CH511469A - Als Zeitgebernormal in elektrischen Zeitmessgeräten dienender mechanischer Resonator - Google Patents

Description

  
 



  Als Zeitgebernormal in elektrischen Zeitmessgeräten dienender mechanischer Resonator
Die vorliegende Erfindung betrifft einen als Zeitgebernormal in elektrischen Zeitmessgeräten dienenden, mechanischen Resonator mit einem Schwinger, der einen Federkörper mit zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Symmetrieaxen und zwei an dem Federkörper vorhandene, gegensinnig schwingende Schwingungsmassen aufweist, deren Schwingungsmittelpunkte sich auf einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit einer der genannten Symmetrieaxen zusammenfällt.



   Schwinger der genannten Art sind schon seit einiger Zeit in zahlreichen Ausführungsformen bekannt und werden meistens mittels elektromechanischer Wandler mit einem elektrischen Oszillator gekoppelt, so dass die Schwingungsfrequenz des Oszillators mit der Eigenschwingungsfrequenz des mechanischen Schwingers übereinstimmt. Beispiele derartiger Schwinger finden sich unter anderem in den schweizerischen Patentschriften Nrn. 406 984 und 450 295 und in der USA Patentschrift Nr. 1 963 719. Die Tatsache, dass bei diesen Schwingern die Schwingungsmittelpunkte der Schwingungsmassen eine geradlinige Bewegungsbahn haben, bringt den Vorteil, dass die Eigenschwingungsfrequenz dieser Schwinger gegenüber den Einflüssen des Gravitationsfeldes invariant ist und somit nicht von der Lage und Stellung der Schwinger im Raum abhängt.

  Diese Eigenschaft lässt diese Schwinger besonders für die Verwendung in tragbaren Zeitmessgeräten, insbesondere Armbanduhren, interessant erscheinen.



   Bei der Verwendung solcher Schwinger stellt sich häufig das Problem der Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz zur Gangregulierung der betreffenden Zeitmessgeräte. Bisher war es üblich, diese Abstimmung dadurch zu bewerkstelligen, dass bei zu hoher Frequenz am Schwinger an jenen Partien, die vorzugsweise als Speicher potentieller Energie wirksam sind bzw. bei zu tiefer Frequenz an jenen Stellen, die vornehmlich als Speicher kinetischer Energie wirksam sind, Material
2 zu entfernen, z. B. wegzufeilen. Obwohl dieses Verfahren in der Produktion noch gangbar erscheint, ist es zu späteren Korrekturen, die beispielsweise durch Alterserscheinungen bedingt sind, am fertigen Produkt umständlich anzuwenden und nur von speziell ausgebildeten Fachleuten mit Erfolg durchführbar.



   Es ist bereits bekannt, bei einem Schwinger, dessen vornehmlich als Speicher kinetischer Energie wirksame Partien auf gekrümmten Bahnkurven laufen, eine Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz dadurch zu ermöglichen, dass der Schwinger mit schwenkbar gelagerten Massen versehen wird, wobei die Schwenkaxen dieser Massen nicht durch deren Schwerpunkte gehen. Wenn die Bahnkurven nicht geradlinig sind, ist das Trägheitsmoment nicht der trägen Masse gleichzusetzen. Durch Verschwenken der schwenkbaren Massen ist es möglich, das Trägheitsmoment und damit die Eigenschwingungsfrequenz des Schwingers zu verändern, ohne Masse zuzuführen oder wegzunehmen. Dieses Verfahren lässt sich bei den Schwingern der eingangs erwähnten Art im allgemeinen nicht anwenden, weil diejenigen Partien, die vorzugsweise als Speicher kinetischer Energie dienen, sich auf geradlinigen Bahnkurven bewegen.



   Es ist ferner seit langem bekannt, dass die Eigenfrequenz von Schwingern mit einem Federkörper durch Verändern der Federungseigenschaften des Federkörpers abgestimmt werden kann, wie z. B. durch mehr oder weniger starkes Spannen einer Saite. Dieses Verfahren der Feinabstimmung ist nur bei gewissen Formen des Federkörpers möglich und hat den Nachteil, dass die Befestigungsstellen des Federkörpers nicht frei von durch die Schwingung hervorgerufenen Kräften sind und daher Rückwirkungen auf den Schwinger aus üben, wodurch der Gütefaktor des Schwingers und damit die Frequenzstabilität der Schwingung beeinträchtigt werden.



   Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen mechanischen Resonator der eingangs  erwähnten Art zu schaffen, bei dem eine Feinabstimmung ohne die Notwendigkeit des Zuführens oder Wegnehmens von Masse und ohne Beeinflussung der Federungseigenschaften des Federkörpers möglich ist.



   Diese Aufgabe ist beim erfindungsgemässen mechanischen Resonator im wesentlichen dadurch gelöst, dass der Schwinger mit den beiden auf einer geradlinigen Bewegungsbahn gegensinnig schwingenden Schwingungsmassen ein Primärschwinger ist, der eine geradzahlige Anzahl Paare von Sekundärschwingern trägt, wobei jeder Schwingungsmasse des Primärschwingers mindestens ein Paar der Sekundärschwinger zugeordnet ist, dass die Schwingungsmittelpunkte der ein Paar bildenden Sekundärschwinger gleichsinnige   Bewegung    komponenten parallel zur einen, mit der Bewegungsbahn der Schwingungsmassen des Primärschwingers zusammenfallenden Symmetrieaxe in bezug auf den Primärschwinger ausführen, während die rechtwinklig zu dieser Symmetrieaxe verlaufenden Bewegungskomponenten der gleichen Schwingungsmittelpunkte einander entgegengesetzt sind,

   und dass die Lage zumindest eines Teiles jedes Sekundärschwingers in bezug auf den Primärschwinger verstellbar ist zur Veränderung der resultierenden Schwingungsfrequenz des Resonators.



   Zweckmässig kann jeder Sekundärschwinger ein Stabfederelement aufweisen, das an seiner einen Endpartie mit dem Primärschwinger durch Einspannung verbunden und am anderen Ende frei ist. Dabei kann die freie Endpartie jedes Stabfederelementes einen oder mehrere Massenkörper tragen. Die Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz des Resonators kann durch Verstellen des Massenkörpers in der Längsrichtung des Stabfederelementes oder/und durch Verschwenken des Stabfederelementes in bezug auf den Primärschwinger erfolgen. Für den zweitgenannten Fall ist zweckmässig, das eine Ende des Stabfederelementes jedes Sekundärschwingers in einen Tragkörper eingespannt, der um eine zur Ebene der Symmetrieaxen des Primärschwingers senkrechte oder parallele Schwenkaxe drehbar mit dem Primärschwinger verbunden ist und in der jeweils eingestellten Lage verbleibt.

  Es ist ferner möglich, das Stabfederelement jedes Sekundärschwingers in seiner Längsrichtung verstellbar in einem Tragkörper einzuspannen, der am Primärschwinger fest oder drehbar angeordnet ist, wobei die freie Endpartie des Stabfederelementes mit oder ohne zusätzlichen Massenkörper ausgerüstet sein kann. Bei einer anderen Ausführungsform kann mit dem Stabfederelement jedes Sekundärschwingers ein Massenkörper mittels einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch angeordneten Achse schwenkbar verbunden sein, so dass er für die Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz des Resonators in bezug auf das Stabfederelement geschwenkt werden kann und dann in der eingestellten Lage verbleibt.



   Weitere Einzelheiten verschiedener Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen. in denen mehrere Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind.



   Fig. 1 zeigt in axonometrischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Resonators.



   Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den gleichen Resonator.



   Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Resonators in Richtung der Axe in Fig. 1 und 2 betrachtet.



   Fig. 3a ist ein Querschnitt entlang der Axe A in Fig. 2 durch eine geringfügig abgeänderte Ausführungsvariante des Resonators.



   Fig. 4 zeigt ein einzelnes   Sekundärschwingerpaar    des in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichten   Resonators    in Draufsicht.



   Fig. 5 ist eine analoge Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform des   Sekundärsclawillgerpaares.   



   Fig. 6 bis 11 stellen je ein weiteres   Ausführungsbei-    spiel eines einzelnen Sekundärschwingerpaares in Draufsicht dar.



   Der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte mechanische Resonator weist einen   Primärschwinger    11, 12 auf, der aus einem ringförmigen Federkörper 11 und zwei daran befestigten Schwingungsmassen 12 besteht.



  Der Primärschwinger hat zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Symmetrieaxen A und B. Ein längs der einen Symmetrieaxe B verlaufender Steg 13 dient zur Befestigung des Federkörpers 11 auf einer Unterlage (nicht gezeichnet). Die beiden Schwingungsmassen 12 sind einander gegenüber derart angeordnet. dass ihre Schwerpunkte auf der andern Symmetrieaxe A liegen.



  Beim Betrieb des Primärschwingers schwingen die Massen 12 gegensinnig hin und her, wobei ihre Schwerpunkte sich auf einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit der Symmetrieaxe A zusammenfällt. Der Federkörper führt dabei Biegungsschwingungen aus.



  Damit bei der erwähnten Schwingung keine Zug- und Druckkräfte auf den Steg 13 ausgeübt   werden    hat der Federring 11 die in den Fig. 1 und 2   ersichtliche    Formgestaltung mit abwechselnd konvex und   konkav    gekrümmten Partien. Die Enden des Steges 13 sind je in der Mitte einer konvex   gekrümmten    Partie angeschlossen, wogegen die   Schwingungsmassen    12 je mit einem Fortsatz 14 in der Mitte einer konkav   gekra;nmten    Partie in starrer Verbindung stehen. Der beschriebene Schwinger ist bekannt und z. B. in den schweizerischen Patentschriften Nrn. 414 768 und 450   295      besdirieben.   



   Auf den Fortsätzen 14 des Federkörpers 11 befindet sich je ein zapfenförmiger Tragkörper 1   bvw.    1', der ein Paar von Sekundärschwingern 2, 3 bzw.   2',3'    trägt.



  Jeder Schwingungsmasse 12 des Primärschwingers 11, 12 ist ein Paar der genannten Sekundärschwinger   2    3 bzw. 2', 3' angeordnet. Die zapfenförmigen   Tragkörper    1 und 1' sind je um eine Axe c bzw. c' drehbar, die senkrecht zu der die Symmetrieaxen A und B enthaltenden Ebene steht, wie die Fig. 1 und 3 erkennen lassen. Die vom Tragkörper 1 getragenen Sekundärschwinger bestehen je aus einem   Stabfederelement    2 und einem Massenkörper 3. Die eine Endpartie des Stabfederelementes 2 ist radial in den zapfenförmigen   Trag1;örper    1 eingespannt, so dass also die Längsrichtung des Stabfederelementes 2 parallel zu der die Axen A   und    B enthaltenden Ebene verläuft. Der Massenkörper 3 ist am freien Ende des   Stabfederelementes    2 angeordnet. 

  Die beiden Stabfederelemente 2 der ein Paar   bildenden    Sekundärschwinger sind gleichaxig angeordnet und haben die gleiche Länge. Sie können acs einem zusammenhängenden Materialstück bestehen das in seiner Mitte durch den Tragkörper 1 festgehalten ist. Ebenso haben die beiden Massenkörper 3 gleich   gross    Masse und gleiche Entfernungen von der   Drebaxe    c. Das vom Tragkörper 1' getragene   Sekundärschwingerpaar    mit den Stabfederelementen 2' und   Massenkörpern    3' ist völlig übereinstimmend   ausgebildet    und angeordnet.  



  Schwingungsfrequenz des Resonators werden die beiden zapfenförmigen Tragkörper 1 um etwa gleiche Drehwinkel in entgegengesetztem Sinn gedreht, so dass die Winkel   ç    geändert werden, welche die Stabfederelemente 2 in bezug auf die Axe b einnehmen. Die Wirkungsweise der Sekundärschwinger ist grundsätzlich die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.



   Bei dem in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel bestehen die Sekundärschwinger wieder je aus einem Stabfederelement 2 und einer Masse 3. Die beiden Stabfederelemente 2 der ein Paar bildenden Sekundärschwinger sind gleichaxig zueinander angeordnet und mit ihrem einen Ende in einem gemeinsamen Tragkörper 1 eingespannt, der im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen starr, also nicht drehbar mit dem Federkörper des Primärschwingers verbunden ist. Die Längsrichtung der Stabfederelemente 2 verläuft längs der Axe b rechtwinklig zur Symmetrieaxe A und Bewegungsbahn der Primärschwingungsmassen. Um das Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators zu ermöglichen, sind die Massenkörper 3 in der Längsrichtung der Stabfederelemente 2 verstellbar.

  Zu diesem Zweck ist jeder der Massenkörper 3 auf dem zugehörigen Stabfederelement gleitbar gelagert und durch Haftreibung in der jeweils eingestellten Lage festgehalten. Wenn der Resonator schwingt, führen die Massenkörper 3 zusätzliche Schwingbewegungen etwa auf kreisbogenförmigen Bewegungsbahnen aus, welche um das Zentrum des Tragkörpers 1 gekrümmt verlaufen. Die zur Axe A parallelen Bewegungskomponenten der Massenkörper 3 sind gleichsinnig und beeinflussen die Schwingungsfrequenz des Resonators, wogegen die zur Axe b parallelen Bewegungskomponenten gegensinnig sind und sich in ihrer Wirkung gegenseitig aufheben. Zum Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators werden die Abstände der beiden Massenkörper 3 vom Tragkörper 1 wenigstens annähernd symmetrisch verändert, was eine Änderung der Eigenschwingungsfrequenz der Sekundärschwinger zur Folge hat.



   Die Ausführungsform gemäss Fig. 8 unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen Beispiel lediglich dadurch, dass die beiden Stabfederelemente 2 der ein Paar bildenden Sekundärschwinger nicht gleichaxig, sondern unter einem Winkel in bezug aufeinander in den Tragkörper 1 eingespannt sind. Letzterer ist aber wiederum starr mit dem Federkörper des Primärschwingers verbunden. Die Längsrichtungen der zwei Stabfederelemente 2 verlaufen unter gleichen Winkeln a in bezug auf die Axe b. Das Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators erfolgt auch hier durch Verstelen der Massenkörper 3 entlang der Stabfederelemente 2.



   Bei nicht dargestellten Ausführungsvarianten zu den Beispielen gemäss Fig. 7 und 8 sind die Massenkörper 3 fest, d. h. unverschiebbar auf den voneinander abgekehrten Endpartien der Stabfederelemente 2 angeordnet, aber die einander zugewandten Endpartien der Stabfederelemente derart verstellbar im Tragkörper 1 eingespannt, dass die freie Länge jedes Stabfederelementes verändert werden kann, um die gewünschte Abstimmung des Resonators herbeizuführen. Bei diesen Ausführungsvarianten kann man gegebenenfalls auf die Massenkörper 3 verzichten und wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 allein die verteilte Masse der Stabfederelemente 2 benützen.



   Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Tragkörper 1 in gleichen Abständen längs der Axe b auf der einen und der andern Seite der Symmetrieaxe A angeordnet und fest mit dem Primärschwinger verbunden. Zwischen den beiden Tragkörpern 1 ist ein geradliniges Stabfederelement 2 ähnlich einer Saite eingespannt, wobei die Enden des Stabfederelementes in den Tragkörpern 1 festgehalten sind. Auf dem Stabfederelement 2 sind zwei Massenkörper 3 verschiebbar geführt, die durch z. B. Haftreibung in der jeweils eingestellten Lage verbleiben. Es handelt sich gesamthaft wieder um ein Paar von Sekundärschwingern, die je aus einer Hälfte des Stabfederelementes 2 und einem der Massenkörper 3 bestehen.

  Diese Sekundärschwinger kann man sich aus der Ausführungsform gemäss Fig. 7 derart entstanden denken, dass letztere längs der Axe A entzweigeschnitten und die beiden Hälften je um 1800 gewendet wurden, so dass die bisher freien Enden der Stabfederelemente nunmehr einander zugewandt sind und sogar miteinander verbunden wurden. Zum Ver ändern der Eigenschwingungsfrequenz des Sekundärschwingerpaares nach Fig. 9 und somit der Schwingungsfrequenz des Resonators verstellt man die beiden Massenkörper 3 entlang des Stabfederelementes 2, wobei darauf geachtet wird, dass die Abstände d der Massenkörper von der Symmetrieaxe A einander wenigstens annähernd gleich sind.



   In Fig. 10 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, bei welcher die ein Paar bildenden Sekundärschwinger 2, 3 durch einen gemeinsamen Tragkörper 1 festgehalten sind, der starr mit dem Primärschwinger verbunden ist. Die Sekundärschwinger weisen gleichaxig zueinander angeordnete Stabfederelemente 2 auf, die mit ihren einen Enden im Tragkörper 1 eingespannt sind. Die freien Endpartien der Stabfederelemente 2 tragen je einen Massenkörper 3, der mittels einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch angeordneten Achse 5 schwenkbar mit dem betreffenden Stabfederelement verbunden ist und in der jeweils eingestellten Schwenklage verbleibt. Die Schwenkachsen 5 befinden sich in gleichen Entfernungen von der Symmetrieaxe A auf beiden Seiten derselben.

  Durch Schwenken der Massenkörper 3 um einen Winkel   ç    gegenüber der Axe b, die mit der Längsrichtung der Stabfederelemente 2 übereinstimmt, lässt sich die Eigenschwingungsfrequenz der Sekundärschwinger und damit die Schwingungsfrequenz des Resonators verändern. Aus Symmetriegründen trachtet man darnach, die beiden Massenkörper 3 jeweils um gleiche Winkel zu schwenken.



   Die in Fig. 11 gezeigte Ausführungsform ist jener von Fig. 7 ähnlich, nur sind die Massenkörper 3 auf andere Weise verstellbar an den Stabfederelementen 2 angeordnet. Die letzteren weisen an ihren voneinander abgekehrten Enden je einen Fortsatz 4 mit einem Aussengewinde auf. Die Massenkörper 3 sind als entsprechende Schraubenmuttern ausgebildet, welche auf die Fortsätze 4 aufgeschraubt sind. Das Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators geschieht durch Drehen der Massenkörper 3 auf den Fortsätzen 4, wodurch eine Verlagerung der Massenkörper in der Längsrichtung der Stabfederelemente 2 erfolgt.

 

   In der vorstehenden Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind die ein Paar bildenden Sekundärschwinger stets derart angeordnet, dass die gegensinnig gerichteten Bewegungskomponenten der Schwingungsmittelpunkte parallel zur Symmetrieaxe B (vgl.



  Fig. 1 und 2) verlaufen. Diese Lösung wird in den mei  
Für die Erläuterung der Wirkungsweise des be   schriebenen    Resonators und der Feinabstimmung seiner   Schwingungsfrequenz    wird nun auf Fig. 4 hingewiesen, die das eine Paar der Sekundärschwinger 2, 3 in grösse   rem.    Abbildungsmassstab zeigt. Der zapfenförmige Tragkörper 1 ist um die Axe c gedreht worden, so dass die   Läncrsrichtuncr    der   Stabfederelemente    2 einen Winkel    < p    bezüglich einer Axe b einnimmt, die parallel zur Symmetrieaxe B verlaufend die Schwenkaxe c schneidet. In Fig. 1 sind die Axe b und ihr Gegenstück b' auf der gegenüberliegenden Seite ebenfalls eingezeichnet.

  Wenn die Schwingungsmassen 12 des Primärschwingers   11,      12    gegensinnig schwingen, bewegt sich der Tragkörper 1 ebenfalls längs der Axe A hin und her. Dadurch werden die   SeLundärschwinger      2    3 zu Schwingungen ange   die die teils Biegungsschwingungen und teils Längs-    schwingungen der Stabfederelemente 2 sind.



   Die Bewegungen jedes Massenkörpers 3 können in zwei Komponenten aufgeteilt werden, die parallel zu den Symmetrieaxen A und B verlaufen. Die Bewegungskomponenten parallel zur Symmetrieaxe A und zur Be   wegungsbahn    des Tragkörpers 1 sind bei den zwei Mas   senkörpern    3 des betrachteten Sekundärschwingerpaares   e.leichsinnig    gerichtet, wogegen die zur Symmetrieaxe B und zur Axe b parallelen Bewegungskomponenten der gleichen   Massenkörper    3 einander entgegengesetzt sind.



  Die erstgenannten   Bewegungskomponenten    haben also sich addierende Wirkungen an die Bewegung der benachbarten Schwingungsmasse 12 des Primärschwingers. Die   zweitgenannten    Bewegungskomponenten da   gegen    heben sich in   ihren    Wirkungen auf dem Primär   schwinger    praktisch gegenseitig auf.



   Es leuchtet ein dass durch Drehen des zapfenförmigen Tragkörpers 1 um die Axe c, d. h. durch Verändern des Winkels   qn    das Verhältnis der erwähnten Bewe   gungskomponenten    jedes Massenkörpers 3 zueinander geändert werden kann, was auch eine entsprechende änderung der von dem Sekundärschwingerpaar auf die benachbarte Primärschwingermasse 12 ausgeübten Kräfte zur Folge hat. Wenn die Eigenschwingungsfrequenz der Sekundärschwinger   2.    3 kleiner als die ur   sprüngliche    Eigenschwingungsfrequenz des Primär   schwingers    gewählt ist, so nimmt die resultierende Schwingungsfrequenz des Resonators mit zunehmendem Winkel   cr    ab.

  Wenn hingegen die Eigenschwingungsfrequenz der Sekundärschwinger höher als die ursprüngliche Eigenschwingungsfrequenz des Primärschwingers gewählt ist so hat eine Vergrösserung des Winkels   ç    eine   Frequenzzunahme    der resultierenden Schwinger des Resonators zur Folge. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, dass die   Eigenfreouenz    der Längs   scllwinnung    des Stabfederelementes 2 höher liegt als die Eigenfrequenz der Biegeschwingung.

  In beiden Fällen ist es zweckmässig, danach zu trachten, dass die Stabfederelemente 2 bei richtig abgestimmtem Resonator einen merklichen Winkel   rp    zur Axe b einschliessen, damit bei einem später notwendig werdenden Nachstimmen der   SdAna.ungsfrequenz    des Resonators ein Ver ändern der Frequenz sowohl nach unten als auch nach oben   durch    einfaches Schwenken des Sekundärschwin   ±xerpaares um    die Axe c möglich ist.

  Um die dynamische   Svinmetrie    des Resonators bezüglich der   Svmmetrieaxe    B   aufrechtzuerhalten    ist es angezeigt. jeweils die beiden   zanfenförmigen    Tragkörper 1 und 1' um etwa gleiche   Winkelbeträge    zu drehen, so dass die Stabfederelemente 2' unter etwa dem gleichen Winkel   ç    zur Axe b' verlaufen wie die Stabfederelemente 2 in bezug auf die   Axeb.   



   Die in Fig. 3a veranschaulichte Ausführungsvariante unterscheidet sich von der beschriebenen Ausbildung lediglich dadurch, dass jedem Fortsatz 14 des Federkörpers 11 zwei Sekundärschwingerpaare zugeordnet sind, die sich symmetrisch auf der einen und auf der anderen Seite der die Symmetrieaxen A und B des Primärschwingers enthaltenden Ebene befinden. Hierbei sind die zapfenförmigen Tragkörper 1 und 1' länger ausgebildet und derart angeordnet, dass sie auf beiden Seiten der genannten Ebene gleich weit vorstehen. Jede der vorspringenden Partien des Tragkörpers 1 bzw. 1' trägt ein Paar der   Sekundärschwinger    von der oben beschriebenen Ausbildung.



   Die im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 11 erläuterten weiteren Ausführungsformen unterscheiden sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur durch die Ausbildung und/oder Anordnung der Sekundärschwinger. Es ist zu bemerken, dass im Falle jeder der nachstehend beschriebenen Ausbildung oder Anordnung der Sekundärschwinger diese entweder nur auf einer Seite der die Symmetrieaxen A und B des Primärschwingers enthaltenden Ebene oder aber auf beiden Seiten dieser Ebene, ähnlich wie in Fig. 3a gezeigt, vorgesehen sein können.



   Gemäss Fig. 5 sind zwei geradlinige, gleich lange Stabfederelemente 2 gleichaxig in einem gemeinsamen Tragkörper 1 eingespannt. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weisen die vom Tragkörper 1 abgewandten Enden der Stabfederelemente 2 keine Massenkörper auf. Die Masse jedes Sekundärschwingers besteht somit aus den verteilten Massepunkten des Stabfederelementes 2 selbst. In diesem Fall kann man sich bekanntlich sämtliche Massepunkte eines Stabfederelementes 2 in einem einzigen Punkt konzentriert vorstellen, der Schwingungsmittelpunkt genannt wird.

  Hinsichtlich der Bewegung der Schwingungsmittelpunkte der ein Paar bildenden Sekundärschwinger gilt das gleiche, das oben für die Schwerpunkte der Masse 3 gesagt wurde: Die parallel zur Symmetrieaxe A und Bewegungsbahn der Primärschwingermassen verlaufenden Bewegungskomponenten sind gleichsinnig gerichtet wogegen die parallel zur andern Symmetrieaxe B und der Axe b verlaufenden Bewegungskomponenten einander entgegengesetzt sind. Das Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators geschieht durch Ändern des Winkels , indem der zapfenförmige Tragkörper 1 gedreht wird.



   Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 hat jeder Sekundärschwinger einen eigenen zapfenförmigen Tragkörper 1 der drehbar mit dem Federkörper des Primärschwingers verbunden ist. Die beiden Tragkörper der ein Paar bildenden Sekundärschwinger sind in gleichen Abständen d entlang der Axe b auf der einen bzw. der andern Seite der Symmetrieaxe A angeordnet, die mit der Bewegungsbahn der Primärschwingungsmassen zusammenfällt. Die Sekundärschwinger bestehen je aus einem Stabfederelement 2 und einem Massenkörper 3, wobei das Stabfederelement an seinem einen Ende im zugeordneten Tragkörper 1 radial eingespannt ist und am andern Ende den Massenkörper 3 trägt. 

  Die beiden ein Paar bildenden Sekundärschwinger sind in bezug auf die Symmetrieaxe A spiegelbildlich angeordnet und ausgebildet. nicht nur hinsichtlich der geometrischen Konfiguration, sondern auch hinsichtlich der Federungseigenschaften und der Massen. Zum Abstimmen der  sten Fällen aus Platzgründen die vorteilhafteste sein, weil dann die Längsrichtung der Stabfederelemente 2 parallel zu der die Symmetrieaxen A und B enthaltenden Ebene verlaufen, in welcher sich auch der Federkörper 11 zur Hauptsache erstreckt.

  Es ist aber ebenso gut möglich, den Sekundärschwingerpaaren eine andere Orientierung auf dem Federkörper des Primärschwingers zu geben, wenn nur die einander entgegengesetzten Bewegungskomponenten der Massenkörper 3 oder der Schwingungsmittelpunkte der ein Paar bildenden Sekundärschwinger rechtwinklig zur Symmetrieaxe A verlaufen und einander in ihren Wirkungen praktisch aufheben. So könnte z. B. in Fig. 1 die Anordnung derart abgeändert sein, dass die Drehaxen c der zapfenförmigen Tragkörper 1 und 1' mit den Axen b zusammenfallen und die Stabfederelemente 2 nach der einen und der anderen Seite der die Symmetrieaxen A und B enthaltenden Ebene abstehen, z. B. nach oben und nach unten, anstatt nach links und nach rechts.



   Auch ist es möglich und in gewissen Fällen zweckmässig, die Schwenkbarkeit der Stabfederelemente mit der Verstellbarkeit von daran angeordneten Massenkörpern zu kombinieren, z. B. derart, dass in den Beispielen gemäss Fig. 4 oder 6 die Massenkörper 3 an den Stabfederelementen 2 verstellbar angeordnet sind, etwa wie in den Fig. 7, 10 oder 11 veranschaulicht ist.



   Es kann vorteilhaft sein, die Stabfederelemente 2 der Sekundärschwinger aus einem speziell geeigneten Material herzustellen, dessen Längenveränderungen in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur eine solche Änderung der Eigenschwingungsfrequenz der Sekundärschwinger hervorrufen, welche einer temperaturbedingten Änderung der Eigenschwingungsfrequenz des Primärschweingers entgegenwirkt, so dass die resultierende Schwingungsfrequenz des kombinierten Resonators praktisch oder zumindest weitgehend temperaturunabhängig ist.

 

   Der Hauptvorteil des beschriebenen Resonators ist jedoch der, dass seine Schwingungsfrequenz fein abgestimmt werden kann, ohne dass an irgendeiner Stelle Masse entfernt oder zugefügt werden muss. Dieser Vorteil wirkt sich inn der Produktion von Geräten mit dem beschriebenen Resonator kostensparend aus, da die Abstimmung weniger Zeit und Geschicklichkeit erfordert.



  Auch gibt es praktisch keinen Ausschuss wegen unsachgemässen Wegfeilens von Material. Da die Abstimmung beliebig oft wiederholbar ist, liegt ein wesentlicher Vorteil des Resonators in der Möglichkeit des bequemen Nachstimmens, wenn sich z. B. durch Alterungserscheinungen oder andere Einflüsse Verschiebungen der Schwingungsfrequenz des Resonators ergeben haben.



  Das Abstimmen und Nachstimmen kann auch von wenig geschulten Arbeitskräften durchgeführt werden. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Als Zeitgebernormal in elektrischen Zeitmessgeräten dienender mechanischer Resonator, mit einem Schwinger, der einen Federkörper mit zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Symmetrieaxen und zwei an dem Federkörper vorhandene, gegensinnig schwingende Schwingungsmassen aufweist, deren Schwingungsmittelpunkte sich auf einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit einer der genannten Symmetrieaxen zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Schwinger (11, 12) ein Primärschwinger ist, der eine geradzahlige Anzahl Paare von Sekundärschwingern (2, 3) trägt, wobei jeder Schwingungsmasse (12) des Primärschwingers mindestens ein Paar der Sekundärschwinger zugeordnet ist, dass die Schwingungsmittelpunkte der ein Paar bildenden Sekundärschwinger gleichsinnige Bewegungskomponenten parallel zur einen,

   mit der Bewegungsbahn der Schwingungsmassen des Primärschwingers zusammenfallenden Symmetrieaxe (A) in bezug auf den Primärschwinger ausführen, während die rechtwinklig zu dieser Symmetrieaxe verlaufenden Bewegungskomponenten der gleichen Schwingungsmittelpunkte einander entgegengesetzt sind, und dass die Lage zumindest eines Teiles jedes Sekundärschwingers in bezug auf den Primärschwinger verstellbar ist zur Veränderung der resultierenden Schwingungsfrequenz des Resonators.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Resonator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sekundärschwinger (2, 3) ein Stabfederelement (2) aufweist, das an seiner einen Endpartie mit dem Primärschwinger (11, 12) durch Einspannung verbunden und am anderen Ende frei ist.

   2. Resonator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Endpartie jedes Stabfederelementes (2) mindestens einen Massenkörper (3) trägt.

   3. Resonator nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenkörper (3) in der Längsrichtung des Stabfederelementes (2) verstellbar ist.

   4. Resonator nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenkörper (3) und eine Partie oder ein Fortsatz (4) des Stabfederelementes (2) ineinandergreifende Gewinde aufweisen.

   5. Resonator nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenkörper (3) auf einer Partie oder einem Fortsatz des Stabfederelementes (2) gleitbar angeordnet und durch Haftreibung in seiner Lage festgehalten ist.

   6. Resonator nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenkörper (3) mittels einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch angeordneten Achse (5) schwenkbar mit dem Stabfederelement (2) verbunden ist und in der jeweils eingestellten Schwenklage verbleibt.

   7. Resonator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabfederelement (2) in seiner Längsrichtung verstellbar in einem Tragkörper (1) eingespannt ist, der am Primärschwinger (11, 12) befestigt ist.

   8. Resonator nach Unteranspruch 7 und einem der Unteransprüche 2 bis 6.

   9. Resonator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) zwei gleichaxig angeordnete Stabfederelemente (2) aufweisen, die mit ihren einander zugewandten Enden in einem gemeinsamen Tragkörper (1) eingespannt sind, der am Primärschwinger (11, 12) befestigt ist.

   10. Resonator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) zwei Stabfederelemente (2) aufweisen, die auf entgegengesetzten Seiten der Bewegungsbahn (A) der Primärschwingungsmassen (12) und spiegelbildlich in bezug auf die genannte Bewegungsbahn angeordnet sind.

   11. Resonator nach Unteranspruch 9 und einem der Unteransprüche 2 bis 7.

   12. Resonator nach Unteranspruch 10 und einem der Unteransprüche 2 bis 7.

   13. Resonator nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sekundärschwinger (2, 3) in bezug auf den Primärschwinger (11, 12) um eine zur Bewegungsbahn (A) der Massen (12) des Primärschwingers rechtwinklige Schwenkaxe (c) drehbar ist und in der jeweils eingestellten Lage verbleibt.

   14. Resonator nach den Unteransprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende des Stabfederelementes (2) jedes Sekundärschwingers (2, 3) in einem Tragkörper (1) eingespannt ist, der um die erwähnte Schwenkaxe (c) drehbar mit dem Primärschwinger (11, 12) verbunden ist.

   15. Resonator nach den Unteransprüchen 9 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Tragkörper (1), in dem die gleichaxig angeordneten Stabfederelemente (2) der ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) eingespannt sind, um eine gemeinsame Schwenkaxe (c) der zwei Sekundärschwinger drehbar mit dem Primärschwinger (11, 12) verbunden ist.

   16. Resonator nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden gleichaxig angeordneten Stabfederelemente (2) gleiche Länge haben und die gemeinsame Schwenkaxe (c) der ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) die Bewegungsbahn (A) der Primärschwingungsmassen (12) schneidet.

   17. Resonator nach den Unteransprüchen 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der spiegelbildlich angeordneten Stabfederelemente (2) der ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) in einen eigenen Tragkörper (1) eingespannt ist und diese Tragkörper (1) um zwei getrennte Schwenkaxen (c) drehbar sind, die gleiche Entfernung (d) von der Bewegungsbahn (A) der Primärschwingungsmassen (12) haben.

   18. Resonator nach Unteranspruch 2 und einem der Unteransprüche 9, 10 oder 13 bis 17.

   19. Resonator nach Unteranspruch 3 und einem der Unteransprüche 9, 10 oder 13 bis 17.

   20. Resonator nach Unteranspruch 7 und einem der Unteransprüche 9, 10 oder 13 bis 17.

   21. Resonator nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 7, 9, 10 oder 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschwingungsfrequenzen der Sekundärschwinger (2, 3) entweder unterhalb oder oberhalb der Eigenschwingungsfrequenz des Primärschwingers (11, 12) liegen.

   22. Resonator nach Patentanspruch oder einem der Unteransprüche 1 bis 7, 9, 10 oder 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärschwinger (2, 3) je mindestens einen Teil aufweisen, dessen Abmessungen sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändern und dabei eine Änderung der Eigenschwingungsfrequenz des Sekundärschwingers hervorrufen, welche einer temperaturbedingten Änderung der Eigenschwingungsfrequenz des Primärschwingers (11, 12) entgegenwirkt.

   23. Resonator nach den Unteransprüchen 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabfederelement (2) jedes Sekundärschwingers (2, 3) der sich mit der Temperatur ändernde Teil ist.