DE2311445C3 - Elektrische Uhr mit Einphasenschrittmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr, mit einer elektronischen eine impulsfolge konstanter Frequenz erzeugenden Baugruppe, deren Elemente zumindest teilweise auf einer Leiterplatte gespeisten Einphasenschrittmotor, der einen aus mindestens zwei mit Befestigungslöchern versehenen Teilen bestehenden Stator mit einer in Form einer Kastenspule ausgebildeten Erregerwicklung sowie einen m-poligen Dauermagnetanker umfaßt, und einem Zeigerwerk, dessen Räder, zwischen zwei aus Kunststoff bestehenden Platinen angeordnet sind, die mit eingeformten Lagern für die Räderwellen und die Ankerwellen versehen sind und von denen mindestens eine die andere Platine tragende Abstandszapfen aufweist, wobei auf der vorderen Seite der hinteren Platine der Motor mit seinem Stator angeordnet ist.

Es sind bereits elektrische Uhren bekannt, bei denen die Räder des Zeigerwerks in drei übereinander angeordneten Platinen gelagert sind und auf der Rückseite der hinteren Zeigerwerksplatine ein Synchronmotor befestigt ist, der mit einer Impulsfolge mit einer konstanten Frequenz von 50 Hz gespeist wird. Die die Impuls- bo folge erzeugende elektronische Baugruppe enthält einen Quarzoszillator und einen Teiler, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Die Leiterplatte ihrerseits sitzt über Abstandshalter, deren Höhe von der Bauhöhe des Synchronmotors abhängt, an der Rückseite der hin- b"> teren Zeigerwerksplatine. An der Vorderseite der vorderen Zeigerwerksplatine ist das Zifferblatt mittels zweier Schrauben, die in entsprechende Gewindebohrungen in der Platine eingeschraubt sind, befestigt. Eine derartige Uhr hat erhebliche fertigungs- und montagetechnische Nachteile, ist bauteilaufwendig und besitzt ein großes Bauvolumen.

Es ist des weiteren ein Uhrwerk bekannt, bei dem die Räder zwischen zwei Platinen angeordnet sind, wobei die Wellen der Räder und des Ankers in die Kunststoffplatinen eingeformten Lagern laufen. Die Platinen rind mit Buchsen und in diese eingreifende Zapfen versehen, die zum einen als Abstandshalter und zum anderen zur Befestigung des mit einer Erregerwicklung versehenen Stators des Elektromotors, der zu diesem Zweck mit vier Befestigungslöchern versehen ist, dienen. Ein solcher Uhrwerk besitzt zwar einen fertigungs- und montagegünstigeren Aufbau ais das Uhrwerk der zuvor erwähnten Uhr, jedoch läßt auch hier die Montage des mechanischen, den Motor enthaltenden Teils an der den elektronischen Teil tragenden Leiterplatte noch zu wünschen übrig. Hierbei müssen die beiden flexiblen Leitungsenden der Erregerwicklung in entsprechende Bohrungen in der Leiterplatte eingeführt und mit den auf dieser befindlichen Leitungsbahnen verlötet werden.

Bei einem anderen bekannten Uhrwerk werden die beiden Leitungsenden der Erregerwicklung mit einem an eine als Gehäuseteil vorgebildete Platine angeformten Stecker verbunden, der seinerseits über eine am elektronischen Teil befindliche Steckkupplung mit dem elektronischen Teil verbindbar ist- Diese bekannten elektronischen Uhren haben den Nachteil, daß die elektrische und mechanische Montage der Leiterplatte an dem mechanischen, den Motor enthaltenden Teil relativ umständlich und zeitraubend ist und von geschultem Personal durchgeführt werden muß.

Es ist des weiteren ein Synchronkleinstmotor für Uhren bekannt(DE-GM 72 03 423), der einen aus mindestens zwei Teilen bestehenden Stator mit einer Erregerwicklung sowie einen mehrpoligen Da»i;rmagnetanker aufweist. Auf der Außenseite eines Flansches des Spulenkörpers sind zwei durch Gehäuseöffrvungen nach außen ragende Ansätze angeformt, in denen jeweils ein stiftförmiges Anschlußelement sitzt, an das ein Ende der Erregerwicklung angelötet ist. Die Anschlußelemente erstrecken sich hierbei über die Flanschkontur hinaus, derart, daß eine die Ansteuerelektronik für den Motor tragende Leiterplatte unmittelbar auf die stiftförmigen Anschlußelemente aufgesteckt und mit diesen verlötet werden kann. Die Ansteuerelektronik kann beispielsweise eine eine Impulsfolge konstanter Frequenz erzeugende Baugruppe sein. Bei diesem bekannten Synchronkleinstmotor ist zwar eine auch von ungeschultem Personal durchführbare elektrische Verbindung von Leiterplatte und Motor möglich, von Nachteil ist jedoch, daß sich, da das Anlöten der Drahtenden und das Verlöten der Stifte mit den Leiterbahnen zeitlich nacheinander erfolgt, die angelöteten Drahtenden beim nachfolgenden Lötvorgang wieder lösen können. Zudem können beim Anlöten der Drahtenden an den Enden der Anschlußstiftc Verdickungen aus Lot entstehen, die ein anschließendes Hinführen der Stifte in die in der Leiterplatte vorgesehene Löcher verhindern oder erschweren, was insbesondere bei einer automatischen Montage von Motor und Leiterplatte zu Störungen im Produktionsablaufführt.

Es sind des weiteren elektrische Transformatoren bekannt (US-PS 29 12 481), die aus einem lameliierten Eisenkern und einer Kastenspule bestehen, die zur Festlegung auf einer Leiterplatte ausgebildet ist. Zu diesem

Zweck sind die beiden Flansche der Kastenspule aus Leiterplattenmaterial ausgestanzt, und jeder Flansch trägt zwei Ansätze, mit denen er in entsprechende Ausnehmungen in der Leiterplatte einsetzbar ist Die auf den Ansätzen befindliche Mc'.allkaschierung und die Leiterbahnsn auf der Leiterplatte werden nach dem Einsetzen miteinander verlötet. An der den Ansätzen gegenüberliegenJen Flanschfläche sind die Wicklungsenden angelötet. Die Metallkaschierung ist zwischen den angelöteten Wicklungsenden und den Ansätzen jeweils unterbrochen, so da3 sich zwei Leitflächen bilden, von denen jede einen Ansatz und ein Wicklungsende miteinander verbindet Eine solche Spuienfestlegung bringt verschiedene Nachteile mit sich. So ist die mechanische Verbindung zwischen den beiden Teilen im wesentlichen von der Haftfestigkeit der Metallkaschierung am Flansch abhängig. Bei handelsüblichen Leiterplattenmaterial ist diese jedoch for die vorliegenden Zwekke zu gering. Es müssen daher besondere Metallkanterungen vorgesehen werden. Die Auinahineiöcher für die Ansätze können nicht gebohrt werden, wie die Löeher für die anderen Bauteile, sondern es muß ein gesonderter Stanzarbeitsgang durchgeführt werden. Nach dem Anlöten der Spulenenden an die Flansche und der Flansche an die Leiterplatte ist der melallkaschierte Teil der Flansche mit einem isolierenden Überzug zu versehen, bevor der Eisenkern in die Spule eingebracht wird. AlI diese Maßnahmen stehen einer einfachen, schnellen und zuverlässigen Verbindung beider Teile entgegen.

Schließlich entstehen in der Metallkaschierung der Flansche Wirbelströme, deren magentisches Feld in die elektronische Schaltung einkoppeln, was zu Gangungenauigkeiten der Uhr führen kann, so daß sich eine solche Verbindung nicht zur Verwendung bei Uhren eignet

Aus der US-PS 20 13 208 ist eine elektrische Uhr bekannt, die mit Ausnahme einer auf einer Leiterplatte angeordneten elektronischen Baugruppe die Merkmale der eingangs beschriebenen Uhr aufweist Die zeithaltenden elektrischen Signale für die Speisung des Motors werden extern bezogen.

Durch die Erfindung sollen diese Nachteile überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Uhr zu schaffen, bei der die den elektronisehen Schaiiungsieil tragende Leiterplatte einfach, schnell und zuverlässig sowohl elektrisch als auch mechanisch mit dem mechanischen, den Elektromotor enthaltenden Teil der Uhr verbindbar ist Insbesondere soll die Uhr bzw. die Verbindung so konzipiert sein, daß eine automatische Montage der beiden miteinander zu verbindenden Teile möglich ist

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Uhr erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Außenseite jodes Flansches der Kastenspule jeweils ein Ansatz angeformt ist in dem ein stiftförmiges Anschlußelement für die elektrischen Zuleitungen sitzt, das mit beiden Enden aus dem Ansatz ragt, wobei sich mindestens ein Ende über die Flanschkontur erstreckt und in ein Lötauge in der Leiterplatte ragt, die auf an die rückwärtige Seite der hinteren Platine angeformten Abstandshaltern ruht, und das andere Ende den Erregerwicklungsenden zugeordnet ist

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist die elektrische Verbindung der Leiterplatte mit den elektrisehen Zuleitungen der Erregerwicklung, die an die Anschlußelemente angelötet sind, äußerst einfach und schnell in einem Arbeitsgang mit der Befestigung der Leiterplatte an der rückwärtigen Seite der hinteren Piatine durchführbar. Bei d τ mechanischen Befestigung der Leiterplatte dringen nämlich die über die Flanschkontur ragenden Anschlußelemente in die ihnen zugeordneten Lötaugen in der Leiterplatte, so daß nach Festlegung der Leiterplatte lediglich noch ein kurzer Lötprozeß erforderlich ist Eine vorübergehende Fixierung der miteinander zu verlötenden Teile während des Lötprozesses, wie sie bei den obenerwähnten bekannten Uhren unumgänglich ist, entfällt hier. Durch die Trennung der Angriffspunkte von Leiterplatte und Erregerwicklungsenden an den Anschlußstiften ist zudem sichergestellt, daß sich bei der Verbindung von Leiterplatte und Motor die Erregerwicklungsenden nicht mehr von den Anschlußstiften lösen. Auf eine Überwachung des Lötvorganges kann daher ebenso verzichtet werden, wie auf die Bereitstellung einer Nachlötstation, was einerseits eine Verminderung der Produktkosten zur Folge hat und andererseits in Verbindung mit den beim Fügungsvorgang von Leiterplatte und Anschlußstiften lötfreien Stiftenden die Möglichst eröffnet, die Montage bzw. Verbindung beider Teile iuf einem Automaten durchführen zu können. Ein besonderer Vorteil der erfindunsgemäßen Lösung besteht darin, daß die zur Verbindung benötigten Teile einen unkomplizierten, fertigungsgünstigen Aufbau besitzen und eine Prüfung des montierten Uhrwerks vor seiner Verbindung mit der elektronischen Baugruppe auf einwandfreien Lauf aufgrund der starren Anschlußstifte rascher und einfaeher durchführbar ist als dies bei einen? Uhrwerk mit flexiblen Anschlußleitungen möglich wäre.
Eine weitere Montagevereinfachung kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß zur Befestigung der Leiterplatte an der Platine selbstschneidende Schrauben vorgesehen sind.

Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel enthält, näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilgeschnittene Aufsicht auf die Vorderseite der Uhr,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Uhr nach F i g. 1 entlang Jer Linie 11-11 und

F i g. 3 eine teilgeschnittene Aufsicht auf die Rückseite der Uhr nach F i g. 1.

Wie aus den F i g. 1 bis 3 hervorgeht, umfaßt die Uhr eine auf einer Leiterplatte 1 befindliche elektronische /5 Baugruppe, die eine Impulsfolge mit einer Frequenz von 1 Hz erzeugt, einen Einphasenschrittmotor 2, der mit der Impulsfolge gespeist wird, und ein Zeigerwerk 3, dessen Räder in zwei mit Abstand übereinander angeordneten, kreisförmigen Kunststoffplatinen 4 und 5 gelagert sind. Auf der Vorderseite der Platine 5 ist ein Zifferblatt 6 befestigt vo<- dem ein Sekundenzeiger 7, ein Minutenzeiger 8 und ein Stundenzeiger 9 umlaufen.

Der Einphasenschrittmotor 2 besteht aus zwei im wesentlichen gleichen Siatorteilen 10 und 11, die in der die Erregerwicklung 12 tragenden Kastenspüle 13 gefügt sind. An ihren der Kastenspule 13 abgewandten Enden gehen die Statorteile 10 und U jeweils in einen ein- oder mehrpoligen Polschuh 14 über. Zwischen den beiden Polschuhen 44 befindet sich der zwei- oder mehrpolige m> Dauermagnetanker 15, dessen Welle 16 in den beiden Platinen 4 und 5 gelagert ist Der Motor 2 ruht mit seinen Statorteilen unmittelbar auf der Platine 4, wobei die überstehenden Teile der Kastenspule 13 eine Ausnehmung 17 in der Platine 4 durchsetzen. Zur Lagefixierung der Statorteile 10 und U sind diese jeweils mit zwei Zentrierbohrungen 18 und 19 versehen. Zudem besitzt jedes Statorteil 10 bzw. 11 eine Befestigungsbohrung 20.

Wie insbesondere aus F i g. 2 hervorgeht, sind an die Platine 4 vier Zentrierzapfen 21 angeformt, die in die ihnen zugeordneten Zentrierbohrungen 18 und 19 der beiden Statorteile eingreifen. Die Höhe der Zentrierzapfen 21 ist geringer als die Dicke der aus Vollmatcrial 5 bestehenden Statorteile 10 und U. Des weiteren ist die Platine 5 mit vier Abstandszapfen 22 versehen, die an ihren freien Enden jeweils in einen Zentrierdorn 23 übergehen. Die Zentrierdorne 23 greifen jeweils von der anderen Statorseite in die ihnen zugeordneten Zen- in trierbohrungen 18 und 19. Beide Platinen 4 und 5 weisen jeweils zwei Befestigungslöcher auf, die mit den Befestigungsbohrungen 20 fluchten und durch die jeweils ein Hohlniet 24 ragt. Durch die beiden Hohlnietc 24 sind die Statorteile 10 und 11 und die beiden Platinen 4 und 5 is unverrückbar zueinander zusammengehalten.

An der Rückseite der Platine 4 ist die Leiterplatte 1, auf der sich die elektronischen Teile der Uhr befinden, mittels zweier selbstschneidender Schrauben 25 befestigt. Die Leiterplatte 1 liegt auf zwei dünnen, an die Platine 4 angeformte Abstandsscheiben 26 auf. An der Vorderseite der Platine 5 ist das Zifferblatt 6 angeordnet. Das Zifferblatt kann auf die Platine 5 aufgeklebt oder mittels selbstschneidenden Schrauben 27 befestigt werden.

Die elektrische Verbindung von Leiterplatte 1 und Erregerwicklung 12 auf der Kastenspulc 13 erfolgt mit zwei stiftförmigen Anschlußelementen 28. Jedes Anschlußelement 28 sitzt in einem Ansatz 29, der an die Außenseite des Spulenflansches in der Statorebene angeformt ist, und ist mit seinem einen Ende mit einem Wicklungsende verbunden. Das andere Ende jedes Anschlußelementes 28 ragt über die Flanschkontur hinaus und endet in einer entsprechenden Bohrung in der Leiterplatte 1, wo es mit einem Leitungszug verlötet ist.

Wie ersichtlich, ist die Anordnung des Einphasenschrittmotors 2 zwischen den beiden Platinen 4 und 5 zur Erzielung eines besonders raumsparenden Aufbaus so gewählt, daß die Statorteile 10 und 11, die Kastenspule 13 und der Dauermagnetanker 15 die Sekundenwcllc 30 umschließen.

Die Sekundenwelle 30 wird über einen Wcchseltrieb — Zahnrad 31, Ritzels 32 — von dem Dauermagnetanker 15 angetrieben. Zum Antrieb des Minutenendes 33 auf dem Minutenrohr 34, das sich auf dem Zahnrad 31 abstützt, und des Stundenrohres 35, das auf dem Minutenrohr 34 und in der Platine 5 gelagert ist, sind weitere, nicht näher dargestellte Zahnränder und Rii/.cl vorhanden, deren Wellen in den Punkten 36 in den Platinen 4 und 5 gelagert sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektrische Uhr, mit einer elektronischen eine Impulsfolge konstanter Frequenz erzeugenden Bau- s gruppe, deren Elemente zumindest teilweise auf einer Leiterplatte angeordnet sind, einem mit dieser Impulsfolge gespeisten Einphasenschrittmotor, der einen aus mindestens zwei mit Befestigungslöchern versehenen Teilen bestehenden Stator mit einer in Form emsr Kastenspule ausgebildeten Erregerwicklung sowie einen m-poligen Dauermagnetanker umfaßt, und einem Zeigerwerk, dessen Räder zwischen zwei aus Kunststoff bestehenden Platinen angeordnet sind, die mit eingeformten Lagern für die Räderweilen und die Ankerwellen versehen sind und von denen mindestens eine die andere Platine tragende Abstandszapfen aufweist, wobei auf der vorderen Seite der hinteren Platine der Motor mit seinem Stator angeordnti ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h net. daß an die Außenseite jedes Flansches der Kastenspule (13) jeweils ein Ansatz (29) angeformt ist, in dem ein stiftförmiges Anschlußelement (28) für die elektrischen Zuleitungen sitzt, das mit beiden Enden aus dem Ansatz (29) ragt, wobei sich mindestens ein Ende Ober die Flanschkontur erstreckt und in ein Lötauge in der Leiterplatte (1) ragt, die auf an die rückwärtige Sehe der hinteren Platine (4) angeformten Abstandshaltern (26) ruht und das andere Ende den Errege^iv'icklungsenden zugeordnet ist.

2. Elektrische Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Leiterplatte (1) an der Platine (4) selbstschneid»yide Schrauben (25) vorgesehen sind.

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