DE1235824B - Einrichtung zum Antrieb eines zeithaltenden elektrischen Geraets - Google Patents

Description

• Einrichtung zum Antrieb eines zeithaltenden elektrischen Geräts Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Antrieb eines zeithaltenden elektrischen Geräts, dessen Zeitbasis im Ausgangskreis mindestens einen mit einer wesentlich über den üblichen Stimmgabelfrequenzen liegenden Frequenz schwingenden mechanischen Oszillator aufweist.
• Bekannte Antriebseinrichtungen dieser Art, z. B. quarzgesteuerte Uhren, arbeiten entweder mit einem elektrischen oder aber mit einem mechanischen Frequenzuntersetzer derart, daß die über den üblichen Stimmgabelfrequenzen liegende Frequenz des Oszillators zunächst so weit herabgesetzt wird, daß ein mit dem ersten Antriebsrad des Zeigerwerks zusammenarbeitendes Antriebsorgan höchstens mit einer Frequenz bewegt wird, die etwa im Bereich der üblichen Stimmgabelfrequenzen liegt.
• Dagegen ist es bereits bekannt, bei Verwendung einer Stimmgabel als schwingenden mechanischen Oszillator am einen Stimmgabelarm einen Stift vorzusehen, welcher direkt das erste Rad des Zeigerwerks antreibt. Auch wird im Zusammenhang mit der Beschreibung eines derartigen Stimmgabelschwingers die Anregung gemacht, die Stimmgabel durch einen mechanischen Vibrator, der beispielsweise aus einem piezoelektrischen Kristall bestehen kann, zu ersetzen. Auf welche Weise dann der mechanische Antrieb vom schwingenden Kristall auf das erste Rad des Zeigerwerks realisiert werden soll, wird allerdings nicht näher ausgeführt. Da im gleichen Zusammenhang als Variante des direkten Antriebs eines Zeigerwerkrades auch der Antrieb eines elektrischen Synchronmotors durch den Oszillator genannt wird, kann jedoch aus diesen, lediglich ohne Veranschaulichung durch nähere Ausführungsbeispiele erwähnten Anregungen nicht geschlossen werden, daß diese den Gedanken enthalten, den mechanischen Antrieb des ersten Zeigerwerkrades unmittelbar von einem mit wesentlich über den Stimgabelfrequenzen liegenden hohen Frequenzen, beispielsweise im Bereich von mehreren Kilohertz, schwingenden mechanischen Oszillator aus vorzunehmen, wie es im Fall eines Stimmgabelschwingers bekannt ist.
• Tatsächlich wurde der Gedanke, eine derart hohe mechanische Schwingung ohne zusätzliche Einrichtungen zur Frequenzuntersetzung direkt mittels eines am Schwinger befestigten Antriebsorgans zur Bewegung des ersten Zeigerwerkrades eines zeithaltenden Gerätes auszunutzen, bisher weder erwogen, geschweige denn realisiert.
• Es ist ferner eine Einrichtung zur Umwandlung der Schwingungen eines mechanischen Schwingers in eine Drehbewegung zum Antrieb eines Uhrwerks bekannt, bei welcher ein mittels eines Drahtes oder einer Stahllamelle mit dem mechanischen Schwinger verbundener Reiber, beispielsweise in Form eines Rubinplättchens, tangential an einem Klinkenrad angreift, wobei die Rückdrehung dieses Rades durch eine in ihre Verzahnung eingreifende Sperrklinke verhindert wird. Diese bekannten Einrichtungen sollen vorzugsweise derart ausgeführt werden, daß die Eigenfrequenz des Reibers und der Klinke größer ist als die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingers. Dieser Hinweis sowie die vergleichsweise große Masse des Reibers lassen mit Sicherheit darauf schließen, daß, derartige Antriebseinrichtungen nur mit einem mechanischen Oszillator betreibbar sind, dessen Schwingungsfrequenz höchstens im Bereich der üblichen Stimmgabelfrequenzen liegt, zumal auch als mögliches Beispiel für den mechanischen Schwinger ausdrücklich eine Stimmgabel erwähnt wird. Das gleiche gilt für eine andere bekannte Uhrenantriebsvorrichtung, bei welcher eine in die Verzahnung eines Klinkenrades eingreifende Klinke vorgesehen ist, deren Eigenfrequenz höher als die Schwingungsfrequenz des mechanischen Vibrators liegen soll.
• Bei einem anderen bekannten Unruhantrieb dient ein an der Unruhwelle befestigter Vorsprung, welcher entweder auf eine flexible Lamelle oder aber auf einen Magneten einwirkt, zur periodischen Auslenkung eines mit der Lamelle bzw. dem Magneten verbundenen piezoelektrischen Kristalls, der seinerseits im Steuerkreis einer die Schwingungen der Unruh aufrechterhaltenden elektrischen Schaltung angeordnet ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Antriebseinrichtungen des eingangs erwähnten Typs eine sehr einfache und zuverlässig arbeitende kinematische Antriebsverbindung zwischen dem mechanischen Oszillator und dem ersten Zeigerwerkrad zu schaffen, die ähnlich wie die bekannten direkten Klinkenantriebe bei Stimmgabelschwingem keinerlei zusätzliche Vorrichtungen zur Frequenzuntersetzung benötigt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung durch ein so mit dem mechanischen Oszillator verbundenes Befestigungsteil, daß es selbst mit der hohen Frequenz des mechanischen Oszillators schwingt, und durch ein im Verhältnis zum mechanischen Oszillator sehr feines Übertragungsglied derartiger Bemessung nach Länge, Querschnitt und Antriebswinkel sowie gegebenenfalls Anlagedruck, daß ein erstes Antriebsrad des Zeigerwerks unmittelbar zeithaltend mechanisch von dem feinen übertragungsglied antreibbar ist.
• Diese Lösung ermöglicht die Verwendung eines Schwingkristalls als mechanischen Oszillator, an welchem das stiftförmige Übertragungsglied mittels eines Klemmbügels, und beispielsweise durch Kleben, direkt befestigbar ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei der Schwingung des Oszillators mit seiner Resonanzfrequenz der Bügel durch den Schwingkristall und damit auch der Stift derart in Schwingungen versetzt werden, daß das Ende des Stiftes unter vibrierenden Stößen gegen den Umfang des Radkranzes das Antriebsrad in eine definierte Drehung versetzt. Die vorgeschlagene Antriebseinrichtung ermöglicht erstmals wegen des sehr geringen Platzbedarfes die Ausrüstung von Kleinuhren, insbesondere Armbanduhren, mit Schwingkristallen als Zeitbasis.
• Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung an einem nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile enthaltenden Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in perspektivischer Ansicht einen Schwingkristall und seine Halterung, das übertragungsglied und das erste Antriebsrad eines Zeigerwerks zeigt.
• Das Übertragungsglied besteht nach der Zeichnung aus einem feinen Stift 5, der beispielsweise mit Hilfe eines Tropfens Schellack oder mittels eines anderen geeigneten Klebstoffes an einen auf dem Schwinghristall 2 aufgesetzten Klemmbügel 6 geklebt ist. Der Schwingkristall 2 wird in einer Fassung 7 gehalten. Das freie Ende 8 des Stiftes 5 liegt mit einem ge, wissen Druck und unter einem bestimmten Winkel auf dem Umfang des Radkranzes eines Antriebsrades 9 auf, welches das erste Rad des nicht dargestellten Zeigerwerks eines zeithaltenden Geräts bildet.
• Wenn der Oszillator, dessen elektrische Schaltung ebenfalls nicht dargestellt ist, mit seiner Resonanzfrequenz schwingt, dann wird der Bügel 6 durch den Schwingkristall 2 und damit auch der Stift 5 derart in Schwingungen versetzt, daß das Ende 8 des Stiftes unter vibrierenden Stößen gegen den Umfang des Radkranzes das Rad 9 in Drehung versetzt. Durch geeignete Wahl des Anlagedruckes sowie des Anlagewinkels des Stiftes 5 am Radkranz läßt sich dabei eine difinierte Drehbewegung des Rades 9 erzielen.
• Der Umfang des Radkranzes kann glatt sein, wenn der Winkel zwischen Längsachse des Stiftes 5 und der Tangente im Berührungspunkt des Stiftes an den Radkranz hinreichend groß gewählt wird. Je rauher andererseits der Umfang des Radkranzes gewählt wird, desto kleiner kann im allgemeinen der Winkel gewählt werden. Andererseits kann der Umfang des Radkranzes auch mit einer feinen Sägezahnteilung versehen werden, die die Wahl einer nahezu tangentialen Stoßrichtung des Stiftes erlaubt.
• Versuche haben gezeigt, daß diese Antriebseinrichtung außerordentlich zuverlässig und genau arbeitet, praktisch völlig, unempfindlich gegenüber veränderlichen Lagen der Uhr und gegenüber Temperaturschwankungen und Alterungserscheinungen ist und daß der Stift 5 praktisch überhaupt keinem Abrieb unterliegt, da die Bewegungsübertragung auf das Rad 9 nicht durch Reibung, sondern ausschließlich durch kleine axiale Stöße des Stiftes 5 erfolgt. Darüber hinaus zeichnet sich die beschriebene Antriebseinrichtung durch einen denkbar einfachen und raumsparenden Aufbau aus. Auch läßt sich die Wahl der Frequenz des Schwingers in weiten Grenzen oberhalb der üblichen Stimmgabelfrequenzen wählen: Es hat sich gezeigt, daß der Schwingkristall mit Frequenzen innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 1 kHz bis etwa 1 MHz betrieben werden kann.
• Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Das Übertragungsglied 5 braucht insbesondere nicht in der auf der Zeichnung gezeigten Wese befestigt zu sein, und an Stelle eines Schwingkristalls läßt sich auch ein beliebiger anderer mechanisch schwingender Osziilator verwenden.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Antrieb eines zeithaltenden elektrischen Geräts, dessen Zeitbasis im Ausgang mindestens einen mit einer wesentlich über den üblichen Stimmgabelfrequenzen liegenden Frequenz schwingenden mechanischen Oszillator aufweist, gekennzeichnet durch ein so mit dem mechanischen Oszillator verbundenes Befestigungsteil (6), daß es selbst mit der hohen Frequenz des mechanischen Oszillators schwingt, und durch ein im Verhältnis zum mechanischen Oszillator sehr feines Übertragungsglied (5) derartiger Bemessung nach Länge, Querschnitt und Antriebswinkel sowie gegebenenfalls Anlagedruck, daß ein erstes Antriebsrad des Zeigerwerks unmittelbar zeithaltend mechanisch von dem feinen Übertragungsglied (5) antreibbar ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Oszillator ein Schwingkristall (2) ist, an welchem das stiftförurige übertragungsglied (1) mittels eines Klemmbügels (6) befestigt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das übertragungsglied durch Kleben befestigt ist.
4. 4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang des ersten Antriebsrades (9) eine an sich bekannte feine Sägezahnteilung aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschriften Nr. 213 932, 312 290, 318 230, 318 231, 331584; französische Patentschriften Nr. 1102 373, 1151427; französische Zusatzpatentschriften Nr. 73 469, 73 470 (Zusätze zum französischen Patent Nr. 1151427).