DE2002171B2 - Vibrator - Google Patents
VibratorInfo
- Publication number
- DE2002171B2 DE2002171B2 DE19702002171D DE2002171DA DE2002171B2 DE 2002171 B2 DE2002171 B2 DE 2002171B2 DE 19702002171 D DE19702002171 D DE 19702002171D DE 2002171D A DE2002171D A DE 2002171DA DE 2002171 B2 DE2002171 B2 DE 2002171B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- vibrator
- node
- arms
- vibration
- base section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C3/00—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means
- G04C3/08—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically
- G04C3/10—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by electromagnetic means
- G04C3/101—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by electromagnetic means constructional details
- G04C3/102—Electromechanical clocks or watches independent of other time-pieces and in which the movement is maintained by electric means wherein movement is regulated by a mechanical oscillator other than a pendulum or balance, e.g. by a tuning fork, e.g. electrostatically driven by electromagnetic means constructional details of the mechanical oscillator or of the coil
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04B—MECHANICALLY-DRIVEN CLOCKS OR WATCHES; MECHANICAL PARTS OF CLOCKS OR WATCHES IN GENERAL; TIME PIECES USING THE POSITION OF THE SUN, MOON OR STARS
- G04B17/00—Mechanisms for stabilising frequency
- G04B17/04—Oscillators acting by spring tension
- G04B17/045—Oscillators acting by spring tension with oscillating blade springs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Feeding Of Articles To Conveyors (AREA)
Description
45
Die Erfindung betrifft einen Vibrator für Präzisionsfrequenzgeber oder für Zeitmesser gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs. Ein derartiger Vibrator ist aus dem DT-Gbm 19 72 490 bekannt. Dieser
Vibrator weist eine erhebliche Dicke auf. Er bildet einen Torsionsschwinger, bei dem der Basisabschnitt als
Torsionsstab wirkt, während die vier in Form eines symmetrischen H von dem Basisabschnitt abstehenden
und mit Gewichten versehenen Schwingarme die Trägheitsmassen an beiden Enden des Torsionsstabs
bilden. Dieser Torsionsschwinger ist in der Mitte im Bereich eines Schwingungsknotens gehalten. Er kann
nur zwei Normalschwingungen durchführen, von denen die eine einen kleinen Gütefaktor hat, während die
andere die gewollte Eigenschwingung darstellt, wobei eine Störung dieser Schwingungen durch eine Reihe von
parasitären Schwingungen entsteht, welche darauf zurückzuführen sind, daß die tatsächlichen Massen in
gewissem Maße elastisch sind. Bei der beschriebenen Ausbildung des Torsionsschwingers können jedoch
diese parasitären Schwingungen klein gehalten werden. Die Herstellung derartiger Torsionsschwinger erfordert
eine hohe Präzision, die für Produktionen mit hohen
Stückzahlen entweder nicht erreichbar oder zu teuer ist
In der US-PS 25 94 749 ist ein Vibrator beschrieben, der aus einer vierarmigen Stimmgabel besteht. Die vier
Arme sind in Η-Form angeordnet und bestehen aus Federplatten, die Biegeschwingungen durchführen.
Diese Biegeschwingungen erfolgen in der Ebene des Vibrators, wobei die Grundplatte lediglich als feste
Halterung dient. Derartige Biegeschwinger sind einfacher und billiger herzustellen als die vorstehend
genannten Torsionsschwinger. In ihnen können die vier flexiblen Schwingarme eine Vielzahl von Eigenschwingungen
durchführen, die unabhängig davon auftreten wie der Vibrator befestigt ist. Bei Verwendung eines
derartigen Vibrators, beispielsweise für eine Uhr, ist es wesentlich, daß bei einer selbst erregten Auslösung
jeweils eine bestimmte der normalen Schwingungsarten ausgewählt und von den anderen normalen Schwingungsarten
abgesondert wird. Dies bedeutet, daß ein Auftreten von gekoppelten Schwingungen zwischen
den einzelnen Grundschwingungen verfnieden werden sollte, wab jedoch bei dieser bekannten Anordnung nicht
gelingt. Das Ingangsetzen der Schwingungen, ebenso wie deren Aufrechterhaltung muß ferner bei diesem
Vibrator zur Vermeidung von ungewollten oder wilden Schwingurgen an allen vier Schwingarmen gleichmäßig
und unter Einhaltung der gleichen Phasenlage erfolgen, was eine aufwendige und genaue Steuerung notwendig
macht. Ein stabiler und sicherer Betrieb dieses bekannten Vibrators ist daher nicht sichergestellt, so
daß er sich für Präzisionsfrequenzgeber oder für Zeitmesser nicht eignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vibrator zu schaffen, der einfach und
billig herzustellen ist, der genau schwingt und einen hohen Gütefaktor besitzt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.
Der erfindungsgemäße Vibrator kann in einfacher Weise durch Ausstanzen aus einem Blech hergestellt
werden. Im Falle einer Selbsterregung, beispielsweise durch Auslenkung eines der an den Schwingarmen
befestigten Gewichte, erhält man die erwünschte normale Schwingungsart, bei der die jeweiligen
Schwingarme gegenüber den benachbarten Schwingarmen eine Phasendifferenz von 180° aufweisen. Bei dieser
erwünschten normalen Schwingungsart wird über die Haltepunkte keine Schwingungsenergie abgeleitet, so
daß ein hoher Gütefaktor erhalten wird. Wenn dagegen der Vibrator Störsignale erhält, die ihn in eine
ungewünschte Schwingungsart überführen, wirken die sich von dem Basisabschnitt aus erstreckenden Tragaime
als über ihre Befestigung gedämpfte Schwingarme, so daß sie den Gütefaktor der ungewollten Schwingungsarten
vermindern. Der Vibrator kann daher nur dann dauernd weiterschwingen, wenn er sich in der
gewünschten normalen Schwingungsart befindet, da nur in diesem Falle keine Schwingungsenergie aus dem
Haltebereich des Vibrators abgeleitet wird.
Der erfindungsgemäße Vibrator ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform mit wenigstens
einem Unterdrückungselement aus federndem oder starrem Material versehen, das zur Unterdrückung
der Schwingungen eines Knotenpunkts bzw. einer Knotenlinie des Vibrators bei ungewollten Schwingungsarten
dient. In der US-PS 31 50 337 ist zwar eine Dämpfungseinrichtung beschrieben, die zur Amplitudenbegrenzung
eines Schwingers dient. Diese Dämpfungseinrichtung ist jedoch nicht für die Aussonderung
von unerwünschten normalen Schwingungsarten vorgesehen.
Es ist besonders zweckmäßig, wenn das Unterdrükkungselement
stehts mit dem Knotenpunkt bzw. der Knotenlinie des Vibrators in Berührung steht.
Gemäß einer weiteren besonders zweckmäßigen Ausführungsform ist das Unterdrückungselement im
Preßsitz am Knotenpunkt bzw. an der Knotenlinie des Vibrators befestigt.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist das Unterdrückungselement in einem geringen
Abstand vom Knotenpunkt bzw. der Knotenlinie angeordnet, so daß es bei der gewollten Schwingungsart
mit dem Knotenpunkt nicht in Berührung steht, ihn jedoch bei ungewollten Schwingungsarten berührt.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsformen wird die Erfindung
im folgenden näher erläutert. Es zeigt
F i g. I die perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen, H-förmigen Vibrators, ί0
F i g. 2 die schematischen Darstellungen von vier Schwingungsarten des H-förmigen Vibrators,
Fig. 3 eine Draufsicht auf den H-förmigen Vibrator,
Fig.4a eine dritte Ausführungsform eines H-förmigen
Vibrators,
Fig.4b die Seitenansicht des in Fig.4a gezeigten
Vibrators,
F i g. 5 die Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des H-förmigen Vibrators.
Der in F i g. 1 gezeigte erfindungsgemäße H-förmige Vibrator weist vier Schwingarme la, Xb, Ic und Xd auf,
die die gleiche Frequenz haben und sich von einem Basisabschnitt 2 aus erstrecken. Sie liegen koplanar mit
dem Basisabschnitt 2 und bilden ein symmetrisches H. Zwischen den Schwingarmen la, 16 und lc, Xd
erstrecken sich vom Basisabschnitt 2 aus zwei Haltearme 3a und 3b, die in der Längs-Symmetrieachse
A der symmetrischen Schwingarme liegen. Die Enden der beiden Haltearme 3a und 36 sind mittels Schrauben
5 auf den oberen Enden von Befestigungsstäben 4a bzw. 4i>befestigt. In derQuer-Symmetrieachsc ßsind an den
beiden Enden des Basisabschnittes 2 Ausschnitte 6 vorgesehen, durch die das Maß der Torsionskopplung
zwischen den jeweiligen Schwingarmen la bis Xd eingestellt werden kann. Dieser Vibrator kann durch
Stanzen aus einer federnden Metallplatte hergestellt werden. An den beiden Seiten der Enden der jeweiligen
Schwingarme la bis lc/sind Gewichte 7 befestigt, die die
Masse der jeweiligen Schwingarme mite'nander ausgleichen.
Der Vibrator ist nach dem folgenden Prinzip aufgebaut. Der H-förmige Vibrator kann, wie in F i g. 2
gezeigt, vier normale Schwingungsarten Ai, A2, A3 und A4
annehmen. Die Schwingungsart Ai stellt die gewünschte
normale schwingungsart dar. Die Pfeile in F i g. 2 zeigen die Schwingungsrichtungen der jeweiligen Schwingarme
in einem bestimmten Augenblick an. In der erwünschten normalen Schwingungsart Ai kann an die
Haltearme keine Kraft bzw. kein Moment übertragen werden, so daß die Haltearme die Frequenz des
Vibrators nicht beeinflussen. Jedoch wird in den ungewollten Schwingungsarten A2, A3 und A4 eine Kraft
oder ein Moment auf die Haltearme übertragen, so daß als Schwingarme wirken. Dadurch ändern die
45
55
60 aus. Es ist festgestellt worden, daß die Wirkung der Haltearme in der normalen Schwingungsart Ai unterschiedlich
ist von derjenigen in den anderen unerwünschten Schwingungsarien A2, A3 und A4. Es wurde
experimentell nachgewiesen, daß durch richtige Bemessung der Länge, Breite usw. der Haltearme der Vibrator
in den unerwünschten Schwingungsarten mit einer Frequenz schwingt, die sich von derjenigen in der
erwünschten normalen Schwingungsart stark unterscheidet. Dadurch schwingt der Vibrator nur in der
erwünschten normalen Schwingungsart mit einer vorherbestimmten Frequenz und diese enthält keinerlei
Anteile einer unerwünschten Schwingungsart.
Auf Grund der Versuche wurden die Abmessungen des in F i g. 3 gezeigten Vibrators folgendermaßen
festgelegt:
Material: Ni-C-Blech (Ni-span-C) Stärke 0,4 mm
Schwingarme die Frequenz des Vibrators und der Gütefaktor derselben wird vermindert. Die Schwingung
der Haltearme gegenüber dem Vibrator wirkt sich unterschiedlich auf die Schwingungsarten Aj, A3 und A4
Masse = | 400 mg, |
a = | 22 mm. |
b = | 19 mm, |
c = | 2,5 mm. |
d = | 3,5 mm. |
e = | 3,0 mm. |
f = | 7,0 mm. |
g = | 2,5 mm, |
h = | 3,5 mm. |
i = | 7,5 mm, |
j = | 0,8 mm. |
Bei diesem Vibrator beträgt die Frequenz in der erwünschten normalen Schwingungsart: Λι = 150Hz.
Die Frequenzen in den ungewollten normalen Schwingungsarten A2, A3 und A4 sind
ß.2 = 124Hz,
/A3 == 139Hz,
/A4 == 160Hz.
/A3 == 139Hz,
/A4 == 160Hz.
Die Frequenzen /Ά2./Α3 und /A4 unterscheiden sich
stark von der Frequenz /Ai des Vibrators, so daß der
Vibrator ständig in der erwünschten normalen Schwin gungsart schwingt und sich ein Gütefaktor von etwa
4000 ergibt.
Ein Vibrator, bei dem bis auf das Maß i, das 17 mm beträgt, sämtliche anderen Abmessungen beibehalten
werden, schwingt mit folgenden Frequenzen:
fl.2 ==
150Hz,
98Hz,
121 Hz,
139Hz.
Dieser Vibrator schwingt gleichmäßig, so daß sein Gütefaktor sehr hoch ist.
Die in den F i g. 4a und 4b gezeigte Ausführungsform weist Einrichtungen zur Unterdrückung der unerwünschten
Schwingungsarten auf. Auf einer Grundplatte 38 unterhalb des Basisabschnittes 32 ist vertikal ein
zylindrischer Unterdrückungs- bzw. Stützstift 39 aus federndem Material wie Kautschuk, weichem synthetischem
Harz u. dgl. befestigt. Die obere Endfläche des Stiftes 39 berührt ständig die Mitte des Basisabschnittes
32 an einer Knotenlinie n. Empfängt daher der Vibrator in der normalen Schwingungsart ein Störsignal, das ihn
in eine unerwünschte Schwingungsart bringen könnte, so unterdrückt der Stützstift 39 die Schwingung des
Basisabschnittes und verhindert damit, daß der Vibrator in die unerwünschte Schwingungsart übergeht. Die mit
den Bezugszeichen 31a, 316,31c, 31 d 33a, 33b, 34a. 346.
36 und 37 bezeichneten Teile sind im wesentlichen identisch den entsprechenden Teilen der Fig. 1. Zur
Befestigung der Haltearme an den Befestigungsstäben dienen Nieten 35, die im Preßsitz in Öffnungen in den
Befestigungsstäben befestigt sind. Der Stützstift 39 kann im Preßsitz an seinem Ende am Basisabschnitt 32
befestigt sein oder in einem geringen Abstand vom Basisabschnitt am Ende desselben stehen, so daß er mit
dem Basisabschnitt nicht in Berührung steht, wenn der Vibrator in der erwünschten normalen Schwingungsart
schwingt. Schwingt jedoch der Vibrator in einer unerwünschten Schwingungsart, so berührt der Stift den
Basisabschnitt. Die erstere Ausführungsform ist natürlich der letzteren hinsichtlich der Unterdrückungswirkung
überlegen.
Der Siützstift k^nn aus einem Stangenmaterial aus
Metall, hartem synthetischem Harz u.dgl. bestehen und an seinem Ende mit dem Basisabschnitt in Berührung
stehen, wobei er entweder im Preßsitz am Basisabschnitt befestigt ist oder sein Ende um einen geringen
Abstand vom Basisabschnitt entfernt ist.
Fig.5 zeigt einen H-förmigen Vibrator mit zwei
Stützstiften 49. die an der unteren Oberfläche beider Seiten des Basisabschnittes 42 an einer Knotenlinie
befestigt sind. Die Bezugszeichen 41 a, 41 b, 41 c, 41 d, 43a. 43i>. 45 und 48 gleichen im wesentlichen den
entsprechenden Teilen der F i g. 4a und 4b.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Vibrator für Präzisionsfrequenzgeber oder für Zeitmesser, mit einem Basisabschnitt und mit vier
sich von dem Basisabschnitt in Form eines symmetrischen //aus erstreckenden Schwingarmen,
an deren Enden zusätzliche Gewichte befestigt sind, sowie mit einem Paar von Haltearmen, die sich von
dem Basisabschnitt in Richtung der Längssymmetrieachse des Vibrators erstrecken und mit Einrichtungen
zur Halterung der Haltearme, wobei der Basisabschniit koplanar zu den Schwingarmen und
den Haltearmen verläuft, dadurch gekennzeichnet,
daß der Basisabschnitt (2), die vier Schwingarme (1) und das Paar der Haitearme (3a,
3b) aus einer Blattfeder bestehen, bei der jeder der vier Schwingarme (1) unabhängige Biegeschwingungen
senkrecht zu der die vier Schwingarme enthaltenen Ebene durchführt.
2. Vibrator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens ein Unterdrückungselement (39;
49) aus federndem oder starrem Material zur Unterdrückung der Schwingungen eines Knotenpunkts
bzw. einer Knotenlinie (n) des Vibrators bei ungewollten Schwingungsarten.
3. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdrückungselement stets mit
dem Knotenpunkt bzw. der Knotenlinie des Vibrators in Berührung steht.
4. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterdrückungselement im Preßsitz
am Knotenpunkt bzw. an der Knotenlinie des Vibrators befestigt ist.
5. Vibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Unterdrückungselement in einem geringen Abstand vom Knotenpunkt bzw. der
Knotenlinie angeordnet ist, so daß es bei der gewollten Schwingungsart (λ 1) mit dem Knotenpunkt
nicht in Berührung steht, ihn jedoch bei ungewollten Schwingungsarten (λ 2 bis λ 4) berührt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1969005537U JPS4818198Y1 (de) | 1969-01-23 | 1969-01-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2002171B2 true DE2002171B2 (de) | 1975-11-20 |
Family
ID=11613924
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702002171D Granted DE2002171B2 (de) | 1969-01-23 | 1970-01-19 | Vibrator |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3917966A (de) |
JP (1) | JPS4818198Y1 (de) |
CH (2) | CH87570A4 (de) |
DE (1) | DE2002171B2 (de) |
GB (1) | GB1265281A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4165607A (en) * | 1977-01-28 | 1979-08-28 | Motorola, Inc. | Watch module |
US4721925A (en) * | 1986-11-20 | 1988-01-26 | Motorola, Inc. | Micromechanical electronic oscillator |
US6467345B1 (en) | 1993-10-18 | 2002-10-22 | Xros, Inc. | Method of operating micromachined members coupled for relative rotation |
WO1998044571A1 (en) * | 1997-04-01 | 1998-10-08 | Xros, Inc. | Adjusting operating characteristics of micromachined torsional oscillators |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH243725A (de) * | 1944-12-13 | 1946-07-31 | Patelhold Patentverwertung | Einrichtung mit einem mechanischen, durch elektrische Mittel in Schwingungen zu versetzenden Schwingsystem. |
US3150337A (en) * | 1961-02-27 | 1964-09-22 | Armec Corp | Electro-mechanical resonant device |
CH1385466A4 (de) * | 1966-09-26 | 1969-07-31 |
-
1969
- 1969-01-23 JP JP1969005537U patent/JPS4818198Y1/ja not_active Expired
-
1970
- 1970-01-19 DE DE19702002171D patent/DE2002171B2/de active Granted
- 1970-01-20 GB GB1265281D patent/GB1265281A/en not_active Expired
- 1970-01-22 CH CH87570D patent/CH87570A4/xx unknown
- 1970-01-22 CH CH87570A patent/CH538134A/fr unknown
-
1974
- 1974-12-12 US US531978A patent/US3917966A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3917966A (en) | 1975-11-04 |
JPS4818198Y1 (de) | 1973-05-24 |
GB1265281A (de) | 1972-03-01 |
CH87570A4 (de) | 1973-02-28 |
CH538134A (fr) | 1973-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3108166C2 (de) | Stimmgabelquarzkristallschwinger mit Schwingungskopplung | |
DE1523883C3 (de) | Mechanischer Schwinger für Zeitmeßgeräte | |
DE2051626B2 (de) | Schwingungsdämpfer | |
DE3128349A1 (de) | Lineare abtriebseinheit fuer einen auf einer festen abstuetzung elastisch zu lagernden schwingfoerderer | |
DE1797167A1 (de) | U-foermiger mechanischer Vibrator | |
DE3620558C2 (de) | ||
DE3416764A1 (de) | Wiegesystem | |
DE1673758B2 (de) | Schwinger fuer zeitmessgeraete | |
DE4321949C2 (de) | Vibratoreinheit | |
DE7607516U1 (de) | Schwingungstilger zur Dämpfung von breitbandigen Körperschallschwingungen | |
DE2002171B2 (de) | Vibrator | |
DE2002171C3 (de) | Vibrator | |
CH511469A (de) | Als Zeitgebernormal in elektrischen Zeitmessgeräten dienender mechanischer Resonator | |
DE1805777A1 (de) | Schwingsystem | |
DE2135323A1 (de) | Schwingsieb, insbesondere schwingsieb fuer die feinabsiebung | |
DE3427780C2 (de) | ||
EP0472094B1 (de) | Fertiger für Strassendecken mit einer um ein Scharnier schwingenden Unterplatte, welches die Platte mit einer tragenden Struktur verbindet | |
AT211222B (de) | Schwingförderer zur Beförderung in einer Richtung | |
DE2005306C (de) | Mechanischer Resonator fur Normal frequenz oszillatoren | |
DE1773678C (de) | Frequenznormal für zeithaltende Geräte in Form eines flachen zweiarmigen Gabelschwingers | |
DE1523903C (de) | Stimmgabelresonator, insbesondere fur elektrische Uhren | |
DE3422889A1 (de) | Ringlaser-gyroskop | |
DE952336C (de) | Schwingfoerderrinne | |
AT313826B (de) | Vorrichtung zum kontinuierlichen Klassieren von Schüttgut | |
DE3707971C2 (de) |