DE1809223C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltendem Schwinger, mit einer Oszillatorschaltung für die Schwingungsanregung des piezoelektrischen Kristalls, reit einer Frequenzteilerschaltung, bestehend aus mehreren elektronischen Frequenzteilerstufen, mit deren Hilfe die Frequenz der vom Oszillator erzeugten Impulse auf weniger als 5 Hz verringert wird, sowie mit einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteilerschaltung gespeisten elektromagnetischen Fortschaltvorrichtung für das Zeigerwerk.

Es ist eine Quarz-Armbanduhr bekanntgeworden (Retail Jeweller vom 28.2.1968), bei welcher ein Quarzkristall 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 Genauigkeit auch bei längerem Betrieb und wechselnden Umgebungsbedingungen aufrechterhalten werden soll. So bereitet es Schwierigkeiten, die elektronische Schaltung einschließlich des Antriebs 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 Fortschaltung 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 Teilerstufen zunimmt Ein Problem stellt auch die Fortschaltvorrichtung 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.

Es ist eine Transistor-Quarzuhr mit einem Quarzelement in Form einer Stimmgabel bekannt, deren Resonanzfrequenz bei der sehr niedrigen Frequenz von 1000 Hz liegt (»Radio und Fernsehen«, 1956, Nr. 16, S. 501). Durch die Wahl der niedrigen Frequenz soll es ermöglicht werden, auf Frequenzteilerstufen ganz zu verzichten, oder aber mit nur einer Teilerstufe auszukommen. Es wird demgemäß mit der stabilisierten Wechselspannung von 1000 Hz unmittelbar oder über einen einstufigen Teiler ein Synchronmotor gespeist Eine solche Stimmgabel ist aber wegen ihrer Größe bei der relativ tiefen Schwingfrequenz von 1000 Hz in einer Armbanduhr nicht unterzubringen. Auch ist die für die Aufrechterhaltung der Schwingungen allein dieser Stimmgabel, also ohne den das Zeigerwerk antreibenden Motor, erforderliche Leistung so groß, daß der für eine entsprechende Leistungsquelle erforderliche Platzbedarf den in einer Armbanduhr zur Verfügung stehenden Raum weit übersteigt

Es ist auch ein zeithaltendes Gerät mit einem kleinen Quarzoszillator mit einer Eigenfrequenz von 8,2 kHz bekannt, dessen Ausgangsfrequenz durch binäre Frequenzteilerstufen bis 1 Hz verringert wird. Durch diese niederfrequenten Impulse wird ein Schrittmotor getriggert, d.h., es wird der Schrittmotor nicht durch die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung, sondern aus einer anderen Spannungsquelle gespeist und durch die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung gesteuert Diese Literaturstelle macht keine Angaben über die Art des Schrittmotors und dessen Einwirkung auf die

ίο Zeiger. Die besondere Speisung des Motors deutet auf einen vergleichsweise großen Energiebedarf hin (»Electronics«, 6. März 1967, S. 357).

Es ist ferner eine elektronische Armbanduhr mit einem stabförmigen Quarzkristall als zeithaltendem Schwinger bekannt (»Electronics«, 5. Februar 1968, S. 209). Ein solcher Quarzstab hat eine vergleichsweise geringe Frequenzstabilität und einen vergleichsweise geringen Wirkungsgrad. Die Eigenfrequenz des Quarzkristalls dieser bekannten Armbanduhr liegt bei 8,192 kHz, die durch binäre Frequenzteiler auf 1 Hz herabgesetzt wird. Diese Literaturstelle sagt bezüglich der Antriebsschaltung nur aus, es handle sich um eine Zwischenform zwischen einem Mikromotor und einer Hemmung. Genauere Angaben enthält diese Literaturstelle nicht Zwar wird bei dieser Armbanduhr eine Gangdauer von mehr als einem Jahr mit einer Batterie von 160 mAh Kapazität erzielt, jedoch ist nichts über die Ganggenauigkeit dieser Uhr ausgesagt

Es ist auch eine Kleinquarzuhr bekannt (»Funkschau«, 1968, H. 1, S. 27 bis 30), bei welcher ein dreipoliger Biegeschwingerquarz verwendet ist der mit einer Eigenfrequenz von 1OkHz schwingt Diese Frequenz wird durch Frequenzteiler in Rechtecksignale mit einer Folgefrequenz von 1 Hz umgewandelt Der Quarz ist hier in einem mit einem Thermostaten versehenen Vakuumgehäuse untergebracht. Hieraus geht schon hervor, daß der Ausdruck »Klein-Uhr« nur relativ zu verstehen ist d.h. nur in bezug auf eine übliche Quarzuhr höchster Genauigkeit Als Fortschaltvorrichtung für das Zeigerwerk ist in der bekannten Uhr ein Sekundenspringer vorgesehen, der einen relativ großen Stromverbrauch hat, weshalb auch schon hier eine Impulsverkürzung vorgesehen ist und noch dazu eine Spannung wechselnder Polarität benötigt so daß er nicht durch die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung gespeist werden kann. Der Aufwand für diese Uhr ist groß, und es haben die einzelnen Teile so große Abmessungen, daß nicht ernsthaft daran gedacht werde kann, die Einzelteile in einer Klein-Uhr oder gar in einer

so Armbanduhr unterzubringen. Im übrigen ist auch der Energiebedarf so groß, daß die hierfür erforderliche Energiequelle in einer Armbanduhr nicht untergebracht werden kann.

Es ist auch eine Quarzarmbanduhr bekannt (»Neue Uhrmacherzeitung«, 1968, H. 4, S. 12 bis 14), bei welcher ein Quarzkristall mit einer Eigenfrequenz mit 10 kHz schwingt Der Energieverbrauch dieser Quarzuhr soll nach den Angaben der erwähnten Literaturstelle bei 10 Mikrowatt liegen, was eine Gangdauer von einem Jahr

bo bei Verwendung einer Mikrobatterie ermöglichen soll. Dieser geringe Energieverbrauch wird erkauft mit einem sehr komplizierten Antrieb mit einem Antriebsmotor in Form eines Blattfederschwingers mit einer Schwingfrequenz von 256 Hz, dessen Aufbau kompli-

i)j ziert ist und der ein Künkengetriebe höchster Präzision erfordert, das störanfällig ist und einer sorgfältigen Justierung bedarf. Es ist zu vermuten, daß bei dieser Uhr unter der Einwirkung der beim Tragen normalerweise

auftretenden Bedingungen erhebliche Schwierigkeiten bei der Fortschaltung auftreten, wodurch auch die Anzeigegenauigkeit beeinträchtigt wird.

Es ist schließlich auch allgemein bekannt (französische Patentschrift 461 183 und deutsche Auslegeschrift 12 05 465), in elektrischen Uhren einen das Uhrwerk fortschaltenden Gangordner in Form einer Drehspuloder Drehmagnetanordnung zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltendem Schwinger der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau auch nach längerer Betriebsdauer eine einwandfreie Funktion bei geringem Stromverbrauch gewährleistet. Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die Kombination sämtlicher der folgenden Merkmale:

a) Verwendung eines piezoelektrischen Kristalls in Form einer Stimmgabel;

b) Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung in Form einer Flip-Flop-Schaltung, die durch die letzte Frequenzteilerstufe eingeschaltet und durch eine vorhergehende Frequenzteilerstufe ausgeschaltet wird;

c) Verwendung einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteilerschaltung gespeisten Drehspulanordnung oder Drehmagnetanordnung als Fortschaltvorrichtung;

d) die Fortschaltvorrichtung greift in das Sekundenrad ein.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform wird an Stelle einer Flip-Flop-Schaltung ein NAND-Gatter verwendet, das von der letzten Frequenzteilerstufe sowie von mehreren vorhergehenden Frequenzteilerstufen gespeist wird. Diesem NAND-Gatter kann eine Umkehrstufe nachgeschaltet sein.

Die Kombination sämtlicher der Merkmale a) bis d) führt zu einer Armbanduhr mit einer verhältnismäßig einfachen und sicher arbeitenden elektronischen Schaltung, die einen geringen Energieverbrauch hat, und mit einer einfachen Fortschaltvorrichtung, die keine geölten Lager erfordert und somit auch nach längerem Gebrauch einwandfrei arbeitet und die Zeitanzeige nicht nachteilig beeinflußt. 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 klein gehalten werden kann. Die Frequenzteilung bis herab auf eine Frequenz unter 5 Hz erfordert zwar eine größere Zahl von Frequenzteilerstufen, jedoch ist es dadurch möglich, eine Fortschaltvorrichtung zu verwenden, die unmittelbar in das Sekundenrad eingreift, so daß das Räderwerk mit geringem Platzbedarf und verhältnismäßig geringem Reibungsverlust aufgebaut werden kann.

Da für den Antrieb von Fortschaltvorrichtungen in Form von Drehspul- oder Drehmagnetanordnungen nur vergleichsweise kurze Impulse erforderlich sind, wird durch die Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung der Energieverbrauch beträchtlich verringert.

Die erfindungsgemäße Kombination ergibt eine Armbanduhr, die im Aufbau einfach und im Betrieb sicher ist Die Verwendung einer Drehspulanordnung oder Drehmagnetanordnung als Fortschaltvorrichtung ergibt eine sehr sichere Fortschaltung 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.

Bei Verwendung einer Drehspulanordnung als Fortschaltvorrichtung kann diese aus einem zentrisch angeordneten, feststehenden Permanentmagnetkern und einer um den Kern drehbaren, selbsttragenden Spule bestehen, die einen in das Sekundenrad eingreifenden Schaltfinger trägt. Hierbei ist es möglich, das Schwingmoment des drehbaren Teils klein zu halten, beispielsweise auch dadurch, daß die Drehspule aus Aluminiumdraht gewickelt wird, wodurch der Energieverbrauch klein gehalten und eine schnelle Fortschaltung sichergestellt wird.

Zweckmäßig werden die Kristallstimmgabel und die 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.

Bei Verwendung einer Drehmagnetanordnung als Fortschaltvorrichtung kann diese 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. Die Drehmagnetanordnung trägt eine in das Sekundenrad eingreifende Fortschaltgabel.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Rückansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer Drehspul-Fortschaltvorrichtung, teilweise im Schnitt nach der Linie I—I in F i g. 2,

F i g. 2 eine Einzeldarstellung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II—II in F i g. 1, und zwar im vergrößerten Maßstab,

F i g. 3 eine Einzeldarstellung des mit dem Sekundenrad zusammenwirkenden 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 F i g. 5,

F i g. 5 eine Teildarstellung des Drehmagneten nach F i g. 1 in einem Schnitt nach der Linie V—V in F i g. 4,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Ver wendung einer Flip-Flop-Schaltung,

Fig.7 eine grafische Darstellung der von der Schaltung nach F i g. 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,

F i g. 8 ein Schaltbild einer anderen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung mit einem NAND-Gatter unter Verwendung von Dioden,

F i g. 9 und 10 weitere elektronische Schaltungsanordnungen zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Verwendung von NAND-Gattern mit Transistoren,

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

Fig. 12 eine abgewandelte Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung unter Verwendung eines TTL-NAND-Gatters und

Fig. 13 eine grafische Darstellung der mit der Schaltung nach F i g. 11 erzeugten Impulse.

In F i g. 1 ist mit 10 die Werkplatte einer Armbanduhr bezeichnet. 11 ist die Räderwerksbrücke, in welcher unter anderem das Sekundenrad 12 gelagert ist. 13 ist eine am Gehäuse befestigte Trägerplatte für eine piezoelektrische Stimmgabel, vorzugsweise eine Quarzstimmgabel 14, die an der Trägerplatte 13 befestigt ist

Die Stimmgabel 14 wird in irgendeiner bekannten Weise von einer elektronischen Oszillatorschaltung zu Schwingungen angeregt. Die von der Oszillatorschaltung erzeugten Impulse werden einer Frequenzteilerschaltung zugeführt, welche die Impulsfrequenz herabsetzt. Als Frequenzteilerschaltung kann in bekannter Weise eine Reihenschaltung verschiedener Flip-Flop-Schaltungen Anwendung finden. Als Impulsfrequenz für den Antrieb der Stimmgabel 14 kann beispielsweise eine Frequenz von 8192 Hz dienen, die durch 13 Teilerstufen auf eine Frequenz von 1 Hz vermindert wird. Die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung werden einer Schaltung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse zugeführt Alle elektronischen Schaltungen können in bekannter Weise in Form integrierter Schaltungen ausgeführt sein. Sie sind bei der dargestellten Uhr unter der Brücke 15 angeordnet. 16 ist ein Raum zur Aufnahme der die elektronische Schaltung speisenden Batterie.

Als Fortschaltvorrichtung ist bei der Uhr nach F i g. 1 bis 3 eine Drehspulanordnung vorgesehen, die allgemein mit 17 bezeichnet ist. Diese Drehspulanordnung enthält einen zylindrischen Permanentmagneten 30, der in Durchmesserrichtung polarisiert ist, wie es in F i g. 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 30 ist mit Hilfe von Halterungen 26 und 27 an der Werkplatte 10 befestigt Um den Magnetkern 30 herum ist eine frei tragende Spule 28 angeordnet, die mit Hilfe von Achsstummeln 20 und 21 in den Lagern 19 und 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 Fortschaltfinger 29 in Anlage an der Anschlagschraube 34 halten, mit deren Hilfe eine Justierung der Ruhelage der Spule 28 erfolgen kann. Bei 24 und 23 sind entsprechende Zuführungsleitungen angelötet Ferner sind Rückschlußbleche 31 und 32 vorgesehen, welche die Spule 28 umgreifen und die Streuung des Magnetsystems klein halten.

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 Oberziehen 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 im Hinblick auf den einseitig angebrachten Schaltfinger 29. Das Ende einer Spiralfeder 23 ist mit dem Werk verbunden, während das Ende einer zweiten Spiralfeder mit der in der Brücke 15 enthaltenen Schaltung verbunden ist. Zumindest eines der Lager (hier 19) muß isoliert ausgeführt sein. Hier läuft der Achsstummel 20 in Steinen des Lagers 19.

An der frei tragenden Spule 28 ist ein mit 29 bezeichneter Schaltfinger befestigt, welcher in die

ίο Verzahnung des Sekundenrades 12 eingreift und die Fortschaltung bewirkt. Der Schaltfinger 29 ist vorzugsweise an der Spule 28 durch Kleben befestigt Er besteht (F i g. 3) zweckmäßig aus zwei Teilen 29a und 296, die miteinander verklebt sein können. Jeder Teil 29a und 29fe ist mit einer Fortschaltfläche 29c bzw. 29f/ versehen, die bei der Bewegung des Fingers 29 je eine Fortschaltung 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 Exzenters 40 einstellbar.

Die Drehspulanordnung 17 ist langgestreckt mit verhältnismäßig geringem Durchmesser ausgeführt. Es ergeben sich dadurch und auch durch die Verwendung einer frei tragenden Spule aus Aluminiumdraht sehr geringe Schwungmomente, wodurch die Energie für den Antrieb klein gehalten werden kann. Die Drehspulanordnung, d. h. die frei tragende Spule 28, führt lediglich verhältnismäßig kurze 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 den Anschlag in Form einer Schraube 34 gehalten. Wird die Spule von einem Stromimpuls durchflossen, so wird sie in F i g. 2 im Gegenuhrzeigersinn bewegt Hierbei wird durch die Fortschaltfläche 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 Schraube 34 anliegt Dabei wird das Sekundenrad 12 durch die Fortschaltfläche 29c/ wiederum um eine halbe Zahnteilung der Verzahnung 35 weiterbewegt Der Schaltvorgang erfolgt beispielsweise mit einer Frequenz von 1 Hz, wobei allerdings der Schaltvorgang in einem Bruchteil einer Sekunde vollzogen ist

Der Schaltfinger 29 und auch das Sekundenrad 12 können aus Kunststoff, Beryllium oder aus hartverchromtem oder harteloxiertem Aluminium bestehen. Wesentlich ist, daß das Material eine ausreichende Abriebsfestigkeit 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 F i g. 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 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. 1. Hier ist lediglich als Fortschaltvorrichtung ein Drehmagnetsystem 57 vorgesehen. Dieses besteht aus einem feststehenden magnetischen Rückschluß 58 und einer drehbar gelagerten Permanentmagnetanordnung, 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, genauer gesagt, 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 Fortschaltgabel 68 befestigt, deren Arme 68a und 686 Stifte 69a und 696 tragen, welche in die Verzahnung 52a des Sekundenrades 52 eingreifen und dessen Fortschaltung bewirken.

Die Rückschlußteile 58 bestehen aus ferromagnetischem Material, während das Tragteil 62 nicht ferromagnetisch zu sein braucht und somit aus einem leichten Material, beispielsweise aus Aluminium oder auch aus Kunststoff, besteht. Auch die Fortschaltgabel 68 kann aus einem solchen Material bestehen. Das Sekundenrad 52 kann aus einem der im Zusammenhang mit F i g. 1 erwähnten Materialien hergestellt sein.

In F i g. 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 Beendigung des Stromimpulses wird die Schaltgabel 68 durch die Rückstellkraft des Magnetsystems im Zusammenwirken mit dem Rückschlußteil 58 wieder in die in Fig.4 dargestellte Ruhelage zurückgebracht, wobei das Sekundenrad durch den Gabelstift 696 um eine weitere halbe Zahnteilung bewegt wird. Die Rückstellkraft kommt dadurch zustande, daß das 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 den F i g. 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.

In den Fi g. 6 bis 13 sind Schaltungsanordnungen zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung und der Erläuterung der Wirkungsweise dienende Impulsdiagramme dargestellt Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 6 sind beispielsweise mit A B, Q D einige Frequenzteilerstufen angedeutet Die von der Frequenzteilerschaltung gelieferten Impulse sind periodische Impulse gleicher Polarität, bei denen Impulsdauer gleich Impulspause ist und die beispielsweise einen Verstärker für den Antrieb einer Fortschaltvorrichtung steuern. Dieser Verstärker liefert dann ausgangsseitig ebenfalls 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 Antriebsstrom, der ohne Wirkung oder von nur geringer Wirkung auf das bewegte System ist, so daß sich ein ungünstiger Wirkungsgrad ergibt.

ίο In F i g. 6 mit 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 andere angeschaltete Frequenzteilerstufe wieder ausgeschaltet Liefert in dem gezeigten Beispiel die letzte Frequenzteilerstufe D eine Impulsfrequenz von 1 Hz (W in F i g. 7), so liefert die Frequenzteilerstufe A eine Impulsfrequenz von 8 Hz (a in F i g. 7). Damit treten am Ausgang der Impulsformerstufe E Impulse mit einer Frequenz von 1 Hz und einer Impulsdauer von 62,5ms auf (e in Fig.7). Erfolgt die Anschaltung der Impulsformerstufe E an eine vor der Stufe A liegende Stufe, beispielsweise an die 64-Hz-Stufe, so werden 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.

An Stelle der Impulsformerstufe nach Fig.6 kann auch ein NAND-Gatter bekannter Art (vergleiche z. B. Zeitschrift »Elektronik«, H. 10/1968, Arbeitsblatt Nr. 20, »Integrierte Digitalschaltungen«) 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 in bekannter Weise eine Kette bistabiler Elemente sein.

Fig.8 zeigt eine Schaltung mit einem Vierfach-NAND-Gatter mit den Dioden Di bis D 4, dem Transistor TrX mit Arbeitswiderstand Al und einer Umkehrstufe mit dem Transistor Tr 2 und der Spule L, die beispielsweise die Spule 28 in Fig. 1 oder die Spule 59,60 in F i g. 4 sein kann.

Fig.9 zeigt eine andere Ausführung eines NAND-Gatters mit einem Transistor 7>3, in dessen Erregerkreis die Transistoren Tr 4 bis 7>7 in Reihe geschaltet sind. R 2 bis R 6 sind Vorschaltwiderstände. Bei dieser Schaltung fließt in der Spule L ein Strom, wenn alle Transistoren 7>4bis Tr 7 durchgeschaltet sind.

Bei der Schaltung nach Fig. 10 sind dagegen in den Eingangskreis eines Transistors TrS die Transistoren 7r9 bis Tr 12 parallel geschaltet Hier fließt in der Spule

L ein Strom nur dann, wenn keiner der Transistoren Tr 9

bis Tr 12 durchgeschaltet ist

Fig. 11 zeigt eine Schaltung mit einem Dreifach-

NAND-Gatter mit dem Transistor Tr 13, den Dioden DS bis DJ und dem Arbeitswiderstand RS. Dem Gatter ist Ober einen Widerstand R 9 eine Umkehrstufe mit dem Transistor Tr 14 nachgeschaltet, welcher die Spule L speist

es Fig. 12 zeigt schließlich eine Schaltung mit einem TTL-NAND-Gatter mit einem Transistor 7>16 mit mehreren Emitter-Elektroden und einer nachgeschalteten Umkehrstufe mit dem Transistor 7? 17, welcher die

Spule L speist.

Fig. 13 zeigt eine grafische Darstellung der Impulse, die beispielsweise im Zusammenhang mit der Schaltung nach F i g. 11 auftreten; a sind die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerstufe mit 16Hz, b die Ausgangsimpulse der Frequenzteilerstufe mit 8 Hz und cdie Ausgangsim-

pulse der Frequenzteilerstufe mit 4 Hz, d sind die Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors Tr 13 und e die Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors Tr 14, /"sind Spannungsimpulse am Kollektor des Transistors Tr 14 mit überlagerten Spannungsimpulsen bei bewegter Fortschaltvorrichtung.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (21)

1 Patentansprüche: 20 25

1. Armbanduhr mit einem piezoelektrischen Kristall als zeithaltendem Schwinger, mit einer Oszillatorschaltung für die Schwingungsanregung des piezoelektrischen Kristalls, mit einer Frequenzteilerschaltung, bestehend aus mehreren elektronischen Frequenzteilerstufen, mit deren Hilfe die Frequenz der vom Oszillator erzeugten Impulse auf weniger als 5 Hz verringert wird, sowie mit einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteilerschaltung gespeisten elektromagnetischen Fortschaltvorrichtung für das Zeigerwerk, gekennzeichnet durch die Kombination sämtlicher der folgenden Merkmale:

a) Verwendung eines piezoelektrischen Kristalls in Form einer Stimmgabel (14,54 in F i g. 1 bzw. 4);

b) Verwendung einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung in Form einer Flip-Flop-Schaltung (E), die durch die letzte Frequenzteilerstufe ^eingeschaltet und durch eine vorhergehende Frequenzteilerstufe ausgeschaltet wird (F i g. 6);

c) Verwendung einer von den Ausgangsimpulsen der Frequenzteilerschaltung gespeisten Drehspulanordnung (17) oder Drehmagnetanordnung (57) als Fortschaltvorrichtung (F i g. 1 bzw. 4);

d) die Fortschaltvorrichtung (17, 57) greift in das Sekundenrad (12,52) ein (F i g. 1 bzw. 4).

2. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Drehspulenanordnung (17) diese aus einem zentrisch angeordneten, feststehenden Permanentmagnetkern (30) und einer um den Kern drehbaren, selbsttragenden Spule (28) besteht, die einen in das Sekundenrad (12) eingreifenden Schaltfinger (29) trägt(Fig. Iund2).

3. Armbanduhr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfinger (29) aus zwei Teilen (29a, lab) zusammengesetzt ist, von denen jeder mit einer das Sekundenrad (12) um eine halbe Zahnteilung fortschaltenden Fortschaltfläche (29c, 79d) versehen ist (F i g. 3).

4. Armbanduhr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfinger (29) an der Drehspule (28) angeklebt ist

5. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bewegungsbereich der Drehspule (28) ein verstellbarer Anschlag (34) vorgesehen ist, an dem die Spule durch Rückstellfedern (22,23) gehalten wird (F ig. 2). »

6. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehspule (28) aus Aluminiumdraht gewickelt ist.

7. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der t>o Drehspule (28) mit den isoliert befestigten Achsstummeln (20, 21) elektrisch leitend verbunden sind (Fig. 1).

8. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den inaktiven f>^r> Spulenseiten parallel zu den Spulendrähten verlaufende Langlöcher (33) zur Aufnahme der Achsstum me! (21.20) vorgesehen sind (F i g. 2).

9. Armbanduhr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsstummel (20,21) in die Langlöcher (33) eingeklebt sind.

10. Armbanduhr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsstummel (20,21) durch Umspritzen der Spule (28) mit Kunstharz in den Langlöchern (33) befestigt sind.

11. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Spule (28) umgreifendes magnetisches Rückschlußelement (31, 32) vorgesehen ist (F i g. 2).

12. Armbanduhr nach einem der Ansprüche 2 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß Drehspulanordnung (17) und Stimmgabel (14) im wesentlichen parallel zueinander mit ihren Längsachsen senkrecht zur Zeigerwelle angeordnet sind.

13. Armbanduhr »ach einem der Ansprüche 2 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltfinger (29) aus einem Material mit geringem spezifischem Gewicht ausreichender Abriebfestigkeit, insbesondere aus Kunstharz, Beryllium oder hartverchromtem oder harteloxiertem Aluminium besteht

14. .Armbanduhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 (F ig. 1).

' 15. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stimmgabel (14, 54) mit ihrer Schwingungsebene senkrecht zum Zifferblatt der Uhr steht (F i g. 1 bzw. 4).

16. Armbanduhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Drehmagnetanordnung (57) diese aus einer vierpoligen Magnetanordnung (61 bis 66) mit radial nach außen weisenden 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 (F ig. 4).

17. Armbanduhr nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung eine in das Sekundenrad (52) eingreifende Fortschaltgabel (68) trägt (F ig. 4).

18. Armbanduhr nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Rückschluß zur Erzeugung einer auf die Drehmagnetanordnung (57) wirkenden Rückstellkraft aus einem teilweise offenen Ring (58) besteht (F i g. 4).

19. Armbanduhr nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der den Rückschluß bildende Ring (58) zur Justierung der Ruhelage der Drehmagnetanordnung (57) drehbar ist.

20. Armbanduhr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrische Schaltungsanordnung zur Verschmälerung der Ausgangsimpulse der Frequenzteilerschaltung an Stelle der Flip-Flopschaltung ein NAND-Gatter Anwendung findet, das von der letzten Frequenzteilerstufe sowie mehreren vorhergehenden Frequenzteilerstufen gespeist wird.

21. Armbanduhr nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß dem NAND-Gatter eine Umkehrstufe nachgeschaltet ist.