<U>Elektronische Kleinuhr</U> Es sind bereits elektronische Kleinuhren verschiedenster Bauart bekannt. Unter diesen nehmen diejenigen eine besondere Stellung ein, bei denen ein tonfrequenter Biegeschwinger gleichzeitig als Zeitnor mal und als Antriebselement dient. Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Uhr dieser Art, und zwar eine solche, bei welcher der Bie geschwinger zweiarmig ist und beide Arme mit je einem Permanent- Magneten versehen sind, die beide einen Luftspalt mit zur Schwingungs ebene des Schwingers senkrechtem Magnetfeld aufweisen, durch welche die zur Schwingungsebene parallelen Wicklungen einer Antriebs- und einer Abfühlspule hindurchgeführt sind.
Die Erfindung besteht nun dar in, dass alle den elektrischen Stromkreis bildenden Elemente mit Aus nahme der Batterie innerhalb der beiden Spulen angeordnet sind. Bei einer zweckmässigen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes <B>sind</B> die Schaltelemente, bei denen es sich um mindestens einen Tran <B>sistor,</B> einen Kondensator und einen Widerstand handelt, in einem zy- lindrischen Kunststoffbehälter oder Rohr mit vorzugsweise elliptischem Grundries untergebracht, während die beiden Spulen auf diesen Kunst stoffkörper aufgewickelt sind.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemässen Ausgestaltung gegen über den an sich bekannten Kleinuhren der vorgenannten Art besteht da rin, dass sich der elektrische Teil einfach und serienmässig herstellen und ohne Schwierigkeiten mit dem mechanischen Teil zusammenbauen und nötigenfalls auch wieder von ihm trennen lässt.
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein besonders zweckmässig ausgestaltetes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrie ben. Es zeigen die Figur 1 eine Draufsicht auf das Uhrwerk, die Figur 2 einen Schnitt nach der Linie II-11 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 bezeich neten, tonfrequenten Biegeschwingers festgeschraubt. Die schwingfähi gen Teile dieses Biegeschwingers haben ungefähr die Form eines und sind über eine Verbindungsstelle 3b mit dem Fuss 3a verbunden. Sie wer- den im wesentlichen durch zwei zueinander symmetrische Schwingungs arme 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 anderer seits ein Zwischenraum, damit die Arme ungestört frei schwingen kbnnen. 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 ersicht lich, dass der Magnetkopf 14, der spiegelsymmetrisch zim 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 Form der Spulen angepasst sind.
Während der eigentliche Schwinger 3 vorteilhafterweise aus einem Material mit einem kleinen thermoelastischen Koeffizienten, also wie z. B. aus einem der Markenprodukte "Elinvar", "Nivarox", "Ni-Spahn-C" oder "Therm- elast" bestehen kann, lässt sich anstelle von Weicheisen für die Herstel lung des U-förmigen Teiles 4 ein Material verwenden, wie es anter der Marke Permendur bekannt ist. Die Polschuhe 5a und 5b bestehen aus hoch- koezitivem Material, also z.
B. aus einer Platin-Kobalt-Legierung. Das magnetische Feld im Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen 5a und 5b ist im wesentlichen homogen und verläuft senkrecht zur Ebene der Plati- ne 1 und infolgedessen auch zur Ebene, in welcher der ganze Schwinger 3 angeordnet ist und in welcher seine beiden Arme 3c und 3d schwingen.
Auf jedem 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 Schwer punkt nicht im Drehzentrum liegt, so dass beim Drehen dieses Zeigers der Zeigerschwerpunkt und damit auch der Schwerpunkt des Gesamt schwingarmes verschoben und infolgedessen auch seine Eigenfrequenz geändert wird. Auf jedem der Magnetköpfe 14 und 15 ist eine mit 14a resp. 15a bezeichnete Skala angebracht, auf welcher die Frequenzände- rung in sec/Tag ablesbar ist.
Die beiden Zeiger 7 werden zweckmässi- gerweise durch je einen zugespitzten Metallstreifen gebildet, der un ter den Kopf der zugehörigen Schraube 6 geklemmt ist. Damit bei all fälligen Schlägen und andern Erschütterungen der Schwinger nicht be schädigt wird, ist in der Nähe jedes Magnetkopfes ein Amplitudenbe- grenzer 49 auf der Platine 1 festgeschraubt, um den Schwingungsweg der Magnetköpfe in Richtung von der Platte weg und in Richtung vonein ander weg zu begrenzen.
Die Figur 5 zeigt das Schaltschema des elektrischen Stromkreises. Dieser besteht aus der Abfühlspule 9, der Erregerspule 10, dem Kon densator 11, dem Widerstand 12, dem Transistor 13 und der Batterie B. Die Basis 13b des Transistors 13 ist einerseits über den Widerstand 12 mit dem Kollektor 13c und andererseits über den Kondensator 11 und die Abfühlspule 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 Erregerepule 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 entsprechend der positive oder der negative Pol mit dem Kollektor 13c und dem Widerstand 12 verbunden ist, Wie man aus den Figuren 2 und 3 ersehen 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 unlös bar aufgesetzt. In diesem Behälter, der natürlich ebenfalls einen ellip tischen 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 gesamt Magnetfeld im Luft spalt 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 1b der Platine 1 eingesetzt und wird in dieser Lage durch eine Haltefeder 17 festgehalten, welche an einer in der Pla- tine 1 eingeschraubten Schraube 18 elektrisch isoliert montiert ist. Zwi schen dieser Haltefeder 17 und dem Deckel der Batterie 8, der gleich zeitig ihren positiven Pol 8b bildet, ist ein elektrischer Leiter 19 einge klemmt, der diesen 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 elek trisch leitend verbunden ist.
In der Figur 1 ist der Leiter 21 sichtbar, der den Kondensator 11 mit der Abfühlspule 9 verbindet sowie der Lei ter 22, der den Emitter 13a des Transistors 13 mit dem Verbundungs- punkt zwischen den beiden Spulen 9 und 10 verbindet. Aus dieser Schal anordnung ergibt sich die Funktionsweise ohne weiteres : Wenn durch irgendeine zufällige Bewegung auch nur ein Schwingarm des Biegeschwin gers 3 etwas bewegt wird, so wird in der Abfühlspüle 9 eine Spannung in duziert, 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 wer den.
Sobald sie ihre durch die Elastizität des Schwingers 3 bedingt Aus lenkung erreicht haben, schwingen sie zurück. Nach wenigen Hin- und Herbewegungen ist der Einschwingvorgang abgeschlossen und die Schwing arme 3c und 3d des Biegeschwingers 3 schwingen mit konstanter Ampli tude und Frequenz so, dass sich die Magnetköpfe 14 und 15 periodisch einander nähern und voneinander entfernen. Zum Abstimmen der richti gen Frequenz bei der Fabrikation kann von irgendeinem Teil jeder Schwing armes etwas Material abgenommen werden; so lassen sich z. B. die bo genförmigen Abschnitte 3e und 3f der Arme 3c resp. 3d mittels eines Fräsers ohne weiteres etwas schmäler machen.
An einem der beiden Schwingarme, hier am Arm 3d ist eine Antriebs klinke 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 vorwärtsgedreht wird. Durch eine an der Platine 1 festgelegte Sperrklinke 25 wird verhindert, dass sich das Klinkenrad rückwärts drehen kann. Auf der Achse des Klin kenrades 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, da mit man so die Räder besser sehen kann.
Das Zahrad 27 treibt über ein Zahnrad 28 das Sekundenrad 29, auf dessen Welle 30 der Sekundenzei ger 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 32a mit einem Zahnrad 33 in Eingriff steht. Das mit die sem fest verbundene Ritzel 33a kämmt mit dem Minutenrad 34, welches an dem auf der Sekundenwelle 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 Ein griff steht, dessen Trieb 37a mit dem Stundenrad 38 kämmt. Dieses sitzt auf dem den Stundenzeiger 40 tragenden Stundenrohr 39.
Auf die se 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 wenig stens angenähert in der Ebene des Schwingers 3. Dieser ist in bezug auf eine durch die Richtwellenachse gehende, senkrecht zur Ebene des Schwingers 3 und zur Platine 1 gehende Ebene symmetrisch ausgebil det und angeordnet und weist eine Einbuchtung auf, durch die zwischen dem Uhrwerksrand la und dem Schwinger 3 ein Zwischenraum ausge spart wird, in welchem diese Richtwelle 43 untergebracht ist.
Sie ist dabei in ihrer Längsrichtung verschiebbar gelagert, so dass sich durch Herausziehen 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 mit dem Zwischenrad 37 in Eingriff steht.
Bei dieser Ausgestaltung des Uhrwerks kann ein mit Füsschen verse- henes Zifferblatt 48, wie das bei Kleinuhren bekannt ist, an der Plati- ne 1 befestigt werden, das dazu entsprechende Löcher 1c für die Füss- chen und Bohrungen 1d für die Befestigungsschreiben aufweist.
Wie man sieht, wird dadurch, dass der Biegeschwinger auf einem we sentlichen 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 Zahn rüder für den Antrieb eines Kalenderwerkes und allfällig weiterer Anzei gevorrichtungen unterbringen lassen.
Auch wird so ein hinreichend gros- ser Raum für die Batterie geschaffen, so dass sich eine runde Batterie mit einem verhältnismässig grossen Durchmesser verwenden und ebenfalls ohne Schwierigkeit zwischen den Armen des Schwingers anordnen lasst. 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 Materialvo lumen durch diese Einbuchtung gegenüber Stimmgabeln üblicher Form wesentlich erhöht.
<U> Electronic small watch </U> Electronic small watches of various types are already known. Among these, those occupy a special position in which an audio-frequency flexural oscillator serves both as a time standard and as a drive element. The present invention relates to a watch of this type, namely one in which the bending oscillator is two-armed and both arms are each provided with a permanent magnet, both of which have an air gap with a magnetic field perpendicular to the oscillation plane of the oscillator, through which the windings of a drive coil and a sensing coil parallel to the plane of vibration are passed through.
The invention consists in that all the elements forming the electrical circuit, with the exception of the battery, are arranged within the two coils. In an expedient embodiment of the subject matter of the invention, the switching elements, which are at least one transistor, a capacitor and a resistor, are contained in a cylindrical plastic container or tube preferably housed elliptical Grundries, while the two coils are wound on this plastic body.
The main advantage of the design according to the invention over the known per se small watches of the aforementioned type is that the electrical part can be produced simply and in series and can be assembled with the mechanical part without difficulty and, if necessary, separated from it again.
A particularly expedient embodiment of the subject 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-11 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.
On the work plate or board 1 is screwed by means of three screws 2 an angular foot 3a in plan of the designated as a whole with 3, audio-frequency flexural oscillator. The oscillatable parts of this flexural oscillator have approximately the shape of a and are connected to the foot 3a via a connection point 3b. They are 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 at the same time forms the edge of the clockwork.
As can be seen from FIG. 2, there is an interspace between the arms 3c and 3d on the one hand and the board 1 on the other so that the arms can swing freely undisturbed. A magnetic head is soldered to each of the two free swing arm ends 3c and 3d, with 14 respectively. 15 is designated. From Figure 3 it is ersicht Lich that the magnetic head 14, which is designed with mirror symmetry zim 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 and 4b of the U-iron 4 are soldered and adapted to the shape of the coils.
While the actual oscillator 3 is advantageously made of a material with a small thermoelastic coefficient, such as, for. B. from one of the branded products "Elinvar", "Nivarox", "Ni-Spahn-C" or "Therm- elast" can be used instead of soft iron for the produc- tion of the U-shaped part 4, a material such as it is known as the Permendur brand. The pole shoes 5a and 5b are made of high coercive 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 oscillator 3 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 fastened 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 the center of gravity of the entire swing arm is also shifted and, as a result, its natural frequency is changed. On each of the magnetic heads 14 and 15 is one with 14a, respectively. 15a, on which the frequency change can be read off in sec / day.
The two 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 49 is screwed onto the circuit board 1 near each magnetic head in order to reduce the vibration path of the magnetic heads in the direction away from the plate and in the direction away from one another limit.
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 B. 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 to the collector 13c through the excitation coil 10 and the battery 8. 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 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, respectively As can be seen from Figures 2 and 3, the two coils 9 and 10 are designed as flat coils with an elliptical plan and placed on a rib 16a of the plastic container 16 insoluble bar. In this container, which of course also has an elliptical floor plan, the capacitor 11, the resistor 12 and the transistor 13 are housed, while the two coils 9 and 10 are dimensioned so that they split the entire magnetic field in the air of the two magnetic heads 14 and cut 15.
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 held 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 tween 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 to 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 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. From this scarf arrangement, the functionality results easily: If by any random movement even only one swing arm of the Biegeschwin gers 3 is moved something, a voltage is induced in the sensing sink 9, which has the consequence that the excitation coil 10 a Current flows, whereby a magnetic field is built up and the two magnetic heads 14 and 15 are moved in the direction of the movement started.
As soon as they have reached their deflection caused by the elasticity of the oscillator 3, they swing back. After a few back and forth movements, the transient process is complete and the oscillating arms 3c and 3d of the flexural oscillator 3 oscillate with a constant amplitude and frequency so that the magnetic heads 14 and 15 periodically approach and move away from one another. To tune the right frequency during manufacture, some material can be removed from any part of each swing arm; so can z. B. the bo gene-shaped sections 3e and 3f of the arms 3c, 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 swing arms, here on the 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. On the axis of the Klin kenrades 23 sits a pinion 23 a, which meshes with a gear 26, the pinion 26 a with a gear 27 is in engagement. 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, as this allows you to see the wheels better.
The gear wheel 27 drives the second wheel 29 via a gear wheel 28, on whose shaft 30 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 32a of which meshes with a gear 33. The pinion 33a firmly connected to the sem 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 intervened 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 manner, the movement of the oscillator 3 is transmitted to the pointers 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 is at least approximately in the plane of the oscillator 3. This is symmetrically formed and arranged with respect to a plane going through the straightening shaft axis, perpendicular to the plane of the oscillator 3 and the board 1 and has an indentation through which Between the clockwork edge la and the oscillator 3, a space is saved in which this straightening shaft 43 is housed.
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 meshes with the intermediate wheel 37.
In this embodiment of the clockwork, a dial 48 provided with feet, as is known in small watches, can be attached to the plate 1, which has corresponding holes 1c for the feet and bores 1d for the mounting plates.
As you can see, the fact that the flexural oscillator runs along the edge of the clockwork for a substantial part of its length means that a large, contiguous space is kept free in the center of the work, in which not only the gears for driving the Pointer, but if necessary also other toothed rudders for the drive of a calendar mechanism and possibly other display devices can be accommodated.
A sufficiently large space is also created for the battery in this way, so that a round battery with a relatively large diameter can be used and can also be arranged between the arms of the oscillator without difficulty. The design with the indentation of the oscillator also allows the attachment of a straightening shaft of classic design and, above all, the material volume absorbing the elastic energy of the oscillator is significantly increased by this indentation compared to tuning forks of the usual shape.