DE2005306C - Mechanischer Resonator fur Normal frequenz oszillatoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung hetril'ft einen mechanischen Resonator tür Normalfrcqucuzoszillatorcn, insbesondere in Zeitmeßgeräten, mit einem Schwinger, der einen Federkörper mit zwei rechtwinklig zueinander \ erlaufenden Symmetrieachsen und zwei an dem Federkörper vorhandene, gegensinnig schwiiigciid-j Schwingungsmassen aufweist, deren Schvvingungsmiltelpunkte sich auf einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit einer der genannten Symmetrieachsen zusammenfällt.

Schwinger der genannten Art sind schon s:it einiger Zeit in zahlreichen Ausführungsformen bekannt und werden meistens mittels elektroniechanreher Wandler mit einem elektrischen Oszillator gekoppelt, so daß die Schwingungsfri-quenz des Oszillators mit der Eigenschwingungsfrequenz des mechanischen Schwingers übereinstimmt. Beispiele tierartiger Schwinger finden sich unter anderem in ilen schweizerischen Patentschriften 406 984 und 414768 und in der USA.-Patentschrift l%3719. Die Tatsache, daß bei diesen Schwingern die Schwingungsmittelpunkte der Schwingungsmassen eine geradlinige Bewegungsbahn haben, bringt den Vorteil, daß die Eigenschwingungsfrequenz dieser Schwinger gegenüber den Einflüssen des Gravitationsfeldes inv riant ist und somit nicht von der Lage und Stellung der Schwinger im Raum abhängt. Diese Eigenschaft läßt diese Schwinger besonders für die Verwendung in tragbaren Geräten, z. B. Armbanduhren, interessant erscheinen.

Bei der Verwendung solcher Schwinger stellt sich häufig das Problem der Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz. Bisher war es üblich, diese Abstimmung dadurch zu bewerkstelligen, daß bei zu hoher Frequenz am Schwinger an jenen Partien, die vorzugsweise als Speicher potentieller Energie wirksam sind. bzw. bei zu tiefer Frequenz an jenen Stellen, die vornehmlich als Speicher kinetischer Energie wirksam sind. Material zu entfernen. /. B. wegzufeilen. Obwohl dieses Verfahren in der Produktion noch gangbar erscheint, ist es zu späteren Korrekturen, die beispielsweise durch Alterserscheinungen bedingt sind, am fertigen Produkt umständlich anzuwenden, und nur von speziell ausgebildeten Fachleuten mit Erfolg durchführbar.

Es ist bereits bekannt, bei einem Schwinger, dessen vornehmlich als Speicher kinetischer Energie wirksame Partien auf gekrümmten Bahnkurven laufen, eine Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz dadurch zu ermöglichen, daß der Schwinger mit schwenkbar gelagerten Massen versehen wird, wobei die Schwenkachsen dieser Massen nicht durch deren Schwerpunkte gehen. Wenn die Bahnkurven nicht geradlinig sind, ist das Trägheitsmoment nicht der tragen Masse gleieh/usel/en. Durch Verschwenken der schwenkbaren Massen ist es möglich, das Trägheitsmoment und damit die Eigenschwiiigungsfrequenz des Schwingers zu verändern, ohne Masse zuzuführen oder wegzunehmen. Dieses Verfahren UiIU sich bei den Schwingern der eingangs erwähnten Alt im allgemeinen nicht anwenden, weil diejenigen Partien, die vorzugsweise als Speicher kinetischer Energie dienen, sich auf geradlinigen Bahnkurven bewegen.

Es ist ferner seit langem bekannt, daß die Eigen frequenz von Schwingern mit einem Federkörper durch Verandern der Federungseigenschaften des Federki'irpers abgestimmt werden kann, wie τ. Β. durch mehr oder weniger starkes Spannen einer Saite. Dieses Verfahren der Feinabstimmung ist nur hi gewissen Formen des Federkörpers möglich oder wenn eine serstellbare Zusatzfeder vorhanden ist, die zwei gegenläufig schwingende Punkte des Schwingers verbindet, wie z. B. in der deutsehen Auslegeschrift I 266 2.U gezeigi ist. In beiden Fällen ergibt sich der Nachteil, daß die Befesligungsstellen des Schwingers

ίο nicht frei von durch die Schwingung hervorgerufenen Kräften sind iind daher Rückwirkungen auf den Schwinger ausüben, wodurch der Gütefaktor des Schwingers und damit die Frequenzstabiiität der Schwingung beeinträchtigt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mechanischen Resonator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem eine Feinabstimmung ohne die Notwendigkeit des Zuführens oder Wegnehmen* von Masse und ohne Beeinflus sung der Federlingseigenschaften des Federkorper^ möglich ist.

Diese Aufgabe ist beim erfindungsgemäßen mechanischen Resonator im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Schwinger mit den beiden auf einer ge- radlinigen Bewegungsbahn gegensinnig schwingenden Schwingungsmassen ein Primärschwinger ist, der eine geradzahlige Anzahl Paare von Sekundärschwingern trägt, die hinsichtlich ihrer Eigenschwingungsfrequenz und/oder ihrer Orientierung relativ zur Bewegungs bahn der Schwingungsmassen des Primärschw'.ngers einstellbar sind, wobei jeder Schwingungsmasse des Primärschwingers mindestens ein Paar der Sekundärschwinger zugeordnet ist und die Sekundärschwinger paarweise im wesentlichen symmetrisch zu den Symmetrieachsen des Primarschwingers oder zu einem Punkt auf der mit der Bewegungsbahn der Schwingungsmassen des Frimärsehwingers zusammenfallenden Symmetrieachse ausgebildet und angeordnet sind.

Zweckmäßig kann jeder Sckundärschvvinger ein Endpartie mit dem Primärschwinger durch Einspan-Stabfederelcment aufweisen, das an seiner einen nung verbunden und am anderen Ende frei ist. Dabei kann die freie Endpartie jedes Stabfederelementes einen oder mehrere Masserkörper tragen. Die Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz des Resonators kann durch Verstellen des Massenkörpers in der Längsrichtung des Stabfederelementes oder/und durcli Verschwenken des Stabfedcrelementes in bezug aul den Primärschwinger erfolgen. Für den zweitgenannten F'all ist zweckmäßig das eine Ende des Stabfederclcmcntes jedes Sekundärschwingers in einen Tragkörper eingespannt, der um eine zur Ebene der Symmetrieachsen des Primärschwingers senkrechte odei parallele Schwenkachse drehbar mit dem Primärschwinger ',erblinden ist und in der jeweils einge stellten Lage verbleibt. Es ist ferner möglich, da: Stabfederelement jedes Sekundärschwingers in seine Längsrichtung verstellbar in einem Tragkörper ein zuspannen, der am Primiiischwinger fest oder dreh bar angeordnet ist. wobei die freie Endpurtic de Stabfederelcincntcs mit oder ohne zusätzliche] Massenkörper ausgerüstet sein kann. Bei einer andc ren Ausführungsform kann mit dem .'l'ibfederclemeri jedes Sekundärschwingers ein Massenkörper mittel einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch angeordne ten Achse schwenkbar verbunden sein, so daß er fü die Feinabstimmung der Schwingungsfrequenz de

3 4

Resonators in bezug iiuf das Stabfedorelement ge- körper 3. Die eine Endpartie desStahfedereleinenles 2

Schwenkt werden kann und dann in der eingestellten ist radial in den zapl'enförmigen Tragkörper 1 einge-

|.age verbleibt. spannt, so daß also die Längsrichtung des Slahl'eder-

Weitere Merkmale und Einzelheiten verschiedener elementes 2 parallel zu der die Ach .en A und H ent-

f\tiM'ülmingsformen der Erfindung ergeben sich ;.us 5 haltenden Ebene verläuft. Der Masse-ikörper 3 ist am

ller nun folgenden Beschreibung und den Zeichnun- freien Hilde des Stabfederelementes 2 angeordnet. Die

Jen, in denen mehrere Alisführungsbeispiele veran- beiden Stabfederelemente 2 der ein Paar bildenden

»chaulicht sind. Sekundiirschwinger sind gleichachsig angeordnet und

F·'i g. 1 zeigt in axonometrischer Darstellung ein haben die gleiche Länge. Sie können aus einem /u-

Crsies Ausführungsheispiel des erfindungsgemäßen iq sammenhängenden Materialstück bestehen, das in

Resonators; seiner Mitte durch den Tragkörper I festgehalten ist.

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf den gleichen Reso- Ebenso haben die beiden Massenkörper 3 gleich

iiaior; große Masse und gleiche Entfernungen von der Dreh-

F i g. 3 zeigt eine Ansicht des Resonators in Rieh- achse c. Das vom Tragkörper Γ getragene Sekundär-

lung der Achse .-1 in Fig. I und 2 betrachtet; 15 schwingerpaar mit den Stabfederelementen 2' Lind

F i g. 3 a ist ein Querschnitt entlang der Achse A in Massenkörpern 3' ist völlig übereinstimmend ausge-

F i g. 2 durch eine geringfügig abgeänderte Ausfüh- bildet und angeordnet,

rungsvariante des Resonators; Für die Erläu¹ ung der Wirkungsweise des be-

Fig. 4 zeigt ein einzelnes Sekundärschwingerpaar schriebenen Resonators und der Feinahstimmung

des in den F i g. 1 bis 3 veranschaulichten Resonators 20 seiner Schwingungsfrequenz wird nun auf Fig. 4

in Draufsicht; hingewiesen, die das eine Pair der Sekundärschwin-

Fig. 5 ist eine analoge Darstellung einer abge- ger2, 3 in größerem Abbildungsmaßstab zeigt. Der

änderten Ausführungsform des Sekundärschwir ger- zapfenförmige Tragkörper I ist um die Achse c ge-

paares; dreht worden, so daß die Längsrichtung der Stab-

Fig. 6 bis 11 stellen je ein weiteres Ausführungs- 25 federelemente 2 einen Winkel φ bezüglich einer beispiel eines einzelnen Sekundärschwingerpaares in Achse /> einnimmt, die parallel zur Symmetrie-Draufsicht dar. achse B verlaufend die Schwenkachse c schneidet.

Der in den Fig. i bis 3 veranschaulichte media- In Fig. 1 sind die Achse b und ihr Gegenstück b' auf

■tische Resonator weist einen Primärschwinger 11, 12 der gegenüberliegenden Seite ebenfalls eingezeichnet,

auf, der aus einem ringförmigen Federkörper 11 und 30 Wenn die Schwingungsmassen 12 des Primärschwin-

zwei daran befestigten Schwingungsmassen 12 be- gers II, 12 gegensinnig schwingen, bewegt sich der

steht. Der Primärschwinger hat zwei rechtwinklig Tragkörper 1 ebenfalls längs der Achse A hin und

zueinander verlaufende Symmetrieachsen A und B. her. Dadurch werden die Sekundärschwinger 2, j zu

Ein längs der einen Symmetrieachse B verlaufender Schwingungen angeregt, die teils Bicgungsschtvin-

Steg 13 dient zur Befestigung des Federkörpers 11 auf 35 gungen und teils Längs-,chwingungen der Stabfedcr-

einer Unterlage (nicht gezeichnet). Die beiden elemente 2 sind.

Schwingungsmassen 12 sind einander gegenüber der- Die Bewegungen jedes Massenkörpers 3 können in art anQeordnet, daß ihre Schwerpunkte auf der an- zwei Komponenten aufgeteilt werden, die parallel zu deren Symmetrieachse A Hegen. Beim Betrieb des den Symmetrieachsen A und B verlaufen. Die Bewe-Primärschwingers schwingen die Massen 12 gegen- 40 gungskomponenten parul'el zur Symmetrieachse /J sinnig hin und her, wobei ihre Schwerpunkte sich auf und zur Bewegungsbahn des Tragkörpers 1 sind bei einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit den zwei Massenkörpern 3 des betrachteten Sekunder Symmetrieachse /( zusammenfällt. Der Feder- därschwingerpaares gleichsinnig gerichtet, wogegen körper führt dabei Biegungsschwingungen aus. Damit die zur Symmetrieachse B und zur Achse b parbei der erwähnten Schwingung keine Zug-und Druck- 45 allelen Bewegungskomponenten dergleichen Massenkräfte auf den Steg 13 ausgeübt werden, hat der körper 3 einander entgegengesetzt sind. Die erstge-Federring Il die in den Fig. 1 und 2 ersichtliche nannten Bewegungskomponenten haben also sich Formgestaltung mit abwechselnd konvex und konkav addierende Wirkungen auf die Bewegung der begekrümmten Partien. Die Enden des Steges 13 sind je nachbarten Schwingungsmasse 12 des Primärschwinin der Mitte einer konvex gekrümmten Partie ange- 50 gers. Die zweitgenannten Bewegungskomponenten Schlüssen, wogegen die Schwingungsinassen 12 je mit dagegen heben sich in ihren Wirkungen auf dem einem Fortsatz 14 in der Mitte einer konkav ge- Primärschwinger praktisch gegenseitig auf.
krümmten Partie in starrer Verbindung stehen. Der Es leuchtet ein, daß durch Drehen des zapfenförbeschricbcne Schwinger ist bekannt und z. B. in den migcn Tragkörpers 1 um die Achse c, d. h. durch schweizerischen Patentschriften 414 768 und 450 295 55 Verändern des Winkels »/■, das Verhältnis der erbeschrieben, wähnten Bewegungskonipnnenten jedes Massenkör-

Auf den Fortsätzen 14 des Federkörpers 11 be- pe rs 3 zueinander geändert werden kann, was auch findet sich je ein zapfenförmiger Tragkörper I eine entsprechende Änderung der von dem Sekundärbzw. Γ, der ein Paar von Sekundärschwingern 2. 3 schwingerpaar auf die benachbarte Primärschwingerbzw. 2', 3' trägt. Jeder Schwingungsniassc 12 des fio müsse 12 ausgeübten Kräfte zur Folge hat. Wenn die Prir.ii'rschwingcrs II, 12 ist ein Paar der genannten Eigenschwmgungslrcquenz der Sekundarschwin-Sekund!irschwinger2, 3 bzw. 2', 3' zugeordnet. Die gcr 2, 3 kleiner als die ursprüngliche Eigenschwinzapfenför;nigen Tragkörper 1 und Γ sind je um eine gungsfrcc|iieiiz des Primärschwingers gewählt ist, so Achser bzw. c' drehbar, die senkrecht zu der die nimmt die resultierende Schwingiingsfrcqucnz des Symmetrieachsen A und B enthaltenden Ebene steht, 65 Resonators mit zunehmendem Winkel,, ab. Wenn wie die F 1 g. I und 3 erkennen lassen. Die vom Trag- hingegen die Eigenschwingungsfrequenz der Sekunkörper 1 getragenen Sekundärschwinger bestehen je dnrschwinger höher als die ursprüngliche Eigenaus einem Stabfederelement 2 und einem Massen- schwingungsfrequenz des PrimärschwinKers gewählt

ist. so liiit eine Vergrößerung lies Winkels 7 eine Frequeu/xunahme der resullierendeii Schwinger des Resonators zur Folge. Dabei wird von der Tatsache Gebrauch gemiichl, daß die Ligenfrequenz tier l.ängsschwingung des Stabfederelenientes 2 höher liegt als die Eigenfrequenz der Biegcschwingung. In beiden lullen isl es zweckmäßig, danach zu trachten, daß dir Stilbfederelemente 2 bei richtig abgestimmtem lU-sonator einen merklichen Winkel </ zur Achse b einschließe!-, damit bei einem später notwendig werdenden Nachstimmen der Schwingungsfrcqucnz des Resonators ein Verändern der Frequenz sowohl nach unten als auch nach oben durch einfaches Schwenken des Sekundärschwingerpaarcs um die Achse < möglich ist. Um die dynamische Symmetrie des Resonators bezüglich der Symmetrieachse H aufrechtzuerhalten, ist es angezeigt, jeweils die beiden zapfenförmigen Tragkörper 1 und Γ um etwa gleiche Winkelbetriige zu drehen, so daß die Stabfederelemente 2' unter etwa dem gleichen Winkel 7 zur Achse b' \ erlaufen wie die Stabfederelemente 2 in bezug auf die Achse />.

Die in Fig. 3 <v veranschaulichte Ausführungsvarianle unterscheidet sich von der beschriebenen Ausbildung lediglich dadurch, daß jedem Fortsalz 14 des Federkörpers Il zwei Sekundärsehwingerpaarc zugeordnet sind, die sich symmetrisch auf der einen und auf der anderen Seite der die Symmetrieachsen A und H des I'rimärschwingers enthaltenden F.benc befinden. Hierbei sind die zapfenförmigen Tragkörper 1 und Γ länger ausgebildet und derart angeordnet, daß sie auf beiden Seilen der genannten F.benc gleich weit vorstellen. Jede der vorspringenden Partien des Tragkörpers I bzw. Γ trägt ein Paar der Sekundärsclnvinger von dec oben beschriebenen Ausbildung.

Die im folgenden unter Bezugnahme auf die F i g. 5 bis 11 erläuterten weiteren Ausfülmingsformen unterscheiden sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur durch die Ausbildung und'oder Anordnung der Sekundärschwinger. F.s ist zu bemerken, daß im Falle jeder der nachstehend beschriebenen Ausbildung oder Anordnung der Sekundärschwinger diese ent w eder nur auf einer Seite der die Symmetrieachsen A und B des Primärschwingers enthaltenden Ebene oder aber auf beiden Seiten dieser Ebene, ähnlich wie in F i g. ? η gezeigt, vorgesehen sein können.

Gemäß Fig. 5 sind zwei geradlinige, gleich lange Stabfederelemente 2 gleichachsig ^:n einem gemeinsamen Tragkörper 1 eingespannt. Im Gegensatz zum ersten Ausfiihrungsbeispiel weisen die vom Tragkörper 1 abgewandten Enden der Stabfederelemente 2 keine Massenkörper auf. Die Masse jedes Sekundärschwingers besteht somit aus den verteilten Massepunkten des Stabfederelementes 2 selbst. In diesem I al! kann man sich bekanntlich sämtliche Massepunkte eines Stabfedcrclementes 2 in einem einzigen Punkt konzentriert vorstellen, der Schwingiingsmittclpunkt genannt wird. Hinsichtlich der Bewegung der Sclnvinijungsmittelpunktc der ein Paar bildenden Sekundärschwinger gilt das gleiche, das oben für die Schwerpunkte der Masse 3 gesagt wurde: Die parallel zur Symmetrieachse A und Bewegungsbahn der Primärschwingermassen verlaufenden ßcvveguneskomponenten sind gleichsinnig gerichtet, wogegen die parallel zur andern Symmetrieachse B und der Achse/' verlaufenden Bewegungskomponenten einander entueiienueset/t sind. Das AbMimmen der Schwingungsfrequcnz des Resonators geschieht durch Andern des der in den Tragkörper I eingespannt sind. Letzterer Winkels 7, indem der zapfenförmige Tragkörper I gedreht wird.

Meiiti Ausfiihrimgsbeispiel gemäß F ig. 6 hat jeder Sekuniiärschwingcr einen eigenen zapfenförmigen Tragkörper I. der drehbar mit dem Federkörper des Primärschwingers verbunden ist. Die beiden Tragkörper der ein Paar bildenden Sekundärschwingcr sind in gleichen Abständen d entlang der Achse h auf der einen bzsv. der andern Seite der Symmetrieachse A angeordnet, die mit der Bewegungsbahn der Primärscliwingunj'smnsscn zusammenfällt. Die Sekundärschwinger bestehen je aus einem Stabfedcrelemcnt 2 und einem Massenkörper 3, wobei das Stabfederelcment an seinem einen Ende im zugeordneten Tragkörper 1 radial eingespannt ist und am anderen Ende den Massenkörper 3 trägt. Die beiden ein Paar bildenden Sekundärschwinger sind in bezug auf die Symmetrieachse A spiegelbildlich angeordnet und ausgebildet, nicht nur hinsichtlich der geometrischen Konfiguration, sondern auch hinsichtlich der Federungscigenschaftcn und der Massen. Zum Abstimmen der Schwingungsfrequenz des Resonators werden die beiden zapfenförmigen Tragkörper 1 um etwa gleiche Drchwinkel in entgegengesetztem Sinn gedreht, .«) daß die Winkel 7 geändert werden, welche die Stabfederclemcntc 2 in bezug auf die Achse b einnehmen. Die Wirkungsweise der Sekundärschwingci ist grundsätzlich die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Bei dem in Fig. 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel bestehen die Sekundärschwinger wieder jt aus einem Stabfederclement 2 und einer Masse 3. Die beiden Stabfederelemcnlc 2 der ein Paar bildender Sekundärschwinger sind gleichachsig zueinander an geordnet und mit ihrem einen Ende in einem gemeinsamen Tragkörper 1 eingespannt, der im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformer starr, also nicht drehbar mit dem Federkörper de

Primärschwingers verbunden ist. Die Längsrichlunj der Stabfcderclemenlc 2 verläuft längs der Achse / rechtwinklig zur Symmetrieachse A und Bewegungs bahn der Primärschwingungsmassen. Um das Abstim men der Schwingungsfrequenz des Resonators zi ermöglichen, sind die Massenkörper 3 in der Längs richtung der Stabfederelemente 2 verstellbar. Zu die sem Zweck ist jeder der Massenkörper 3 puf den zugehörigen Stabfederelement gleitbar gelagert um durch Haftreibung in der jeweils eingestellten Lagi

festgehalten. Wenn der Resonator schwingt, führei die Massenkörper 3 zusätzliche Schwingbeweeuncei etwa auf kreisbogenförmigen Bewegungsbahnen aus welche um das Zentrum des Tragkörpers 1 eekrümm verlaufen. Die zur Achse A parallelen Bewcgungskom

ponenten der Massenkörper 3 sind gleichsinnig um beeinflussen die Schwingungsfrequenz des Resona tors, wogegen die zur Achse b parallelen Bewegunes komponenten gegensinnig sind und sich in ihrer Wir kung gegenseitig aufheben. Zum Abstimmen de Schwingungsfrequenz des Resonators werden die Ab stände der beiden Massenkörper 3 vom Traükörper wenigstens annähernd symmetrisch verändert, vva eine Änderung der Eigenschwingungsfrequenz de Sekundärschwinger zur Folge hat.

Die Alisführungsform gemäß Fig. 8 unterscheide sieh von dem soeben beschriebenen Beispiel icdiü lieh dadurch, daß die beiden Stabfederelemente 2 de ein Paar bildenden Sekundärschwinuer nicht deich

7 8

iclisig, sondern unter einem Winkel in bezug aufein- Sekimdärschwinger und damit die Schwingungsfreinder ist abei wiederum starr mit dem Federkörper qiienz des Resonators verändern. Aus Symmetriedes Primärschwingcrs verbunden. Die i.ängsrichtim- gründen trachtet man danach, die beiden Massenpen der zwei Stabfederelemente 2 verlaufen unter körper 3 jeweils um gleiche Winkel zu schwenken,
pleiehen Winkeln« in bezug auf die Achse/). Das 5 Die in Fig. 11 gezeigte Ausführungsform ist jener Abstimmen der Schwingimgsfrequcnz des Resonators von F i g. 7 ähnlich, nur sind die Massetikörper 3 erfolgt auch hier durch Verstellen der Massenkörper 3 auf andere Weise verstellbar an ilen Stabfederclecnllang der Stabfederelemeiile 2. menten 2 angeordnet. Die letzteren weisen an ihren

Hei nicht dargestellten Ausiühiimgsvarianlen zu voneinander abgekehrten Enden je einen Fortsalz 4

Ilen Beispielen gemäß F i g. 7 und 8 sind die Massen- io mit einem Außengewinde auf. Die Massenkörper 3

körper 3 fest, d.h. unverschiebbar auf den vonein- sind als entsprechende Schraubenmuttern ausgebildet,

ander abgekehrten Endpartien der Slabfcderele- welche auf die Fortsätze 4 aufgeschraubt sind. Das

mente 2 angeordnet, aber die einander zugewandten Abstimmen der Schwingungsfrcquenz des Resonators

lindpartien der Stabfcderelemenle derart verstellbar geschieht durch Drehen der Massenkörper 3 auf den

im Tragkörper 1 eingespannt, daß die freie Länge 15 Fortsätzen 4, wodurch eine Verlagerung der Massen-

Jcdes Stabfcderelemcntcs verändert werden kann, um körper in der Längsrichtung der Stabfcdcrclementc 2

llie gewünschte Abstimmung des Resonators herbei- erfolgt.

tuführen. Bei diesen Ausführungsvarianlen ki nn man In der vorstehenden Beschreibung der verschiede-

fcgcbenenfalls auf die Massenkörper 3 verzichten nen Ausführungsbeispiele sind die ein Paar bilden-

IMi(I wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 allein 20 den Sekimdärschwinger stets derart angeordnet, daß

llie verteilte Masse der Stabfederelcmcntc 2 benutzen. die gegensinnig gerichteten Bewegungskomponenten

Bei dem in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbcispicl der Schwingungsmittelpunkte parallel zur Symmetrie-Kind zwei Tragkörper I in gleichen Abständen längs achse/? (vgl. Fig. 1 und 2) verlaufen. Diese Lösung der Achse /) auf der einen und der andern Seite der wird in den meisten Fällen aus Platzgründen die vorSymmetrieachse A angeordnet und fest mit dem Pri- 25 teilhafteste sein, weil dann die Längsrichtung der märschwinger verbunden. Zwischen den beiden Trag- Stabfederelemente 2 parallel zu der die Symmetriekörpern 1 ist ein geradliniges Stabfederelement 2 aexhsen A und B enthaltenden Ebene verlaufen, in ähnlich einer Saite eingespannt, wobei die Enden des welcher sich auch der Fedcrkörperll zur Hauptsache Stabfedcrclemcntes in den Tragkörpern 1 festgchal erstreckt. Es ist aber ebenso gut möglich, den Selen sind. Auf dem Stabfederelement 2 sind zwei Mas- 30 kundärschwingerpaaren eine andere Orientierung auf »enkörper 3 verschiebbar geführt, die durch z. B. dem Federkörper des Primärschwingers zu geben, Haftreibung in der jeweils eingestellten Lage ver- wenn nur die einander entgegengesetzten Bewegungshkiben. Es handelt sich gesamthaft wieder um ein komponenten der Massenkörper 3 oder der Schwin-Paar von Sekundärschwingerri, die je aus einer Hälfte gungsmittelpunkte der ein Paar bildenden Sekundärdes Stabfederelemcntes 2 und einem der Massenkör- 35 schwinger rechtwinklig zur Symmetrieachse A verlauper 3 bestehen. Diese Sekimdärschwinger kann man fen und einander in ihren Wirkungen praktisch aufsich aus der Ausführungsform gemäß Fig. 7 derart heben. So könnte z. B. in Fig. 1 die Anordnung derentstanden denken, daß letztere längs der Achse A art abgeändert sein, daß die Drehachsen c der zapfentntzweigeschnitten und die beiden Hälften je um förmigen Tragkörper 1 und Γ mit den Achsen b zu-180 gewendet wurden, so daß die bisher freien En- 4" sammenfallen und die Stabfederelementc 2 nach der den der Stabfederelementc nunmehr einander züge- einen und der anderen Seite der die Symmetrieachsen/J wandt sind und sogar miteinander verbunden wurden. und B enthaltenden Ebene abstehen, z. B. nach oben Zum Verändern der Eigenschwingungsfrequenz des und nach unten anstatt nach links und nach rechts. Sekundärschwingerpaares nach Fig. 9 und somit der Auch ist es möglich und in gewissen Fällen zweck-Schwingungsfrcquenz des Resonators verstellt man 45 mäßig, die Schwenkbarkeit der Stabfederelemente die beiden Massenkörper 3 entlang des Stabfederele- mit der Verstellbarkeit von daran angeordneten Masmentes 2. wobei darauf geachtet wird, daß die Ab- senkörpern zu kombinieren, z. B. derart, daß in de Stände*/ der Massenkörper von der Symmetrieachse A Beispielen gemäß Fig. 4 oder 6 die Massenkörper 3 einander wenigstens annähernd gleich sind. an den Stabfederelementen 2 verstellbar angeordnet

In Fig. IO ist eine Ausführungsform veranschau- 5° sind, etwa wie in den Fig. 7, 10 oder 11 veran-

Icht. bei welcher die ein Paar bildenden Sekundär- schaulicht ist.

Sx-hwingcr 2. 3 durch einen gemeinsamen Tragkör- Es kann vorteilhaft sein, die Stabfederelemente 2 per I festeehalten sind, der starr mit dem Primär- der Sekundärschwinger aus einem speziell geeigneten Schwinger verbunden ist. Die Sekundärschvvinger vvei- Material herzustellen, dessen Längenveränderungeri «cn gleichachsig zueinander angeordnete Stabfeder- 55 in Abhängigkeit von der herrschenden Temperatur elemente 2 auf, die mit ihren einen Enden im Trag- eine solche Änderung der Eigenschwingungsfrequenz körper 1 eingespannt sind. Die freien Endpartien der der Sekundärschwinger hervorrufen, welche einer Stabfederelemcnte 2 tragen je einen Massenkörper 3, temperaturbedingten Änderung der Eigenschwinder mittels einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch gungsfrequenz des Primärschwingers entgegenwirkt, angeordneten Achse 5 schwenkbar mit dem betref- 60 so daß die resultierende Schwingungsfrequenz des fenden Stabfederelement verbunden ist und in der kombinierten Resonators praktisch oder zumindest jeweils eingestellten Schwenklage verbleibt. Die weitgehend temperaturunabhängig ist.
Schwenkachsen 5 uefinden sich in gleichen Entfernun- Der Hauptvorteil des beschriebenen Resonators ist gen von der Symmetrieachse A auf beiden Seiten der- jedoch der, daß seine Schwingungsfrequenz fein abseihen. Durch Schwenken der Massenkörper 3 um 65 gestimmt werden kann, ohne daß an irgendeiner einen Winkel γ gegenüber der Achse b, die mit der Stelle Masse entfernt oder zugefügt werden muß. Längsrichtung der Stabfederelemente 2 überein- Dieser Vorteil wirkt sich in der Produktion von Gestimmt, läßt sich die Eigenschwingungsfrequenz der raten mi! dem beschriebenen Resonator kostenspa-

rend aus, da die Abstimmung weniger Zeit und Geschicklichkeit erfordert. Auch gibt es praktisch keinen Ausschuß wegen unsachgemäßen Wegfeilens von Material. Da die Abstimmung beliebig oft wiederholbar ist, liegt ein wesentlicher Vorteil des Resonators in der Möglichkeit des bequemen Naehstimmens, wenn sich z. B. durch Alterungserscheinungen oder andere Einflüsse Verschiebungen der vSehwingungs-Irequenz des Resonators ergeben haben. Das Abttimmen und Nachstimmen kann auch von wenig geschulten Arbeitskräften durchgeführt werden.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Mechanischer Resonator für Normalfrequenzoszillatoren, insbesondere in Zeitmeßgeräten, mit einem Schwinger, der einen Federkörper mit zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Symmetrieachsen und zwei an dem Federkörper vorhandene, gegensinnig schwingende Schwin- _ao gungsmassen aufweist, deren Schwingungsmittelpunkte sich auf einer geradlinigen Bewegungsbahn bewegen, die mit einer der genannten Symmetrieachsen zusammenfällt,dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schwinger (11,12) ein Primärschwinger ist, der eine geradzahlige Anzahl Paare von Sekundärschwingern (2,3) trägt, die hinsichtlich ihrer Eigenschwingungsfrequenz und/oder ihrer Orientierung relativ zur Bewegungsbahn der Schwingungsmassen (12) des Primärschwingers einstellbar sind, wobei jeder Schwingungsmasse des Primärschwingers mindestens ein Paar der Sekundärschwinger zugeordnet ist und die Sekundärschwinger paarweise im wesentlichen symmetrisch zu den Symmetrieachsen (A, B) des Primärschwingers oder zu einem Punkt (1,1') auf der mit der Bewegungsbahn der Schwingungsmassen des Primärschwingers zusammenfallenden Symmetrieachse (A) ausgebildet und angeordnet sind.

2. Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sekundärschwinger (2, 3) ein Stabfederelement (2) aufweist, das an seiner einen Endpartie mit dem Primärschwinger (11, 12) durch Einspannung verbunden und am anderen Ende frei ist.

3. Resonator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Endpartie fedes Stabfederelementes (2) mindestens einen " Massenkörper (3) trägt.

4. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper (3) in der Längsrichtung des Stabfederelementes

(2) verstellbar ist.

5. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper

(3) und eine Partie oder ein Fortsatz (4) des Stabfederelementes (2) ineinandergreifende Gewinde aufweisen.

6. Resonator nach den Ansprüchen 1 His 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper (3) auf einer I'artie oder einem Fortsatz des Stabfederelcmentes (2) gleitbar angeordnet und durch Haftreibung in seiner Lage festgehalten ist.

7. Resonator nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Massenkörper (3) mittels einer zu seinem Schwerpunkt exzentrisch angeordneten Achse (5) schwenkbar mit dem Stabfederelement (2) verbunden ist und in der jeweils eingestellten Schwenklage verbleibt.

8. Resonator nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stabfederelement (2) in seiner Längsrichtung verstellbar in einem Tragkörper (1) eingespannt ist, df am Primärschwinger (11, 12) befestigt ist.

9. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2,3) zwei gleichachsig angeordnete Stabfederelemente (2) autweisen, die mit ihren einander zugewandten Enden in einem gemeinsamen Tragkörper (1) eingespannt sind, der am Primärschwinger (11, 12) befestigt ist.

10. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis V, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Tragkörper (1), in dem die gleichachsig angeordneten Stabfederelemente (2) der ein Paar bildenden Sekundärschwinger (2, 3) eingespannt sind, um eine gemeinsame Schwenkachse (c) der zwei Sekundärschwinger drehbar mit der Primäschwinde (11,12) verbunden ist.

11. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gleichachsig angeordneten Stabfederelemente (2) gleiche Länge haben und die gemeinsame Schwenkachse (c) der ein Paar bildenden Sekundärschwingcr (2,3) die Bewegungsbahn (A) der Primärschwin gungsmassen (12) schneidet.

12. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis i', dadurch gekennzeichnet, daß jedes Stabfedereltment (2) der ein Paar bildenden Sekundärschwif, ger(2,3) in einen eigenen Tragkörper (1) eii,-gespannt ist und diese Tragkörper (1) um zwei getrennte Schwenkachsen (c) drehbar sind, die gleiche Entfernung (d) von der Bewegungsbahi (A) der Primärschwingungsmassen (12) haben.

13. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis i2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenschwmgungsfrequenzen der Sekundärschwinger (2,3) entweder unterhalb oder oberhalb der Eigenschwingungsfrequenz des Primärschwingers (11. 12) liegen.

14. Resonator nach den Ansprüchen 1 bis !3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Stabfederelemente (2) der Sekundärschwinger (2, 3) sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändern und dabei eine Änderung der Eigenschwingungsfrequenz des Sekundärschwingers hervorrufen, welche einer temperaturbedingten Änderung der Eigenschwingungsfrequenz des Primärschwingers (11, 12) entgegenwirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen