DE1809223A1

DE1809223A1 - Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltendem Schwinger

Info

Publication number: DE1809223A1
Application number: DE19681809223
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Assmus; Hans Flaig; Wolfgang Ganter
Original assignee: Gebrueder Junghans GmbH
Current assignee: Gebrueder Junghans GmbH
Priority date: 1968-11-15
Filing date: 1968-11-15
Publication date: 1970-06-04
Also published as: FR2023409A1; CH1618369A4; AT300670B; FR2023409B1; US3693343A; DE1809223C3; DE1809223B2; CH541177A

Description

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A 28968 a den 15. November 1968

EM/B/Pf.

Firma GEBRÜDER JUNOHANS G.m.b.H., 7230 Schramberg / WUrtt., Qeißhaldenstrasse Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als ζeithai-

de» Schwinger

Die Erfindung betrifft eine Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltendem Schwinger, mit einer Oszillatorschaltung für die Sohwingungserregung des piezoelektrischen Kristalle, mit mehreren elektronischen Frequenzteilerstufen sowie mit einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteiler gespeisten Fortschaltvorrichtung für das Zeigerwerk.

Es ist eine Quarz-Armbanduhr bekanntgeworden (Retail Jeweller vom 28.2.68), bei welcher ein Quarz-

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kristall zur Stabilisierung eines Hochfrequenz-Oszillators verwendet wird, dessen Ausgangsimpulse durch mehrere elektronische Frequenzteilerstufen in ihrer Frequenz so herabgesetzt werden« dass sie für die Speisung eines das Zeigerwerk antreibenden Motors verwendbar sind. Dabei sind die elektronischen Schaltungen in Form integrierter Schaltungen aufgebaut.

Bei derartigen Uhren treten zahlreiche Probleme auf, wenn die an sich erreichbare hohe Ganggenauigkeit auch bei längerem Betrieb und wechselnden Umgebungsbedingvngen aufrecht erhalten werden soll. So bereitet es Schwierigkeiten» die elektronische Schaltung einaohliesslich dem Antrieb für das Zeigerwerk so aufzubauen, dass ein ausreichend geringer Energieverbrauch erreicht wird, der die in dem geringen Raum unterzubringende Batterie nur so weit belastet, dass eine ausreichend lange Laufdauer der Uhr erzielt wird. Ausserdem bereitet die Fort« schaltung des Zeigerwerkes Schwierigkeiten, und zwar gerade im Hinblick auf den angestrebten geringen Energieverbrauch, d.h. die Fortschaltung wird immer schwieriger und verlustreicher, je höher die Antriebsimpulsfrequenz ist, d.h. je weniger Teilerstufen vorhanden sind, während andererseits der Energieverbrauch mit der Anzahl der Tei-

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lerstufen zunimmt. Ein Problem stellt auch die Portschaltvorrichtung bezüglich der Lager dar. Bei Verwendung eines verhältnismässig schnell umlaufenden Motors sind geölte Lager erforderlich. Im übrigen soll die für den Motorantrieb erforderliche Energie gering sein. Wenn nun im Laufe der Zeit das öl verdickt, kann es vorkommen, dass die Reibung % so verstärkt wird, dass die Antriebsenergie nicht mehr ausreicht, den synchronen Lauf 'des Motors sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine piezoelektrische Armbanduhr sehr hoher Genauigkeit zu schaffen, die mit einer handelsüblichen Batterie eine Laufdauer von zumindest einem Jahr hat. Ferner sollen Lageänderungen, Temperaturänderungen, Stöße und dergleichen, wie sie durch die verschiedenen Gewohnheiten der Träger hervorgerufen werden, * ohne wesentlichen Einfluss auf die Ganggenauigkeit sein. Dabei soll unter allen vorkommenden Bedingungen eine einwandfreie Fortschaltung gewährleistet sein. Dies wird trfindungserreicht durch dit Vereinigung folgender Merkmale:

a) Verwendung einer piezoelektrisch angeregten Stimmgabel,

b) Frequenzteilung Ms auf eine Frequenz unterhalb

5 Hz»

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BAD ORIGiNAU

c) Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Versehmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung,

d) Verwendung einer von den Ausgangsimpulsen gespeisten elektromagnetischen Schrittschaltanordnung als Fortschaltvorrichtung,

e) die Fortschaltvorrichtung greift in das Sekundenrad ein.

Ein piezoelektrischer Kristall in Form einer Stimmgabel ergibt bei einer gegebenen Abmessung eine verhältnismässig geringe Eigenfrequenz, so dass ein Oszillator mit verhältnismässig niedriger Frequenz verwendbar ist und die Zahl der folgenden Frequenzteilerstufen kleingehalten werden kann. Die Frequenzteilung bis herab auf eine Frequenz unterhalb 5 Hz erfordert zwar eine große Zahl von Frequenzteilerstufen, Jedoch ist es dadurch möglich, eine Fortschaltvorrichtung zu verwenden, die beispielsweise unmittelbar in das Sekundenrad eingreift, so dass das Räderwerk mit geringem Platzbedarf und verhältnismässig geringem Reibungsverlusten aufgebaut werden kann.

Durch die Verwendung von Frequenzteilerstüfen in Form 009823/087S

von Kippschaltungen treten am Ausgang der Teilerschaltung Impulse-auf, deren Breite gleich derjenigen der Impulspause ist. Da für den Antrieb der Portschaltvorrichtung nur vergleichsweise kurze Impulse erforderlich sind, wird durch die Versehmälerung der Impulse der Energieverbrauch verringert. Die Verwendung eines elektromagnetischen Schrittschaltwerkes als Portschaltvorrichtung ergibt eine . sehr sichere Portschaltung bei niedriger Frequenz. Dabei werden infolge der geringen Drehgeschwindigkeit Einflüsse durch etwa sich verdickendes öl vermieden. Es ist auch möglich, überhaupt ölfreie Lager zu verwenden.

Als elektromagnetische Schrittschaltanordnung wird vorzugsweise eine Drehspulanordnung vorgesehen, die beispielsweise aus einem zentrisch angeordneten, feststehenden Permanentmagnetkern und einer um den Kern drehbaren, selbsttragenden Spule besteht, die einen in das Sekundenrad eingreifenden Schaltfinger trägt, Hierbei ist es möglich, das Schwungmoment des drehbaren Teils klein zu halten, beispielsweise auch dadurch, dass die Drehspule aus Aluminiumdraht gewickelt wird, wodurch der Energieverbrauch kleingehalten und eine schnelle Portschaltung sichergestellt wird.

Zweckmässig werden die Kristallstimmgabel und die 008823/0071

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Drehspulanordnung Im wesentlichen parallel zueinander mit ihren Längsachsen senkrecht zur Zeigerwelle angeordnet. Zweckmässig steht die Stimmgabel mit ihrer Schwingungsebene senkrecht zum Zifferblatt, wodurch der Einfluss von starken Stoßen verringert wird.

Als elektromagnetische Schrittschaltanordnung kann

η
auch eine Drehmagnetanordung vorgesehen sein, die aus einer vierpoligen Magnetanordnung mit radial nach aussen weisenden Magnetpolen, einem die Magnetanordnung unter Belassung eines Luftspaltes umgebenden, feststehenden magnetischen Rückschluss und einer in dem Luftspalt angeordneten, die Magnetpole beaufschlagenden Spulenanordnung bestehen kann. Die Drehmagnetanordnung trägt vorzugsweise eine in das Sekundenrad eingreifende Fortschaltgabel.

Als Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Aüsgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung kann eine Flip-Flop-Schaltung vorgesehen sein, die durch die letzte Frequenzteilerstufe eingeschaltet und durch eine vorhergehende Frequenzteilerstufe ausgeschaltet wird. Als Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung kann aber auch ein NAND-Gatter vorgesehen sein, das von der letzten Frequenzteilerstufe sowie von

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ORiGlNAUiMSPECTED

mehreren vorhergehenden Frequenzteilerstufen gespeist wird. Dem NAND-Gatter kann eine Umkehrstufe naohgeschaltet sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig· 1 eine Rückansicht* eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer Drehspul-Fortschaltvorrichtung, teilweise im Schnitt nach der Linie I-1 in Fig. 2,

Fig. 2 eine Einzeldarstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, und zwar im vergrößerten MaBstabj

Fig. 3 eine Einzeldarstellung des mit dem Sekundenrad zusamnenwirkenden Schaltfingers in perspektivischer Darstellung und in vergrößertem Maßstab,

Fig. 4 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit

einer Drehmagnet-Fortschaltvorrichtung, teilweise im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 5,

Fig. 5 eine Teildarstellung des Drehmagneten nach Fig. 1 in einem Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer elektronischen

Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Verwendung einer Flip-Flop-Schaltung,

Fig. 7 eine grafische Darstellung der von der Schaltung nach Fig. 6 erzeugten Impulse, und zwar a) Steuerimpulse mit einer Frequenz von 8 Hz, d Steuerimpulse mit einer Frequenz von 1 Hz und e die Ausgangsimpulse der Flip-Flop-Schaltung,

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Fig. 8 ein Schaltbild einer anderen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Verwendung eines NAND-Gatters unter Verwendung von Dioden,

Fig. 9 und 10 weitere elektronische Schaltungsanordnungen zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Freq'uenzteilerschaltung unter Verwendung von NAND-Gattern mit Transistoren,

Fig.11 eine der Schaltung nach Fig. 8 ähnliche Schaltung, bei welcher jedoch lediglich drei Eingänge vorgesehen sind,

Fig.12 eine Schaltungsanordnung gemäß Fig. 11, jedoch in Verbindung mit einer Schaltung für den Selbstanlauf der Fortschaltvorrichtung,

Fig.13 eine abgewandelte Schaltungsanordnung zur

Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Verwendung eines TTL-NAND/Gatters und

Fig. 14 eine grafische Darstellung der beispielsweise mit der Schaltung nach Fig. 11 erzeugten Impulse.

In Fig. 1 ist mit 10 die Werkplatte einer Armbanduhr bezeichnet. 11 ist die Räderwerksbrücke, in welcher unter anderem das Sekundenrad 12 gelagert ist. IJ ist eine am Gehäuse befestigte Trägerplatte für eine piezoelektrische Stimmgabel, vorzugsweise eine Quarzstimmgabel. 14, die an der Trägerplatte IJ befestigt ist.

Die Stimmgabel 14 wird in irgendeiner bekannten Weise von einer elektronischen Oszillatorschaltung zu Schwingungen

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ORIGINAL INSf³ECTED

angeregt. Die von der Oszillatorschaltung erzeugten Impulse werden im übrigen einer Frequenzteilerschaltung zugeführt, welche die Impulsfrequenz herabsetzt. Als Frequenzteilerschaltung wird vorzugsweise eine Reihenschaltung verschiedener Flip-Flop-Schaltungen verwendet. Als Impulsfrequenz für den Antrieb der Stimmgabel 14 kann beispielsweise eine Frequenz " von 8192 Hz verwendet werden, die durch 13 Teilerstufen auf eine Frequenz von vorzugsweise 1 Hz vermindert wird. Die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung werden zweckmässig einer Schaltung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse zugeführt. Alle elektronischen Schaltungen werden vorzugsweise in Form integrierter Schaltungen ausgeführt. Sie sind bei der dargestellten Uhr in der Brücke 15 enthalten. 16 ist ein Raum zur Aufnahme der die elektronische Schaltung speisenden Batterie. *« |

Als Fortschaltvorrichtung ist eine Drehspulanordnung vorgesehen, die allgemein mit 17 bezeichnet ist. Diese Drehspulanordnung enthält einen zylindrischen Permanentmagneten j5O, der in Durchmesserrichtung polarisiert ist, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die Magnetisierung ist so gewählt, dass sich die Drehspule im Bewegungsbereich im stärksten Magnetfeld befindet, um so den größtmöglichen Wirkungsgrad zu erhalten. Der Kern J5Q ist mit Hilfe von Halterungen 26 und 27

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ORlGiMAi INSPECTS*

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an der Werkplatte 10 befestigt. Um den Magnetkern 30 herum ist eine freitragende Spule 28 angeordnet, die mit Hilfe von Achsstummeln 20 und 21 in den Lagern 19 un-d 18 drehbar gelagert ist. Auf den Achsstummeln 20 und 21 sind Rückstellfedern 22 und 23 angeordnet, die gleichzeitig zur Stromzuführung für die Spule 28 dienen.und die Spule bzw. den Portschaltfinger 29 in Anlage an der Anschlagschraube 34 halten, mit deren Hilfe eine Justierung der Ruhelage der " Spule 28 erfolgen kann. Bei 24 und 25 sind entsprechende Zuführungsleitungen angelötet. Ferner sind Rückschlussbleche 31 und 32 vorgesehen, welche die Spule 28 umgreifen und die Streuung des Magnetsystem-s kleinhalten.

Die Spule 28 kann beispielsweise aus Aluminiumdraht gewickelt sein, damit sie ein möglichst geringes Schwungmoment erhält. Die Wicklung erfolgt zweckmässig derart, dass in den ausserhalb des Magnetfeldes liegenden inaktiven Spulenseiten Langlöcher 33 entstehen, in die die Achsstummel 20 und 21 eingesetzt und durch Verkleben oder auch durch Überziehen der gesamten Spule mit einer Kunstharzschicht befestigt werden können. Auf diese Weise ergibt sich die Möglichkeit, die Achsstummel seitlich zu verschieben und so einen Schwerpunktsausgleich zu bewirken, und zwar insbesondere

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im Hinblick auf den einseitig angebrachten Schaltfinger 29.

Das Ende einer Spiralfeder 23 kann mit dem Werk verbunden sein, während das Ende der anderen Spiralfeder mit der in der Brücke 15 enthaltenen Schaltung verbunden ist. Zumindest eines der Lager (hier 19) muss isoliert ausgeführt sein. Hier

läuft der Aehsstummel 20 in Steinen des Lagers 19. ^

An der freitragenden Spule* 28 ist ein allgemein mit 29 bezeichneter Schaltfinger befestigt, welcher in die Verzahnung des Sekundenrades 12 eingreift und die Portschaltung bewirkt. Der Schaltfinger 29 ist vorzugsweise an der Spule 28 durch Kleben befestigt. Er besteht zweckmässig aus zwei Teilen 29a und 29b, die miteinander verklebt sein können. Jeder Teil 29a und 29b ist mit einer Portsehaltfläche 29c bzw. 29d versehen, die bei der Bewegung des Pingers 29 Je eine Portschaltung des Sekundenrades um eine halbe Zahnteilung bewirken. Das Sekundenrad 12 ist mit einer weiteren Verzahnung (Sperrverzahnung) 36 versehen, deren Zahnteilung halb so groß ist wie diejenige der Verzahnung 35· In die Sperrverzahnung 36 greift eine Sperrfeder 37 mit einem an ihrem freien Ende befestigten Stein 38 ein. Die Sperrfeder 37 ist bezüglich ihrer Länge mittels eines drehbaren Pföstchens 39 und bezüglich ihrer Vorspannung mittels eines drehbaren

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Exzenters 4O einstellbar.

Die Drehspulanordnung 17 ist langgestreckt mit verhältnismässig geringem Durchmesser ausgeführt. Es ergeben sich dadurch und auch durch die Verwendung einer freitragenden Spule aus Aluminiumdraht sehr geringe Schwungmomente, wodurch die Energie für den Antrieb kleingehalten werden kann. Die Drehspulanordnung, d.h. die freitragende Spule 28, führt lediglich verhältnismässig kürze Hin- und Herbewegungen aus, wodurch es ermöglicht wird, ölfreie Lager zu verwenden.

Die Drehspule wird im stromlosen Zustand durch die Spiralfedern 22 und 23 mit dem Schaltfinger 29 in Anlage an der Anschlagschraube 34 gehalten. Wird die Spule von einem Stromimpuls durchflossen, so wird sie in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Hierbei wird durch die Fortschalt*- fläche 29c das Sekundenrad 12 um eine halbe Zahnteilung der Fortschaltverzahnung 35 weiterbewegt. Nach Beendigung des Stromimpulses wird die Spule 28 durch die Spiralfedern 22 und 23 wieder in ihre Ruhelage bewegt, in welcher der Schaltfinger 29 an der Anschlagschraube 34 anliegt. Dabei wird das Sekundenrad 12 durch die Fortschaltfläche 29d wiederum um eine halbe Zahnteilung der Verzahnung 35 weiterbe-

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wegt. Der Schaltvorgang erfolgt beispielsweise mit einer Frequenz von einem Hz, wobei allerdings der Sehaltvorgang in einem Bruchteil einer Sekunde vollzogen ist.

Der Schaltfinger 29 und auch das Sekundenrad 12 können aus Kunststoff, Beryllium oder aus hartverchromten oder harteleoxiertem Aluminium bestehen. Wesentlich ist, dass das Material eine ausreichende Abriebfestigkeit besitzt und dabei verhältnismässig leicht ist. Bei Verwendung von Kunststoff ist es naturgemäß nicht erforderlich, den Schaltfinger 29 aus zwei Teilen aufzubauen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 ist mit 50 die Werkplatte bezeichnet. 51 ist die Räderwerksbrücke mit dem Sekundenrad 52, dessen Verzahnung mit 52a bezeichnet ist. 55 ist die die elektronischen Schaltungen aufnehmende · g Brücke und 56 der Raum für die Aufnahme der elektrischen Batterie. 53 ist die Trägerplatte für die Quarzstimmgabel 54, die in der Trägerplatte 53 befestigt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 kann die elektronische Schaltung die gleiche sein wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.l. Hier ist lediglich als Fortschaltvorrichtung ein Drehmangnetsystem 57vorgesehen. Dieses be-

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steht aus einem feststehenden magnetischen Rückschluß 58 und einer drehbar gelagerten Permanentmagnetanordnung 6l bis 66, die auf einer Welle 61 drehbar gelagert ist. Die Permanentmagnetanordnung enthält vier Permanentmagnetpole 63 bis 66. In den Luftspalten zwischen den Magnetpolen 63 bis 66 und dem magnetischen Rückschluss 58 sind zwei Spulen 59 und 60 angeordnet, die von den Ausgangsimpulsen der elektronischen Frequenzteilerschaltung bzw. der folgenden Schaltung zur Verschmälerung der Antriebsimpulse gespeist werden. Hier ist eine bewegliche Zuführung zu den Spulen nicht erforderlich.

Auf der Achse 61 des Magnetsystems ist eine Portschaltgabel 68 befestigt, deren Arme 68a und 68b Stifte 69a und 69b tragen, welche in die Verzahnung 52a des Sekundenrades 52 eingreifen und dessen Fortschaltung bewirken.

Die Rückschlußteile 58 bestehen aus ferromagnetisehern Material, während das Tragteil 62 nicht ferromagnetisch zu sein braucht und somit zweckmässig aus einem möglichst leichten Material, beispielsweise aus Aluminium oder auch aus Kunststoff, besteht. Auch die Fortschaltgabel 68 kann aus einem solchen Material bestehen. Das Sekundenrad 52 wird zweckmässig aus einem der im

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Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Materialien hergestellt.

In Fig. 4 ist die Fortschaltgabel 68 in der Ruhelage dargestellt. Werden die Spulen 59 und 60 von einem Stromimpuls durchflossen, so wird das Magnetsystem 61 bis 66 im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Dabei schaltet der Gabelstift 69a das Sekundenrad 52 um eine halbe Zahnteilung weiter. Nach λ Beendigung des Stromimpulses wird die Schaltgabel 68 durch die Rückstellkraft des Magnetsystems im Zusammenwirken mit dem RUckschlussteil 58 wieder in die in Fig. 4 dargestellte Ruhelage zurückgebracht, wobei das Sekundenrad durch den Gabelstift 69b um eine weitere halbe Zahnteilung bewegt wird. Die Rückstellkraft kommt dadurch zustande, dass der Rückschlussteil 58 nicht ein geschlossener Ring ist, sondern auf einer Seite offen ist. Das Rückschlussteil 58 ist zweckmässig drehbar angeordnet. Mit Hilfe eines Exzenters 70 kann eine Verdrehung des Rückschlussteiles 58 und damit eine " Justierung der Ruhelage der Fortschaltgabel 68 erfolgen.

Bei den Ausführungsbeispielen nach denFig. 1 und 4 ist die Stimmgabel 14, 54 mit ihrer Schwingungsebene senkrecht zum Zifferblatt der Uhr angeordnet. Hierdurch wird eine unzulässig starke Stoßbeanspruchung der Stimmgabel durch eine Armbewegung in Richtung der größten Beschleunigung weitgehend vermieden.

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In den Fig.6 bis 14 sind Schaltungsanordnungen zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung dargestellt. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig.6 sind beispielsweise mit A, B, C, D einige Frequenztellerstufen angedeutet. Die von der Frequenzteilerschal tunggelieferten Impulse sind symmetrische Impulse gleicher Polarität', die beispielsweise einen Verstärker für den Antrieb einer Fortschaltvorrichtung steuern können. Dieser Verstärker liefert dann ausgangsseitig nur Impulse einer Polarität, bei denen das Verhältnis von Impulsdauer zur Impulspause gleich 1 ist. Das bedeutet aber, dass während der halben Bewegungsperiode des bewegten Antriebssystems ein Antriebsstrom fließt, obwohl sich die Spule der Fortschaltvorrichtung nur während eines Teils dieser Zeit im Magnetfeld des relativ zu ihr bewegten Magnetsystems befindet. Es fließt also zeitweise ein Triebstrom, der ohne Wirkung oder von nur geringer Wirkung auf das bewegte System ist, so dass sich ein ungünstiger Wirkungsgrad ergibt.

In Fig. 6 ist mit E ein Impulsformer bezeichnet, der z.B. ebenso wie die Frequenzteilerstufen A bis D eine Flip-Flop-Schaltung sein kann, die eingangsseitig mit der letzten Frequenzteilerstufe D und einer weiteren Frequenzteilerstufe in Verbindung steht. Dabei wird die Impulsformerstufe E durch die letzte Frequenzteilerstufe eingeschaltet und durch die

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andere angeschaltete Frequenztellerstufe wieder ausgeschaltet. Liefert in dem gezeigten Beispiel die letzte Frequenzteilerstufe D eine Impulsfrequenz von 1 Hz (d in Fig. 7)* so liefert die Frequenzteilerstufe A eine Impulsfrequenz von 8 Hz (a in Fig. 7)· Damit treten am Ausgang der Impulsformer-

stufe E Impulse mit einer Frequenz von einem Hz und einer Impulsdauer von 62,5 ms auf (e in Fig. 7). Erfolgt die An- ^ schaltung der Impulsformerstufe E an eine vor der Stufe A liegende Stufe, beispielsweise an die 64 Hz-Stufe, so wer-' den Ausgangsimpulse mit einer Impulsdauer von beispielsweise nur 7*8 ms erreicht, was mit der dargestellten Schaltung ohne weiteres möglich ist. Diese Impulszeit von 7*8 ms hat sich als günstig bei einer Impulsfrequenz von 1 Hz erwiesen.

Anstelle der Impulsformerstufe nach Fig. 6 kann auch ein NAND-Gatter bekannter Art (vgl. z.B. Zeitschrift "Elektronik" Heft IO/I968 Arbeitsblatt Nr. 20"Integrierte Digital- / Schaltungen") verwendet werden, das von der letzten Frequenzteilerstufe und von mehreren vorhergehenden Frequenzteilerstufen gespeist wird. Dabei bestimmt die letzte Frequenzteilerstufe die Impulsfrequenz, während die Frequenzteilerstufe mit höchster Frequenz die Impulsbreite bestimmt. Die Frequenzteiler können beispielsweise eine Kette bistabiler Elemente sein.

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Fig. 8 zeigt eine Schaltung mit einem Vierfach-NAND-Gatter mit den Dioden Dl bis D4, dem Transistor TrI mit Arbeitswiderstand Rl und einer Umkehrstufe mit dem Transistor Tr2 und der Spule L, die beispielsweise die Spule 28 in Fig. 1 oder die Spule 59, 60 in Fig. 4 sein kann.

Fig. 9 zeigt eine andere Ausführung eines NAND-Gatters mit einem Transistor Tr3, in dessen Erregerkreis die Transistoren Tr4 bis Tr7 in Reihe geschaltet sind. R2 bis Ro sind Vorschaltwiderstände. Bei dieser Schaltung fließt in der Spule L ein Strom, wenn alle Transistoren Tr4 bis Tr7 durchgeschaltet sind.

Bei der Schaltung nach Fig. 10 sind dagegen in den Eingangskreis eines Transistors Tr8 die Transistoren Tr9 bis Trl2 parallel geschaltet. Hier fließt in der Spule L ein Strom nur dann, wenn keiner der Transistoren Tr9 bis Tr12 durchgeschaltet ist.

Fig. 11 zeigt eine Schaltung mit einem Dreifach-NAND-Gatter mit dem Transistor Trlj5, den Dioden D5 bis D7 und dem Arbeitswiderstand R8. Dem Gatter ist über einen

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Widerstand R9 eine Umkehrstufe mit dem Transistor Trl4 nachgeschaltet, welcher die Spule L speist.

Pig. 12 zeigt eine entsprechende Schaltung für ein selbstgesteuertes System mit einer Transistorstufe Trl5* einer Steuerspule LSt und einer Triebspule LA. Rl 2 ist ein einstellbarer Widerstand. In diesem Fall kann A die Drehspule aus drei Teilwicklungen L, LSt, LA bestehen. Dabei werden in der Steuerwicklung LSt bei der Bewegung der Spule Spannungsimpulse induziert, die nach Verstärkung durch den Transistor Trl5 eine Antriebswicklung LA durchfließen und antreibend auf die Drehspule einwirken. Diese Wicklungen LSt und LA ermöglichen im Zusammenwirken mit der zugehörigen Schaltung und dem Transistor Trl5 einen Selbstanlauf der Portschaltanordnung. Die von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteilerstufen durchflossene Wicklung L bewirkt eine Synchronisation der Drehspule auf die gewünschte, von dem piezoelektrischen Kristall abgeleitete Frequenz.

Fig. I^ zeigt schließlich eine Schaltung mit einem TTL-NAND-Gatter mit einem Transistor Trl6 mit mehreren Emitter-Elektroden und einer nachgeschalteten Umkehrstufe mit dem Transistor TrI?* welcher die Spule L speist.

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Fig. 14 zeigt eine grafische Darstellung der Impulse, die beispielsweise im Zusammenhang mit der Schaltung nach Fig. 11 auftreten, a sind die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerstufe mit 16 Hz, b die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerstufe mit 8 Hz und c die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerstufe mit 4· Hz. d sind die Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors TrIj5 und e die Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors Trl4. f sind Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors Trl4 mit überlagerten Spannungsimpulsen bei bewegter Fortschaltvorrichtung.

Die Schaltungsanordnungen zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung nach den Fig.6 bis 14 sind nicht nur für Uhren mit in das Sekundenrad eingreifender Drehspulenanordnung oder Drehmagnetanordnung verwendbar, sondern auch für Uhren, bei denen das Zeigerwerk durch eine Fortschaltvorrichtung mit Unruhschwinger oder durch einen Motor bewegt wird, und zwar auch für solche« bei denen Antriebsimpulse mit einer Frequenz oberhalb 5 Hz auftreten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

J. Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltenden Schwinger, mit einer Oszillatorschaltung für die Schwingungsanregung des Quarzkristalls, mit mehreren elektronischen Frequenzteilerstufen sowie mit einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteiler gespeisten Fortschaltvorrichtung für das Zeigerwerk, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) Verwendung einer piezoelektrisch angeregten Stimmgabel (14, 54)

b) Frequenzteilung bis auf eine Frequenz unterhalb 5 Hz,

c) Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung,

et) Verwendung einer von den Ausgangsimpulsen gespeisten elektromagnetischen Schrittschaltanordnung (17, 57) als Fortschaltvorrichtung

e) die Fortschaltvorrichtung (17, 57) greift In das Sekundenrad (12, 52) ein.

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2. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektromagnetische Schrittschaltanordnung eine Drehspulanordnung (17) vorgesehen ist.

3· Armbanduhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehspulanordnung aus einem zentrisch angeordneten, feststehenden Permanentmagnetkern (30) und einer um den Kern drehbaren, selbsttragenden Spule (28) besteht, die einen in das Sekundenrad (12) eingreifenden Sehaltfinger (29) trägt.

4. Armbanduhr nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (29) aus zwei Teilen (29a, 29b) zusammengesetzt ist, von denen jeder mit einer das Sekundenrad (12) um eine halbe Zahnteilung fortschaltenden Fortschaltfläcshe (29c, 29d) versehen ist.

5. Armbanduhr nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass der Sehaltfinger (29) an der Drehspule (28) angeklebt ist.

6. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsbereich der Drehspule (28)

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SLS

ein verstellbarer Anschlag (34) vorgesehen ist, an dem die Spule durch Rückstellfedern (22, 23) gehalten wird.

7. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehspule (28) aus Aluminiumdraht gewickelt 1st.

8. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Drehspule (28) mit den isoliert befestigten Achsstummeln (20, 21) elektrisch leitend verbunden sind.

9. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den Inaktiven Spulenseiten parallel zu den Spulendrähten verlaufende Langlöcher (33) zur Aufnahme

der Achsstummel (21« 20) vorgesehen sind. ,

10. Armbanduhr nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Ächsstumael (20, 21) in die Langlöcher (33) eingeklebt sind.

11. Armbanduhr nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, dass die AchsstumiBel (20, 21) durch Umspritzen der Spule (28) mit Kunstharz in den Langlöchern (33) befestigt sind.

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12. Armbanduhr nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass ein die Spule (28) umgreifendes magnetisches Rückschlußelement (351, 32) vorgesehen ist.

125. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch _, gekennzeichnet, dass eine Sperrfeder (37) vorgesehen ist«

-

die an ihrem freien Ende einen Stein (38) trägt, der in eine am Sekundenrad (12) vorgesehene Sperrverzahnung (36) eingreift.

14. Armbanduhr nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet,,

dass der Schaltfinger (29) aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht ausreichender Abriebfestigkeit, insbesondere aus Kunstharz, Beryllium oder tartverchromtem oder harteleoxiertem Aluminium, besteht«,
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15. Ipmbandwlar nacht den Ansprüchen. 1 und 2₅ dadurch gekennzelchnet, dass die Stimmgabel (14) und die Drehspul-· " -

- anordnung (17) im wesentlichen parallel zueinander alt ihren Längsachsen senkrecht zur Zeigerwelle"angeordnet sineL

16. ärii&januxiim ma,&k itosprseii Χ_ΰ.

dass die Stimmgabel (14, 54) üit üffer Sehwingimgsebeße senkrecht zu® Zifferblatt- des»

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%s

17. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als elektromagnetische Schrittschaltanordnung eine Drehmagnetanordnung (57) vorgesehen ist. -^-

18. Armbanduhr nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet,

dass die Drehmagnetanordnung (57) aus einer vierpoligen L Magnetanordnung (6l bis 66) mit radial nach aussen weisen- -den Magnetpolen (63 bis 66) einem die Magnetanordnung unter Belassung eines Luftspaltes umgebenden, feststehenden magnetischen Rückschluss (58) und einer in dem Luftspalt angeordneten, die Magnetpole beaufschlagenden Spulenanordnung (59, 60) besteht.

19· Armbanduhr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetanordnung (61 bis 66) eine in das Sekunden-

* · S rad (52) eingreifende Fortschaltgabel (68) trägt. \

20. Armbanduhr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Rückschluss zur Erzeugung einer auf die Drehmagnetanordnung (57) wirkenden Rückstellkraft aus einem teilweise offenen Ring (58) besteht.

21, Armbanduhr nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der den Rückschluß bildende Ring (58) zur Justierung der Ruhelage der Drehmagnetanordnung (57) drehbar ist.

009823/Q875

22. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Prequenzteilerschaltung eine Flip-Flop-Schaltung (E) vorgesehen ist, die durch die letzte Frequenzteilerstufe (D) eingeschaltet und durch eine vorhergehende Prequenzteilerstufe ausgeschaltet wird.

Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Prequenzteilerschaltung ein NAND/Gatter vorgesehen ist, das von der letzten Prequenzteilerstufe sowie von mehreren vorhergehenden Frequenzteilerstufen gespeist wird.

24. Armbanduhr nach Anspruch 23* dadurch gekennzeichnet, dass dem NAND-Gatter eine Umkehrstufe nachgeschaltet ist.

009823/0875