DE2146929C3 - Elektrisches Uhrwerk mit Torsions resonator - Google Patents

Description

Werkes,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie2-2 der Fig. 1 in vergrößertem Maßstabe. 45 Das in Fig. 1 dargestellte Uhrwerk besitzt eine

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Grundplatte 1, auf welcher ein Torsionsresonator Uhrwerk, insbesondere für eine Taschen- oder Arm- parallel zu der Ebene der Grundplatte befestigt und banduhr, mit einem Torsionsresonator, bei dem zwei an dieser durch eine Halterung 2, 3 in Form eines T Massen mit den Enden eines parallel zur Grund- angebracht ist, dessen Schenkel 3 den Querschenkel 2 platte der Uhr angeordneten Torsionsstabes fest ver- 50 des T mit einem, verbreiterten Mittelteil 4 des Torbunden sind und eine Halterung vorgesehen ist, um sionsstabes 5 verbindet und ein elastisches Verden Resonator in der Mitte des Torsionsstabes an bindungselement bildet.

der Grundplatte nur auf einer Seite dieses Stabes zu Jedes Ende des Torsionsstabes 5 verlauft in Form

befestigen. eines Schiffsankers mit zwei Armen 6, 6. Die auf

Bei bekannten Ausführungen von Uhrwerken 55 einer Seite der Torsionsachse des Stabes 5 des dieser Art (deutsches Gebrauchsmuster 1 972 490) Resonators gelegenen Arme tragen je einen magnetikann die Befestigung des Resonators in der Mitte sehen Topf 7, T des elektrodynamischen Wandlers, des Torsionsstabes entweder, wie beschrieben, ein- und die auf der anderen Seite dieser Torsionsachse seitig oder aber auch zweiseitig erfolgen. Eine zwei- angeordneten Arme tragen Gegengewichte 8, 8. Jede seitige Befestigung hat den Nachteil, daß sie mehr 60 Masse 6, 7, 8 und 6', T und 8' ist so ausgebildet, daß Raum in einem Bereich beansprucht, der normaler- ihr Schwerpunkt und die eine ihrer Tragheits-Hauptweise für das Räderwerk vorbehalten werden muß, achsen auf der Torsionsachse des Stabes 5 des und ergibt außerdem eine statisch überbestimmte Resonators liegen.

Verbindung, die empfindlich gegen Deformationen Der Torsionsstab 5, der Befestigungsfuß 2 in

der Grundplatte und ungünstig für die Frequenz- 65 T-Form sowie die in Ankerform ausgebildeten Enden Stabilität ist. Eine einseitige Verbindung vermeidet des Torsionsstabes weisen eine konstante Dicke auf, diese Nachteile; bei ihr ist jedoch festzustellen, daß, so daß sie durch Ausstanzen in einem Stück herwenn der Torsionsstab direkt mit der Halterung ver- gestellt werden können. Die magnetischen Töpfe 7,7

und die Gegengewichte sind an dem Resonator durch eine Stift-, Schraub-, Lot- οJer Klebeverbindung starr angebracht. In dem vorliegenden Beispiel sind die magnetischen Töpfe an dem Resonator duich Schrauben 9, 9' befestigt.

Die ankerförmigen Enden des Torsionsstabes 5 gestatten es, die magnetischen Töpfe einem Durchmesser der Grundplatte 1 zu nähern, der senkrecht /u der Torsionsachse verläuft. Diese Anordnung ermöglicht e.: einerseits, für die beiden magnetischen Töpfe 7, 7' nur eine gemeinsame Antriebsspule 10 /u verwenden, und andererseits, die Speisebatterie 11 /wischen den beiden Gegengewichten anzuordnen. Wie insbesondere in F i g. 2 ersichtlich, besitzt jeder magnetische Topf 7, 7' rvei Dauermagnete 12, i2'. 13, 13' und ein dei, magnetischen Kreis schließendes Teil 14, 14' aus weichem Eisen. Zwei Teile 15, IS'. 16. 16' aus Messing oder einem anderen v.-'nweren Meiall erhöhen die Masse jedes Topfes. Die Spule 10 wird durch einen Spulenkörper 17 festgehalten, dessen mittlerer Hohlraum 18 elektrische Schaltungselemente des Erregerkreis*, wie Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, und zwar als getrennte oder integrierte Teile, aufnehmen kann. Dieser Erregerkreis ist an die Spule 10 und an die Speisebatterie 11 angeschlossen. Der Magnetfluß der Dauermagnete 12,12', 13.13' wird durch die magnetischen Kreise 14, 14' auf die Umgebung der Spule 10 konzentriert. Die remanente Magnetisierung der Magnete verläuft im Sinne der Pfeile F. Diese Magnetisierung erzeugt ein Feld von gleicher Richtung in dem Bereich, der zwischen den Polnächen liegt. Wenn in einem gegebenen Augenblick ein Strom die Wicklung im Sinne des Pfeils F durchfließt, erfahren die Magnete eine nach den Pfeilen F 2 und F 3 gerichtete Kraft. Die Frequenz des die Wicklung speisenden Stromes wird so gewählt, daß sie mit der Eigenfrequenz des Resonators übereinstimmt, wodurch die Schwingungen des Resonators aufrechterhalten werden können. Diese Schwingungen erzeugen eine Bewegung der Töpfe 7, 7', die im wesentlichen vertikal und gegenphasig ist.

Die Umwandlung der Schwingungen des Resonators ;n eine Drehbewegung wird mit Hilfe einer Klinkeneinrichtung bewirkt. Im vorliegenden Falle besteht diese Einrichtung aus einer Antriebsklinke 19, die an dem Gegengewichte' befestigt ist und deren freies Ende im Eingriff mit einem Klinkenrad 20 steht, sowie aus einer Rückhalteklinke 21, die ebenlalls im Eingriff mit dem Klinkenrad 20 steht. D^r Arbeitspunkt der Antriebsklinke 19 befindet sich in der Draufsicht nach Fig. 1 annähernd auf halber Länge zwischen dem Befestigungspunkt des Torsionsstabes 5 und einem seiner freien Enden und auf der neutralen Faser des Torsionsstabes, jedoch oberhalb der Ebene des Resonators, um eine genügende Amplitude am Ende der Antriebsklinke 19 zu gewährleisten. Dieses durch einen Stein 22 gebildete Ende verschiebt sich auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt auf der neutralen Faser des Torsionsstabes liegt. Für den Antrieb des Klinkenrades wird nur die zu der Ebene der Grundplatte 1 parallele Komponente ausgenutzt. Die zu der Bewegungsebene senkrecht stehende Komponente ruft eine Reibung zwischen dem Stein 20 der Antriebsklinke 19 und den Zähnen des Klinkenrades 20 hervor, jedoch kann diese Reibung als vernachlässigbar angesehen werden.

Die Rückhalteklinke 21 ist auf einer Platte 23 befestigt, die um die Achse des Klinkenrades 20 schwenkbar gelagert ist und durch einen Exzenter 24 \ersiellt werden kann. Wenn man den Exzenter 24 verdreht, kann man die Phase zwischen den Klinken 19 und 21 einstellen, ohne den Druck der Rückhalteklinke 21 auf das Klinkenrad 20 zu verändern.

Das Klinkenrad 20 steht mit einem schernatisch angedeuteten Untersetzungs-Räderzug im EingriT. ίο dessen Rad 25 in der Mitte der Grundplatte 1 liegt und auf seiner Achse den (nicht dargestellten) Sekundenzeiger trag

Zwei Zapfen 26, 26' stehen an der einen und anderen Seite des Torsionsstabes 5 koaxial zu seiner neutralen Faser hervor. Diese Zapfen 26, 26' greifen frei in entsprechende Öffnungen 27, 27' ein, die ebenfalls koaxial zu der neutralen Faser in den beiden Plättchen 28, 28' vorgesehen sind; diese sind an den abgeflachten Seiten der Grundplatte 1 mit Hilfe von Füßen und einer Schraube (nicht dargestellt) befestigt. Das radiale Spiel z-wschen den Zapfen 26, 26' und der Innenfläche der Öffnungen 27 bzw. 27' beträgt etwa 0,05 mm. Dadurch können die unerwünschten Verschiebungen des Resonators berrenzt werden, die durch dem Uhrwerk mitgeteilte Schwingungen oder Beschleunigungen hervorgerufen werden. Da die Begrenzungsmittel (Zapfen und Öffnungen) auf die neutrale Faser des Torsionsstabes zentriert sind, ist die zwischen der Innenfläche der Öffnungen und den Zapfen bei Berührung hervorgerufene Reibung gering.

Der Drehwinkel der Zapfen um die Ruhelage beträgt etwa ±0,5 ^;. Jeder Punkt am Umfang der Begrenzungszapfen führt demnach nur eine sehr kleine Verschiebung aus, und im Falle der mechanischen Berührung zwischen den Zapfen und den Plättchen ist die entstehende Reibung sehr gering; deshalb ist auch die Dämpfung der Schwingungsamplitude des Resonators äußerst geringfügig. Die beschriebenen Begrenzungsmittel werden bei allen senkrecht zu der Torsionsachse gerichteten Beschleunigungen wirksam.

Die Anbringung der Begrenzungsmittel am Ende des Stabes ermöglicht es, das radiale Spiel zwischen den Zapfen 26, 26' und den Öffnungen 27, 27' der Plättchen 28,28' leicht zu beobachten. Natürlich könnten die Zapfen auch mit den Plättchen fest verbunden sein, während die Öffnungen an den Enden des Torsionsstabes 5 vorgesehen wären. Wenn der Resonator Schwingungen ausführt, schwingen seine beiden ankerförmigen Enden 6,6' um die Torsionsachse oder neutrale Faser des Torsionsstabes 5 in Gegenpha^e. Die-.e Schwingung des Resonators wird durch den Wandler aufrechterhalten, der aus den magnetischen Topfen 7,7', Spule 10 und dem Erregungskreis besteht, welcher, wie oben erwähnt, in dem mittleren Hohlraum des Spulenkörpers 17 untergebracht sun kann. Der mittlere verbreiterte Teil 4 des Torsionsstabes 5 er-60 möglicht es, die Kopplung zwischen dem Resonator und der Grundplatte 1 zu vermindern. Das Trägheitsmoment -ier Drehung um die Torsionsachse des Teils 4 ist etwa 50mal größer als das Trägheitsmoment des elastischen Teils des Torsionsstabes 65 Dieser mittlere Teil 4 wird praktisch nicht verformt, wenn der Resonator schwingt; daher wird der T-förmige Befestigungsfuß 2 ebenfalls nicht deformiert und überträgt auch deshalb keine Energie

auf die Grundplatte 1. Die Kopplung zwischen Grundplatte und Resonator wird auf diese Weise stark vermindert, wodurch die Genauigkeit der Uhr erheblich gesteigert wird.

Die elastische Verbindung 3 zwischen dem Querbalken des T des Befestigungsfußes 2 und dem mittleren verdickten Teil 4 des Torsionsstabes 5 ermöglicht es, den Einfluß von leichten Unsymmetrien zwischen den beiden Teilen des Resonators zu verringern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 bunden ist, die bei dem bekannten Uhrwerk durch • κ "nVn Hi« sehen Stab gebildet wird, eine Kopplung Patentansprüche: ^rSpTatte austritt, die auf der Verformung

1. Elektrisches Uhrwerk, insbesondere für eine des Torsionsstabes in der Nähe der Hal·£™"Ε £™£ Taschen- oder Armbanduhr, mit einem Torsions- 5 und ein Torsionsmoment urnune zur Acnse ü,s resonator, bei dem zwei Massen mit den Enden Torsionsstabes senkrecht stehende Achse nervoreines parallel zur Grundplatte der Uhr ange- bringt. Man stellt dann fest daß d^ese Kopplun_t ordneten Torsionsstabes fest verbunden sind und einen Energieverlust zur ^J^v/weSin er eine Halterung vorgesehen ist. um den Resonator minderung des Gütefaktors entspricht We erh.n c in der Mitte des Torsionsstabes an der Grund- io gibt sich eine Einwirkung der Masse mit der die platte nur auf einer Seite dieses Stabes zu be-· Uhr und damit die Grundplatte ,m Kontakt I.egt^ da festigen, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die ^^"^"^^PP¹"^^^;-der Torsionsstab (5) in seinem mittleren Bereich gerufene Schwmgung der G™ndplattt durch J₁ eine Zone (4) aufweist, deren Trägheitsmoment Massen gedämpft wira. Da diese Dampfung.von dt erheblich größer ist als dasjenige des übrigen _1J5 Art und Größe der mit ^f_n *ϊ"^ί Ma™e" ab Teils des Stabes, und daß die Halterung (2, 3) oder unmittelbar gekoppelten äußeren Massen dbmit dieser Zone fest verbunden ist. hängig ist, ergibt sich ^^d™TL· "^

2. Uhrwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn- änderung von mehreren Minuten pro Tag, verg.ichen zeichnet, daß der Torsionsstab (5) mit seinem zwischen dem Fall, wo die Uhr auf einem Tisch hegt, mittleren Bereich (4) sowie die den Resonator ₂₀ und dem Fall, wo sie in einer behebigen Lage gemit der Grundplatte (1) verbindende Halte- halten wird oder am Handgelenk befestigt wird, rung (2, 3) ein durch Ausstanzen hergestelltes Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesem Teil von gleichförmiger Stärke bilden. Mangel abzuhelfen, d.h., die Einwirkung von

3 Uhrwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch äußeren Massen beim Tragen der Uhr auf den

gekennzeichnet, daß die Halterung einen an der ₃₅ Torsionsresonator zu vermindern und den uutc-

Grundplatte (1) befestigten, parallel zu dem faktor des Resonators zu verbessen, insgesamt also

Torsionsstab angeordneten Teil (2) und einen die Ganggenauigkeit der bekannten Uhr zu erhohen,

elastischen Teil (3) aufweist, welcher den mittle- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der

ren Bereich (4) des Torsionsstabes mit dem an Torsionsstab in seinem mittleren Bereich eine Zone

derGrundplat ^ (1) befestigten Teil (2) verbindet. 30 aufweist, deren Trägheitsmoment erheblich großer

4. Uhrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ist als dasjenige des übrigen leils des Maoes, und dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der daß die Halterung mit dieser Zone fest verbunden Biegung des Torsionsstabes an den Enden des- ist. Bei einem Ausführungsbeispiel war das Tragseiben Zapfen (26, 26') vorgesehen sind, welche heitsmoment der mittleren Zone etwa 50rnal großer koaxial zur neutralen Faser des Torsionsstabes 35 als das der übrigen Teile des Torsionsstabes. Hierangeordnet sind und mit geringem radialem Spiel durch konnte die Gangabweichung aut weniger als in Öffnungen (27, 27') eines Gegenstückes (28, 1 Sekunde je Tag herabgesetzt werden. 28') eingreifen Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines

gemäß der Erfindung ausgebildeten Uhrwerkes. In

40 der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Draufsicht dieses Uhr-