Elektronische Kleinuhr Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische
Kleinuhr mit einem als Zeitnormal und als Antriebselement dienenden, tonfrequenten
zweiarmigen Biegeschwinger, dessen beide Arme mit
je einem Permanentmagneten
versehen sind, die beide mit Spulen zur Aufrechterhaltung der Schwingungen zusammenarbeiten.
Bisher bekannte elektronische Kleinuhren dieses Typs, insbesondere die mit Stimmgabeln
als Schwinger arbeitenden Uhren, sind im allgemeinen derart aufgebaut, dass die
Wicklungsebenen der Spulen senkrecht zur Schwingungsebene des Schwingers liegen,
also das Spulenmagnetfeld, wenigstens im Wechselwirkungsbereich mit den Permanentmagneten,
parallel zur Schwingungsebene des Schwingers gerichtet ist. Dementsprechend ist
auch das Permanentmagnetfeld parallel zur Schwingungsebene orientiert. Dabei ist
es bekannt, die Spulen übereinander zu wickeln und s,o zu orientieren, dass ihre
gemeinsame Achse mit der symmetrischen Längsachse des Schwingersystems zusammenfällt.
Andererseits ist es auch bekannt, zwei getrennte,
je einem Schwingerarm zugeordnete
Spulen vorzusehen, deren
in der Schwingungsebene liegende Achse
senkrecht zur symmetrischen Längsachse der Stimmgabel orientiert ist. Da bei diesen
bekannten Spulenanordnungen die Wicklungsebenen der Spulen stets senkrecht zur Schwingungsebene
des Schwingers liegen, müssen sie notwendigerweise auf beiden Seiten der Schwingerebene
hervorstehen, da die Schwingerdicke praktisch immer geringer als der äussere Spulendurchmesser
ist, auch bei sehr kleinen Spulenausführungen. Da andererseits in der Regel die
Schwingerarme parallel zur Ebene des Uhrwerks liegen, fällt die Richtung des Spulendurchmessers
ungünstigerweise in die Richtung der Dicke der Uhr, was für die Konstruktion möglichst
flacher Kleinuhren unerwünscht ist. Ferner wird bei diesen bekannten zweiarrnigen
Biegeschwingern der Raum zwischen den freien schwingenden Enden des Schwingungssysterns
nicht ausgenützt, was hinsichtlich einer guten Raumausnützung bei Kleinuhren als
Nachteil zu werten ist. Häufig befinden sich die Spulen, wenn sie nicht als Tauchspulen
ausgebildet sind, vollst;Kndig ausserhalb des Bereichs der Permanentmagneten und
beanspruchen folglich einen zusätzlichen Raumbedarf. Hinsichtlich der guten Raumausnützung
des Spulenkörpers ist es zwar bei einer mit einem Elektromotor arbeitenden Uhr bekannt,
den nicht vom Läufer des Motors beanspruchten Innenraum der Spule mit einem Kern
aus Isoliermaterial zu versehen und an bzw. in diesem Kern
elektrische
Bauelemente der Schaltung unterzubringen. Diese Möglichkeit bietet sich in diesem
Falle jedoch nur dadurch, dass die axiale Länge der Spule wesentlich grösser als
der Durchmesser des Motorläufers ist, eine Massnahme, die in der Regel gar nicht
erforderlich ist. Bei einem von Spulen umgebenen Pendelschwinger ist es bekannt,
auf dem Tragkörper der Spulen elektrische Bauelemente anzuordnen. Ebenso ist es
bei einer Synchronuhr mit einem sich längs des Uhrenumfangs erstreckenden Ringspulenständer
und mit einem ringförmigen Aussenläufer bekannt, das Uhrwerk im Innern der Ständerwicklung
unterzubringen, da, wenn man vom Raum neben dem Synchronrnotor absieht, nur das
Innere des Ständers für das Uhrwerk zur Verfügung steht. Diese bei mit Elektromotoren
oder mit Pendelschwingern arbeitenden Uhren bekannten Massnahmen geben jedoch praktisch
keine Anregung, wie man das Raumproblem bei zweiarmigen Biegeschwingern zur Erzielung
möglichst flacher Kleinuhren optimal lösen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, bei einer elektronischen Kleinuhr des eingangs beschriebenen Typs mit
Hilfe einer geschickten Spulenanordnung und Magnetfeldkonfiguration den Raumbedarf
für die Unterbringung der elektronischen Elemente der Schaltung gegenüber bekannten
Uhren zu verringern und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass die Dicke des aus Schwinger
und Spulen bestehenden Systems nicht mehr durch den äusseren Durchmesser der Spulen
bestimmt wird, sondern kleiner gemacht werden kann.
Ausgehend von
einer elektronischen Kleinuhr der eingangs beschriebenen Art ist die Erfindung zur
Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass beide Permanentsmagneten je einen
Luftspalt mit zur Schwingungsebene des Schwingers senkrechten Magnetfeldern aufweisen,
durch welche die zur Schwingungsebene parallelen Wicklungen aller Spulen hindurchgeführt
sind, und dass alle den elektrischen Stromkreis bildenden Elemente mit Ausnahme
der Batterie zwischen den beiden Permanentmagneten und innerhalb der Spulen angeordnet
sind. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung
wird anhand der Zeichnungen an einem AÜsführungs
-
beispiel näher beschrieben:
Es zeigen: Fig.
1 eine Draufsicht auf das Uhrwerk, Fig. 2 einen Schnitt nach
der Linie II-II der Fig.
1,
Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III
der Fig.
1,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil des Räderwerks nach der
Linie IV-IV der Figur
1 und Fig.
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
bezeichneten, tonfrequenten Biegeschwingers
festgeschraubt. Die schwingfähigen Teile dieses Biegeschwingers haben ungefähr die
Form eines LA> '>und sind über eine Verbindungsstelle 3b mit dem Fuss 3a verbunden.
Sie werden im wesentlichen durch zwei zueinander symmetrische Schwingarme 3c und
3d gebildet, die auf einem wesentlichen Teil ihrer Länge entlang dem Rand
la der Platine
1 verlaufen, der gleichzeitig den Rand des Uhrwerks bildet.
Wie
-1-f man aus der FirlflU"rx ersehen kann, befindet sich zwischen
den Armen 3c und
3d einerseits und der Platine
1 andererseits ein
Zwischenraum, damit die Arme unrfestört frei schwingen ICönnen. An den beiden freien
Schwingarmenden 3c und
3d ist
je ein 2vl'agnetl&%-opf
Z>
angelötet, der mit 14 bzw.
15 bezeichnet ist. Aus der Fig.
3 ist 12
C
., dass der Magnetkopf 14, der spiegelsymmetrisch zum ersichtlich
Ä
Magnetkopf
15 ausgebildet ist; aus einem im Querschnitt U-fLörrnigen
Weicheisen 4 und Polschuhen 5a und
5b besteht, die an den freien Schenkeln
4a bzw. 4b des U-Eisens 4 ancfelötet und der Form der Spulen angepasst sind. Während
der eigentliche Schwinger 3.vorteilhafterweise aus einem Material mit einem kleinen
the*rrnoelast#.'sc Koeffizienten, aL&Q-v4e z. B. aus einem der Markenprodukte
Elinvar, Nivarox, Ni-Spahn-C oder Thermelast bestehen kann, lässt sich anstelle
von Weicheisen £ür die Herstelluno, des U-lörrairen Teiles 4 ein Materialar verwenden,
wie es unter der Marke Permendur bekannt
x
ist. Die Polschuhe 5a und
5b bestehen aus hochl%-oQzitivern Material, e;!80 Z-B- aus einer Platin-Kobalt-Legierung.
Das magnetische Dzeld
C IC im Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen 5a.
und
5b ist im wesentlichen homogen und verläuft senkrecht zur Ebene der Platine
1 ur:idinfolgedessen auch zur Ebene, in welcher der eranze Schwinger
3
0
angeordnet ist und in welcher seine beiden Arrne 3c und
3& schwin.-en. Auf jedem der Magnetköpfe 14 und
15 ist mittels
einer Schraube
0'
ein satt festsitzender, aber drehbarer Zeiger
7 derart befestigt, dass die Drehachse zur Schwingungsobene'senkrecht steht
und-dass
sein Schwerpunkt nicht im Drehzentrum liegt, so dass buirn
Drehen dieses Zeigers der Zeigerschwerpunkt und,darnit auch der Schwerpunkt des
Gesamtschwin-arrnes verschoben und infolgedessen auch seine
0
Eigen.frequenz
geändert wird. Auf jedem der Magnetköpfe 14 und
15
ist eine mit 14a bzw. 15a
bezeichnete Skala angebracht, auf welcher die
C>
Frequenzanderung in sec/Tag
ablesbar ist. Diebeiden Zeiger
7 werden
0
zweckmässigerweise durch
je einen zugespitzten Me-LaUstL.-e-#-en ge-CD bildet, der unter den Kopf
der zugehörigen Schraube
6 geklemmt ist. Darait bei allfalligen Schlägen
und anderen Erschütt-erungen I der Schwinger nicht beschädigt wird,
-ist
in der
Nähe jedes Magnetkopfes ein Amplitudenbegrenzer 47 auf der Platine
1 festgeschraubt, um den Schwingungsweg der Magnetköp£e in Richtung von der
Platte cx
0 - CD
weg und in Richtung voneinander weg zu begrenzen. e
im
Die Fig,#
5 zeigt das Schaltscherna des elektrischen Stromkreises.
Dies;ar
b esteht aus der Abfühlspule 9., der Erregerspule10, dem Kondensator
11, dem Widerstand 12., dein Transistor
13 und
da,- ,
Batterie
8. Die Basis 13b des Transistors
13 isi. einerseits -Über den Widerstand
12 mit dem Kollektor 13c und andererseits ü'Uer den Kondensator
11 und die Abfühlspule
9 mit dem Emitter 13a ver
-
bundeni,
der seinerseits tiber die Erregerspule
10 und die Batterie
8
mit dem
Kollektor 13c verbunden ist. Als Verbindungsleitung zwischen der E#:re#gerspule
'10 und dem negativen Pol 8a der Batterie
8 dient dabei die Platine
1 des Uhrwerks. INTatürlich hängt die Anordnung, der beiden Batteriepole
von der Ari. 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,
| AJ |
| Wie man aus den Figeee#nd 3 ersehen kann, sind die beiden |
Spulen
9 und
10 als £lache Spulen mit elliptischem Grundriss ausgebildet
und auf einer Rippe 16a des aus Kunststoff bestehenden Behälter&
16 unlösbar
aufgesetzt. In diesem Behälter" der natürlich ebenfalls einen eiliptischen Grundriss
aufweist, sind der Kondensator
11, der Widerstand 12 und der Transistor
13 untergebracht., während die schneiden. Die Batterie
8 liegt mit
ihrem negativen Pol 8a auf der Platine
1 auf; sie ist in einer zylindrischen
Vertiefung lb der Platine
1 eingesetzt und wird in dieser Lage durch eine
Halte£eder 17.-festge-42 halten, welche an einer in der Platine
1 eingeschraubten
Schraube
18
elektrisch isoliert montiert ist. Zwischen dieser I-Ialte£eder
17 und dem D«3%-el der Batterie
82 der gleichzeitig ihren positiven
Pol- SID
e>
bildet, ist ein elektrischer Leiter
19 eingeklemmt, der
diesen positiven Pol mit der Schraube 20 verbindet
, die in der Metallhüllse
20a eLrigeschraubt ist und die ihrerseits sowohl mit dem Widerstand
12 wie
auc.-. mit dem Kollektor 13c des Transistors
13 elektr sch 'e--,end verD-=den
ist. In der Fig.
1 ist der Leiter Zl sichtbar, der den Kondensator
11
rr.U der
9 verbindet,sowie der Leiter 2Z3 der den Em;.-.zer
| beiden Spulen 9 und 10 so dimensioniert sind,
dass sie aa. g@caire |
| MagnetfeicW1 Luitspalt#l-ier beiden Magnetköpie 14 und
15 durch- |
13a des Transistors
13 mit dera.Verbindungspunkt zwischen
den beiden Spulen
9 und
10 verbindet. Aus dieser. Schaltanordnun,1
eraibt sich die Funktionsweise ohne weiteres.- Wenn durch irgend
C 0
eine
zufällige Bewegung auch nur ein Schwingarrn des Biegeschwingurs
C> t> 0
3
etwas beweat wird, so wird in der Abfühlspule
9 eine Spannung"
0
induziert, was zur Folge hat3 dass durch die Erregerspule
10 ein
Strom.fliesst wodurch ein Magnetfeld aufgebaut und die be-iden Magnet-3
0
köple 14 und
15 in der Richtung der begonnenen Bewegung weiterbe-0
0 Z>
we"yt werden. Sobald sie ihre durch die Elastizitttt das Schwin-ers
3
e
D
bedingte Auslenkung erreicht haben" schwingen sie zurück. Nach.
wenicien Hin- und Herbewerfungen ist der Einsch:wingvorgang ab-aschlossen und die
Schwincarme 3c und*
3d das Bieceschw-#ncars
3
0 z2 schwinr,#en
mit konstanter Amplitude und Frecluenz so, dass sich
C
die Magnetköpfe 14
und
15 periodisch einander nähern und vonein-C ander entfernen. Zum Abstimmen
der richtigen Frequenz bei der Fabrikation kann von ircyend einem Teil
jedes Schwinryarmes etwas .Material abgenommen werden; so lassen sich z.
B. die bogenförmiegen Abschnitte 3e und
3£ der Arme 3c bzw.
3d mittels
eines Fräser's ohne weire-.es etwas schmäler machen. A.n uinern der beiden Schwingarme
, hier am Arm
3d, ist eine idilU,r-u 24 belestigt, die auf-das Klinkenrad
23 einwirkt. Die Zähne dus Klink-enrades
23 s-Lnd so dimensioniert,
dass es bei jeder ganzen Schwir.gung des Schwinryarrnes um einen Zahnschr i tt vorwärtsgedreht
C> _, C
0
wird. Durch eine an der Platine
1 festgelegte Sperrklinke
25 wird
CD C)
verhindert, dass sich
das Xlinkenrad rückwarts drehen kann. Au! der Achse des Klinkenrades
23 sitzt
ein Ritzel 23a, welches mit einem Zahnrad Z6 kämmt, dessen Ritzei 26a mit einem
Zahnrad
27
in Eingriff steht. Bei diesen wie bei allen andeien Radern sind
weder die Lager £ür die Achsen noch die Brücken, in denen diese Lager eingesetzt
sind, eingezeichnet, damit man so die Räder besser sehen kann. Das Zahnrad
27 treibt über ein Zahnrad 28 das Sekundenrad 29, auf dessen Welle
30 der Sakundenzeiger
31 befestigt ist, wie
0 0
man aus der
Fig. 4 ersehen kann. Das mit dem Zahnrad
28 iest verbundene Ritzel 28a kämmt
mit einem Zahnrad 3?.., dessen Ritzel 32a mit einem Zahnrad
33 in Eingriff
steht. Das mit diesem fast verbundene Ritzel 33a kämmt- mit dem Minutenrad 34, welches
an dem ati der Sekundenwelle
30 auforeschobenen und dort frei
0
drehbar
gelagerten #v11nutenrohr
35 befestigt ist und den Minutenzeiger
C) 0
36 sowie einen Trieb 34a tragtg der seinerseits."rait dem Zwisclien-.ad
37 in Ein-riff steht, dessen Trieb 37a mit dem Stundenrad
38 kamm#..
Dioses sitzt auf.dern den Stundenzeiger 40 tragenden Stundenrohr
39.
Auf diese
Art und Weise wird die Bewegung
das Schwingers
3 auf # die Zeiger
31, 36 und 40 übertragen. Zum Einstellen der Zeiger dient die Zeigerstellwelle
430 auf welcher aussen die Krone 44 und innen das Kronrad 45 sitzt. Diese Zeierer-0
itellwelle 43 liegt wanigjters angenähert in der Ebene das Schwingers
3.
Dieser ist inbezug auf eine durch die Zeigerstellwelleriachse
gehende., CP
C>
senkrecht zur Ebene des Schwingers
3 und zur Platlne
1 ge#hende, Ebene syraxnetrisch ausgebildet und angeordnet u#d waist eine
Einbuchtung auf, durch die zwischen dem Uhrwerksrand la und dem Schwinger
3 ein Zwischenraum ausgespart wird, in welchem diese Zeigerstellwelle 43
untergebracht ist. Sie ist dabei in ihrer Langsrichtung verechiebbar gelagert.,
so dass sich durch Herausziehen der Zeigerstellwelle über den Stellhebel 46 und
die Wippe 47 das Krozirad 45 mit dem Zeigerstellrad 41 in Eingriff bringen lasst.
Das Z eiger 4tellrad 41
a einer
a eits kammt mit dem Wechs elrad 4?.
dessen Trieb 42a mit dem Zwischenrad
37 in Eingriff steht. Bei dieser Ausgestaltung
des Uhrwerks kann ein mit Füsschen versehenes Zifferblatt 46, wie das bei Meinuhren
bekannt ist" an der Platine
1 befestigt werden, das dazu entsprechende Löcher
lc für die Füsschen und Bohrungen ld für die Befestigungsschrauben au£weist. Wie
man sieht wird dadurch, dass der Biegeschwinger auf einerrn j 12 wesentlichen Teil
seiner Lange entlanor dein Rand des U.-.rwe.-ks CD verlault, in der -Mitte des Werkes
ein grosser,
Z> 2
"
Rau--nfrei gehalten, in welchem sich ohne Sc'lllw-#*er-.:,a1£1-.e-Z'::e--
nichr sonderr.