DE1523893C3 - Elektronische Uhr mit einem auf elektromechanischen! Wege erregten zweiarmigen symmetrischen Vibrator und mit magnetischem Antrieb des Zahnradgetriebes der Zeitan Zeigevorrichtung - Google Patents

Description

einer Längsseite offenen Rechtecks aufweist, und

daß der Vibrator, ausgehend von einem ebenen

40 Blech, in einem Stück hergestellt ist. "

Die Erfindung betrifft eine elektronische Uhr mit - In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der einer Batterie als Energiequelle, mit einer Transistor- Vibrator mit Befestigungsmitteln in Form von schaltung, mit einem durch diese auf elektro- Schrauben über ein Trägerstück an einer Gehäusemechanischem Wege erregten, aus elastischem platte befestigt und an mehreren Stellen mit dem metallischem Material gefertigten zweiarmigen sym- 45 Trägerstück punktverschwejßt. '

metrischen . Vibrator, dessen Schwingbewegungen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für

senkrecht zu seiner Symmetrieebene erfolgen, mit eine elektronische Uhr der eingangs genannten Art,.: mit dem Vibrator verbundenen magnetischen durch dreidimensionale Gestaltung ein Vibrator für Elementen sowie einem mit diesen zusammenwirken- den magnetischen Antrieb des Zahnradgetriebes mit den magnetischen Rad, welches über ein Zahnrad- 50 geringem Platzbedarf geschaffen wird; die Batterie ., getriebe eine Zeitanzeigevorrichtung antreibt. und die elektronische Schaltung können dann zu

Solche elektronischen Uhren weisen häufig einen ' beiden Seiten des Vibrators und in gleicher Höhe ' Vibrator in Form einer Stimmgabel als Zeitnormal wie dieser liegen. Die elektronische Uhr besitzt die auf. Die Frequenz, solcher Vibratoren ist in erheb- von W-förmigen Vibratoren her bekannte große lichem Maße lageabhängig, wodurch die Gang- 55 Ganggenauigkeit, auch wenn sie einer störenden, genauigkeit beeinträchtigt wird. Diese Abhängigkeit von außen einwirkenden physikalischen Kraft ausder Frequenz von der Lage der Uhr ist eine Folge gesetzt ist. Außerdem werden schädliche Eindes unterschiedlichen.. Einwirkens von äußeren Wirkungen des'magnetischen Antriebs infolge Erd-Kräften, wie Schwerkraft oder Erdmagnetismus, auf magnetismus auf die Vibrätor-Eigenschaften verden Schwingungsvorgang der beiden Vibratorarme 60 ringert.
je nach Lage der Uhr. Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in

Andere bekannte Vibratoren in Form von Stimm- den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele gabeln weisen zwei Symmetrieachsen in ihrer näher erläutert. Es zeigt

Schwingungsebene zur Vermeidung der Beeinflussung F i g. 1 eine perspektivische Ansicht der Vibrator-

des Frequenzganges infolge der Lageänderung der 65 anordnung mit einem magnetischen Rad, den Spulen-Uhr auf. Zwei Schwingungsmassen können z. B. so anordnungen des magnetischen Antriebs und mit angeordnet werden, daß sich die Schwingungsmassen einem schematischen Blockschaltbild der elektronigeradlinig bewegen. Dies kann in bekannter Weise sehen Transistorschaltung,

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•'Fig. 2 eine Draufsicht auf das Ausgangsblech, aus dem der mechanische Vibrator der Vibratoranordnung geformt ist;^;:iJ'"; '■'··'-■ .· .; ^:; ■

Fig. 3" einen Querschnitt des Vibrators, ^:'

Fig; 4 einen vergrößerten Querschnitt, aus dem die Befestigung des Vibrators an der Gehäuseplatte zu entnehmen ist, - ^i:"^:; ^V·"-"⁷ ■"-■- ^'-^'■■■'■■■- ■■■■:- ----:.:

Fi g· 5 eine Fi g. 2 ähnliche Ansicht eines leicht abgeänderten Vibrators, -'^:·-·.'■■■■"-■ '■■'■ '-<-\"■'■*■^; -i ^ ' ^:

Fig. 6 einen Querschnitt des Vibrators nach Fig. 5, -■-;:::.:■>.. _:-ψ^ν~- τ'- /;:->■·:;'-^

Fig. 7 eine Fig. 5 ähnliche Ansicht eines noch weiter abgeänderten Vibrators,^; ''■ ; '■ "-

F i g. 8 einen F i g. 6 ähnlichen Querschnitt der fertiggestellten Form des abgeänderten Vibrators nach Fig. 7 und "' ,·.' ·

Fig. 9 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines ·Teils der in Fig. 1 dargestellten' Vibratoranordnung. ■ ■

Eine Vibratoranordnung 100 (F i g. 1) ist über ein Trägerstück 174 mit einer Gehäuseplatte 30 mittels zweier Schrauben 75 und 76 verbunden, die durch "' das Trägerstück 174 hindurchführen. Die Schrauben 75 und 76 sind von Hülsen 77 bzw. 78 umgeben, die aus der Platte 30 hervorstehen. Dies zeigt im einzelnen F i g. 4.

Die Vibratoranordnung 100 umfaßt unter anderem gemäß Fig. 2 ein Blechelement 84, das die Figur eines langgezogenen und leicht abgewandelten W mit einem Verbindungssteg 84 a aufweist, in dem sich zwei öffnungen 75 α und 76 α zur Aufnahme der Schrauben 75 bzw. 76 mit entsprechendem Spiel befinden. Ein Teil 84 c schließt sich über einen eingezogenen Hals 84 ft an den Verbindungssteg 84 a an, wobei Ausnehmungen 117 und 118 den Hals 84 b begrenzen. An das Teil 84 c schließen sich an den beiden Enden, aus einem Stück bestehend, Vibratorarme 84 d und 84 e an. Jeder Vibratorarm ist langgestreckt U-förmig ausgebildet, wobei der freie Schenkel verlängert ist und einen seitlichen Steg 84/ bzw. 84 g mit den Löchern 200 zum Anbringen der Magneten 119,120 aufweist. Das Blechelement 84j > d. h. der ganze Vibrator, ist durch Stanzen aus einem dauerelastischen Material hergestellt, wie es üblicherweise verwendet wird. Es handelt sich hierbei im allgemeinen um Nickel-Chrom-Eisen-Legierungen mit nahezu konstantem Temperaturkoeffizienten. Das gestanzte Blech 84 wird an jeder Seitenhälfte zweimal gebogen, und zwar um parallele Achsen a-d und b-b' oder c-c' bzw. d-d', so daß sich eine Profil-Stirnansicht ergibt, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Der fertige Vibrator weist beispielsweise folgende Dimensionen auf:

h (Höhe) X w (Breite) X L (Länge)
2,5 X 5,0 X 9,95 mm.

Die Dicke des Blechs kann beispielsweise 0,22 mm betragen.

In den Fig. 5 und 6 ist eine leicht abgewandelte Form des Vibrators aus einem gestanzten Blech 85 dargestellt, bei dem der Steg 84 α der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 zwischen den oberen Enden der Vibratorarme angeordnet ist.

Ein weiteres abgewandeltes Blechelement 86 zeigen die Fig. 7 und 8, wobei der Steg84α der Fig. 1 und 2 weggelassen ist.

Der Vibrator mit den aus einem Stück gefertigten Teilen 84 a bis 84 g nach Fi g. 2 wird mit einem Magneten 119 oder 120 dadurch verbunden, daß sie an die seitlichen Vorsprünge 84 /, 84 g der Vibrator^ arme 84d bzw: 84 e von außen angesetzt werden:. '■■* Zugleich wird ein winkliges Zwischenstück 87 (Fi g. 9) fest an den seitlichen Vorsprüngen 84 /bzw. 84g und an dem Joch 106α oder 106 angebracht, womit die i gewünschte feste Verbindung ^zwischen dem Zwischenstück 87 und dem Joch 106 α oder 106 hergestellt wird. Dies kann durch Schweißen oder Löten an einer Stelle 89 in^;Fig. 9.erfolgen. Nach F i g. 1- ist an der dem Magneten 119 gegenüberliegenden Seite ein U-f örmiges Gegengewicht 141 angebracht, das beispielsweise: durch :Schweißen befestigt sein kann. In gleicher Weise ist der Magnet 120 am entsprechenden Ende -mit reinem Gegengewicht 141a versehen. Die Anordnung, die Abmessungen und die Gewichte der-massiven Joche 106 und 106 α sowie die Gegengewichte 141 und 141a sind so gewählt, .daß sie dynamisch gut miteinander abgeglichen sind. Dadurch können^ entgegengerichtete Schwingungsph#sen. der zwei

" Vibratorarme 84 d und 84 e mit den entsprechenden Magneten 119 und 120, den Jochen 106 und 106 a sowie den Gegengewichten 141 und 14La erreicht werden. Die Schwingungsrichtungen der beiden Vibratorarme der Vibratoranordnung 100 sind durch kleine Pfeile in Fig. 1 angedeutet.

Die Joche 106 a und 106 bestehen jeweils aus einem Paar sich gegenüberliegenden . gebogenen Segmenten 201 und 202, die durch eine Basis 204 verbunden sind und einen Kegel 203 umschließen. Die Joche 106 α und 106 sind aus ferromagnetischem Material hergestellt, ebenso der Kegel 203.

Die Relativstellung des magnetischen Jochs 106 a gegenüber einer entsprechenden Spulenanordnung 73 in der neutralen Vibratorstellung ist nicht dargestellt.

- Die Details des magnetischen Jochs 106 α und der damit zusammenwirkenden Spulenanordnung 73 sind nur* für einen Vibratorarm verdeutlicht. Für den anderen Arm gilt entsprechendes.

Ein magnetisches Rad 32, gelagert im Lager 31, läuft mit dem äußeren Rand durch einen Schlitz des Magneten 119.

, Die Spulenanordnung 55_oder 73 besteht aus einer Steuerspule und einer Antriebsspule, die im einzelnen

in der Zeichnung nicht dargestellt sind. ' »

Diese Spulenanordnungen 55 und 73 sind über

Drähte 205 und 206 an vier Anschlüse 50 bis 53 einer Transistorschaltung 107 angeschlossen, die in F i g. 1 nur schematisch dargestellt ist. Eine Batterie 108 liefert die für die Schaltung 107 benötigte Energie und wird über einen Schalter 210 betätigt.

In der Praxis wird der Verbindungssteg 84 a des Blechs 84 an verschiedenen Stellen 207 am Trägerstück 174 punktgeschweißt (F i g. 4). Ein exzentrischer Nocken 49 ist so angeordnet, daß er einen Verschiebedruck in der einen oder anderen Richtung auf eine ihn umgebende bogenförmige Ausnehmung 208 nach Bedarf ausüben kann, wenn er mit einem in den Schraubenkopf 49 α einsetzbaren Schraubenzieher gedreht wird. Dadurch ist eine Feineinstellung der Lage der Vibratoranordnung 100 um die Schraube 76 erreichbar, so daß sich eine optimale Kopplung zwischen Magnet und Magnetrad erzielen läßt.

Jeder der beiden Vibratorarme ist so ausgelegt, daß der Massenmittelpunkt der beiden durch das

Magnetjoch' und das Gegengewicht gebildeten äußeren Massen infolge der günstigen U-Form praktisch in der Mitte des Anschlags der ,Vibratorarme 84 d oder 84 e liegt Die erforderliche Grundfrequenz wird durch, die zwei gegeneinanderarbeitenden Vibrationssysteme genau aufrechterhalten.' Durch die U-Form des Vibratoranns kann die Arbeitsfrequenz des gesamten Vibrators niedriger als 100 Hz gehalten werden, wodurch sich eine günstige magnetische Antriebsbedingung für das Rad 32 ergibt. _;

Wenn sich eine kleine Differenz zwischen den tatsächlichen Arbeitsfrequenzen beider Vibrationssysteme einstellt, ist es lediglich erforderlich, eine der Magnetschrauben 156 für die Spule 73 bzw. 55 vor- oder zurückzustellen. Wenn eine oder beide der Schrauben vorgedreht werden, ist die Vibration des magnetischen Jochs oder der Joche gehemmt, und die Vibrationsfrequenz kann fein abgestuft verringert werden.

Die elektronische Uhr arbeitet folgendermaßen: Durch Einwärtsdrücken der nicht dargestellten Knopfwelle wird der Schalter 210*. (Fig. 1) geschlossen. Der Strom fließt von der Batterie 108 zur Transistorschaltung 107_r Die beiden Vibrationsarme 84 α und 84 e der Vibratoranordnung 100, von denen jeder einen Magneten trägt, das Magnetjoch und die Gegengewichtsmasse werden : durch die elektromagnetische Kopplung der Joche 106 und 106 a in bezug auf die entsprechenden Spulen 55 bzw. 73 in Schwingungen im entgegengesetzten Sinne um die Schwingungsachsen Y bzw. Z (Fig. 1) mit beispielsweise 100 Hz versetzt. ■..,., /·.,...'.. -...-:■ ■■■:.. ^: ·..·■'. .I-..'

Auf diese Weise' wird das magnetische Rad 32 durch den Vibrator angetrieben und ein Zahnradgetriebe für die Zeitanzeige gedreht . .:

Alle notwendigen Einstellungen des Vibrators für die Schaltphase und Arbeitsfrequenz lassen sich ohne Stillsetzen der Uhr vornehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patents sd "ehe· ζ. B. durch einen .symmetrischen Vibrator erreicht " "werden, der aus zwei Ü-förmigen Armen besteht, die

1. Elektronische Uhr mit einer Batterie als über einen senkrecht zur Symmetrieebene des Energiequelle, mit einer Trarisistorschaltung,mit Vibrators verlaufenden Verbindungssteg, der in einem durch diese auf elektromechanischen! 5 seiner Mitte mit Befestigungsmitteln zur Halterung Wege erregten, aus elastischem metallischem des Vibrators versehen ist, miteinander verbunden

- Material gefertigten zweiarmigen symmetrischen .sind. Die U-förmigen Arme liegen in einer Ebene, so

Vibrator, dessen Schwingbewegungen senkrecht daß der Vibrator in etwa die Form eines W auf-

zu seiner Symmetrieebene erfolgen» mit mit dem weist. Solche Stimmgabeln sind in ihrer Herstellung

Vibrator verbundenen magnetischen Elementen Ίο unpraktisch, da die Zinken infolge wesentlich höherer

sowie einem r mit ·.diesen zusammenwirkenden Steifigkeit, viel" zu dünn ausfallen würden. Darüber

magnetischen Rad, welches über ehr Zahnrad- " hinaus ist der Platzbedarf verhältnismäßig groß. Des

getriebe eine Zeitanzeigevorrichtung antreibt, weiteren sind Schwinger bekannt, bei denen die

d a d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der sym- Schwingachse und der Schwerpunkt zusammenfallen,

metrische Vibrator in den äußeren Abmessungen 15 so daß der Einfluß von außen wirkender Kräfte auf

Quaderform aufweist und mit zwei bezüglich die Schwingfrequenz ausgeschaltet wird. Solche

seiner Symmetrieebene zueinander symmetrischen Schwinger sind kompliziert in der Herstellung.

U-förmigen Armen (84 d, 84 e) versehen ist, die Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,

über einen senkrecht zur Symmetrieebene des eine elektronische Uhr der eingangs genannten Art

Vibrators verlaufenden Verbindungssteg (84 ä), so zu schaffen, bei der der Vibrator trotz der durch die

-der in der MiUe mit öffnungen (75 α, 76 α) für Lagekompensation bedingten großen Schwingflächeny

Befestigungsmittel (75,76) zur Halterung des auf Grund der speziellen Raumform bei gleich

Vibrators versehen ist, miteinander verbunden - - großer Oberfläche wie ein ebener "Schwinger einen

sind, daß die U-förmigen Arme (84 d, 84 e) par- wesentlich geringeren Platzbedar£__aufweist und der

allel zur Symmetrieebene des Vibrators so ange- 25 einfach herzustellen ist. ·' ■ "* . _o ' .

ordnet sind, daß der Vibrator im wesentlichen Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

den Querschnitt eines nach einer Längsseite löst, daß der symmetrische Vibrator in seinen

offenen Rechtecks aufweist, und daß der äußeren Abmessungen Quaderform aufweist und mit

Vibrator, ausgehend von einem ebenen Blech zwei bezüglich seiner Symmetrieebene zueinander

(84), in einem Stück hergestellt ist. .30 symmetrischen U-förmigen Armen versehen ist, die

2. Elektronische Uhr nach Anspruch 1, da- über einen senkrecht zur Symmetrieebene des durch gekennzeichnet, daß der Vibrator mit Be- Vibrators verlaufenden Verbindungsteg, der in seiner festigungsmitteln in Form von Schrauben (75,76) Mitte mit öffnungen für Befestigungsmittel zur über ein Trägerstück (174) an einer Rahmen- Halterung des Vibrators versehen ist, miteinander platte (30) befestigt ist und an mehreren 35 verbunden sind, daß die U-förmigen Arme parallel Stellen'(207) mit dem Trägerstück (174) punkt- zur Symmetrieebene des Vibrators so angeordnet verschweißt ist. sind, daß der Vibrator den Querschnitt eines nach