DE2009379B2 - Piezoelektrischer Oszillator in Form einer Stimmgabel als Zeitnormal für zeithaltende Geräte - Google Patents

Piezoelektrischer Oszillator in Form einer Stimmgabel als Zeitnormal für zeithaltende Geräte

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Description

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45
Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Oszillator in Form einer Stimmgabel, insbesondere Quarzttimmgabel, als Zeitnormal für zeithaltende Geräte, bei welcher die Gabelzinken zur Schwingungsanregung Elektroden tragen und bei welcher zur mechanischen Entkopplung der Stimmgabel vom Ciabeiträger wenigstens ein elastisches Entkopplungsglied zwischen GabelfuQ und Gabelträger angeordnet ist.
Es ist eine Stimmgabel der genannten Art aus Quarz -
JJ Install bekannt (»Jahrbuch der deutschen Gesellschaft
Il IUr Chronometrie e. V.«, 1954, S. 29 bis 34), die durch •ine oder mehrere Spiralfedern aufgehängt ist, die {leichzeitig zur Stromzuführung dienen. Mit dieser beannten Stimmgabel wird zwar gegenüber den fest in •iner Tragplatte befestigten Stimmgabeln eine Verbesserung der Frequenzkonstanz und bezüglich des Wirlungsgrades erreicht, jedoch lassen diese Verbesserungen noch zu wünschen übrig, und zwar insbesondere
SS
60 dann, wenn Stimmgabeln besonders geringer Größe verwendet werden sollen, wie sie for tragbare Kleinuhren verwendet werden müssen,
Quarze in Stimmgabelform haben gegenüber Quarzstäben grundsätzlich verschiedene Vorteile. So kann die Quarzstimmgabel bei gleicher Frequenz kürzer gehalten werden, und es ist die Aufhängung weniger kn tisch und die Stoßsicherheit höher. Auch lassen sich höhere Gütefaktoren erreichen.
Die bisher bekannten Stimmgabeln, z. B. die obenerwähnte bekannte Stimmgabel, genügen im allgemeinen für große, frei im Raum aufgehängte Stimmgabeln. Bei zunehmender Verkleinerung stellt man aber fest, daß bei entsprechend fester Einspannung, wie sie für trag bare Uhren notwendig ist, sich die Frequenz sehr stark mit der Einspannung ändert, wobei auch die auf dem Stimmgabelfuß angebrachten Stromzuführungen die Frequenz beeinflussen. Die Urachen für diese Störungen liegen einerseits in den Unsymmetrie;» der Stimmgabelzinken, die mit abnehmender GroiJe steigen, du die Herstellungsgenauigkeit nicht beliebig gesteigen werden kann. Andererseits wirkt sich die Masse dt-r Stroinzuführungen bei kleiner werdenden Gabeln starker aus
Es ist auch eine Stimmgabel als Zeitnormal für eine elektrisch gesteuerte Uhr bekannt (deutsche Auslegeschrift ! 235 823), bei welcher durch Einschnitte am StimmgabelfuG eir, Entkopplungsglied geschaffen ist. Hierdurch wird es aber nicht nahegelegt, die eingangs genannte, bekannte Quarzstimmgabel mil einem zweiten Entkopplungsglied zu versehen, das durch Einschnitte am Stimmgabelfuß geschaffen ist, da die die bekannte Quarzstimmgabel erwähnende Druckschrift keinen Hinweis auf etwaige Mangel des bekannten Entkoppiungsgliedes gibt.
Der Erfindung licpi die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Os/illaiur der eingangs genannten Art zu schaffen, der gegenüber den bekannten Oszillatoren eine weiter verbesserte Frequep -.konstanz und einen guten Wirkungsgrad hat und der auch durch Stöße auf den Träger wenig beeinflußbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in Reihe mit dem elastischen Entkoppiungsglied zwischen Stimmgabelfuß und Stimmgabelträger ein weiteres Entkopplungsglied vorgesehen ist. das durch Einschnitte am Gabe! fuß gebildet ist. Dabei wird vorzugsweise die Federkonstante des elastischen Entkopplungsgliedes wesentlich geringer gehalten als diejenige des weiteren Entkopplungsgliedes. Zweckmäßig wird das elastische Entkoppiungsglied derart ausgebildet und/oder angeord net, daß seine Federkonstante in Schwingungsrichtung der Stimmgabelarme wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkopplungsgliedes. Ferner wird vorzugsweise das Flächenträgheitsmoment des elastischen Entkopplungsgliedes in Richtung der Stimmgabelarme kleiner gehalten als senkrecht hierzu.
Das elastische Entkopplungsglied kann als Stromzuführung für die Elektrodenanordnung vorgesehen sein, wobei es mit den am durch das weitere Entkopplungsglied entkoppelten Stimmgabeifuß angeordneten Anschlüssen für die Elektrodenanordnung verbunden sein kann.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbcispiclen naher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. la eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Quarzstimmgabel,
pig. Ib einen Teil der Stimmgabel nach F i g. la von der Röckseite gesehen,
F i g, 2 eine perspektivische Darstellung einer abgewandelten AusfQhrungsforro der erfindungsgemäßen Stimmgabel,
F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer weiter abgewandelten Ausföhrungsform der Stimmgabel nach F i g. 3 und
F i g. 4 die Anordnung einer Stimmgabel nach F i g. 2 in einem besonderen Gehäuse.
In den Fic-la und Ib ist albernem mit 10 eine Stimmgabel aus einem piezoelektrischen Material, vorzugsweise aus Quarz, bezeichnet Il und 12 sind die Stimmgabelarme und 13 ist der Stimmgabelfuß, der durch die beiden seitlichen Einschnitte 13i> und 13c/ in zwei Teile 13a und 13c unterteilt ist. Durch die seitlichen Einschnitte 136 und 13d wird ein Entkopplungsglied gebildet, durch das der Teil 13cdes Fußes von der Stimmgabel wesentlich entkoppelt wird, so daß hier die Stromzuführungen angebracht werden können, ohne ao daß sie die Frequenz der Stimmgabel beeinflussen.
Der Fußteil 13c ist mit dem Stimmgabelträger 15 über ein Verbindungsglied 14 verbunden, da.-, hier T-förmig ausgebildet ist wobei auf dem Qucrteil des T der Fußteil 13c aufgeklebt ist. Das andere Ende des as Verbindungsgliedes 14 ist in einen Schlitz des Siimmgabeiträgers 15 eingesteckt und mit diesem verschweißt oder verlötet. Zweckmäßig besteht das Verbindungsglied 14 aus einem elektrisch leitenden Material, so daß dieses Verbindungsglied 14 gleichzeitig als Stromzuführung verwendet werden kann. Zu diesem Zweck ist zwischen einer Elektrode 24 und dem Verbindungsglied 14 eine Lötstelle 25 vorgesehen. Das Verbindungsglied 14 muß den vorstehenden Darstellungen zufolge aus einem schweiß- und lötbaren Material bestehen. Zweckmäßig besteht es aus Stahl. Das Verbindungsglied 14 muß man normalerweise immer so wählen, daß seine Federkonstante in Schwingungsrichtung der Stimmgabelarme 11 und 12 geringer ist als senkrecht dazu. In d..:ser senkrechten Richtung hat das Verbindungsglied 14 die Aufgabe, die Stimmgabel 10 vor einem Bruch durch äußere Stoßeinwirktmgen zu schützen. Da man mit möglichst flachen Gehäusen auskommen will, wird man die Federkonstante in dieser Richtung immer vergleichsweise groß wählen. Natürlich ist es auch möglich, das Verbindungsglied 14 an den FußteK 13p der Stimmgabel IO anzulöten, wenn dieser Stimmgabelfitö an der betreffenden Stelle mTnSiimmgabelarmen 1! und 12 sind Elektroden 16 bis J9 angebracht. Die Zuleitung zu den Elektroden 24 folgt ober das Verbindungsglied 14 und die Lötstelle 23MiI 22 und 23 sind Zusatzmassen bezeichnet, die zur Symmetrierung bzw. zum Frequenz-Feinabgleich leicht abgetragen werden können.
Bei dem Ausf&hrungsbeispiel nach Γ ig. 2 sind Elektroder. 33 bis 35a vorgesehen. Die Stromzuführung erfolgt über Zuführungsdrähte 21 und 20.
Der von den Stimmgabelarmen abgelegene Fußteil ist hier über zwei elastische Entkopplungsgheder 30 und 31 mit dem Stimmgabelträger 15 verbunden. Dabe. dient zumindest einer der Verbindungsteile 31 als Stromzuführung, zu welchem Zweck der Verbindungsteil 31 durch eine Lötstelle 32 mit der Leiterbahn 35a elektrisch verbunden ist. . .
Bei dem Ausführungsbeisptel nach F 1 g. 3 ist ein einziger Verbindungsteil 41 vc/gesehen. der in einen Schlitz 42 des von den Siimmg.,oelarmen abgelegenen Fußteiles eingesteckt und hier verklebt ist Eine Lotsteile 42 stellt hier die elektrische Verbindung zwischen Verbindungsteil 41 und einer Leiterbahn her.
(.;g4 zeigt eine Stimmgabel nach F 1 g.2, die mit Hilfe des Stimmgabelträgers 15 an einer Grundplatte-SS befestigt ist Die Grundplatte wird von einem Glasstopfen 80 durchsetzt, durch die die Zuführungidrähte 20 und 21 geführt sind. Die Grundplatte besteht beispielsweise aus Stahl. Selbstverständlich kann auf der Grundplatte 81 auch eine der anderen Stimmgabeln an
geordnet werden. , · · ,
Mit 22 ist ein Deckel bezeichnet, der beispielsweise ebenfalls aus Stahl besteht. Wenn die Stimmgabel angeschlossen und genau abgeglichen ist, kann das aus Grundplatte 81 und Deckel 82 bestehende Gehäuse geschlossen werden, indem die Teile Gl und 82 luftdicht miteinander verbunden werden. Das Gehäuse kann dann in bekannter Weise entweder evakuiert oder mit einem speziellen Gas gefüllt werden.
Die erfindungsgemäße Stimmgabel ist als Zeitnormal insbesondere für tragbare Klcinuhren. wie Armbanduhren, verwendbar.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche;
1. Piezoelektrischer Oszillator in Form einer Stimmgabel, insbesondere Quarzstimmgabel, als Zeitnormal für zeithaltende Geräte, bei welcher die Gabelzinken zur Schwingungsanregung Elektroden tragen und bei welcher zur mechanischen Entkopplung der Stimmgabel vom Gabelträger wenigstens ein elastisches Entkopplungsglied zwischen Gabelfuß und Gabelträger angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem elastischen Entkopplungsglied (14) zwischen Stimmgabelfuß (13c) und Stimmgabelträger (IS) ein weiteres Entkoppluiigsglied (13e) vorgesehen ist, das durch Einschnitte (13/), 13c) am Gabelfuß (13) gebildet ist.
2. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante des elastischen Entkopplungsgliedes (14) wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkopplungsgliedes(iie).
3. Piezoeleksrischer Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Emkopplungsglied (14) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß seine Federkonsianie in Schvvingungsrichtung der Stimmgabelarme (11, 12) wesentlich geringer ist als diejenige des weiteren Entkoppiungsghedes (13e).
4. Piezoelektrischer Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenträgheitsmoment des elastischen Entkopplungsgliedes (14) in .Schwingungsrichtung der Stimmgabehrme (M, 12) kleiner ist als senkrecht hierzu.
5. Piezoelektrischer Oszüiato, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Entkopplungsglied (14) als Stromzuführung für die Elektrodenanordnung vorgesehen ist.
6. Piezoelektrischer Oszillator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Stromzuführung ausgebildete elastische Entkopplungsglied (14) mit den am durch das weitere Entkopplungsglied (13e) entkoppelten Stimmgabeifuß (13) angeordneten Anschlüssen für die Elektrodenanordnung verbunden ist.
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