrnt ist. Damit bei allfälligen Schlägen und andern Erschütterungen der Schwinger nicht beschädigt wird, tst in der Nähe jedes Magnetkopfes ein Amplitudenbegrenzer 47 auf der Platine 1 festgeschraubt, um den Schwingungsweg der Magnetköpfe in Richtung von der Platte weg und in Richtung voneinander weg zu begrenzen.
Die Figur 5 zeigt das Schaltschema des elektrischen Stromkreises.
Dieser besteht aus der Abfühlspule 9, der Erregerspule 10, dem Kondensator 11, dem Widerstand 12, dem Transistor 13 und der Batterie 8. Die Basis 13b des Transistors 13 ist einerseits über den Widerstand 12 mit dem Kollektor 1 3c und andererseits über den Kondensator 11 und die Ab fühlspule 9 mit dem Emitter 13a verbunden, der seinerseits über die Erregerspule 10 und die Batterie 8 mit dem Kollektor 13c verbunden ist, Als Verbindungsleitung zwischen der Erregerspule 10 und dem negativen Pol 8a der Batterie 8 dient dabei die Platine 1 des Uhrwerkes.
Natürlich hängt die Anordnung der beiden Batteriepole von der Art des verwendeten Transistors ab, so dass je nachdem der negative oder der positive Pol über die Platine 1 mit der Spule, und entprechend der positive oder der negative Pol mit dem Kollektor 13c und dem Widerstand 12 verbunden ist.
Wie nian aus de Figuren 2 und 3 versehen kann, sind die beiden Spulen 9 und 10 als flache Spulen mit elliptischem Grundriss ausgebildet und auf einer Rippe 16a des aus Kunststoff bestehenden Behälters 16 unlösbar aufgesetzt. In diesem Behälter, der natürlich ebenfalls einen elliptischem Grundriss aufweist, sind der Kondensator 11, der Widerstand 12 und der Transistor 13 untergebracht, während die beiden Spulen 9 und 10 so dimensioniert sind, dass sie das gesamte Magnetfeld im Luftspalt der beiden Magnetköpfe 14 und 15 durchschneiden.
Die Batterie 8 liegt mit ihrem negativen Pol 8a auf der Platine 1 auf; sie ist in einer zylindrischen Vertiefung lb der Platine 1 eingesetzt und wird in dieser Lage durch eine Haltefeder 17 festgehal.en, welche an einer in der Platine 1 eingeschraubten Schraube 18 elektrisch isoliert montiert ist. Zwischen dieser Haltefeder 17 und dem Deckel der Batterie 8, der gleichzeitig ihren positiven Pol 8b bildet, ist ein elektrischer Leiter 19 eingeklemmt, der dieser positiven Pol mit der Schraube 20 verbindet, die in der Metallhülse 20a eingeschraubt ist und die ihrerseits sowohl mit dem Widerstand 12 wie auch mit dem Kollektor 13c des Transistors 13 elektrisch leitend verbunden ist.
In der Figur 1 ist der Leiter 21 sichtbar, der den Kondensator 11 mit der Abfühlspule 9 verbindet sowie der Leiter 22, der den Emitter 13a des Transistors 13 mit dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Spulen 9 und 10 verbindet. Aus dieser Schaltanordnung ergibt sich die Funktionsweise ohne weiteres: Wenn durch irgendeine zufällige Bewegung auch nur ein Schwinger arm des Biegeschwingers 3 etwas bewegt wird, so wird in der Abfühlspule 9 eine Spannung induziert, was zur Folge hat, dass durch die Erregerspule 10 ein Strom fliesst, wodurch ein Magnetfeld aufgebaut und die beiden Magnetköpfe 14 und 15 in der Richtung der begonnenen Bewegung weiterbewegt werden. Sobald sie ihre durch die Elastizität des Schwingers 3 bedingte Auslenkung erreicht haben, schwingen sie zurück.
Nach wenigen Hin- und Herbewegungen ist der Einschwingvorgang abgeschlossen und die Schwingarme 3c und 3d des Biegeschwingers 3 schwingen mit konstanter Amplitude und Frequenz so, dass sich die Magnetköpfe 14 und 15 periodisch einander nähern und voneinander entfernen. Zum Abstimmen der richtigen Frequenz bei der Fabrikation kann von irgeneinem Teil jedes Schwingarmes etwas Material abgenommen werden; so lassen sich z. B. die bogenförmigen Abschnitte 3e und 3f der Arme 3 resp. 3d mittels eines Fräsers ohne weiteres etwas schmäler machen.
An einem der beiden Schwingarme, hier acll Arm 3d ist eine Antriebsklinke 24 befestigt, die auf das Klinkenrad 23 einwirkt. Die Zähne des Klinkenrades 23 sind so dimensioniert, dass es bei jeder ganzen Schwin gung des Schwingarmes um einen Zahnschritt vrwärtsgedreht wird. Durch eine an der Platine 1 festgelegte Sperrklinke 25 wird verhindert, dass sich das Klinkenrad rückwärts drehen kann. Auf der Achse des Klinkenrades 23 sitzt ein Ritzel 23a, welches mit einem Zahnrad 26 kämmt, dessen Ritzel 26a mit einem Zahnrad 27 in Eingriff steht. Bei diesen wie bei allen andern Rädern sind weder die Lager für die Achsen noch die Brücken, in denen diese Lager eingesetzt sind, eingezeichnet, damit man so die Räder besser sehen kann.
Das Zahnrad 27 treibt über ein Zahnrad 28 das Sekundenrad 29, auf dessen Welle 30 der Sekundenzeiger 31 befestigt ist, wie man aus der Figur 4 ersehen kann. Das mit dem Zahnrad 28 fest verbundene Ritzel 28a kämmt mit einem Zahnrad 32, dessen Ritzel 52a mit einem Zahnrad 33 in Eingriff steht. Das mit diesem fest verbundene Ritzel 33a kämmt mit dem Minutenrad 34, welches an dem auf der Se- kundenwelle 30 aufgeschobenen und dort frei drehbar gelagerten Minutenrohr 35 befestigt ist und den Minutenzeiger 36 sowie einen Trieb 34a trägt, der seinerseits mit dem Zwischenrad 37 in Eingriff steht, dessen Trieb 37a mit dem Stundenrad 38 kämmt. Dieses sitzt auf dem den Stundenzeiger 40 tragenden Stundenrohr 39. Auf diese Art und Weise wird die Bewegung des Schwingers 3 auf die Zeiger 31, 36 und 40 übertragen.
Zum Richten der Zeiger dient die Richtwelle 43, auf welcher aussen die Krone 44 und innen das Kronrad 45 sitzt. Diese Richtwelle 43 liegt wenigstens angenähert in der Ebene des Schwingers 3. Dieser ist in bezug auf eine durch die Richtwellenachse gehende, senkrecht zur Ebene des Schwin- gers 3 und zur Platine 1 gehende Ebene symmetrisch ausgebildet und an- geordnet und weist eiie Einbuchtung auf, durch die zwischen dem Uhr- werksrand la und dem Schwinger i ein Zwischenraum ausgespart w wird, in welchem diese Richtwelle 43 untergebracht ist.
Sie ist dabei in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagert, so dass sich durch Herauszichen der Richtwelle über den Stellhebel 46 und die Wippe 47 das Kronrad 45 mit dem Richtrad 41 in Eingriff bringen lässt. Das Richtrad 41 seinerseits kämmt mit dem Wechselrad 42, dessen Trieb 42a niit dem Zwischenrad 37 in Eingriff steht.
Bei dieser Ausgestaltung des Uhrwerks kann ein mit Füsschen vers henes Zifferblatt 46, wie das ben Kleinuhren bekannt ist, an der Platine 1 befestigt werden, das dazu entsprechende Löcher le für die Füsschen und Bohrungen ld für die Befestigungsschrauben aufweist.
Wie man sieht, wird dadurch, dass der Biegeschwinger a,lf einem wesentlichen Teil seiner Länge entlang dem Rand des Uhrwerks verläuft, in der Mitte des Werkes ein grosser, zusammenhängender Raum frei gehalten, in welchem sich ohne Schwierigkeiten nicht nur die Zahnräder für den Antrieb der Zeiger, sondern nötigenfalls auch noch weitere Zahnräder für den Antrieb eines Kalenderwerkes und allfällige weiterer Anzeigevorrichtungen unterbringen lassen. Auch wird so ein hinreichend grosser Raum für die Batterie geschaffen,
so dass sich ein runde Batterie mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser verwenden und ebenfalls ohne Schwierigkeit zwischen den Armen des Schwingers anordnen lässt.
Ebenfalls erlaubt die Ausführung mit Einbuchtung des Schwingers die Anbringung einer Richtwelle klassischer Bauart und vor allem wird das die elastische Energie des Schwingers aufnehmende Materialvolumen durch diese Einbuchtung gegenüber Stimmgabeln üblicher Form wesentlich erhöht.
Electronic watch In the case of the known electronic watches with an audio frequency flexural oscillator, which serves both as a time standard and as a drive, this oscillator usually has the shape of a tuning fork and is located in the center of the movement. This has various disadvantages because the space enclosed by the watch case is practically divided into two separate parts, making it difficult to accommodate the reduction gears for driving the pointers and for the calendar mechanism and possibly for other display devices.
The size of the space made available for the battery is also limited, so that it may be necessary to use several batteries or a special battery with a non-circular floor plan.
In order to make better use of the available space, a construction has already been proposed in which the flexural oscillator is circular so that its curved oscillating arms run along the edge of the clockwork. This raises the problem of accommodating the straightening shaft for the pointer. The purpose of the present invention is to provide a construction which best solves this problem.
The electronic watch according to the invention is equipped with an audio-frequency flexural oscillator serving as a time standard and drive element, which has two oscillating arms which run along the edge of the movement for a substantial part of their length and with a straightening shaft for the pointers located in the plane of the movement. It is characterized in that the straightening shaft lies at least approximately in the plane of the oscillator, which has an indentation through which a gap is left out between the clockworks edge and the oscillator, in which the straightening shaft is accommodated.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is described below with reference to the drawing. 1 shows a plan view of the clockwork, FIG. 2 shows a section along line II-II of FIG. 1, FIG. 3 shows a section along line III-III of FIG. 1, FIG. 4 shows a section through part of the Transmission according to the line IV-IV of Figure 1 and Figure 5, the electrical circuit diagram.
A foot 3a, which is angled in plan, of the audio-frequency flexural oscillator designated as a whole by 3 is screwed onto the work plate or plate 1 by means of three screws 2. The oscillating parts of this flexural oscillator have approximately the shape of an L3 and are connected to the foot 3a via a connection point 3b. You who essentially formed by two mutually symmetrical oscillation arms 3c and 3d, which run for a substantial part of their length along the edge la of the plate 1, which also forms the edge of the clockwork. As can be seen from FIG. 2, there is a space between the arms 3c and 3d on the one hand and the board 1 on the other hand, so that the arms can swing freely without being disturbed.
At the two free swing arm ends 3c and 3d each a magnetic head is soldered with 14 respectively. 15 is designated. From Figure 3 it can be seen that the magnetic head 14, which is mirror-symmetrical to the magnetic head 15, consists of a cross-sectionally U-shaped soft iron 4 and pole pieces 5a and 5b, which are attached to the free legs 4a, respectively. 4b of the U-iron 4 are soldered and the Forni of the coils are adapted. While the actual oscillator 3 is advantageously made of a material with a small thermal-elastic coefficient, such as, for.
B. from one of the brand products "Elinvar", "Nivarox", "Ni-Spahn-C" or "Thermelast" can be used instead of soft iron for the production of the U-shaped part 4 of a material, as it is known under the brand "Permendur", The pole shoes 5a and 5b are made of hochkoerzitivem material, so z. B. from a platinum-cobalt alloy. The magnetic field in the air gap between the two pole pieces 5a and 5b is essentially homogeneous and runs perpendicular to the plane of the plate 1 and consequently also to the plane in which the entire rocker l is arranged and in which its two arms 3c and 3d oscillate.
On each of the magnetic heads 14 and 15 a snug, but rotatable pointer 7 is attached by means of a screw 6 in such a way that the axis of rotation is perpendicular to the plane of oscillation and that its center of gravity is not in the center of rotation, so that when this pointer is rotated the pointer's center of gravity and thus also shifted the center of gravity of the entire swing arm and, as a result, its Eigenfre. ouence is changed. Each of the magnetic heads 14 and 15 has a scale (designated 14a and 15a, respectively) on which the frequency change in sec / day can be read.
The ueiden pointers 7 are expediently each formed by a pointed metal strip which is clamped under the head of the associated screw 6. So that the oscillator is not damaged in the event of any blows or other vibrations, an amplitude limiter 47 is screwed onto the board 1 near each magnetic head in order to limit the oscillation path of the magnetic heads in the direction away from the plate and away from each other.
Figure 5 shows the circuit diagram of the electrical circuit.
This consists of the sensing coil 9, the excitation coil 10, the capacitor 11, the resistor 12, the transistor 13 and the battery 8. The base 13b of the transistor 13 is on the one hand via the resistor 12 to the collector 13c and on the other hand via the capacitor 11 and the sensing coil 9 is connected to the emitter 13a, which in turn is connected via the excitation coil 10 and the battery 8 to the collector 13c, the circuit board 1 of the clockwork serves as the connecting line between the excitation coil 10 and the negative pole 8a of the battery 8.
Of course, the arrangement of the two battery poles depends on the type of transistor used, so that depending on whether the negative or the positive pole is connected to the coil via the circuit board 1, and the positive or the negative pole is connected to the collector 13c and the resistor 12 is.
As can be seen from FIGS. 2 and 3, the two coils 9 and 10 are designed as flat coils with an elliptical outline and are permanently attached to a rib 16a of the container 16 made of plastic. In this container, which of course also has an elliptical shape, the capacitor 11, the resistor 12 and the transistor 13 are accommodated, while the two coils 9 and 10 are dimensioned so that they the entire magnetic field in the air gap of the two magnetic heads 14 and 15 cut through.
The battery 8 rests with its negative pole 8a on the circuit board 1; it is inserted in a cylindrical recess 1b of the board 1 and is fixed in this position by a retaining spring 17 which is mounted in an electrically insulated manner on a screw 18 screwed into the board 1. Between this retaining spring 17 and the cover of the battery 8, which at the same time forms its positive pole 8b, an electrical conductor 19 is clamped, which connects this positive pole with the screw 20 which is screwed into the metal sleeve 20a and which in turn both with the resistor 12 as well as with the collector 13c of the transistor 13 is electrically conductively connected.
In FIG. 1, the conductor 21 can be seen which connects the capacitor 11 to the sensing coil 9 and the conductor 22 which connects the emitter 13a of the transistor 13 to the connection point between the two coils 9 and 10. The mode of operation results from this switching arrangement: If only one oscillator arm of the flexural oscillator 3 is moved slightly by any random movement, a voltage is induced in the sensing coil 9, with the result that a current flows through the excitation coil 10 , whereby a magnetic field is built up and the two magnetic heads 14 and 15 are moved further in the direction of the started movement. As soon as they have reached their deflection caused by the elasticity of the oscillator 3, they swing back.
After a few to-and-fro movements, the transient process is complete and the oscillating arms 3c and 3d of the flexural oscillator 3 oscillate at a constant amplitude and frequency so that the magnetic heads 14 and 15 periodically approach and move away from one another. In order to tune in the correct frequency during fabrication, some material can be removed from any part of each swing arm; so can z. B. the arcuate sections 3e and 3f of the arms 3, respectively. 3d easily make a bit narrower using a milling cutter.
A drive pawl 24, which acts on the ratchet wheel 23, is attached to one of the two oscillating arms, here acll arm 3d. The teeth of the ratchet wheel 23 are dimensioned so that it is rotated forward by one tooth step for each entire oscillation of the swing arm. A pawl 25 fixed to the circuit board 1 prevents the ratchet wheel from rotating backwards. A pinion 23a is seated on the axis of the ratchet wheel 23 and meshes with a gear 26, the pinion 26a of which meshes with a gear 27. With these, as with all other wheels, neither the bearings for the axles nor the bridges in which these bearings are used are drawn in, so that one can see the wheels better.
The gear 27 drives the second wheel 29 via a gear 28, on the shaft 30 of which the second hand 31 is attached, as can be seen from FIG. The pinion 28a firmly connected to the gear 28 meshes with a gear 32, the pinion 52a of which meshes with a gear 33. The pinion 33a firmly connected to this meshes with the minute wheel 34, which is attached to the minute tube 35 pushed onto the seconds shaft 30 and freely rotatably mounted there and carries the minute hand 36 and a drive 34a, which in turn engages with the intermediate wheel 37 whose drive 37a meshes with the hour wheel 38. This sits on the hour tube 39 carrying the hour hand 40. In this way, the movement of the oscillator 3 is transmitted to the hands 31, 36 and 40.
The straightening shaft 43, on which the crown 44 sits on the outside and the crown wheel 45 sits on the inside, serves to straighten the pointer. This straightening shaft 43 lies at least approximately in the plane of the oscillator 3. It is designed and arranged symmetrically with respect to a plane passing through the straightening shaft axis and perpendicular to the plane of the oscillator 3 and to the plate 1 and has an indentation, by means of which a gap w is cut out between the clockwork rim la and the oscillator i, in which this straightening shaft 43 is accommodated.
It is mounted displaceably in its longitudinal direction so that the crown wheel 45 can be brought into engagement with the straightening wheel 41 by pulling out the straightening shaft via the adjusting lever 46 and the rocker 47. The straightening wheel 41, in turn, meshes with the change wheel 42, the drive 42a of which is in engagement with the intermediate wheel 37.
In this embodiment of the clockwork a with feet vers henes dial 46, as is known ben small watches, be attached to the board 1, which has corresponding holes le for the feet and holes ld for the fastening screws.
As you can see, the fact that the flexural oscillator a, lf runs along the edge of the clockwork for a substantial part of its length means that a large, coherent space is kept free in the middle of the work, in which not only the gears for the drive can be found without difficulty the pointer, but also, if necessary, other gears for driving a calendar mechanism and any other display devices. This also creates a sufficiently large space for the battery,
so that a round battery with a relatively large diameter can be used and can also be arranged between the arms of the transducer without difficulty.
The design with the indentation of the oscillator also allows the attachment of a straightening shaft of the classic design and, above all, the volume of material absorbing the elastic energy of the oscillator is significantly increased by this indentation compared to tuning forks of the usual shape.