DE2164643B2 - Verfahren und Werkzeug zum Abgleichen der Frequenz und/oder Frequenzsymmetrie mehrschenkliger Transversalschwinger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleichen der Frequenz und der Frequenzsymmetrie eines insbesondere als Frequenznormal und/oder Antriebsglied 643

für zeithaltende Geräte zu verwendenden Traiisversalschwingers in Form eines zweischenkligen Flachgabelschwingers mittels Materialabtragung an jedem der Schenkel sowie ein Werkzeug zum Durchführen dieses Verfahrens.

Neben Stimmgabelschwingern, deren Zinken in einer Ebene schwingen, wie sie beispielsweise aurch die DT-OS 16 73 749 und die DT-OS 17 73 708 beschrieben sind, sind auch zeithaltende Geräte bekannt, bei denen als Frequenznormal und Antriebsglied ein Transversalschwinger in Form eines zweischenkligen Flachgabelschwingers vorgesehen ist, dessen Schenkel in zueinander parallelen Ebenen schwingen und an ihrem einen Ende, d. h. am Fußpunkt miteinander verbunden und am Gerätegestell befestigt sind. An ihren anderen, freien Enden tragen die Schenkel Massen, z. B. einen Permanentmagnet der zur Schwingungserzeugung mit einer transistorgesteuerten Spule einer elektronischen Schaltanordnung zusammenarbeitet sowie Fortschaltmittel zum Antrieb der Anzeigevorrichiung. Solche Schwinger sowie deren An- und Abtriebsglieder sind beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften 17 73 678 und 19 22 640 dargestellt und beschrieben.

Um derartige Schwinger abzugleichen, ist es, wie beispielsweise in der DT-OS 20 09 379 beschrieben ist, bekannt, an den Schwingerarmen, insbesondere an deren freien Enden, Masse auf- oder abzutragen, je nachdem, ob die ermittelte Istfrequenz über oder unter der Sollfrequenz liegt. Ein Verringern der Masse kann durch Materialabtragung am Kopfende, z. B. vi_.ch Ausbohren oder Abschleifen, ein Vermehren der Masse durch Lotauftrag herbeigeführt werden.

Weiterhin ist, z. B. durch die DT-OS 17 73 708, bekannt, auf den Schenkeln des Schwingers verdreh- oder verschiebbare Massen anzubringen, durch deren Verlagerung in Richtung des freien Endes die Frequenz verringerbar ist.

Es ist auch.wie die DT-OS 16 73 749 veranschaulicht, vor allem zur Erzielung eines Feinabgleichs der Ganggenauigkeit der Uhr bekannt, ohne Materialab- oder -auftrag und ohne Veränderung der Massepunkte, allein durch zusätzliche, dem Triebsystem bzw. dem Schwinger zugeordnete magnetische Mittel die Frequenz des auf eine höhere Ausgangsfrequenz vorabgestimmten Schwingers auf die Solllrequenz herabzudämpfen.

Mit den vorangeführten Abgleichverfahren ist nur ein langsames, schrittweises Herantasten an die Sollfrequenz, mit dem letztgenannten Verfahren nur ein Feinabgleich möglich. Außerdem müssen, soweit die bekannten Abgleichverfahren dies überhaupt ermöglichen, stets zwei Abgleichvorgänge — bei größeren Beträgen jeweils wechselweise — durchgeführt werden, nämlich einmal der Frequenzabgleich des Schwingers im ganzen, zum zweiten der Abgleich der beiden Schenkel auf Symmetrie bzw. Frequenzübereinstimmung. Ein solches Abgleichen ist daher zeitaufwendig und damit lohnintensiv, d. h. teuer.

Eine weitere Möglichkeit ist, die Federkonstante zu verändern; dies zeigt die FR-PS 13 22 145, bei der, wie auch bei der Lösung nach der CH-PS 4 42 157 die Schenkel eines in einer Ebene schwingenden slimmgabelschwingers in der Nähe des Fußpunktes mit einer quer zum Schenkel verlaufenden, rillenförmigen Einschnürung versehen sind. Durch Materialabtrag am Grunde dieser Rille, d. h. in die Tiefe, wird die Federkonstante und damit die Schwingfrequenz verringert, wobei diese Verminderung der Dicke in der 3. Potenz

in die Federkonstante eingeht.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Abgleichverfahren zu schaffen, das sich für die Massenfertigung eignet und sich weitgehend automatisieren läßt Dabei soll gewährleistet sein, daß nach Ermittlung tier Ausgangsfrequenz des Schwingers; und der Frequenzunsymmetrie seiner beiden Schenke! im folgenden Abgleich beide Korrekturen zusammen erfolgen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch getost, daß im Fußpunkt der Schenkel des in der Vorfertigung auf eine gegenüber der Sollfrequenz höherfrequent bemessenen Schwingers, und zwar an deren Außenrand etwa im Bereich geringster Federkraftliniendichte senkrecht zur Schwingobene ein Materialabtrag entsprechend der Abweichung der Ausgangs-Frequenzen der Schenkel voneinander einerseits und der Ausgangsfrequenz des Schwingers von der Sollfrequenz andererseits herbeigeführt wird.

Der Materialabtrag erfolgt im Fußpunkt der Schwingerschenkel seitlich; er hat somit eine Verringerung der Breite zur Folge und geht in die Federkonstante nur linear ein. Da dieser Materialabtrag zudem, von einer an sich bekannten vorgegebenen Einkerbung im Fußpunkt ausgehend, längs des Außenrandes der Schwingerschenkel, d. h. im Bereich der geringsten Federkraftliniendichte erfolgt, ist der frequenzvermindernde Korrektureffekt sogar noch wesentlich geringer. Der Materialabtrag erfolgt somit fortschreitend in Richtung der Schenkelenden, wobei die Symmetrierung (rechter Gabel zur linken Gabel) der Schenkeifrequenzen durch seitliche Voreinstellung der Abtragtiefe, die gemeinsame Frequenzminderung beider Schenkel hingegen durch Längsabtrag am Schwinger durch Verschieben des Schwingers gegenüber dem beidseitig am Schwingerrand angreifenden, materialabtragenden Werkzeug erzielbar ist. Dabei dient die Frequenzabweichung der beiden Schwingerschenkel voneinander als Maß für die Seiteneinstellung, die Frequenzabweichung des Gesamtschwingers von der Sollfrequenz als Maß für die durch Materialabtrag erfolgende Federkraftminderung. Der Materialabtrag kann durch fortschreitendes Abstanzen der Schenkelränder von einer Grundeinschnürung im Gabelfuß aus in Richtung der Schenkelenden erfolgen.

Das vorbeschriebene Abgleichverfahren ermöglicht es, auf Grund der zunächst gegebenen Istfrequenz — und einer Frequenzunsymmetriemessung die beidseitig vorzunehmende Federkraftschwächung festzulegen und letztere durch einfach durchzuführenden Materialabtrag im federkraftlinienarmen Bereich genau vorzunehmen. Das Verfahren eignet sich somit zur Automatisierung. Da die beim Abstanzen auftretenden Spannungen im Material sich ebenfalls nur auf die federkraftlinienschwache Randzone erstrecken, kann auf einen Ausgleich durch Nacherwärmen od. dgl. verziehtet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren, ein Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein nach diesem Verfahren abgeglichener Schwinger werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Beispiels für den Schwinger und das Abgleichwerkzeug näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeglichenen Flachgabelschwingers mit An- und Abtriebseinrichtung,

F i g. 2 eine Draufsicht des Flachgabelschwingers nach F i g. 1 ohne An- und Abtriebsglieder,

F i a. 3 eine Vorderansicht eines als zweistempeliges Stanzwerkzeug ausgebildeten Abgleichwerkzeugs,

F i g.4 eine Schnittansicht des Werkzeugs mit Draufsicht auf den eingelegten Schwinger in Ausgangsstellung.

Nach F i g. 1 ist an einem Gestell 7 des zeithaltenden Gerätes ein Flachgabelschwinger 1 mittels Schrauben 6 befestigt. Wie F i g. 2 zeigt, besteht der Schwinger aus einem Befestigungslappen 4, der durch seitliche Einkerbungen 5 gegenüber einem Gabelfuß 3 abgeschnürt ist, in dem Schenkel 8, 9 des Schwingers 1 enden. Der Schenkel 8 trägt an seinem Kopfende eine als hochkant stehender, U-förmiger Rahmen 10 ausgebildete, über einen Lappen 11 an ihm befestigte Masse. Der Schenkel 9 wiederum ist nach oben mit einem zentrisch im Rahmen 10 angeordneten, auf einer Tragplatte 13 befestigten, zylindrischen Permanentmagnet 14 versehen, der mit einer Spule 15 einer transistorgesteuerten, die Schwingung anregenden bzw. unterhaltenden, elektronischen Schaltanordnung zusammenarbeitet. Die gleiche Tragplatte 13 ist noch mit zwei nach unten ragenden Armen 16, 17 versehen, welche zueinander nach innen ragende, mit einem Fortschaltrad 20 zusammenwirkende Fortschaltmagnete 18,19 aufweisen. Die Ausbildung und Wirkungsweise des Schwingers 1 sowie der vorerwähnten Bauteile ist in den eingangs erwähnten deutschen Offenlegungsschriften 17 73 678 und 19 22 640 im einzelnen erläutert.

Der Schwinger 1, der aus einem hochwertigen Werkstoff besteht, wie er auch für Unruhfedern verwendet wird, erhält in der Vorfertigung, d. h. beim Stanzen des Schwingers 1 selbst und bei der Bemessung der Massen 10, 11; 13,14,16 bis 19 eine Ausgangsfrequenz von beispielsweise 104 Hz (Schwingungen pro Sekunde), d.h. einer Frequenz die auf alle Fälle über der Sollfrequenz von beispielsweise 100 Hz liegt. Da sich die Materialkonstanten und -abmessungen nicht genau wiederholen lassen, d. h. die Werte nicht stets gleich sind, schwankt die Ausgangs-Istfrequenz des Schwingers 1 beispielsweise um ± 2 Hz. Gleichfalls weichen die beiden Schenkel-Teilfrequenzen voneinander etwas ab, d. h. sie sind nicht in Resonanz. Beide Werte, d. h. die Ausgangsfrequenz wie die Frequenzunsymmetrie lassen sich in einer dem zeithaltenden Gerät entsprechenden Schaltungsanordnung ermitteln. Diese Werte bzw. deren Abweichung stellen das Maß für die beim nachfolgenden Ablgeich vorzunehmenden Korrekturmaßnahmen dar.

In F i g. 2 ist durch dünne Linien 12 der Federkraftlinienverlauf im Schwinger 1 veranschaulicht. Wie dort zu sehen ist, drängen diese sich vor allem am Ende eines die beiden Schenkel 8, 9 trennenden Schlitzes 2 im Bereich des Gabelfußes 3. Zum Rand hin wird deren Dichte immer geringer, d. h. eine Dimensionierungsänderung der Schenkel 8, 9 vom Schlitz 2 her im Bereich des Gabelfußes 3 würde die Federeigenschaften in wesentlich höherem Maße beeinflussen als am Rand, beispielsweise im Bereich der Einkerbungen 5.

Um in kleinen Schritten die Istfrequenz möglichst genau auf die Sotlfrequenz absenken zu können, wird daher am Rand, und zwar vornehmlich ausgehend von den Einkerbungen 5 her in Richtung Schenkelkopf Federmaterial abgetragen. Zwar wird durch Materialabtrag einerseits eine Masseverringerung erzielt, andererseits aber auch die Federkraft geschwächt. Solange der Materialabtrag im Bereich des Gabelfußes 3 erfolgt, geht er nur durch Verringerung der Federkraft ein, bei nach vorn, zum Kopf hin, fortschreitendem Materialabtrag tritt aber auch eine zunehmend wirk-

sam werdende Masseverringerung ein. Durch Materialabtrag am Rande läßt sich daher der Abgleich sehr genau ausführen. Je nachdem, ob der Schenkel 8 oder 9 eine höhere Ausgangsfrequenz hat, wird am Rande des Schenkels 8 oder am Rand des Schenkels 9 mehr Material abgetragen. Diese beiden Materialabtragstellen sind mit 21 und 22 bezeichnet. Die Ausgangsform des Schwingers 1 bzw. seiner Schenkel 8,9 ist durch strichpunktierte Randlinien verdeutlicht.

Der Materialabtrag kann in beliebiger Form erfolgen, z. B. durch dosiertes, vornehmlich gleichzeitiges Ein- und Abschleifen bzw. durch Einsägen oder Abfräsen des Randes vornehmlich von den Einkerbungen 5 her. Besonders einfach und schnell hat sich der gleichzeitige, beidseitige Materialabtrag durch Abstanzen erwiesen. Das dazu erforderliche Werkzeug ist prinzipmäßig in den F i g. 3 und 4 dargestellt. Es besteht aus zwei in einem festen oder auch zueinander variierbaren Abstand angeordneten, in einer Führungsplatte 25 und einer Schnittplatte 26 vertikal verschiebbar angeordneten, innenseitig mit Schnittflächen bzw. -kanten 27, 28 versehenen Stanzstempeln 23, 24, in deren Zwischenraum mittels eines nur durch Pfeile a und b angedeuteten Schlittens der Schwinger 1 längs einführbar und beschränkt seitlich verstellbar ist. Eine Voreinstellung in Richtung des Pfeiles a dient, der Frequenzsymmetnerung, d. h. der Resonanzabstimmung der beiden Schenkel 8, 9 beim nachfolgenden Stanzvorgang, die mehr oder weniger oft bzw. weit vorgenommene schrittweise

ίο Verschiebung des Schwingers 1 in Richtung des Pfeiles b mit jeweiligem Stanzvorgang dient dem gleichmäßigen Frequenzabgleich des Schwingers 1 bis zur Sollfrequenz. Der Schwinger 1 liegt vornehmlich in einer nicht dargestellten Aufnahmemulde des Schlittens. Da die Stanzabschnitte hinreichend groß sind, um sie kontrollieren und beseitigen zu können, besteht beim Abstanzen keine Gefahr, daß sich Masseteilchen im Kopf, ζ. Β. am Permanentmagnet 14 (F i g. 2) festsetzen und einerseits das Abgleichergebnis verfälschen, andererseits später funktionsstörend wirken können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: 21

1. Verfahren zum Abgleichen der Frequenz und der Frequenzsymmetrie eines insbesondere als Frequenznormal und/oder Antriebsglied für zeithaltende Geräte zu verwendenden Transversalschwin;gers in Form eines zweischenkligen Flachgabelschwingers mittels Materialabtragung an jedem der Schenkel, dadurch gekennzeichnet, daß im Fußpunkt (3) der Schenkel (8,9) des in der Vorfertigung auf eine gegenüber der Sollfrequenz höherfrequent bemessenen Schwingers (1), und zwar an deren Außenrand (21, 22) etwa im Bereich geringster Federkraftiiniendichte, senkrecht zur Schwingebene ein Materialabtrag entsprechend der Abweichung der Ausgangsfrequenzen der Schenkel voneinander einerseits und der Ausgangsfrequenz des Schwingers von der Sollfrequenz andererseits herbeigeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend vom Fußpunkt (3) der Schwingerschenkel (8, 9), vornehmlich von einer an sich bekannten beidseitigen Einkerbung (5) des Schwingers (1) her, ein in Richtung der Schenkelenden fortschreitender Materialabtrag erfolgt, wobei die Symmetrierung der Schenkelfrequenzen durch seitliche Voreinstellung, die gleichmäßige Frequenzminderung hingegen durch Längsverschieben des Schwingers (1) gegenüber dem beidseitig am Schwinger (1) angreifenden, materialabtragenden Werkzeug (23,24) erzielbar ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer dem Aufbau des Steuer- und Arbeitskreises des zeithaltenden Gerates entsprechenden Frequenzmeßanordnung zunächst die Ausgangsfrequenz des Schwingers (1) und seiner Schenkel (8,9) ermittelt und sodann entsprechend der Abweichung der Ausgangsfrequenz des Schwingers von der Sollfrequenz der Weg der Längsverschiebung des Schwingers gegenüber dem materialabtragenden Werkzeug festgelegt wird, wobei die Abweichung der Ausgangsfrequenz der Schwingerschenkel (8, 9) voneinander als Maß für deren seitliche Voreinstellung gegenüber dem Werkzeug (23,24) dient.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialabtrag durch fortschreitendes Abstanzen der Schenkelränder (21, 22) in Richtung der Schenkelenden erfolgt, wobei die Frequenzabweichung des Schwingers von der Sollfrequenz als Maß für die Zahl bzw. Länge der fortlaufenden, aneinander gereihten Abstanzungen dient.

5. Werkzeug zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein zweistempeliges Stanzwerkzeug (23, 24), dessen Stempelabstand kleiner ist als die Schwingerbreite, und einen gegenüber den Stempeln längs- und quer verschiebbaren, mit einer Aufnahmemulde für den Schwinger (1) versehenen Schlitten (Pfeile a, b).