DE1523883B2 - Mechanischer Schwinger für Zeit meßgerate - Google Patents

Description

50 Besonders in dem Fall, in dem ein kiemer Stimmgabelschwinger mit verhältnismäßig niedriger Eigen-

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechani- frequenz gewünscht wird, beeinflussen mögliche sehen Schwinger als Zeitnormal in Zeitmeßgeräten Größenabweichungen vonö oder h die Eigenfremit mehreren Schwingarmen, die in emer Ebene lie- quenz um so mehr, je niedriger diese ist.
gend und symmetrisch zu einer zu dieser Ebene senk- 55 Wenn der Schwinger als Zeitnormal für ein kleinerechten Mittelebene angeordnet an einem gemeinsa- res Zeitmeßgerät, wie etwa eine Uhr, benutzt wird, men Verbindungsstück, über das der Schwinger fest ist dieser störenden äußeren Beschleunigungen untermit einem stationären Teil des Zeitmeßgerätes ver- worfen, und es ist bekannt, daß das Verhältnis b/h so bunden ist, befestigt sind und zwei Teilschwingsy- groß wie möglich gemacht werden sollte, besonders sterne mit zumindest angenähert gleicher Eigenfre- 60 wenn die Schwingungsfrequenz einen niedrigen Wert quenz bilden, die zueinander in Gegenphase schwin- hat. Es soll beispielsweise bei einer Frequenz von gen. 300 Hz das Verhältnis 3 sein.

Durch die deutsche Patentschrift 1195 349 ist be- Wenn ein Stimmgabelschwinger mit seinem Befe-

reits ein solcher Schwinger vorgeschlagen worden, stigungsschaft aus einer Blechplatte durch Pressen

bei dem Teilschwingsysteme senkrecht zu der Ebene 65 hergestellt wird, ist es sehr schwer, den Wert für h

schwingen, in der die Schwingarme liegen. kleiner als den für b zu wählen. Daher ist es erforder-

Ein Schwinger der eingangs beschriebenen Art ist lieh, den Wert für h zunächst etwa gleich dem Wert

durch die deutsche Auslegeschrift 1023 417 be- für b zu wählen. Der Schwingarm muß dann, um das

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erwähnte Verhältnis zu erreichen, abschließend auf F i g. 9 in Draufsicht ein zweites Ausführungsbei-

getrennte und aufwendige Weise maschinell bearbei- spiel eines mechanischen Schwingers, der zwei

tet werden. Schwingarme hat,

Es sei weiterhin bemerkt, daß die Formung des Fig. 10 die Vorderansicht des Schwingers nach

Verbindungsstücks an den Ansätzen des Schwingers 5 F i g. 9,

einen erheblichen Zeitaufwand erfordert. Außerdem Fig. 11 und 12 Draufsicht und Seitenansicht eines

wird eine erhebliche Menge von Biegespannung ge- Ausführungsbeispiels eines Schwingers, der drei

speichert, die über längere Zeit erheblich schwankt, Schwingarme hat und im Prinzip gleich dem in den

was eine nicht vernachlässigbare Änderung der vor- F i g. 2 und 3 gezeigten ist,

gegebenen Eigenfrequenz und eine verringerte io F i g. 13 eine perspektivische Darstellung eines

Schärfe der Resonanzkurve zur Folge hat. Schwingers mit drei Schwingarmen und einer Dämp-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die fungsvorrichtung gegen wilde Schwingungen, '. Nachteile bekannter Schwinger zu vermeiden, d. h. Fi g. 14 eine vergrößerte Seitenansicht des Fußeinen mechanischen Schwinger als Zeitnormal zu teils des in F i g. 13 gezeigten Schwingers beim Aufschaffen, der, mit einer verhältnismäßig niedrigen 15 treten von wilden Schwingungen und , . .·■ _: Frequenz schwingend, sehr betriebssicher ist, der aus Fig. 15 eine im Prinzip bekannte Anordnung zum leicht zu bearbeitendem Material besteht und der, Antrieb eines Hemmrades mit einem Schwinger nach besonders gegenüber den üblichen Stimmgabel- den F i g. 6 bis 8 in perspektivischer Darstellung,
schwingern, gut abgeglichen eine einzige Schwin- Bevor die verschiedenen Ausführungsbeispiele der gungsform liefert. 20 Erfindung beschrieben werden, wird an Hand von

Diese Aufgabe wird mit einem Schwinger der ein- F i g. 1 ein üblicher vergleichbarer Stimmgabel

gangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch schwinger beschrieben.

gelöst, daß die Teilschwingsysteme senkrecht zu der - In dieser Figur sind 1 und 2 ein Paar Schwing-

Ebene schwingen, in der die Schwingarme liegen, die arme, die an ihren Enden mit ehiem starren U-för-

Schwerpunkte der beiden Teilschwingsysteme auf der 25 migen Bügel 3 fest miteinander verbunden sind.

Mittelebene des Schwingers zu liegen kommen und Dieser Bügel 3 ist fest mit einem Befestigungs-

die Schwingarme durch Wahl einer im Verhältnis zur schaft 4 verbunden. Die vier Teile 1,2,3 und 4 kön-

Dicke in Schwingungsrichtung großen Breite ver- nen aus einem Werkstück, das bleibend elastisch ist,

drehsteif ausgebildet sind. hergestellt sein. Es kann aber auch ein Stück Stan-

Zweckmäßig sind bei dem erfindungsgemäßen 30 genmaterial zu einem U gebogen werden, so daß man

Schwinger an den freien Enden der Schwingarme zu- die Teile 1,2 und 3 erhält, und dann kann der Befe-

sätzliche Schwingungsmassen befestigt. Auch können stigungsschaft 4, der getrennt hergestellt wurde, in

Aussparungen, Kerben od. ä. zur Verminderung der der Mitte des Bügels 3 befestigt werden.

Querschnittsfäche zwischen Schwingungsteil und Be- An den freien Enden der Schwingungsstege 1

festigungsteil vorgesehen sein. Beide Maßnahmen sind 35 und 2 sind jeweils zusätzliche Massen 5 und 6 starr

durch die deutsche Auslegeschrift 1023 417 an sich befestigt. Diese Massen werden angebracht, wenn

bekannt. eine kleinere Stimmgabel, die auch eine niedrige

Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Schwingungs- Eigenfrequenz hat, gewünscht wird,

achsen der Schwingarme so gewählt sind, daß sie Diese Art von mechanischem Schwinger arbeitet

genau oder fast genau durch die Schwerpunkte der 40 symmetrisch zu einer Ebene P, die in F i g. 1 durch

jeweiligen Teilschwingsysteme gehen. Auch diese strichpunktierte Linien angedeutet ist. Die Schwin-

Maßnahme ist durch die USA.-Patentschrift gungsbewegung der beiden Schwingarme 1 und 2 ist

2 679 722 an sich bekannt. schematisch durch die beiden Paare von kleinen Pf ef-

Schließlich ist der erfindungsgemäße Schwinger len gezeigt. Die Richtung der Schwingungsbewegung

zweckmäßig am Ansatz mit einer Dämpfungseinrich- 45 liegt selbstverständlich senkrecht zur imaginären

rung versehen. Ebene P, und die Entfernung der freien Enden der

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbei- Stege von der Ebene P sind in jedem Fall gleich. Es₁

spielen mit Hilfe der Zeichnungen im folgenden nä- muß sichergestellt sein, daß die Eigenfrequenzen der

her erläutert. In der Zeichnung zeigt Schwingarme 1 und 2, die zusammen mit den Zusatz-

F i g. 1 eine schematische perspektivische Darstel- 50 massen jeweils als Teilschwingungssystem dienen,

lung eines bekannten Stimmgabelschwingers, genau gleich sind, was eine schwierige und zeitrau-

F i g. 2 eine Draufsicht auf wesentliche Teile eines bende Arbeit bei der Fertigung bedeutet.

Ausführungsbeispiels eines mechanischen Schwingers In F i g. 1 bedeuten b und h die Dicke und Breite

mit drei Schwingarmen in der Ruhelage, jeweils eines Schwingarmes des Stimmgabelschwin-

F i g. 3 eine Seitenansicht des Schwingers nach 55 gers, während N₁ und N₂ die Schwingungsknoten-

Fig. 2, teilweise im Schnitt, gesehen von rechts nach punkte der Schwingarme sind. Läßt man diese Art

links, von Schwinger mit einer relativ niedrigen Eigenfre-

F i g. 4 eine Draufsicht auf einen mechanischen quenz schwingen, so ergeben sich die Nachteile, wie

Schwinger, der sich von dem in den F i g. 2 und 3 ge- sie eingangs bereits beschrieben worden sind,

zeigten dadurch unterscheidet, daß die freien Enden 60 Beim ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2

der beiden äußeren Schwingarme starr miteinander und3 ist ein Schwinger? aus einem Federblech mit

verbunden sind, geeignet gewählter dauernder Elastizität durch An-

F i g. 5 eine Seitenansicht des Schwingers nach bringen eines Paares paralleler Schlitze 100 und 101

F i g. 4 in der Schwingungslage, hergestellt. Auf diese Weise erhält er drei parallele

F i g. 6 die Draufsicht auf einen gegenüber den 65 Schwingarme 8,9 und 8 a, die Teilschwingsysteme

Fi g. 2 und 3 noch weiter veränderten Schwinger, bilden und die sich von einem gemeinsamen verbin-

F i g. 7 und 8 eine Seiten- und eine Vorderansicht denden Verbindunsstück C her erstrecken. Dieses

des Schwingers nach F i g. 6, wirkt etwa wie der Bügel 3 bei der in F i g. 1 gezeig-

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ten üblichen Stimmgabel, wo die Schwingungskopp- tektorelement dient, indem es beim Oszillieren des lung zwischen den beiden Schwingarmen 1 und 2 betreffenden Schwingarmes einen schwachen elektridurch Biegeverformung des Bügels 3 erreicht wird, sehen Strom erzeugt, dient jeweils das andere als Anwährend bei dem neuen, in den F i g. 2 und 3 darge- triebselement, dem ein entsprechender verstärkter stellten Schwinger die Schwingungskopplung zwi- 5 Strom zugeführt wird. Wie im folgenden noch erlauschen den drei Schwingarmen durch Torsion des Ba- tert sein soll, schwingen die Schwingarme 8 und 8 a sisteils C erreicht wird, was im folgenden näher er- gegenüber dem mittleren Schwingarm 9 mit entgeklärt wird. Es ist klar, daß der Basisteil C so groß ge- gengesetzter Phase.

macht werden kannn wie nötig, so daß der Schwinger Die Dicke, wie K in F i g. 3, jedes Schwingarmes

so aufgebaut und angeordnet werden kann, daß Stel- io kann gleich der Dicke des Materials, aus dem der

len auf dem Basisteil, die ein bestimmtes Stück von Schwinger hergestellt wird, gewählt werden, und es

den Ansatzenden der Schwinganne entfernt sind, können dadurch Fehler vermieden werden, die sonst

oder die Stellen des Basisteils, die wenigstens in der während des Herstellungsvorganges auftreten kön-

Nähe der geschlossenen Enden der Nuten 100 und nen. Außerdem können die Breiten b_t, b₂ und b_z

101 liegen, während des Schwingens der Schwing- 15 (Fig.2) der Schwinganne durch genaue Ausarbei-

arme relativ zu diesen unbeweglich sind. Das Gebiet rung der Nuten 100 und 101 festgelegt werden, was

aller dieser unbeweglichen Punkte auf dem Basisteil fertigungstechnisch sehr leicht ist.

ist in F i g. 2 durch schräge, strichpunktierte Schraffur Es ist klar, daß der Schwinger sehr einfach aufge-

angedeutet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind in baut ist und im wesentlichen durch Stanzen herge-

diesem Gebiet ein Paar Öffnungen vorgesehen, durch 20 stellt werden kann, so daß man auf wirtschaftliche

die die Befestigungsschrauben 10 und 11 geführt Weise bei geringem Materialverlust in Massenferti-^-

sind, die in den Halterungsansatz 12 a geschraubt gung ein sehr genaues Werkstück erhält. WmTeTrT

sind, der Teil der Grundplatte 12 ist, die mit dem _ mechanischer Schwinger mit sehr niedriger Schwin-

Zeitmeßgerät, beispielsweise einer Uhr, verbunden gungsfrequenz gewünscht, so braucht man nur ein

ist. Diese Einzelheiten sind nicht gezeigt. 25 entsprechend dünneres Material zuzählen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel schwingen die äu- Bei dem in den F i g. 4 und 5 gezeigten Ausfühßeren Schwingarme 8 und 8 α in Phase und der mitt- rungsbeispiel hat der Schwinger wieder drei Schwinglere Schwingarm dazu gegenphasig. Die Schwingungs- arme, die beiden äußeren und längeren Schwingebenen der drei Schwingarme liegen im rechten Win- arme 13 und 14 und den kürzeren mittleren Schwingkel zum Schwinger, wenn dieser in der Ruhelage ist. 30 arm 15. Sämtliche Schwingarme sind über das Ver-Es ist klar, daß die Art der Schwingung jedes der drei bindungsstück 16, das seinerseits mit dem Befesti-Schwingarme, wie bei Schwingarmen einer Stimm- gungsstück 19 verbunden ist, miteinander verbunden, gabel, eine Biegeschwingung ist. Die Schwingarme 13 und 14 sind an ihren freien En-

Die Schwingarme 8, 8 α und 9 sind so ausgebildet, den starr durch ein Blech 102 das eine Fuge 103 hat,

daß die Eigenfrequenz jedes Schwingarmes gleich der 35 miteinander verbunden. Dieses Blech wirkt als ge-

Arbeitsfrequenz des Schwingers ist. Diese Art von meinsame zusätzliche Masse; der Schwerpunkt liegt

Schwinger erzeugt eine gut abgeglichene Schwingung, bei G₁. Der mittlere Schwingarm 15 trägt an seinem

da die räumliche Resultierende des Vektors der freien Ende eine zusätzliche zylindrische Masse 104;

Schwingungsträgheitskräfte nahezu zu Null gemacht der Schwerpunkt liegt bei G₂. Die Schwingung erfolgt

werden kann und da ferner das resultierende Mo- 40 ähnlich wie an Hand der F i g. 2 und 3 beschrieben

ment dieser Trägheitskräfte auch fast zu Null ge- und¹ wie in F i g. 5 dargestellt.

macht werden kann. Diese erwünschte Betriebsweise Bei einem geänderten Schwinger 112 mit drei

ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem üblichen Schwingarmen, der in den F i g. 6 bis 8 dargestellt ist,

Stimmgabels'chwinger. ist der Hauptteil des Schwingers aus einer Platte

Femer können die erwähnten Nachteile des 45 Federmaterial mit dauernder Elastizität, das

Stimmgabelschwingers auf folgende Weise vermieden üblicherweise bei der Zeitmeßgerätherstellung ver-

werden: wendet wird, hergestellt. Dieser Schwinger 112 hat

Da der neue Schwinger nach F i g. 2 und 3 keinen zwei kürzere äußere Schwingarme 13 α und 14 α und" Befestigungsschaft in der Mittelebene hat, wie es der einen längeren mittleren Schwingarm 15 α, die alle Befestigungsschaft4 (Fig. 1) bei den üblichen 50 mit ihren Ansätzen in einem gemeinsamen Verbin-Schwingern hat, und da der Basisteil des Schwingers dungsteil 16 enden, das mit einem starren Befestinicht mit der Schwingung belastet wird, ergeben sich gungsstück 19 über zwei Verbindungsstücke 17 und keine Schwingungsverluste, und es werden auch keine 18 verbunden ist, so daß eine Beeinflussung durch die Schwingungen vom Schwinger zum stationären Teil Schwingungen der Schwingarme 13 a, 14 α und 15 a des Zeitmeßgeräts, an dem der Schwinger befestigt 55 verhindert wird. Öffnungen 20 und 20' dienen zur ist, übertragen. Dadurch wird die Schärfe der Reso- Aufnahme von Befestigungsschrauben 10 und 11, die nanz erheblich vergrößert, und die Stabilität der beispielsweise in den F i g. 2 und 3 gezeigt sind. Ent-Schwmgungsfrequenz des Schwingers wird erheblich sprechende Teile wie 16, 17, 18, 19, 20 und 20' sind verbessert. auch in den in den F i g. 4 und 5 dargestellten Aus-

Im Bereich der befestigten Enden der Schwing- 60 führungsbeispielen gezeigt.

arme 8, 8 α und 9 sind jeweils ein Paar von piezo- Im Verbindungsbereich, wo die benachbarten Verelektrischen Elementen D₁ und D₂ bzw. F₁ und F₂ be- bindungsstücke 17 und 18 vorgesehen sind, ist die festigt, die auf der nach außen liegenden Fläche mit Querschnittsfläche im Vergleich zu den nahe liegeneiner leitfähigen, beispielsweise aus Kupfer bestehen- den Teilen 16 und 19 durch seitliche Schlitze und den Schicht versehen sind. Diese Elektroden darstel- 65 eine mittlere rechteckige Öffnung stark verringert. Wie lenden Schichten sind mit einem transistorisierten Er- zu erkennen ist, sind die freien Enden 13 b, 14 b und regerkreis verbunden. Während jeweils eines von je- 15 b der Schwingarme 13 a, 14 α und 15 α durch aufdem Paar von piezoelektrischen Elementen als De- gebogene Seitenränder verstärkt, so daß in diesem

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Bereich die Starrheit vergrößert ist. Am verstärkten Gleichung (5) beschreibt das oben angegebene freien Ende 15 b des mittleren Schwingarms 15 α ist Schwingsystem aus zwei Teilschwingsystemen, ein Paar herabhängender Zylinder 22, 23 vorgese- Außerdem ist eine notwendige Bedingung, daß die hen, die zusammen als zusätzliche Schwingungsmasse Wege von G₁ und G₂ in einer zur Ebene der Schwingwirken. 5 arme senkrechten Ebene durch die Drehachsen P₁ Die freien Enden der äußeren Schwingarme 13 α bzw. P₂ liegen, wie in den F i g. 4 und 5 gezeigt, um und 14 α sind mit einem streifenförmigen Blechstück das dynamische Gleichgewicht der Schwingung zu er-21 starr verbunden, das als gemeinsame Schwin- halten, was befriedigend durch den beschriebenen gungsmasse wirkt. Die Massen der Teile 21, 22 und Schwinger erreicht wird.

23 können, je nach dem Zweck, für den der Schwin- ίο Das in den F i g. 6 bis 8 gezeigte Ausführungsger benutzt wird, einfache Gewichte oder aus magne- beispiel hat die Abmessungen Zz₁ = A₂ und tischem Material sein, wie noch erklärt werden wird. I₁ = I₂. Ferner fällt G₁ mit G₂ zusammen. Das verstärkte Ende 15 b führt mit ausreichendem In den F i g. 9 und 10 ist ein Schwinger mit zwei Spiel durch den inneren Öffnungsbereich des Blech- Schwingarmen 52 und 53 gezeigt, deren Längsachsen Stückes 21, so daß einerseits das erste Teilschwingsy- 15 jeweils durch die strichpunktierten Linien S₁ und S₂ stern mit den beiden äußeren Schwingarmen 13 α und dargestellt sind. Die Schwerpunkte G₁ und G₂ der

14 α zusammen mit dem Blechstück 21 und anderer- beiden- Teilschwingsysteme, die jeweils aus den seits das zweite Teilschwingsystem mit dem die Zy- Schwingarmen 52 und 53 mit den an ihren freien Enlinder 22 und 23 tragenden mittleren Schwingarm den befestigten Schwingungsmassen bestehen, liegen

15 α die jeweilige Schwingungsbewegung senkrecht ao in der Mittelebene Z und. schwingen auch in dieser.. zur Ebene der F i g. 6 ausführen können. Ebene. Die Längsachsen S₁ und S₂ liegen in einem"-

Wenn die Eigenfrequenzen beider Teilschwingsy- vorbestimmten Abstand r von der Mittelebene, sterne gleich sind und wenn die dynamischen Eigen- ~ Es sei nun angenommen, daß ein Paar entgegengeschaften so sind, daß, wie unten ausgeführt werden setzt gerichteter Kräfte jeweils indeQ,.Schwerpunkten wird, die Schwingungsbewegungen genau gegenphasig 25 G₁ und G₂ angreifen, wie dies in F i g. 10-durch die sind, so können die Schwingungsverluste zum großen Vektoren F angedeutet ist. Die Schwingarme 52 und Teil vermieden werden, so daß der verbesserte 53 werden dann einem Torsionsmoment unterwor-Schwinger einen erheblich verringerten Dämpfungs- fen, und die Schwingungswege werden, falls die koeffizienten hat und sehr gut zur Verwendung in Schwingarme nicht einen ausreichenden Torsions-Uhren geeignet ist, die häufig störenden äußeren 30 widerstand haben, wie durch die kleinen, gebogenen Kräften ausgesetzt sind. Pfeile C₁ und C₂ angedeutet, von der Ebene Z abwei-Es werden nun an Hand der F i g. 4 und 5 die dy- chen. Diese Abweichung muß durch Vergrößerung namischen Eigenschaften beschrieben. der Torsionssteifigkeit der Schwingarme auf ein zu-Im folgenden werden Größen, die zu dem ersten lässiges Maß verringert werden. Falls dies nicht ge-Teilschwingsystem mit den äußeren Schwingarmen 35 schieht, wird das gewünschte Schwingungsgleichge-13 und 14 gehören, mit dem Index 1, Größen, die zu wicht gestört, und es würde eine erhebliche Energiedem zweiten Teilschwingsystem mit dem mittleren menge vom Schwinger auf die umgebenden Befesti-Schwingarm 15 gehören, mit dem Index 2 versehen. gungsteile des Zeitnormals übergehen, und die gewünschte Leistungsfähigkeit des Schwingers als Zeit-

Es bedeutet: ₄₀ normal würde erheblich verschlechtert werden.

Schwerpunkt eines Teilschwingsystems .. G₁ Zum Vergleich werden nun Messungen der Reso-

Im Schwerpunkt konzentrierte Masse ... m_; nanzscharfe bzw. Schwingergute QI von.üblichen

Trägheitsmoment bezüglich des Schwer- Stimmgabelschwingern angegeben Bei emem ubli-

Dunktes /· chen Stimmgabelschwinger von 50 mm Lange erhalt

Drehachsen P ^{45 man} ^^e^ ^emer Amplitude- von 0,4 mm (Spitze —

Abstand zwischen P₁ und G,' eines ' ^SP^) ™ ^{d 30}° g? ^einen ß'Wert von 4000. Im Ver-

Teilschwingsvsterns I ^{gleich dazu erhalt man bei emem zweianm}8^eQ"

Drehwinkel ' Q- Schwinger gemäß der Erfindung, wie er in den

¹ F i g. 9 und 10 dargestellt ist, bei einer Länge von

wobei i = l oder i = 2 ist 5° 50 mm, einer Amplitude von 2 mm (Spitze — Spitze)

und nur 100 Hz einen ß-Wert von 4000.

Aus dem Gleichgewicht der Kräfte bei paralleler Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist

Bewegung der konzentrierten Massen folgt in den Fig. 11 und 12 gezeigt. Ein dreiarmiger

Schwinger hat einen federnden mittleren Schwingarm

Tn₁Z₁ Q = Tn₂UQ₂. (3) ⁵⁵ 29 und ein Paar federnde äußere Schwingarme 30α

und 30 b, die alle von gleicher Länge und parallel

Aus dem Momentengleichgewicht relativ zum zueinander sind. Diese Schwingarme 29, 30 α und

Nullpunkt der jeweiligen federnden Schwingarme 30 ö bilden über Verbindungsstücke 3Γ und 31" ein

folgt Stück mit einem gemeinsamen Befestigungsstück 31,

/ 1 tu 4-1 \4-J \n — ^{6o w}*^{e d}*^es b^erei^{ts m den} Fig·4 und6 gezeigt wurde.

^m₁Z₁(Zi₁-H₁.)-W₁) C₁- ^ Dadurch wird ein Einfluß von den schwingenden

= {m₂l₂(h₂ + l₂) +J₂] Θ%. Teilen des Schwingers auf ein Befestigungsstück 32

verhindert, so daß der Verlust an Schwingungsener-

Durch Ausscheiden von Q₁ und Q₂ aus (4) und gie möglichst gering ist. Das Befestigungsstück 32 ist (3) folgt ⁵5 nut einer aufgebogenen Kante 32' versehen, so daß

seine Steifheit vergrößert ist, wodurch weiterhin ein h +1' + —!—= h.+l₉+—2—, (5) Schwingungsverlust vermieden wird.

^{1 m}\h ² ' ^m2h Am freien Ende des mittleren Schwingarms ist ein

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Verbindungsteil 29 α, etwa durch Sintern oder durch 62 d und 62 e liegt, und die Andrückteile 68 α und

Befestigungsmittel, starr befestigt, wodurch eine zu- 68 b elastisch verformt, und letztere schleifen auf der

sätzliche Masse 36, die in der Seitenansicht in Oberfläche des Verbindungsstückes 62 h. Der dadurch

F i g. 12 U-förmig aussieht, an diesem Schwingarm entstehende Reibungswiderstand dämpft die wilden

befestigt ist. Die Teile 29, 29 α und 35 bilden zusam- S Schwingungen sehr schnell.

men das erste Teilschwingsystem, während das Das gezeigte Dämpfungsstück stellt nur ein Beizweite aus den äußeren Schwingarmen 30 α und 30 b spiel dar. Beispielsweise kann auch eine Ummantebesteht, die an ihren freien Enden jeweils die Massen lung, etwa eine Bleibuchse, um jeden Verbindungs-36 α und 36 b tragen, die wie das Verbindungsteil streifen 62 d und 62 e gelegt werden, wodurch ein er-29 α befestigt sind. Größe und Anordnung der Teile io heblicher Reibungswiderstand zur Dämpfung von beider Teilschwingsysteme sind so gewählt, daß wilden Schwingungen erreicht wird. Es können beide eine gegenphasige Bewegung beschreiben und solche Dämpfungsvorrichtungen an allen oben bebeide ein und dieselbe neutrale Schwingungsachse X₃ schriebenen Ausführungsbeispielen angebracht werhaben und daß die beiden Schwerpunkte G₁ und G₂ den.

praktisch in einen gemeinsamen Punkt auf die Achse 15 Es ist allgemein bekannt, daß solche wilden

X₃ fallen. Da die beiden Schwerpunkte G₁ und G₂ Schwingungen in Zeitmeßgeräten durch Stöße,

praktisch in die neutrale Achse X₃ fallen, können schnelle und unbeabsichtigte Belastungsänderungen

Anordnungsfehler, die die Eigenfrequenz des u. ä. Hervorgerufen werden. Diese sind nur schwer zu

Schwingers beeinflussen können, unterdrückt wer- unterdrücken, besonders wenn das Gewicht der sta-

den. Ein Verbindungselement 48 ist an einem Ende 20 tionären Teile, etwa der Grundplatte des Zeitmeßge-

der beiden Massen 36 α und 36 b befestigt, um eine räts, im Verhältnis zur 'schwingenden Masse des»;

gemeinsame Schwingungsbewegung der äußeren Zeitnormals sehr groß ist. Durch Anwendung der b~e-

Schwingarme 30 α und 30 b zu erreichen. _ schriebenen Dämpfungseinrichtungen 'kann diese

In den F i g. 13 und 14 ist ein dreiarmiger Schwin- Schwierigkeit beseitigt werden.

ger gezeigt. Auf einer üblichen Grundplatte 61 eines 25 In der Anordnung gemäß TfYg. 15 wird ein Zeitmeßgeräts ist der. Schwinger befestigt. Dieser hat Schwinger 112 gemäß F i g. 6 bis 8 als Zeitnormal bedrei gleich lange parallele Schwinganne 62 a, 62 & nutzt, der mit einem umsteuernden magnetischen und 62 c. Diese Schwingarme sind an ihren Ansätzen Hemmrad 27 zusammenarbeitet, um das nicht gemit einem Verbindungsstück 62 h verbunden, das mit zeigte Uhrwerk anzutreiben. Die Teile 13 bis 19 und einem Befestigungsteil 62 über mehrere Teile, vor- 30 112 entsprechen den Teilen in F ig. 6 bis 8. zugsweise zwei benachbarte Verbindungsstreifen 62 e Ein U-förmiges verbindendes Blechstück 21 ist aus und 62 d, verbunden ist, so daß Einschnitte, Öffnun- einer Platte ferromagnetischen Materials hergestellt gen, Aussparung od. ä. im entsprechenden Bereich und wirkt als Antriebsmagnet. Er hat einen Luftspalt des Materials, aus dem der Schwinger besteht, entste- 21'. Das Befestigungsstück 19 des Schwingers ist an hen. Wie bei dem ersten, in den F i g. 2 und 3 gezeig- 35 einer Grundplatte 24 mit Schrauben 20 α und 20 a' ten Ausführungsbeispiel erhält man die drei Schwing- befestigt, die jeweils durch Löcher 20 und 20' gesteckt arme durch Einschneiden zweier paralleler Schlitze sind und in nicht gezeigte zugehörige Löcher, die in 62/ und 62 g in die Blechplatte. Das Verbindungs- die Grundplatte gebohrt sind, geschraubt sind. Das stück 62 Λ wird einerseits durch die inneren Enden Hemmrad 27 besteht, wie bekannt, aus dauermagneder Schlitze und andererseits durch die äußeren En- 40 tischem Material und sitzt fest auf einer Achse 27', den der Verbindungsstreifen 62 e und 62 d begrenzt. die 'drehbar in einem Paar nicht gezeigter Halterun-An den freien Enden der drei Schwingarme sind zu- gen gelagert ist, die an stationären Teilen des Uhrsätzliche Massen 63, 64 und 65 befestigt, wobei die werks befestigt sind. Das Hemmrad 27 ist mit einer beiden äußeren Massen 63 und 65 der jeweiligen Anzahl gleicher, unterteilter Öffnungen 110 verse-Schwingarme 62 α und 62 c über ein U-förmiges Ver- 45 hen, die kreisförmig dicht am Rand des Rades anbindungsstück 66 miteinander starr verbunden sind. geordnet sind. Am' äußeren Rand ist eine Anzahl Ein Distanzstück 67 drückt mit Hilfe von Schrauben hervorspringender Zähne 111 unter jeweils gleichem 69 und 70 einerseits den Befestigungsteil 62 gegen Winkel vorgesehen, die mit einem Teil des üblichen* die Grundplatte 61 und hält andererseits ein federn- nicht gezeigten Zahnradvorgeleges des Werkes im des Dämpfungsstück 68 in seiner Arbeitslage. Das 50 Eingriff stehen und dieses antreiben. Der Rand ist Dämpfungsstück 68 hat federnde Andrückteile 68 α mit dem Blechstück 21 als Antriebsmagneten magne- und 68 b, deren Enden auf den Bereich des Verbin- tisch gekoppelt, berührt jedoch die Magnetpole, die dungsstückes 62 h, der in der Verlängerung der den Luftspalt 21' begrenzen, nicht. Die zusätzlichen Längsachsen der Schlitze 62 / und 62 g liegt und der Massen oder Zylinder 22 und 23 sind in diesem Fall ein fast unbeweglicher Teil des Schwingers ist, einen 55 Dauermagnete, die mit jeweiligen Spulen 25 und 26 leichten Druck ausüben. Diese Druckanordnung elektromagnetisch gekoppelt sind. Diese sind auf der dient zur Dämpfung unerwünschter wilder Schwin- Grundplatte 24 befestigt und gleichzeitig über die gungen der Schwingarme, bedeutet jedoch keinen Leitungen 106 bis 109 mit einer üblichen transistori-Nachteil für die regulären Schwingungen dieser sierten Treiberschaltung D verbunden, die einen Schwinganne, die zwei Teilschwingsysteme bilden, 60 Transistor Tr, eine Batterie E, einen Kondensator C die, wie an Hand von vorhergehenden Ausführungs- und einen Widerstand R enthält. Der magnetische beispielen erklärt wurde, genau gegenphasig zuein- Zylinder 23 und die Spule 26 messen die Schwinander schwingen. gungsbewegung des Schwingers, und die in der Spule

Falls der in den F i g. 13 und 14 gezeigte Schwin- induzierte Spannung wird in Form von periodischen ger durch äußeren Einfluß hervorgerufene wilde 65 Impulsen über die Leitungen 106, 107 zur Treiber-Schwingungen ausführen sollte, werden der Teil des schaltung D übertragen, von der aus verstärkte Span-Schwingers, der oberhalb der durch die Einschnitte nungen über die Leitungen 108, 109 zur Spule 25 und Aussparungen gebildeten Verbindungsstreifen übertragen werden, so daß der magnetische Zylinder

22 im Gleichlauf mit dem tragenden mittleren Schwingarm 15 schwingt. Die so erzeugte Schwingung des ersten Teilschwingsystems, das aus dem mittleren Schwingarm 15 und den magnetischen Zylindern 22 und 23 besteht, wird auf das zweite Teilschwingsystem, das aus den äußeren Schwingarmen 13 und 14 und dem magnetisch antreibenden Blechstück 21 besteht, übertragen. Dadurch wird das zweite Teil-

schwingsystem in Schwingung gehalten, und die Schwingungsbewegungen werden über den Luftspalt 21' magnetisch auf das Hemmrad 27 übertragen, um dies in gleichmäßigen Schritten zu drehen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Die Arbeitsweise solcher magnetischer Hemmräder, die in der beschriebenen Weise magnetisch angetrieben werden, ist bereits aus der französischen Patentschrift 1372 513 bekannt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 kanntgeworden. Läßt man diese Art Von Schwinger Patentansprüche- mit emer rejativ niedrigen Eigenfrequenz schwingen, F ' so ergeben sich folgende Nachteile: Da die Schwingungsknotenpunkte der Schwing-

1. Mechanischer Schwinger als Zeitnormal in 5 arme nicht mit den Verbindungspunkten eines Befe-Zeitmeßgeräten mit mehreren Schwingannen, die stigungsschaftes und dem gemeinsamen Verbinin einer Ebene liegend und symmetrisch zu einer dungsstück zusammenfallen, wird die Verbindung zu dieser Ebene senkrechten Mittelebene an- durch die Schwingungsbewegung des Verbindungsgeordnet an einem gemeinsamen Verbindungs- Stücks belastet. Dadurch ergibt sich eine zwangläustück, über das der Schwinger fest mit einem sta- io fige und beträchtliche Tendenz, daß der Befestitionären Teil des Zeitmeßgerätes verbunden ist, gungsschaft in eine lineare Schwingung entlang emer befestigt sind und zwei Teilschwingsysteme mit imaginären Ebene versetzt wird, obwohl er im Bezumindest angenähert gleicher Eigenfrequenz bil- trieb fest mit dem Zeitmeßgerät verbunden ist. Es den, die zueinander in Gegenphase schwingen, entsteht dadurch eine Art wilder Schwingung von bedadurch gekennzeichnet, daß die Teil- 15 trächtlicher Größe, die von dem Befestigungsschaft Schwingsysteme senkrecht zu der Ebene schwin- auf die Befestigungsteile, wie etwa die Grundplatte gen, in der die Schwingarme (z. B. 8, 8 a, 9 in des Zeitmeßgeräts, übertragen wird. Dies hat einen Fig. 2; 13, 14, 15 in Fig. 4, 5) liegen, die erheblichen Energieverlust bei der Schwingungsbe-Schwerpunkte der beiden Teilschwingsysteme auf wegung des Schwingers und damit eine Verringerung der Mittelebene des Schwingers zu liegen korn- 20 der Resonanzschärfe, d.h. der SchwingergüteQ, somen und die Schwingarme durch Wahl einer im wie eine Verschiebung -der Eigenfrequenz des , Verhältnis zur Dicke in Schwingungsrichtung Schwingers zur Folge.

großen Breite verdrehsteif ausgebildet sind. _ Die Eigenfrequenz jedes Schwingarmes· der Stimm-

2. Mechanischer Schwinger nach Anspruch 1, gabel sei/, die Masse von jeweils an den Enden der dadurch gekennzeichnet, daß an den freien En- 25 Schwingarme angebrachten zusätzlichen Schwinden der Schwingarme (13, 14, 15) zusätzliche gungsmassen sei m, und die Länge der Schwingarme Schwingungsmassen (102,104) befestigt sind. sei eine Konstante. Es gilt dann folgende Bezie-

3. Mechanischer Schwinger nach Anspruch 1 hung, wenn die zusätzlichen Massen vernachlässigbar oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Aussparun- klein sind:

gen, Kerben od. ä. zur Verminderung der Quer- 30 / ~ h, (1) schnittsfläche zwischen Schwingungsteil (13, 14,

15, 102, 104) und Befestigungsteil (19) vorgese- wobei h die Breite in Schwingungsrichtung eines

hen sind. Schwinganns ist.

4. Mechanischer Schwinger nach einem der Wenn die zusätzliche Masse m groß gegenüber den vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- 35 Massen der Schwingarme ist, erhält man:
zeichnet, daß die Schwingimgsachsen der Schwingarme (29, 30) so gewählt sind, daß sie genau -, Ι~ζ~^

oder fast genau durch die Schwerpunkte (G₁, G₂) /— I/ . (2)

der jeweiligen Teilschwingsysteme gehen. V ^m

5. Mechanischer Schwinger nach einem der 40

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Dabei ist δ die Dicke senkrecht zur Schwingungszeichnet, daß der Schwinger am Verbindungs- richtung eines Schwinganns. Bei der Betrachtung stück mit einer Dämpfungsemrichtung (68) verse- dieser Gleichung erkennt man, daß, wenn -der hen ist. * Schwingarm aus einem bestimmten, vorgegebenen

45 Material besteht und die Größe der zusätzlichen

Masse eine bestimmte Konstante ist, der Einfluß

- eines Fehlers in der Größe b auf die Eigenfrequenz /

weniger als halb so groß ist wie ein entsprechender

Fehler in der Größe h.