DE2414790B2 - Kristall-Oszillator und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Kristall-Oszillator und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kristall-Oszillator mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Bei bekannten Quarz-Kristall-Oszillatofen ist der
stimmgabelförmige Vibrator mit Hilfe von Tragdrähten innerhalb eines hermetisch geschlossenen Gehäuses
gehalten, wie dies F i g. 1 der Zeichnung zeigt. Die Festlegung in dieser Weise bereitet Mühe und erfordert
beträchtliches Geschick. Bei einer weiteren bekanntgewordenen Ausführungsform ist der Vibrator innerhalb
eines hermetisch geschlossenen Gehäuses an einer Grundplatte direkt festgelegt Um das Schwingungsverhalten
des Vibrators nicht allzusehr zu belasten, muß zwischen dem Festlegungsbereich des Vibrators und der
Wurzel ein durch Einbuchtungen verringerter Bereich
geschaffen werden. Solche Einbuchtungen sind nicht einfach herzustellen, Ungenauigkeiten beeinflussen das
Schwingungsverhalten und schließlich können derartige Einbuchtungen unter dem Einfluß äußerer Erschütterungen
zu Zerstörungen führen.
Bei bekannten Oszillatoren der eingangs genannten Art (DT-AS 17 66 489, DT-AS 20 42 159) wird der
Vibrator mit Hilfe von zwei federelastischen Stegen in ähnlicher Anordnung wie die Tragdrähte des zuerst
erwähnten bekannten Beispieles gehalten. Die Stege sind aus Platten federelastischem Materials ausgestanzt
und weisen aufgrund ihres rechteckförrnigen Querschnittes Vorzugsrichtungen der Nachgiebigkeit in
Schwingungsrichtung des Vibrators und senkrecht dazu auf.
Insgesamt verlangen die herkömmlichen Ausbildungen dieser Oszillatoren besonders ausgebildete Fachkräfte
und eine Reihe von Hilfskräften zu ihrer Herstellung, dies insbesondere hinsichtlich der Ausbildung
der erforderlichen Elektroden an dem Vibrator und hinsichtlich der Feinjustierung der Vibratorfrequenz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Festlegung des Vibrators an der Halterung, die die
Schwingung des Vibrators möglichst wenig beeinträchtigen und äußere Stoßeinwirkungen möglichst von dem
Vibrator fernhalten soll, unter Berücksichtigung einer raumsparenden Ausbildung und leichten Justierbarkeit
erheblich zu vereinfachen. Insbesondere soll die Justierung vorgenommen werden können, nachdem
möglichst viele der erforderlichen, die Schwingung beeinflussenden Arbeiten an dem Vibrator abgeschlossen
sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches 1.
Durch die einstückige Ausbildung der Abstützeinrichtung ergibt sich eine zusammenhängende Baueinheit,
die das Festlegen des Vibrators an dieser ganz erheblich erleichtert. Es bedarf nur noch einer einzigen Verbindung
zwischen dem Vibrator und der Halterung, diese wiederum ist in einem einzigen Befestigungsvorgang an
einem gehäusefesten Teil festgelegt. Der Vibrator kann vor dem Festlegen mit Elektroden-Beschichtungen
versehen werden, ohne daß diese durch das Anbringen an der Halterung der Gefahr der Zerstörung oder
Beeinträchtigung unterliegen. Ebenfalls können auf den Gabelzinken Belastungsgewichte angebracht werden,
die dann nach Einbau der Stimmgabel in die Halterung zum Zwecke der Feinjustierung der Frequenz nach und
nach abgetragen werden können, bis die richtige Vibratorfrequenz erreicht ist. Dies kann auch dann noch
geschehen, wenn die Elektroden bereits mit feinen Drähten verbunden sind, die die elektrische Verbindung
des Vibrators mit der zugehörigen Schaltung bilden. Die Drähte können an Kontaktstifte angeschlossen sein, die
mit dem Fußteil der Halterung, mit dem diese ortsfest gehalten ist, in starrer Verbindung stehen; auf diese
Weise erhält man eine steckbare Einheit, die über die Kontaktstifte nicht nur ihre elektrische Verbindung
erfährt, sondern auch mechanisch gehalten ist.
In bevorzugter Ausführung sind Stege vorgesehen, die — in an sich bekannter Weise — Vorzugsrichtungen
der Nachgiebigkeit in Schwingungsrichtung des Vibrators und senkrecht dazu aufweisen. Die Stege können
mäanderförmig verlaufen; vorzugsweise sind von der Wurzel des stimmgabelförmig ausgebildeten Vibrators
aus gesehen beidseitig jeweils wenigstens zwei parallele, sich in Richtung der Längsausdehnung der Zinken des
Vibrators bzw. parallel dazu erstreckende Stege vorgesehen, die die Verbindung mit dem Fußteil der
Platte bilden, welches der Festlegung der Platte dient.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können die die Wurzel des Vibrators mit dem Fußteil der Platte verbindenden Stege abwechselnd in Schwingungsrichtung des Vibrators und senkrecht dazu ihren niedrigsten Biegewiderstand aufweisen. Dies erreicht man beispielsweise dadurch, daß benachbarte Stege durch Abkröpfung rechtwinklig zueinander versetzte flächige Zonen bilden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können die die Wurzel des Vibrators mit dem Fußteil der Platte verbindenden Stege abwechselnd in Schwingungsrichtung des Vibrators und senkrecht dazu ihren niedrigsten Biegewiderstand aufweisen. Dies erreicht man beispielsweise dadurch, daß benachbarte Stege durch Abkröpfung rechtwinklig zueinander versetzte flächige Zonen bilden.
Der Fußteil und/oder der die Wurzel des Vibrators aufnehmende Teil der Platte kann gegenüber den
anschließenden Stegen rechtwinklig abgekröpft sein.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist der Fußteil der Platte derart an dem Gehäuse festgelegt, daß dieses
sich in Richtung der Längsausdehnung des Vibrators erstreckt. Insbesondere liegt der Fußteil der Platte dabei
an einer parallel zur Längsausdehnung des Vibrators verlaufenden Seitenwand des Gehäuses an.
In weiterhin bevorzugter Ausführung ist derjenige Teil der Platte, der die Wurzel des Vibra-tors aufnimmt,
derart geformt, daß er diese Wurzel des Vibrators wenigstens teilweise umfaßt. Die Verbindung zwischen
dem Fußteil der Platte und/oder dem Aufnahmeteil für die Wurzel des Vibrators kann mit den jeweils
anliegenden bzw. aufgenommenen Teilen durch Schweißen, Löten, Verkleben oder dergleichen mittels Wachs
oder Kunststoff verbunden sein.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung sind die Endbereiche der Zinken des stimmgabelförmigen
Vibrators mit Belastungsgewichten versehen. Diese haben die Aufgabe, die Vibratorfrequenz zunächst unter
die angestrebte Nennfrequenz zu drücken. Durch Entfernung von kleinsten Teilen der Belastungsgewichte
kann man dann die Vibratorfrequenz fast kontinuierlich erhöhen, bis man die Nennfrequenz erreicht. Diese
Belastungsgewichte können durch Metallplattierungen gebildet sein, es kann sich aber auch um andere haftende
Auflagen handeln.
Das vorzugsweise aus zwei durch Kaltschweißen miteinander hermetisch abschließend verbundenen
Teilen bestehende Gehäuse kann insbesondere im Endbereich der Zinken des Vibrators mit Dämpfungselementen
versehen sein, die störende Einflüsse von außen fernhalten. Die elektrischen Anschlüsse sind
durch Wandteile des Gehäuses geführt bzw. bilden solche und dienen zugleich der mechanischen Festlegung
des Gehäuses als auch der elektrischen Verbindung mit zugeordneten Schaltungen. Diese stiftförmig
ausgebildeten elektrischen Kontakte sind über äußerst feine, die Schwingung des Vibrators möglichst nicht
beeinträchtigende Drähte mit den Kontaktflächen des Vibrators verbunden, die durch Metallplattierungen,
insbesondere aus Chrom und Gold, gebildet sind.
Zur Herstellung des Oszillators wird erfindungsgemäß derart vorgegangen, daß der stimmgabelförmige
Vibrator aus einer plattenförmigen Pastille ausgeschnitten wird, wonach der Vibrator ringsum mit einer
Edelmetallauflage, insbesondere aus Chrom und Gold, versehen wird, die daraufhin zur Unterteilung in
Elektroden bereichsweise durch einen entlang einer entsprechenden Strecke bewegten Laserstrahl wieder
entfernt wird.
e>5 In bevorzugter Ausgestaltung werden dabei die
Endbereiche der Vibratorzinken mit metallischen oder nichtmetallischen Belastungsgewichten aus einer Goldplattierung,
einem Wachs oder einem organischen
Kleber oder dergleichen versehen, die daraufhin zur Einjustierung der Frequenz in geringsten Mengeneinheiten
mit Hilfe eines Laserstrahles abgetragen werden. Dieses Abtragen der Belastungsgewichte mit Hilfe eines
Laserstrahles wird bevorzugt erst dann vorgenommen, nachdem der Vibrator unter Befestigung an der Platte
und Herstellen der Elektrodenanschlüsse in das Gehäuse eingesetzt und nachdem dieses in evakuierter
Umgebung hermetisch abgeschlossen wurde.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung wiedergegebenen Beispiele nachfolgend näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 und 2 perspektivische Prinzipdarstellungen von Quarzkristall-Oszillographen herkömmlicher Bauart;
Fig.3 und 4 schematische Draufsicht und seitliche
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäß ausgebildeten Oszillators;
Fig.5 eine perspektivische Prinzipdarstellung eines
Ausführungsbeispieles eines Vibrators;
F i g. 6 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispieles
einer der Halterung des Vibrators dienenden Platte;
Fig.7 und 8 eine skizzenhafte Draufsicht und aufgeschnittene Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles
des erfindungsgemäß ausgestalteten Oszillators;
F i g. 9 eine perspektivische Teilansicht eines weiteren
Ausführungsbeispieles einer der Halterung des Vibrators dienenden Platte.
Die in den F i g. 1 und 2 wiedergegebenen herkömmlichen Quarzkristall-Oszillatoren sind für Uhren bestimmt
und arbeiten mit einem stimmgabelförmigen Vibrator. Der Vibrator 1 des Beispieles gemäß F i g. 1 ist
an zwei Stützdrähten 2 und 3 gehalten; die Stützdrähte durchgreifen einen Sockel 4, der Abschluß eines
gestrichelt wiedergegebenen Gehäuses ist. Wie bereits eingangs dargelegt, ist diese Art der Halterung des
Vibrators mühevoll herzustellen und erfordert eine große Geschicklichkeit. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß F i g. 2 ist ein Vibrator 5 an einer Grundplatte 6 eines geschlossenen, gestrichelt dargestellten Gehäuses
direkt festgelegt. Durch Einbuchtungen 7 am Vibrator wird ein Festlegeteil vom Wurzelteil des Vibrators
insoweit getrennt, um beide Teile hinsichtlich der Vibration voneinander möglichst unabhängig zu machen.
Die Einbuchtungen sind allerdings schwierig herzustellen und beeinträchtigen bei Ungenauigkeiten
die Symmetrie der Anordnung. Weiterhin können diese Einbuchtungen schnell zu Zerstörungen führen, wenn
der Oszillator äußeren Erschütterungen ausgesetzt wird. Schließlich erfordert das Aufbringen der Elektroden
und insbesondere auch das Abstimmen des Vibrators besonders ausgebildete Leute und viele
Hilfskräfte.
Das in den F i g. 3 und 4 wiedergegebene Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten
Oszillators zeigt einen Vibrator 8, der über eine elastische Platte 11 an einem als gehäusefester Teil (22)
ausgebildeten Metallrahmen einer luftdichten Elektrodendurchführung 21 festgelegt ist. Die Durchführung 21
wurde zuvor im Seitenbereich eines Gehäuseteils 26 eines kompakten Gehäuses festgelegt. Die luftdichte
Durchführung 21 und damit auch die Seitenwand des Gehäusetciles 26 sind von Kontaktstiften 25 durchgriffen,
die im Inneren des Gehäuses über gut leitende, äußerst dünne Drähte 20 mit den Elektroden 10
verbunden sind, die auf dem Vibrator ausgebildet sind, wie dies F i g. 5 veranschaulicht. Nachdem die Frequenz
des Vibrators endgültig eingeregelt ist, wird das aus dem Gehäuseteil 26 und dem Deckelteil 28 bestehende
Gehäuse in Vakuum verschlossen und verschweißt, so daß die jeweiligen Flanschabschnitte 27 und 29 der
Gehäuseteile hermetisch dicht zusammengefügt werden.
Der Oszillator wird insgesamt mit Hilfe der Kontaktstifte 25 und eines weiteren Erdungsstiftes 32,
ίο der an dem Gehäuseteil 26 ausgebildet ist, an dem
zugeordneten Gerät, beispielsweise einer Uhr, festgelegt.
Der Vibrator 8 wird aus einer plattenförmigen Pastille ausgeschnitten, so daß sich die Form einer
Stimmgabel gemäß F i g. 5 ergibt; dabei ist die Breite A gleich 1,35 mm, die Dicke B gleich 0,5 mm und die Länge
Cgieich 6,00 mm gewählt. Diese Edelmetallschicht wird dann durch einen Laserstrahl insoweit wieder entfernt,
als der Laserstrahl einen vorbestimmten Weg beschreibt. Die Edelmetallschicht wird auf diese Weise in
zwei Elektrodenflächen 10 unterteilt, die nunmehr die Kontaktierung des Vibrators darstellen. Dieses Herstellungsverfahren
der Elektroden ermöglicht es, eine für die jeweilige Elektrode richtige Form zu erhalten, und
zwar auf äußerst wirtschaftliche Weise, ohne dem Quarzkristall in irgendeiner Weise zu schaden; dies im
Gegensatz zu einer herkömmlichen Methode, nach der die Elektroden derart gebildet werden, daß Cr und Au,
die auf dem Quarzkristall entlang der Teilungslinie aufgebracht sind, abgeschält werden, wobei die Ecken
des Quarzkristall angegriffen werden, oder daß vor der Beschichtung eine besondere Farbe aufgebracht
wird.
Nachdem Cr und Au auf den Vibrator aufgebracht wurden, werden weiterhin metallische oder nichtmetallische
Belastungsgewichtc 9, die aus einer Goldplattierung, aus Wachs oder aus einem organischen Klebmittel
bestehen, in genügender Mengt an den Endabschnitten der Stimmgabelzinken aufgebracht. Diese Belastungs-
AO gewichte 9 dienen der allmählichen Feinsteinregelung
der Frequenz dadurch, daß man extrem kleine Mengen von diesen Gewichten wieder abträgt, bis der Vibrator
mit der gewünschten Nennfrequenz schwingt. Dieses Abtragen von kleinsten Mengen der Gewichte geschieht
mit Hilfe eines Laserstrahls, wenn der Vibrator, dessen Frequenz zuvor grob eingestellt wurde, an dem
hermetisch zu verschließenden Gehäuse festgelegt ist. Auf diese Weise kann die Genauigkeit des Quarzkristall-Oszillators
als Zeitnormal in beachtlichem Umfange verbessert werden, da die Einflüsse auf die
Vibratorfrequenz, die durch jedes Bauteil des Oszillators ausgeübt werden, wenn der Vibrator 8 — wie in den
F i g. 3 und 4 veranschaulicht, an dem Gehäuseteil 26 festgelegt wird, entfallen bzw. nicht mehr berücksichtigt
werden müssen, da diese Einflüsse bei Vornahme der Feinstjustierung bereits mit erfaßt werden. Die Belastungsgewichte
an den Endteilen der Zinken des Vibrators, die beispielsweise durch eine Goldplattierung,
durch Wachs oder durch organische Klebmittel
M) und dergleichen gebildet werden, sind für den Fall
ausreichend wirksam, daß die Dicke B des Vibrators 1,5 mm oder weniger beträgt. Die elastische Platte 11
zur Halterung des Vibrators 8 wird derart ausgebildet, daß sie die in F i g. 6 wiedergegebene Form aufweist. Sie
Ci5 wird direkt durch ein einfaches Stanzmittel aus einer
flachen Platte aus Beryllium-Kupfer, Phosphor-Bronze, Federstahl oder dergleichen gebildet.
An der im Rahmen der Fig.3 und 4 gezeigten
An der im Rahmen der Fig.3 und 4 gezeigten
federelastischen Platte 11 sind durch Ausstanzungen mäanderförmig miteinander verbundene, parallele Stege
12 ausgebildet, die in parallelen und rechtwinkligen Richtungen zur Vibrationsrichtung des Vibrators
federnd nachgiebig sind. Von der Festlegungsstelle des Vibrators an der Platte 11 aus gesehen, bilden jeweils
zwei solcher Stege 12 die Verbindung zu dem Fußteil 19 der Platte 11, das an dem Gehäuseteil 26 über den
rahmenförmigen Teil 22 festgelegt ist. Die Federstege 12 sind mit Rücksicht auf das Gewicht des Vibrators
derart bestimmt, daß der Vibrator einerseits und das Gehäuseteil 26 andererseits hinsichtlich der Vibration
wirksam voneinander unabhängig gemacht sind. Hierzu weisen die Stege eine Breite von D gleich 0,2 mm und
eine Dicke von £ gleich 0,15 mm auf. Unter Berücksichtigung dieser Werte erhält man eine extrem hohe Güte
des Vibrationsverhaltens. Aufgrund der durch Material und Abmessungen gewählten Federkonstante der
federnden Teile der Platte 11, die sowohl parallel zur Vibrationsrichtung als auch rechtwinklig dazu federnd
nachgiebig sind, wird sichergestellt, daß der Vibrator aufgrund äußerer Erschütterungen nicht zerstört wird;
man erhält einen vollkommenen Erschütterungswiderstand. Eine weitere Maßnahme in dieser Richtung ist bei
dem in den F i g. 3 und 4 wiedergegebenen Beispiel dadurch gegeben, daß die inneren Oberflächen der
Gehäuseteile 26 und 28 im Bereich der Endabschnitte der Zinken des Vibrators angestrichen oder mit
Dämpfungselcmenten 30 und 31 aus Silikon (Silizium) oder dergleichen ausgestattet werden. Diese Dämpfungselemente
30 und 31 haben eine gute erschütterungshämmende Wirkung, wenn der Vibrator 8 an der
ihn haltenden elastischen Platte 11 über einen flachen Abschnitt 13 Vorderseite auf Vorderseite angeklebt ist
und wenn die Dämpfer 30 und 31 an die inneren Oberflächen des ovalen hermetisch abgedichteten
unteren Gehäuseteils 26 und des Gehäusedeckels angeheftet werden. Der flache Aufnahnieteil 13 der
elastischen Platte 11 zur Festlegung des Vibrators 8 ist gemäß F i g. 6 mit einem hinsichtlich der flachen Ebene
rechtwinklig nach oben abgebogenen Abschnitt 14 versehen, zwischen dem und dem flachen Teil 13 eine
Öffnung 15 ausgeformt ist. Der abgebogene Abschnitt 14 bestimmt bei der Festlegung des Vibrators dessen
Position in Längsrichtung. Mit Hilfe der Öffnung 15 werden die beim Stanz- und Prägevorgang erzeugten
runden Ecken 17 im Bereich der Anlage des Vibrators vermieden. Auf diese Weise gelingt es, die stirnseitige
Endfläche des Vibrators dicht an die senkrechte Oberfläche 16 des abgebogenen Abschnittes 14 zu
bringen.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 kann der Vibrator 8 schnell und einfach an der
elastischen Platte 11 angeordnet werden, und zwar mit
Hilfe organischer Klebemittel oder Wachs, die auf die Oberfläche des Crund Au, mit denen die Oberfläche des
Vibrators versehen ist, aufgebracht werden. Die elastische Platte 11, an welcher der Vibrator festgelegt
ist, ist ihrerseits am hermetisch versiegelten Gehäuseteil 26 mit Hilfe des Rahmenteils 22 der luftdichten
Durchführung 21 festgelegt, welcher schon zuvor am Gehäuseunterteil 26 mit Hilfe organischer Klebemittel
oder Wachs luftdicht festgelegt wurde.
Auf diese Weise wird die Schwingungsperiode des Oszillators durch kleine Änderungen der Form des
hermetisch versiegelten Gehäuseteils 26 nicht betroffen, welche Formänderung durch Druckänderung der den
Oszillator umgebenden Atmosphäre bedingt ist. Der Metallrahmenteil 22 ist mit Vorsprängen 23 und 24
ausgestattet, um einmal gegenüber dem Gehäuseunterteil 26 und zum anderen gegenüber dem Fußteil 19 der
Platte 11 festgelegt zu werden. Ein Flanschteil des Metallrahmenteils 22 mit der Dicke 5 sorgt für einen
Abstand zwischen dem Vibrator 8 und der Innenfläche des Gehäuseteils 26. Die elastische Platte 11 ist am
Metallrahmen 22 derart festgelegt, daß der Vorsprung 24 des Rahmens in eine Öffnung 18 im Fußteil 19 der
to elastischen Platte 11 hineinpaßt, welche Öffnung aus Fig.6 ersichtlich ist. Der Fußteil 19 der Platte 11 wird
mit Hilfe eines Schweißvorganges oder mit Hilfe von Wachs oder organischem Klebstoff um die Öffnung 18
herum an dem Rahmenteil 22 befestigt. Dadurch, daß der Fußteil 19 der elastischen Platte 11 am Metallrahmenteil
22 des Gehäuseteils 26 um die gesamte Flanschoberfläche des Rahmens herumreicht — wie
dies die F i g. 3 und 4 erkennen lassen, ergeben sich Vorteile derart, daß zwischen dem Gehäuseunterteil 26
und der elastischen Platte 11 ein richtiger Abstand eingehalten werden kann und daß die Stabilität während
der Festlegungsvorgänge verbessert wird. Weiterhin sind die auf der Oberfläche des Vibrators 8 ausgebildeten
Elektroden mit den Kontaktstiften 25 der luftdichten Durchführung 21 mit Hilfe äußerst feiner Drähte 20
elektrisch verbunden, wobei zwischen den Drähten und dem Gehäuseoberteil 28 ein Abstand H gehalten wird,
damit zwischen diesen Drähten und dem Gehäuse kein Kurzschluß eintritt. Die Verbindungsdrähte 20 sind
gegenüber den Kontaktstiften 25 nachgiebig.
Der Vibrator 8, die elastische Platte 11 und die luftdichte Durchführung 21 sind alle in dem hermetisch
geschlossenen Gehäuseteil 26 und dem Gehäusedeckel 28 enthalten. Die Gehäuseteile 26 und 28 sind dünn
ausgebildet und von ovaler Form. Sie werden schnell und einfach aus flachen Platten mit Hilfe von
Stanzvorgängen gebildet. Beide Teile 26 und 28 weisen jeweils Flansche 27 und 29 auf und sind mit Hilfe von
Kaltschweißen, Wachsen oder dergleichen zusammengefügt, wobei innerhalb des Gehäuses ein Vakuumzustand
aufrechterhalten wird. Das Gehäuseteil 26 ist mit einem Erdungsstift 32 ausgestattet, mit dessen Hilfe
schädliche elektrische Felder von dem Vibrator 8 ferngehalten werden, wobei der Erdungsstift wiederum
durch Schweißen oder Wachsen festgelegt ist. Der dieserart versiegelte Oszillator wird einem elektronischen
Schaltkreis mechanisch und elektrisch durch die Kontaktstifte 25 der luftdichten Durchführung 21 und
dem Erdungsstift 32 zugeordnet. Der Oszillator zeichnet sich aus durch eine extrem kleine Form aufgrund
besonders wirtschaftlicher Raumausnutzung bei der Unterbringung des Vibrators. Jedes Bauteil kann mit
Hilfe von herkömmlichen Maschinen bestimmten Verwendungszweckes hergestellt werden, wie z. B.
durch eine Stanzmaschine, eine automatische Drehbank usw. Die Formgebung ist derart, daß Festlegearbeiten
sicher und rasch ohne Beschädigungen und damit Beeinträchtigungen der Funktion der Bauteile durchgeführt
werden können. Auf diese Weise lassen sich die Herstellungskosten für den Oszillator stark reduzieren,
da dessen Bauteile im Vergleich zu herkömmlichen Oszillatoren einfach und schnell hergestellt und
montiert werden können.
Die F i g. 7 und 8 zeigen ein weiteres Ausführurigsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestatteten Oszillators. Auch hier ist ein stimmgabelförniiger Vibrator 8 über
eine federelasiische Platte 11 an einem Rahmenteil 22 festgelegt, das seinerseits an einem Durchbruch des
Gehäuseunterteils 26 hermetisch dicht und fest angeordnet ist. Der Rahmenteil wird luftdicht abgeschlossen
von Kontaktstiften durchgriffen.
Die elastische Platte 11 kann auch hier wieder aus
Phosphor-Bronze, Beryllium-Kupfer, elastischem Stahl oder dergleichen bestehen und kann mit Hilfe eines
Preßvorganges hergestellt werden, um auf diese Weise die in Fig. 9 dargestellte dreidimensionale Ausbildung
zu erhalten. Durch entsprechendes Ausstanzen erhält man einen federnden Steg 42, der rechtwinklig zur
Richtung der Vibrationsrichtung des Vibrators 8 bevorzugt federnd nachgiebig ist; mit diesem Federteil
42 mäanderförmig verbunden ist ein dazu parallellaufender weiterer Federsteg 45, der wie der Steg 42
flächige Gestalt besitzt und durch rechtwinkeliges Abkröpfen gegenüber dem Steg 42 eine Nachgiebigkeit
in Richtung der Vibration des Vibrators bzw. parallel dazu gewährleistet.
Wiederum gegenüber dem Steg 45 rechtwinklig abgekröpft ist ein flacher Teil 44 der elastischen Platte
11, an dem der Vibrator mit Hilfe eines organischen Klebemittels oder eines Wachses festgelegt ist, wie dies
bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel geschildert wurde.
Die federnden Stege 42 und 45 der elastischen Platte stellen sicher, daß der Vibrator vibrationsmäßig von
dem Gehäuseunterteil 26 insoweit unabhängig ist. Man erreicht dadurch eine äußerst hohe Güte des Schwingungsverhaltens.
Wenn der gesamte Oszillator durch äußere Erschütterungen beaufschlagt wird, federt die
elastische Platte 11 den Vibrator 8, der an dem Aufnahmeteil 44 gehalten ist, mit Hilfe der federnden
to Stege 42 und 45 in vertikaler und horizontaler Richtung ab, so daß eine Zerstörung des Vibrators vermieden
wird. Wenn die Federkonstante der Stege richtig vorbestimmt wird, läßt sich ein vollkommener Erschütterungswiderstand
sicherstellen.
Auch hier wieder kann die elastische Platte 11 durch
einen einzigen Preßvorgang aus einem Plattenmaterial hergestellt werden. Der Quarzkristall-Vibrator 8 ist
auch hier wieder derart an der elastischen Platte 11 festgelegt, rlaß zuvor auf den Quarzkristall-Vibrator Cr
und Au aufgebracht wird und daß die derart beschichtete Oberfläche und die elastische Feder
gewachst und zusammengelötet werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (20)
1. Kristall-Oszillator, insbesondere als Zeitnormal für eine elektrische Uhr, mit einem Vibrator, der
mittels einer federelastischen Abstützeinrichtung gegenüber einem umgebenden Gehäuse, durch
dessen Wand Elektroden geführt sind, dämpfungsarm gehalten ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die gesamte Abstützeinrichtung aus einer einstückigen Platte (11) federelastischen Werkstoffes
gebildet ist, die mit einem Fußteil (19) an einem gehäusefesten Teil (22) außerhalb der Elektrodendurchführung
(21) festgelegt ist
2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federelastische Platte (11)
mäanderförmig miteinander in Verbindung stehende Stege (12; 42,45) aufweist
3. Oszillator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (12; 42, 45) Vorzugsrichtungen
der Nachgiebigkeit in Schwingungsrichtung des Vibrators (8) und senkrecht dazu aufweisen.
4. Oszillator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der Wurzel des stimmgabelförmig
ausgebildeten Vibrators (8) aus gesehen beidseitig wenigstens zwei parallele, sich in Richtung
der Längsausdehnung der Zinken des Vibrators bzw. parallel dazu erstreckende Stege (12; 42, 45) die
Verbindung mit dem der Festlegung dienenden Fußteil (19) der Platte (11) bilden.
5. Oszillator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wurzel des
Vibrators (8) mit dem Fußteil (19) der Platte (11) verbindenden Stege (42, 45) abwechselnd in
Schwingungsrichtung des Vibrators und senkrecht dazu ihren niedrigsten Biegewiderstand aufweisen.
6. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte
Stege (42, 45) durch Abkröpfen rechtwinklig zueinander versetzte flächige Zonen bilden.
7. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil
(19) und/oder der die Wurzel des Vibrators (8) aufnehmende Teil der Platte (11) gegenüber den
anschließenden Stegen (45) rechtwinklig abgekröpft sind.
8. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteif
(19) der Platte (11) an einem den gehäusefesten Teil (22) bildenden Metallrahmen der luftdicht ausgebildeten
Elektrodendurchführung (21) festgelegt ist.
9. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil
(19) der Platte (11) an einem sich etwa parallel zu der
Längsausdehnung des Vibrators (8) erstreckenden Gehäuseabschnitt festgelegt ist.
10. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte
(11) mit einem Aufnahmeteil (13-16; 44) die Wurzel des Vibrators (8) wenigstens teilweise umfaßt.
11. Oszillator nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil (19) der Platte (11) und/oder der Aufnahmeteil
(13-16; 44) für die Wurzel des Vibrators (8) durch Schweißen, Löten oder Verkleben mittels Wachs
oder Kunststoff mit den anliegenden Teilen verbunden ist.
12. Oszillator nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die nachgiebigen Teile der Platte (11) eine
Querschnittsdicke von 0,5 mm oder weniger aufweisen.
13. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
schwingende Teil des Vibrators (8) eine Dicke von 1,5 mm oder weniger aufweist
14. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche
des stimmgabelförmigen Vibrators (8) mit Belastungsgewichten (9) versehen sind.
15. Oszillator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsgewichte (9) durch
Metallplattierungen gebildet sind.
16. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse
(26, 28), vorzugsweise im Endbereich der Zinken des Vibrators (8), mit Dämpfungselemeivten
(30,31) versehen ist.
17. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische
Anschlüsse (25,32) einen Teil des Gehäuses (26, 28) bilden bzw. durchgreifen, die der Halterung des
Gehäuses dienen und deren einer (32) einen Masseanschluß bildet.
18. Verfahren zur Herstellung des Oszillators nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der stimmgabelförmige Vibrator
(8) aus einer plattenförmigen Pastille ausgeschnitten wird, wonach der Vibrator ringsum mit
einer Edelmetallauflage, insbesondere aus Chrom und Gold, versehen wird, die daraufhin zur
Unterteilung in Elektroden bereichsweise durch einen entlang einer entsprechenden Strecke bewegten
Laserstrahl wieder entfernt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche der Vibratorzinken
mit metallischen oder nichtmetallischen Belastungsgewichten (9) aus einer Goldplattierung,
einem Wachs oder einem organischen Kleber od. dgl. versehen werden, die daraufhin zur Einjustierung
der Frequenz in geringsten Mengeneinheiten mit Hilfe eines Laserstrahles abgetragen werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtragen der Belastungsgewichte (9) mit Hilfe eines Laserstrahles erst
vorgenommen wird, nachdem der Vibrator (8) unter Befestigung an der Platte (11) und Herstellen der
Elektrodenanschlüsse in das Gehäuse (26) eingesetzt wurde.
Applications Claiming Priority (5)
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