DE2334935C3 - Quarzuhrwerk - Google Patents

Description

zwei Arme hat, von denen jeder an seinem Ende eine röhrenförmige Spule (8, 8} trägt, die in den ringförmigen Zwischenraum eines permanenten, gestellfesten Magneten (7, T. 37,37') taucht.

3. Uhrwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorarme mit durch Spritzen hergestellten Rippen und Durchbrüchen versehen sind und in einer Ringkrone enden, die teilweise oder

mittels Klebung oder auf andere Weise dient.

4. Uhrwerk nach einem der Ansprüche J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil des

Spulenwicklungen verbunden sind.

immer
Quai zps sein mag.

Da die Energie für ein elektrisches Uhrwerk im allgemeinen von einer Batterie begrenzter Kapazität geliefert wird, muß diese begrenzte Energie so rationell

6. Uhrwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 45 wie möglich ausgenützt werden. Die Zuverlässigkeit, die dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsklinke (11) in erster Linie gefordert werden m jß, wird umso besser und eine Sperrklinke (12) zur Verhinderung einer
Rückwärtsdrehung des Sekundenrades (5,9) auf Zug
arbeiten und aus flachen, gestanzten Blattfedern
bestehen, mit einer länglichen Öffnung (39) und 50
einem äußeren Profil mit zwei Stufen, von denen
eine an der Oberfläche des Trägers anliegt, während

gesichert sein, je besser Wirkungsgrad des Umsetzers ist, d. h., wenn die verfügbare elektrische Energie maximal in mechanische umgesetzt werden kann.

Es gibt schwingende Schrittmotor** mit Rotor, sowohl ferromagnetisch als auch permanentmagnetisch als auch solche mit beweglichem Rahmen. Man kennt auch eisenlose Hohlspulen, die in ein gut geschlossenes permanentes Magnetfeld eintauchen, das durch Stab-Festklemmen der Klinkenfeder drei Haltezapfen 55 magnete erzeugt wird, die in der Mitte eines

die wichtigere Stufe in eine Öffnung (44) dieses Trägers hineinragt, und daß der Träger

zum

(41, 42, 43, 45) hat, die versetzt angeordnet sind, wobei die Feder an ihrem Platz durch Zusammenquetschen der Enden der Haltezapfen festgehalten wird.

)ie Erfindung betrifft ein Quarzuhrwerk mit einem seigemechanismus, der schrittweise im Rhythmus elektrischen Impulse des Frequenzteilers eines irzoszillators über einen Motor angetrieben ist, sen Rotor auf der Sekundenachse schwingt, bekannte Uhrwerke dieser Art enthalten verschiede-

Topfgehäuses aus Weicheisen, das den Magnetkreis schließt, befestigt sind.

Durch die DT-OS 17 73 675 ist ein Elektrouhrsystem offenbart, bei welchem ein durch eine Oszillatorschaltung zu Schwingungen angeregter piezoelektrischer Kristall über eine an diesem befestigte Schaltklinke mit einem Schaltrad zu dessen Fortbewegung zusammenwirkt.

Bei einer Armbanduhr gemäß der DT-OS 18 09 223

⁶S ist als Motor ein elektrisches Drehmagnet- oder Drehspulwandlerelement vorgesehen, welches jeweils auf einer separaten Lagerachse seitlich versetzt gegenüber der Sekundenradachse angeordnet ist. Mit

20

3°

, j_eWeiligen Wandlerelement ist fest eine Fortschalteinrichtung für das Anzeigewerk verbunden. Im Falle Her Drehamgnetanordnung ist als Fortschalteinrichtung eine Ankerfortschaltung und bei der Drehspulanordnune eine Art Weichenfortschaltung vorgesehen, wobei "edes der Fortschaltelemente mit jeweils einem Zahn des Sekundenrades zu dessen Weiterscnaltung zusammenwirkt Um Leistungsverluste möglichst gering zu halten muß das jeweilige Wandlerelement der vorgenannten Anordnung sehr präzis gelagert werden. Auch der Fortschaltvorgang als solcher läuft hierbei nicht ohne Rei&sigsverluste ab, da jede hin- und hergehende Reweßung jeweils eine Fortschaltung des Sekundenrades um je eine halbe Zahnbreite bewirkt und dabei durch die körperliche Berührung von Fortschaltelement ι s und Zahnflanke eine Reibung auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Motor eines Quarzuhrwerkes derart zu verbessern, daß durch L_n Aufbau des Rotors und dessen Lagerung sowie durch die Ausbildung der Fortschalteinrichtung die Reibungsverluste und der Stromverbrauch des Motors weiter reduzierbar sind.

Diese Aufgabe wird durch aie kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das an eine solche elektromagnetische angetriebene Vorrichtung aneepaßt ist, besteht aus einem Schrittmotor, dessen sehr leichter schwingender Rotor, z. B. aus Kunststoff, durch ein Spritzverfahren hergestellt ist und wenigstens zwei mit Rippen und Durchbrüchen versehene Arme aufweist an deren äußeren Enden röhrenförmige Spulen angeordnet sind die in einen ringförmigen Zwischenraum eines permanenten, gestellfesten Magneten eintauchen. Der erwähnte Motor sitzt beweglich auf der Sekundenachse eines Quarzuhrwerkes, das er schrittweise mit Hilfe einer nur in einer gewünschten Richtung beweglichen Kupplung antreibt, wobei der Rotor mit der Sekundenachse durch eine mit der Schaltzähnung des Sekundenrades zusammenwirkenden Antriebsklinke nur in einer Richtung beweglich verbunden ist und seine Winkelbewegungen durch einen festen Anschlag begrenzt sind. Das Mittelteil des Rotors ist dabei durch zwei elektrisch leitende Federn mit der Montageplatte des Quarzes und dem elektronischen Schaltkreis verbunden, wobei diese Federn nach dem SDannen durch die bzw. während der Antnebsdrehung des Rotors durch ihre Entspannung das Drehmoment für die Rückdrehung desselben gegen e.nen festen Anschlag liefern. Zur Erleichterung einer Montage bzw. Demontage des Motors sind die Rotorrückholfedern elektrisch bzw. mechanisch lösbar vermittels zweier konischer Stifte in zwei elektrischen Kontaktöffnungen festgeklemmt. Die anderen am Rotor beiest.gten Enden der Rotorrückholfedern sind mit den Ein- und Ausgängen der Spulenwicklungen verbunden. Um eine π einfach! Fabrikation und Montage, außerdem eine Nachgiebigkeit zur Erzielung minimaler Reibung zu gewährleisten, bestehen die Antriebsklinke und eme Sperrklinke zur Verhinderung der Rückdrehung des Sekundenrades vorzugsweise aus einer ausgestanzten βο und polierten, auf Zug arbeitenden Blattfeder. Die Montage der Antriebsklinke erfolgt durch Einsetzen derselben zwischen die Klemmflächen von drei an einem Schenkel des Rotors angeformte Haltezapfen und durch ein anschließendes Zusammenquetschen "5 derselben von deren äußeren Enden her. Em in die Klinke eingestanzter Vorsprung, der in eine h.erfur vorgesehene Öffnung des Rotors ragt, s.chert ihre lagerichtige Längsstellung. Die Montage der Sperrklinke erfolgt in gleicher Art und Weise an einem festen Klemmpunkt des Antriebes.

Da der Rotor auf der Sekundenachse schwingend gelagert ist findet während der Antriebsphase keine reibende Bewegung zwischen beiden Teilen statt Reibung entsteht nur in der Rücklaufphase, nämlich durch den radialen Druck der ausgelenkten Rückholfedern auf die Sekundenachse und durch das relativ geringe Gewicht des Rotors selbst Dadurch, daß Reibung während der Antriebsphase vermieden wird, ist auch der Stromverbrauch des Motors für den Antrieb des Uhrwerkes auf ein anwendungsbedingtes; Minimum

gesenkt

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den Figuren dargestellt ist Es zeigt

F i g. I den Plan einer Kombination der verschiedenen Bestandteile einer Quarzuhr,

Fig.2 die Rückansicht eines Uhrwerkes gemäß F i g. 1 in seinem Schutzgehäuse,

Fig.3 eine Rückansicht eines Schrittmotors zum Antrieb des Uhrwerkes im angezogenen Zustand, die zeigt, wie er in das Räderwerk des Uhrwerks eingreift, F i g. 4 ein Grundriß der Anordnung nach F i g. 3, F i g. 5 eine Rückansicht einer Vorderplatine des Antriebes, die mit im Schnitt dargestellten Statoren versehen ist,

F i g. 6 ein Grundriß der Platine nach F i g. 5, F i g. 7 einen alleinstehenden Rotor mit seinen Spulen, den Rückholfedern und Verbindungen,

F i g. 8 einen Grundriß des Rotors nach F i g. 7,

Fig.9 eine bewährte Form einer ausgestanzten Klinke und

Fig. 10 die Art der Montage und Befestigung der Klinke nach F i g. 9 zwischen drei Klemmpunkten.

In Fig. 1 sind in einem gestrichelt angegebenen Rechteck, das schematisch eine Montageplatte 20 darstellt, die elektrischen Bauelemente gezeichnet, nämlich ein Quarz 1, ein Oszillator 2, der die Schwingungen des Quarzes 1 aufrechterhält, ein einstellbarer Kondensator 2' zur genauen Abstimmung der Schwingungsfrequenz der Einheit, ein Teilungsschaltkreis 3, der z. B. die Schwingungsfrequenz eines Quarzes von 32 768 Hz auf 1 Hz herabsetzt, ein Leistungsverstärker 4 für die Ausgangssignale des Teilungsschaltkreises 3, die mit Hilfe von leitenden Rückholfedern 21 und 22 Spulen 8 und 8' eines Rotors 30 zugeführt werden. Dieser schwingt auf der Sekundenachse 6 der Zeitanzeige. Die Sekundenachse 6 ist mit dem Sekundenschaltrad 9, dem Sekundenzeiger 10 und dem Sekundenritzel 5 verbunden, welches das Zwischenrad 14 antreibt, dessen Ritzel seinerseits das Minutenrad 15 mit seinem Minutenzeiger 16 und über das Ritzel 17 das Stundenrad 18 mit dem Stundenzeiger 19 antreibt. Eine als Blattfeder ausgebildete Sperrklinke 12, die durch eine Halterung 13 gestellfest fixiert ist, dient zur Verhinderung einer Rückwärtsdrehung des Sekundenschaltrades 9.

Dieses Zeigeruhrwerk kann selbstverständlich durch ι jedes andere ersetzt werden, insbesondere durch eines für Digitalanzeige mit oder ohne Kalender.

Fig.2 zeigt ein Beispiel für die Anordnung und Montage der Gesamtheit der Bauelemente, die in F i g. 1 dargestellt ist, in einem Gehäuse 24 bekannter Bauform, um daraus ein Quarzuhrwerk zusammenzustellen. Das Unterteil des Gehäuses 24 enthält einen separaten Raum für die Batterie 28, die auf bekannte, geeignete Weise an ihrem Platz befestigt wird.

40

Im Oberteil enthält das Gehäuse 24 zwei Gleitschienen 25 und 25', in welche die als Platine mit gedruckter Schaltung ausgebildete Montageplatte 20, auf welche der Quarz und alle schon erwähnten elektronischen Bauteile montiert sind, eingeschoben wird. Diese Platte $ stellt den elektronischen Block dar und teilt das Oberteil des Gehäuses 24 in zwei getrennte Räume, so daß das Räderwerk des Uhrwerkes, das mit einem Schrittmotor eine Montageeinheit darstellt, in sehr zweckmäßiger Weise den Mittelteil des Gehäuses einnimmt, was die Überwachung seiner Funktion erleichtert und das Räderwerk sauber von der Elektronik trennt.

Die Antriebseinheit 26 mit dem Motor, gemäß F i g. 3 und 4, stellt ebenso eine Montageeinheit dar. Es genügt, sie mit Hilfe der elektrisch leitenden Rückholfedern 21 und 22 mit den beiden Ausgangskontaktklemmen der Montageplatte 20 zu verbinden, auf welcher sich der Quarz 1, alle elektronischen Teile und auch der variable Kondensator 2' für die genaue Einstellung des Quarzoszillators befinden. Nach in der Uhrenherstellung üblicherweise werden die Rückholfedern 21 und 22 in diese Klemmen eingeführt und durch die konischen Stifte 23 und 23' eingeklemmt. Für Reparaturen besteht deshalb immer die Möglichkeit, die Montageplatte 20 vom Räderwerk mit dem Motor zu trennen ohne löten 2«; zu müssen.

Die Sekundenachse 6 besteht aus einer gehärteten, geschliffenen und polierten Welle, die das Uhrwerk in seiner ganzen Tiefe durchdringt. Sie dreht sich zum einen in der hinteren Platine 31, zum anderen in einem Lager, das entweder in das Minutenrad 15 direkt hineingebohrt sein kann oder in diese als Buchse eingesetzt ist. Das Sekundenschaltrad 9, ebenso wie das Sekundenritzel 5, sind auf die Sekundenachse 6 fest aufgepreßt, während der Rotor 30 des Motors frei auf dieser dreht; sein Axialspiel ist begrenzt durch das Sekundenschaltrad 9 und die hintere Platine 31. Der Antrieb des Sekundenschaltrades 9 durch den Rotor 30 des Motors erfolgt durch die Antriebsklinke 11, ohne daß eine Drehbewegung zwischen Rotor 30 und Sekundenachse 6 stattfindet, wobei sich beide Teile während ihrer Bewegung in der Antriebsphase wie ein einziges Teil verhalten. Nur bei den zusätzlichen Winkelverschiebungen aus Gründen der Sicherheit und bei der Rückbewegung des Rotors 30 durch die Drehkraft der Rückholfedern 21 und 22 findet reibende Bewegung zwischen den beiden Teilen statt, welche in diesem Augenblick nicht mehr unter dem Druck stehen, der von der magneto-motorischen Aktivität des Rotors 30 herrührt Die Anordnung des Rotors 30 auf der Sekundenachse 6 besitzt den Vorteil, daß diese sowieso im Räderwerk vorhanden ist und dadurch die Kosten des Motors fühlbar verringert werden, zugleich aber der Wirkungsgrad der Einheit durch eine Verminderung der Reibungsverluste erhöht wird Die Winkelverschiebungen des Rotors 30 sind auf einen Winkel von etwa 8 Grad beschränkt der durch den Stift 29 begrenzt ist, welcher in eine längliche öffnung 27 eines Rotorarmes hineinragt und verhindert daß der besagte Rotor mehr als einen theoretischen Schritt von 360:60 = 6 Grad fto macht

F i g. 7 und 8 zeigen den leichten und verrippten Rotor 30 mit den Spulen 8 und 8', die auf Ringen im Bereich der Enden der Rotorarme festgeklebt sind. Ihre Ein- und Ausgangszuleitungen sind elektrisch mit den Rückholfedern 21 und 22 verbunden, die ihrerseits mit den Kontaktklemmen 35 und 36 verbunden sind. Die Antriebsklinke 11, deren Stanzform und Art der Befestigung in F i g. 9 und 10 gezeigt sind, zeichnet sich durch ihre außerordentliche Einfachheit und Weichheit aus. Das zusammengefügte Räderwerk des klassischen Uhrwerkes — Rotor 30 ist in der Montageeinheit mit einbegriffen — sitzt auf der Sekundenachse 6 vor der hinteren Platine 31. Es müssen nur noch die Rückholfedern 21,22 in die Ausgangskontakte der Montageplatte 20 eingeführt und dort mit den Stiften 23 und 23' festgeklemmt werden.

Die permanenten Stator-Magnetfelder 38,38'werden durch zwei starke Stabmagneten 37 und 37' hervorgerufen, die auf dem Grunde von topfförmigen Gehäusen 7, T aus Weicheisen befestigt sind, die ihrerseits das Feld schließen und auf diese Weise einen ringförmigen Zwischneraum mit sehr starkem Magnetfeld bilden, in welchen die röhrenrförmigen Spulen 8 und 8' des Rotors 30 eintauchen. Wenn in diesen Spulen 8 und 8' ein elektrischer Strom fließt, erzeugt dieser elektrische Felder, die durch die Permanentfelder der Statoren zum Zwecke der Umformung von elektrischen in mechanische Impulse mit dem gewünschten guten Wirkungsgrad entweder angezogen oder abgestoßen werden, so daß die elektrische Batterieenergie, die nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht, mit dem maximalen Wirkungsgrad ausgenützt wird und so dem Quarzuhrwerk die gewünschte Zuverlässigkeit verleiht.

Man sieht in Fig. 5 und 6 eine äußerst einfache An der Befestigung der Statoren. Die vordere Platine 32 hai zwei gebogene Fortsätze 33 und 34, an welchen die topfförmigen Gehäuse 7 und T auf übliche Weise befestigt sind. An Stelle von Stabmagneten könnte man auch röhrenförmige Magnete verwenden, deren eines Ende mittels eines Poljoches mit zentralem Weicheisenkern verschlossen ist.

Die gestanzte als Blattfeder ausgebildete Antriebs klinke 11 hat einen länglichen Durchbruch 39, eine Klemmfläche 40 und eine Fixierungszunge 40'. Fig. 10 zeigt eine Befestigungsweise dieser Blattfeder. Ihr Träger, der Rotor 30 des Motors, oder ein fester Punkt, hat 3 rechtwinklige Haltezapfen 41, 42, 43, die versetzt angeordnet sind, so daß sie ohne Schwierigkeiten angespritzt werden können und eine Stütze für die Antriebsklinke 11 darstellen, deren Fixierungszunge 40' außerdem in eine Halteöffnung 44 zur Bestimmung der genauen Position und als Widerstand gegen die verlangte Zugbelastung hineinragt Um die Antriebsklinke 11 sicher an ihrem Platz festzuhalten, werden die Enden der drei Stützpunkte zusammengequetscht. In gleicher Weise ist auch die gestellfest angeordnete, ebenfalls als Blattfeder ausgebildete Sperrklinke 12 durch Haltezapfen 45 fixiert

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die besonders beschriebene Weise der Verwirklichung, sondern schließt auch Varianten mit ein, z. B. kann der Rotor aus anderem Material hergestellt oder der Magnet anders ausgebildet sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

UK -

Claims (1)

ne Bauteile: Den Quarz als Zeitbasis, seinen Betriebs Stromkreis, einen Frequenzteiler, eine Verslärkungs oder Leistungsschaltung, einen elektromagnetische] Umsetzer und ein Zifferblatt mit Zeitanzeige. Beim heutigen Stand der Technik genören die erstei vier Bauteilarten in das Sachgebiet der elektronischei Industrie. Diese bietet der Uhrenindustrie eine reichi Auswahl mehr oder weniger integrierter Schaltkreis! an, die es ihr erlaubt, je nach Art des Uhrwerkes, das si< ίο herstellen will, ihre Wall zu treffen, und für das sie danr nur noch eine Chassis konstruieren und fabrizieren mu[ zum Zusammenbau der elektronischen Bauelemente einen Umsetzer oder Motor für die Steuerung de« Mechanismus der Zeitanzeige, an welchen noch 2. Uhrwerk nach ^Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 Mechanismen zur Anzeige von Tagen und Datum sowie zeichnet, daß der Rotor (30) des Motors wenigstens Schaltmöglichkeiten für elektrische Kreise angeschlos ~ " ' sen werden können. Es ist klar, daß die klassiche Zeitanzeige durch Zeigei weniger Energie benötigt als die Digitalanzeige durch springende Klappen, und daß jeder derartige Zusatzmechanismus auf den Umsetzer zusätzliche und sehr variable Drehkräfte ausübt, so daß die Rotor-Schrittmotoren, die sich nur in einer Richtung drehen, aber deren Schaltschritte sich auf einen bestimmten, relativ engen ganz mit einem nach innen gebogenen Rand 25 Spielraum beschränken, schwerlich die nötige Zuverläsversehen ist, und Tür Befestigung der Spule (8, 8') sigkeit gewährleisten, wenn Drehkräfte mit großer Variabilität erforderlich sind, ebensowenig wie einen erwünscht niedrigen Selbstkostenpreis. Man greift also gerne auf Schrittmotoren mit Schwingrotor zurück, bei Rotors (30) durch zwei elektrisch leitende Federn 30 denen das Räderwerk durch Einrasten bewegt wird. (21, 22) mit der Montageplatte (20) des Quarzes (1) Diese können für einen sehr weiten Drehmomentbe- und der elektronischen Schaltkreise verbunden ist, reich konstruiert werden, ohne das Risiko von welche Federn (21,22) nach dem Spannen durch die Abweichungen, die mit der für ein Quarzuhrwerk Antriebsdrehung des Rotors (30) sich entspannend charakteristischen großen ficiuuigkeit unvereinbar das Drehmoment für die Rückdrehung gegen einen 35 sind. festen Anschlag (29) liefern. Da die ruckweise Vorwärtsbewegung des Sekunden- 5. Uhrwerk nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeigers mit der frequenz 1 Hz in der Uhrmacherei st.it zeichnet, daß die Rotor-Rückholfedern (21, 22) zur langem üblich ist, liefern die meisten Lieferanten auf lösbaren elektrischen Verbindung mit den elektroni- dem Markt Signalmotoren mit dieser Frequenz, was sehen Schaltkreis mit konischen Stiften (23, 23') 40 auch immer sonst die Schwingungsfrequenz des in zwei elektrischen Kontaktöffnungen festgeklemmt sind, und deren andere, am Rotor (30) befestigten Enden mit den Ein- und Ausgängen der Patentansprüche:

1. Quarzuhrwerk mit einem Anzeigemechanismus, der schrittweise im Rhythmus der elektrischen Impulse des Frequenzteilers eines Quarzoszillators über einen Motor angetrieben ist, dessen Rotor auf der Sekundenachse schwingt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) mit der Sekundenachse (6) durch eine Antriebsklinke (11). die mit der Schaltzähnung des Sekundenrades zusammenwirkt, nur in einer Richtung beweglich verbunden ist und seine Winkelbewegungen durch einen festen Anschlag (29) begrenzt sind.