Schwingungskompensierter mechanischer Schwinger als Frequenzsignal für ein Zeitmessgerät Die Erfindung betrifft einen schwingungskompen- sierten mechanischen Schwinger als Frequenznormal für ein Zeitmessgerät, der je zwei Arme aufweisende Teil schwinger hat, die zu einer Ebene symmetrisch angeord net sind und deren Federkonstante in Schwingungsrich tung parallel zur Symmetrieebene niedriger als in den anderen Richtungen ist,
und der über einen in der Sym metrieebene liegenden Knotenpunkt mit einem Schwin- gerfuss an einer Basis und mit den freien Enden der äusseren Arme der Teilschwinger an schwingungserre genden Elementen befestigt ist, so dass je ein mittlerer Punkt der Teilschwinger eine mindestens annähernd geradlinige Schwingung vollführt und die Schwingungen zur Schwingungskompensation gegenläufig sind.
Ein Frequenznormal mit Schwingern der bezeich neten Art ist durch die DAS Nr. 1 195 349 der Anmel- derin bekanntgeworden. Bei diesem Schwingungssystem ist jedoch die Befestigung der Schwinger zumindest an den schwingungserregenden Elementen insofern nach teilig, als die freien Enden der Teilschwinger unmittel bar an diesen Elementen befestigt sind.
Auf diese Weise beeinflusst die Güte und Genauigkeit der Befestigung die aktive Federlänge des Schwingers, so dass selbst Mini Stanzen eines Zuschnittes für den einzelnen Schwinger, das an sich mit grosser Präzision erfolgen kann, die aktive Federlänge nicht genau festgelegt ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Schwinger für ein Frequenznormal zu schaffen, bei dem die Abmessungen der aktiven Schwin- gerteile nicht durch die Befestigung des Schwingers be einflusst werden.
Diese Aufgabe wird bei Schwingern der eingangs erwähnten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass an den freien Enden mindestens der äusseren Arme der Teilschwinger je ein an dem zugeordneten schwingungs- erregenden Element befestigtes Ansatzteilstück ange bracht ist, dessen Ebene die allgemeine Schwingerebene in einer Linie schneidet, die in der Art verläuft, dass keine Schwingungen auf das Ansatzteilstück übertragbar sind.
Mit Hilfe der gegenüber der allgemeinen Schwin- gerebene abgewinkelten Ansatzteilstücke wird der Schwinger in aktive und inaktive Teilstücke aufgeglie dert, und die Befestigung des Schwingers erfolgt ledig lich an den inaktiven Teilstücken, so dass die Güte und Genauigkeit der Befestigung keinen Einfluss auf die schwingungsbestimmenden Abmessungen des Schwingers haben.
Wie die USA-Patentschrift Nr. 2 994 241 zeigt, ist es an sich schon bekannt, einen mechanischen Schwin ger mit mit dem Schwinger einstückigen abgewinkelten Ansatzteilstücken zu versehen, mit deren Hilfe die Be festigung des Schwingers an einer Basis vorgenommen wird. Bei diesem vorbekannten Schwinger handelt es sich um eine Stimmgabel, deren Fuss einstückig mit dem Joch eines U-förmigen Brückengliedes ist.
Da eine Stimmgabel kein schwingungskompensierter Schwinger ist, führt der Fuss der Stimmgabel und somit das Joch des Brückengliedes Transversalschwingungen in Längs richtung der Schenkel der Stimmgabel aus, so dass die Länge dieses Joches ein für das Schwingungsverhalten der Stimmgabel mitbestimmender Faktor ist.
Die Länge des Joches hängt nun aber wiederum von der Genauig keit des Biegewerkzeuges ab, mit dem das Brückenglied in seine endgültige Form gebracht wird, so dass dieser vorbekannte Schwinger wegen der stets verhältnismässig grossen Ungenauigkeiten beim Biegen keine besonders gute Frequenzgenauigkeit aufweist; ausserdem ist er wegen des mitschwingenden Joches mit einer grossen Dämpfung belastet.
Eine besonders gute Aufteilung des erfindungsgemä ssen Schwingers in aktive und inaktive Teilstücke ergibt sich dann, wenn vorzugsweise die Ansatzteilstücke der äusseren Arme jeweils um eine zur Längsrichtung dieser Arme parallele Linie abgewinkelt sind. Bei einer solchen Abwinkelung ist die Steifigkeit zwischen Ansatzteilstück und äusserem Arm am grössten, und ausserdem ist es völlig gleichgültig, wo beispielsweise eine Biegelinie zwi schen dem freien Ende des jeweiligen äusseren Armes und des ihm zugeordneten Ansatzteilstückes verläuft.
Würde der äussere Rand eines äusseren Armes mit dem ihm benachbarten Rand des zugehörigen Ansatz teilstückes bei flacher Form des Schwingerzuschnittes ungefähr einen rechten oder einen spitzen Winkel bilden, so würde der Schwinger bei einer mit dem äusseren Rand des äusseren Armes fluchtenden Abwinkelungslinie an der Abwinkelung im Betrieb zum Dauerbruch neigen. Nun könnte an sich die Abwinkelungslinie nach aussen in das eigentliche Ansatzteilstück gelegt werden, wo durch sich jedoch eine verhältnismässig grosse Breite des Schwingers ergibt.
Um nun auch dann, wenn die Ab- winkelungslinie in Verlängerung des äusseren Randes des äusseren Armes verläuft, einen Dauerbruch zu vermei den, ist es besonders zweckmässig, wenn jeder äussere Arm an seinem äusseren Rand eine Ausnehmung auf weist, deren Rand in denjenigen des Ansatzteilstückes ausläuft.
Zur Vermeidung der Übertragung von Torsions- schwingungen des Schwingerfusses auf die Basis kann in vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes das am Schwingerfuss angebrachte Ansatzteilstück um eine zur Längsrichtung der Arme ungefähr senkrechte Linie abgewinkelt werden.
Um auch in diesem Fall das Schwingungsverhalten des Schwingers lediglich von der Genauigkeit des Stanzvorganges beim Herstellen des Zuschnittes abhängig zu machen, ist es besonders zweck mässig, wenn an den zur Längsrichtung der Arme par allelen Rändern des Schwingerfusses über der Linie der Abwinkelung Ausnehmungen vorgesehen sind, deren Ränder in diese Linie auslaufen.
Weitere Vorteile des Erfindungsgegenstandes erge ben sich aus der Erläuterung eines Ausführungsbei spieles in Beschreibung und Zeichnung; es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schwingungssystems mit erfindungsgemässen Schwingern, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt eines erfindungsgemässen Schwingers, Fig. 3 eine Draufsicht auf das System gemäss Fig. 1, Fig. 4 eine Vorderansicht des Systems in Richtung des Pfeiles A in Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 1.
Das Schwingungssystem hat eine auf einem bei 1O angedeuteten Boden in nicht näher dargestellter Weise befestigte Basis 11, auf der je ein Schwinger 16 bzw. 17 mittels Schrauben, wie 18, befestigt ist.
Die sich in ihrer Form gleichenden Schwinger 16 und 17, deren Zuschnitt in Fig. 2 dargestellt ist, weisen je ein Fussstück 20 bzw. 21 auf, an dem einstückig mit diesem je zwei U-förmige Teilschwinger 22, 23 bzw. 24, 25 angeordnet sind. Die Fussstücke sind, wie dies insbesondere die Fig. 2 zeigt, um eine Biegelinie 12 umgebogen, an die sich Einschnitte 13 anschliessen. Die Teilschwinger 23 und 25 wie auch die Teilschwinger 22 und 24 sind durch je ein Verbindungsstück 28 und 29 miteinander zu je einem Teilschwingungssystem schwin gungsmässig starr verbunden.
Diese Verbindungsstücke sind mittels Schrauben, wie 30, an Ansatzteilstücken 31 der Teilschwinger starr befestigt; die mit freien End stücken, wie 34, äusserer Arme, wie 38, der beiden Teil schwinger einstückigen Ansatzteilstücke 31 sind um Biegelinien 32 rechtwinklig abgebogen, und ihre oberen Ränder laufen jeweils in den Rand einer Ausnehmung 33 aus, die am äusseren Rand eines jeden äusseren Armes, wie 38, vorgesehen ist.
Durch die hierdurch gegebene Randbedingung für die Schwingung jedes der Teilschwingungssysteme schwingt der Schwerpunkt des betreffenden TeHschwin- gungssystems geradlinig, wenn der äussere Arm, wie 38, des betreffenden Teilschwingers etwa gleich lang wie der innere Arm, wie 39, ist. Voraussetzung hierfür ist aller dings, dass die Teilschwinger ein konstantes und unter sich gleiches Querschnittsprofil aufweisen, wie es in diesem Ausführungsbeispiel der Fall ist.
An dem Verbindungsstück 29 ist mittels der L-för- migen Spulenhalter 40 und 41, die an dem Verbindungs stück 29 angeschraubt sind, eine Erregerspur 42 befe stigt. Auf der von dem Verbindungsstück 29 abgewandten Seite der Spule 42 ist ein Ausgleichsgewicht 44 fest geklebt, dessen Masse so bestimmt ist, dass der Schwer punkt dieses aus den Teilen 22, 24, 29, 40, 41, 42 und 44 bestehenden Teilschwingungssystems in die durch die Symmetrielinien E-E' der beiden Schwinger 16 und 17 aufgerissene Mittelebene fällt.
Das Verbindungsstück 29 ist hierbei in einer solchen Lage an den Aussenarmen 38 der beiden Teilschwinger befestigt, dass der vor erwähnte Schwerpunkt dieses Teilschwingungssystems geradlinig schwingt. Am Verbindungsstück 28 ist mittels der L-förmigen Träger 52 und 53 über zylindrische Kunststoffzwischenstücke 72 und 73 ein Permanent magnet 54 befestigt, der teilweise in die Spule 42 hinein ragt und mit dieser so zusammenwirkt, dass die Ver bindungsstücke 28 und 29 zu gegenläufigen Schwingun gen gleichen Energieinhalts anregbar sind.
Die Spule 42 wird hierbei durch einen üblichen und daher nicht näher dargestellten Steuer- und Erregerstromkreis im Takt der Eigenschwingungen des dargestellten Schwingungs systems sich selbststeuernd so erregt, dass eine Schwin gung vorbestimmter Amplitude aufrechterhalten wird. Die Spulenzuleitungen sind bei 58 und 59 angedeutet.
An den Trägern 52 und 53 sind Ausgleichsgewichte 60 und 61 befestigt, durch die der Schwerpunkt des aus den Teilen 23, 25, 28, 52, 53, 54, 72 und 73 bestehen den Teilschwingungssystems ebenfalls in die Mittelebene des dargestellten Schwingungssystems gelegt wird. Auch hier ist das Verbindungsstück 28 so an den Teilschwin gern 23 und 25 befestigt, dass dieser erwähnte Schwer punkt eine geradlinige Bewegung ausführt.
Der in Fig. 2 dargestellte Zuschnitt der beiden Schwinger 16 bzw. 17 kann aus Blech ausgestanzt wer den, so dass die Masshaltigkeit der aktiven Schwingerteile lediglich vom Stanzwerkzeug bestimmt ist. Durch das Abbiegen der Ansatzteilstücke 31 um die Biegelinien 32 wird die Länge der äusseren Arme 38 nicht ver ändert, so dass die Masshaltigkeit des Biegewerkzeuges keinen Einfluss auf die aktiven Schwingerteilstücke hat.
Durch das Abbiegen des Fussstückes 20 um die Biegelinie 12 wird verhindert, dass evtl. Torsionsschwin- gungen im Bereich der inneren Arme 39 auf die Basis 11 übertragen werden, da durch diese Abbiegung die Steifigkeit des Fussstückbereichs erheblich vergrössert wird. Dies trägt ausserordentlich zur Ganggenauigkeit des Schwingungssystems bei, da es infolgedessen eine minimale Dämpfung aufweist.