DE1253750B - Schwingungskompensierter mechanischer Schwinger fuer Frequenznormale - Google Patents

Description

• Schwingungskompensierter mechanischer Schwinger für Frequenznormale Die Erfindung betrifft einen schwingungskompensierten mechanischen Schwinger für Frequenznormale, der je zwei Arme aufweisende Teilschwinger hat, die zu einer Ebene symmetrisch angeordnet sind und deren Federkonstante in Schwingungsrichtung parallel zur Symmetrieebene niedriger als in den anderen Richtungen ist, und der über einen in der Symmetrieebene liegenden Knotenpunkt mit einem Schwingerfuß an einer Basis und mit den freien Enden der äußeren Arme der Teilschwinger an schwingungserregenden 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 bezeichneten Art ist durch die deutsche Auslegeschrift 1195 349 des Erfinders bekanntgeworden. Bei diesem Schwingungssystem ist jedoch die Befestigung der Schwinger zumindest an den schwingungserregenden Elementen insofern nachteilig, als die freien Enden der Teilschwinger unmittelbar an diesen Elementen befestigt sind. Auf diese Weise beeinflußt die Güte und Genauigkeit der Befestigung die aktive Federlänge des Schwingers, so daß selbst beim 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 Schwingerteile nicht durch die Befestigung des Schwingers beeinflußt 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 schwingungserregenden Element befestigtes Ansatzteilstück angebracht 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 Schwingerebene abgewinkelten Ansatzteilstücke wird der Schwinger in aktive und inaktive Teilstücke aufgegliedert, und die Befestigung des Schwingers erfolgt lediglich 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 2 994 241 zeigt, ist es an sich schon bekannt, einen mechanischen Schwinger mit mit dem Schwinger einstückigen abgewinkelten Ansatzteilstücken zu versehen, mit deren Hälfte die Befestigung 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 Längsrichtung 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 Genauigkeit 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 erfindungsgemäßen Schwingers in aktive und inaktive Teilstücke ergibt sich dann, wenn 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 zwischen 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 Ansatzteilstückes 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 Abwinkeluna im Betrieb zum Dauerbruch neigen. Nun könnte an sich die Abwinkelungslinie nach außen in das eigentliche Ansatzteilstück gelegt werden, wodurch sich jedoch eine verhältnismäßig große Breite des Schwingers ergibt. Um nun auch dann, wenn die Abwinkelungslinie in Verlängerung des äußeren Randes des äußeren Armes verläuft, einen Dauerbruch zu vermeiden, ist es besonders zweckmäßig, wenn jeder äußere Arm an seinem äußeren Rand eine Ausnehmung aufweist, deren Rand in denjenigen des Ansatzteilstückes ausläuft.
• Zur Vermeidung der Übertragung von Torsionsschwingungen des Schwingerfußes auf die Basis wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das am Schwingerfuß angebrachte Ansatzteilstück um eine zur Längsrichtung der Arme ungefähr senkrechte Linie abzuwinkeln. 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 zweckmäßig, wenn an den zur Längsrichtung der Arme parallelen Rändern des Schwingerfußes über der Linie der Abwinkelung Ausnehmungen vorgesehen sind, deren Ränder in diese Linie auslaufen.
• Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen sowie aus der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels in Beschreibung und Zeichnung; es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines Schwingungssystems mit erfindungsgemäßen Schwingern, F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt eines erfindungsgemäßen Schwingers, F ig . 3 eine Draufsicht auf das System gemäß Fig.l. F i g. 4 eine Vorderansicht des Systems in Richtung des Pfeiles A in F i g. 1 und F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in F i g. 1. Das Schwingungssystem hat eine auf einem bei 10 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 F i g. 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 Verbi_idanbsstück 28 und 29 miteinander zu je einem Teilschwingungssystem schwingungsmäßig starr verbunden. Diese Verbindungsstücke sind mittels Schrauben, wie 30, an Ansatzteilstücken 31 der Teilschwinger starr befestigt; die mit freien Endstücken, wie 34, äußerer Arme, wie 38, der beiden Teilschwinger 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 Randbedienung für die Schwingung jedes der Teilschwingungssysteme schwingt der Schwerpunkt des betreffenden Teilschwingungssystems geradlinig, wenn der äußere Arm, wie 38, des betreffenden Teilschwingers etwa gleich lang wie der innere Arm, wie 39, ist. Voraussetzung hierfür ist allerdings, daß die Teilschwinger ein konstantes und unter sich gleiches Querschnittsprofil aufweisen, wie es in diesem Ausführungsbiespiel der Fall ist.
• An dem Verbindungsstück 29 ist mittels der L-förmigen Spulenhalter 40 und 41, die an dem Verbindungsstück 29 angeschraubt sind, eine Erregerspule 42 befestigt. Auf der von dem Verbindungsstück 29 abgewandten Seite der Spule 42 ist ein Ausgleichsgewicht 44 festgeklebt, dessen Masse so bestimmt ist, daß der Schwerpunkt 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 vorerwähnte Schwerpunkt dieses Teilschwingungssystems geradlinig schwingt. Am Verbindungsstück 28 ist mittels der L-förmigen Träger 52 und 53 über zylindrische Kunststoffzwischenstücke 72 und 73 ein Permanentmagnet 54 befestigt, der teilweise in die Spule 42 hineinragt und mit dieser so zusammenwirkt, daß die Verbindungsstücke 28 und 29 zu gegenläufigen Schwingungen 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 Schwingungssystems sich selbststeuernd so erregt, daß eine Schwingung 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 bestehenden Teilschwingungssystems ebenfalls in die Mittelebene des dargestellten Schwingungssystems gelegt wird. Auch hier ist das Verbindungsstück 28 so an den Teilschwingern 23 und 25 befestigt, daß dieser erwähnte Schwerpunkt eine geradlinige Bewegung ausführt.
• Der in F i g. 2 dargestellte Zuschnitt der beiden Schwinger 16 bzw. 17 kann aus Blech ausgestanzt werden, 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 verändert, 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 eventuell Torsionsschwingungen 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.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Schwingungskompensierter mechanischer Schwinger für Frequenznormale, der je zwei Arme aufweisende Teilschwinger hat, die zu einer Ebene symmetrisch angeordnet sind und deren Federkonstante in Schwingungsrichtung parallel zur Symmetrieebene niedriger als in den anderen Richtungen ist, und der über einen in der Symmetrieebene liegenden Knotenpunkt mit einem Schwingerfuß an einer Basis und mit den freien Enden der äußeren Arme der Teilschwinger an schwingungserregenden Elementen befestigt ist, so daß je ein mittlerer Punkt der Teilschwinger eine mindestens annähernd geradlinige Schwingung vollführt und die Schwingungen zur Schwingungskompensation gegenläufig sind, d a d u r c h gekennzeichnet, daß an den freien Enden (34) mindestens der äußeren Arme (38) der Teilschwinger (22, 23) je ein an dem zugeordneten schwingungserregenden Element (28,29) befestigtes Ansatzteilstück (31) angebracht ist, dessen Ebene die allgemeine Schwingerebene in einer Linie (32) schneidet, die derart verläuft, daß keine Schwingungen auf das Ansatzteilstück übertragbar sind.
2. 2. Schwinger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansatzteilstücke (31) der äußeren Arme (38) jeweils um eine zur Längsrichtung dieser Arme parallele Linie (32) abgewinkelt sind.
3. 3. Schwinger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder äußere Arm (38) an seinem äußeren Rand eine Ausnehmung (33) aufweist, deren Rand in denjenigen des Ansatzteilstückes (31) ausläuft.
4. 4. Schwinger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schwingerfuß bildende Ansatzteilstück (20) um eine zur Längsrichtung der Arme (38) ungefähr senkrechte Linie (13) abgewinkelt ist.
5. 5. Schwinger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den zur Längsrichtung der Arme (38) parallelen Rändern des Schwingerfußes über der Linie der Abwinkelung (13) Ausnehmungen (12) vorgesehen sind, deren Ränder in diese Linie (13) auslaufen.