DE2225014C3 - Verfahren zum Symmetrieren und zum Einstellen der Frequenz eines Stimmgabelschwingers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Symmetrieren und zum Einstellen der Frequenz eines Stimmgabelschwingers, bei dem die Dicke des Fußteils größer, höchstens jedoch um das Zwei- bis Dreifache größer als die Dicke der beiden Zinken in dem an den Fußteil angrenzenden Bereich ist

Im allgemeinen ist es bei einem Stimmgabelschwinger erforderlich, die Frequenz der beiden Zinken in Übereinstimmung zu bringen, d. h. die beiden Zinken zu symmetrieren und gleichzeitig eine vorgegebene Frequenz einzustellen. Es ist jedoch sehr schwierig, den Stimmgabelschwinger von Anfang an so auszubilden, daß er diese Forderungen erfüllt Deshalb wurde bisher von der Masse am freien Ende der gefertigten Stimmgabel etwas abgeschnitten oder es wurde an beiden Zinken der Stimmgabel etwas abgeschnitten, um den Ausgleich herbeizuführen. Die gleiche Methode wurde zur Frequenzeinstellung benutzt

Wird von der durch das freie Ende getragenen Masse etwas abgenommen, dann ist es, falls die Masse in einem magnetischen Kreis benutzt wird und der Stimmgabelschwinger angetrieben wird, nachteilig, daß die abzunehmende Menge begrenzt ist und der Einstellbereich der Frequenz ist klein. Wenn die Zinken des Stimmgabelschwingers beschnitten werden, ist es außerdem schwierig, eine exakte Einstellung zu erreichen, da die Frequenz bereits bei einer sehr kleinen Schnittmenge in einem größeren Ausmaß gestreut wird und es ist technisch schwierig, beide Zinken gleichmäßig zu beschneiden, wenn die Frequenz eingestellt werden soll. Schließlich tritt bei einer Schnittbearbeitung der Zinken in diesen eine Materialspannung auf und damit wird der Gütewert des Schwingers verringert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel der bekannten Verfahren zu eliminieren und eine einfache Symmetrierung und Einstellung der Frequenz in einem weiten Bereich ohne Verringerung des Gütewertes des Schwingers zu ermöglichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil des Stimmgabelschwingers zur Frequenzsymmetrierung in dem an die Zinke mit der höheren Frequenz angrenzenden Bereich einseitig zur Stimmgabelachse und zur Frequenzeinstellung symmetrisch zur Stimmgabelachse beschnitten wird.

Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele an Hand von zwölf Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen üblichen Stimmgabelschwinger,

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Fig.2 bis 5 Stimmgabelschwinger, bei denen die Frequenz nach dem erfindungsgemäOen Verfahren symmetriert ist

Fig.6 bis 8 Stimmgabelschwinger, bei denen afc Frequenz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt worden ist

Fig.9 und 10 Stimmgabelschwinger, bei denen die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Symmetrierung und zur Frequenzeinstellung kombiniert sind,

Fig. 11 und 12 Stimmgabelschwinger, bei denen die Frequenzeinstellung in der erfindungsgemäßen Weise vorgenommen worden ist.

Der in F i g. 1 dargestellte Stimmgabelschwinger enthält zwei Zinken 1 und 1', einen mit den beiden Zinken verbundenen Fußteil 2, einen zwischen den beiden Zinken nahe dem Zentrum des Fußteils 2 vorstehenden Halteteil 3, der zum Befestigen des Stimmgabelschwingers auf einer Grundplatte dient und von den freien Enden der beiden Zinken getragene Massen 4 und 4'.

Wie bereits erwähnt ist es bei dem Stimmgabelsebwinger erforderlich, die Frequenz der Zinke 1 mit der Zinke Γ in Übereinstimmung zu bringen. Die Frequenzen Λ und Λ' der Stimmgabe.'zinken sind durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

wobei Mi, Mi' die äquivalenten Massen der betreffenden Zinken und Ku K\' die Federkonstanten der betreffenden Zinken bedeuten.

Falls Ki = Kt' und Mi = Mi' ist selbstverständlich auch Λ = Λ'. Es ist jedoch nicht möglich, den Schwinger so herzustellen, daß er exakt dieser Bedingung entspricht.

Da selbst bei Ki, Ki' und Mi, Mi' der Stimmgabelschwkiger normal schwingt, falls Λ = ft' hat man bisher durch Verringerung der vom freien Ende der Stimmgabelzinke getragenen Masse, die eine kleinere Frequenz besaß, als die andere Stimmgabelzinke, die Masse M geändert oder durch Beschneiden auf der ganzen Länge oder auf einem Teil der Länge der Zinke deren Frequenz höher lag, den Wert K geändert. Hierdurch wurde die Frequenz Λ der Frequenz /i' gleichgemacht und dadurch die beiden Zinken symmetriert.

Die Frequenz / des Stimmgabelschwingers ist durch die Gleichung

bestimmt, wobei M die äquivalente Masse und K die Federkonstante des Schwingers selbst bedeuten.

Zur Frequenzeinstellung eines Stimmgabelschwingers hat man bisher die beiden Massen 4 und 4' der freien Enden gleichmäßig verringert oder man hat den Wert K dadurch verändert, daß man die beiden Stimmgabelzinken 1 und Γ gleichmäßig auf ihrer gesamten Länge oder auf einem Teil hiervon beschnitten hat. Wie jedoch bereits erwähnt, bedingt dies wesentliche Nachteile.

Es wird nun das erfindungsgemäße Verfahren zum Symmetrieren und zum Einstellen der Frequenz eines Stimmgabelschwingers erläutert.

In den obengenannten Gleichungen, in denen durch

die Symbole Λ und Λ' die Frequenzen der entsprechenden Zinken 1 und Γ des Stimmgahelschwingers angegeben werden, sind die Federkonstanten Ki und K\' bestimmt durch die Kombination der Federkonstante der entsprechenden Zinken 1 und 1', die vom geometrischen Querschnitt dieser Zinken abhängt und der Federkonstante des Fußteils 2, die vom geometrischen Querschnitt dieses Teils abhängt Mit Ausnahme der Massen 4 und 4' des Schwingers wird der Stimmgabelkörper im allgemeinen aus einem Blech gleichmäßiger Dicke ausgestanzt, so daß falls die Dicke der beiden Zinken 1 und Γ im an den Fußteil 2 angrenzenden Bereich mit fi und n' (ti Φ ti') und die Dicke des Fußteils 2 mit ti bezeichnet wird, die Federkonstante Ki (oder Ki') etwa durch ti (oder ti') bestimmt wird, wenn ö wesentlich größer als ii (oder ti') ist und durch ti bestimmt wird, wenn ti deutlich kleiner als fi (oder n') ist Ist ti nur etwas größer als ti (oder h) oder nur zwei- bis dreimal größer als dieser Wert, dann bestimmt sich die Federkonstante Ki (oder Ki') durch fi (oder n') und £2, sie wird aber auch durch £2 nicht stark beeinflußt. Um deshalb eine geringe Frequenzabweichung Af = Λ — Λ' zwischen den beiden Zinken 1 und Γ eines derart ausgebildeten Stimmgabelschwingers zu korrigieren, wird im Falle Λ < Λ' ein Teil in der Nähe der Zinke 1' aus der Mitte des Fußteils 2 herausgeschnitten und die den Wert ACi' des Fußteils 2 beeinflussende Federkonstante verringert, so daß K\ verglichen zu vorher kaum geändert wird, aber da Ki' verringert wird, die Frequenz Λ der Frequenz Λ' gleich wird.

In den Fig.2 bis 5 sind mehrere Möglichkeiten dargestellt, wie der Fußteil 2 geschnitten werden kann. Zum Beispiel kann der Ausschnitt in dem an die Zinke Γ angrenzenden Fußteil 2 rechteckig wie in den F i g. 2 und 4 oder schräg verlaufend wie in den F i g. 3 und 5 oder in ähnlicher Weise ausgebildet sein.

Es wird nun beschrieben, wie der Stimmgabelschwinger auf eine vorgegebene Frequenz eingestellt werden kann.

Ähnlich dem beschriebenen Prinzip geschieht dies in der Weise, daß die Frequenz des Stimmgabelschwingers zunächst etwas höher gemacht wird und dann vom Fußteil 2 des Schwingers im Hinblick auf die beiden Zinken 1 und I' so gleichmäßig wie möglich ein Teil abgeschnitten wird. Der Schnitt kann gerade oder schräg erfolgen, wie dies in den F i g. 6 bis 8 dargestellt ist. In den F i g. 6 und 7 stellt die schraffierte Fläche den herausgeschnittenen Teil dar.

Wenn neben einer Symmetrierung der beiden Zinken auch eine Frequenzeinstellung vorgenommen werden soll, kann für die Symmetrierung beispielsweise ein Schnitt nach F i g. 2 und für die Frequenzeinstellung ein Schnitt nach F i g. 8 gewählt werden. Günstig sind auch Kombinationen von Schnitten gemäß den F i g. 3 und 7, 4 und 6 bis 8 sowie 5 und 6 bis 8.

Ist der Fußteil 2 wie in den F i g. 9 und 10 dargestellt, ausgebildet, dann kann die Symmetrierung durch Abschneiden eines Teils (a) oder (b), wie es schraffiert dargestellt ist, und die Frequenzeinstellung durch Abschneiden eines ebenfalls schraffiert dargestellten Teils (c) durchgeführt werden.

Bei den in den Fig. U und 12 dargestellten Beispielen ändert sich die Dicke fc> des Fußteils im Bereich zwischen den beiden Zinken. Auch hier kann eine Verringerung der Biegesteifigkeit und damit der Federkonstante K durch Abnahme eines zur Stimmgabelachse symmetrischen Teils bewirkt werden. Es kann wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 11 ein gleichmäßig dicker Streifen abgenommen werden oder wie bei dem AusFührungsbeispiel nach Fig. 12 ein Zylinderabschnitt (vergleiche die schraffierten Teile).

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß es z. B. bei einer Eigenfrequenz des Schwingers von 500 Hz möglich ist, durch Abnahme von etwa 0,05 bis 0,1 mm von der Dicke ti des Fußteils 2 die Frequenz des Stimmgabelschwingers um 2 bis 3 Hz zu verschieben und dies entspricht etwa dem erforderlichen Betrag für einen Stimmgabelresonator einer Armbanduhr. Da der Streubereich in der Dimension und in der Genauigkeit der Herstellung völlig überdeckt wird, kann die Frequenz des Schwingers auf die vorgeschriebene Frequenz eingestellt werden. Der Einstellbereich ist groß, verglichen zu einer Verringerung der Massen an

den freien Enden der Zinken und es kann im Vergleich zu einem Beschneiden der Zinken 1 und Γ eine sehr genaue Einstellung der Frequenz erreicht werden. Es ist nicht erforderlich, die beiden Zinken gleichmäßig zu beschneiden, und obwohl am Fußteil 2 ein Schnitt ausgeführt wird, beeinträchtigt dieser kaum den Güteweit des Schwingers.

Wie beschrieben, ist der Stimmgabelschwinger, bei dem das erfindungsgemäße'Verfahren angewandt wird, so ausgebildet, daß die Dicke ti des Fußteils 2 größer als die Dicke M der Zinken 1 bzw. Γ ist, wobei die zwei- bis dreifache Dicke von fi nicht überschritten werden soll. Bei der Herstellung des Stimmgabelschwingers wird dessen Frequenz etwas höher gemacht als die vorgeschriebene Frequenz. Durch Beschneiden des Fußteils 2 wird der Stimmgabelschwinger Symmetrien und seine Frequenz genau eingestellt. Dieser Arbeitsvorgang ist einfach und für eine Massenherstellung in besonderer Weise geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren is* nicht nur bei den dargestellten Stimmgabelschwingern anwendbar, sondern bei allen Schwingern, die nach dem gleichen Prinzip arbeiten, wie bei Stimmgabelschwingern mit mehr als zwei Zinken oder Abstimmelementen mit ringförmigem Aufbau.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

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   Verfahren zum Symmetrieren und zum Einsteilen der Frequenz eines Stimmgabelschwtngers, bei dem die Dicke (bjdes Fußteils größer, höchstens jedoch um das Zwei- bis Dreifache größer als die Dicke (ti) der beiden Zinken in dem an den Fußteil angrenzenden Bereich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil (2) des Stimmgabel- schwingers zur Frequenzsymmetrierung in dem an die Zinke (1, V) mit der höheren Frequenz angrenzenden Bereich einseitig zur Stimmgabelachse und zur Frequenzeinstellung symmetrisch zur Stimmgabelachse beschnitten wird.