DE2414790C3 - 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-Oszillatoren ist der stimmgabelförmige Vibrator mit Hilfe von Tragdrähten
innerhalb eines hermetisch geschlossenen Gehäuses gehalten, wie dies Fig. 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. LIm 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
Schvingungsverhalten und schließlich können derartige Einbuchtungen unter dem Einfluß äußerer Erschütterungen
zu Zerstörungen führen.
Bei bekannten Oszillatoren der eingangs genannten Art (DE-AS 17 66 489, DE-AS 2042 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 rechteckförmigen 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 Justierbarkeiit
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 Eleklroden-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
Piatte 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 Schwingungsrichlung des Vibrators und senkrecht dazu ihren niedrigsten
Biegewiderstand aufweisen. Dies erreicht man beispielsweise dadurch, daß benachbarte Stege durch Abkröp-
to fung 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 Vibrators 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
bo 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.
<v> In bevorzugter Ausgestaltung werden dabei die
Lindbereiche der Vibratorzinkcn 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 Mengencinheitcn
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 Elektrodcnanschlüssc 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
Fig. 1 und 2 perspektivische Prinzipdarstcllungen von Quarzkristall-Oszillographen herkömmlicher Bauart;
Fig. 3 und 4 schematische Draufsicht und seitliche Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles
des erfindurigsgemäß 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 F'latte;
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 Ausführungsbeispicles 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. I ist
an zwei Stützdrähten 2 und 3 gehalten; die Stützdrähte durchgreifen einen Sockel 4, der Abschluß eines
gestrichelt vviedergegebenen 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 Fig.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 Gehäuseteiles 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,
ι·) 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
ii Stimmgabel gemäß Fig. 5 ergibt; dabei ist die Breite A
gleich 1,35 mm, die Dicke Bgleich 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 Quarzkristalles 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
Belastungsgewichte 9, die aus einer Goldplattierung, aus Wachs oder aus einem organischen Klebmittel
bestehen, in genügender Menge an den Endabschnitten der Stimmgabelzinken aufgebracht. Diese Belastungsgewichte
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 gcschieht 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
wi 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
ι.; wird direkt durch ein einfaches Stanzmittel aus einer
flachen Platte aus Berylüum-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 Egleich 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 Fig.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 Dämpfungselementen 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 elpstischen 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 Aufnahmeteil 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 Cr und 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 Vorsprüngen 23 und 24
ausgestattet, um einmal gegenüber dem Gehäuseunterteil 2b und zum anderen gegenüber dem Fußteil 19 der
Platte 11 festgelegt zu werden. Ein Flanschteil des Metallrahmenteils 22 mit der Dicke S 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
ίο 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 Fußteii 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
*5 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
so 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 Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäß ausgestatteten Oszillators. Auch hier ist ein stimmgabelförmiger Vibrator 8 über
eine federelastische 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 Il 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 U den Vibrator 8, der an dem Aufnahmeteil 44 gehalten ist, mit Hilfe der federnden
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.
is Auch hncr wieder kann die elastische Platte U durch
einen einzigen Preßvorgang aus einem Plattenmaterial hergestellt werden. Der Quarzkristall-Vibrator 8 ist
auch hier wieder derart an der elastischen Platte 11
festgelegt, daß 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 (U) 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. w
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 Fußteil
(19) der Platte (11) an einem den gehäusefesten Teil (22) bildenden Metallrahmen der luftdicht ausgebil- so
deten 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. eo
11. Oszillator nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fußteil (19) der Platte (II) 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 Dämpfungselementen
(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)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Free format text: FLUEGEL, O., DIPL.-ING. SAEGER, M., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |